年產(chǎn)量15萬噸啤酒廠工藝計算剖析

目錄摘要.....................................................................................................................................31啤酒生產(chǎn)工藝....................................................................................................................31.1啤酒生產(chǎn)工藝簡介.......................................................................................................31.2產(chǎn)品方案.......................................................................................................................41.2.1生產(chǎn)規(guī)模....................................................................................................................41.2.2主要原料規(guī)格.......................................................................................................41.2.3生產(chǎn)品種及數(shù)量...................................................................................................41.3勞動定員.......................................................................................................................52啤酒廠糖化車間的物料衡算..............................................................................................52.1啤酒生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù).....................................................................................................52.2物料衡算.......................................................................................................................62.2.1100kg原料（75%麥芽，25%大米）生產(chǎn)11°啤酒的基礎(chǔ)物料衡算...........62.2.2生產(chǎn)100L，11°啤酒消耗原料物料衡算......................................................62.2.3年產(chǎn)150000噸11°啤酒的物料衡算表........................................................83啤酒廠糖化車間的熱量衡算..........................................................................................103.1糖化工藝流程圖..........................................................................................................103.1.1糖化用水耗熱量Q1..........................................................................................113.1.2第一次米醪煮沸耗熱量Q2...............................................................................123.1.3第二次煮沸前混合醪升溫至70°C的耗熱量Q3...........................................133.1.4第二次煮沸混合醪的耗熱量Q4.......................................................................143.1.5洗糟水耗熱量Q5..............................................................................................153.1.6麥汁煮