年产15万吨啤酒厂糊化锅设计生物工程课程设计.doc

四 川 理 工 学 院课 程 设 计 书 题 目 年产15万吨啤酒厂糊化锅设计 学 生 系 别 专 业 班 级 学 号 指 导 教 师 四川理工学院生物工程系课程设计任务书设计题目：年产15万吨啤酒厂糊化锅设计 课程名称：生物工程设备 专业： 班级： 2012 学生姓名: 学号： 接受任务时间 2015.06.10 指导教师（签名）： 教研室主任： （签名）1设计原始数据 产 品：10淡色啤酒 生产原料：65%麦芽粉，35%大米粉 生产天数：旺季170天占生产任务的70% 厂 址：四川某地2. 课程设计的主要内容及基本要求（1）.糖化车间工艺论证； （2）.糊化锅原料、热量衡算；（3）.糊化锅设计计算及选型 （4）.图纸：糊化锅装配图.3主要参考文献 （1）.顾国贤主编 酿造酒工艺学 中国轻工业出版社 1996年 （2）.管敦仪主编 啤酒工艺手册 （上、下） 中国轻工业出版社 1986年 （3）.吴思方主编 发酵工厂工艺设计概论 中国轻工业出版社 2005年 （4）.梁世中主编 生物工程设备 中国轻工业出版社 2005年 （5）.化工设备设计全书 （6）.机械工程手册 （第二版）4进度安排序号课程设计各阶段名称起 止 日 期1 工艺论证 06.1006.132 工艺计算 06.1306.153 糊化锅设计 06.2506.174 图纸绘制 06.1706.195 说明书撰写 06.1906.24注：本表在学生接受任务时下达，一式两份，一份交学生，一份交教学办保存。目 录前 言3第一章. 糖化车间工艺论证41.啤酒生产的原料与辅料41.1大麦41.2水51.3酒花7 1.4酵母8 1.5其他辅助原料8 2.麦芽汁制备工艺9 3.啤酒发酵113.1发酵工艺11 3.2酵母的添加和前发酵12 3.3啤酒的主发酵和后发酵123.4啤酒的过滤133.5成品啤酒13 4.啤酒酿造工艺流程图13第二章.糊化锅物料、热量衡算141.物料衡算141.1定额指标141.2糖化车间的物料衡算14 2.热量衡算20 2.1操作示意图20 2.2糖化车间的热量衡算21第三章.工艺耗水量计算28第四章.工艺尺寸计算和选型31设计总结. 44参考文献 45前 言啤酒是以麦芽为主要原料，以大米或者其他谷物为辅助原料，经麦汁的制备，加酒花煮沸，并经酵母发酵酿制而成的，是含有CO2、气泡的低酒精度饮料酒。啤酒是酒类中酒精含量最低的饮料，而且营养丰富，人们适量饮用时对身体是影响相对较小。在1972年世界第九次营养食品会议上，曾推荐啤酒为营养食品，也有人把啤酒称作营养食品、可口食品、卫生食品、方便食品等。目前我国经济快速发展，成绩令世界瞩目，啤酒随着经济发展，人民生活水平的提高，逐步从城市走向农村，成为人民大众最喜爱的饮料之一。啤酒生产将有较大的发展，平均年增长率在810左右。此外，我国是世界农业大国，农作物产量位居世界第一，大麦等啤酒原料在国内许多地区都有种植，且产量巨大，客观上发展啤酒工业条件较成熟。本课程设计题目为年产15万吨10度淡色啤酒厂糊化锅设计，原料配比为65%的麦芽和35%的大米。本设计首先选取合理的设计参数，然后结合生产实际进行设计，并在此基础上进行物料衡算，热量衡算，工艺耗水量计算和工艺尺寸计算和选型。第一章.糖化车间工艺论证1. 啤酒生产的原料与辅料1.1 大麦大麦是啤酒生产的重要原料，要先将起制成麦芽，才能再用于酿酒。它不仅淀粉含量高而且还为糖化时提供了各种丰富的酶系和含氮物质，这为后发酵过程提供了良好的物质基础。大麦之所以适合于啤酒酿造，主要由于以下四点原因：(1).大麦便于发芽，并产生大量的水解酶类；(2).大麦种植范围极广；(3).大麦的化学成分适合啤酒酿造；（4）.大麦非人类食用主粮。1.啤酒对大麦的质量要求:(1)感观色泽 良好的大麦应有光泽，淡黄，不成熟大麦呈微绿色；受潮大麦发暗，胚部呈深褐色；受霉菌侵蚀的大麦呈灰色或微蓝色。气味 良好大麦具新鲜稻草香味，受潮发霉的则有霉臭味谷皮 优良大麦皮薄，有细密纹道；厚皮大麦则纹道粗糙。麦粒形态 麦粒以短胖者比瘦长者为佳，前者浸出物高，蛋白质低，发芽快。