啤酒课程设计

课程设计题目8万12°（淡色）啤酒厂设计学院化学工程学院专业班级生物081学生姓名奚超超学号目 录绪论................................................................1酒的定义........................................................2啤酒的分类......................................................3我国啤酒工业概况 ...............................................4 啤酒在国民经济中的地位与发展方向 ..............................第二章 设计概论.....................................................2.1课程设计的指导思想 ...........................................2.2工艺流程说明 .................................................一，啤酒的生产流程图：........................................二、工艺条件说明..............................................2.3原料的来源和标准..............................................2.4?三废治理.....................................................第三章 工艺计算....................................................生产l00Ll2°淡色啤酒的物料衡算 ...................................250000t／a12°淡色啤酒糖化车间物料衡算 ...........................第四章 设备计算.....................................................4.2.1麦芽暂贮箱..................................................4.2.2麦芽粉贮箱..................................................4.2.3水箱........................................................4.2.4糖化锅......................................................4.2.5麦汁煮沸锅..................................................4.2.6过滤槽（煮沸之前） ..........................................4.2.7回旋沉淀槽..................................................4.2.8薄板换热器..................................................4.2.9麦汁暂存罐..................................................酵母扩培系统 .....................................................发酵罐...........................................................板框式硅藻土过滤机 ...............................................清酒罐...........................................................CIP系统..........................................................第五章 重点设备及其计算..............................................第六章 车间平面布置及说明 ...........................................6.1概述.........................................................6.2车间布置设计的原则 ...........................................6.3车间布置设计的有关技术和参数 .................................6.4设备布置图...................................................