年产量15万吨啤酒厂工艺计算Word版

目录TOC\o"1-3"\h\z\u摘要31啤酒生产工艺31.1啤酒生产工艺简介31.2 产品 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 41.2.1 生产规模41.2.2 主要原料规格41.2.3 生产品种及数量41.3劳动定员52啤酒厂糖化车间的物料衡算52.1啤酒生产基础数据52.2物料衡算62.2.1100kg原料（75%麦芽，25%大米）生产11°啤酒的基础物料衡算62.2.2生产100L，11°啤酒消耗原料物料衡算72.2.3年产150000吨11°啤酒的物料衡算表83啤酒厂糖化车间的热量衡算113.1糖化工艺 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 图113.1.1糖化用水耗热量Q1113.1.2第一次米醪煮沸耗热量Q2123.1.3第二次煮沸前混合醪升温至70°C的耗热量Q3133.1.4第二次煮沸混合醪的耗热量Q4143.1.5洗糟水耗热量Q5153.1.6麦汁煮沸过程耗热量Q6153.1.7糖化一次总耗热量Q总164糖化蒸汽耗用量计算164.1一次糖化蒸汽耗用量164.2糖化小时最大蒸汽耗用量Dmax164.3吨酒蒸汽耗用量164.4150000t/年啤酒厂糖化总热量衡算表175工艺耗水量计算（含冷却水）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装置洗涤用水185.6过冷却器洗洗刷用水185.7硅藻土过滤机洗刷用水185.8清酒罐洗刷用水185.9洗瓶机洗刷用水185.10杀菌机用水185.11包装车间地面用水185.12鲜啤酒桶洗刷用水量185.13其他用水186150000t/年啤酒厂发酵车间耗冷量计算186.1发酵工艺流程示意图：196.2、工艺技术指标及基础数据197工艺耗冷量Qt197.1工艺技术指标及基础数据197.2麦汁冷却耗冷量Q1207.3发酵耗冷量Q2207.4酵母洗涤用冷无菌水冷却的耗冷量Q3217.5酵母培养耗冷量Q227.6发酵车间工艺耗冷量Q228非工艺耗冷量238.1露天锥形罐冷量散失Q238.2清酒罐，过滤机及管道等散失冷量Q6239150000t/a啤酒厂发酵车间冷量衡算表24设计 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 24参考文献25摘要啤酒的整个酿造过程，大概可以分为四大工序：麦芽制造、麦汁制备、啤酒发酵、啤酒包装。其中麦汁制备是啤酒生产的重要环节，它包含了对原料的粉碎、糖化、麦汁过滤和煮沸等工艺。本文设计的工厂采用3班倒的工作制，每天工作24小时，除去设备清洗和升温时间4小时，实际生产时间按20小时计，啤酒厂年产量15万吨，主要说明的工艺计算括物料衡算，糖化车间热量衡算，水衡算，发酵车间冷量衡算四大部分，完成初步计算，以利于整个啤酒厂设计的后续进行。关键词：工艺计算，物料衡算，热量衡算，水衡算，冷量衡算1啤酒生产工艺1.1啤酒生产工艺简介浸渍大麦在理想控制的条件下发芽，生成适合啤酒酿造所需要的新鲜麦芽，麦芽干燥后再将根芽除掉。经6~8周时间的贮藏，使其后熟，然后加入大米一起用粉粹机粉碎，麦汁进入糊化锅，糊化后进入入糖化锅与工艺水和蒸汽混合，使羧肽酶充分作用，形成低分子含氮物质。淀粉经糖化后分解为葡萄糖、麦芽糖及糊精等；麦芽中含有内肽酶、羧肽酶等分解蛋白质的酶类将蛋白质分解。糖化结束后，将糖化醪泵入过滤槽或压滤机进行压滤，除去麦芽皮，麦芽皮可作优质饲料。将过滤得到的麦汁和原麦汁混合于煮沸锅中，煮沸过程中分2~3次添加酒花或其制品，使其中的有效成分溶解出来，而使蛋白质和单宁凝结起来，形成热凝固物析出，同时对麦汁进行了杀菌。麦汁经煮沸后，进入酒花分离器，分离掉酒花，再进入回旋沉淀槽，分离出热凝固物，经过板式换热器，冷却介质为2~4℃的水，经过换热，麦汁温度可从95℃降到5～7℃，冷却结束后，冷麦汁进入发酵罐。麦汁进发酵罐时，同时添加酵母，然后进行发酵。在发酵的过程中，人工培养的酵母将麦芽汁中可发酵的糖份转化为酒精和二氧化碳，生产出啤酒。整个过程中，需要对温度和压力做严格的控制。