杂物 杂谷粒和砂土等应在2以下。(2)物理检验千粒重 以无水物计千粒重应为3040g。二棱大麦教六棱大麦重。千粒重越高浸出物也就越高。粒均匀度 按国际通用标准，2.5mm以上麦粒占85者属于一级大麦，2.52.2者为二级，2.2mm以下的为次大麦，原则上不用作啤酒酿造。胚乳性质 胚乳断面可分为粉状、玻璃质和半玻璃质三种状态。优良大麦粉状粒为80以上。(3)化学检验水分 测定水分是计算干物质的基础。原料大麦水分不能高于13，否则不能储藏，易发生霉变，呼吸损失大。蛋白质 蛋白质含量一般要求为912。蛋白质含量过高，制麦不易管理，易生成玻璃质，溶解度差，浸出物相应也低，成品啤酒易混浊。浸出物 间接衡量淀粉含量的方法，一般为7280（干物质计）2.大麦的储藏(1).大麦储藏及后熟的意义新收大麦水分含量高，有休眠，发芽率低，需要经过一段后熟期才能使用，一般需要68周的时间，才能达到应有的发芽率。同时作为现代化工厂，必须有足够的原料储备，以保证生产的连续进行。从以上两点考虑，大麦的储藏是啤酒生产中较重要的环节。从下表可看出大麦储藏前后发芽率的变化新收大麦储藏6070天发芽势/3492发芽率/4296一般认为新收大麦种皮的透气性和透水性差，经过后熟。由于受外界温度、水分，氧气的影响，改变了种皮性能，因而提高了大麦发芽率。以下方法可促进大麦后熟，提早发芽：储藏于15OC条件下，能促进大麦生理变化，缩短后熟期，提早发芽。2）用80170 OC热空气处理大麦3040s，能改善种皮透气性，促进发芽。用高锰酸钾、甲醛、草酸、或赤霉酸等浸麦可打破种子休眠期。上述方法中以赤霉酸效果最好，也最方便。(2)大麦的储藏方式大麦的储藏方式有袋装堆藏、散装堆藏和立仓堆藏。立仓存放必须做到以下几点：水分含量在12以下。必须先除尘除杂，最好精选分级。入仓前尽量可能降温。储藏期间保管的主要任务是：及时记录麦温，按时通风、倒仓。严格防潮、防虫、防鼠等。1.2 水水是啤酒含量最多的成分，在酿造的过程中，水中的各种离子的作用是不可低估的，在一定程度上影响酵母的生产和啤酒的质量。故设计中需要对用水量进行衡算。（1）.水源啤酒酿造广泛采用地表水，地表水有以下特性：水质较软，水中溶解杂质、生物量和温度受季节变化波动较大。 含有较多的悬浮性杂质和胶体物及生物（微生物，微小动物和植物。 由于近代工业、农业的发展人类居住密度的增加，地表水容易受到非自然界的污染。 清洁的未受污染的地表水一般可通过简单的机械过滤，直接用于啤酒生产，但大城市附近的水源经常需要进行复杂的处理后才能成为优良的酿造水。（2） .地下水 地下水有潜水、承压水、泉水之分。地下水的水质特点如下：清洁：地下水含有极少的有机物、悬浮物和胶体物质。因为地下水补给区极远，受长距离地层过滤，并且补给区在未开发地区，所受污染较少。水温恒定：水温一般在724OC之间，不受气温和季节影响，地下水越深温度越高。生物少：地下水很少含有微生物，没有致病菌，没有水生植物和动物。溶解无机物：地下水受地质岩层影响，一般含盐量高（2002000mg/L），硬度大。（3）.啤酒酿造水的要求和处理方法由于天然水源存在各种缺陷，因此需要预先进行改良和处理后才能用于酿造，水质主要缺点以及相应的改良方法如下：水质缺点处理方法选择意见1.悬浮杂质多透明度低（1）机械过滤（2）加絮凝剂过滤絮凝剂不可过量2.单纯暂硬和碱度大（8度）（1）加石灰处理（2）离子交换法或电渗析（1）经济、费时，处理后pH上升；渗析经济，但操作较复杂。4.总盐含量高（500mg/L）总硬度30度（多级处理），石灰法机械过滤电渗析离子交换反渗透根据水质选择其中几个组合5.单纯有机物多、余氯高、耗氧量大活性炭过滤处理前水质应透明，无太多悬浮杂质及胶体杂质6.细菌总数超标（1）砂滤（2）紫外线消毒（3）加氯处理后常用于洗酵母水和稀释用水，使用前脱氯1.3 酒花酒花赋予啤酒柔和优美的芳香和淡爽的微苦味，能加速麦汁中高分子蛋白的絮凝，提高啤酒泡沫起泡性和泡持性，也能增加麦汁和啤酒的非生物稳定性。(1)酒花的主要化学成分酒花的化学组分中，对啤酒酿造有特殊意义的三大成分为酒花精油、苦味物质和多酚。