生物工程课程设计

0第一章概述11啤酒简介啤酒是以大麦和其它谷物为原料，添加少量酒花，采用制麦、糖化、发酵等特定工艺酿制而成的，一种含有少量酒精和充足的二氧化碳，具有酒花香和爽口的苦味，营养丰富、风味独特的低度酿造酒。作为一种广泛的低酒精饮料，对人们的身体健康有益。啤酒因营养丰富，素有“液体面包”的雅称。在1972年墨西哥召开的世界第九次营养食品会议上，被推荐为营养食品。啤酒除含有酒精和二氧化碳外，还含有多种氨基酸，维生素，糖类，无机盐等成分。1L原汁浓度为12BX的啤酒，其热量相当于770克牛奶或210克面包。人一天需要2986千卡热量，每升啤酒可产生788千卡热量，相当于成人每天需要热量的1/4强，所以冬天饮用时可使身子暖和起来，改善末梢血管的供血状况，防止冻疮。啤酒中含有多种维生素和17种人体日常所需的氨基酸，可成为菜和水果的代用品。因人而宜，啤酒还具有一些医疗作用，啤酒中含有酒花素，有强心，镇静等功效，还可以开胃健脾，促进血液循环作用。啤酒营养成分极其丰富，在糖化过程中，麦芽中的淀粉、蛋白质被分解成为人体不能合成的色氨酸、精氨酸、赖氨酸等八种氨基酸、肽类以及葡萄糖、麦芽糖糊精等营养物资。素有“液体面包”之称；啤酒还有多种维生素和无机盐类，有医药价值。CO2能帮助食物消化，酒花的香味和苦味可以刺激人的胃口，增进食欲。啤酒的酒精含量仅为36，是一种营养丰富清洁卫生的低酒精浓度饮料酒，深受消费者欢迎，因此消费面广，消费量大，是世界上产量极大的酒种。12现状分析啤酒的历史悠久,中国在四五千年前，就有古代啤酒。中国近代啤酒是从欧洲传入的，第一家现代化啤酒厂是1903年在青岛由德国酿造师建立的英德啤酒厂，从1902年到1949年的40多年中，中国只建立了不到10个工厂，年产啤酒近1万吨，从1949年到1993年，我们用43年的时间，发展成为世界啤酒第二生产大国，拥有啤酒企业474家,年生产能力达到2387万吨，这样的发展速度举世瞩目。啤酒是世界性饮料，世界各地生产啤酒都有自己的风格，啤酒行业是我国酿酒工业中最年轻，也是发展最快的行业。自改革开放以来，我国啤酒行业迅速发展到稳定增长，从1987年到1994年国内啤酒年产量均增幅在20以上，最高时达到30以上，1995年以来我国啤酒产量增长速度放慢，但年均增幅仍达到7以上2003年啤酒产量为25448万吨，连续两年超过美1国成为世界第一啤酒生产主消费大国，自2002年以来啤酒产量已连续3年居于世界首位，一些重点啤酒企业也跻身世界先进行列，装备、技术、工艺、产品已经达到或接近世界一流水平，全面提高了中国啤酒业的国际地位。但至今中国人均年啤酒消费量只有L8升，与世界平均水平25升相比还有相当大的差距。随着中国经济的迅速发展，居民生活水平的日渐提高，啤酒消费量将会继续稳定提升，中国啤酒市场拥有非常广阔的前景，被国外行业观察家誉为“世界啤酒产业最后的乐土”2002年，中国啤酒消费总量为2200万吨，其中城市消费1800万吨，占80,达到饱和，而农村市场具有很大潜力。中国的啤酒行业是开放度较高的行业之一，也是不享受WTO缓冲期保护的行业，作为WTO成员国的企业,在国际市场享有更优惠的待遇，但同时，国内市场面临外国同类产品的冲击。中国啤酒行业未来的发展将呈现如下趋势1资本进一步集中，规模优势更加明显；2竞争更加规范有序；3国际啤酒巨头抢滩中国；4国际市场占有率提高。总之,随着中国啤酒企业规模的不断壮大，产品质量的不断提高，加上中国是全球最大和最具发展潜力的啤酒消费市场，未来的中国啤酒行业也会孕育出国际知名的啤酒企业，啤酒行业仍然是中国的朝阳行业。13设计主要内容及设计依据1）拟在湘潭市西郊羊牯塘选择厂址新建年产30万吨啤酒工厂。2）设计范围啤酒厂总平面及车间布置、生产方案、工艺流程、物料衡算、设备选型、污水处理。3）以生产工艺（流程）设计为主导，为其他配套专业（如全厂总平面、土建、采暖通风、水电、环保、行政管理、技术经济与概算等单项工程设计）提供设计依据和提出要求。4）国家啤酒行业标准，年产30万吨啤酒工厂可行性研究报告及设计任务书。