当然啤酒的不同、生产工艺的不同，导致发酵的时间也不同。通常，贮藏啤酒的发酵过程需要大约6天，淡色啤酒为5天左右。发酵结束以后，绝大部分酵母沉淀于罐底。酿酒师们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”被泵入成熟罐。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。将成熟啤酒用啤酒过滤机进行过滤后，即可装入瓶内、罐内或桶内，得到成品啤酒。传统桶装啤酒不经灭菌即为生啤酒，现装桶前多先经无菌处理制成无菌生啤酒；瓶装啤酒或罐装啤酒或者在灌装后进行巴士灭菌，或者在灌装前进行无菌过滤，保质期在6个月左右。1.2 产品方案 1.2.1 生产规模 啤酒厂年产量为150000 t 1.2.2 主要原料规格 本工艺采用符合我国啤酒麦芽标准QB1686的优质麦芽和优质大米。1.2.3 生产品种及数量 产品名称：瓶装啤酒 年产量：150000t 产品规格：11度淡色啤酒生产天数：280天／年班产量 200t×31.2.4 产品质量及标准GB191 包装储运图示标志 GB2758 发酵酒卫生标准GB4544 啤酒瓶 GB4789.1~4789.28 食品卫生检验方法 微生物学部分 GB4928 啤酒实验方法 GB5739 啤酒塑料周转箱 GB6543 瓦楞纸箱 GB10344 饮料酒标签标准 GB4927-91 啤酒质量标准1.3劳动定员（1）啤酒厂生产车间配置200人，其他部门60人。（2）工作制度全年生产，实行单双周轮休制，采用3班倒的工作制，每天工作24小时。厂正常生产时间按照淡旺季生产周期安排。2啤酒厂糖化车间的物料衡算2.1啤酒生产基础数据通过对各步工艺要点的计算，得出各物料的量见表3-1：表2-1啤酒生产基础数据表1啤酒生产基础数据名称百分比（%）项目名称百分比（%）无水麦芽浸出率85原料配比麦芽75大米25无水大米浸出率93啤酒损失率（对麦汁）冷却损失2发酵损失2原料利用率98过滤损失2麦芽水分6装瓶损失2大米水分10总损失82.2物料衡算水大米酒花酵母麦芽热麦汁冷麦汁待虑酒(发酵液总量)酵母二氧化碳成品酒清酒2.2.1100kg原料（75%麦芽，25%大米）生产11°啤酒的基础物料衡算（1）热麦汁量：根据表2-1可得到原料利用率分别为：（2）麦芽利用率：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°麦汁在20℃时的相对密度ρ为1.0442，而100℃热麦汁比20℃的热麦汁体积增加1.04倍，故热麦汁100℃体积为：720÷1.0442×1.04=717.1L（7）冷麦汁量为：717.1×(1－0.02)=702.8L（8）发酵液量为：702.8×(1－0.02)=688.7L（9）过滤酒量为：688.7×(1－0.02)=675.0L（10）成品啤酒量为：675.0×(1－0.02)=661.5L2.2.2生产100L，11°啤酒消耗原料物料衡算（1）生产100L，11°啤酒消耗原料的量为：100÷661.5×100=15.12kg（2）麦芽消耗量为：15.12×85％=14.1kg12.8（3）大米耗用量为：16.6－14.1=2.5kg2.32（4）酒花耗用量：对淡色啤酒，热麦汁中加入的酒花量为0.2%，故酒花耗用量为：717.1÷661.5×100×0.2％=0.217kg（由此得生产100kg，11度啤酒需要酒花量：661.5÷100×0.217=1.44kg）（5）热麦汁的量为：717.1÷661.5×100=108.4L（6）冷麦汁的量为：702.8÷661.5×100=106.2L（7）湿糖化槽是被排出的湿麦槽水分含量的80%，则湿麦槽量为：[(1－0.06)×(100%－85%)÷(100%－80%)]×12.8=9.024kg而湿大米槽量为：[(1－10%)×(100%－93%)÷(100%－80%)]×2.32=0.731kg故湿槽糖化槽量为：9.024＋0.731=9.755kg（8）酒花槽量：设麦汁煮沸过程中酒花浸出率为40%，且酒花槽水分含量为80%，则酒花槽量为：[(100－40)÷(100－80)]×0.217=0.651kg（9）酵母量（以商品干酵母为计算）：生产100L啤酒可得2kg的酵母泥，其中一半生产接种用，一半作商品酵母用。