年產(chǎn)20萬噸啤酒廠糖化車間的設(shè)計(jì)

摘要本設(shè)計(jì)為一個(gè)年產(chǎn)20萬噸啤酒廠的糖化車間設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)采用三鍋三槽體系并重點(diǎn)介紹一種名為MERLIN的新技術(shù)。以下所述的德國斯坦尼克公司煮沸系統(tǒng)可以保證，即使總蒸發(fā)率為4%左右也可得到很好的麥汁分析值。為此人們首先設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)設(shè)備，然后用它對新工藝進(jìn)行了詳盡的測試。本文將介紹這種工藝。新的煮沸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)十分簡單，主體設(shè)備是名為MERLIN的煮沸鍋，在鍋底安裝一個(gè)錐形加熱面，對麥汁進(jìn)行煮沸和蒸發(fā)，回旋沉淀槽安裝在MERLIN煮沸鍋的下面，作為麥汁收集槽，另外還需要象傳統(tǒng)打出麥汁泵一樣根據(jù)功率安裝一個(gè)循環(huán)泵，酒花添加使用傳統(tǒng)設(shè)備。該設(shè)計(jì)方案使糖化車間的熱能得到了較為充分的利用，與傳統(tǒng)糖化設(shè)計(jì)相比節(jié)能在60%以上，由于采用了熱冷凝水作為熱媒，既節(jié)省了水源，為企業(yè)贏得了經(jīng)濟(jì)效益，又保護(hù)了環(huán)境，因而具有現(xiàn)實(shí)意義。AbstractThisdesignisadesignofabrewery'smashingworkshopwhichcanproduce200,000tbeerinayear.Itisasystemofthree-copper-three-tankandthemostimportantpointsareenergysaving.Withthenaturalcirculationsystem,someenergyissavedandthewortqualityisimproved.Theenergysavingsystemcanrecoverthevaporbycondensationandusetheenergyforwortpreheatingviaenergystorage.Theboilingprocessdescribedasfollowsensuresverygoodanalyticalvalueswithatotalevaporationrateofabout4%.Firstofallapilotplantwasconceived,withwhichthenewprocesswasfullytested.Thenewprocesswillbefirstofalldescribedandtheresultsofthepilotplantpresented.Theconstructionofthenewboilingsystemissimple.ThemaincomponentistheMERLIN,avessel,inwhichaconicalheatingsurfaceisplacedtoserveforboilingandevaporationofthewort.Thewhirlpool,belowtheMERLINvessel,servesasacollectorforthewort.Inaddition,acirculationpumpisrequiredofthesamesizeasthecastingpump.Forhopaddition,theusualequipmentisused.Inall,thedesigncanmakethebestuseoftheenergyofmashingworkshop.Thetotalsavingofenergycomparedtoconventionalboilingcanbeupto60%.Now,it'sthekeyperiodformostbreweriestomakeinnovations.So,todesignamashingworkshopofabrewerywiththecapacityof200,000tperyearinanewideaisvoluble!目錄中英文摘要目錄前言……………………1工藝流程論證…………2原料粉碎……………………2糖化工藝……………………2糖化工藝曲線………………4麥芽醪的過濾………………4麥汁煮沸及酒花添加………5麥汁處理……………………8酵母的擴(kuò)大培養(yǎng)……………9發(fā)酵…………10發(fā)酵車間的CIP清洗系統(tǒng)…………………12過濾前高濃啤酒的稀釋……………………13過濾………………………14包裝………………………15物料衡算………………17物料衡算……………………17耗水量計(jì)算…………………22熱量衡算……………………23糖化車間設(shè)備的設(shè)計(jì)及計(jì)算…………25新型麥汁煮沸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及計(jì)算…………25其它設(shè)備設(shè)計(jì)及計(jì)算………32糖化車間平面立面布置………………35開題報(bào)告…………36翻譯………………40參考文獻(xiàn)…………43致謝………………44第一章前言我國是啤酒生產(chǎn)大國，啤酒在我國有巨大的消費(fèi)市場。目前全國啤酒廠家正處于企業(yè)調(diào)整的關(guān)鍵時(shí)期。能否利用先進(jìn)技術(shù)，高效節(jié)能的生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)啤酒已成為企業(yè)競爭的關(guān)鍵。在啤酒生產(chǎn)各工段中，糖化工段無疑是極其重要的一環(huán)。由于其工藝比較復(fù)雜，耗能多，并且決定了麥汁質(zhì)量的好壞，所以設(shè)計(jì)一個(gè)年產(chǎn)20萬噸啤酒廠的糖化車間具有現(xiàn)實(shí)意義。為了適應(yīng)當(dāng)前啤酒業(yè)的激烈競爭機(jī)制，在設(shè)計(jì)上要求日益嚴(yán)格化、合理化。本設(shè)計(jì)設(shè)備采用三鍋三槽體系，在設(shè)計(jì)合理化、嚴(yán)密性的基礎(chǔ)上，本設(shè)計(jì)將側(cè)重于低壓煮沸鍋的設(shè)計(jì)，能源及二次蒸汽的利用，力求采用最新的技術(shù)設(shè)備，節(jié)約能源，高效合理地生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)麥汁。本設(shè)計(jì)采用德國斯坦尼克公司的新型麥汁煮沸系統(tǒng)Merlin。在Merlin煮沸系統(tǒng)中可有針對性的控制麥汁的熱負(fù)荷和蒸發(fā)，通過循環(huán)泵的功率也可以改變麥汁的熱負(fù)荷，因?yàn)殡S著流量的提高，麥汁液層的厚度會(huì)增加，麥汁的熱負(fù)荷就會(huì)降低。對麥汁質(zhì)量(主要指對冷、熱凝固性氮的含量影響)以及啤酒風(fēng)味的都有好的影響。另外，在設(shè)計(jì)過程中，與糖化車間相關(guān)的土建工程均采用國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，從而使該設(shè)計(jì)具有合理的經(jīng)濟(jì)性。第二章生產(chǎn)工藝論證原料粉碎原料選用優(yōu)級麥芽。麥芽在進(jìn)行糖化前必須先經(jīng)粉碎，粉碎后的麥芽，增加了比表面積，可溶性物質(zhì)容易浸出，也有利于酶的作用，使麥芽的不溶性物質(zhì)進(jìn)一步分解。麥芽粉碎只是簡單的機(jī)械過程，但其粉碎程度對糖化時(shí)的生化變化，對麥汁的組成成分，對麥汁過濾速度以及對提高原料利用率都是非常重要的，粉碎過細(xì)會(huì)增加麥皮中有害物質(zhì)的溶解，影響啤酒質(zhì)量，也會(huì)增加麥汁過濾的難度，粉碎過粗則會(huì)影響麥芽有效成分的利用，降低麥汁浸出率。目前國內(nèi)有四種方法。干法粉碎：此法雖然粉碎效果好，但麥皮破壞多，且車間環(huán)境粉塵及噪音較大，有塵爆的危險(xiǎn)。回潮粉碎：也叫增濕干粉碎，回潮后的麥芽，麥皮具有韌性，其粉碎物谷皮完整，麥汁收得率低，控制方法困難，操作不易。麥汁濕法粉碎：優(yōu)點(diǎn)：谷皮較完整，過濾時(shí)間縮短。缺點(diǎn)：電負(fù)荷高，對麥汁純凈度要求較高，且糖化不均勻。連續(xù)浸漬濕法粉碎：優(yōu)點(diǎn)：糖化收得率高，麥汁組成有較好的改善，卻設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格高，但是此法改進(jìn)了全濕法粉碎的缺點(diǎn)，于工藝要求上來說目前是最完善的。