啤酒发酵生产工艺设计.doc

食品工厂机械与设备课程论文啤酒发酵生产工艺设计摘要：随着经济的发展，人们生活水平的不断提高，啤酒作为一种时尚的饮料酒深受消费者的欢迎，其市场需求已经越来越大。本论文综合运用了大学期间所学的学科，针对啤酒的发酵工艺进行了设计。本文主要从啤酒的工艺论述，物料衡算，热量衡算，水平衡的计算，设备的设计与选型等几个方面来进行论述。关键词：啤酒；发酵；工艺设计1 引言1.1 啤酒生产工艺研究的目的和意义随着经济的发展，人们生活水平的不断提高，啤酒作为一种时尚消费品，已经成为人们生活中不可或缺的商品，其市场需求日益渐增。然而，在啤酒行业发展的同时，也存在着品种庞杂缺乏个性、创新乏力盲目跟风、倚重工艺忽视原料、企业规模偏小、渠道单一、赢利力低等问题。因此，如何在我国啤酒生产工业的基础上，提高啤酒的生产工艺技术，提高生产过程的自动化水平，提高产品的技术含量，积极参与国际市场竞争，是一个刻不容缓的问题。 可观的是我国啤酒的质量近年来有了大幅度的提高,特别是在啤酒的外观、色泽、泡沫等指标上,均在世界浅色啤酒中名列前茅。其次,我国的啤酒在风味上也有了长足的进步。生产的啤酒符合国家标准的已超过95%。1.2 啤酒的发展简史1.2.1 啤酒的分类 啤酒是以麦芽（包括特种麦芽）为主要原料，以大米或其它谷物为辅助原料，经麦芽汁的制备，加酒花煮沸，并经酵母发酵配制而成的，是一种含有二氧化碳、起泡的、低酒精度的饮料酒。由于其具有独特的苦味和香味，营养成分丰富，含有各种人体所需的氨基酸及多量维生素、泛酸以及矿物质，当前市场需量越来越大，人们的要求也不断地提高。当前市场上的啤酒琳琅满目，这些啤酒可以依据不同的标准分为以下几种： a、根据原麦汁浓度分类(1)低浓度啤酒(Small Beer) 原麦汁浓度在2.5%9.0%之间，酒精含量0.8%2.5%之间的属低浓度啤酒。儿童啤酒、无醇啤酒均属此类型。(2)中浓度啤酒(light Beer) 原麦汁浓度在11%l4%之间，酒精含量3.2%4.2% 之间的属中浓度啤酒。这类啤酒产量最大，最受消费者欢迎。淡色啤酒多属此类型。(3)高浓度啤酒(Strong Beer) 原麦汁浓度在14%20%之间，酒精含量4.2% 5.5%，少数酒精含量高达7.5%，这种啤酒均属高浓度啤酒。黑色啤酒即属此类型。这种啤酒生产周期长，含固形物较多，稳定性强，适宜贮存或远销。b、根据啤酒色泽分类（1）淡色啤酒：色度在514EBC之间。淡色啤酒为啤酒产量最大的一种。浅色啤酒又分为浅黄色啤酒、金黄色啤酒。浅黄色啤酒口味淡爽，酒花香味突出。金黄色啤酒口味清爽而醇和，酒花香味也突出。（2）浓色啤酒：色泽呈红棕色或红褐色，色度在1440EBC之间。浓色啤酒麦芽香味突出、口味醇厚、酒花苦味较清。（3）黑色啤酒：色泽呈深红褐色乃至黑褐色，产量较低。黑色啤酒麦芽香味突出、口味浓醇、泡沫细腻，苦味根据产品类型而有较大差异。c、根据杀菌方法分类(1)纯生啤酒：采用特殊的酿造工艺，严格控制微生物指标，使用包括0.45微米微孔过滤的三级过滤，不进行热杀菌，让啤酒保持较高的生物、非生物、风味稳定性。这种啤酒非常新鲜、可口，保质期达半年以上。(2)鲜啤酒：啤酒包装后，不经巴氏灭菌的啤酒。这种啤酒味道鲜美，但容易变质，保质期7天左右。(3)熟啤酒：经过巴氏灭菌的啤酒。可以存放较长时间，可用于外地销售，优级啤酒保质期为120天。d、根据啤酒酵母性质分类（1）上面发酵啤酒：采用上面酵母。发酵过程中，酵母虽CO2浮到发酵面上，发酵温度1520C。啤酒的香味突出。（2）下面发酵啤酒：采用下面酵母。发酵完毕，酵母凝聚沉淀到发酵容器底部，发酵温度510C。啤酒的香味柔和。世界上绝大部分国家采用下面发酵啤酒。