年产10万吨10°啤酒厂设计说明书.docx

宜宾学院生命科学与食品工程学院 工厂设计课程设计说明书项目名称：年产10万吨10啤酒厂设计说明书设计参加人: 刘 伟 120603009（厂址选择） 彭 广 120602024（总平面设计） 秦舒琴 120204042（工艺设计与论证） 汤涵岚 120604013（物料衡算，编制设计说明书） 吴 笛 120603012（物料衡算） 马 鑫 120602002（带控制点的工艺流程图） 胡晓霞 120602019（带控制点的工艺流程图） 肖思雨 120603019（主要设备选型与设计） 廖 辉 120602028（车间布置设计立面图） 孟祖源 120602018（车间布置设计平面图）班级别组：2012级2、3班设计时间：2014年10月19日-2014年11月12日成绩：目录1 厂址的选择41.1厂址选择的原则41.2自然条件及能源41.3政治经济和交通52 总平面设计621 总品面设计原则622 总平面设计623 总平面设计图（附图一）63 产品方案631 生产规模632 主要原料规格733 产品方案734 产品质量及标准74 工艺设计与论证84.1 工艺流程图（带控制点的工艺流程图 附图二）84.2原料的粉碎84.3糖化94.4过滤114.5麦芽汁的煮沸和酒花的添加124.6麦汁的澄清134.7冷却134.8发酵145 定员设计1851 工作制度1852 劳动定员186 工艺计算196.1糖化车间的物料衡算（物料衡算示意图 附图三）196.2耗汽量的计算246.3用水量的计算276.4 耗冷量307 主要设备的设计与选型338 车间工艺布置408.1布置原则408.2车间布置（车间布置设计图 附图四）409 管道设计与布置409.1 管道的选用409.2 管道的布置4110 公用工程4210.1给排水工程4210.2供电工程4210.3供热工程4310.4供冷工程4311 清洁生产与末端治理4311.1清洁生产4311.2末端治理4412 成本估算44引言本次根据要求主要是简要的介绍年产10万吨10度淡色啤酒厂的工厂设计。它主要包括啤酒厂厂址选择，啤酒工艺设计与论证、啤酒工艺计算，主要设备设计与选型、啤酒厂资金的估算等方面的内容。一个年产量10万吨啤酒厂主要车间平面图及项目工艺方案的设计原则、方法、程序、设备等等。本次设计一共画五张图：总平面设计图、带控制点的工艺流程图、物料衡算示意图、车间布置设计平面图、车间布置设计立面图。1 厂址的选择根据我国的具体情况，食品工厂一般建在距原产地附近大中城市的郊区。由于啤酒属于消费性强的休闲饮品，为了有利于销售，所以选择建于市区比较合适。这样不但可以获得足够的原料，而且利于产品的销售，同时还可以减少运输费用。1.1厂址选择的原则（1）厂址的位置要符合城市规划（供气、供电、给排水、交通运输等）和工厂对环境的要求。（2）址地区要接近原料基地和产品销售市场，还要接近水源和能源。（3）良好的交通运输条件。（4）地有效利用系数高，并有远景规划的最终总体布局。（5）有一定的施工条件和投产后的协作条件。（6）厂址选择要有利于三废处理，保证环境卫生。1.2自然条件及能源根据啤酒工厂厂址选择的要求，将啤酒厂建于沙坪镇是省级重点开发区宜宾白沙工业园区核心区沙坪镇地处宜宾市翠屏区下江北，距市区仅8公里，素有翠屏区东大门之称。厂址地势平坦，周围无污染源，符合标准。场地面积有利于合理布置，符合工厂发展需要，并有一定扩建余地。该地自来水使用方便，且水质良好，可不用地下水，减少处理费用。接近排水系统，有利废水排放。供电系统也配备良好，可以满足生产需要。附近有居民区和学校，方便销售。总人口40387人，其中农业人口39270人，农村劳动力廉价可招收本地员工。宜宾市属中亚热带湿润季风气候，低丘、河谷兼有南亚热带的气候属性。具有气候温和、热量丰足、雨量充沛、光照适 宜、无霜期长、冬暖春早、四季分明的特点。年平均气温18左右，年平均降水量1,050-1,618mm，510月为雨季，降水量占全年的81.7%，主汛期为79月，降雨量更 集中，占全年总降雨量的51%。年平均日照数为10001130小时，无霜期334360天。年平均风速仅为1.23m/s，多为西北风和 东北风，静风频率较大，高达3453%，风速小。1.3政治经济和交通沙坪镇在城市规划区内，经规划部门批准，符合规划布局。并且接近销售渠道，有良好的经济开发前景。