湿酵母泥水分85%,则酵母含固形物量：1×（100%—85%）=0.15需要含水分7%的商品干酵母量为:0.15×100÷(100-7)=0.16kg（10）二氧化碳量因11°P冷麦汁密度为1.0442kg/L，则106.2L冷麦汁质量为：106.2×1.0442=101.7kg所以，11°P冷麦汁101.7kg中浸出物量为：11%×101.7=11.19kg设麦汁的真正发酵度为80%，则可发酵的浸出物量为：11.19×80%=8.95kg麦芽糖发酵的化学反应式为：C12H22O11+H2O2C6H12O6+2C6H2O64C2H5OH+4CO2+560kJ设麦芽汁中的浸出物均为麦芽糖构成，则CO2生成量为：8.95×44×4÷342=4.61kg式中44—CO2分子量342—麦芽糖（C12H22O11）分子量设11°P啤酒含二氧化碳为0.35%，酒中含CO2量为：106.2×0.35﹪=0.372kg则释放出的CO2量为：4.61-0.372=4.24kg而1m3CO2在20℃常压下重1.832kg,故释放出的CO2的体积为：4.24÷1.832=2.31m3（11）发酵成品液量688.7÷661.5×100=104.1kg（12）过滤酒量675.0÷661.5×100=102.04kg2.2.3年产150000吨11°啤酒的物料衡算表（1）年产15万吨11°淡色啤酒糖化车间物料衡算，生产旺季以160天计，糖化次数8次每天；淡季120天，糖化次数6次每天，则旺季生产量占总产量的百分数为160×8÷（160×8＋120×6）×100%=64%则旺季日产量为：150000×64％÷160＝600（吨/天）每次糖化可产成品啤酒量（灌装后）为：600÷8＝75吨由此可算出每次投料量和其它项目的物料平衡：成品啤酒量（罐装前）75×1000÷（1—2％）÷1.012＝75623.135（L）麦芽用量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）热麦汁量75623.135÷661.5×717.1＝81979.36（L）冷麦汁量75623.135÷661.5×702.8＝80344.58（L）湿糖化糟量75623.135÷100×9.755＝7377.04kg湿酒花糟75623.135÷100×0.651＝492.307（kg）发酵液量75623.135÷661.5×688.7＝78732.66（L）过滤酒量75623.135÷661.5×675.0＝77166.46（L）酒花耗用量（11432.07×0.217×661.5)÷10000=164.10（kg）由于旺季产量占到全年产量64%，由此可算得全年产量(75623.135×8×160)÷64%=15.1×107(L)年实际产量为：15.1×107×1011.5=14.93（万吨）（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）全年麦芽耗量：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）热麦汁量：80344.58×8×160÷64%=164×106（L）冷麦汁量：80357.41×8×160÷64%=160.7×106（L）全年湿糖化糟量：7377.04×8×160÷64%=14.8×106（kg）全年湿酒花糟量：492.307×8×160÷64%=9.85×105（kg）全年发酵液量：78732.66×8×160÷64%=157.5×106（L）全年过滤酒量：77166.46×8×160÷64%=154.3×106（L）把上述的有关的啤酒糖化间的三项物料衡算结果整理成物料衡算表，如表1.2：表1.2啤酒厂酿造车间物料衡算表物料名称单位对100kg混合原料100L11°淡色啤酒糖化一次定额量150000t/年啤酒生产混合原料麦芽大米酒花热麦汁冷麦汁湿糖化糟湿酒花糟发酵液过滤酒成品啤酒kgkgkgkgLLkgkgLLL10075251.31717.1702.864.534.31688.7675.0661.515.1212.82.320.217108.4106.29.7