2第二章厂址选择21厂址选择的原则（1）厂址的位置要符合城市规范（供汽，供电，给排水，交通运输，职工文化生活，商业网点等等）和微生物发酵工厂对环境的特殊要求。（2）厂址的地区要接近原料，燃料基地和产品销售市场，还要接近水源和电源。（3）具有良好的交通运输条件。（4）场地有效利用系数较高，并有远景规划的最终总体布局。（5）有一定的基建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。22厂址的确定综合以上的要求，最终确定厂址选在湘潭市西郊羊牯塘区。其地理位置及优势地理位置及交通湘潭位于湖南省中东部，湘江中游。东邻株洲；南界衡阳；西接双峰、邵阳、邵东；北靠长沙。全市铁路、公路、水运已形成交通网。湘黔铁路横贯东西，京广线从城郊挂角而过。湘江流经本市61公里，常年可通300吨级货轮。航空机场离本市中心32公里，每天均有班机飞往全国各大城市。以市区为中心的公路四通八达，通车里程为2190公里经济优势及特点湘潭市经过40多年的建设，特别是党的十一届三中全会以来，经济和社会事业发展迅速。全市形成了以机电、纺织和原材料三大行业为支柱的门类比较齐全的工业体系。全市有龙牌酱油、108吨电动轮自卸车两种产品获得国家金质奖，有裸铜线、放电锰粉、5吨防爆机车、纯麻漂白细布等12种产品获得国家银质奖，346种产品获部、省优质产品奖。著名特产龙牌酱油迄今已有250年的生产历史，它的酿造既继承了传统工艺特色，又吸收了现代科学技术成果，色、香、味俱佳，早在1915年就获巴拿马国际博览会金质奖，远销欧美和东南亚的几十个国家，深受国内外消费者的欢迎。羊牯塘地处湘潭市西郊,北靠潭邵高速公路,西接320国道,南面湘江,东临湘潭市区。交通便利,水源充足,是建啤酒厂最理想之处。3第三章工艺流程设计31生产工艺流程设计啤酒是以水、麦芽、大米为主要原料添加酒花，经酵母发酵的含有低酒精度的，含二氧化碳的，起泡的饮料酒。从原材料到成品酒，啤酒生产经历了五个过程。用工艺流程图可表示为糖化发酵过滤包装品检1糖化生产流程糖化过程是原料降解、浸出的过程，而那些不能被降解的原料残留物即酒糟被当做饲料处理掉。糖化过程是整个发酵过程的起始，其原料主要是麦芽、大米（麦芽和大米的比例是64）和水。在啤酒生产过程中除了必要的原料外，还需要添加一些辅料，辅料为酒花，酒花油，复合酶，氯化钙等。其中酒花有香型酒花和苦型酒花两种。添加酒花可以赋予啤酒特殊的香味和苦味，以前所使用的酒花都是墨绿色的固体颗粒，随着工业的发展也有经过加工提炼而成的酒花油，相对于固体酒花，具有有效成分浓度高，使用便捷等优点。2发酵发酵是啤酒生产的核心环节，是酵母将葡萄糖转化为酒精等物质的过程。啤酒的发酵分为前发酵和后发酵两个过程。前发酵是酵母在有氧的条件下将葡萄糖转化成二氧化碳和水，并释放能量的过程。后发酵是酵母在无氧的条件下将葡萄糖转化成酒精的过程。啤酒发酵罐壁由两层金属壳构成，两层壳之间缠绕有蛇形管，用于啤酒发酵过程中发酵温度的调节。由于中国所采用的啤酒发酵酵母采用的是上面发酵酵母，即啤酒发4酵过程中，酵母最先处于发酵罐的上层，随着发酵的进行，酵母逐渐下移，最终沉于罐底。由于酵母所在的位置因为发酵温度会高一些，故将调节温度的蛇形管分为上、中、下三层，同时用三个温度探针分别探测温度，实行对三个部分的温度分开调节，节约能量。调节温度的方法是向蛇行管中通入冷酶或热水，以降温或升温。冷酶的成分是4到7度的含量为20的酒精水。发酵过程中温度的变化曲线如下温度T10C75C5C0C时间T从糖化车间过来的75C的麦汁，升温至10度即可进行主发酵，当麦汁糖度降低到38度以后，即以03每小时的速度降温至5C，此过程为双乙酰还原的过程。当双乙酰还原到一定的浓度（008MG/L）,即可进行降温至0C，储酒。发酵罐在生产期间需要经常清洗，以防影响啤酒质量。3过滤过滤是除去啤酒中的固体大颗粒，是啤酒澄清的过程。过滤分两步进行，先是硅藻土过滤，然后是膜过滤。硅藻土过滤所使用的机器是浊式过滤机，浊式过滤机的结构图如下所示5浊式过滤机内有许多倒悬着的过滤棒，其过滤的主要步骤为粗土和水从底部打入浊式过滤机后，粗土无法通过过滤棒上的孔，由于啤酒从过滤棒外面进入，里面出来，形成一定的压力差，从而使无法通过过滤棒上的粗土吸附在过滤棒上，形成硅藻土膜，此膜可以过滤啤酒，但过滤不充分。