结束语..............................................................参考文献.............................................................绪论酒的定义以小麦为主要原料，以各类和极少量的酒花为辅料，含有CO2、具有泡沫、酒花香味儿和爽口的苦味儿，营养丰富，风味独特的低酒精度的酿造酒啤酒的分类啤酒的种类虽然繁多，但其主要的化学成分大致相同，由于生产啤酒所用的酵母品种，生产方式，产品浓度，色泽，消费对象等不同，啤酒分类的方式也多种多样，《中华人民共和国国家标准饮料酒分类》按不同的方式将我国的啤酒进行了分类：（1）按原麦汁的浓度分类①低浓度： 原汁麦浓度：2.5—8.0% 酒精含量 0.8 —2.2%（v/v）营养啤酒：原汁麦浓度： 2.5—5.0% 酒精含量 0.8 —1.8%（v/v）佐餐啤酒：原汁麦浓度： 4.0—9.0% 酒精含量 1.2 —2.5%（v/v）②中浓度：原汁麦浓度： 9—12% 酒精浓度 2.5 —3.5%（v/v）市场大部分均出售此酒，工艺提高后，原汁麦浓度： 11—14% 酒精浓度：3.5—4%（v/v）③高浓度：原汁麦浓度： 13—22% 酒精含量 3.6 —5.5%（v/v）（2）按色泽分类①淡色啤酒 企业主打产品，色度：5—14个EBC单位EBC ：欧洲酿酒协会对色度的规定单位。我国用 0.4—0.7

碘液的比色确定色度典型啤酒：杰克比尔森啤酒及国内青岛啤酒。②浓色啤酒色度：15—30EBC单位（1—3.5ml碘液） 呈棕色或红褐色，有明显麦芽香味典型啤酒：爱尔啤酒，北京大众啤酒，北京五星啤酒。③黑啤酒 ：呈黑色，有麦芽的焦香味色度：50—130EBC单位（5—15ml碘液）典型啤酒：德国慕尼黑啤酒，青岛波打黑啤酒（3）按酵母类型分类① 上面发酵啤:用上面酵母，麦汁制备采用浸出糖化法生产，发酵结束，酒液混浊，不易过滤但发酵度很高，我国已不采用此法。②典型啤酒：英国爱尔啤酒。② 下面发酵啤酒：采用下面酵母，用煮出糖化法生产麦汁，发酵结束后酒液清澈但发酵度不高，我国均采用此法。4）按销售渠道分类①内销酒：保质期短，大约在半年左右。②外销酒：工艺与外销售有所不同，保质期长，产量约占全国产量的5%—10%，生产地大部分在青岛，又叫特制啤酒。5）按成品酒杀菌与否分类①生啤酒（鲜啤酒）特点：经常就地销售，没有经过巴氏杀菌，不宜长期存放，保存时间:7天左右，有桶装和瓶装俩中类型，纯生啤酒（经俩次过滤，第二次用超滤膜过滤）保质期：3—4个月以上。②熟啤酒包装经巴式灭菌故又叫杀菌啤酒，包装形式:瓶装，罐装，保质期：不少于120天6）按包装容器分类瓶装国内瓶装容量640±5ml国外瓶装容量350±5ml罐装 国内335ml，国外500ml和355ml桶装 5L,30L,50L,100L 不锈钢，木桶我国啤酒工业概况与在国民经济中的地位与发展方向啤酒分会每年都对我国啤酒行业的发展概况进行两次评价，其分析基础是啤酒行业的国家统计局数据和行业统计数据。本次主要根据国家统计局数据对2007年的啤酒工业概况进行分析。由于在国家统计局的统计中，啤酒行业的范围包括麦芽加工及啤酒工厂的其他产业，因此其主营业务收入（销售收入）、利润、税收等经济指标数据偏大，绝对数可信度较差，但和上年同期对比，所反映的趋势是比较可信的。2007年开始，国家统计局公布的工业指标除产量外，以工业总产值、销售产值和出口交货值为主。（1）产量：1949年我国啤酒产量7000吨1966年我国啤酒产量9万吨1988年我国啤酒产量650万吨1993年我国啤酒产量1225万吨（世界排名第二）2002年我国啤酒产量2386.13万吨（世界排名第一）（2）质量：质量越来越好，品种越来越多，保质期越来越长。（3）设备：机械化生产保证质量和质量稳步提高。随着经济的不断发展，人们生活水平的不断提高。啤酒作为一种时尚消费品，已成为人们生活众不可或缺的商品，其市场需求日益渐增。在我国啤酒生产的基础上，提高啤酒的生产工艺技术，提高生产过程中的自动化水平，提高产品的技术含量，积极参与国际市场竞争。随着居民消费水平和消费层次的日渐提高，消费需求日益趋于个性化、多样化，现有的较为单一的产品不再能能够满足消费者的消费需求，新的市场需求在不断出现，为企业提供了市场机会。同时随着市场竞争程度的加剧，企业越来越把竞争的焦点集中到终端消费者身上，“以消费者为中心”、“顾客至上”从口号逐渐变成行动，企业越来越关注消费者的需求变化，并通过生产符合消费者需求的个性化产品，以最大限度地满足消费者的消费需求争取更多的消费者，获得消费者的持久忠诚。第二章 设计概论2.1 课程设计的指导思想1、在工艺上的选择和设备的选用上为确保工艺稳定、可靠和产品质量，部分采用了传统式，同时进行了革新改造，引进了一部分国外较先进的技术和设备。2、设计中考虑尽量降低操作费用及啤酒的单耗量，使其具有上马快、收效大的特点。3、设计考虑到啤酒厂今后的发展趋势（如增加品种、扩大产量等），在建筑和平面布置上及设备选取上，都留有适当的余地，同时又不致于造成现有设备、场地的太大浪费。