我国酒花分三级，优级酒花的主要指标有：色泽：浅黄绿色，有光泽，褐色花片少于2。香气：富有浓郁的啤酒花香气，无异杂气味花体完整度：花体基本完整。夹杂物：茎、叶等无害夹杂物不超过1.0。水分：8.012。-酸含量（以干态计）：大于6.5。-酸含量（以干态计）：大于2.0。(2)酒花的品种酒花按世界市场上供应的可分为四类：A类：优质香型酒花。优质香型酒花的-酸含量为4.55.5，-酸/-酸的比值为1.1，酒花精油含量为2.02.5。B类：香型酒花（兼型）。普通香型酒花的-酸含量为5.07.0，-酸/-酸的比值为1.22.3酒花精油含量为0.851.6。C类：没有明显特征的酒花。D类：苦型酒花。优质苦型酒花的-酸含量为6.510.0，-酸/-酸的比值为2.22.6。(3)酒花的储藏新收酒花在特制的干燥器具上用热空气干燥至水分为68，使花茎脱落，再经人工回潮至水分10左右，在压制、打包，包装密度在350500kg/m3。我国一般有50、100kg/包两种包装。 压榨酒花应在低温、隔绝空气、避光及有防潮措施的条件下储藏，长期保藏应在干燥的条件下，并保证温度低于8OC.1.4 酵母据酵母的特性不同，可以将酵母分为上面酵母（Saccharomyces Cervisiae Hansen)和下面酵母（SaccharomycesCarlsbergensisHansen）啤酒酵母中几乎不含脂肪、淀粉和糖，而含有绝佳的蛋白质、完整的B族维生素、多种生物态矿物质及优质膳食纤维。“三低四优”是对其营养特点的高度概括：低脂、低糖、低热量（不含胆固醇），优质完全蛋白质（含人体必需的8种氨基酸）、完整的B族维生素群、14种生命结合态的优质矿物质、优质功能性膳食纤维。营养酵母的特点是均衡营养，其营养成分的构成特别适合人体的需求，能够平衡由于饮食结构不合理而带来的营养失衡和消除缓解由此而引发的健康问题。啤酒酵母是一种非常安全、营养丰富、均衡的食用微生物，啤酒酵母是吸收麦芽精华后，通过运用现代生物技术把酵母加工成纯天然的营养食品，可以直接食用。对啤酒发酵而言酵母的作用是至关重要的，它直接影响着啤酒的口味和特点。因此在进行酿造前需要选择优良的酵母。优良啤酒酵母的评估包括：细胞形态呈圆形或卵圆形；生长繁殖力强；发酵活力高；凝聚性强；双乙酰还原能力强；耐压能力强；有稳定的遗传性能；具有良好的啤酒风味和泡沫性能。1.5 其他辅助原料在啤酒麦汁制造的原料中，除了主要原料大麦麦芽以外，还包括特种大麦、小麦麦芽以及辅助原料。啤酒生产中使用辅助原料的意义如下：(1) 降低啤酒生产成本(2) 降低麦汁总氮，提高啤酒稳定性(3) 调整麦汁组分，提高啤酒某些特性2. 麦芽汁制备工艺1.麦芽及辅料的粉碎理论麦芽和谷物原料经过粉碎后才能很好的溶解，并且粉碎质量对糖化过程中物质的生化变化、麦汁组成、麦汁过滤和原料的利用率都有重要作用，从理论上讲，麦芽粉碎得越细其内含物的溶解就越迅速、越完全，化学和酶促反应更容易进行，因此就能获得最佳的收得率。然而，在实际生产中，不能将麦芽粉碎的太细，因为麦芽和淀粉的颗粒各具不同的性质，麦芽的粉碎只需达到一定的程度即可。2.麦芽的粉碎麦芽的粉碎可分为干法粉碎，湿法粉碎，回潮干法粉碎。本设计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节和计量显示，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，粉碎电负荷峰值大，粉尘损失大。3.辅料的粉碎辅料常用的粉碎方法为干法粉碎，本设计采用的辅料的为大米，大米的粉碎多采用对辊粉碎机，粉碎要求细一些好。4.糖化的方法选择及论证利用麦芽所含各种水解酶，在适宜的条件下，将麦芽和麦芽辅料中的不溶性高分子物资逐步分解为可溶性低分子物质，这个分解过程叫做糖化。现在的啤酒厂一般采用浸出糖化法。其方法的选择取决于原料的质量，产品的类型，设备状况等多种因素。5.糊化工艺论证糊化是指淀粉与水共热后，在一定条件下变成半透明状胶体的现象。淀粉乳受热后，在一定温度范围内，淀粉粒开头破坏，晶体结构消失，体积膨大，粘度急剧上升，呈粘稠的糊状，即成为非结晶性的淀粉。