细土和水从底部打入过滤机，在粗土上形成细土层，大的颗粒物质无法通过细土，黏附在细土上，从而使酒变得清亮。膜过滤器主要是借助于膜的孔径效应来使酒澄清，膜过滤的孔径大小为05UM，用来过滤微生物和大颗粒物质，以维持啤酒的生物和非生物稳定性。但是不能除去细菌，因为细菌的半径为02UM左右，所以在啤酒包装后需要进行巴氏消毒，啤酒过滤的工艺流程为发酵液冷却前稳定罐浊式过滤机后缓冲罐高浓稀释机膜过滤器清酒罐啤酒过滤的工艺流程3包装与动力车间包装车间简要工作流程可表示为洗瓶验瓶装酒压盖杀菌验酒贴标喷码装箱入库4动力车间动力车间为糖化、发酵、包装等工艺提供酒精水、二氧化碳、氮气、无菌水、热水、压缩空气等。空气中的氮气占79。空气干燥机有两个罐组成，大罐用于冷凝空气脱水，从小罐出来的空气即为纯氮气。氮气主要用于包装时抽真空充氮气排氧、送酒时充氮气以增压以及清酒罐中充氧排空气。65质检部门质检部门是对原材料、麦芽汁、主发酵液、清酒和成品酒相关项目的检测。主要检测项目原料大米、麦芽、水、酒花、煤、空气麦芽汁麦汁浓度、氨基氮含量、色度、浸出率、PH值、总酸、库值等发酵夜色度、总酸、双乙酰、杂菌、酵母数、厌/好氧菌、浓度等清酒浊度、总酸、清亮度、色度、厌氧菌数成品酒浓度、色度、双乙酰、总酸、二氧化碳、泡持性6污水处理原污水格力栅集水井水力筛调节池鼓风机房碱罐酸罐酸化池送锅炉房污泥压21无机化处理滤处理污泥池污泥池1SBR池污水排放达标排放在线监测2SBR池啤酒废水主要来自麦芽车间（浸麦废水），糖化车间（糖化，过滤洗涤废水），发酵车间（发酵罐洗涤，过滤洗涤废水），灌装车间（洗瓶，灭菌废水及瓶子破碎流7出的啤酒）以及生产用冷却废水等啤酒废水按有机物含量可分为3类清洁废水如冷冻机冷却水，麦汁冷却水等。这类废水基本上未受污染。清洗废水如漂洗酵母水、洗瓶水、生产装置清洗水等，这类废水受到不同程度污染。含渣废水如麦糟液、冷热凝固物。剩余酵母等，这类废水含有大量有机悬浮性固体。啤酒工业废水主要含糖类，醇类等有机物，有机物浓度较高，虽然无毒，但易于腐败，排入水体要消耗大量的溶解氧，对水体环境造成严重危害。啤酒废水的主要特点之一是BOD5/CODC值高，一般在50及以上，非常有利于生化处理，现在我国的啤酒废水处理逐渐形成了以生化为主、生化与物化相结合的处理工艺。啤酒厂废水经过厌氧好氧处理后，可以达到COD80MG/L,PH可达79。旺季时大概有1000吨污水处理，污泥需一年一换。31生产工艺流程设计工艺流程图、设备布置图、工厂平面图分别见附录图纸一、二、三。8第四章物料衡算41麦芽生产的物料计算麦芽生产的物料计算基础数据见表1。表1麦芽生产基础数据项目百分含量（）代号备注原大麦含水分浸渍大麦含水分绿麦芽含水分干燥麦芽含水分商品麦芽含水分清理除杂损失大麦分级损失浸麦中浮麦损失浸麦中溶解呼吸损失发芽呼吸损失除根损失134543355010510874W1W2W5W4W6PRNTMQ以二棱大麦为计算依据占投料原大麦重占投料原大麦重占精选大麦干物质占精选大麦干物质占精选大麦干物质占精选大麦干物质100KG精选大麦生产浅色麦芽的物料计算（精选大麦为经粗选，分级工序后的大麦）411浸渍大麦大麦的干物质含量（100W1）（10013）87KG浸渍总损失NT18大麦浸渍后含干物质量87（118）8543KG浸渍大麦重量（8543100）/（100W2）8543/（10045）15533KG浸渍大麦容重以600KG/M3计算，浸渍大麦容积15533/6000259M3412绿麦芽精选大麦浸麦，发芽过程总损失为NTM108788100KG精选大麦制成绿麦芽含干物质量87（188）7934KG绿芽重量（7934100）/（100W3）7934/（10043）1392KG设绿麦芽的容重以400KG/M3计算，则绿麦芽容积1392/4000348M3设精选大麦容重以635KG/M3计算，则精选大麦容量为100/6350158M39