沸過程耗熱量Q6...................................................................................153.1.7糖化一次總耗熱量Q總....................................................................................164糖化蒸汽耗用量計算........................................................................................................164.1一次糖化蒸汽耗用量..................................................................................................164.2糖化小時最大蒸汽耗用量Dmax..............................................................................164.3噸酒蒸汽耗用量.........................................................................................................164.4150000t/年啤酒廠糖化總熱量衡算表........................................................................165工藝耗水量計算（含冷卻水）.........................................................................................175.1糖化用水.....................................................................................................................175.2洗槽水用量................................................................................................................175.3糖化室洗刷用水..........................................................................................................175.4澄清槽洗刷用水.........................................................................................................175.5CPI裝置洗滌用水......................................................................................................175.6過冷卻器洗洗刷用水..................................................................................................175.7硅藻土過濾機洗刷用水..............................................................................................175.8清酒罐洗刷用水..........................................................................................................185.9洗瓶機洗刷用水..........................................................................................................185.10殺菌機用水...............................................................................................................185.11包裝車間地面用水....................................................................................................185.12鮮啤酒桶洗刷用水量...............................................................................................185.13其他用水...................................................................................................................186150000t/年啤酒廠發(fā)酵車間耗冷量計算........................................................................1816.1發(fā)酵工藝流程示意圖： 