该地区距市区仅8公里，距宜宾机场15公里，距内宜高速公路入口7公里，宜宾至泸州三级标准公路纵贯全镇16公里，直达市区的16路公交车每5分钟一班，黄金水道长江绕镇18公里，宜宾长江大桥和城市东环线的竣工缩短了沙坪与南岸、上江北的距离，建设中的宜泸渝高速公路、宜南快速通道纵贯全境，省级重点建设项目宜宾港志城综合作业区正在筹建中，覆盖全镇的水陆交通体系逐步形成，使原料入厂和啤酒出厂顺利进行。2 总平面设计21 总品面设计原则（1）符合生产工艺要求。（2）布置紧凑合理，节约用地，同时为长期发展留有余地。（3）必须满足食品工厂卫生要求和食品卫生要求。（4）优化建筑物间距，按有关规划进行设计。（5）适合运输要求。22 总平面设计（1）厂区主要建筑物：办公楼、原料库、生产车间、冷库、配电室、锅炉房等。（2）全建筑物朝向有利于通风采光。（3）配电室靠近生产车间，减少能源消耗 ，锅炉房位于下风向。（4）在厂房四周种植草坪，保证绿化。（5）通盘考虑全厂布置，力求经济合理，充分考虑扩大生产。（6）方便生产，符合生产程序。23 总平面设计图（附图一）3 产品方案31 生产规模啤酒厂年产量为100000 t厂建设采取统一的规划布局，规范化建设，科学化管理，规模化生产，一体化经营，完全采用现代化企业管理模式将逐渐形成规模。32 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。33 产品方案产品品种：10度淡色啤酒产品产量：年产十万吨产品产期：11，12，1，2月为生产淡季。其它月份为旺季。淡季每天糖化4次，旺季每天糖化6次。（年生产时间300）34 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4 工艺设计与论证4.1 工艺流程图（带控制点的工艺流程图 附图二）4.2原料的粉碎4.2.1粉碎的目的（1）增加原料内容物与水的接触面积可使淀粉很快吸水软化，膨胀以至溶解。（2）使麦芽可溶解物容易浸出。（3）促进难溶解性的物质溶解。粉碎的设备：大米、麦芽均匀湿法粉碎机。4.2.2麦芽的粉碎方法麦芽的粉碎可分为干粉粉碎，湿法粉碎，回溯干法粉碎。本次采用的是连续浸渍湿法粉碎。优点：连续浸渍，浸渍和粉碎是连续作业，自动化程度较高，可实现对工艺参数的自动调整和计量显示，以及故障的控制。连续浸渍湿式粉碎改进了原来湿式粉碎的两个缺点，麦芽浸渍时间比湿法粉碎要短的多，溶解均匀一致。 缺点：结构复杂，价格高，维修费高，粉碎电负荷峰值高，粉尘损失大。4.2.3麦芽粉碎的要求麦芽粉碎度越粗，浸出率越低。要求麦芽皮壳破而不碎，胚乳部分尽可能细一些。4.3糖化所谓糖化是指利用麦芽本身所含有的酶将麦芽和辅助原料中的不溶性高分子物质分解成可溶性的低分子物质的过程。由此制得的溶液称为麦芽汁。麦芽汁中溶解于水的干物质称为浸出物。糖化的目的就是将原料中可溶性物质尽可能多的萃取出来，并且创造有利于各种酶的作用条件，使很多不溶性物质在酶的作用下变成可溶解性物质而溶解出来。糖化主要有煮出糖化法、浸出糖化法两大类。浸出糖化法：这是仅仅依靠酶的作用进行糖化的方法。其特点是将糖化醪逐渐升温至酶活力的最适温度，而不进行醪液煮沸。此法要求麦芽有良好的溶解性。根据糖化过程是否添加辅料，可以分为单醪浸出法和双醪浸出法。单醪浸出法又可以分为：a.单醪恒温演出糖化法。投料温度在60度左右，糖化一到二个小时升温至过渡温度78度，进行过滤。该法没有蛋白质分解阶段，所以只适用于蛋白质分解比较完全的麦芽。 b.单醪升温浸出糖化法。 投料温度为35到37度，保温20分钟左右，然后升温至50度进行蛋白蛋分解。如果麦芽溶解良好，也可以直接采用50度投料，保温60分钟左右，再缓慢升温至65度、72度进行分段糖化，最后再升温至78度进行过滤。该法适合溶解良好的麦芽，特别适合用于酿造全麦芽啤酒和上面发酵啤酒。双醪浸出糖化法：糖化醪与糊化醪对醪后，醪液不再煮沸，而是直接在糖化锅升温，达到糖化各阶段所需要的额温度。由于只有部分醪液进行煮沸，胚乳细胞壁的高分子麦胶物质及其他杂质溶出较少，所制麦汁色泽浅，粘度低，口味柔和，发酵度高，特别适合酿造浅色淡爽型啤酒和干啤酒；而且操作简单，糖化时间短。由于浸出糖化法要求使用溶解良好的麦芽，成本高，原料利用率低，且适合酿造上面发酵啤酒，本设计不采用。而煮出糖化法可以补救一些麦芽溶解不良的缺点，原料利用率高，糖化时间短，麦汁成分好，适合酿造传统下面发酵啤酒。故本设计采用该法。煮出糖化法，根据醪液煮沸的次数，常用的有一次、二次和三次煮出糖化法。A.一次煮出糖化法：该法原料利用率不高，对麦芽质量要求高。故本设计不采用。B.