550.651104.1102.0410011432.078574.052858.02164.1081979.3680344.587377.04492.30778732.6677166.4675623.13522.85×10617.15×1065.65×106328204164×106160.7×10614.8×1069.85×105157.5×106154.3×106151×106备注：11°淡色啤酒的密度为1011.5kg/m33啤酒厂糖化车间的热量衡算3.1糖化工艺流程图本设计采用二次煮出糖化法，其工艺流程示意图如下所示，其中的投料量为糖化一次的用料量。糊化锅糖化锅自来水，18℃料水比1:4.5↓料水比1:3.5热水，50℃↓10min↓13mint0℃63℃，60min70℃↓5min↓12min7min70℃，25min90℃，20min100℃，40min↓20min过滤糖化结束78℃100℃，10min麦槽90min麦汁煮沸锅回旋沉淀槽薄板冷却器冷麦汁煮沸温度10%↓↓酒花酒花糟冷凝固物去发酵罐热凝固物图2.1啤酒厂糖化工艺流程示意图[2]3.1.1糖化用水耗热量Q1(1)根据工艺，糊化锅加水量为G1=(G糖化一次大米粉量+G糊化锅加入的麦芽粉量)=（2858.02+2858.02×20%）×4.5=15433.31kg式中，糊化锅加入的麦芽粉量为大米量的20%，料水比1:4.5。(2)糖化锅料水比1:3.5，糖化一次加入糖化锅的麦芽粉量为8574.05﹣2858.02×20%=8002.45kg则糖化锅加水量G2=8002.45×3.5=28008.56kg(3)糖化总用水量为：GW=G1+G2=15433.31+28008.56=43441.87kg(4)自来水平均温度取t1=18℃，而糖化配料用水温度t2=50℃，则定性温度为34℃，查资料知，水在34℃时，比热容cW为4.174kJ/（kg·K）[3]故耗热量为：Q1=(G1+G2)cW(t2-t1)=43441.87×4.174×（50-18）=5.8×106（kJ）3.1.2第一次米醪煮沸耗热量Q2由糖化工艺流程可知Q2=2+2+21.糊化锅米醪由初温t0加热至100°C耗热2=G米醪C米醪（100-t0）（1）计算米醪的比热容c根据经验公式C谷物=0.01[（100-W）c0+4.18W]进行计算。式中W为含水百分率，c0为绝对谷物比热容，取c0=1.55kg/（kg·K）c麦芽=0.01[（100-6）×1.55+4.18×6]=1.71kJ/(kg·K)c大米=0.01[（100-10）×1.55+4.18×10]=1.813kJ/(kg·K)c米醪===3.74kJ/(kg·K)G米醪=G大米+G′麦芽+G1=2858.02+2858.02×20%+15433.31=18862.93kg（2）米醪的初温t0设原料的初温为18°C，而热水为50°C，则t0===47.23°C（c）把上述式子结果代回=G米醪c米醪（100-t0）得2=18862.93×3.74（100-47.23）=3722784.09kJ(2)煮沸过程蒸汽带出的热量2设定糊化时间为40min，蒸发强度为5%，则蒸发水分量为：GV1=G米醪×5%×40/60=18862.93×0.05×40/60=628.76kg故2=GV1·I=628.76×2258.4=1420001.67kJ式中，I=2258.4kJ/kg，为煮沸温度（约100°C）下水的汽化热（kJ/kg）米醪升温和第一次煮沸过程的热损失约为前两次耗热量的15%，则热损失2为2=15%（2+2）=15%×（3722784.09+1420001.67）=771417.86kJ由上述结果得Q2=2+2+2=3722784.09+1420001.67+771417.86=5.914×106kJ3.1.3第二次煮沸前混合醪升温至70°C的耗热量Q3按糖化工艺，来自糊化锅的煮沸的米醪与糖化锅中的麦醪混合后温度约为63℃，故混合前先从100℃冷却到中间温度t0。