由于考慮到啤酒質(zhì)量的方面，我們選用連續(xù)浸漬濕法粉碎。輔料選用高麥芽糖漿和大米各50%混合。大米可經(jīng)干法粉碎。高麥芽糖漿成分與麥芽麥汁比較接近，可直接在煮沸鍋中直接添加。糖化工藝糖化是指利用麥芽所含的各種水解酶，在適宜的條件（溫度，PH值，時(shí)間）下，將麥芽和麥汁輔助原料中的不溶性高分子物質(zhì)（淀粉，蛋白質(zhì)，半纖維素及其中分解產(chǎn)物等）逐步分解為可溶性的低分子物質(zhì)。麥汁的組成成分，顏色將直接影響到產(chǎn)品啤酒的品種和質(zhì)量；糖化工藝和原料，水，電，汽的消耗，將影響到啤酒的成本，因此糖化過程是啤酒生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)。糖化過程是原料的分解和萃取過程，它主要是依靠麥芽中各種水解酶促分解，而水和熱力作用是協(xié)助酶促分解和浸取過程。糖化中的工藝控制，主要通過下述環(huán)節(jié)來進(jìn)行：（1）.選擇麥芽的質(zhì)量，輔料的種類及其配比、配料。（2）.麥芽及非發(fā)芽谷物的粉碎度。（3）.控制麥芽中各種水解酶的作用條件，如溫度、PH、底物濃度（加水比）、作用時(shí)間。（4）.加熱的溫度和時(shí)間。（5）.有時(shí)還需通過外加酶制劑、酸、無機(jī)鹽進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。糖化方法傳統(tǒng)的糖化方法有兩大類，煮出糖化法和浸出糖化法，其他的方法都是從這兩大類演變而來的。煮出糖化法是指麥芽醪利用酶的生化作用和熱力的物理作用使其有效成分分解和溶解，通過部分麥芽醪的熱煮沸，并醪，使醪逐步梯級升溫至糖化終了。部分麥芽醪被煮沸次數(shù)即幾次煮出法。浸出糖化法是指麥芽醪純粹利用其酶的生化作用，用不斷加熱或冷卻調(diào)節(jié)醪的溫度，使之糖化完成。復(fù)式糖化法是源于以上兩種方法而形成的，當(dāng)采用大米等不發(fā)芽谷物時(shí)，進(jìn)行糖化時(shí)必需首先對添加的輔料進(jìn)行預(yù)處理、糊化、液化。本設(shè)計(jì)采用復(fù)式浸出法，由于沒有部分醪液的煮沸，麥皮中多酚物質(zhì)，麥膠物質(zhì)等的熔出相對較少，所制麥汁色澤淺，粘度低，口味柔和，且發(fā)酵度高，殘余可發(fā)酵性糖少。啤酒泡沫好，適于釀造淺色淡爽型啤酒。此法還有一優(yōu)點(diǎn)是操作簡單，糖化周期短。操作時(shí)在并醪后不再有煮沸階段，而是在糖化鍋內(nèi)直接升溫，達(dá)到糖化各階段所需要的溫度。本工藝使用大米20%，需要對輔料進(jìn)行糊化液化，輔料糊化有兩大特點(diǎn)：一是大加水比，二是盡可能利用外加α-淀粉酶，協(xié)助糊化、液化，避免添加過多麥芽，在糊化煮沸時(shí)，促進(jìn)皮殼，溶解和形成焦糖，類黑色素。采用外加耐高溫α-淀粉酶的方法促進(jìn)糊化，加水比為1：6，高溫α-淀粉酶用量為4μ/g大米。糊化起始溫度為50℃，10分鐘后升溫至90℃℃/min）。加入耐高溫α-淀粉酶，同時(shí)加入一定量石膏，有助于消除重碳酸鹽引起的堿度，控制Ca2+濃度在40~70mg/L，保護(hù)α-淀粉酶，提高耐熱性，增加酵母凝聚性，保溫20min迅速升至101℃，煮沸10min，即完成輔料的糊化、糖化，醪在47℃保溫50min，然后并醪至63℃保溫40min，升至70℃，保溫20min。碘試完全后，升至75℃。糖化終了。糖化溫度63℃為糖化階段溫度，有利于β-淀粉酶的作用，生成大量的可發(fā)酵性糖、麥芽糖，適合制造高發(fā)酵度的啤酒。76℃為糊精化階段溫度，此溫度下α-淀粉酶進(jìn)一步分解殘留淀粉，生成大量短鏈糊精，而β-淀粉酶、內(nèi)肽酶、磷酸酶等酶失活或受到抑制，不起作用。采用二段式糖化溫度，可提高可發(fā)酵性糖含量，對酵母的生長繁殖有利。糖化終點(diǎn)由淀粉分解程度決定，對此檢驗(yàn)和控制標(biāo)準(zhǔn)可以為殿試反應(yīng)，也可以是糖含量：非糖低于1：0.35。糖化醪PH值一般在5.0~5.3之間，為改善酶的作用，可以采用處理釀造用水、生物酸化或添加乳酸麥芽等方法調(diào)節(jié)醪液的PH值。由于采用浸出法制造，淡爽型啤酒輔助糊化的加水比較大，麥芽加水比可相應(yīng)較少，采用大米加水比1：6，麥芽加水比1：3。糖化工藝曲線的論證：麥芽質(zhì)量的影響。優(yōu)級麥芽糖化力為250wk/100g干麥芽混合透料的糖化力。1000×60%×250/100=1500wk1000×75%×250/100=1875wk麥汁總氮α-氨基氮的估算設(shè)100g混合投料可得14.5oL，則：每100g混合麥芽-氨基氮的含量：150mg/100g麥芽每L麥汁-氨基氮的含量：(設(shè)工藝參數(shù)為1.2)100×(1-6.0%)×60%×150×1.2/(100×mg/L100×(1-6.0%)×75%×150×1.2/(100×0.6)=211.5mg/L符合麥汁-氨基氮含量要求。麥醪過濾在最短的時(shí)間內(nèi)將糖化醪中從原料溶出的物質(zhì)與不溶性的麥糟分離，得到澄清的麥汁并獲得良好的浸出物收得率。麥芽醪的過濾包括三個(gè)過程：（1）.殘留的耐熱性α-淀粉酶進(jìn)一步液化，提高原料浸出物的收得率（2）.用熱水將殘留于麥糟中的麥汁洗出。工藝基本要求是：迅速和較徹底的分離可溶性浸出物，盡可能減少有害于啤酒氣味的麥殼多酚、色素、苦味物，以及麥芽中高分子蛋白質(zhì)、脂肪、脂肪酸、β-葡聚糖等物質(zhì)被萃取，盡可能獲得澄清透明的麥汁。目前的過濾設(shè)備有三類：（1）.依賴于液柱靜壓力為推動(dòng)力的過濾槽法。（2）.依靠泵送的正壓為推動(dòng)力的壓濾機(jī)法。（3）.依賴于液柱正壓和麥汁泵抽吸局部負(fù)壓的滲出過濾槽法。采用最普遍使用的過濾槽過濾麥汁用不銹鋼制作保溫絕緣以防降溫，以篩孔和麥糟構(gòu)成過濾介質(zhì)，用麥醪的液柱高度產(chǎn)生靜壓力為推動(dòng)力來實(shí)現(xiàn)過濾。過濾槽過濾法時(shí)間長，但過濾徹底，所含對啤酒有害物質(zhì)少。過濾槽濾過程序①在進(jìn)醪前，從麥汁引出管進(jìn)78℃熱水直至溢過濾板，籍此預(yù)熱槽及排除管、篩底的空氣。②泵送糖化醪，送完后開動(dòng)耕糟機(jī)，轉(zhuǎn)3~5r，使糖化醪在槽內(nèi)均勻分布。③靜置10~30min，使糖化醪沉降，形成過濾層。④通過麥汁閥或麥汁泵抽取渾濁麥汁回至槽內(nèi)，直至麥汁澄清，一般為10~15min。⑤進(jìn)行正常過濾，注意調(diào)節(jié)麥汁流量（逐步減少），收集濾過頭號麥汁，一般需45~90min。⑥待麥糟露出或?qū)⒙冻鰰r(shí)，開動(dòng)耕糟機(jī)耕糟，疏松麥糟層。⑦噴水洗糟，采用連續(xù)式或分2~3次洗糟，同時(shí)收集“二濾麥汁”。開始較渾濁，需回流至澄清，在洗糟時(shí)，如果麥糟板結(jié)，尚需耕糟數(shù)次。⑧待洗糟殘留液流出濃度達(dá)到工藝規(guī)定值，過濾結(jié)束，旋轉(zhuǎn)耕糟機(jī)刀或出糟刀，開始排糟，糟排空后，用槽內(nèi)CIP洗糟及過濾篩板，收集底，同時(shí)清洗排污。麥汁的煮沸以酒花添加麥汁經(jīng)過濾后，需要添加酒花進(jìn)行煮沸。這樣可以蒸發(fā)水分，鈍化全部酶活和麥汁殺菌，使蛋白質(zhì)變性的絮凝，浸出酒花的有效組分，排除麥汁中特異的異雜臭氣，形成香味物質(zhì)。在啤酒生產(chǎn)中，總熱消耗約為145~285兆焦/百升成品啤酒。其中麥汁制劑消耗的能量最多，約81~128兆焦/百升成品啤酒。而麥汁煮沸消耗的能量約為24~54兆焦/百升成品啤酒。由此可見，僅僅通過減少總蒸發(fā)率便可以節(jié)約大量的能耗。低溫煮沸時(shí)，麥汁中的高分子蛋白質(zhì)得到了保護(hù)，由此也保護(hù)了對泡沫有利的物質(zhì)，但同時(shí)游離DMS的排除則不夠充分。煮沸時(shí)間的改變也會(huì)引起同樣的問題，長時(shí)間煮沸雖然有利于蒸發(fā)，但卻會(huì)降低煮沸終了麥汁中的可凝固性氮含量，而短時(shí)間麥汁煮沸雖然保證了頭號麥汁中可凝固性氮的含量很高（對泡沫有利），但同時(shí)也增加了頭號麥汁中的DMS量。本設(shè)計(jì)采用德國斯坦尼克公司的新型麥汁煮沸系統(tǒng)Merlin。新型煮沸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)十分簡單，主體設(shè)備是名為Merlin的煮沸鍋，在鍋底安裝一個(gè)錐形加熱面，對麥汁進(jìn)行煮沸和蒸發(fā)。回旋沉淀槽安裝在Merlin煮沸鍋下面，作為麥汁收集槽，另外還需要像傳統(tǒng)打出麥汁泵一樣根據(jù)功率安裝一個(gè)循環(huán)泵，酒花添加使用傳統(tǒng)設(shè)備。