二次煮出糖化法：此法灵活性大，适于各种质量的麦芽和类型的啤酒，其操作较简单，煮沸时间短，能耗较低，设备利用率高，生产周期短，成本低。故本设计采用此方法进行糖化。C.三次煮出糖化法：该法对麦芽质量要求不高，浸出物收得率比较高，适合酿造浓色啤酒而不适合酿造淡色啤酒，相比二次煮出糖化法来说糖化时间比较长，因此本设计不采用。 该方法简单来说，首先将辅料与部分麦芽在糊化锅中与45温水混合，保温20min，然后用10min时间升温到70，再保温20min，其后再用15min时间升温煮沸，让其沸腾40min，称第一次煮沸，得到糊化醪。与此同时，麦芽和水在糖化锅内混合，4555保温3090min，使麦芽所含蛋白质分解，称为蛋白质休止。将煮沸纸糊化醪泵入糖化锅中，使混合醪温达到6568，保温搅拌进行糖化。待糖化醪无碘色反应后，从糖化锅中取出部分醪也进入糊化锅进行第二次煮沸，而后再次泵入糖化锅混合，使糖化锅中醪液升温至7578（液化温度），静置10min即可送去过滤。 啤酒厂糖化车间流程示意图(1)麦芽的-淀粉酶作用于糖化醪的最适PH为5.86.0。-淀粉酶为5.05.5。一般在6370温度范围内，和-淀粉酶的最适PH范围选用5.25.8 (2)化醪浓度：糖化醪浓度以20%40%。超过40%会降低浸出物的收率。糖化设备：糖化锅。4.4过滤麦汁过滤的基本要求是迅速、彻底地分离糖化醪液中的可溶性浸出物，尽量减少影响啤酒风味的麦皮多酚、色素、苦味质以及麦芽中的高分子蛋白质、脂肪、脂肪酸等物质进入麦汁，从而保证麦汁良好的口味和较高的澄清度。技术指标应保证过滤的麦汁达到生产所需要的质量要求，尽可能多的获得澄清麦汁，提高生产率，减少对环境的污染。过滤方法的比较： 通过比较可知过滤槽法所得到的麦汁质量较好，设备的费用也较低，因此本设计中采用过滤槽。4.5麦芽汁的煮沸和酒花的添加4.5.1煮沸的目的（1）蒸发多余水分。（2）破坏酶的活性，防止残余的-淀粉酶继续作用，稳定麦芽汁的组成成分。（3）消灭有害微生物。（4）浸出就花种有效成分。（5）使高分子蛋白质变性和凝固析出，提高啤酒的非生物稳定性。（6）降低pH。（7）还原无知的形成。（8）挥发出不良气味4.5.2煮沸的方法 本次采用传统的煮沸方法，使用外加热煮沸锅，可以防止局部过热，引起麦芽汁色度加深和加热面结垢，清洗困难。煮沸强度10%，1.5小时煮沸时间，加入石膏调pH。，使PH：5.25.6。4.5.3添加酒花的目的（1）赋予啤酒爽快的口感（苦味、香味）（2）赋予啤酒特殊的香气（3）保持啤酒的非生物稳定性4.5.4添加酒花的方法 添加酒花都在麦芽汁煮沸过程中进行，不同的添加时间和不同的添加量会有不同的结果，因此掌握好添加时间和各次添加量十分重要。 4.6麦汁的澄清 将麦汁的热冷凝固物分离，主要是分离酒花糟和不溶性蛋白。 本设计中采用回旋沉淀槽沉淀法分离热凝固物，利用麦汁离心力分离实现分离。4.7冷却麦汁煮沸定型后，必须立即进行冷却，使温度适合酵母发酵的需要，同时使大量冷凝固物析出。要求冷却时间短，麦汁无细菌，并且不混浊，沉淀损失少，操作简单，可减少人力。4.7.1冷却的目的与要求(1)降低麦芽汁温度，使之达到适合酵母发酵的温度。 (2)使麦芽至吸收一定的氧气，以利于酵母的生长繁殖。 (3)析出和分离麦芽汁中的冷、热凝固物，改善发酵条件和提高啤酒质量。 冷却时间要短，温度保持一致，避免微生物污染，防止浑浊沉淀进入麦芽汁，保证麦芽足够的溶解氧。4.7.2冷却的方法现在主要采用密闭式薄板冷却器进行冷却。麦汁冷却时使用薄板冷却器要注意： 麦汁冷却是最容易引起污染的工序，薄板冷却使用前，必须将麦汁一侧及麦汁管路彻底杀菌；控制好麦芽汁和冷却水流量，使冷麦芽汁温度符合要求；薄板两侧麦汁和冷媒压力要尽可能保持均衡，避免压差大造成渗漏；控制好冷却开始和结束时的麦汁浓度，使之符合要求；每次冷却麦芽汁结束后，及时用热水清洗杀菌，定期清洗薄板；冷却的水质应使用碳酸盐硬度较低的水，以减少水垢。4.8发酵4.8.1酵母的选择： 在实际生产中常用的酵母有两大类：上面酵母和下面酵母。二者形态上存在明显的差别。上面酵母又叫表面酵母，其母细胞和子细胞能够长时间相互连接，形成多枝的芽簇，下面酵母又叫底面酵母、储藏酵母，其母细胞和子细胞增殖后彼此分开，几乎都是单细胞或几个细胞连接。本设计设计的是经典淡色啤酒，色泽浅，采用的是下面发酵技术，故选用下面酵母。 4.8.2啤酒的发酵方式的选择 传统发酵，锥形罐发酵；连续发酵法，分批式发酵法；上面发酵法，下面发酵法；一罐式发酵，两罐式发酵法；本设计采用的是两罐式下面酵母发酵法。