（1）糖化锅中麦醪的初温t麦醪已知麦芽粉初温为18℃，用50℃的热水配料，则麦醪比热容为8574.0528008.56c麦醪===3.60kJ/(kg·K)G麦醪=G麦芽+G2=8574.05+28008.56=36582.61kg则麦醪和米醪混合比热容为c混合===3.65kJ/(kg·K)则可算得麦醪温度为：t麦醪===44.52℃（2）米醪的中间温度t根据热量衡算，且忽略热损失，米醪与麦醪合并前后的焓不变，则米醪的中间温度为：t===97.62℃其中，G混合=G米醪+G麦醪=18862.9+36582.61=55445.51kg。由于中间温度97.62℃比煮沸温度100℃降低了2.38℃，考虑到米醪由糊化锅到糖化锅输送过程中的热损失，可不必加中间冷却器。（3）由上述结果的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热量Q4由糖化工艺流程可知：Q4=4+4+41、混合醪升温至沸腾所耗热量4（1）经第一次煮沸后米醪量为G′米醪=G米醪﹣GV1=18862.9﹣628.76=18234.14kg故进入第二次煮沸的混合醪量为G混合=G′米醪+G麦醪=18234.14+36582.61=54816.75kg（2）根据工艺糖化温度为78°C，抽取混合醪的温度为70°C，则送到第二次煮沸的混合醪量为：[]×100%==26.7%故4=26.7%G混合c混合(100-70)=26.7%×54816.75×3.65×30=1602649.91kJ（3）二次煮沸过程蒸汽带走的热量Q″4煮沸时间为10min，煮沸强度5%，则蒸发水分量为：GV2=G混合×5%×10/60=54816.75×5%×10/60=456.81kg4=I·GV2=2257.2×456.81=1031111.5kJ（4）根据经验公式4=15%(4+4)得4=0.15×（1602649.91+1031111.5）=395064.22kJQ4=1.15(4+4)=1.15×（1602649.91+1031111.5）=3028825.66=3.03×106(kJ)3.1.5洗糟水耗热量Q5设洗糟水平均温度为80°C，每100Kg原料用水450Kg，则用水量为：G洗=G原料×450100=11432.07×450100=51444.32客观故Q5=G洗cw（80-18）=51444.32×4.174×62=13.31×106（KJ）3.1.6麦汁煮沸过程耗热量Q6Q6=6+6+6（1）麦汁升温至沸点耗热量6由糖化物料衡算表可知，100Kg混合原料可得到717.1kg热麦汁，并设过滤完毕麦汁温度为70°C。则进入煮沸锅的麦汁量为：G麦汁=G原料×717.1100=11432.07×717.1100=81979.374（kg）又c麦汁==3.84kJ/(kg·K)故6=G麦汁C麦汁（100-70）=81979.374×3.84×30=9.44×106（kJ）（2）煮沸过程蒸发耗热量6煮沸强度10%，时间1.5h，则蒸发水分为：GV3=G麦汁×10%×1.5=81979.374×10%×1.5=12296.91kg故6=IGV3=2257.2×12296.91=27.76×106（KJ）（3）根据经验公式热损失6为：6=15%（6+6）因此Q6=115%（6+6）=115%×(9.44×106+27.76×106)=42.78×106（kJ）3.1.7糖化一次总耗热量Q总Q总==5.8×106+5.914×106+1.42×106+3.03×106+13.31×106+42.78×106=72.3×106kJ4糖化蒸汽耗用量计算4.1一次糖化蒸汽耗用量使用表压为0.3Mp的饱和蒸汽，热焓为I1=2728.1kJ/kg，相应冷凝水焓为I1=588.2kJ/kg，热气效率η=95%，则D=Q总/[(I1-I1)η]=72.3×106÷（2728.1﹣588.2）÷0.95=35564.87kJ4.2糖化小时最大蒸汽耗用量Dmax糖化操作中，麦汁煮沸时耗热量最大，已知煮沸时间1.5h，热效率95%，则Qmax=Q6÷1.5÷95%=42.78×106÷1.5÷95%=30021052.6kJ相应最大蒸汽消耗量为Dmax=Qmax/(I1-I1)=30021052.6÷（2728.1﹣588.2）=14029.18kg/h4.3吨酒蒸汽耗用量根据生产设计，旺季糖化次数为160×8=1280次，共产啤酒75×1280=96000吨，占全年产量64%。