麥汁的升溫和煮沸過濾麥汁直接流入回旋沉淀槽并被收集起來，麥汁過濾結(jié)束后，利用循環(huán)泵將麥汁泵入安裝在Merlin煮沸鍋中的錐形加熱面上進(jìn)行加熱，麥汁以很薄的液層從錐形熱交換面上流過，進(jìn)入收集凹槽內(nèi)。由于麥汁液層很薄，流速相對較高且流動(dòng)狀態(tài)為湍流狀，因此加熱面上的熱交換效果十分好，蒸汽與麥汁之間只需很低的溫差（蒸汽壓力約2.5bar）便可進(jìn)行加熱。煮沸溫度下的麥汁利用高度差由收集槽重新流入回旋沉淀槽中，回旋沉淀槽上有兩個(gè)入口，上部入口可使部分麥汁從中央流入回旋沉淀槽內(nèi)，避免形成低溫中心；下部入口使麥汁以切線形式進(jìn)入回旋沉淀槽中，保證麥汁在回旋沉淀槽內(nèi)不斷緩慢旋轉(zhuǎn)，使固體物質(zhì)和熱凝固物在麥汁煮沸期間就被分離出來，在40~60分鐘的煮沸時(shí)間內(nèi)，麥汁被4~6次泵入蒸汽壓力約為2.2bar的加熱面上。通過錐形加熱面形成了一個(gè)可供游離二甲基硫（DMS）和其他不利氣味物質(zhì)揮發(fā)的巨大表面。在煮沸過程中，蒸發(fā)率僅為1.5~2.5%左右，通過調(diào)節(jié)加熱介質(zhì)的（蒸汽）溫度。在Merlin煮沸系統(tǒng)中可有針對性的控制麥汁的熱負(fù)荷和蒸發(fā)，通過循環(huán)泵的功率也可以改變麥汁的熱負(fù)荷，因?yàn)殡S著流量的提高，麥汁液層的厚度會(huì)增加，麥汁的熱負(fù)荷就會(huì)降低。為了使麥汁中一些與溫度有關(guān)的轉(zhuǎn)變過程能夠正常進(jìn)行，比如二甲基硫前驅(qū)體（DMS-P）的分解以及酒花α-酸的異構(gòu)化，回旋沉淀槽進(jìn)行保溫處理，酒花以顆?；蚪嗟男问街苯犹砑又粱匦恋聿?。由于回旋沉淀槽中的內(nèi)容物在整個(gè)麥汁煮沸過程中都在旋轉(zhuǎn)，大部分析出的熱凝固物已經(jīng)被分離出來，因此必需的麥汁靜置時(shí)間可縮短至10分鐘左右，隨后便可以直接排出麥汁。麥汁進(jìn)入薄板冷卻器之前再次流過蒸汽壓力約為2.2bar的加熱面，從而再次蒸發(fā)約1～１.５％的水分。通過最后的這個(gè)步驟，在回旋沉淀槽靜置及麥汁冷卻期間生成的游離二甲基硫幾乎可以完全被排除，這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于：在這一步驟中麥汁的各部分得到相同處理，不利的揮發(fā)性物質(zhì)含量均勻降低。游離二甲基硫的排除二甲基硫前驅(qū)體（DMS-P）的分解和酒花α℃。游離二甲基硫的揮發(fā)率主要取決于給定的蒸發(fā)面積，由于在加熱和煮沸期間，麥汁多次以薄層流過巨大的加熱面，所以不利物質(zhì)明顯減少。但大多數(shù)二甲基硫是在煮沸結(jié)束后的Strippen階段除去的，特別是在回旋沉淀槽冷卻期間形成的游離二甲基硫在此也能除去。過去要做到這點(diǎn)，必需借助復(fù)雜并昂貴的裝置或設(shè)備，而傳統(tǒng)系統(tǒng)目前則無法除去這部分游離二甲基硫。盡管麥汁以很薄的層流方式通過錐面，吸氧量并不會(huì)增加，一旦加熱開始，加熱面上的水便開始蒸發(fā)，這樣在極短的時(shí)間內(nèi)Merlin設(shè)備中就會(huì)形成水蒸氣環(huán)境。同樣，在回旋沉淀槽中麥汁也不會(huì)同氧氣大量接觸，因?yàn)閮蓚€(gè)入口（切線和中央）都在麥汁液面下。煮沸結(jié)束后停止循環(huán)，Merlin收集槽中的內(nèi)容物被排至回旋沉淀槽中，其后休止10分鐘，使殘余熱凝固物沉淀。凝固物可以充分、迅速、并穩(wěn)定地在回旋沉淀槽的中央沉淀下來。因?yàn)樵谡麄€(gè)煮沸過程中麥汁多次流經(jīng)加熱面并被收集在收集槽中。由于收集槽未被加熱，在此會(huì)形成凝塊，通過收集槽中的視鏡可以看到很大的凝塊。隨后這些凝塊會(huì)在未被泵打散的情況下進(jìn)入回旋沉淀槽并迅速在中部沉淀下來。由于回旋沉淀槽在加熱階段已進(jìn)行過旋轉(zhuǎn)，蛋白質(zhì)已經(jīng)析出，凝固物顆粒有充足的時(shí)間沉淀。由于這里涉及的是一種全新的麥汁煮沸工藝，酒花添加的時(shí)間也產(chǎn)生了變化，當(dāng)煮沸時(shí)間為35分鐘時(shí)，酒花必需在煮沸開始前添加，以便為α-酸的異構(gòu)留下充足的時(shí)間。℃時(shí)，控制開關(guān)便轉(zhuǎn)為煮沸，但由于再M(fèi)erlin設(shè)備中麥汁在加熱5分鐘后便達(dá)到煮沸溫度，因此第一次酒花添加也在這時(shí)進(jìn)行。Merlin系統(tǒng)的能源狀況以大約80%的比例占污染物質(zhì)中絕大部分的CO2時(shí)產(chǎn)生溫室效應(yīng)的主要原因。因此降低能源消耗從而減少環(huán)境污染，除了節(jié)約成本外還有重要意義。新式煮沸系統(tǒng)Merlin有意識地在這方面進(jìn)行努力，同所有知名的煮沸及能源節(jié)約系統(tǒng)相比，它再次降低了麥汁煮沸需要的能源消耗，由于第一手能源消耗量最低，CO2的排放量也最低。在節(jié)能裝置中必須考慮到一定的熱量損失，在此設(shè)定為3%，這樣使產(chǎn)生了可以生產(chǎn)熱水形式從生產(chǎn)過程中獲取的剩余能源。二次蒸汽冷凝水冷卻至30℃，生產(chǎn)用水由15℃被加熱至80℃。二次蒸汽冷凝水可收集在一個(gè)單獨(dú)的收集罐中，用于容器的初步清洗（比如篩板的沖洗）。這種新的麥汁煮沸工藝同有針對性的能源回收系統(tǒng)儀器能夠在第一手能源消耗和環(huán)境保護(hù)方面提供最有利的價(jià)值。二次蒸汽的回收二次蒸汽指糊化鍋和煮沸鍋在加熱煮醪與進(jìn)行麥汁煮沸時(shí)產(chǎn)生的蒸汽?；厥斩握羝臒崃靠梢源蟠鬁p少蒸汽的消耗量，這些二次蒸汽可以將常溫水加熱到7580℃，也可以將80℃的水加熱到96℃，這樣就解決了投料用水的加熱和過濾麥汁的加熱，節(jié)約了這部分加熱的蒸汽消耗。對于回收二次蒸汽熱量的裝置，只要在糊化鍋和煮沸鍋的排汽筒上連接管式熱交換器或板式熱交換器，當(dāng)然也需要一定數(shù)量的熱水貯罐和自動(dòng)控制儀表與之配套。另外，對加熱蒸汽冷凝水的熱量再加以回收并且對冷凝水本身也進(jìn)行回收。故本設(shè)計(jì)采用蒸汽冷凝器對二次蒸汽進(jìn)行能量回收。酒花的添加酒花是啤酒生產(chǎn)必須物質(zhì)，它能賦予啤酒柔和優(yōu)美的芳香和爽口的微苦味，能加速麥汁中高分子蛋白質(zhì)的絮凝，提高啤酒泡沫的起泡性和泡持性，也能增加麥汁和啤酒的生物穩(wěn)定性。酒花添加量可依據(jù)如下因素調(diào)節(jié)：酒花中-酸含量。消費(fèi)者的嗜好，消費(fèi)者嗜好口味屬清淡型，如在我國南方，應(yīng)降低酒花添加量。濃度低、色澤淺的淡爽型啤酒中應(yīng)少加酒花，反之濃度高、顏色深的啤酒中可以適當(dāng)多添加些酒花。在敞口發(fā)酵法中采用粉末型酵母，貯酒期長，苦味物質(zhì)損失多，可以適當(dāng)增加添加量。由于本設(shè)計(jì)采用Merlin煮沸系統(tǒng)，采用二次酒花添加法。第一次酒花添加應(yīng)在回旋沉淀槽升溫至99℃，開動(dòng)加熱開關(guān)后5min時(shí)添加（約已進(jìn)入煮沸30min），投入量為酒花總量的85%~90%。以保證有較高的-酸異構(gòu)率，提高酒花的利用率，改進(jìn)啤酒的香味及口感。第二次添加在回旋沉淀休止結(jié)束后第二次煮沸開始時(shí)，添加剩余部分（煮沸結(jié)束前20min）。六、麥汁處理(一)由煮沸鍋放出的定型熱麥汁，在進(jìn)入發(fā)酵前還需進(jìn)行一系列處理，才能制成發(fā)酵麥汁，對麥汁處理的要求是：對能引起啤酒非生物混濁的泠、熱凝固物盡可能給予足夠的分離。麥汁處于高溫時(shí)，盡可能減少接觸空氣，防止氧化，麥汁冷卻后，發(fā)酵前須補(bǔ)充適量空氣，供酵母前期呼吸。麥汁處理各工序中，嚴(yán)格杜絕有害微生物的污染。(二)回旋沉淀將采用平底回旋沉淀，憑借離心力，凝固物沉淀堅(jiān)實(shí)，相對沉淀法和冷卻盤法，它具有加工容易、投資少、洗刷容易、殺菌徹底、可采用自動(dòng)清洗、凝固物沉淀性好而堅(jiān)實(shí)等優(yōu)點(diǎn)。為避免已經(jīng)煮沸絮凝的蛋白質(zhì)，在泵送中重新被打碎，回旋沉淀可裝在煮沸鍋旁，以盡可能縮短輸送管長度，輸送泵也采用低速渦輪泵或離心泵，葉輪應(yīng)半開或全開式。(三)麥汁的冷卻煮沸后，經(jīng)過過濾器的麥汁，溫度在9698℃之間，要將其進(jìn)行發(fā)酵，必須冷卻至10一段式冷卻：其方法為全部以水為冷卻介質(zhì)，通過氨蒸發(fā)器將常溫水直接降至2℃，然后以此冷水(俗稱冰水)通過薄板換熱器，將9698℃的麥汁一次冷卻到其冷卻工藝流程為：從沉淀槽出來的96℃熱麥汁經(jīng)薄板冷卻器直接冷卻至適宜添加酵母的溫度，泵入發(fā)酵罐。