186.2、工藝技術(shù)指標及基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 197工藝耗冷量 Qt 197.1工藝技術(shù)指標及基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 197.2麥汁冷卻耗冷量 Q1 197.3發(fā)酵耗冷量 Q2 207.4酵母洗滌用冷無菌水冷卻的耗冷量 Q3 217.5酵母培養(yǎng)耗冷量 Q4 227.6發(fā)酵車間工藝耗冷量 Q 228非工藝耗冷量 228.1露天錐形罐冷量散失 Q5 228.2清酒罐，過濾機及管道等散失冷量 Q6 239150000t/a啤酒廠發(fā)酵車間冷量衡算表 23設(shè)計總結(jié) 24參考文獻 252摘 要啤酒的整個釀造過程，大概可以分為四大工序：麥芽制造、麥汁制備、啤酒發(fā)酵、啤酒包裝。其中麥汁制備是啤酒生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)， 它包含了對原料的粉碎、糖化、麥汁過濾和煮沸等工藝。本文設(shè)計的工廠采用 3班倒的工作制，每天工作24小時，除去設(shè)備清洗和升溫時間 4小時，實際生產(chǎn)時間按 20小時計，啤酒廠年產(chǎn)量15萬噸，主要說明的工藝計算括物料衡算，糖化車間熱量衡算，水衡算，發(fā)酵車間冷量衡算四大部分， 完成初步計算，以利于整個啤酒廠設(shè)計的后續(xù)進行。關(guān)鍵詞：工藝計算，物料衡算，熱量衡算，水衡算，冷量衡算啤酒生產(chǎn)工藝1.1啤酒生產(chǎn)工藝簡介浸漬大麥在理想控制的條件下發(fā)芽，生成適合啤酒釀造所需要的新鮮麥芽，麥芽干燥后再將根芽除掉。經(jīng)6~8周時間的貯藏，使其后熟，然后加入大米一起用粉粹機粉碎，麥汁進入糊化鍋，糊化后進入入糖化鍋與工藝水和蒸汽混合， 使羧肽酶充分作用，形成低分子含氮物質(zhì)。淀粉經(jīng)糖化后分解為葡萄糖、 麥芽糖及糊精等；麥芽中含有內(nèi)肽酶、羧肽酶等分解蛋白質(zhì)的酶類將蛋白質(zhì)分解。 糖化結(jié)束后，將糖化醪泵入過濾槽或壓濾機進行壓濾， 除去麥芽皮，麥芽皮可作優(yōu)質(zhì)飼料。將過濾得到的麥汁和原麥汁混合于煮沸鍋中， 煮沸過程中分2~3次添加酒花或其制品，使其中的有效成分溶解出來， 而使蛋白質(zhì)和單寧凝結(jié)起來， 形成熱凝固物析出，同時對麥汁進行了殺菌。麥汁經(jīng)煮沸后，進入酒花分離器，分離掉酒花，再進入回旋沉淀槽，分離出熱凝固物，經(jīng)過板式換熱器，冷卻介質(zhì)為2~4℃的水，經(jīng)過換熱，麥汁溫度可從95℃降到5～7℃，冷卻結(jié)束后，冷麥汁進入發(fā)酵罐。麥汁進發(fā)酵罐時，同時添加酵母，然后進行發(fā)酵。在發(fā)酵的過程中，人工培養(yǎng)的酵母將麥芽汁中可發(fā)酵的糖份轉(zhuǎn)化為酒精和二氧化碳，生產(chǎn)出啤酒。整個過程中，需要對溫度和壓力做嚴格的控制。當然啤酒的不同、生產(chǎn)工藝的不同，導3致發(fā)酵的時間也不同。通常，貯藏啤酒的發(fā)酵過程需要大約 6天，淡色啤酒為5天左右。發(fā)酵結(jié)束以后，絕大部分酵母沉淀于罐底。釀酒師們將這部分酵母回收起來以供下一罐使用。除去酵母后，生成物“嫩啤酒”被泵入成熟罐。在此，剩余的酵母和不溶性蛋白質(zhì)進一步沉淀下來， 使啤酒的風格逐漸成熟。成熟的時間隨啤酒品種的不同而異，一般在 7~21天。將成熟啤酒用啤酒過濾機進行過濾后，即可裝入瓶內(nèi)、罐內(nèi)或桶內(nèi)，得到成品啤酒。傳統(tǒng)桶裝啤酒不經(jīng)滅菌即為生啤酒，現(xiàn)裝桶前多先經(jīng)無菌處理制成無菌生啤酒；瓶裝啤酒或罐裝啤酒或者在灌裝后進行巴士滅菌，或者在灌裝前進行無菌過濾，保質(zhì)期在 6個月左右。1.2產(chǎn)品方案1.2.1生產(chǎn)規(guī)模啤酒廠年產(chǎn)量為150000t1.2.2主要原料規(guī)格本工藝采用符合我國啤酒麥芽標準 QB1686的優(yōu)質(zhì)麥芽和優(yōu)質(zhì)大米。1.2.3生產(chǎn)品種及數(shù)量產(chǎn)品名稱：瓶裝啤酒年產(chǎn)量：150000t產(chǎn)品規(guī)格：11度淡色啤酒生產(chǎn)天數(shù)：280天／年班產(chǎn)量200t×31.2.4產(chǎn)品質(zhì)量及標準GB191 包裝儲運圖示標志GB2758 發(fā)酵酒衛(wèi)生標準GB4544 啤酒瓶GB4789.1~4789.28 食品衛(wèi)生檢驗方法 微生物學部分GB4928 啤酒實驗方法GB5739 啤酒塑料周轉(zhuǎn)箱GB6543 瓦楞紙箱4GB10344 飲料酒標簽標準GB4927-91 啤酒質(zhì)量標準1.3勞動定員1）啤酒廠生產(chǎn)車間配置200人，其他部門60人。2）工作制度全年生產(chǎn)，實行單雙周輪休制，采用 3班倒的工作制，每天工作 24小時。廠正常生產(chǎn)時間按照淡旺季生產(chǎn)周期安排。