由精选大麦制成半成品绿麦芽的容积增加的倍数为0348/0158220倍发芽时呼吸损失SG1（100W1）/100（M/100）100（10013）/100（7/100）609KG发芽室水分蒸发量WS055W3/（100W3）60905543/（10043）794KG式中055为每KG淀粉燃烧时所蒸发的水分发芽过程中二氧化碳释放量C163S163609993KG式中163为每KG淀粉燃烧释放出的二氧化碳量413成品麦芽根据基础数据，干麦芽（成品麦芽）含水分为35，除根损失Q4则100KG精选大麦得麦芽根量874348KG除根后成品麦芽干物质量为79343487586KG100KG精选大麦制成成品麦芽的重量为7586/（10035）100786KG设成品麦芽容重以500KG/M3计算，成品麦芽的容积为786/5000157M3414原大麦根据基础数据，清麦及杂谷分离损失P10，分级损失R5则100KG精选大麦，需原大麦（即商品大麦）量为100/（100105）1001176KG原大麦容重为590KG/M3原大麦容积为1176/5900199M3成品麦芽对原大麦的生成率为786/1176100668生成100KG成品麦芽需用精选大麦量为100/78610012722KG415浮麦基础数据浮麦损失为N1则100KG精选大麦中，浮麦为871087KG浮麦含水分35则浮麦重量087/（10035）100134KG10设浮麦在空气中干燥后，其水分为13则干浮麦重量087/（10013）1001KG干浮麦容量以500KG/M3计则100KG精选大麦得浮麦容积1/50010000002M3416麦根从上计算中得麦根量为348KG设麦根含水量为10，则100KG精选大麦的麦根量为348/（10010）100387KG麦根容量以350KG/M3计算，其容积为387/35000111M3417精选大麦100KG精选大麦容积为100/63501575M342啤酒生产物料计算421计算依据麦芽生产物料计算依据见表2。表2麦芽生产物料平衡表以100KG精选大麦以100KG成品麦芽物料名称质量（KG）体积（L）质量（KG）体积（L）浸渍大麦15533259194523243绿麦芽1392348174324358成品麦芽7861572100200原大麦1176199147332493精选大麦1001575125231972浮麦（湿）1342127254麦芽根3871114921406发芽呼吸损失60976311发芽水分蒸发7941022发芽放出水分9931241工艺采用传统糖化，二段式间歇发酵。100KG混合原料投料，其中麦芽70KG，大米30KG,配制浓度为12的淡色啤酒。工艺损耗以中型啤酒厂的先进指标为计算依据见表3。表3生产指标项目名称质量分数（）说明原料利用率985麦芽水分6大米水分13无水麦芽浸出率75定额指标无水大米浸出率95麦芽70原料配比大米30麦芽磨损和清净损失066对投料量而言大米磨碎和清净损失06对投料量而言冷却损失7对热麦汁而言发酵损失15滤过损失2包装损失2空瓶05瓶盖1损失率商标01总损失率啤酒总损失率125对热麦汁而言422糖化物料衡算（1）谷物清净磨损重量G麦芽清磨损失700660462KG大米清磨损失3006018KG则G04620180642KG12（2）100KG混合原料中含浸出物重量E麦芽（700462）（15）75495KG大米（30018）（113）95246KG则E495246741KG（3）糖化用水计算酿造12浅色啤酒的头号麦汁的浓度一般为1418，现取16。糖化时原料利用率为985，原料含水量和糖化时水蒸发量可忽略不计。