冷卻熱麥汁的冷媒為2℃的冷水，經(jīng)換熱后溫度升高至78℃作糖化用水。2℃的冷水是從20℃的自來水箱進(jìn)入氨蒸發(fā)器中直接與液氨蒸發(fā)換熱得到的。氨蒸發(fā)吸熱后的氣氨又經(jīng)冷凍站的壓縮、冷凝，進(jìn)入貯氨罐進(jìn)行制冷循環(huán)。因此一段冷卻工藝的回路為：A．96℃熱麥汁與2冷水換熱，冷卻至10B．2℃冷水是20℃自來水在氨蒸發(fā)器內(nèi)直接與氨蒸發(fā)換熱得到的，然后與熱麥汁換熱后溫度升高至C．氨的制冷循環(huán)，不斷提供冷量。一段冷卻比兩段冷卻有如下優(yōu)點(diǎn)：采用麥汁一段冷卻，比兩段冷卻節(jié)約電能。兩段冷卻，冷凍機(jī)要負(fù)擔(dān)將麥汁由40℃冷卻10℃的能量。采用一段冷卻，冷凍機(jī)僅負(fù)擔(dān)將水由20℃冷卻至2℃的能量。兩者相比，后者冷凍機(jī)耗能顯著降低。降低煤耗。兩段冷卻需將60℃左右的冷卻水再用蒸汽加熱至78～80℃才能供糖化、洗糟用，而一段冷卻，冷卻水由薄板換熱器出來后溫度可直接達(dá)到7880℃，不需加熱，直接用于糖化生產(chǎn)。降低水耗。兩段冷卻需麥汁2倍以上的水進(jìn)行冷卻，采用一段冷卻工藝，冷卻水耗量為麥汁的1.2倍，節(jié)約用水40％。節(jié)省酒精。兩段冷卻的第二段冷卻的冷媒是20％25％(w/w)的酒精水溶液，有揮發(fā)，滴漏損失，且不安全，而一段冷卻是以水為載冷劑，不需酒精，也可將酒精水溶液減少一半。綜上所述，本設(shè)計(jì)采用一段式冷卻法對麥汁進(jìn)行冷卻。(四)麥汁的充氧高濃釀造由于麥汁濃度提高，麥汁溶氧水平降低。根據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，在10℃條件下，14.50mg/Lmg/L的氧飽和濃度。因此，高濃釀造通入空氣無法滿足酵母菌株繁殖所需氧氣，必須通入部分純氧方可達(dá)到麥汁所需的含氧量。在薄板冷卻器中，麥汁吸氧很差，一般需在冷麥汁出口管道中安裝倒U形管或文丘里管進(jìn)行充氧。本設(shè)計(jì)采用無油、無菌的壓縮空氣和部分純氧，在冷卻麥汁的輸送過程中，通過文丘里管在線上通風(fēng)充氧,麥汁充氧量控制在8~10ppm，若充氧量不足（<6ppm），前期發(fā)酵尚可，后期降糖慢，麥汁發(fā)酵不完全，發(fā)酵度低；若麥汁充氧量過大（>10ppm），酵母增殖過多，降低乙醇含量。酵母代謝產(chǎn)物增高，雙乙酰峰值高而慢，會(huì)推遲雙乙酰還原時(shí)間。麥汁分四批進(jìn)罐，最后一批不進(jìn)行通風(fēng)，以免延長酵母停滯期，增加雙乙酰，使罐中泡沫增加，影響罐容積。七、酵母的擴(kuò)大培養(yǎng)啤酒酵母純正與否，對啤酒發(fā)酵和啤酒質(zhì)量的影響很大，啤酒酵母經(jīng)擴(kuò)大培養(yǎng)，達(dá)到一定數(shù)量后，供生產(chǎn)現(xiàn)場使用。擴(kuò)大培養(yǎng)的關(guān)鍵在于：選擇優(yōu)良的單一細(xì)胞出發(fā)菌株。在整個(gè)擴(kuò)培中保證酵母品種健壯，無污染。啤酒酵母的擴(kuò)大培養(yǎng)流程為：斜面試管(原菌)試管培養(yǎng)巴氏瓶培養(yǎng)卡氏罐培養(yǎng)漢生罐培養(yǎng)酵母增殖桶酵母添加罐發(fā)酵罐酵母擴(kuò)大培養(yǎng)須注意的問題有：擴(kuò)大培養(yǎng)酵母須注意控制擴(kuò)大的倍數(shù)和各級培養(yǎng)階段的溫度，每次的擴(kuò)大倍數(shù)在漢生罐以前一般為1020倍，在漢生罐之后控制在46倍。擴(kuò)大培養(yǎng)的溫度為先高后低，逐步下降，開始可控制在25℃左右，每一個(gè)擴(kuò)大培養(yǎng)階段的溫度降低幅度不要太大，以免抑制酵母菌的繁殖活性。一切培養(yǎng)用具，包括容器，器皿，操作器械，培養(yǎng)基等，都必須嚴(yán)格消毒滅菌。對每一次擴(kuò)大移種后酵母細(xì)胞發(fā)育的情況，都必須進(jìn)行認(rèn)真的鏡檢。每次擴(kuò)大培養(yǎng)的移種應(yīng)選在出芽率最高，死亡率最低的時(shí)候，這樣可以縮短培養(yǎng)時(shí)間(在酵母對數(shù)生長期移種)。酵母菌的增殖必須有氧存在，因此，在擴(kuò)大培養(yǎng)期間須不斷地供應(yīng)無菌空氣或氧，應(yīng)使發(fā)酵麥汁具有810mg/L的含氧量。本設(shè)計(jì)中采用G-03酵母菌株作為啤酒生產(chǎn)用菌株，由于采用高濃釀造技術(shù)，因此在進(jìn)行工廠放大之前，應(yīng)對G-03菌株進(jìn)行小型試驗(yàn)，測定該菌株在高濃麥汁中所需要的發(fā)酵溫度和溶解氧含量。成熟酵母的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為：細(xì)胞密度：70106個(gè)/ml；芽生率：>30%；次甲基蘭染色率：<5.0%；鏡檢：無桿菌，細(xì)胞較整齊；肝糖染色率：>80%。八、發(fā)酵冷卻的麥汁添加酵母后，即進(jìn)行發(fā)酵，現(xiàn)在一般采用圓筒體錐底發(fā)酵罐(.)發(fā)酵。(一)發(fā)酵方法分類單釀罐發(fā)酵：前發(fā)酵,主發(fā)酵,后發(fā)酵,貯酒全部在一個(gè)罐中完成圓筒錐底⑴前發(fā)酵，主發(fā)酵在發(fā)酵罐完成，發(fā)酵罐發(fā)酵兩罐法發(fā)酵后發(fā)酵和貯酒在貯酒罐中完成。⑵前發(fā)酵，主發(fā)酵，后發(fā)酵在發(fā)酵罐中完成貯酒在另一貯酒罐完成。(二)圓柱錐底發(fā)酵罐具有如下優(yōu)點(diǎn)因該罐具有錐底，主發(fā)酵后回收酵母方便。罐本身具有冷卻夾套，冷卻面積能夠滿足工藝上的降溫要求。圓柱錐底罐是密閉罐，可以回收二氧化碳，也可進(jìn)行二氧化碳洗滌；可以作發(fā)酵罐，也可以作貯酒罐。罐內(nèi)的發(fā)酵液，由于罐體高度而產(chǎn)生的二氧化碳梯度，以及冷卻方位的控制，可以形成自下而上或自上而下的自然對流。(三)單釀罐發(fā)酵具有如下優(yōu)點(diǎn)不用泵倒罐，減少吸收氧的缺陷。能節(jié)省冷耗，減少酒液的損失。減少清洗罐的操作和費(fèi)用，依賴C.I.P.原位清洗系統(tǒng)進(jìn)行清洗消毒，工藝衛(wèi)生更容易得到保證。因此本設(shè)計(jì)采用圓柱錐底發(fā)酵罐的單罐發(fā)酵法。(四)單罐法發(fā)酵工藝酵母添加方法和添加量錐形罐的容量一般是麥汁批產(chǎn)量的幾倍，麥汁都是連續(xù)追加滿罐，添加酵母時(shí)應(yīng)考慮盡量縮短酵母繁殖期。本設(shè)計(jì)采用分批接種酵母，第一批麥汁根據(jù)正常要求通風(fēng)(溶氧達(dá)1214mg/L左右)，添加全部酵母的部分(3040%)，追加第二批麥汁時(shí)，將余量酵母全部加進(jìn)去，仍按常規(guī)通風(fēng)。以后繼續(xù)追加麥汁，每次少量通風(fēng)或不通風(fēng)，最后一批可不通風(fēng)，以免雙乙酰峰值后移，同時(shí)也避免酒液其他成分的氧化和泡沫溢出罐外。因本設(shè)計(jì)采用高濃發(fā)酵技術(shù)，故酵母的添加量約為(1418)×106個(gè)/ml麥汁。主發(fā)酵溫度過去傳統(tǒng)的主發(fā)酵溫度，多采用8℃左右，而在近代的大罐釀造中，為了加速發(fā)酵，縮短酒齡，常采用麥汁在1112℃發(fā)酵，用此方法其代謝產(chǎn)物不會(huì)有太大的變化，且發(fā)酵周期也由過去傳統(tǒng)發(fā)酵的23個(gè)月，縮短為2025d左右。但由于本設(shè)計(jì)中采用的是高濃釀造，考慮到酵母在高濃麥汁中的忍受性，故此適當(dāng)提高主發(fā)酵溫度至14雙乙酰還原溫度雙乙酰還原溫度的控制是啤酒成熟和酒齡長短的關(guān)鍵，雙乙酰還原溫度可以等于、高于或低于主酵溫度，但相對而言，若雙乙酰的還原溫度低于主酵溫度，則更有利于獲得風(fēng)味柔和、協(xié)調(diào)的啤酒，其質(zhì)量較好，但發(fā)酵所需要的時(shí)間會(huì)較長；相比而言，采用同溫還原介于高溫和低溫還原之間，它既能保持啤酒較好的風(fēng)味，同時(shí)也不致于引起發(fā)酵周期的延長，同時(shí)由于溫度不變，可操作性較強(qiáng)。故此在本設(shè)計(jì)中，作者采用同溫還原的方式進(jìn)行雙乙酰的還原。發(fā)酵工藝曲線用G－03酵母菌株進(jìn)行單釀罐發(fā)酵的工藝曲線如圖2.2所示。