e、根据包装容器分类瓶装啤酒、易拉罐装啤酒、桶装啤酒 1.2.2 世界啤酒工业的发展啤酒的起源与谷物的起源密切相关。人类使用谷物制造酒类饮料已有8000多年的历史。已知最古老的酒类文献，是公元前6000年左右巴比伦人用黏土板雕刻的献祭用啤酒制作法。公元前4000年美索不达米亚地区已有用大麦小麦蜂蜜制作的16种啤酒。公元前3000年起开始使用苦味剂。公元前18世纪，古巴比伦国王汉穆拉比(Hammurapi公元前1750)颁布的法典中，已有关于啤酒的详细记载。公元前1300年左右，埃及的啤酒作为国家管理下的优秀产业得到高度发展。拿破仑的埃及远征军在埃及发现的罗塞塔石碑上的象形文字表明，在公元前196年左右当地已盛行啤酒酒宴。苦味剂虽早已使用，但首次明确使用酒花作为苦味剂是在公元768年。啤酒的酿造技术是由埃及通过希腊传到西欧的。公元12世纪，古罗马政治家普利尼(公元62113)曾提到过啤酒的生产方法，其中包括酒花的使用。中世纪以前，啤酒多由妇女在家庭酿制。到中世纪，啤酒的酿造已由家庭生产转向修道院乡村的作坊生产，并成为修道院生活的一个重要内容。修道院的主要饮食是面包和啤酒。中世纪的修道院改进了啤酒酿造技术，与此同时啤酒的贸易关系也建立并掌握在牧师手中。中世纪，在欧洲可用啤酒来向教会交纳什一税进行交易和向政府缴税。在中世纪的德国，啤酒的酿造业主结成了坚强的同业公会。使用啤酒花作苦味剂的德国啤酒也已输往国外，不来梅汉堡等城市均因此而繁荣起来。1718世纪，德国啤酒盛行，一度使葡萄酒不景气。19世纪初，英国的啤酒生产大规模工业化，年产量达20ML。19世纪中叶德国巴伐利亚洲开始出现下面发酵法，酿出的啤酒由于风味好，逐渐在全国流行。目前在德国，92的啤酒是下面发酵法生产的。德国在19世纪颁布法令，严格规定碑酒的原料以保持啤酒的纯度，而且由于实行下面发酵法和进行有规律的酵母纯粹培养，从而提高了啤酒的质量，成为近代慕尼黑啤酒享有盛誉的基础。在美洲新大陆17世纪初由荷兰英国的新教徒带入啤酒技术，1637年在马萨诸塞建立了最初的啤酒工厂。不久，啤酒作为近代工业迅速发展，使美国成为超过德国的啤酒生产国。19世纪酿造学家相继阐明有关酿造技术。1857年，L.巴斯德确立生物发酵学说；1845年，C.J.巴林阐明发酵度理论；1881年，E.汉森发明了酵母纯粹培养法，使啤酒酿造科学得到飞跃的进步，由神秘化经验主义走向科学化。蒸汽机的应用，1874年林德冷冻机的发明，使啤酒的工业化大生产成为现实。目前全世界啤酒年产量已居各种酒类之首，已突破100000ML。1986年全世界生产啤酒101588.7ML。1.2.3 中国啤酒工业的发展19世纪末，啤酒输入中国。1900年俄国人在哈尔滨市首先建立了乌卢布列希夫斯基啤酒厂；1901年俄国人和德国人联合建立了哈盖迈耶尔-柳切尔曼啤酒厂；1903年捷克人在哈尔滨建立了东巴伐利亚啤酒厂；1903年德国人和英国人合营在青岛建立了英德啤酒公司(青岛啤酒厂前身)；1905年德国人在哈尔滨建立了梭忌怒啤酒厂。此后，不少外国人在东北和天津上海北京等地建厂，如东方啤酒厂建于1907年，谷罗里亚啤酒厂建于1908年，上海斯堪的纳维亚啤酒厂(上海啤酒厂前身)建于1920年，哈尔滨啤酒厂建于1932年，上海怡和啤酒厂(华光啤酒厂前身)建于1934年，沈阳啤酒厂建于1935年，亚细亚啤酒厂建于1936年，北京啤酒厂建于1941年等。这些酒厂分别由俄德波日等国商人经营。中国人最早自建的啤酒厂是1904年在哈尔滨建立的东北三省啤酒厂，其次是1914年建立的五洲啤酒汽水厂(哈尔滨)，1915年建立的北京双合盛啤酒厂，1920年建立的山东烟台醴泉啤酒厂(烟台啤酒厂前身)，1935年建立的广州五羊啤酒厂(广州啤酒厂前身)。当时中国的啤酒业发展缓慢，分布不广，产量不大。