则糖化用水量G985741（10016）/1638319KG5221热麦汁量原料麦芽收得率075（1005）7125原料大麦收得率095（10013）8265混合原料收得率07071250308265985730则100KG原料产12热麦汁量为730100/126086KG12麦汁在20时的比重为1047，100麦汁比20的麦汁体积增加104倍，热麦汁体积（6086/1047）/1046045L冷麦汁体积6045（1007）5622L麦汁经主发酵，由于泡盖，酵母沉淀及输送等体积损失为冷麦汁的20则嫩啤酒的产量5622（120）55096L后发酵计算设啤酒在后发酵期间损失为贮酒桶沉淀为0205，桶口溢出损失为0205，现取后酵总损失为嫩啤酒量的05，则后发酵的啤酒收量为55096（105）5482L发酵液量5622（10015）5538L滤过酒量5538（1002）5427L成品酒量5427（1002）5319L5222生产100L12淡色啤酒的物料衡算100KG混合原料生产成品啤酒量为5319L生产100L12啤酒需用混合原料量为100100/5319188KG麦芽耗用量188701316KG大米耗用量18830564KG酒花耗用量100（6045/5319）020227KG（100L热麦汁加入酒花量定为02KG）热麦汁量100（6045/5319）1136L冷麦汁量100（5622/5319）1057L发酵液量100（5538/5319）1041L13滤过酒量100（5427/5319）1022L成品酒量100（5319/5319）100L湿糖化糟量设排出的湿麦糟含水分为80麦糟量1316（1006）（10075）/（10080）1546KG大米糟量564（1013）（10095）/（10080）123KG湿糖化糟G酒花糟量设酒花在麦汁中浸出率为40，酒花糟含水分以80计，则酒花糟量为0227（10040）/（10080）068KG酵母量（以商品干酵母计）生产100L啤酒可得2KG湿酵母泥，其中50作为生产接种用，50作为商品酵母用，即为1KG，湿酵母泥含水分85，酵母含固形物量1（10085）/100015KG,则含水分7的商品干酵母量为015100/（1007）016KG二氧化碳量12的冷麦汁1057KG中浸出物量为1210571268KG设麦汁的真正发酵度为60。则可发酵的浸出物为126860761KG麦芽糖发酵的化学反应式为C12H22O11H2O2C6H12O62C6H12O64C2H5OH4CO256KCAL设麦芽汁中浸出物均为麦芽糖构成，则CO2生成量为761（444）/342392KG式中44CO2分子量342麦芽糖的分子量设12啤酒含CO2为04，酒中含量CO2为105704042KG则释放出的CO2量为39204235KG1立方米CO2在20常压下重1832KG故释放出的CO2容积为35/1832191M3空瓶需用量100/06410051570个瓶盖需用量100/0641011578个商标需用量100/06410011564张423啤酒生产物料衡算表见表4。表4啤酒生产物料衡算表物料名称单位对100KG混合原料对1M3成品啤酒混合原料用量KG10018814麦芽KG701316大米KG30564酒花KG12227热麦汁L60451136冷麦汁L56221057发酵液L55381041滤过酒L54271020成品酒L53191000湿糖化糟量KG8881669湿酒化糟量KG36268商品干酵母KG08516游离CO2KG186235空瓶个83511570瓶盖个83941578商标张8319156443蒸气耗量计算以每锅糖化时投混合原料2吨，糖化工艺采用复式煮沸法以目前生产采用的二次糖化法为计算依据糊化锅糖化锅大米粉600KG麦芽粉1280KG麦芽粉140KG水3930KG加水比15加水比13糖化工段为了便于计算，糖化投料时原料温度为12，需加热至52才能做投料用水，洗槽水需加热至80，生产用最大蒸气压力为25KG/厘米2（绝对压力）431糖化用水耗量（）2038319140306552KCAL432糊化锅煮沸醪时耗热量15（1）糊化锅醪的比热C麦芽或大米C0（1W）C水W则C麦芽037（15）150401（KCAL/KG）C大米037（113）1130452（KCAL/KG）糊化醪比热C糊（G大米C大米G麦芽C麦芽G1CW）/G大米G麦芽G水（6000452120040136001）/（6001203600）0907（KCAL/KG）（2）糊化锅投料后混合