则全年蒸汽消耗量为D每年=D×1280÷0.64=35564.87×1280÷0.64=71129740kg吨酒蒸汽耗用量：D吨酒=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/年啤酒厂糖化总热量衡算表名称规格（Mp）吨酒消耗/kg每小时最大消耗量/kg每昼夜消耗量/kg年消耗量/kg蒸汽0.34741.9814029.18284518.96711297405工艺耗水量计算（含冷却水）5.1糖化用水糖化锅加水比例1：3.5，糊化锅加水比例1:4.5，混合原料每次加入量为11432.07kg，其中，糊化锅加料量为3429.6kg，糖化锅加料量为8002.45kg。则每次糖化锅中用水量：8002.45×3.5=28008.58kg每次糊化锅中用水量：3429.6×4.5=15433.2kg单次糖化用水量；28008.58+15433.2=43441.78kg糖化用水时间为0.5h，因此每小时最大用水量=43441.78÷0.5=86883.56kg/h5.2洗槽水用量每100kg混合原料洗槽水用量为450kg，则洗槽水用量为11432.07÷100×450=51444.32kg5.3糖化室洗刷用水糖化室及设备洗刷用水单次定为25吨，清洗时间为2h，则洗刷最大用水量=25/2=12.5吨/h5.4澄清槽洗刷用水单次洗涮用水定为9吨，时间0.5小时，则洗涮最大用水量=9/0.5=18吨/h5.5CPI装置洗涤用水定一次洗涤用水7吨，0.5小时，则最大用水量=7/0.5=14吨/h5.6过冷却器洗洗刷用水定一次洗刷用水为5t，地面洗刷用水3t，时间1.5h，则最大用水量=（5+3）/1.5=5.3t/h5.7硅藻土过滤机洗刷用水定一次用水为12t，地面洗刷用水3t，时间1h，则最大用水量=12+3=15t/h5.8清酒罐洗刷用水每天刷洗清酒罐4个，用水量15t，地面清洗用水3t，时间1h，则最大用水量=15+3=18t/h5.9洗瓶机洗刷用水洗瓶机最大生产能力按20000瓶/h计，单瓶清洗用水1.5kg，则总用水量为20000×1.5=30000kg=30t/h5.10杀菌机用水杀菌机单瓶用水量1kg，总耗水量20000×1=20000t/h=20t/h5.11包装车间地面用水地面洗刷用水15t，时间0.5h，最大用水量=15/0.5=30t/h5.12鲜啤酒桶洗刷用水量鲜啤酒桶容量30kg/桶，洗刷用水为其1.5倍，即为45kg。5.13其他用水以上未计算的其他用水如管道、其他地面等，每班计20t，用水时间2h，则每小时用水量=20/2=10t/h6150000t/年啤酒厂发酵车间耗冷量计算啤酒发酵工艺有上面发酵和下面发酵两大类,下面发酵又有传统的发酵槽和锥形罐发酵等的分类。此外，不同的发酵工艺，耗冷量也不同。本设计以目前我国应用最普遍的锥形罐发酵工艺进行150000t/年啤酒的耗冷量计算。6.1发酵工艺流程示意图：94℃热麦汁冷麦汁（6℃）锥形罐发酵过冷却至－1℃贮酒过滤清酒罐6.2、工艺技术指标及基础数据年产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；主发酵时间6天；4锅麦汁装1个锥形发酵罐；11Bx麦汁比热容c1＝4.0kJ/（kg·.K）；冷媒用15％酒精溶液，比热容可视作c2＝4.18kJ/（kg.·K）；麦芽糖厌氧发酵热q＝613.6kJ/kg；麦芽发酵度60％。根据发酵车间耗冷性质，可分成工艺耗冷量和非工艺耗冷量两类，即：Q=Qt+Qnt7工艺耗冷量Qt7.1工艺技术指标及基础数据年产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；主发酵时间6天；4锅麦汁装1个锥形发酵罐；11Bx麦汁比热容c1＝4.0kJ/（kg·.K）；冷媒用15％酒精溶液，比热容可视作c2＝4.18kJ/（kg.·K）；麦芽糖厌氧发酵热q＝613.6kJ/kg；麦芽发酵度60％。根据发酵车间耗冷性质，可分成工艺耗冷量和非工艺耗冷量两类，即：Q=Qt+Qnt7.2麦汁冷却耗冷量Q1使用一段式串联逆流式麦汁冷却方法，冷却介质为2℃的冷却水，出口温度为85℃。糖化车间送来的热麦汁温度为94℃，冷却至发酵起始温度6℃。