4、设计考虑到工人劳动条件的改善及劳动强度的降低，采用了一些新工艺、新设备，同时又确保啤酒质量。5、考虑到啤酒厂的环境，进行了污水处理、CO2回收等综合利用，不但改善了环境污染，同时增加工厂的收入。6、设计采用部分自动化仪表控制，使本厂在机械化、自动化水平上与国外先进水平差距缩短了。2.2 工艺流程说明一，啤酒的生产流程图：二、工艺条件说明（一）选麦、制麦1、粗选：①目的：出去最大的杂质，如木块，麻袋块，土块，杂草，石块等，除去较小的杂质如灰尘（配备旋风分离器）。②设备：粗选机，旋风分离器③原理：圆眼，根据横截面的最大尺寸（种子宽度）长眼筛，根据横截面的最小尺寸（种子厚度）2、精选：①目的：出去半粒和非谷物粒。②设备：精选机。③原理：根据麦粒长度来分离杂质。3、分级：目的：是进一步清除大麦中的灰尘、麦芒、杂谷、碎麦等夹杂物，并将大麦按麦粒度进行分级4、浸麦：设备采用浸麦槽及附属的空气压缩机和输送泵等。工艺条件：①添加剂：采用甲醛溶液1—1.5kg/t大麦②浸麦温度：13—18℃为宜，一般不应超过20℃③通风：每隔1—2h通10—20min④浸麦度：浅色麦芽43—45%深色麦芽 45—48%⑤浸麦时间：65—70h方法：采用浸水断水交替法。（二）发芽条件极其控制发芽：采用萨拉丁箱式发酵工艺条件：麦层厚度 0.6m左右 发芽后0.8m左右进风口温度 12—16% 麦层温度14—18℃室内湿度 >95% 发芽时间5—7天搅拌器 3—4r/min 前进3—4m/min6、干燥：单床高效干燥炉 t: 8—22h7、除根与贮藏：除根采用除根机贮藏：立仓贮藏 贮藏期：最短一个月，最长半年（二）麦芽的糖化糖化：指利用麦芽自身的酶（或外加酶制剂）将麦芽和辅助原料中不溶解的高分子物质分解可溶性低分子物质，如糖类、糊精、氨基酸、肽类等的麦汁制备过程。由此制得的溶液称为麦芽汁。浸出物：指麦芽汁中溶解出来的物质。浸出率：麦芽汁中的浸出物对原料中的所有干物质的比值。（一） 糖化的目的与要求糖化的目的：将原料中可溶性物质尽可能多的浸渍出来，并且创造有利于各种酶的作用条件，使很多不溶性的物质在酶的作用下变成可溶性物质而得到尽可能多的溶解物。（二） 糖化时的主要物质变化麦芽中可溶性物质很少，占麦芽干物质的18—19%，仅有少量的蔗糖、果糖、葡萄糖、麦芽糖等和蛋白胨、氨基酸等蛋白质分解物，以及果胶质和各种无机盐等（如下表）麦芽颗粒里存在的可溶性和难溶性物质，如麦芽淀粉和蛋白质。辅助原料的可溶性物质就更少了，这些物质在糖化过程中由于酶的作用而发生了很大的变化。1、淀粉的分解淀粉是酿造啤酒中最有用的成分，占干物质的50—60%（1）芽淀粉的性质在发芽的过程中，受酶的作用，其外围pr层和细胞壁的半纤维物质已逐步分解，使淀粉容易接受酶的作用而分解。麦芽中淀粉： 直链 20—40% 易容于热水，遇碘呈深蓝色支链 60—80% 较高温度时才溶解于水，深蓝色（2）淀粉糊化：加温加压，使淀粉吸水膨胀，颗粒裂解成糊精糊化：淀粉溶解于水吸水膨胀，用加热和加酶分解的方法，使颗粒膨胀。糊化T：淀粉从开始糊化到达到稳定时所用的时间（3）淀粉的分解淀粉分解酶 ：α-淀粉E，β-淀粉E，R-酶，界限糊精酶-葡萄糖甘酶及麦芽糖酶麦芽糖：糊精=1：0.2-0.5浅色=1：0.5-0.7浓色（4）影响淀粉分解的因素①麦芽品质及粉碎度的影响浅色：麦芽酶含量高，糖化力强（ 250—350单位）浓色：麦芽酶含量低，糖化力弱（ 150—250单位）②糖化温度的影响温度的影响不仅表现在高低而且表现升温快慢-淀粉E：60—65℃（理论）65—70℃（实际）β-淀粉E：45—52℃（理论）60—63℃（实际）目前均控制在60—70℃之间糖化醪PH的影响-淀粉E：5.6—5.8（最适）5.8—6.0（实际）-淀粉E：4.6—4.8（最适）5.0—5.5（实际）糖化醪浓度的影响糖化时要求高分子的蛋白质可能的分解，分解的越多，稳定性越高。(三) 糖化方法常用方法为煮出糖化法和浸出糖化法。国内生产淡色啤酒几乎都采用二次煮出糖化法。1、煮出糖化法：兼用生化作用和物理作用进行糖化的方法。特点：将糖化醪液的一部分，分批地加热到沸点，然后与其余未煮沸的醪液混合，使全部的醪液温度分批地升高到不同酶分解所要求的温度，最后达到糖化终了。二次煮出糖化法特点：a:灵活性大，适用与处理各种性质的麦芽和制造各种类型的啤酒整个糖化过程可在3—4h内完成主发酵过程控制1温度控制接种温度一般控制在5-8℃，若酵母的起发速度越快，酵母添加量较大，可适当降低温度；上面发酵最高温度普遍低于下面发酵，就下面发酵而言，低温发酵控制在7.5-9℃，高温阶段控制在10-13℃；发酵结束温度一般控制在4-5℃。2浓度控制在保持酵母添加量和麦汁组成的一定情况下，麦汁浓度受发酵温度和发酵时间的控制，如果发酵旺盛，则降糖浓度快，则可适当降低温度和缩短其温度保持时间，发酵时间主要取决于发酵温度变化，发酵温度高，则发酵时间短，对下面发酵而言，主发酵时间一般在7-14天。后发酵工艺条件控制（1）压力控制下面发酵满罐后，一般敞口发酵2-3天，然后可封罐，罐压在0.05-0.05mPa。