各种淀粉的糊化温度随原料种类、淀粉粒大小等的不同而异。操作过程如下：将大米粉和麦芽粉投料，投料温度50，同时加入耐高温a淀粉酶，及52酿造水，PH控制6.5，保温休止10分钟左右，以1/分钟的速率升温至93，保温20分钟左右；升温至101进行煮沸，煮沸20分钟左右，送入糖化锅进行兑醪。6.醪液过滤工艺常用过滤的设备有压滤机和过滤槽，由于本设计要求短过滤时间，因此采用的方式是压滤机。压滤机工作时间短，过滤后麦汁较清，麦汁收率高，可自控，自动化程度高，洗糟水用量少。工艺过程如下：(1).麦醪过滤前，先用80的热水进行预热以及排除机内空气。(2).排除预热水，并同时泵入糖化醪。(3).泵入糖化醪初即打开压滤机麦汁排出阀，边装醪，边滤出头号麦汁头号麦汁较浑浊，回流至糖化锅进行再次过滤。(4).头号麦汁滤完，立即泵入洗糟水，充分洗出糟吸附的麦汁。(5).洗糟结束，再通入压缩空气，挤出糟吸附的残留麦汁，提高收率。(6).解开压滤机，排出麦糟，洗涤滤布。7.麦汁的煮沸和酒花的添加煮沸的目的:（1)蒸发水分、浓缩麦汁（2)钝化全部酶和麦汁杀菌（3)蛋白质变性和絮凝（4)酒花有效组分的浸出（5)排除麦汁中特异的异杂臭气。麦汁的容量已盖满煮沸锅的加盐层时,即开始加热了,使麦汁维持在7080之间,防止菌酸菌等产菌污染,待麦糟洗涤结束后即加大蒸汽量,使麦汁达到沸腾。本设计采用外加热煮沸锅,可以防止局部过热,引起麦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。添加酒花的目的:（1)赋予啤酒爽快的口感（2)赋予啤酒特殊的香气（3)保持啤酒的非生物稳定性。添加方法：第一次，煮沸515min后，添加总量的5%10%，主要是消除煮沸物的泡沫；第二次，煮沸3040min后，添加总量的55%60%，主要是萃取-酸，并促进异构；第三次，煮沸8085 min后，加剩余酒花，主要是萃取酒花油，提高酒花香。8.麦汁的处理热凝固物分离工艺，采用回旋沉淀槽法。热麦汁由双向切线方向进槽,在槽内回旋产生离心力。由于受槽内运动离心力的作用力的合力把颗粒推向槽底中央。该设备占地面积小,加工容易投资也少。如不分离热凝固物,在发酵中,会引起热凝固物吸附大量酵母,使发酵不正常。同时在发酵中被分散,将来进入啤酒,影响啤酒的非生物稳定性。技术条件：(1)麦汁液面与槽直径比1:23。(2)槽底部向出口倾斜12%便于凝固物中麦汁缓慢流出。(3)麦汁进口速度1016m/s(泵能力)。(4)进料时间1220min,麦汁静置时间3040min。(5)麦汁切线进口位置约在麦汁高度1/3处。9.麦汁冷却工艺采用一段冷却方式，冷却设备为薄板冷却器，冷媒为2冰水，对流换换热。薄板冷却器的优点：占地面积小，麦汁不容易受到污染，清洗和和杀菌比较简单，冷却效率高。另外麦汁中的热能可通过冷却水的升温，回收利用。综合上述考虑，采用薄板冷却器。3. 啤酒发酵3.1 发酵工艺冷却后的麦汁添加酵母以后，便是发酵的开始。整个发酵过程可以分为：酵母恢复阶段，有氧呼吸阶段，无氧呼吸阶段。酵母接种后，在麦汁充氧的条件下，恢复其生理活性，以麦汁中的氨基酸为主要氮源，可发酵性糖为主要碳源，进行呼吸作用，并从中获取能量而增殖，同时产生一系列的代谢副产物，此后便在无氧的条件下进行酒精发酵。 酵母恢复阶段：酵母细胞膜的主要组成物质是甾醇，当酵母在上一轮繁殖完毕后，甾醇含量降的很低，因此当酵母再次接种的时候，首先要合成甾醇，产生新的细胞膜，恢复渗透性和进行繁殖甾醇的生物合成主要在不饱和脂肪酸和氧的参与下进行，合成代谢的主要能量来源由暂储藏细胞内的肝糖和海藻糖提供。下一阶段，酵母细胞基本不繁殖，即所谓的酵母停滞期。一旦细胞膜形成，恢复渗透性，营养物质进入，酵母立即吸收糖类提供的能量，肝糖再行积累，供下一次接种使用。 有氧呼吸阶段：此阶段主要是指酵母细胞以可发酵性糖为主要能量来源，在氧的作用下进行繁殖。 无氧呼吸阶段： 在此发酵过程中，绝大部分可发酵性糖被分解成乙醇和二氧化碳。这些糖类被酵母吸收，进行酵解的顺序是葡萄糖，果糖，蔗糖，麦芽糖，麦芽三糖。3.2 酵母的添加和前发酵酵母的添加：本设计分批发酵采用低温、缓慢发酵，因此接种量比较小，接种量后细胞浓度控制在（512）10个/。