1、连续发酵连续发酵主要有多罐式连续发酵和塔式连续发酵，这种连续发酵系统都可以大大缩短发酵周期，提高设备利用率，降低了投资，减少了酒损，降低了蒸汽、劳动力和洗刷费用提高了酒花利用率且产品的成品啤酒质量稳定。但这几种连续体系也各有不足：多罐式系统需搅拌，动力消耗大。塔式系统对酵母要求高，并且塔式观造价高，不利于小规模生产。更重要的是，连续发酵法啤酒从风味上品评与间歇法啤酒差别大难以被消费者接受。2、上面发酵的工艺特点：A、上面发酵系在较高的温度（1520）下进行的，酵母起发快，接种量可以大大减少，因此形成的酵母新细胞较多。发酵终了，大部分酵母浮在液面酵母使用代数大大增加长久没有衰退的现象，但酵母回收工作较下面发酵复杂。B、上面发酵的麦汁接种温度为1416，比较高。发酵三天左右，当酵母升至液面时，为发酵旺盛阶段，此时应开始降低液温，课采用1214冷水冷却，并在酵母形成泡盖时立即撇去，发酵46天即行结束。C、发酵结束时，酵母成紧密的一层浮在液面上，厚约34厘米。优良的酵母，其酵母层应具有褶皱状的外观。D、上面发酵在发酵过程中通风时间长，目的是使酵母悬浮发酵液中对凝聚性强的酵母通风尤为必要。E、上面发酵一般不采用后发酵，主发酵的发酵度接近发酵度，下酒后，加胶澄清，贮藏一阶段，采用人工充CO2，使达到饱和。若上面发酵采用后发酵工艺，下酒是酒液中应保留部分残糖，继续发酵，产生CO2，饱和在酒中。F、上面发酵配制的啤酒成熟较快，设备周转快，啤酒有独特的风味，但保存期短。3、下面发酵传统下面发酵法，发酵容器安置在空气过滤、绝热良好和清洁卫生的发酵室，保持室温56，采用开放式或密闭式，圆形或方形的发酵容器。下面发酵的特点：A、采用下面酵母，主发酵温度较低，发酵进程比较缓慢。主发酵完毕后，大部分酵母沉降在容器底部。B、下面发酵啤酒的后发酵期较长，酒液澄清良好，酒的泡沫细致，风味柔和，保存期较长。从实际出发，选用下面酵母发酵法。4、一罐式发酵法随着啤酒工业的发展，现有啤酒厂普遍采用一罐式发酵法，即麦芽汁的主发酵，双乙酰还原、降温以及贮酒阶段在同一个露天发酵罐中进行。一罐式发酵由于操作简单，温度，压力和风味可以很方便的进行自动控制，回收酵母液比较方便，而且一罐法生产啤酒可以省去两罐法的倒罐操作，减少了接触空气的机会，清洗消耗少，酒损失低。缺点是：由于酒液对流强烈，许多本应分离的杂质不能排出去而溶于酒中。5、两罐式发酵一罐法发酵工艺简单，便于操作，能够节省投资，但由于麦芽汁整个发酵过程都在同一个发酵罐中进行，使得冷凝物的排放及酵母沉淀效果不十分理想。由于露天发酵罐一般直径较大，若酒液缺少对流，就会使其温度分布不均与，罐中心酒液温度与罐壁处酒液温度需长时间才能达到平衡，从而影响啤酒风味。同时，一罐式发酵周期较长，生产旺季难以满足市场需求。故本设计不采用一罐法，而采用“前锥后卧”发酵方式，即两罐式发酵法。先在锥形发酵罐中进行啤酒发酵和双乙酰还原，然后送入卧式储酒罐中进行后发酵。 啤酒发酵过程分为主发酵和后酵贮酒两个阶段。（又可分为上面发酵和下面发酵，下面发酵生产的啤酒柔和、色淡，本设计采用下面发酵方法，其工艺特点是:采用下面酵母，主发酵温度比较低，发酵进程比较缓慢，发酵的代谢副产物相对较少），主发酵完毕后，大部分酵母沉降发酵容器底部，其后发酵和贮酒期比较长，酒液澄清良好，CO2饱和稳定，酒的泡沫细微，风味柔和，保存期较长。发酵结束后再进行发酵后期的澄清、过滤、包装、灭(除)菌，得到啤酒的成品。（1）主发酵 在主发酵期间啤酒酵母将麦芽汁中的糖分转化为啤酒发酵的主要产物乙醇和二氧化碳，并产生一定的风味物质副产物，如挥发性醛类、醇类、羰基化合物、酸类、酚基化合物及含硫化合物等，作为啤酒风味的基础物质，这一过程通常需要发酵温度控制在610，持续710天。主发酵前期为酵母繁殖阶段，啤酒酵母利用麦芽汁中糖类和氨基酸等营养原料，以及麦汁中的溶解氧，合成酵母细胞物质进行繁殖。此阶段发酵液降糖较慢，-氨基氮迅速被同化，酵母细胞数逐步上升。当溶解氧消耗完以后，就进入发酵阶段。这一阶段糖浓度下降较快，麦汁中的糖类(主要是麦芽糖)被转化为酒精，同时发酵液温度上升，需进行冷却。 主发酵现象和要求： （2）后发酵及贮酒 后发酵贮酒通常是在约0的低温条件下贮存210周，完成残糖发酵、去除凝固物、饱和CO2、提高啤酒胶体稳定性以及促进啤酒风味成熟。由于啤酒生产的后发酵期在啤酒的整个酿造过程中生产期最长，因而是提高啤酒生产效率的关键环节。缩短啤酒生产的后发酵期，可以缩短啤酒发酵生产周期，从而节约巨大的贮存容积，提高设备利用率；同时还可以节省冷冻容量，降低产品的能源消耗，最终降低啤酒成本。