根据啤酒生产物料衡算表，可知每糖化一次得热麦汁81979.36L，而相应的热麦汁密度约为1.024kg/m3,故麦汁量为：G麦汁＝1.02481979.36＝83946.86（kg）又知11°麦汁比热容c1＝4.0kJ/（kg·K），工艺要求在1h内完成冷却过程，则所耗冷量为：Q1＝Gc（t1－t2）/1＝83946.864.0×（94－6）/1＝29549294.7kJ/h≈29.55×106kJ/h式中t1和t2－－分别为麦汁冷却前后温度（℃）和冷却操作过程时间（h）根据设计结果，每个锥形发酵罐装4锅麦汁，则麦汁冷却每罐耗冷量：Qf＝4Q1＝4×29549296.3＝118197179（kJ）相应的冷冻介质（2℃的冷水）耗能为：M1＝＝＝63051.45（kg/h）式中t´1和t´2－分别是冷冻水的初温和终温（℃）cm－水的比热容,为4.18kJ/（kg·K）7.3发酵耗冷量Q2（1）发酵期间发酵放热Q＇2假定麦汁固形物均为麦芽糖，而麦芽糖的厌氧发酵放热量为613.6kJ/kg。设发酵度为60％，则1L麦汁放热量为：q0＝613.611％60％＝40.50（kJ）根据物料衡算，每锅麦汁的冷麦汁量为80344.58L，则每锥形罐发酵放热量为：Q´0＝40.5080344.584＝12871201.7（kJ）由于工艺规定主发酵时间为6天，每天糖化8锅麦汁，并考虑到发酵放热不平衡，取系数1.5，忽略主发酵期的麦汁温升，则发酵高峰期耗冷量为：Q´2==268150.04(kJ/h)（2）发酵后期发酵液降温耗冷Q"2主发酵后期，发酵液温度从6℃缓慢降至－1℃，每天单罐降温耗冷量为：Q"0＝4G麦汁·c1[6－(-1)]＝483946.864.07＝9402048.32（kJ）（11°麦汁比热容c1＝4.0kJ/（kg·K））工艺要求此过冷过程在2天内完成，则耗冷量为Q"2＝1.5Q"0/(242)=1.5×9402048.32÷（24×2）=293814.01（kJ/h）(3)发酵总耗冷量Q2Q2＝Q´2+Q"2＝268150.04+293814.01＝561964.05（kJ/h）=5.62×105（kJ/h）(4)每罐发酵耗冷量Q0Q0＝Q´0+Q"0＝12871201.7+9402048.32≈2.23×107（kJ）(5)发酵用冷媒耗（循环量）M2发酵全过程冷却用稀酒精液作冷却介质，进出口温度为-8℃和0℃，故耗冷媒量为：M2=Q2/（cm×8）=561964.05/(4.18×8)=16805.14kg/h7.4酵母洗涤用冷无菌水冷却的耗冷量Q3在锥形罐啤酒发酵过程，主发酵结束时要排放部分酵母，经洗涤活化后重复用于新麦汁发酵，一般可重复使用5－7次，设酵母添加量为麦汁量的1.0％。且使用1℃的无菌水洗涤，洗涤无菌水量为酵母量的3倍。冷却无菌水温为30℃，用－8℃的酒精液作冷却介质。由上述条件，可得无菌水用量为：G´w=G冷麦汁61.0%3=80344.5861.0%3＝14462.02(kg/d)式中80344.58为糖化一次的冷麦汁量（kg）每班无菌水用量：Gw＝G´w/3＝14462.02/3＝4820.67（kg/班）假定无菌水冷却操作在2h内完成，则无菌水冷却耗冷量为：Q´3＝Gwcm（tw－t’w）/τ＝4820.674.18（30－1）/2＝292181.1（kJ/h）每罐用于酵母洗涤的耗冷量为：Q3＝Gwcm（tw－t´w）/1.5＝4820.674.18（30－1）/1.5＝389574.41（kJ）=3.90×105（kJ）式中1.5――每班装罐1.5罐所耗冷冻介质量为：M3=Q3[cw(t2-t1)]/r=292181.1×(4.174×8)=9756511.29(kg/h)式中，t1和t2——冷冻酒精液热交换前后的温度，分别为-8℃和0℃7.5酵母培养耗冷量Q根据工艺设计，每月需进行一次酵母纯培养，培养时间为12天，即288h。