本设计采用干道法添加酵母：在酵母添加器中加入每批麦汁所需的酵母泥，再加上二倍量的冷却麦汁用无菌压缩空气充分混合，压到前酵池中，再用无菌空气搅拌均匀即可。前发酵：所谓前发酵，就是指接种酵母泥处于休眠阶段，酵母和麦汁接触后，有较长（数小时至十小时）的生长滞缓期，之后才能加入出芽繁殖，当酵母克服生长缓滞期，出芽繁殖细胞浓度达到20106个/ml，发酵麦汁表面开始起泡，此阶段即为前发酵。3.3 啤酒主发酵和后发酵主发酵前期酵母吸收麦汁中氨基酸和营养物质，应用糖类发酵合成细胞并产生热量。此时糖降比较缓慢，而氨基氮下降迅速。此阶段大量废热产生，必须进行冷却。发酵后期应逐步降低温度，使发酵温度趋近后酵温度。主发酵结束后，下酒至密闭式后发酵罐前期进行后发酵，后期进行低温储藏。后酵和储酒的目的是：糖类继续发酵、促进啤酒风味成熟、增加CO2溶解和促进啤酒澄清。3.4 啤酒的过滤过滤的目的：发酵结束的成熟啤酒，虽然大部分蛋白质和酵母已经沉淀，但仍有少量物质悬浮于酒中，必须经过澄清处理才能进行包装。啤酒过滤的目的：除去酒中的悬浮物，改善啤酒外观，使啤酒澄清透明，富有光泽；除去或减少使啤酒出现浑浊沉淀的物质（多酚物质和蛋白质等），提高啤酒的稳定性（非生物稳定性）；除去酵母或细菌等微生物，提高啤酒的生物稳定性。3.5 成品啤酒经过后发酵的成熟酒，大部分蛋白质颗粒和酵母已沉降，少量悬浮于酒中，必须滤除后才能包装。啤酒过滤的常用方法有：1.滤棉过滤，2.硅藻土过滤，3.板式过滤，4.离心分离法，5.微孔薄膜过滤法。啤酒过滤操作原则是：产量大，质量高，损失小，劳动条件好，CO2损失小，不易污染，不影响风味，啤酒不吸氧。粉碎4. 啤酒酿造工艺流程图麦芽麦芽粉糊化锅过滤糖化锅大米粉大米湿糖化糟水 麦汁100C酒花分离器94C回旋沉淀槽煮沸加入酒花55C薄板换热器热凝固物酒花槽清酒罐板框压滤酵母圆筒体锥底发酵罐6C冷凝固物剩余酵母、固形物成品包装第二章.糊化锅物料、热量衡算1. 物料衡算1.1 定额指标查啤酒工业手册（下）12页得：啤酒生产基础数据项目名称百分比说明定额指标原料利用率98.5麦芽水分6.0大米水分13无水麦芽浸出率75无水大米浸出率95原料配比麦芽65大米35损失率冷却损失3.0发酵损失1.0对热麦汁而言过滤损失1.0装瓶损失1.0总损失率啤酒总损失率6.0对热麦汁而言每年第二、三季度为生产旺季，旺季170天占生产任务的70%，年产10淡色啤酒15万吨。1.2 糖化车间的物料衡算糖化车间的物料平衡计算主要项目为原料（麦芽、大米）、酒花用量，冷、热麦汁量，废渣量等。水、蒸汽1. 糖化车间物料流程示意图如下：过滤糖化糊化粉碎大米粉碎麦芽粉碎麦汁煮沸锅麦糟酒花分离器薄板冷却器回旋沉淀槽酒花槽热凝固物冷凝固物发酵车间根据额定指标，首先进行100kg原料生产10淡色啤酒的物料衡算，然后进行100L 10淡色啤酒的物料衡算，最后进行150000吨/年糖化车间的物料衡算。2.100kg原料（65麦芽粉、35大米粉）生产10淡色啤酒的物料衡算。（1）热麦汁量根据定额指标可得到原料收率分别为：麦芽收率为：0.75（1006）%70.5大米收率为：0.95（10013）%82.65混合原料收得率为：（0.6570.50.3582.65）98.5%73.6312由上述算得100kg混合原料可制得的10热麦汁量为：（73.631210）100736.3121（kg）又知10麦汁在20C时的相对密度为1.040，而100C热麦汁比20C时麦汁的体积增加1.04倍，故热麦汁体积为：（736.31211.040）1.04736.3121（L）（2）冷麦汁量为：736.3121（10.03）714.2228（L）（3）发酵液量为：714.2228（10.01）707.0805（L）（4）过滤酒量为：707.0805（10.01）700.0097（L）（5）成品啤酒量为：700.0097（10.01）693.0096（L）3.