啤酒廠糖化車間的物料衡算2.1 啤酒生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通過對各步工藝要點的計算，得出各物料的量見表 3-1：表2-1啤酒生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表1啤酒生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)名百分比（%）項目名百分比（%）稱稱無水麥芽85原料配比麥芽75浸出率大米25無水大米93冷卻損失2浸出率發(fā)酵損失2啤酒損失原料利用過濾損失298率（對麥率汁）麥芽水分6裝瓶損失2大米水分10總損失852.2物料衡算水大米酒花 酵母麥芽 糖化 熱麥汁 冷麥汁 發(fā)酵 待慮酒(發(fā)酵液總量)酵母 二氧化碳成品酒 灌裝 清酒 過濾2.2.1100kg 原料（75%麥芽，25%大米）生產(chǎn)11°啤酒的基礎(chǔ)物料衡算1）熱麥汁量：根據(jù)表2-1可得到原料利用率分別為：2）麥芽利用率：0.85(100－6)÷100=79.9％3）大米利用率：0.93(100－10)÷100=83.7％4）混合原料收得率：(0.75×79.9％＋0.25×83.7％)×98％=79.2％5）由上述可得100kg混合原料可制得11°啤酒：79.2÷11×100=720kg（6）已知11°麥汁在20℃時的相對密度ρ為1.0442，而100℃熱麥汁比20℃的熱麥汁體積增加1.04倍15，故熱麥汁100℃體積為：720÷1.0442×1.04=717.1L（7）冷麥汁量為：717.1×(1－0.02)=702.8L（8）發(fā)酵液量為：702.8×(1－0.02)=688.7L（9）過濾酒量為：688.7×(1－0.02)=675.0L10）成品啤酒量為：675.0×(1－0.02)=661.5L2.2.2生產(chǎn)100L，11°啤酒消耗原料物料衡算（1）生產(chǎn)100L，11°啤酒消耗原料的量為： 100÷661.5×100=15.12kg（2）麥芽消耗量為：15.12×85％=14.1kg12.863）大米耗用量為：16.6－14.1=2.5kg2.32（4）酒花耗用量：對淡色啤酒，熱麥汁中加入的酒花量為0.2%，故酒花耗用量為：717.1÷661.5×100×0.2％=0.217kg（由此得生產(chǎn)100kg，11度啤酒需要酒花量：661.5÷100×0.217=1.44kg ）5）熱麥汁的量為：717.1÷661.5×100=108.4L6）冷麥汁的量為：702.8÷661.5×100=106.2L7）濕糖化槽是被排出的濕麥槽水分含量的80%，則濕麥槽量為：[(1－0.06)×(100%－85%)÷(100%－80%)]×12.8=9.024kg而濕大米槽量為：[(1－10%)×(100%－93%)÷(100%－80%)]×2.32=0.731kg故濕槽糖化槽量為：9.024＋0.731=9.755kg（8）酒花槽量：設(shè)麥汁煮沸過程中酒花浸出率為40%，且酒花槽水分含量為80%，則酒花槽量為：[(100－40)÷(100－80)]×0.217=0.651kg（9）酵母量（以商品干酵母為計算）：生產(chǎn)100L啤酒可得2kg的酵母泥，其中一半生產(chǎn)接種用，一半作商品酵母用。濕酵母泥水分85%,則酵母含固形物量：1×（100%—85%）=0.15需要含水分7%的商品干酵母量為:0.15×100÷(100-7)=0.16kg（10）二氧化碳量因11°P冷麥汁密度為1.0442kg/L，則106.2L冷麥汁質(zhì)量為：106.2×1.0442=101.7kg所以，11°P冷麥汁101.7kg中浸出物量為：11%×101.7=11.19kg設(shè)麥汁的真正發(fā)酵度為 80%，則可發(fā)酵的浸出物量為：11.19×80%=8.95kg麥芽糖發(fā)酵的化學反應式為：C12H22O11+H2O 2C6H12O6+2C6H2O6 4C2H5OH+4CO2+560kJ設(shè)麥芽汁中的浸出物均為麥芽糖構(gòu)成，則 CO2生成量為：8.95×44×4÷342=4.61kg7式中 44—CO2分子量342 —麥芽糖（C12H22O11）分子量設(shè)11°P啤酒含二氧化碳為0.35%，酒中含CO2量為：106.2×0.35﹪=0.372kg則釋放出的CO2量為：4.61-0.372=4.24kg而1m3CO2在20℃常壓下重1.832kg,故釋放出的CO2的體積為：4.24÷1.832=2.31m311）發(fā)酵成品液量688.7÷661.5×100=104.1kg12）過濾酒量675.0÷661.5×100=102.04kg2.2.3 年產(chǎn)150000噸11°啤酒的物料衡算表（1）年產(chǎn)15萬噸11°淡色啤酒糖化車間物料衡算，生產(chǎn)旺季以 160天計，糖化次數(shù)8次每天；淡季 120天，糖化次數(shù)6次每天，則旺季生產(chǎn)量占總產(chǎn)量的百分數(shù)為160×8÷（160×8＋120×6）×100%=64%則旺季日產(chǎn)量為： 150000×64％÷160＝600（噸/天）每次糖化可產(chǎn)成品啤酒量（灌裝后）為： 600÷8＝75噸由此可算出每次投料量和其它項目的物料平衡：成品啤酒量（罐裝前） 75×1000÷（1—2％）÷1.012＝75623.135（L）麥芽用量 75623.135÷661.5×75＝8574.05(kg）大米用量 75623.135÷661.5×25＝2858.02（kg）混合原料用量 