醪温度混混（12004016000452）12360052/60012036000907486（3）糊化醪加热至100耗热量Q21（600120360）0907（100486）2013975KCAL（4）在敞口容器中煮沸时每小时蒸发量为5，煮沸40分钟时，水分蒸发量则煮沸40分钟蒸发为蒸（120603600）00540/60144KGQ225394蒸539414477674KCAL5394为水的气化潜热（KCALKG）（5）加热糊化锅耗热量Q2取糊化锅容积为69立方米，材料为铜质，初温为15,重18吨则Q218000097（10015）14840KCAL热损可设为10则Q2（Q21Q22Q23）11（20139757767414840）101323302KCAL433煮沸时糖化醪时耗热量Q3（1）煮沸醪量的确定糖化总醪量为麦芽投料量大米投料量总糖化用水量140060076649664KG糖化温度为65，按工艺取一部分糖化，先用泵送入煮沸锅，加热煮沸10分钟，再全部放回糖化锅，使之糖化。混合温度为最终糖化温度，即过滤温度78。由下列公式得MW3（T2T1）/100T19664（7865）/（10065）3589KG式中M被煮沸醪液量T1糖化温度W3糖化总醪量T2糖化结束温度煮沸醪量占糖化醪量（3589/9664）100371（2）加热部分糖化醪的耗热量Q3加热至100耗热量Q31MC3（10065）C3（G大米C大米G麦芽C麦芽G1C水）/G大米G麦芽G水16（14000405600045176641）/0880（KCAL/KG）所以Q313589088（10065）110506KCAL煮沸10分钟耗热量Q325394358900510/6016132KCAL加热糊化锅耗热量Q33，设其初温为30则Q33W铜C铜（10030）18000097（10030）12222KCAL则煮沸部分糊化醪总耗量Q3（Q31Q32Q33）11（1105061613212222）11152746KCAL434加热洗槽水时耗热量Q4原水温为12，需加热至80，做洗槽水，洗槽水按物料衡算得，为6783KG则Q46783（10012）1461244KCAL435麦汁煮沸浓缩时耗热量Q5根据物料衡算每100KG原料，得煮沸前麦汁为7275KG，2吨原料为14550KG，煮沸前麦汁温度为75，麦汁（1112），比热为0945KCAL/KG（1）麦汁由75加热至沸点耗热量Q51145500945（10075）343744KCAL（2）蒸发耗热量Q52，取麦汁蒸发时间为15小时，每小时蒸发强度为10，则Q5214550011553941177241KCAL（3）加热煮沸锅耗热量Q53，煮沸锅为铜质，有效容积为128M3，锅重2650KG，铜的比热为0097KCAL/KG则Q5326500097（10030）17994KCAL（4）设煮沸时热损失为总耗量的15，则煮沸时总耗热量Q5（Q51Q52Q53）115（34374411772417994）1151769827KCAL436每次糖化需用蒸汽量DD（Q1Q2Q3Q4Q5）/（100）代入数值，可得D5716KG其中是表压25KG/厘米2的饱和蒸汽热焓为6487KCAL/KG间接加热蒸气的热效率，取095化成对100KG混合原料投料，糖化时耗蒸汽量为5716/20286KG在工厂的实际经验数据中，在复式煮沸法中，每100KG原料糖化耗蒸汽量为17250300KG437糖化时最大用汽量在整个糖化过程中，若每日仅糖化23次，则糖化时每小时最大耗蒸汽量可依据煮沸时最大耗热量为计算依据。则DMAXQ5/T（100）代入数据得DMAX522KG糖化时每小时最大耗蒸汽量应根据车间作业计划图计算44啤酒生产冷耗的计算啤酒是低温发酵产品，在啤酒生产许多环节中，采用冷冻机吸收中间产品的发热量，降低温度和吸收环境传导热量是生产正常进行的关键之一。啤酒生产过程冷耗的计算包括（1）工艺冷耗麦汁，发酵液，啤酒的降温及发酵过程放热等需要移走的热量（2）围护结构耗冷厂房中间冷间的围护结构，由于太阳的辐射热和传导热等传进的热量。