生产100L 10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693.0096（L），故可得出下列结果：（1）生产100L10淡色啤酒需混合原料量为：（100693.0096）10014.42981（kg）（2）麦芽耗用量为：14.42981659.379379（kg）（3）大米耗用量为： 14.42981355.050435（kg）（4）酒花耗用量：（浅色啤酒酒花加入量为0.2） （736.3121693.0096）1000.20.212497（kg）（5）热麦汁量为：（736.3121693.0096）100106.2485(L)（6）冷麦汁量为：（714.2228693.0096）100103.061(L）（7） 发酵液量为： （707.0805693.0096）100=102.0304(L）（8） 滤过酒量为： （700.0097693.0096）100=101.0101(L)（9） 成品酒量为： （693.0096693.0096）100=100(L)（10）湿糖化糟量：麦糟米糟设排出湿麦糟含水分80，则湿麦糟量为：（16）（175%）（180%）9.37937911.02077（kg）而湿大米糟量为：（113）（195%）（180%）5.0504351.09847（kg）所以湿糖化糟量为：11.02077+1.0984712.11924（kg）（11）酒花糟量设酒花在麦汁中浸出率为40，且酒花糟含水分80则酒花糟量为：（140）（180）0.212497=0.637491（kg） （12）酵母量（以商品干酵母计）生产100L啤酒可得2Kg湿酵母泥，其中一半作生产接种用，一半作商品酵母用，即为1Kg，湿酵母泥含水85%：酵母含固形物量=1（100-85）100=0.15（kg)则需要含水分7%的商品干酵母量为:0.15100(100-7)=0.16(Kg)4. 年产15万吨10淡色啤酒糖化车间物料衡算表 生产旺季以170天计，占总产量的70，则旺季日产量为：15000070170617.6471（吨/天）设生产旺季每天糖化6次，旺季总糖化次数为1020次（淡季根据需要酌情调整糖化次数），可算得每次糖化可产成品啤酒量（灌装后）为：617.64716102.9412（吨/天）由此可算出每次投料量和其它项目的物料平衡：（1）成品啤酒量（罐装前） 102.94121000（11）1.0095103002.5（L）（2）麦芽用量103002.5693.0096659660.991(kg）（3）大米用量 103002.5693.0096355202.072（kg）（4）混合原料用量9660.9915202.07214863.06（kg）（5）热麦汁量 103002.5693.0096736.3121109438.5（L）（6）冷麦汁量 103002.5693.0096714.2228106155.4（L）（7）湿糖化糟量10300.510012.1192412483.12（kg）（8）湿酒花糟量103002.51000.637491656.6312（kg）（9）发酵液量103002.5693.0096707.0805105093.8（L）（10）过滤酒量 103002.5693.0096700.0097104042.9（L） (11)酒花耗用量 （14863.060.212497693.0096)10000=218.8771（kg） 由于旺季产量占到全年产量70%，由此可算得全年产量： 以单次糖化生产做基准，可算得各个项目全年状况如下：（1）全年混合原料需要量：14863.066170/7021657602（kg）（2）全年麦芽耗量：9660.9916170/7014077444（kg）（3）全年大米耗量：5202.0726170/707580162（kg）（4）全年酒花耗量：218.87716170/70318935.2（kg）（5）热麦汁量：109438.56170/70=1.5910（L）（6）冷麦汁量：106155.46170/701.5510（L）（7）全年湿糖化糟量：12483.126170/7018189689（kg）（8）全年湿酒花糟量：656.63126170/70956805.5（kg）（9）全年发酵液量：105093.86170/701.5310（L）（10）全年过滤酒量：104042.96170/701.5210（L）（11）全年成品啤酒量：103002.56170/701.510（L）糖化车间物料衡算表物料名称单位对100kg混合原料100L10淡色啤酒糖化一次定额15万吨/年啤酒生产混合原料Kg10014.4298114863.0621657602麦芽Kg659.3793799660.99114077444大米Kg355.0504355202.0727580162 