冷卻降溫雙乙酰還原至規(guī)定的指標(biāo)后，對酒液開始冷卻降溫，降溫速率控制在℃/h，此時(shí)雙乙酰仍在繼續(xù)進(jìn)行還原，當(dāng)酒液降溫至56℃時(shí)，維持2428h，分三四次回收酵母泥，最后繼續(xù)降溫至0－1℃，貯酒8九、發(fā)酵車間的CIP清洗系統(tǒng)發(fā)酵車間的清洗系統(tǒng)擔(dān)負(fù)麥汁冷卻薄板換熱器及麥汁輸送管路，酵母擴(kuò)大培養(yǎng)車間，發(fā)酵大罐及發(fā)酵車間輸送管道，酵母回收系統(tǒng)等的清洗。(一)麥汁從沉淀槽薄板換熱器發(fā)酵罐罐路清洗體系每批次：進(jìn)麥汁前用85℃熱水清洗20min，無菌空氣頂出清洗水走麥汁。每1520批次后：85℃熱水清洗20min，堿性清洗劑循環(huán)清洗30min，用無菌空氣頂出清洗劑5min，消毒劑循環(huán)清洗15min，無菌空氣頂出無菌水后即可麥汁。每月用酸性清洗劑代替堿性清洗劑按上述流程走。(二)大罐清洗1．80℃熱水清洗20min2．停5min，排走熱水。3．堿性清洗劑循環(huán)清洗30min，同時(shí)補(bǔ)入無菌空氣。4．泵回堿性清洗劑5min。5．消毒劑消毒15min。泵回消毒劑5min。無菌水清洗消毒劑10min，邊清洗邊排除余水。a備用(在整個(gè)清洗過程中)。每季度在第4步后加酸洗20min，除去大罐中的草酸鈣結(jié)晶。其中堿性消毒劑為：3％～5％NaOH＋0.2％EDTA十、過濾前高濃啤酒的稀釋高濃釀造高濃釀造指生產(chǎn)比正常濃度高的麥汁，然后在糖化以后的生產(chǎn)工序中加水稀釋，使啤酒仍然保持原有正常原麥汁濃度的方法。高濃釀造法的優(yōu)點(diǎn)：糖化和發(fā)酵設(shè)備的利用率提高，節(jié)省工廠建設(shè)投資。生產(chǎn)費(fèi)用降低，熱能和冷量顯著降低，能降低成本。實(shí)物勞動(dòng)生產(chǎn)率的提高。啤酒非生物穩(wěn)定性提高。香味穩(wěn)定性提高。淡爽風(fēng)格更突出。但其具有如下缺點(diǎn)：糖化時(shí)原料浸出物收率下降。酒花-酸的利用率下降。不易制造濃醇風(fēng)格的啤酒。綜上所述，因本設(shè)計(jì)是制造11oP淡爽型啤酒，并且采用單獨(dú)收集淡的洗糟麥汁，經(jīng)活性炭吸附過濾后，作為下一輪第一次洗糟用水的方法以提高浸出物收率，故本設(shè)計(jì)采用高濃釀造法。稀釋方法的確定稀釋方法有三種：稀釋麥汁：糖化麥汁采用高濃度，在回旋沉淀槽稀釋，此法僅使用在糖化能力不足的工廠。前稀釋：主發(fā)酵用高濃度，后發(fā)酵(雙乙酰還原)時(shí)稀釋，此法對稀釋水脫氧要求低。后稀釋：啤酒發(fā)酵、貯酒結(jié)束、成熟酒在后處理或過濾前稀釋，此法是典型的高濃釀造后稀釋法。在哪一工序進(jìn)行稀釋，各廠的做法不同，有的在發(fā)酵罐中稀釋，有的在貯酒時(shí)稀釋，有的在濾酒前或?yàn)V酒后稀釋。一般說來，越在后面的工序中稀釋，設(shè)備利用率就提高得越多，但技術(shù)條件要求越高，對稀釋用水的水質(zhì)要求越嚴(yán)格。另外，由有關(guān)資料表明，在整個(gè)高濃度釀造過程中，稀釋工序越向后推(即高濃度的形式保持的時(shí)間長些)，則啤酒的穩(wěn)定性相對地要好些。故本設(shè)計(jì)采用后稀釋中的濾酒前稀釋，其稀釋用水，需經(jīng)一定的設(shè)備處理，以保證啤酒的質(zhì)量。稀釋用水的制備稀釋用水的基本要求：此水應(yīng)是完全可靠的、無生物量存在的可飲用水。此水必須是無任何氣味和異雜口味，而且必須是清沏、透明、無色的。如果此水含有消毒的余氯，必須經(jīng)過嚴(yán)格的脫氯處理。mg/Lmg/L此水中溶解氧應(yīng)該十分低。不同稀釋度對氧含量要求也不同。當(dāng)稀釋度在10mg/Lmg/Lmg/L。此水中一般無機(jī)離子應(yīng)該符合飲用水的標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該是低鈉離子、低總鹽量的軟水。此水中總堿度應(yīng)比較低，至少要比糖化投料水和洗糟水更低(一般要求堿度＋2-2度)此水的溫度和混合啤酒的溫度一致，水中二氧化碳含量應(yīng)接近和略高于混合啤酒中的含量。稀釋用水處理流程：飲用水——水處理和調(diào)整離子——除生物——脫氧——冷卻和充CO2——稀釋用水。定比混合定比混合指將高濃釀造的成熟啤酒按比例和脫氧過飽和CO2的稀釋用水均勻混合。控制高濃釀造稀釋十分重要，稀釋比例過大，影響啤酒口味及膠體穩(wěn)定性，使啤酒口味淡薄，甚至有水腥味；稀釋比例太小，設(shè)備利用率不高，經(jīng)濟(jì)意義不大。經(jīng)驗(yàn)證明，稀釋度在15％40％，不僅降低生產(chǎn)成本，而且成品啤酒具有色澤淺、口味淡爽、風(fēng)味穩(wěn)定和非生物穩(wěn)定性較好的優(yōu)點(diǎn)。十一、過濾經(jīng)過后酵的成熟酒，大部分蛋白顆粒和酵母已沉淀，少量懸浮于酒中，須濾除方能包裝。目前用于啤酒廠的過濾機(jī)有如下幾種：預(yù)涂式過濾機(jī)板式過濾機(jī)框式過濾機(jī)濾盤式過濾機(jī)膜過濾機(jī)預(yù)涂式過濾機(jī)具有如下優(yōu)點(diǎn)：可以不斷地添加助濾劑，使過濾性能得到更新、補(bǔ)充。過濾能力強(qiáng)，可以過濾很混濁的酒。省汽省水省工，不像濾盤式過濾機(jī)那樣要拆卸和洗棉，且酒損也少。故其設(shè)計(jì)采用預(yù)涂式過濾機(jī)。為了達(dá)到完美的過濾效果，必須分3次添加過濾介質(zhì)：第一次預(yù)涂層：在200300KPa的壓力下，將脫氧水或已濾酒與一定數(shù)量的粗土混合，以循環(huán)的方式進(jìn)行預(yù)涂，由此形成壓力穩(wěn)定的基礎(chǔ)預(yù)涂層，第一次預(yù)涂用量為700800g/m2,大約為整個(gè)預(yù)涂量的70％左右。第二次預(yù)涂使用較細(xì)的、有過濾活性的混合硅藻土，這樣就能截留混濁物質(zhì)，并能防止過濾機(jī)堵塞。總預(yù)涂用土量為1000g/m23mm，預(yù)涂過程大約需1015min。連續(xù)補(bǔ)料，為不斷更新濾層，以保持濾層的通透性，使流量恒定，進(jìn)口與出口壓力之差應(yīng)每小時(shí)平均上升2030KPa，一般連續(xù)補(bǔ)料時(shí)多混合使用兩種硅藻土：2/3中土和1/3的細(xì)土，連續(xù)補(bǔ)料時(shí)的硅藻土用量為：60120g/hL啤酒。十二、包裝啤酒包裝是啤酒生產(chǎn)的最后一道工序，對啤酒質(zhì)量和外觀有直接影響，包裝容器可分為瓶裝、聽裝和桶裝?？掌康南礈煨屡f瓶均須洗滌，回收瓶還須經(jīng)挑選，檢出油瓶、毛口瓶等，回收瓶一般不裝出口酒或優(yōu)質(zhì)酒。洗瓶要求瓶內(nèi)外無殘存物，瓶內(nèi)無菌，瓶內(nèi)滴出殘存水無堿性反應(yīng)。洗滌劑可用3％的NaOH水溶液或配加葡萄糖酸鈉，連二亞硫酸鈉等，洗滌劑要求無毒性，排污水必須經(jīng)嚴(yán)格處理。裝瓶裝酒必須做到嚴(yán)格的無菌，盡量減少酒損失，防止二氧化碳泄漏，盡量避免酒液與空氣接觸，防止酒液吸收氧氣。裝酒時(shí)必須保持酒溫-13℃，若清酒罐與裝酒機(jī)距離過長，應(yīng)當(dāng)在裝酒機(jī)前增設(shè)小型薄板冷卻器，以保證低溫酒進(jìn)入貯酒槽，裝瓶后酒液溶解氧應(yīng)小于1mg/L酒瓶壓蓋當(dāng)酒液注滿后向酒液面噴射微細(xì)無菌水流,使啤酒產(chǎn)生泡沫擠出瓶頂空氣，當(dāng)泡沫正好上升至瓶口外沿，形成鈕扣狀隆起泡，緊接著壓蓋，噴水壓力為1MPa，瓶蓋墊片多用PVC(聚氯乙烯)滅菌目前流行隧道式殺菌機(jī)，隧道式可分如下兩種：單層軌道瓶子進(jìn)口和出口分設(shè)在隧道的兩端。雙層軌道，瓶子進(jìn)出口都在隧道的同一端。本設(shè)計(jì)采用雙層軌道滅菌，用水為低硬度水，以防鈣鎂鹽沉積噴咀，為防止破瓶中的酒液降低殺菌水的pH，以致腐蝕瓶蓋，可在水中加適量堿液，使pH保持在8.0。滅菌后的啤酒接著貼標(biāo)，驗(yàn)酒，裝箱。