在传统啤酒生产的后酵中，随着时间的延长，啤酒中残留的糖份逐渐被啤酒酵母发酵完全，啤酒逐步被二氧化碳饱和，酵母、冷凝固形物及酒花树脂等在低温和适当pH值下缓慢沉淀，酒液逐渐澄清，同时发酵液中的风味成分液逐步改变，形成特定的风味体系，啤酒逐渐成熟。在后酵成熟中可以采用人工充二氧化碳，离心分离酵母，添加非生物稳定剂(硅胶、单宁酸、蛋白酶等)吸附沉淀及分解高分子蛋白质和多酚物质等多种成熟工艺方法，缩短发酵作用时间，达到后酵贮酒的目的。5 定员设计51 工作制度（1）工厂以每年进行300天进行设计，其余时间作为机器设备的维修、保养时间，以及相关人员的培训时间和相关重大节日或者会议的举行时间。（2）对于行政人员，全年按每天8个销售的工作时间，不进行倒班制，每周休息两天。对于生产人员，生产期间实行倒班制，分小组按白班、中班、夜班轮换，每7天轮换一班；在停产进行设备检修时，按8个小时工作制度。（3）劳动出勤率按95%配置预备人员。52 劳动定员根据年产10万吨啤酒的要求，再结合实际需要，工厂设定正式职工375人，具体分工如下表：序号部门工业生产人员非生产人员合计生产工人辅助人员技术人员职员1公共关系部2682财务部3473企业文化部1234企业管理部58135生产技术部525306企业发展部1347直销部210128销售部215179供应部291110工程部3101311物业管理4202412运输27913贸易部14514酿造车间3043415质检部门12316动力车间2052517灌装车间2052518贮瓶车间4419纸箱车间2032320机修车间20432721保卫科5386 工艺计算6.1糖化车间的物料衡算（物料衡算示意图 附图三）物料衡算是指理论上进行生产时，所要消耗的物料和可以得到的产品以及副产品的量， 物料衡算的准确与否关系到整个生产工艺的合理性和设计的可行性，是整个设计阶段的重要环节。啤酒厂糖化车间的物料平衡计算主要项目为原料（麦芽、大米）和酒花用量，热麦汁和冷麦汁量，废渣量（糖化槽和酒花槽）等。6.1.1工艺技术指标和基础数据根据表1的基础数据，先进行 100kg 原料生产 10淡色啤酒的物料衡算，然后进行 1000L10淡色啤酒的物料衡算，最后进行 100000吨/年啤酒厂的物料衡算。表1啤酒生产基础数据项目名称百分比/%定额指标原料利用率98.5麦芽水分6大米水分13无水麦芽浸出率75无水大米浸出率92 原料配比麦芽75大米25啤酒损失率（对麦汁）冷却损失3发酵损失1过滤损失1瓶装损失1总损失66.1.2 100 原料生产10啤酒的物料衡算 (1)热麦汁量 根据表 3-1 可得原料收得率分别为:原料麦芽得率为： 0.75(100-5)100=70.5% 原料大米收得率为：0.92(100-5)100=80.04%混合原料收得率: (0.7570.5%+0.2580.04%)98.5%=71.79% 由上述可得 100kg 混合原料可制得的 10热麦汁量为： （71.7910）100=717.9(kg)又知 10P 麦汁在 20时的密度为 1.0442kg/L，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： （717.91.0442）1.04=715(L) (2)冷麦汁量为: 715（1-0.03）=693.6（L）(3)发酵液量为: 693.6（1-0.01）=686.6（L）(4)过滤酒量为: 686.6（1-0.01)=679.7(L) (5)成品啤酒量为：679.7（1-0.01）=673.0（L）6.1.3生产1000L10淡色啤酒的物料衡算根据上述衡算结果知，100kg 混合原料可生产 10成品啤酒约 673.0L，故可得下述结果：(1)生产 1000L 10淡色啤酒需耗混合原料量 :（1000/673.0）100=148.6(kg) (2)麦芽耗用量为: 148.675%=111.5(kg) (3)大米耗用量为: 148.6-111.5=37.1（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%， 故生产 1000L 啤酒酒花耗用量为：715/673.010000.2%=2.12（kg）同理，100kg原料耗酒花量为：673.010002.12=1.43（kg）(5)热麦汁量为: （715/673.0）1000=1062.41(L) (6)冷麦汁量为: （693.6/673.0）1000=1030.61(L)(7)湿糖化糟量： 