2）发酵酒工艺要求将发酵液从贮酒罐下面进入，不易起泡，易控制酵母细胞浓度，一般在每毫升（5-10）×106个。3）温度控制后发酵采用室温控制酒温，先高温后低温，开始温度在3℃左右，而后逐步降温至-1℃-1℃4）时间控制根据啤酒的种类、原麦汁浓度和贮酒温度而异来决定时间的控制范围。（四）过滤过滤是产品分离的一种方法，在啤酒生产过程中多次用到过滤技术，其主要原理是根据各种物质分子或颗粒的大小、形状、酸碱性和其他物化性质的不同进行分离产物的技术（五）煮沸与酒花添加煮沸在煮沸锅中，混合醪被煮沸以吸取酒花的味道，并起色和消毒。在煮沸后，加入酒花的麦芽汁被泵入回旋沉淀槽以去除轨迹,不需要的酒花剩余物和不溶性的蛋白质。（六）麦汁的澄清与冷却冷却洁净的麦芽汁从回旋沉淀槽中泵出后，被送入薄板换热器冷却，冷却至主发酵温度6℃。随后，麦芽汁中被加入酵母，开始进入发酵的程序。（七）后发酵主发酵结束以后，绝大部分酵母沉淀于罐底。将这部分酵母回收起来以供下一罐使用。除去酵母后，生成物嫩啤酒继续在此锥形罐内培养，即后发酵。在此，剩余的酵母和不溶性蛋白质进一步沉淀下来，使啤酒的风格逐渐成熟。成熟的时间随啤酒品种的不同而异，一般在7～21天。（八）包装洗瓶——验瓶——灌酒——压盖——灭菌——贴标——装箱2.3原料的来源和标准原料：大米辅料：大米、玉米、小麦、大麦（未发芽）、淀粉、糖、糖浆。大麦子粒主要由胚、胚乳、谷皮三部分组成。大麦含水分12%～20%，含干物质80%～88%。通常大麦含水分为 13%。碳水化合物主要是淀粉、纤维素、半纤维素和麦胶物质，以及不同多糖的分解产物：淀粉是大麦中碳水化合物的最主要成分，含量最多，占干物质的58%～65%。淀粉含量越高，浸出物就越多，麦汁收得率也越高；纤维素是细胞壁的支撑物质，主要存在于皮壳中，微量存在于胚及果皮和种皮中，不存在于胚乳中，纤维素的最小组成单位为葡萄糖；半纤维素是植物的骨架物质，对其形态起支撑作用，所以又称骨架物质或支撑物质。大麦中半纤维素和麦胶物质的含量与大麦成熟度、气候条件等有关，约占大麦干物质的10%。主要存在于胚乳中，构成胚乳细胞壁，也存在于麦壳中；大麦中含有少量的低分子糖类，主要存在于胚和糊粉层中。大麦蛋白质主要存在于糊粉层中，胚乳中也有存在，含量一般在9.0%～12.0%之间，蛋白质的主要作用：提供酵母营养，使啤酒口感醇厚、圆润，丰富啤酒泡沫，使啤酒早期混浊。1.5.2辅助原料在啤酒酿造过程中，除了使用大麦麦芽作为主要原料外，还可添加部分辅助原料。正确使用辅助原料可以降低原料成本，调整麦汁组成，提高啤酒发酵度，增强啤酒某些特性，改善啤酒泡沫性质。我国盛产大米，所以大米一直是我国啤酒酿造广泛采用的一种辅助原料，其最大特点是淀粉含量高，可达75%～82%，无水浸出率高达90%～93%。1.5.3酒花酒花学名“蛇麻”有雌花和雄花之分，啤酒酿造通用雌花。酒花的作用主要是赋予啤酒爽口的苦味和酒花香味、促进麦汁和啤酒的澄清、有利于啤酒的泡沫、作为啤酒防腐剂。在酒花的化学组成中，对啤酒酿造具有重要意义的三大主要成分是酒花树脂、酒花油和多酚物质。酒花树脂是苦味的主要来源；酒花油是啤酒酒花香味ide主要来源；多酚物质能与蛋白质形成复合物，促进蛋白质凝固，在啤酒中形成黑色物质，增加啤酒的色泽，低分子多酚能赋予啤酒一定的醇厚性。1.5.4水水是啤酒酿造非常重要的原料，按用途分可将啤酒厂用水分为多种，每种水的用途不同，要求也不一样。水的硬度是指水中离子（主要是钙、镁离子）沉淀硬脂酸钠（皂化）的能力，一般来讲，生产单色啤酒适宜用中等硬度以下的水。回收的酵母要经过洗涤后再用，酵母洗涤用水需达到无菌要求，否则杂菌会进入酵母培养液中，进而污染发酵醪。稀释用水若含有杂菌，会直接进入啤酒中，因此，这两部分水必须进行除菌处理，除菌方法有：沙滤棒过滤、加氯杀菌、臭氧杀菌、紫外线杀菌。2.4?三废治理啤酒厂的废水情况废水来源：1）设备、容器、管道清洗水。2）设备、容器、管道内残留麦汁、啤酒。3）糖化过滤槽出糟排放带出的水。4）糖化回旋沉淀槽热凝固物。5）发酵池、灌残留废弃酵母。6）烛式硅藻土过滤机硅藻土排放。7）洗瓶机碱性废水、啤酒巴氏消毒机热废水。8）车间地板、墙壁、设备外表清洗水。9）麦汁、啤酒冷却器冷却水。10）冷冻机、空压机冷却水。11）锅炉排渣、烟道除尘废水。12）啤酒工厂非工艺生活污水。啤酒生产废水主要污染物来自于设备、管道中残留的麦汁、啤酒、废酒花糟、废麦糟、废冷和热凝固物、废酵母、废硅藻土、废纸板、洗瓶碱性水等。污染物形成的废水含有易消化的有机物，偏酸性。虽然啤酒生产的废水属有害而无毒性废水，但由于每生产 100t啤酒，排放废水中BOD量相当于1.4万人的生活污水，每瓶啤酒的BOD相当于1个人每天生活的污水。因此，由于啤酒废水污染环境的严重状况，随着啤酒生产地日益集中化、大规模化、污染环境的问题愈来愈不能忽视。啤酒工厂减少废水污染的途径减少生产用水：糖化车间洗锅、洗管道水作投料水 分批式糖化中，每批次结束后将用锅容积5%～10%水冲洗设备及管道，这部分水完全可以作投料水回收利用。干式排麦糟法：将过滤槽麦糟排出口增加到2～4个，耕糟机装速可调节，用脉冲式气流输送，可干式快速排麦糟。