8574.05＋2858.02＝11432.07（kg）熱麥汁量 75623.135÷661.5×717.1＝81979.36（L）冷麥汁量 75623.135÷661.5×702.8＝80344.58（L）8濕糖化糟量75623.135÷100×9.755＝7377.04kg濕酒花糟75623.135÷100×0.651＝492.307（kg）發(fā)酵液量75623.135÷661.5×688.7＝78732.66（L）過濾酒量75623.135÷661.5×675.0＝77166.46（L）酒花耗用量（11432.07×0.217×661.5)10000=164.10÷（kg）由于旺季產(chǎn)量占到全年產(chǎn)量64%，由此可算得全年產(chǎn)量(75623.1358××160)÷64%=15.1×107(L)年實際產(chǎn)量為： 15.1×107×1011.5=14.93（萬噸）11度淡色啤酒密度1011.5kg/m3）全年混合原料需要量：11432.07×8×160÷64%=22.85×106（kg）全年麥芽耗量： 8574.05×8×160÷64%=17.15×106（kg）全年大米耗量： 2858.02×8×160÷64%=5.65×106（kg）全年酒花耗量： 164.10×8×160÷64%=328204（kg）熱麥汁量： 80344.58×8×160÷64%=164×106（L）冷麥汁量： 80357.41×8×160÷64%=160.7×106（L）全年濕糖化糟量：7377.04×8×160÷64%=14.8×106（kg）全年濕酒花糟量：492.307×8×160÷64%=9.85×105（kg）全年發(fā)酵液量：78732.66×8×160÷64%=157.5×106（L）全年過濾酒量：77166.46×8×160÷64%=154.3×106（L）把上述的有關(guān)的啤酒糖化間的三項物料衡算結(jié)果整理成物料衡算表，如表 1.2：9表1.2 啤酒廠釀造車間物料衡算表物料名稱單位對100kg100L11°淡色啤糖化一次150000t/年啤混合原料酒定額量酒生產(chǎn)混合原料kg10015.1211432.0722.85×106麥芽kg7512.88574.0517.15×106大米kg252.322858.025.65×106酒花kg1.310.217164.10328204熱麥汁L717.1108.481979.36164×106冷麥汁L702.8106.280344.58160.76×10濕糖化糟kg64.539.7557377.0414.8×106濕酒花糟kg4.310.651492.3079.85×105發(fā)酵液L688.7104.178732.66157.5×106過濾酒L675.0102.0477166.46154.3×106成品啤酒L661.510075623.135151×106備注：11°淡色啤酒的密度為 1011.5kg/m3啤酒廠糖化車間的熱量衡算3.1糖化工藝流程圖本設(shè)計采用二次煮出糖化法，其工藝流程示意圖如下所示，其中的投料量為10糖化一次的用料量。糊化鍋糖化鍋大米粉2858.02kg料水比1:4.5自來水，18℃麥芽粉8002.45kg，↓麥芽粉571.6kg料水比1:3.5熱水，50℃44.5℃，60mint0（℃），20min↓10min↓13mint0℃63℃，60min70℃↓5min↓12min7min70℃，25min90℃，20min100℃，40min↓20min過濾糖化結(jié)束78℃100℃，10min麥槽90min麥汁煮沸鍋回旋沉淀槽薄板冷卻器冷麥汁煮沸溫度10%↓↓酒花酒花糟冷凝固物去發(fā)酵罐熱凝固物圖2.1啤酒廠糖化工藝流程示意圖[2]3.1.1糖化用水耗熱量 Q1(1)根據(jù)工藝，糊化鍋加水量為G1=(G糖化一次大米粉量+G糊化鍋加入的麥芽粉量)=（2858.02+2858.0220%×）×4.5=15433.31kg式中，糊化鍋加入的麥芽粉量為大米量的 20%，料水比1:4.5。(2)糖化鍋料水比 1:3.5，糖化一次加入糖化鍋的麥芽粉量為8574.05﹣2858.02×20%=8002.45kg則糖化鍋加水量G2=8002.45×3.5=28008.56kg(3)糖化總用水量為：GW=G1+G2=15433.31+28008.56=43441.87kg(4)自來水平均溫度取 t1=18℃，而糖化配料用水溫度 t2=50℃，則定性溫度為34℃，查資料知，水在 34℃時，比熱容cW為4.174kJ/（kg·K）[3]故耗熱量為：Q1=(G1+G2)cW(t2-t1)=43441.87×4.174×（50-18）=5.8×106（kJ）113.1.2第一次米醪煮沸耗熱量 Q2由糖化工藝流程可知2Q2+Q2+Q2糊化鍋米醪由初溫Q=t0加熱至100°C耗熱Q21.=G米醪C米醪（100-t0）1）計算米醪的比熱容c根據(jù)經(jīng)驗公式C谷物=0.01[（100-W）c0+4.18W]進行計算。