设排出的湿麦糟含水分80%，则湿麦芽糟量为：（1-0.06）（100-75）（100-80）111.5=131.0（kg）而湿大米糟量为：（1-0.13）（100-92）（100-80）37.1=12.9（kg）故湿糖化糟量为： 131.0+12.9=143.9(kg)同理，100kg原料产生湿糖化糟：673.01000143.9=96.84（kg）(8)酒花糟量： 设酒花在麦汁中的浸出率为 40%，酒花糟含水分以 80%计，则酒花糟量为： （100-40）/（100-80）2.12=6.36(kg)同理，100kg原料产生酒花糟：673.010006.36=4.28（kg） (9)酵母量（以商品干酵母计） 生产1000L啤酒可得20kg湿酵母泥，其中一半作生产接种用，一半作商品酵母用，即10kg。湿酵母泥含水分 85%，酵母含固形物量: 10（100-85）/100=1.5(kg)则含水分 7%的商品干酵母量为： 0.15100（100-7）10=1.6（kg） (10)二氧化碳量 因10冷麦汁密度为 1.0442kg/L， 1030.61L冷麦汁质量为：1030.61L1.0442=1076.16（kg） 所以，10冷麦汁 1076.16kg 中浸出物量为：10%1076.16=107.62（kg） 设麦汁的真正发酵度为 65%，则可发酵的浸出物量为：107.6265%=69.95（kg）设麦芽汁中的浸出物均为麦芽糖构成，则 CO2 生成量为：69.95444342=36.00（kg）设 10啤酒含二氧化碳为 0.35%，酒CO2 量为:1076.160.35%=3.77kg 则释放出的 CO2 量为：36.00-3.77=32.23kg而 1mCO2 在 20常压下重 1.832kg，故释放出的 CO2 的体积为：32.231.832=17.59 m6.1.4 100000t/a 10淡色啤酒糖化车间物料衡算 全年生产天数为 300 天， 设旺季生产 200 天， 淡季生产 100 天。 旺季每天糖化数为 6 次， 淡季每天生产次数为 4 次，则全年糖化次数为： 2006+1004=1600（次） 可算得每次糖化可产成品啤酒量（罐装后）为：1000001600=62.5（吨/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）成品啤酒量（罐装前）：62.51000(1-1%)1.010=62506.25（L ）（2）麦芽耗用量： 62506.25673.075=6965.78（kg）（3）大米耗用量： 62506.25673.025=2321.93（kg）（4）混合原料量：6965.78+2321.93=9287.71（kg）（5）热麦汁量： 62506.25673.0715.0=66407.09（L）（6）冷麦汁量： 62506.25673.0693.6=64419.52（L） （7）湿糖化糟量: 62506.25673.096.84=8994.65（kg）（8）湿酒花糟量：62506.25673.04.28=397.54（kg）（9）发酵液量：62506.25673.0686.6=63769.38（L）（10）过滤酒量：62506.25673.0679.7=63128.53（L）（11）酒花耗量：62506.25673.01.43=132.51（L）所以全年产量：62506.251600=100010103（L）年实际产量为：1000101031010=10.1（万吨）以单次糖化生产做基准，可算得各个项目全年状况如下：全年混合原料需要量：9287.711600=14860103（kg）全年麦芽耗用量：6965.781600=11145103（kg）全年大米耗用量：2321.931600=3715103（kg）全年酒花耗量：132.511600=212103（kg）热麦汁量：66407.091600=106251103（L）冷麦汁量：64419.521600=103071103（L）全年湿糖化糟量：8994.651600=14391103（kg）全年湿酒花糟量：397.541600=636103（kg）全年发酵液量：63769.381600=102031103（L）全年过滤酒量：63128.531600=101006103（L）全年成品啤酒量：62506.251600=100010103（L）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： 如下表所示。