过滤棉洗涤水的减少传统啤酒过滤采用滤棉饼过滤法，每吨啤酒过滤棉洗涤用水为0.2～0.5t。实际上滤棉饼被啤酒酵母、酒花树脂、蛋白质污染仅仅为滤饼一侧表面，如果洗涤滤饼时，撕下被污染表面的薄薄一层，单独洗涤，则滤棉洗涤用水可节约50%以上，洗滤时间也可缩短一半。水啤酒回收：在啤酒过滤、清酒罐、装瓶机等形成的水和啤酒混合物，可通过适当处理全部回收，以减少污水量。啤酒工厂废水处理通常采用的方法如下：初级沉淀池活性污泥法滴滤池法生物氧化塘法厌氧处理法啤酒工厂高浓废水处国内废水排放标准我国1974年颁布GBJ4-73，工业废水排放标准的第三章第12条规定：麦芽与啤酒厂的废水属二类废水，其长远影响小于第一类有害物质，工厂排放水质应符合14项细则，其中，对啤酒工业有限制性的仅前面四项：最高允许排放浓度1.pH6～92.SS 500mg/L3.BOD(20℃，5d)

60mg/L4.COD(Cr法)

100mg/L副产物的利用现代农副产品加工工业为了避免和减少环境污染、为了使宝贵的资源得到最大限度地有效利用，必须把生产中的废气、废渣、废水回收和利用，进一步开发加工制成有价值的产品。麦糟的利用麦糟是由麦芽和不发芽谷物原料在啤酒糖化中不溶解物质构成的，主要是由麦芽的皮壳、叶芽、不溶性蛋白质、半纤维素、脂肪、灰分及少量的未分解淀粉和未洗出的可溶性浸出物等组成。麦糟历来是有价值的饲料，它含有较高的蛋白质，并受到适度分解，作为饲料它的消化率极高，特别适合作牛、马饲料。二氧化碳的回收二氧化碳是啤酒发酵中最主要的副产物，近代啤酒酿造技术中二氧化碳又是必不可少的重要原料。二氧化碳合理应用对改进酿造工艺、提高啤酒的质量起着重要的作用。在过滤后的清啤酒中，直接冲入二氧化碳，使之在短时间内溶解和过饱和，简单和有效地控制成品啤酒中二氧化碳的含量。在近代啤酒转罐、过滤、清酒罐及装瓶、装桶等操作中，为了避免啤酒接触空气中氧，减少啤酒中溶解氧、均需要二氧化碳作背压、备压、以提高啤酒的非生物稳定性和风味稳定性。啤酒生产中二氧化碳的回收方法：现代回收二氧化碳，包括如下单元操作：收集→洗涤→压缩→净化→干燥→冷却→液化→贮存或装瓶在液化回收二氧化碳时，常采用如下方法：1）高压回收2）低压回收第三章 工艺计算100kg原料(65％麦芽，35％玉米)生产12°淡色啤酒的物料衡算(1)热麦汁量 据表5-6可得到原料收率分别为：麦芽收率为：0.78(100-6)÷100=73.32％玉米收率为： 0.887(100-13.3)÷100=76.9％混合原料收得率为：(0.65×73.32％+0.35×76.9％)99％=73.8％。由上述可得l00kg混合原料可制得的 12°热麦汁量为：(73.8÷12)×100=738(kg)又知12°麦汁在20℃时的相对密度为 1.05，而100％热麦汁比20℃时的麦汁体积增加1.04倍，故热麦汁(100℃)体积为：(738÷1.05)×1.04=730.9(L)(2)冷麦汁量为：730.9×(1—0.015)=719.93(L)(3)发酵液量为：719.93(1—0.02)=705.53(L)(4)清酒液量为：705.53(1—0.025)=687.89(L)(5)成品啤酒量为：687.89(1一0.02)=674.13(L)生产l00Ll2°淡色啤酒的物料衡算根据上述衡算结果知，l00kg混合原料可生产 12°成品啤酒674.13L，故可得出下述结果：(1)生产l00Ll2°淡色啤酒需耗混合原料量为：(100／674.13)×100=14.83(kg)(2)麦芽耗用量为：14.83×65％=9.63(kg)(3)玉米耗用量为：14.83—9.64=5.19(kg)(4)酒花耗用量 对浅色啤酒，热麦汁中加入的酒花量为 0.2％，故酒花耗用量为：(574／674.13)×738×0.2％=0.22(kg)(5)热麦汁量为：14.83／504.4)×730.9=108.39(L)(6)冷麦汁量为：(14.83／504.4)×719.93=106.76(L)(7)湿糖化糟量 {（1-0.06）（100-78）/（100-80）=2.33(kg)湿糖化糟量为：2.33(kg)(8)酒花糟量 {（100-40）/（100-80）*0.02酒花糟量为：0.66(kg)80000t／a12°淡色啤酒糖化车间物料衡算假设全年生产天数为320天，每天产啤酒250.00吨，每天糖化6次，则全年糖化次数为320*6=1920次计算的基础数据可算出每次投料量及其他项目的物料平衡：(1)干酵母量：250.00*0.16/0.1=400kg/天(2)清酒产量：250.00*102.01/0.1=95025L/天(3)发酵液总量：250.00*102.01/0.1=255025L/天(4)热麦汁量：250.00*106.26/0.1=265650L/天(5)冷麦汁量：250.00*106.26/0.1=85650L/天(6)混合原料量：250.00*14.83/0.1=370750kg/天=37.075t/天(7)麦芽耗用量：37.075×0.35=12.98t/天玉米耗用量：37.075×0.25=92687.5㎏(8)酒花耗用量：400×2.2=880㎏/天把前述的有关啤酒糖化间的三项物料衡算计算结果。