生产技术掌握在外国人手中，生产原料麦芽和酒花都依靠进口。1949年以前，全国啤酒厂不到十家，总产量不足万吨。1949年后，中国啤酒工业发展较快，并逐步摆脱了原料依赖进口的落后状态。1979年产量达到510ML，1986年产量达到4000ML。中国的啤酒于1954年开始进入国际市场，当时出口仅0.3ML，到1980年已猛增到26ML)。1.3 啤酒生产新技术1.3.1 浓醪发酵1967年开始应用于生产。是采用高浓度麦汁进行发酵，然后再稀释成规定浓度成品啤酒的方法。它可在不增加或少增加生产设备的条件下提高产量。原麦汁浓度一般为左右。16P1.3.2 快速发酵快速发酵是通过控制发酵条件，在保持原有风味的基础上，缩短发酵周期，提高设备利用率，增加产量。快速发酵法工艺控制条件为：在发酵过程某阶段提高温度；增加酵母接种量；进行搅拌。1.3.3 连续发酵1906年已有啤酒连续发酵的方案，但直到1967年才得到工业化的应用。主要应用国家有新西兰英国等。由于菌种易变异和杂菌的污染以及啤酒的风味等问题，使啤酒连续发酵工艺的推广受到限制。1.3.4 固定化酵母生产啤酒的研究固定化酵母生产啤酒是在70年代开始研究的，目的在于大幅度缩短发酵周期。实质上是为了克服菌种变异杂菌污染问题，而且是更为快速的连续发酵工艺。已取得的成果为：前发酵由传统法的510日缩短为1日，可连续稳定运行3个月。1.3.5 圆筒体锥底发酵罐圆筒体锥底发酵罐（简称锥形罐），已广泛应用于上面发酵和下面发酵的啤酒生产。锥形罐可单独用于前发酵和后发酵，还可以将前发酵和后发酵合并在该罐进行一罐发酵（一罐法）。这种设备的主要优点是：可缩短发酵周期，具有生产上的灵活性，节约投资，回收CO2和酵母简便，有利于实现自动控制。故能适合生产各种类型啤酒的生产。目前，国内外啤酒工厂使用较多的是锥形罐，其材质一般为不锈钢。1.3.6 纯生啤酒的开发随著除菌过滤无菌包装技术的成功，自70年代开始开发了不经巴氏杀菌而能长期保存的纯生啤酒。由于口味好，很受消费者欢迎。目前有的国家纯生啤酒已占整个啤酒产量的50。1.3.7 低醇无醇啤酒的开发低醇无醇啤酒是为汽车司机妇女儿童和老年人饮用的一种清凉饮料。它的特点是酒精含量低。无醇啤酒酒精含量一般在0.51，泡沫丰富，口味淡爽，有较好的酒花香味，保持了啤酒的特色。1.4 啤酒的市场前景数据显示，今年上半年全国啤酒行业继续保持平稳发展的态势，累计生产啤酒1642万千升，同比增长14.2%，啤酒行业景气度上升。从半年报看，上半年很多上市公司业绩表现良好。青岛啤酒、燕京啤酒今年上半年实现净利润分别达20199.65万元、15442.65万元，同比增长23.81%、5.25%。随着国民经济的发展，消费升级时代的到来，啤酒、乳品等以往非主流食品消费量得到大幅提升。我国啤酒产量从1985年的310万吨一路飙升到2005年的3061万吨，年均增长率超过40%。同时，我国还有大量消费群体未开发，巨大的农村市场还未充分挖掘，有巨大的潜在消费力作保证，啤酒行业的增长趋势将会得到延续。数据统计，二季度内，241只基金合计向食品饮料、批发与零售贸易、机械设备仪表3个行业投入350亿元，上述三个行业的市值增长占到基金新增市值的七成，啤酒板块成为基金热衷的增持对象。因此，一个优良的生产工艺的设计是迫不及待的。2 工艺论述2.1 啤酒生产工艺流程示意图啤酒生产工艺过程主要包括原料粉碎、糊化、糖化、过滤、发酵和包装等。其工艺流程示意图见图。图2.1 啤酒生产工艺流程示意图2.2 原料的制备2.2.1 粗选、分选a、粗选供生产啤酒用的大麦，由于含有泥土、砂石、草屑、杂谷或金属等杂质物，所以在浸麦前要采用粗选机将大麦进行清理。大麦粗选机多为振动筛式，筛体往复运动的振幅大小，可调节偏重块的重量来达到。物料中的轻杂质由前后风道排出。