根据工厂实践，年产150000t啤酒工厂酵母培养耗冷量为：Q´＝167202（kJ/h）=1.67×105（kJ/h）对应的年耗量为：Q＝Q28810＝4.82108（kJ）相应的高峰冷却介质循环量为：M4=Q4/[cw(t1-t2)]=167202/(4.174×8)=5007.25(kg/h)7.6发酵车间工艺耗冷量Q综上计算，可求算出发酵车间的工艺耗冷量为：Q＝＝29549294.7＋561964.05＋292181.1＋167202＝3.06107（kJ/h）8非工艺耗冷量除了上述发酵过程工艺耗冷量外，发酵罐外壁，运转机械，维护结构及管道等均会耗用或散失冷量，构成所为的非工艺耗冷量，下面分别进行衡算。8.1露天锥形罐冷量散失Q锥形罐啤酒发酵工厂几乎都是把发酵罐置于露天，由于太阳辐射，对流传热和传导等造成冷量散失，可根据前面介绍的低温设备，管道的冷量散失公式计算。通常这部分的冷量散失可由经验数据求取。根据经验，年产量15万吨啤酒厂露天锥形罐冷量散失在78000－180000KJ/t啤酒之间，若在南方亚热带地区设厂，可取最高值。故旺季每天耗冷量为：Q´＝G160000＝600160000＝9.6×107（kJ/d）式中G――旺季成品啤酒日产量（t）Gb＝150000/20008=600（t）若白天日晒高峰耗冷量为平均每小时耗冷量的2倍，则高峰耗冷量为：Q＝2Q´5/24＝8×106（kJ/h）冷媒（-8℃稀酒精）用量M5=Q5/[cm(t1-t2)]=8×106÷（4.18×8）=23923.44(kg/h)8.2清酒罐，过滤机及管道等散失冷量Q6因涉及的设备，管路很多，若按前面介绍的公式计算，十分繁杂，故啤酒厂设计时往往根据实验经验选取。通常，取Q＝11%Q，所以：Q＝11%Q＝11％3.06107＝3366000（kJ/h）冷媒（-8℃稀酒精）用量M6=Q6/[cw(t1-t2)]=3366000÷（4.174×8）=10080.26(kg/h)非工艺总耗冷Qnt＝=8×106+336600=8336600（kJ/h）9150000t/a啤酒厂发酵车间冷量衡算表将上述的计算结果，整理后可得到150000t/a啤酒厂发酵车间冷量衡算表，如表2.5所示。表9.1啤酒厂发酵车间冷量衡算表耗冷分类耗冷项目每小时耗冷量冷煤用量每罐耗冷年耗冷量（kJ/h）（kg/h）（kJ）（kJ）工麦汁冷却Q129549294.763051.45（M1）118197179(Qf)5.91×1010艺发酵耗冷Q2561964.0516805.14（M2）2.23×107（Q0）6.51×109耗无菌水冷却Q3292181.19756511.29（M3）389574.411.17×109冷酵母培养Q41672025007.25（M4）4.821084.82108量工艺总耗冷Qt30570641.8——6228867536.73×109非锥形罐冷损Q58×10623923.44（M5）4.8×1072.4×1010工艺管道等冷损Q6336600010080.26(M6)13464006.73×108耗冷非工艺总耗冷Qnt833660034003.7493464002.47×1010量合计总耗冷Q38907241.8——6722331533.14×1010设计总结首次进行啤酒厂工艺计算，感觉自己还没有能形成清晰的设计思路，需要多多训练才行。从模仿开始，一步一步慢慢的计算，虽然在这个过程中由于很多的地方需要用较多的时间去斟酌，寻找原因，终于能够完成。内容多是本次工艺计算的最大感受。虽然这些内容相对较为简单，但是需要大量的计算，稍不小心就会出错，然后又要逐个的复查，过程繁琐。同组的其他同学多次给我提出不妥的地方，最后我又不得已进行复查，但我不怕麻烦，在这个过程中，我不断的说服自己虚心接受意见，认真改正。非常感谢同组的同学们的指正！参考文献[1]崔建云.食品加工机械与设备手册[M]，北京：中国轻工业出版社，2011.6:111-128.[2]张国农.食品工厂设计与环境保护[M]，北京：中国轻工业出版社,2010.1:37-40.[3]吴思方.发酵工厂工艺设计概论[M]，北京：中国轻工业出版社，2007.3:60-68.[4]葛向阳，田焕章.酿造学[M]，北京：高等教育出版社，2005.12:112-120.[5]李功祥，陈兰英，余林.化工原理[M],广州：华南理工大学出版社，20120.6糖化发酵灌装过滤麦芽粉8002.45kg，44.5℃，60min大米粉2858.02kg麦芽粉571.6kgt0（℃），20min整理为word格式整理为word格式整理为word格式