整理成物料衡算表，如表（5-3）所示。表（5-3）啤酒厂糖化车间物料衡算表物料名称单位一次糖化投料量每天投料量8万吨全年投料吨酒耗粮量混合原料t19.31115.8625075.20.148大麦t12.55275.30916098.880.096大麦t12.55275.30916098.880.096玉米kg6.75940.5519976.320.052酒花m3786.461718.754500002.2热麦汁m3141.13846.792656501.083冷麦汁m3139.01834.0686899.21.068发酵液m3136.75817.342550251.046清酒液t132.825796.95950241.02成品啤酒t130.74784.43151017.61糖化用水量t73.94443.64101964.8第四章 设备计算4.2.1麦芽暂贮箱所需容量计算每次投料量G=6214.04kg麦芽容重r=500kg/m3有效容积系数 0.8所需容积结构采用方形斜锥底,金属结构。定箱内尺寸为：A=4000mm，a=500mmB=2000mm，b=300mmH=1500mm，h=1500mm总容积为:4.2.2麦芽粉贮箱所需容量计算每次投料量G=6214.04kg麦芽粉比容C 2.560m3/t有效容积系数 0.7所需容积结构方形锥底,金属结构。定箱内尺寸为：A=4500mm，a=500mmB=2000mm，b=300mmH=2200mm，h=1500mm总容积为:4.2.3水箱设计两个水箱，一个投料水箱，一个洗糟水箱。取水箱尺寸为4000×3000×2000mm4.2.4糖化锅糖化锅的主要作用是进行麦芽的蛋白分解作用，并与已糊化的大米醪混合，维持醪液在一定的温度，使醪液进行淀粉糖化。锅体采用圆柱形器身，略带锥形夹层底和弧形顶盖。锅身直径与高度比为2：1，容量系数取0.8，下封头高度h D。4加热方式为夹套间接蒸汽加热，夹套的蒸汽压力通常为0.3—0.6MPa。糖化锅的材料，全部采用不锈钢板。糖化醪量：糖化醪的干物质百分含量：查《啤酒工业手册》，得相对密度为 1077kg/m3。则糖化锅的有效容积为：取糖化锅充满系数为 0.8糖化锅总体积：糖化锅其圆筒直径 D与高度H之比取2：1，即D=2H则4.2.5麦汁煮沸锅用于麦汁的煮沸和浓缩，蒸发掉多余的水分，使麦汁达到一定的浓度，并加入酒花，使酒花中所含的苦味及芳香构成物质进入麦汁中。煮沸锅锅体采用圆柱形器身，椭圆形封头及封底。锅身直径与筒体高度之比取2：1，容量系数0.7，锥底高度以140为宜。加热采用外加热器，壳层通入0.3—0.6MPa的蒸汽进行加热。煮沸锅材质选用不锈钢。混合原料浸出率：原料无水浸出率×原料使用量 =75×1=75%则头号麦汁浓度P0：由头号麦汁浓度15.8%查得 1064kg/m3设计规定煮沸之前，加完水后麦汁浓度为 11度，查 1044kg/m3设煮沸时加水量V则得V16.25m3糖化醪量：则煮沸锅有效容积：取煮沸锅充满系数 0.8，则煮沸锅总容积：取高径比H：D=1：2，则得4.2.6过滤槽（煮沸之前）采用圆柱形器身，平底锅底。因醪液量：G 31070.2kg，密度 1077kg/m3则过滤槽有效容积取充满系数0.85，则取高径比H：D=1：2则V(D)2H，得：D=4.42m,H=2.21m24.2.7回旋沉淀槽回旋沉淀槽采用圆柱形器身，平顶锥底。进入回旋沉淀槽的热麦汁量： 30280.06L，即30.28m3容积系数取0.8，则回旋沉淀槽容积为：回旋沉淀槽高径比为1：2，设圆柱部分直径D，则高D2因此，得D=4.6mD圆柱部分高Hm22.34.2.8薄板换热器采用一段式冷却方式，由工艺可知麦汁经回旋沉淀槽后的温度为94℃，而所用冷水2℃。麦汁：94℃—10℃；冷水：2℃—85℃于是 t1 9℃， t2 8℃t1t298℃t8.49lnt1ln9t28进入薄板换热器的麦汁量为：因式中 31975.68—进入回旋沉淀槽麦汁量0.5 —湿热凝固物含量换热量：则换热面积：式中K—850 4.18 2850 4.18KJ/m2 h℃,取K：2000×4.184.2.9麦汁暂存罐麦汁经薄板冷却器冷却后，进入暂存罐。其容积可取回旋沉淀槽容积， V容 37.85m3D=4.6m,H=2.3m酵母扩培系统采用三级扩培。在逐级扩大培养过程中，正确选择扩大比，会影响到起始细胞浓度、扩大培养时间、酵母菌龄一致性以及在扩大培养中抵抗杂菌污染的能力。扩大比遵循的原则如下：在汉生罐以前各级，由于采用较高培养温度 （25—27℃），酵母倍增时间短，无菌操作条件好，可采用1：10—20；反之，汉生罐以后各级，采用低温培养（不大于13℃），酵母倍增时间长，杂菌污染机会多，扩大比宜小，一般比宜 1：4—5。[4]由于每罐麦汁量为：若发酵接种后细胞浓度为 15 20 106/mL，则汉生罐以后各级扩大比定为1：5，高每一级细胞培养后浓度为 75 106个/mL。则第三级罐有效容积为大罐容积。