24小時(shí)作業(yè)時(shí)間表糊化8:00糊化鍋進(jìn)料——9:20出醪至糖化鍋——9:25出完清洗——9:35清洗完8:30糖化鍋進(jìn)料——11:00至過濾槽——11:10清洗——清洗完過濾11:00過濾槽進(jìn)醪——11:10靜置——11:20過濾回流——12:20耕糟——12:30洗糟13:20泵麥汁——13:30排糟并CIP清洗——14:00清洗完Merlin煮沸系統(tǒng)14:10至14:50循環(huán)煮沸——14:50排麥汁至回旋沉淀槽休止——15:05循環(huán)煮沸——15:30回旋沉淀——15:45排至薄板冷卻器——16:00清洗除渣——清洗完冷卻15:45進(jìn)麥汁——冷卻充氧接種——16:35進(jìn)罐完畢表1：糖化工段24小時(shí)作業(yè)時(shí)間表項(xiàng)目123456789糊化8:009:2010:4012:0013:2014:4016:0017:2018:4020:0021:2022:400:001:202:404:005:206:40糖化8:3011:1011:1013:5013:5016:3016:3019:1019:1021:5021:500:300:303:103:105:505:508:30過濾11:0013:3013:4016:1016:2018:5019:0021:3021:400:100:202:503:005:305:408:108:2010:50中間槽12:3014:1015:1016:5017:5019:3020:3022:1023:100:501:503:304:306:107:108:509:5011:30Merlin14:1015:4516:5018:2519:3021:0522:1023:450:502:253:305:056:107:458:5010:2511:3013:05冷卻15:4516:3518:2519:1521:0521:5523:450:352:253:155:055:557:458:3510:2511:1513:0513:55第三章物料衡算1．生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(百分率)定額指標(biāo)原料利用率98麥芽水份6大米水份14糖漿水份20無水大米浸出率92無水麥芽浸出率(優(yōu)級)80糖漿浸出率80原料配比麥芽60大米20糖漿20損失率(對熱麥汁)冷卻損失3發(fā)酵損失過濾損失1包裝損失(含殺菌破瓶損失)1.6空瓶損失瓶蓋損失1商標(biāo)損失麥芽清凈及磨碎損失總損失率啤酒總損失率注：總損失率=1-（1-冷卻損失）×（1-發(fā)酵損失）×（1-過濾損失）×（1-包裝損失）=1-（1-3%）×（1-1.5%）×（1-1%）×（1-1.6%）=6.92%oP發(fā)酵液在貯酒后稀釋至11oP淡爽型啤酒。根據(jù)上述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，首先進(jìn)行100kgoP淡色啤酒的物料計(jì)算，然后進(jìn)行100LoP淡爽型啤酒的物料衡算，最后做2熱麥汁量：×%×(100-14)/100=%高麥芽糖漿收率為：1×(100-20)/100=80%×75.2%×××80%)×98%=75.36%由上述可得100kgoP熱麥汁量為：75.36%×100/14.5%=5oP麥汁在20℃時(shí)的相對密度為1.059，且100℃熱麥汁比×1.04/1.059=510.40(L)×3)=495.09(L)×15)=487.66(L)×(1-0.01)=482.78(L)×6)=475.06(L)3．生產(chǎn)100Lo生產(chǎn)100LoP啤酒需要混和原料量為：100×100／475.06=21.05(kg)(2)麥芽耗用量：×60%=12.63(kg)(3)大米耗用量：×20%=4.21(kg)(4)糖漿耗用量：×20%=(kg)(5)酒花耗用量：100L熱麥汁中加入酒花量定為，則：×100×0.1%/475.06=0.11(kg)(6)熱麥汁量為：×100/475.06=107.44(L)(7)冷麥汁量為：×=104.22(L)(8)發(fā)酵液量為：×100/475.06=102.65(L)(9)過濾酒量為：×100/475.06=101.62(L)(10)濕糖化糟量為：設(shè)排出的濕麥糟水份含量為80％，則濕麥糟量為：××(100-80)×0.94/(100-80)=11.63(kg)濕大米糟量為：×(100-92)××0.86/(100-80)=1.42(kg)濕糖化糟量為：11.63+1.42=13.05(kg)(11)酒花糟量：設(shè)酒花在麥汁中浸出率為40％，酒花糟含水量以80％計(jì)，則×(100-40)/(100-80)=0.33(kg)(12)酵母量(以商品干酵母計(jì))生產(chǎn)100L啤酒可得2kg濕酵母泥，其中一半作生產(chǎn)接種用，另一半作商品酵母用，即1kg濕酵母泥含水分85％，則酵母含固形物量為：1×(100-85)/100＝0.15(kg)(13)二氧化碳量：oP的冷麥汁中浸出物為：14.5%×110.37=16.00(kg)設(shè)麥汁真正發(fā)酵度為55%，則可發(fā)酵的浸出物量為：×55%=8.80(kg)麥芽糖發(fā)酵的化學(xué)反應(yīng)式為：C12H22O11＋H2O——2C6H12O62C6H12O6——4C2H5OH＋4CO2＋452KJ設(shè)麥芽汁中浸出物均為麥芽糖構(gòu)成，則CO2生成量為：×4×44)/342=4.53(kg)設(shè)oP啤酒含CO2為0.4%，酒中含CO2量為：×0.4%=0.44(kg)1m3CO2在20℃，常壓下，其質(zhì)量為，故釋放出的CO24.53-0.44=4.09(kg)放出的CO2體積為：4.09/1.832=2.23(m3)(14)空瓶需用量：(100/0.64)×1.005=157(個(gè))(15)瓶蓋需用量：100×1.01/0.64=158(個(gè))(16)商標(biāo)需用量：100×1.001/0.64=156.4(張)4．20萬噸/年11oP淡型啤酒糖化車間物料衡算：一般410月份為生產(chǎn)旺季，210天產(chǎn)70％啤酒，設(shè)每批糖化60噸麥汁，每天糖化9批次，則全年麥汁產(chǎn)量為9×60×210/0.7=162000噸麥汁設(shè)淡季135天生產(chǎn)全年的30%,每天糖化批次數(shù)為162000×/(135×60)=6(次)°P啤酒產(chǎn)量為(1620009)×100/=146780m3全年11°P啤酒產(chǎn)量為146780×3過濾啤酒產(chǎn)量：193483/(1-0.016)=1發(fā)酵液總量：196629×1)/14.5=150674m冷麥汁量：150674/(1-0.015)=152968m熱麥汁量：152968/(1-0.03)=157699m20℃麥汁體積：157699/1.04=14.5oP麥汁(20℃)麥汁質(zhì)量為：151634×9×混合原料量：160.6×106×14.5%/75.36×10麥芽耗用量：×106×0.6×10大米耗用量：×106×=6.2×10糖漿耗用量：×106×=6.2×10酒花耗用量：157699×103××10濕糖化糟量：濕麥芽糟：(1-0.06)×(100-80)××106××106kg濕大米糟：(1-0.14)×(100-92)×6.2×106×106kg濕糖化量糟為：(17.4+2.1)×106=1×106kg酒花量為：(100-40)××105×105kg酵母量：每生產(chǎn)100L啤酒可得商品干酵母，60噸麥汁/批相當(dāng)于（60/1.059）×100/m3°P啤酒每批糖化得商品干酵母為：×103×5/100=kgCO2量：酒中含有的CO2量為(每批糖化)×103×4/100=kg釋放出CO2×103×/100=kg每批糖化需空瓶量：×103×14.5×157/100/11=×105(個(gè))每批糖化需瓶蓋量：×103×14.5×158/100/11=×105(個(gè))每批糖化需商標(biāo)量：×103×14.5×6×105(個(gè))5．發(fā)酵工段計(jì)算：每批糖化CO2產(chǎn)量：

設(shè)主酵時(shí)發(fā)酵度為55％，發(fā)酵液中濃度為0.4%,則酒中含有CO2量為239.18kg，釋放出的CO2kg每批糖化酵母量：kgkg。每年瓶,易拉罐及桶用量：90%為瓶裝啤酒，5%為桶裝啤酒，5%為罐裝啤酒，瓶容量為640ml/只，桶裝為30L/只，易拉罐為355ml/只瓶量(全年)=(193483×103×90%××0.64)=×108(個(gè))桶量(全年)=(193483×103×5%××30)=×105(個(gè))罐量(全年)=(193483×103×5%××)=×107(個(gè))瓶蓋用量為：158×193483×103×100=×108(個(gè))×193483×103×100=×108(張)物料衡算表物料名稱單位100kg原料100L啤酒糖化一次全年混合原料kg100×103×106麥芽kg60×103×106大米kg20×103×106糖漿kg20×103×106酒花kg×103×105煮沸前的熱麥汁L111.55×102×105煮沸后的熱麥汁L×102×105冷麥汁L×102×105麥糟kg×103×106發(fā)酵液L×102×105過濾酒L×102×105成品酒L100×102×105商標(biāo)個(gè)7×105×108CO2kg19.43×102×105瓶數(shù)個(gè)157×105×108瓶蓋個(gè)158×105×108桶數(shù)個(gè)3.3×102×105易拉罐個(gè)×104×107二、耗水量計(jì)算糖化用水量(以100kg混合原料計(jì))oP啤酒的頭號麥汁大約比成品啤酒高23oP，即約為16oP，原料利用率為98%，原料含水量及糖化水分蒸發(fā)量忽略不計(jì)：W1=35010/116.7=300洗糟水用量(一般為投料量的23倍)過濾槽排出麥汁帶出水W4Wx=Wx×解得Wx=kgWx為煮沸前麥汁重W4=Wx×98%=kg麥糟帶出水量W5W5××80%/100=kg原料含水量為W3W3=(60-0.07)×6%+20×14%+20×20%=kg洗糟水用量W2W2=49.6+461.94-(300+10.40)=201.14kg糖化室洗涮用水糖化室設(shè)備洗涮用水，每糖化一次用水約6噸。沉淀洗涮用水：每次洗涮用水6噸。冷卻器洗涮用水：每次洗涮用水4噸。發(fā)酵罐洗涮用水：每次洗涮用水16噸。清酒罐洗涮用水：每次洗涮用水16噸。