由于物料在筛上面运动，砂石及其他杂质按其形状的不同分级清理出来，使被加工谷物达到整洁。b、分选分选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。2.2.2 浸麦、发芽a、浸麦浸麦是将经精选后的大麦置于浸麦槽中浸渍。精选大麦在用水浸渍过程中，由于浸渍水的循环置换及通入压缩空气，使大麦得到进一步清洗，并排除二氧化碳。大麦的含水量由原来的13%左右增加至43%48%，同时麦粒因得到通风而增强了发芽的活力。b、发芽大麦是酿造啤酒的主要原料，但首先必须将其制成麦芽方能用于酿酒。大麦在人工控制和外界条件下发芽，大麦发芽后成为绿麦芽。2.2.3 干燥、除根a、干燥大麦经过粗选、分选、浸渍、发芽后制成的绿麦芽还必须经过干燥将它制成干麦芽，以利于长期贮藏。干燥的目的是使麦芽的含水量从45%左右降至3.5%左右，并通过烘焙而增加麦芽特有的色、香、味，同时使麦根容易脱落。b、除根经干燥后的干麦芽不能马上用于酿酒，因麦根中含有其它杂质，而且苦味，会破坏啤酒的味道和改变啤酒的色泽，所以必须用除根机除去已干燥的麦根，并利用风力清除其它杂质。2.3 麦芽的糖化2.3.1 糊化、糖化a、糊化淀粉在常温下不溶于水，但当水温至53以上时，淀粉的物理性能发生明显变化。淀粉在高温下溶胀、分裂形成均匀糊状溶液的特性，称为淀粉的糊化。糊化后的产物又叫糊精。b、糖化糖化是利用糖化酶将糊化产物糊精或低聚糖进一步水解转化为麦芽糖的过程。混合醪被泵入煮沸锅之前需先在过滤槽中去除其中的麦芽皮壳，并加入酒花再二次煮沸。2.3.2 过滤过滤是产品分离的一中方法，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。2.3.3 煮沸、冷却a、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处不需要的酒花剩余物和不溶性的蛋白质。b、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。2.4 麦芽汁的发酵广义的发酵是指利用生物体（包括微生物、植物细胞、酵母菌等）的代谢功能，使有机物分解的生物化学反应过程。狭义的发酵是指微生物通过无氧氧化将糖类转变成乙醇的过程。发酵分为有氧发酵和无氧（厌氧）发酵。啤酒发酵属于无氧发酵。在啤酒发酵的过程中，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。发酵在八个小时内发生并以加快的速度进行，积聚一种被称作“皱沫”的高密度泡沫。这种泡沫在第3或第4天达到它的最高阶段。从第5天开始，发酵的速度有所减慢，皱沫开始散布在麦芽汁表面，必须将它撇掉。酵母在发酵完麦芽汁中所有可供发酵的物质后，就开始在容器底部形成一层稠状的沉淀物。随之温度逐渐降低，在610天后主发酵就完全结束了。整个过程中，需要对温度和压力做严格的控制。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721天。2.5 成熟啤酒的过滤经过后发酵的成熟酒，大部分蛋白质颗粒和酵母已经沉淀，少量悬浮于酒中，须滤除方能包装。对啤酒的分离要求是：产量大，质量高（透明度高），劳动条件好，CO2损失小，不易污染，不影响风味，啤酒不吸收氧。实际上不论何种方法要达到十全十美的效果很困难的。成熟啤酒的过滤多采用硅藻土过滤法。其特点：可以不断地添加助滤剂，使过滤性能得到更新、补充，所以，过滤能力强，可以过滤很浑浊的酒，没有象棉饼那样洗棉和拆卸的劳动，省气省水省工，酒损失也低。硅藻土过滤机型号很多，其设计的特点在于体积小，过滤能力强，操作自动化。