式中W為含水百分率，c0為絕對谷物比熱容，取 c0=1.55kg/（kg·K）c麥芽=0.01[（100-6）×1.55+4.18×6]=1.71kJ/(kgK)·c大米=0.01[（100-10）×1.55+4.18×10]=1.813kJ/(kgK)·G大米c大米G麥芽c麥芽G1cwc米醪=G麥芽G1G大米2858.021.8132858.02201.7115433.314.174=2858.022858.022015433.31=3.74kJ/(kgK)·G米醪=G大米+G′麥芽+G1=2858.02+2858.0220%+15433×.31=18862.93kg（2）米醪的初溫t0設(shè)原料的初溫為 18°C，而熱水為50°C，則（G大米c大米G麥芽c麥芽）18G1cw50t0=G米醪c米醪（2858.021.812858.02201.71）1815433.314.17450=18862.933.74=47.23C°（c）把上述式子結(jié)果代回 Q=G米醪c米醪（100-t0）得Q2=18862.93×3.74（100-47.23）=3722784.09kJ(2)煮沸過程蒸汽帶出的熱量 Q2設(shè)定糊化時間為40min，蒸發(fā)強度為 5%，則蒸發(fā)水分量為：GV1=G米醪×5%×40/60=18862.93×0.05×40/60=628.76kg故12Q2=GV1·I=628.76×2258.4=1420001.67kJ式中，I=2258.4kJ/kg，為煮沸溫度（約 100°C）下水的汽化熱（kJ/kg）米醪升溫和第一次煮沸過程的熱損失約為前兩次耗熱量的 15%，則熱損失2為2=15%（Q2+Q2）=15%×（3722784.09+1420001.67）=771417.86kJ由上述結(jié)果得Q2=Q2+Q2+Q2=3722784.09+1420001.67+771417.86=5.914106×kJ3.1.3第二次煮沸前混合醪升溫至 70°C的耗熱量Q3按糖化工藝，來自糊化鍋的煮沸的米醪與糖化鍋中的麥醪混合后溫度約為63℃，故混合前先從 100℃冷卻到中間溫度 t0。（1）糖化鍋中麥醪的初溫 t麥醪已知麥芽粉初溫為18℃，用50℃的熱水配料，則麥醪比熱容為8574.0528008.56c麥醪=G麥芽c麥芽G2cW=8574.051.7128008.564.174=3.60kJ/(kgK)·G麥芽G28574.0528008.56G麥醪=G麥芽+G2=8574.05+28008.56=36582.61kg則麥醪和米醪混合比熱容為c混合=G麥醪c麥醪G米醪c米醪=36582.613.6018862.933.74=3.65kJ/(kgK)·G麥醪G米醪36582.6118862.93則可算得麥醪溫度為：G麥芽c麥芽 18 G2cW 50t麥醪=G麥醪c麥醪2858.02201.711828008.564.17450=44.52℃36582.613.602）米醪的中間溫度t根據(jù)熱量衡算，且忽略熱損失，米醪與麥醪合并前后的焓不變， 則米醪的中間溫度為：13G混合c混合t混合G麥醪c麥醪t麥醪t=G米醪c米醪55445.513.656336582.613.6044.52=97.62℃18862.933.74其中，G混合=G米醪+G麥醪=18862.9+36582.61=55445.51kg。由于中間溫度 97.62℃比煮沸溫度 100℃降低了2.38℃，考慮到米醪由糊化鍋到糖化鍋輸送過程中的熱損失，可不必加中間冷卻器。（3）由上述結(jié)果的 Q3Q3=G混合 c混合（70-63）=55445.51×3.65×7=1.42×106kJ3.1.4第二次煮沸混合醪的耗熱量 Q4由糖化工藝流程可知：Q4=Q4+Q4+Q41、混合醪升溫至沸騰所耗熱量 Q4（1）經(jīng)第一次煮沸后米醪量為G′米醪=G米醪﹣GV1=18862.9﹣628.76=18234.14kg故進入第二次煮沸的混合醪量為G混合=G′米醪+G麥醪=18234.14+36582.61=54816.75kg2）根據(jù)工藝糖化溫度為78°C，抽取混合醪的溫度為70°C，則送到第二次煮沸的混合醪量為：[G混合（7870）G混合]×100%=54816.75854816.75100=26.7%1007030故Q4=26.7%G混合c混合(100-70)=26.7%×54816.75×3.65×30=1602649.91kJ（3）二次煮沸過程蒸汽帶走的熱量 Q″4煮沸時間為10min，煮沸強度5%，則蒸發(fā)水分量為：GV2=G混合×5%×10/60=54816.75×5%×10/60=456.81kgQ4=I·GV2=2257.2×456.81=1031111.5kJ4）根據(jù)經(jīng)驗公式Q4=15%(Q4+Q4)得Q 4=0.15×（1602649.91+1031111.5）=395064.22kJ14Q4=1.15(Q4+Q4)=1.15×（1602649.91+1031111.5）=3028825.66=3.0310×6(kJ)3.1.5洗糟水耗熱量Q5設(shè)洗糟水平均溫度為 80°C，每100Kg原料用水450Kg，則用水量為：G洗=G原料×450 100=11432.07×450 100=51444.32客觀故Q5=G洗cw（80-18）=51444.32×4.174×62=13.31×106（KJ）3.1.6麥汁煮沸過程耗熱量 Q6Q6=Q6+Q6+Q6（1）麥汁升溫至沸點耗熱量 Q6由糖化物料衡算表可知，100Kg混合原料可得到717.1kg熱麥汁，并設(shè)過濾完畢麥汁溫度為70°C。