酒花Kg0.2124970.212497218.8771318935.2 热麦汁L736.3121106.2485109438.51.5910冷麦汁L714.2228103.061106155.41.5510湿糖化糟Kg12.1192412.1192412483.1218189689湿酒花糟Kg0.6374910.637491656.6312956805.5发酵液L707.0805102.0304105093.81.5310过滤酒L700.0097101.0101104042.91.5210成品啤酒L693.0096100103002.51.5102.热量衡算2.1 操作示意图 糊化锅 自来水，18C 糖化锅麦芽粉8620.577kg46.7C，60分钟大米粉5202.072kg麦芽粉1040.414kg 料水比 1:4.5 料水比 1:3.5 热水，50C热水，50C10分钟10分钟 t（C）63C，60分钟 70C10分钟10分钟7分钟100C，40分钟90C，20分钟70C，25分钟20分钟过滤糖化结束78C100C，10分钟麦糟90分钟薄板冷却器回旋沉淀槽煮沸锅麦汁煮沸强度10酒花糟热凝固物冷凝固物酒花去发酵罐冷麦汁注：其中t为中间温度85.75 2.2 糖化车间的热量衡算1. 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。2.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G（大米）=5202.072kg,工艺要求糊化锅中加入的麦芽粉量为大米粉量的20%，即： G(麦芽)=20%G(大米)=5202.07220%=1040.414kg 所以糊化锅中的原料为： G(糊)=G(大米)+G（麦芽）=5202.072kg+1040.414kg = 6242.486（kg）糊化锅中料水比为：1:4.5 糖化锅中料水比为：1:3.52. 糖化工艺的热量衡算（1）糖化用水耗热量根据工艺，糊化锅加水量为：G1=(5202.0721040.414)4.528091.19（kg）式中，5202.072为糖化一次大米耗用量，1040.414为糊化锅加入的麦芽粉量（大米量的20）。糖化锅加水量为：G2=（9660.991-5202.07220%）3.58620.5773.530172.02（kg）式中8620.577为糖化一次糖化锅投入的麦芽量。糖化总用水量为：GW=G1G228091.1930172.0258263.21（kg）自来水温度取t1=18C，而糖化配料用水温度t250C，一次耗热量为：Q1(G1G2)（t1t2）58263.214kJ）（2）第一次米醪煮沸耗热量Q2由流程图可知：Q2 Q2A Q2BQ2CI.糊化锅内米醪由初温t0加热至100C耗热Q2AQ2AG米醪c米醪（100t0）计算米醪的比热容c米醪，根据经验公式 c谷物0.01（100W）c04.18W式中W为含水量；c0为绝对谷物比热容，取c01.55kJ/（kg.K） c麦芽0.01（1006）1.554.1861.7078 kJ/（kg.K） c大米0.01（10013）1.554.18131.8919 kJ/（kg.K） = 5202.0721.8919+1040.4141.7078+28091.194.18 = 5202.072+1040.414+28091.19 =3.758403 kJ/(kg,K)米醪初温t0 设原料初温为18C，而热水为50C，则（G大米c大米G麦芽c麦芽）18G1cW50 G米醪c米醪 t0 （5202.0721.89191040.4141.7078）1828091.194.1850 （5202.0721040.41428091.19）3.758403 47.11875（C）米醪煮沸耗热量：Q2AG米醪c米醪（10047.11875）（5202.0721040.41428091.19）3.75840352.881256823785（kJ）II.