表 100000t/a啤酒厂糖化车间的物料衡算物料名称单位对100kg混合原料1000L10淡色啤酒糖化一次定额100000t/a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kgkgkgkgLLkgkgLLL10075251.43715693.696.844.28686.6679.7673.0148.6111.537.12.121062.411030.61143.96.361020101010009287.716965.782321.93132.5166407.0964419.528994.65397.5463769.3863128.5362506.251486000011145000371500021200010625100010307100014391000636000102031000101006000100010000备注：10淡色啤酒的密度为1010kg/m，实际年生产啤酒10.1万吨。6.22耗汽量的计算 在论证部分， 选用二次煮出糖化法生产麦汁， 下面就以此工艺为基准进行糖化车间的热量计算。工艺流程示意图如下图所示：（投料为糖化一次所需原料）6.2.1麦汁制备耗用蒸汽量糖化工段耗用蒸汽量糖化锅（麦芽6501.39 kg） 糊化锅（大米2321.93 kg,麦芽464.39kg） 料水比：1:3.5 料水比：1:5 37（30 min） 45（20 min） 15 min 45 min50 (30 min) 90(20 min) 15 min 68 （50 min）-100（30 min） 10 min 76-麦汁过滤 糖化锅总投料量： 6501.39+6501.393.5=29256.26 （kg） 糊化锅总投料量: (2321.93+464.39) 616717.92 （kg） 糖化用水耗汽量： Q1 糖化醪比热： C糖（G麦C麦G水C水）/（G麦G水）原料比热： CC0（1-w）C水w 式中 C0 谷物（绝干）比热为0.37 kcal/（kg） W谷物水分含量 C水水的比热为1.00 kcal/（kg）C麦芽0.37（1-6）160.4078 kcal/（kg）C大米0.37（1-13）1130.4519 kcal/（kg）C糖（6501.390.40786501.393.51）/29256.26 0.86839 kcal/(kg) 麦芽混合前温度为t麦18 ，混合后醪液温度t混39 t混G混C糖G麦C麦t麦G水C水t水t水39.21 39.21 的水由80 的麦汁冷却回收水与自来水混合而得。糖化醪由37 加热至50 ，耗汽量为Q1Q1 G糖C糖t =29256.260.86839（50-37）3.310 kcal1.39106 kJ糊化锅耗用蒸汽量 工艺要求 t混45 C糊（G米C米G麦C麦+G水C水）/（G水G麦+G米） 2321.930.4519+0.4078464.39+(2321.93+464.39）51/16717.92 0.9074 kcal/（kg）t水 47.40 47.40 的水由80 和18 的水混合而得。 糊化醪由45 加热至90 ，耗热量为Q2Q2G糊C糊t 16717.920.9074（90-45）6.8310 kcal2.87 kJ 糊化醪由90 加热至100 ，耗热量Q3Q3G糊C糊t216717.920.9074（100-90）1.5210 kcal6.3710 kJ 100 煮沸30min，蒸发强度为5，水份蒸发耗热量Q r水（汽化潜热）540 kcal/kgQ4=rw 54016717.920.050.5 2.2610kcal9.4810 kJ 糊化锅总耗热量 热损失为总耗热量的10（包括热损失及保温耗热）。加热糊化锅的热量为前三项总和的2.5。 Q糊（QQ+Q）（1+2.5）1.1 （2.87+6.3710+9.4810）1.0251.1 5.0210 kJ 糖化、糊化并醪后温度为68 C并（G糖C糖G糊C糊）/（G糖G糊） （29256.260.8683916717.920.9074）/（29256.2616717.92）0.8826 kcal/(kg)t并（G糊C糊t糊G糖C糖t糖）/（G糊G糖）C并 68.38 醪液由68.38 加热至76 ，耗热量为QQ5G并C并t （16717.920.975+29256.26）0.8826（76-68.38） 3.0610 kcal1.2910 kJ 热损失为总耗热量的10（包括热损失及保温耗热）。加热糖化锅的热量为Q、Q总和的2.5。