本设计采用板框式硅藻土过滤机：结构简单，活动部件少，维修方便。2.6 包装包装是啤酒生产过程的最后一步，包装要求在无菌的环境下进行。常用的包装类型有瓶装、罐装和桶装等。3 物料衡算 3.1 麦芽生产的物料衡算3.1.1 制备麦芽的工艺流程示意图 麦芽是啤酒生产的最重要的原料也是主体原料，所以在啤酒生产之前必须将粗大麦制备成麦芽。制备麦芽的工艺流程见图3.1。图3.1 制备麦芽的工艺流程示意图3.1.2 大麦麦芽生产基础数据大麦麦芽生产基础数据见表3.1。表3.1 大麦麦芽生产基础数据3.1.3 芽生产物料衡算表 表3.2 芽生产物料衡算表3.2 啤酒生产的物料衡算物料衡算是工艺计算的基础，在整个工艺计算中开始得最早，并且是最先完成的项目。啤酒厂糖化车间的物料平衡计算主要项目为原料（大麦麦芽、大米）和酒花用量，热麦芽汁和冷麦芽汁量，废渣量（糖化糟和酒花糟）等。3.2.1 啤酒糖化车间工艺流程示意图啤酒糖化车间工艺流程见图3.2。图3.2 啤酒糖化车间工艺流程示意图3.2.2 啤酒生产基础数据 啤酒生产基础数据见表3.3。表3.3 啤酒生产基础数据表3.4 啤酒厂糖化车间的物料衡算表4 热量衡算4.1 糖化工艺流程示意图二次煮出糖化法是啤酒生产常用的糖化工艺，下面就以此工艺为基准进行糖化车间的热量衡算。工艺流程示意图见图4.1，其中投料量为糖化一次的用量。图4.1 糖化工艺流程示意4.2 糖化车间的热量衡算热量衡算的目的在于定量研究生产过程，为过程设计和操作最佳化提供依据。热量衡算在生产过程中发挥着重要作用a、通过热量衡算，计算生产过程能耗定额指标。应用蒸汽等热量消耗指标，可对工艺设计的多种方案进行比较，以选定先进的生产工艺；或对已投产的系统提出改造或革新，分析生产过程的经济合法性，并找出生产上存在的问题。b、热量衡算是设备类型的选择及确定其尺寸、台数的依据。c、热量衡算是组织和管理生产、经济核算和最优化的基础。其结果有助于工艺流程和设备的改进，达到节约能源、降低生产成本的目的。4.2.1 糖化过程中工艺要求及基础数据由物料衡算结果表明，糖化一次用大米量0kg 工艺要求糊化锅中加入的麦芽粉量为大米粉量的20%糊化锅中料水比为 1:4.5 糖化锅中料水比为 1:3.5 4.2.3 糖化车间热量衡算表热量消耗综合表，表4.1。5 水平衡的计算发酵生产中，水是必不可少的物料。因为发酵过程涉及的生化反应，是由微生物或酶作生物催化剂的。而微生物和酶的催化作用必须有水的存在，因为这两者都主要由蛋白质组成和起催化作用。缺水则酶无法被激活，微生物便不能生长繁殖。通常以糖为碳源，培养基含水80%以上时，大多数微生物才能正常生长、增值和代谢。所以在发酵生产中，原料处理、培养基的制备、加热和冷却、设备清洗等都需用大量的水。可以说没有水就没有生物反应，发酵生产就无法进行下去。对于发酵生产，水的平衡计算是十分重要的设计步骤，因为水衡算与物料衡算、热衡算等工艺计算以及设备的计算和选型、产品成本、技术经济等均有密切关系。5.1 啤酒厂全厂用水工艺流程示意图图5.1 啤酒厂全厂用水工艺流程示意图6 啤酒厂发酵车间耗冷量的计算现代发酵工厂通常有制冷系统。无论菌种培养、发酵、产品提取精制等过程，都可能要求在室温以下的温度进行。啤酒生产过程中，主发酵温度为6，过冷和后发酵在-1左右。此外，许多生物活性物质，如酶、乙肝疫苗、干扰素以及一些抗生素等，其发酵生产或精制提取过都需要在较低温度下进行操作。以上这些过程均需制冷操作。通过耗冷量的计算，结合冷冻工艺要求，选定制冷系统的类型和冷冻机的型号、规格进而完成制冷系统的设计。6.1 发酵工艺流程示意图糖化车间耗冷工艺流程见图6.1。图6.1 发酵工艺流程示意图7 设备的设计与选型我们通常把发酵工厂所涉及的设备分为专业设备、通用设备和非标准设备。