則進入煮沸鍋的麥汁量為：G麥汁=G原料×717.1 100=11432.07×717.1 100=81979.374（kg）又c麥汁=G麥芽c麥芽G大米c大米G原料cw6.4G原料.48574.051.712858.021.8111432.076.44.17411432.077.4=3.84kJ/(kgK)·故Q6=G麥汁C麥汁（100-70）=81979.374×3.84×30=9.44×106（kJ）（2）煮沸過程蒸發(fā)耗熱量 Q6煮沸強度10%，時間1.5h，則蒸發(fā)水分為：GV3=G麥汁×10%×1.5=81979.374×10%×1.5=12296.91kg故Q6=IGV3=2257.2×12296.91=27.7610×6（KJ）（3）根據(jù)經(jīng)驗公式熱損失 Q6為：Q6=15%（Q6+Q6）因此Q6=115%（Q6+Q6）=115%×(9.44×106+27.76×106)=42.78×106（kJ）153.1.7糖化一次總耗熱量 Q總Q總=66×6×6×6×66×Qi=5.810+5.91410+1.4210+3.0310+13.3110+42.78×10i1=72.3×106kJ糖化蒸汽耗用量計算4.1一次糖化蒸汽耗用量使用表壓為 0.3Mp的飽和蒸汽，熱焓為 I1=2728.1kJ/kg，相應冷凝水焓為I1=588.2kJ/kg，熱氣效率η=95%，則D=Q總/[(I1-I1)η]=72.3×106÷（2728.1﹣588.2）÷0.95=35564.87kJ4.2糖化小時最大蒸汽耗用量 Dmax糖化操作中，麥汁煮沸時耗熱量最大，已知煮沸時間 1.5h，熱效率95%，則Qmax=Q6÷1.5÷95%=42.78×106÷1.5÷95%=30021052.6kJ相應最大蒸汽消耗量為Dmax=Qmax/(I1-I1)=30021052.6÷（2728.1﹣588.2）=14029.18kg/h4.3噸酒蒸汽耗用量根據(jù)生產(chǎn)設(shè)計，旺季糖化次數(shù)為160×8=1280次，共產(chǎn)啤酒75×1280=96000噸，占全年產(chǎn)量64%。則全年蒸汽消耗量為D每年=D×1280÷0.64=35564.87×1280÷0.64=71129740kg噸酒蒸汽耗用量：D噸酒=D每年/(96000÷64%)=4741.98kg旺季日蒸汽消耗量：D每天=D×8=35564.87=284518.96kg/d4.4150000t/年啤酒廠糖化總熱量衡算表名 稱規(guī)格（Mp）噸酒消耗/kg

每小時最每晝夜消大消耗量耗量/kg/kg

年消耗量/kg蒸汽0.3 4741.98 14029.18 284518.96 7112974016工藝耗水量計算（含冷卻水）5.1糖化用水糖化鍋加水比例 1：3.5，糊化鍋加水比例 1:4.5，混合原料每次加入量為11432.07kg，其中，糊化鍋加料量為 3429.6kg，糖化鍋加料量為 8002.45kg。則每次糖化鍋中用水量： 8002.45×3.5=28008.58kg每次糊化鍋中用水量：3429.6×4.5=15433.2kg單次糖化用水量；28008.58+15433.2=43441.78kg糖化用水時間為 0.5h，因此每小時最大用水量=43441.78÷0.5=86883.56kg/h5.2洗槽水用量每100kg混合原料洗槽水用量為450kg，則洗槽水用量為11432.07÷100×450=51444.32kg5.3糖化室洗刷用水糖化室及設(shè)備洗刷用水單次定為 25噸，清洗時間為2h，則洗刷最大用水量=25/2=12.5噸/h5.4澄清槽洗刷用水單次洗涮用水定為 9噸，時間0.5小時，則洗涮最大用水量=9/0.5=18噸/h5.5CPI裝置洗滌用水定一次洗滌用水7噸，0.5小時，則最大用水量=7/0.5=14噸/h5.6過冷卻器洗洗刷用水定一次洗刷用水為 5t，地面洗刷用水3t，時間1.5h，則最大用水量=（5+3）/1.5=5.3t/h5.7硅藻土過濾機洗刷用水定一次用水為12t，地面洗刷用水 3t，時間1h，則最大用水量=12+3=15t/h175.8清酒罐洗刷用水每天刷洗清酒罐4個，用水量15t，地面清洗用水3t，時間1h，則最大用水量=15+3=18t/h5.9洗瓶機洗刷用水洗瓶機最大生產(chǎn)能力按 20000瓶/h計，單瓶清洗用水 1.5kg，則總用水量為20000×1.5=30000kg=30t/h5.10殺菌機用水殺菌機單瓶用水量 1kg，總耗水量20000×1=20000t/h=20t/h5.11包裝車間地面用水地面洗刷用水15t，時間0.5h，最大用水量=15/0.5=30t/h5.12鮮啤酒桶洗刷用水量鮮啤酒桶容量30kg/桶，洗刷用水為其 1.5倍，即為45kg。5.13其他用水以上未計算的其他用水如管道、其他地面等，每班計 20t，用水時間2h，則每小時用水量=20/2=10t/h150000t/年啤酒廠發(fā)酵車間耗冷量計算啤酒發(fā)酵工藝有上面發(fā)酵和下面發(fā)酵兩大類,下面發(fā)酵又有傳統(tǒng)的發(fā)酵槽和錐形罐發(fā)酵等的分類。此外，不同的發(fā)酵工藝，耗冷量也不同。本設(shè)計以目前我國應用最普遍的錐形罐發(fā)酵工藝進行150000t/年啤酒的耗冷量計算。6.1發(fā)酵工藝流程示意圖：℃熱麥汁冷卻冷麥汁（6℃）錐形罐發(fā)酵過冷卻至－1℃貯94酒 過濾 清酒罐186.2、工藝技術(shù)指標及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)年產(chǎn)11淡色啤酒150000t；旺季160天，每天糖化8次；淡季120天，每天6次，每年共糖化2000次；主發(fā)酵時間6天；4鍋麥汁裝1個錐形發(fā)酵罐；11Bx麥汁比熱容c1＝4.0kJ/（kg·.K）；冷媒用15％酒精溶液，比熱容可視作c2＝4.18kJ/（kg.·K）；麥芽糖厭氧發(fā)酵熱q＝613.6kJ/kg；麥芽發(fā)酵度60％。