表4：水量衡算表用水項(xiàng)目每次用水量（噸/次）用水項(xiàng)目每次用水量(噸/次)糖化洗糟糖化室沖涮6沉淀槽沖涮6冷卻器沖涮4發(fā)酵罐沖涮16清酒罐沖涮16共計(jì)三、熱量衡算糖化過程示意圖(糖化一次)糊化鍋糖化鍋大米粉2340kg加水比1：6加水比1：3高溫-淀粉酶4u/g釀造用水47℃(初溫保持50min)釀造用水50℃(初溫保持10min)90℃(20min)101℃(10min)并醪63℃(40min)70℃75糖化用水量：糊化鍋加水：G1＝2340×6＝14040kg糖化鍋加水：G2＝6990×3=20970kg糖化用水量：G＝14040+20970=35010kgkcal/(kg·℃)kcal/(kg·℃)C麥×(1-6%)+1×kcal/(kg·℃)C米×(1-14%)+1×kcal/(kg·℃)C糖漿×80%+1×kcal/(kg·℃)C米醪=(2340×0.4582+14040×kcal/(kg·℃)C糖醪=(6990×0.408+20970×kcal/(kg·℃)C混合=(6990×4×0.852+2340××7)/(6990×4+2340×kcal/(kg·℃)總料水比為：原料量/糖化用水量＝9330/35010＝1/故該工藝可行。米醪的初溫t0t0＝(2340××18+14040×1×50)/(2340×7×0.92)=℃糊化醪加熱至101℃耗熱Q1Q1=2340×7×2×(101-47.86)=×105(kcal)投料用水耗熱Q2Q2=(14040×1×(50-2)+20970×1×(47-2)=×106千卡糊化鍋煮醪耗熱Q3煮沸時(shí)間為20min，蒸發(fā)量每小時(shí)5，水的汽化潛熱540kcal/(kg·℃)Q3＝540×2340×7×5％××105(kcal)8．糊化鍋蒸出水量G4G4=2340×7×5%×1/3=2739．混合醪升溫至75℃耗熱QQ4=(2340×7+6990×4-273)×1×(75-63)=×105(kcal)10．洗水采用75℃80℃熱水，耗熱Q5G5×201.14＝23473kgQ5=23473×1×(80-2)=×105(kcal)11．由于過濾散熱，過濾后的麥汁溫度為75℃，麥汁預(yù)熱至99℃，耗熱Q6，C麥汁為/(kgQ6=Wx××(99-75)×=5××24×=×106(kcal)12．麥汁煮沸時(shí)溫度由99℃升至105℃Q7=5×××(105-99)+53××4%×533=×105(kcal)13．麥汁放熱Q8采用2℃釀造用水升至80℃Q8=×102××(94-6)=×105(kcal)其能量用于CIP用水，設(shè)CIP用水中的X1由剩余能量提供，設(shè)傳熱效率仍為98％，則；X1×1××105×106×105解得：X1×103kg14．用于煮沸鍋加熱的新鮮蒸汽提供的熱量：提供的熱量：Q=3.16×106(kcal)15．CIP用水為24噸/次，其中1a蒸汽冷卻至冷凝水放熱490千卡。每千克冷凝水冷至24℃放熱110.1千卡，冷卻至80℃放熱54.1千卡。×1×(80-18)×103=m1××，m1=3275現(xiàn)有蒸汽量（即冷凝水量）Q9=（Q1+Q3+Q4+Q7×106(kcal)D1=Q9/490=1故可設(shè)計(jì)冷凝熱水罐體積為1×106/54.1+3275=21759kg=22噸,取25噸。CIP清洗用熱水罐25噸，冷卻水罐65噸。另外再設(shè)一個(gè)50噸的熱水貯罐，用于存放釀造用熱水。第四章糖化車間設(shè)備的設(shè)計(jì)及計(jì)算MERLIN新型麥汁煮沸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)MERLIN新型麥汁煮沸系統(tǒng)概述1.新型麥汁煮沸系統(tǒng)的原理新型麥汁煮沸系統(tǒng)主體結(jié)構(gòu)是由煮沸鍋、回旋槽、酒花添加器和麥汁冷卻器組成。實(shí)際上，MERLIN新型煮沸系統(tǒng)是將煮沸鍋和回旋槽串連起來形成一個(gè)閉合的循環(huán)系統(tǒng)。過濾后的麥汁直接流入回旋槽并被收集起來，利用循環(huán)泵將麥汁連續(xù)循環(huán)地送入到安裝在回旋槽上方的煮沸鍋內(nèi)。煮沸鍋內(nèi)安裝一個(gè)圓錐形雙層夾套式加熱器，對麥汁進(jìn)行預(yù)熱、煮沸和氣提。麥汁以很薄的液層從錐形夾套加熱面以湍流狀態(tài)流過，進(jìn)入煮沸鍋內(nèi)的收集槽中。收集槽中的麥汁利用高度差重新流入回旋槽中?；匦奂瓤梢宰鳆溨瓡嘿A罐又可以做回旋沉淀槽?；匦塾?個(gè)入口(下部入口和上部入口),且仍然是切線方向，既保證了回旋槽的回旋沉淀作用，又解決了傳統(tǒng)煮沸鍋存在的受熱不均的問題。由于回旋沉淀槽中的麥汁在整個(gè)麥汁煮沸過程中都在旋轉(zhuǎn)，所以大部分析出的熱凝固物已被分離出來。麥汁在進(jìn)入薄板換熱器之前再次流過煮沸鍋的錐形夾套式加熱面，從而再次蒸發(fā)水分，排除麥汁中可揮發(fā)性的有害物質(zhì)。2．新型麥汁煮沸系統(tǒng)的特點(diǎn)★確保煮沸強(qiáng)度的前提下，將煮沸蒸發(fā)率降低為4%。溫和煮沸避免了蛋白質(zhì)過度凝聚，既保證了啤酒的非生物穩(wěn)定性，又使啤酒的泡持性、口味柔和性和酒花香味明顯提高。達(dá)到麥汁的濃度要求。有利于不良的揮發(fā)性物質(zhì)和芳香物質(zhì)的形成、排出，改善了麥汁和啤酒的質(zhì)量。有利于酒花異構(gòu)化。有利于麥汁滅菌、滅酶?？s短煮沸時(shí)間、加快周轉(zhuǎn)次數(shù)。節(jié)約能源。將二次蒸汽回收并通過熱交換器將水加熱做為能量儲(chǔ)存加以利用，可將麥汁先進(jìn)行預(yù)熱至93℃。有利于環(huán)保，凈化環(huán)境。3.MERLIN新型麥汁煮沸系統(tǒng)控主要制參數(shù)煮沸鍋回旋槽預(yù)加熱階段煮沸階段氣提階段蒸汽壓力(bar)循環(huán)次數(shù)/h5-63-4-每次循環(huán)時(shí)間(min)10-1215-20-加熱時(shí)間(min)20-3035-總循環(huán)次數(shù)2-31-21麥汁溫度(℃)93959595蒸發(fā)率(%)-總蒸發(fā)率(%)總煮沸時(shí)間(min)55-65靜止時(shí)間(min)-25循環(huán)回管流速(m/s)4加熱段的使用情況兩段加熱一段加熱一段加熱關(guān)閉加熱段新型麥汁煮沸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)麥汁煮沸鍋的設(shè)計(jì)2，與煮沸鍋內(nèi)加熱器的加熱面積相同。錐形加熱面分成兩個(gè)區(qū)域，一個(gè)加熱面占三分之一，另一個(gè)加熱面占三分之二?！罺有×58.4=35m2又因A=πdL2/2=πcosθL3=35m2,且取錐形加熱面的斜角為θ=30°,則有由于煮沸鍋底部麥汁收集槽的存在,所以取煮沸鍋直徑D=5.00m,則H：D=1：2.0煮沸鍋圓柱體高度H=那么煮沸鍋的容積V煮沸=πD2H/4+tg30°·πD3/24=π×52×2.50/4+tg30°·π×53/24=51mS的確定根據(jù)工藝設(shè)計(jì)要求,錐體加熱面上主流區(qū)內(nèi)麥汁呈湍流狀態(tài),所以選取湍流狀態(tài)雷諾準(zhǔn)數(shù)為Rex≥3×106，則有Rex=uS·L·ρ/μ式中uS-主流區(qū)內(nèi)麥汁流速，m/sL–錐體加熱面錐線長度，mρ-麥汁密度，一般取1049-1056kg/m3μ-麥汁粘度，100℃時(shí)麥汁粘度近似可取μ=5×10-4Pa·若本設(shè)計(jì)選取Rex=3×106，則有Rex=(uS××1049)/(5×10-4)=3×106主流區(qū)麥汁流速uS=0.62m/s將uS×106根據(jù)湍流狀態(tài)邊界層公式,可求得錐體加熱面上麥汁液層厚度δ符合以下公式δRex0.12δ××106)麥汁預(yù)熱階段的循環(huán)流量F1和蒸發(fā)量W1麥汁預(yù)熱階段,錐形加熱器內(nèi)的兩個(gè)加熱帶同時(shí)加熱,控制蒸汽壓力1.3-1.7bar,每小時(shí)循環(huán)5-6次,每次循環(huán)時(shí)間10-12min,把麥汁加熱至沸騰的時(shí)間為20-30min,即麥汁共循環(huán)2-3次,蒸發(fā)率0.8%。