专业设备指发酵罐、糖化锅等专业性强、仅为发酵工厂使用的设备。本章主要介绍设备的工艺设计与选型。设备的工艺设计与选型的任务是在工艺计算的基础上，确定车间内所有工艺设备的台数、型式和主要尺寸。据此，着手进行车间布置设计，并为下一步施工图设计以及其他非工艺设计项目提供有关的条件，为设备的制作、订购等提供必要的资料。下面是对糖化锅、薄板换热器和发酵罐的设计与选型。7.1 糖化锅的设计与选型根据上面的数据可知，糖化锅中混合醪的质量为： G=64602.21kg麦芽粉和大米粉含水量分别为3%和12%，则糖化醪干物质百分比为： =19.67% 查表得，混合物的干物质量为19.67%时，相对密度为1.084 则糖化锅有效容积为： 取糖化锅充满系数为0.7，则糖化锅总容积为： 采用平底糖化锅，其圆筒直径D与高度H之比为2:1，及H=0.5D 则 糖化锅升气管直径为d，升气管直径:锅圆筒面积=1:50 所以 综上计算，糖化锅选用平底糖化锅。高H=3.01m，直径D=6.02m，升气管直径d=0.85m。锅内装有搅拌器和挡板。7.2 薄板换热器的设计与选型换热器由一组长方形薄金属板平行排列，用夹紧装置组装于支架上。两相邻板片的的边缘衬以密封垫片压紧。板片四周有圆孔，形成流体的进、出通道。冷热流体在板片两侧逆向流动，通过板片进行换热。板片被压制成各种槽形或波纹形的表面，既能增大表面的刚度和传热面积，又能增强流体的湍动程度。薄板换热器的主要优点有以下三个： a、总传热系数大，这是因为板面压制成波纹或沟槽，在低流速下就能达到湍流。b、结构紧凑，单位体积设备的传热面积大。每立方米的传热面积约为列管式换热器的6倍。c、因为折装方便，可以根据传热的需要增减板片数，调节传热面积。检修和清洗也很方便。下面进行换热器的简单计算 a、换热量Q 由上面的数据可知 糖化一次投料生产的麦汁为：，先用薄板换热器在1.5小时内从55冷却到发酵要求的温度6，冷却水初温为2。则每小时冷却麦汁量为： 麦汁比热容所以冷却水换热量为： b、平均温度t冷水的初温为2 ，去流量为麦汁的3倍，冷水的终温为，则t2则冷水冷却段的温度差c、总传热系数K的计算1、流速的确定冷却阶段麦芽汁每程流道估算时，麦芽汁流速选用流道内流速经验数据0.3m/s，则则实际平均流速为： 2、冷却过程Re、Pr和的确定麦汁流道中： 式中d 板的当量直径，取板间距的2倍冷却水流道中： 取冷却水流量为麦汁流量的3倍，故冷却水流速为麦汁流速的3倍，则冷却水流速为：薄板每片有效换热面积为0.212m 则薄板片数为：由于每段前后两片都是板，所以板数为流道总数加1，即实际薄板片为：Z=324故此薄板换热器为3程，每程流道数均为54，实际板片数为324 7.3 发酵罐的设计与选型圆筒体锥底立式发酵罐（简称锥形罐），已广泛用于上面或下面发酵啤酒生产。锥形罐可单独用于前发酵或后发酵，还可以将前、后发酵合并在该罐进行（一罐法）。这种设备的优点在于能缩短发酵时间，而且具有生产上的灵活性，故能适合各种类型的啤酒要求。目前国内外啤酒工厂使用较多的是锥形罐。下面对锥形罐进行设计与计算 a、生产能力、数量和容积的确定根据表3.4 一次糖化发酵液定额量为67427.41L，每个锥形罐可装6锅糖化锅产生的发酵液，发酵周期为20天。1、发酵罐数目的确定发酵罐数目可按下式确定 式中n每日糖化次数，以旺季6次计算t发酵时间（d） Z在一个锥形罐内容纳一次糖化麦汁量的整数倍2、锥形罐容积的确定计算糖化一次麦汁量或其量的整数倍，同时考虑泡沫所占的空间，即可确定锥形罐的体积，计算如下：式中 V锥形罐的全容积V0糖化一次麦汁量Z在一个锥形罐内容纳一次糖化麦汁量的整数倍 装罐系数，取0.80.85 b、主要尺寸的计算c、发酵罐壁厚的计算确定发酵设备的壁厚可用公式计算