Q糖（Q+Q）（1+2.5）1.1 （1.391061.2910）1.0251.13.0210 kJ6.2.2麦汁煮沸耗热过滤后麦汁温度为72 ，加热麦汁至100 ，消耗热量为QQG麦汁C麦汁（100-t） 7.45 10 kJ 蒸发耗热量Q7 煮沸强度10，煮沸时间1.5 hQ7wr = 2.2710kJ 煮沸锅总耗热量Q煮 热损失为总耗热量的15（包括热损失及保温耗热）。加热煮沸锅的热量为前两项总和的2.5Q煮（Q+Q）（1+2.5）1.15 （7.45 10+2.2710）1.0251.15 3.5510 kJ6.2.3麦汁制备一次耗用蒸汽量Di 设蒸汽压2.5 kgf/cm（表压），查得其热焓为648.7 kcal/kg，间接蒸汽加热效率为95，则Di 19887.5 kg19.8875 t/次年糖化用汽量： 19.8875160031820.03t/年6.3用水量的计算6.3.1糖化用水糊化锅加水比为1：5 糊化用水： (2321.93+464.39) 513.932t糖化锅加水比为1：3.5 糖化锅用水量： 6501.393.522.755 t用水总量： 13.93222.75536.687 t年用水量： 36.687160058698.6 t/年6.3.2洗槽用水量100 kg混合原料用水450 kg 所以每次洗槽用水： 9287.714.541.795t/次年用水量： 41.795800=33436t/年6.3.3糖化室洗刷用水 一般糖化室及其设备洗刷，刷洗糖化锅一次用水20 t 年用水量： 2080016000 t/年6.3.4回旋沉淀槽洗刷用水每次用水3t 年用水量： 38002400 t/年6.3.5麦汁冷却器洗刷用水每次用水3t 年用水量： 38002400 t/年6.3.6酵母扩大培养设备及车间洗刷用水每次用水15 t，每月一次， 年用水量： 1512180 t/年6.3.7麦汁冷却用水 采用一级冷却，用2 冰水将98 的麦汁冷却至9 ，冰水出口温度为80 ，一次投料冷却用水：G 73.07 t 年用水量： 73.071600116912t/年6.3.8锥形发酵罐洗涤用水 每个用水5 t 年用水量： 300153053000 t/年6.3.9过滤设备洗刷用水洗刷一次用水4 t年用水量： 48003200 t/年6.3.10清酒罐洗刷用水洗清酒罐一次，用水10 t年用水量： 106006000 t/年6.3.11酵母离心机洗涤用水 每次用水1 t， 年用水量： 1800800 t/年6.3.12啤酒薄板冷却器用水 每次用水3 t 年用水量： 38002400 t/年6.3.13煮沸锅二次蒸汽回收耗水量QG（t2-t1）C G95516.13 kg95.5 t 年用水量：5731600286500 t/年表 用水量表项目年用水量 t/年糖化用水58698.6洗槽用水33436糖化室洗刷用水16000回旋沉淀槽洗刷用水2400麦汁冷却器洗刷用水2400酵母扩大培养用水180麦汁冷却用水116912锥形发酵罐洗涤用水2500过滤设备洗刷用水3200清酒罐洗刷用水6000酵母离心机洗涤用水800啤酒薄板冷却器用水2400煮沸锅二次蒸汽回收耗水量286500总计531426.66.4 耗冷量6.4.1麦汁冷却耗冷量Q1-1一段冷却，麦汁由98 冷却至6，1小时内冷却完毕，冰水由2 上升至80 ，冷却损失是3，自来水温度32 QGC（t-t）（1+3）1（32-2）1.032.06106 年耗冷量：Q1-1全=2.06106 16003.3010 kal1.3810 kJ6.4.2发酵过程耗冷量Q假设麦汁固形物为麦芽糖，而麦芽糖的厌氧发酵热发酵量为q=146.6 kcal/kg设麦汁发酵度65，则1L麦汁放热量为 610%65%=9.52（kcal）CHO + HO + 4ADP + 4Pi = 4CHOH + 4CO + 4ATP + 热糖化一次得到的麦汁量为：64419.52L，则形管发酵放热量：Q0-1=9.5264419.523=1.84106(kcal)=7.73106(kJ)由于工艺规定发酵时间为7天，每天糖化6锅麦汁，并考虑到放热的不平衡，取系数1.5忽略主发酵的麦汁升温，则发酵高峰的耗冷量为：Q2-1=Q01.57/（2463）=1.88105（kJ/h）主发酵后期，发酵液温度由6降至0，每天单罐降温耗冷量为Q0-2G=64419.521044.21000=6.73104（kg）Q0-2=3Gc1（6-0）=4.98106（kJ）此工艺要