根據(jù)發(fā)酵車間耗冷性質(zhì)，可分成工藝耗冷量和非工藝耗冷量兩類，即：Q=Qt+Qnt工藝耗冷量Qt7.1工藝技術(shù)指標及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)年產(chǎn)11淡色啤酒150000t；旺季160天，每天糖化8次；淡季120天，每天6次，每年共糖化2000次；主發(fā)酵時間6天；4鍋麥汁裝1個錐形發(fā)酵罐；11Bx麥汁比熱容c1＝4.0kJ/（kg·.K）；冷媒用15％酒精溶液，比熱容可視作c2＝4.18kJ/（kg.·K）；麥芽糖厭氧發(fā)酵熱q＝613.6kJ/kg；麥芽發(fā)酵度60％。根據(jù)發(fā)酵車間耗冷性質(zhì)，可分成工藝耗冷量和非工藝耗冷量兩類，即：Q=Qt+Qnt7.2麥汁冷卻耗冷量 Q1使用一段式串聯(lián)逆流式麥汁冷卻方法，冷卻介質(zhì)為 2℃的冷卻水，出口溫度為85℃。糖化車間送來的熱麥汁溫度為 94℃，冷卻至發(fā)酵起始溫度 6℃。19根據(jù)啤酒生產(chǎn)物料衡算表，可知每糖化一次得熱麥汁81979.36L，而相應的熱麥汁密度約為1.024kg/m3,故麥汁量為：G麥汁＝1.02481979.36＝83946.86（kg）又知11°麥汁比熱容c1＝4.0kJ/（kg·K），工藝要求在1h內(nèi)完成冷卻過程，則所耗冷量為：Q1＝Gc（t1－t2）/183946.864.0×（94－6）/129549294.7kJ/h≈29.55×106kJ/h式中t1和t2－－分別為麥汁冷卻前后溫度（℃）和冷卻操作過程時間（ h）根據(jù)設(shè)計結(jié)果，每個錐形發(fā)酵罐裝 4鍋麥汁，則麥汁冷卻每罐耗冷量：Qf＝4Q1＝4×29549296.3＝118197179（kJ）相應的冷凍介質(zhì)（2℃的冷水）耗能為：＝Q1＝29549294.7＝63051.45（kg/h）M1cm(t'2t'1)4.1885-2式中t′1和t′2－分別是冷凍水的初溫和終溫（℃）cm－水的比熱容,為4.18kJ/（kg·K）7.3發(fā)酵耗冷量Q2（1）發(fā)酵期間發(fā)酵放熱 Q＇2假定麥汁固形物均為麥芽糖，而麥芽糖的厭氧發(fā)酵放熱量為613.6kJ/kg。設(shè)發(fā)酵度為60％，則1L麥汁放熱量為：q0＝613.611％ 60％＝40.50（kJ）根據(jù)物料衡算，每鍋麥汁的冷麥汁量為 80344.58L，則每錐形罐發(fā)酵放熱量為：Q′0＝40.5080344.584＝12871201.7（kJ）由于工藝規(guī)定主發(fā)酵時間為 6天，每天糖化8鍋麥汁，并考慮到發(fā)酵放熱不平衡， 取系數(shù)1.5，忽略主發(fā)酵期的麥汁溫升，則發(fā)酵高峰期耗冷量為：Q′2=Q'01.56=268150.04(kJ/h)246420（2）發(fā)酵后期發(fā)酵液降溫耗冷 Q"2主發(fā)酵后期，發(fā)酵液溫度從 6℃緩慢降至－1℃，每天單罐降溫耗冷量為："＝4G麥汁·c[6－(-1)]＝483946.864.0＝（）Q0179402048.32kJ11°麥汁比熱容c1＝4.0kJ/（kg·K））工藝要求此過冷過程在 2天內(nèi)完成，則耗冷量為Q"2＝1.5Q"0/(24 2)=1.5×9402048.32÷（24×2）=293814.01（kJ/h）(3)發(fā)酵總耗冷量 Q2Q2＝Q′2+Q"2＝268150.04+293814.01＝561964.05（kJ/h）=5.62×105（kJ/h）(4)每罐發(fā)酵耗冷量 Q0Q0＝Q′0+Q"0＝12871201.7+9402048.32≈2.23×107（kJ）(5)發(fā)酵用冷媒耗（循環(huán)量）M2發(fā)酵全過程冷卻用稀酒精液作冷卻介質(zhì)，進出口溫度為-8℃和0℃，故耗冷媒量為：M2=Q2/（cm×8）=561964.05/(4.188)=16805×.14kg/h7.4酵母洗滌用冷無菌水冷卻的耗冷量 Q3在錐形罐啤酒發(fā)酵過程，主發(fā)酵結(jié)束時要排放部分酵母，經(jīng)洗滌活化后重復用于新麥汁發(fā)酵，一般可重復使用5－7次，設(shè)酵母添加量為麥汁量的1.0％。且使用1℃的無菌水洗滌，洗滌無菌水量為酵母量的3倍。冷卻無菌水溫為30℃，用－8℃的酒精液作冷卻介質(zhì)。由上述條件，可得無菌水用量為：w61.0%3G′=G冷麥汁=80344.586 1.0% 3＝14462.02(kg/d)式中80344.58為糖化一次的冷麥汁量（ kg）每班無菌水用量：Gw＝G′w/3＝14462.02/3＝4820.67（kg/班）假定無菌水冷卻操作在 2h內(nèi)完成，則無菌水冷卻耗冷量為：Q′3＝Gwcm（tw－t’w）/τ＝4820.674.18 （30－1）/2＝292181.1（kJ/h）每罐用于酵母洗滌的耗冷量為：3＝Gwm（tw－t′w）/1.5＝4820.674.18（30－1）/1.5Qc21389574.41（kJ）=3.90×105（kJ）式中1.5――每班裝罐1.5罐所耗冷凍介質(zhì)量為：M3=Q3[cw(t2-t1)]/r=292181.1(4.×1748)=9756511×.29(kg/h)式中，t1和t2——冷凍酒精液熱交換前后的溫度，分別為 -8℃和0℃7.5酵母培養(yǎng)耗冷量Q4根據(jù)工藝設(shè)計，每月需進行一次酵母純培養(yǎng)，培養(yǎng)時間為