所以发酵罐锥形发酵罐的数量取n=26个式中 T—发酵周期（天）；A—每个发酵罐可装麦汁批量数（批）；N—每天的糖化次数（次）；3—考虑到进出料等周转、清洗时间和发酵时间可能延长而需要的罐数（个）。锥角的确定不锈钢罐锥角一般为 60，此时沉降酵母在锥底所占的比表面积小，有利于酵母的沉降和排放。冷却方式的确定采用无缝钢管盘成的蛇管分成3段绕柱身进行冷却，而锥底部分采用冷却夹套进行冷却。罐的保温材料选择由于是露天发酵罐，只有锥底部分在室内，露天的罐体应作好保温措施。设计选用经济的聚酰氨树脂。罐的材料选择啤酒是酸性饮料，容易导致钢铁腐蚀，选择不锈钢作为发酵罐的材料，耐腐蚀且导热系数小，利于罐的保温。罐体上各接管均采用不绣钢。发酵罐尺寸计算因糖化一次发酵液的量为28784.40L,4锅麦汁装一发酵罐，则发酵罐有效容积为：设填充系数为0.8,则取径高比D：H=1：4，锥角60因tan60h3,h3DD22得D=3.5mm圆筒体高H=4D=14m锥体部分高度h3D3m2板框式硅藻土过滤机由不锈钢制成，滤板和滤框交替排列。选用德国ORION-AIOO，过滤能力350—370L/(m2h)，台机产量为10000—50000L。清酒罐设计4个清酒罐，2个备用，共6个罐。因糖化一次滤过酒量为： 28502.20L则进入清酒罐的洒量：每个清酒罐的体积：设清酒罐填充系数 0.9，则：清酒罐采用圆柱形锅体，取径高比 D：H=1：3。则V(D)2HD23D24得D=2.4m,H=3D=7.2mCIP系统1.CIP系统的设置（流量 580L/min）洗涤过程：清水喷淋10min，热水喷淋洗涤10min，80℃,2%热碱水淋洗15min，热水洗涤10min，清水10min，甲醛水（0.015%）或双氧水（2%）淋洗15min，无菌水淋洗15min。洗涤罐设置清水罐2个，热水罐2个，碱水罐1个，甲醛水或双氧水罐 1个，无菌水罐个。第五章 重点设备及其计算－煮沸锅麦汁煮沸锅采用的是圆柱型的器身，椭圆型封头底和无折边锥形封头顶，顶角为60°。采用列管式内加热器V有50452/104448.33m3式中1044——麦汁密度kg/m3V容V有/f48.33/0.769.04m3式中f——填充系数0.7设锅圆柱部分的直径为D，高为D/2，椭圆形封头底的高为D/4。D369.0465.09m则麦汁煮沸锅圆柱高 2.55m，椭圆形封头底的高为 1.27m。4.2.1 圆柱筒体的厚度计算设计数据[10] 设计压力 P=0.3Mpa，设计温度 150℃，圆柱内径为Di 5090mm，C2 1mm，筒体材料0Cr18Ni9 GB/T14976，焊缝系数 =1，在设计温度下材料许用应力 [ ]t=103Mpa，圆柱筒体的壁厚 Scmm设计公式为[11]。式中P——设计压力MpaDi——圆筒内径 mm[σ]t——设计温度下圆筒材料的许用应力 Mpa——焊接接头系数或许用应力折减系数 1C2——腐蚀裕量mm=8.42mm查钢板厚度常用规格及其负偏差表知，可知C1=0.8mm；名义厚度取8.8mm；有效厚度8.8-（0.8+1）=7mm其最大允许操作压力==0.29MPapW<P符合标准

2 103 1 (8.42 1)5090 (8.42 1)4.2.2 锅体下封头的选择与厚度计算本麦汁煮沸锅下封头选用椭圆形封头。椭圆形封头的厚度计算式可以用半径为 Di的半球形封头厚度乘以 2倍形状系数K表示。加上腐蚀裕量C2，其设计厚度式中K——系数K值，对于Di2hi=2的标准椭圆形封头K=1.0P——设计压力MpaDi——圆筒内径 mm[σ]t——设计温度下圆筒材料的许用应力 Mpa——焊接接头系数或许用应力折减系数 1C2——腐蚀裕量 mm=8.42mm查钢板厚度常用规格及其负偏差表，知C1=0.8mm；名义厚度取9.8mm；有效厚度9.8 (0.8 1) 8mm；其最大允许操作压力=28103150900.58=0.3MPap总PW符合标准4.2.3锅体上封头的选择与计算上封头选用无折边锥形封头。取Pc=0.3Mpa，设计温度t=150℃，焊缝系数=1.0，选用0Cr18Ni9GB/T14976在设计温度下其许用应力[]t=103Mpa，锥壳下端内直径Di5090mm，锥壳半顶角=30°，取腐蚀裕量C2=1mm。无折边锥形封头的设计壁厚Sc的计算式：式中 ——半锥顶角，以度为单位0.350901=9.57mmSc10.312103cos30查钢板厚度与负偏差表。可知 C1=0.8mm；名义厚度取10.8mm；有效厚度10.8 (0.8 1) 9mm；锥体壳最大的薄膜应力应为大端处的环向应力式中 ——为锥形封头壁厚=92.10Mpa因2max3[]t,故锥壳无需进行局部加强。4.2.4 内加热器的计算采用列管式换热器[12]。冷流体麦汁温度从70℃升温至100℃；饱和蒸汽压0.3Mpa的饱和蒸汽，进口温度为120℃，出口温度为85℃。表4-1麦汁和水蒸气物性数据表项目密度比热容/kJkg-1·℃-1粘度/Pa·S-1·℃热导率/kg·m-3/kg·m麦汁10433.622×10-30．457水蒸气958.44.2090．28×10-30．