煮沸过程蒸汽带走的热量Q2糊化时间定为40分钟，蒸发强度为5，则水分蒸发量为:V1 G米醪54060（5202.072+1040.414+28091.19)540601144.456（kg） Q2B V1I (I为煮沸温度下，水的汽化潜热)Q2B1144.4562257.22583266（kJ）III. 损失热Q2C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，即：Q2C（Q2AQ2B）15（68237852583266）151411058（kJ）IV. 由上述各项可得出： Q2 Q2A Q2BQ2C 682378525832661411058 10818109（kJ）(3). 第二次煮沸前混合醪液升温至70C的耗热量Q3从示意图上可看出，糊化锅内的煮沸米醪与糖化锅中的麦醪混合后温度约为63C，故混合前米醪从100C降温到中间温度t 。.麦醪初温t麦醪已知麦芽粉温度为18C，用50C热水配料，由前面数据可算得麦醪比热容：G麦芽c麦芽G2cwG麦芽+G28620.5771.707830172.024.188620.577+30172.02c麦醪3.630622 kJ/（kg.K）结合前面麦醪的比热容可算得麦醪和米醪混合后的比热容： G麦醪c麦醪G米醪c米醪 G麦醪G米醪C混合 = (8620.577+30172.02)3.630622(5202.072+1040.414+28091.19)3.758403 8620.577+30172.02+5202.072+1040.414+28091.19= =3.69 kJ/（kg.K）则可算得麦醪温度为：G麦芽c麦芽18G2cW50 G麦醪c麦t麦醪= = 45.0055（C）G混合c混合t混合G麦醪c麦醪t麦醪G米醪c米醪 .根据热量衡算，且忽视热损失，麦醪与麦醪混合前后的焓不变，则米醪的中间温度为：t 82.6456（C）.混合醪液从63C升温到70C 所需热量：Q3G混合c混合（7063） (8620.577+30172.02+5202.072+1040.414+28091.19)3.697 1889167(KJ)(4).第二次煮沸混合醪和耗热量Q4 I.由工艺流程可知：Q4Q4A+ Q4B+ Q4C(1)经过第一次煮沸后米醪量为：G米醪G米醪V33189.22（kg）（2）G麦醪G麦芽G28620.57730172.0238792.6（kg）因此进入第二次煮沸的混合醪量为：G混合G米醪+ G麦醪33189.2238792.671981.82（kg）（3）根据工艺，糖化结束醪温为78C，抽取混合醪时的温度为70C，则送到第二次煮沸的混合醪量为：G混合（7870）10070G混合100%26.67 （4）因此：Q4A26.67G混合c混合（10070）26.6771981.823.6930 2125524（kJ）II.第二次煮沸蒸汽带走热量Q4B煮沸时间为10分钟，煮沸强度5，则水分蒸发量为：V226.67%G混合51060 26.6771981.8251060 159.979589（kg）则可算得：Q4BIV22257.2159.979589361105.927（kJ）III.热损失Q4C根据经验公式Q4C（Q4AQ4B）15 （2125524.14361105.927）15 372994.51（kJ）IV.由上述三项可算出Q4：Q4Q4AQ4BQ4C2125524361105.927372994.512859624.58（kJ）(5).洗糟水耗热量Q5洗糟水平均温度为80C，每100kg原料洗糟用水450kg，则用水量为：G洗14863.06