所以此階段麥汁每次循環(huán)流量為F1×60/3×10=116.8m3/h蒸發(fā)量W1×0.8%=934.4kg/h麥汁煮沸階段的循環(huán)流量F2和蒸發(fā)量W2麥汁煮沸階段關(guān)閉一個(gè)加熱帶,只用一個(gè)加熱帶供熱,控制蒸汽壓力0.8-1.1bar,每小時(shí)循環(huán)次數(shù)減少至3-4次,每次循環(huán)時(shí)間15-20min,煮沸時(shí)間為35min,即麥汁共循環(huán)2-3次，蒸發(fā)率為1.8%。所以此階段麥汁每次循環(huán)流量F2×60/2×17.5=100m3/h蒸發(fā)量W2=100×1.8%=1800kg/h麥汁氣提階段的循環(huán)流量F3和蒸發(fā)量W3麥汁氣提階段僅開一個(gè)加熱帶,控制蒸汽壓力在0.85-1.50bar,蒸發(fā)量為1.5%,所以此階段麥汁循環(huán)流量F3=F2=100m3/h蒸發(fā)量W3=100×1.5%=1500kg/h1.6麥汁煮沸鍋進(jìn)、出管直徑的確定根據(jù)已知資料可知，從煮沸鍋到回旋槽的回流僅通過高度差進(jìn)行，麥汁流入回旋槽速度推薦為u=4m/s，所以煮沸鍋出管管徑d出=(4F2/u·π)1/2=(4×100/4×3600×3.14)1/2==94mm由于煮沸過程中各階段循環(huán)麥汁量不同,所以在麥汁進(jìn)口管路上安裝變頻泵,根據(jù)麥汁的熱負(fù)荷和蒸發(fā)量,來調(diào)節(jié)變頻泵的功率,從而改變麥汁循環(huán)流量。所以選取煮沸鍋進(jìn)管管徑與出管管徑相同，即d進(jìn)=d出=94mm麥汁預(yù)熱階段加熱蒸汽消耗量Q1Q1=F1·C麥·(t-t0)+F1×0.8%×i×××0.8%×2677=×106kJ/h麥汁煮沸階段加熱蒸汽消耗量Q2Q2=W2(i-C水t)/(I-C水θ)=1800×××125)=1855kJ/h式中W-每次加熱蒸發(fā)量,kg/hi-二次蒸汽的熱焓,2677kJ/kg,由二次蒸汽的壓力或溫度查表得。C水-水的比熱，為4.187kJ/kg·Kt-醪液的沸點(diǎn),11°100℃I-加熱蒸汽的熱焓，kJ/kgθ-汽凝水的溫度℃，θ=125麥汁氣提階段加熱蒸汽消耗量Q3Q3==W3(i-C水t)/(I-C水θ)=1500×××125)=1546kJ/h新型麥汁煮沸系統(tǒng)加熱蒸汽消耗量QQ=Q1+Q2+Q3×106kJ/h回確定已知回旋沉淀槽的有效容積V有3,則回旋沉淀槽的體積V回=V有/φ3≈70m3(式中φ-容積系數(shù),這里取φ=0.84)V回=πD回2H/4=70mH回：D回=1：1.5~2.0H≤本設(shè)計(jì)采取H回：D回=1:2.0,則有D回=6.0mH回=3.0m符合要求。2.3麥汁上部進(jìn)口、下部進(jìn)口的位置分別在距回旋槽底部1/3處和距槽內(nèi)麥汁液面處,即h上=,h下=,既保證了回旋槽的回旋沉淀作用，又解決了傳統(tǒng)煮沸鍋存在的受熱不均的問題。2.4回旋槽上、下部進(jìn)口管徑d的確定因?yàn)閡=2Q2/πd2=4m/s則有d=（2Q2/π·u）1/2=（2×100/π×4×3600）1/2==66mm煮沸鍋在加熱、沸騰和氣提過程中產(chǎn)生的二次蒸汽連同回旋槽產(chǎn)生的二次蒸汽通過排汽筒經(jīng)過蒸汽冷凝器進(jìn)行熱交換，將從麥汁預(yù)熱器出來的78℃熱水加熱到96℃，送到儲(chǔ)存罐中作為能量貯存。再利用96℃熱水預(yù)熱進(jìn)入麥汁煮沸鍋的麥汁使之溫度達(dá)到93℃，再通過MERLIN煮沸系統(tǒng)將麥汁加熱至沸騰。這樣煮沸過程中產(chǎn)生的二次蒸汽得到了回收利用，也降低了煮沸鍋加熱過程的熱消耗。3.1MERLIN新型煮沸系統(tǒng)二次蒸汽產(chǎn)生量W′麥汁加熱階段產(chǎn)生二次蒸汽量W1′W1′=×0.8%=934.4kg麥汁煮沸階段產(chǎn)生二次蒸汽量W2′W2′=100×1.8%=1800kg麥汁氣提階段產(chǎn)生二次蒸汽量W3′W3′=100×1.5%=1500kg回旋槽產(chǎn)生二次蒸汽量W4′W4′=W2′×5%=125kgMERLIN新型煮沸系統(tǒng)二次蒸汽產(chǎn)生量W′W′=W1′+W2′+W3′+W4′=4359.4kg水Q′=W水·C·(96-78)=W水××××107kJ所以需熱水貯存量為W水=154.9m3≈155m33.3麥汁進(jìn)入回旋槽前,利用96℃熱水預(yù)熱至93q=G麥汁C麥汁×××106kJ由此可見,Q′>q即二次蒸汽除了可預(yù)熱麥汁,還可進(jìn)行CIP清洗等方面的熱能提供,使熱能得到充分利用與回收。與一般薄板換熱器的設(shè)計(jì)方法相同。麥汁冷卻前的溫度T1=95℃→→→麥汁冷后的溫度T2=6℃冷卻水出口的溫度t2=85℃←←←冷卻水進(jìn)口的溫度t1=2℃水的確定由麥汁流量V麥=F2=100000kg/hQ=V麥C麥(T1-T2)=W水C水(t2-t1)=100000×××107KJ/h可得冷卻水流量W水=Q/C水(t2-t1)×107××104Δtm的確定Δt1=t2-t1=83℃,Δt2=T1-T2=89℃Δtm=(Δt2-Δt1)/ln(Δt2/Δt1)=(89-83)/ln(89/83)=86℃根據(jù)傳熱公式Q=SKΔtm,其中K值根據(jù)兩流體情況選取,一般在啤酒生產(chǎn)中板式換熱器(合金鋁板、冷卻介質(zhì)為冷水或酒精)的傳熱系數(shù)K=1977-4650w/m2·K則得S=Q/KΔtm=×107/3310×86=121m根據(jù)麥汁流量V麥=100t/h,冷卻面積S=121m2確定薄板換熱器型號。二、其它設(shè)備設(shè)計(jì)及計(jì)算糊化鍋：aa)，鍋底設(shè)有折葉漿式攪拌器，由電機(jī)通過立式渦輪減速箱直接帶動(dòng)葉片旋轉(zhuǎn),鍋頂有排汽管及風(fēng)帽，頂蓋有人孔、照明燈及進(jìn)料口，鍋身采用不銹鋼，鍋內(nèi)夾套用紫銅板。容積：由物料衡算知糊化液量為：2340+14040=16380糊化醪液干物質(zhì)百分比：2340×(1－14％)/16380＝12.3%因糊化醪密度為1059kg/m3(查發(fā)酵工廠設(shè)計(jì)附表9)。糊化鍋有效體積為：V有m3取容量系數(shù)為60％，糊化鍋容積為：V＝15.47/0.6＝26m3尺寸：設(shè)鍋徑高比為：D∶h1=2∶12h1+πh2(D2/8+h22/6)解之可得：h1mm，h2=770mm。有效體積：有效體積應(yīng)在人孔門邊以下500mm來計(jì)算：2(h1-0.5)+πh22(D-h2/3)=m本設(shè)計(jì)采用圓錐頂蓋,頂蓋150o，d2/D2＝1/40(d為排汽管直徑)故d＝600mm，鍋蓋高度取400糖化鍋：Pa蒸汽加熱，鍋底處設(shè)有漿式攪拌器，鍋底設(shè)有一個(gè)糊化醪進(jìn)料管及一個(gè)通往煮沸鍋的出料管。鍋蓋設(shè)有一個(gè)人孔和照明燈，頂部有排氣管，設(shè)備材料可用不銹鋼。容積：由物料衡算知醪液量為：35010＋2340＋6990＝44340kg糖化醪干物質(zhì)百分比：［2340×(1－0.14)+6990×(1-0.06)］/44340=19.4％查表知：其密度為1070kg/m3。設(shè)有效體積不小于V有m3設(shè)D∶h=2∶1，一般有效容積按人孔門邊以下500mm計(jì)算， V總=V有55尺寸：×4h3+πh(4h2/8+1/6)取球底高為1m，則hmm本設(shè)計(jì)采用圓錐頂蓋，頂角為150o取d2／D2＝1／40，則d=712mm鍋蓋高度取500mm。過濾槽：過濾槽采用圓柱體，弧球形頂蓋與平底結(jié)構(gòu)，平底槽為三層，最上部為水平篩板，接著為麥汁收集器，最底層為可通入溫水保溫的夾套。過濾槽中心有一可升降的軸，帶動(dòng)四臂耕槽機(jī)。1．容積：根據(jù)每噸原料需5m3槽有效容積，充滿系數(shù)為75％，則：V有=11680×5/1000=m V總=V有/0.75=782．尺寸：設(shè)每噸混原料所需過濾面積為5m3，則本工藝所需過濾面積為：S=11680×5/1000=mD=(S/0.785)1/2=m，取D=8630過濾槽高度為:h=V總2×D2)=m，取h=13過濾槽底部結(jié)構(gòu)：mmmm。篩板與麥汁收集底間距為30mm。過濾槽收集底間距為30mmm2，分布一根麥汁收集管，管徑取40mm，按同心圓分布，最后匯集為3根總管，連接麥汁泵輸送麥汁，最終麥汁輸送可用活塞式氣流輸送設(shè)備。冷卻器：板片技術(shù)參考見《化工工藝技術(shù)手冊》型號：BPR20A尺寸規(guī)格：1087×295×1mm板片厚度：設(shè)計(jì)壓力：最大流量：60m3/h換熱器尺寸：1087×295×240mm角孔直徑：65mm設(shè)計(jì)溫度：180℃單片有效面