586根据热量衡算，饱和蒸汽每小时耗量为10052kg/h1）试算和初选换热器的型号计算热负荷和蒸汽流量蒸汽流量qmQ 8.61 106W蒸汽流量Q58.4kg/sqmmCp1(t2t1)②计算两流体的平均温度差。先求逆流时平均温差201517.5℃△tm2假设换热器流体流动为错流，由图查得 =0.87△tm折= △tm'=0.87×17.5=15.23℃③初选换热器规格根据两流体的情况，假设K估2·℃)6279W/(m传热面积A估应为估Q8.61106mA2K估tm627915.2390.03两流体均不发生相变的传热过程。为减少热损失和充分利用麦汁的热量。可采用 麦汁走壳程，蒸汽走管 程。两流体平均温差1208510070217.525℃，不考虑热补偿。2流速的选择：管内流体流速取u=0.5m/s；管子采用普通无缝钢管25mm×2.5mm其内经为d2，外径为=0.02md1=0.025m估算单程管子根数。qm22.9105kg/hn'qm2=49根360020.785d22u2根据A估，估算管子长度为若采用4管程，则每程管长l=6.0m.据此，由换热器系列标准，选定BES600-2.5-90-6125-6I型换热器，有关参数如下。表4-1项目数据壳经/mm600公称压强/Mpa2.5管程数4壳程数1管子尺寸/mm25×2.5

列管式换热器数据表项目数据管长/m6管子总数308管子排列方法正方形斜转45°管中心距/mm32折流挡板间距/mm200实际传热面积108.2折流板型式圆缺型由于取折流挡板间距h=200mm，挡板数应为NBl6.0块1129h0.22）校核总传热系数K管程对流传热系数2管程流通面积A2d22n0.02230824Np440.024mqm22.91050.32m/su2A210430.0242=793.32W/(m2·℃)②壳程对流传热系数1流体通过管间最大截面积d0)0.20.6(10.0252ShD(1)0.0263mt0.032水蒸气的流速管子正方形排列的当量直径4(t2d12)4(0.032240.0252)de40.027md10.025壳程中麦汁被加热，取(1)0.141.05w所以=187.9W/m2·℃③污垢热阻管内、外侧污垢热阻分别取0.0002·℃/W，·℃/WRs12Rs2=0.0002m2m④总传热系数大，钢的导热率2=45W/(m·℃)总传热系数K=10.00020.00250.0250.00020.0250.025187.9450.02250.02793.320.02=0.00739K=5520.32W/(m2·℃)⑤传热面积AAQ8.611062Ktm折5520.3215.32101.87m安全系数故所选择的换热器是合适的。4.2.5 换热器的面积Q30995228.352F5520.321.5(100124.7mKtT70)4.2.6 换热器蒸汽进管的计算每秒蒸汽耗量2Qmax/360021751037.44/36006041.95kJ/s采用两管进蒸汽ρ=1.65kg/m3Dmax10052(kg/h)2.79kg/sVsD2.7931.651.69m/s蒸汽流速取 V=0.5m/sd=0.98m4.2.7 麦汁排醪管径计算设排醪时间为20min。在煮沸锅中的容积为49m3，则流量Q 49/20/60 147m3/h设流速V=1.5m/sQ/3600v(d)22d=0.186m所以取排醪出口的直径为 186mm。选取200mm4.2.8 麦汁倒醪入口管径计算设排醪时间为20min，在过滤沉淀槽的容积为51m3，则流量Q 51 3 153（m3/h）设流速V=1.5m/sQ/3600v(d)22d=0.19m取排醪入口的直径为 200mm4.2.9 锅重及支座选型=1080.10kgm球V球780014.220.0051080.10kg2=78004.220.70.3cos600.640.0064sin60=1050.82kg=3211.02kg酶液重为32717.69kg，取锅体重4t，酶液重33t，则总体重为37t选用8个支座；每个支座承担的负荷为 Q=37/8=4.625t[13]选用A型悬挂式支座查表得支座的支撑面积为 714.3cm2，支撑面上的单位压力为 0.69MPa，尺寸为H=395mm b=250mm δ=10mm a=230mmc=315mm f=115mm δ1=16mm4.2.10 升气管取煮沸锅升气管的面积为料液面积的 1设煮沸锅升气管的直径为 d

40d=0.8m人孔人孔削弱了容器的强度，同时增加了漏液的机会。人孔必须考虑在成年人能够进出的前提下，迟寸应尽量小些。由于设备内径大，顶盖和筒体上都应设置一个人孔。一般选用DN400mm人孔。视镜视镜除受工作压力外，还要承受高温、热应力作用。选用DN125mm可供两只眼睛窥视。第六章车间平面布置及说明6.1概述一、依据1.生产工艺流程图2.物料衡算数据和物料性质3.设备数据和设备一览表4.公用设施耗用量5.车间组织和定员数据6.安全卫生和防火防爆资料7.工厂总平面设计图8.与布置有关的一些规范资料二、生产车间组成生产部分 辅助部分 生活行政部分三