（3）冷风耗冷冷间的通风换气时，由空气传进的热量，（4）其他耗冷冷间的照明，电机泵等等操作系统计算依据以每次糖化投料2T，并按物料衡算结果为依据，即得冷麦汁5622L/100KG原料20倍为计算依据。441麦汁冷却器耗冷量（1）耗冷量麦汁冷却分两段进行，第一段采用深井水，第二段采用盐水冷却。二段冷却麦汁温度为266，麦汁在1小时内冷却完毕。Q1VCP（T2T1）56222010484098（256）219496KCALV冷麦芽汁的体积为562220L12麦汁的比重，为10484KG/LCP12麦汁的比重为098KCAL/KG（2）盐水需量D1Q1/C盐（T2T1）219496/（07318）37534KG其中T10T28C盐0731KCAL/KG442主发酵发酵池冷却耗冷量（1）耗冷量主发酵期间，设麦汁中的可发酵浸出物全部为麦芽糖，每KG麦芽糖在发酵中实际放出的热量为1466KCAL，麦汁糖度自12发酵至5，此时真正发酵度为50，故发18酵期每100L麦汁有7KG可发酵糖被发酵，则每L麦汁放出的热量为14667/1001026KCAL，如进入发酵池的冷麦汁温度为6，主发酵后进入贮酒室发酵液的温度为3，则每L发酵液放出的热量为QGC（T2T1）11633KCAL发酵液的比热暂以1KCAL/KG每个发酵池放出的总热量Q1（10263）81618105119KCAL81618啤酒厂糖化一次定额时冷麦汁的量（L），考虑到发酵过程中每个发酵池的发酵情况不一样，故取系数15，发酵时间为11天，全天发酵室有24个池，每小时放热量Q28161822415/（1124）147571KCAL/H（2）冰水需用量冰水温度变化13用量D2Q2/C（T2T1）147571/1（31）73786KG/H（3）盐水需用量T18，T22D3Q2/C盐（T2T1）147571/07312（8）11068KG/H443后发酵耗冷量（1）后发酵时的发热量Q3设后发酵时，12的麦汁的发酵度由主发酵时的50提高到62，则被后发酵掉的麦芽糖量W后麦V嫩嫩12（6250）5509620101512（6250）161KG所以Q311696W后麦169616127315KCAL1696每KG麦芽糖发酵放热量（KCAL/KG）（2）在后酵期间酒温从3降至0放出的热量Q32Q32V嫩嫩C啤（T2T1）550962010150955（30）32043KCALQ3Q31Q32273153204359358KCAL此放热量可拼入通风冷耗计算，C啤为后酵啤酒的比热取0955KCAL/KG444啤酒在冷却器中冷却耗量啤酒在装瓶前为了稳定CO2，啤酒需经过冷却器使啤酒温度从2降至1，此冷却介质是冰盐水。冰盐水由8升温至319Q4V后酵啤C啤（T2T1）548220101209552（1）31789KCALV后酵后酵结束，啤酒收量，为548220L啤啤酒比重，12啤酒比重为1012KG/LC啤后酵啤酒的比热取0955KCAL/KG冰盐水耗量D4Q4/C冰盐（T2T1）31789/0731388697KG依据在啤酒厂中，啤酒过滤每班工作6小时，最大生产能力为15618T，则在冷却器中每小时最大耗冰盐水量为D4MAXGC啤（T2T1）/TC冰盐（T2T1）1561809553/6073152040KG/H445酵母洗涤无菌冷水耗冷量设（1）每锅麦汁酵母添加量是麦汁的3/5；（2）酵母洗涤用水是1无菌冰水，每天洗涤用水量是酵母的3倍，酵母洗涤平均时间为4天；（3）无菌水降温是201，冷却用水L温是82；（4）每锅麦汁的酵母洗涤水量W55622200634810KG酵母洗涤水降温中放热量Q58101（201）15382KCAL冰盐水耗量D515382/07312（8）3507KG每小时最大冰盐水耗量D5MAX设无菌冷水箱为20T，即为2T水从20降至1要求在6小时内完成，D5MAX20001（201）/607312（8）1444KG/H446酵母培养耗冷量酵母培养时，杀菌麦汁冷却和发酵罐冷却均采用冰水（16）冷却，此冷耗经验数据为7000KCAL/H则D6MAX7000/1（61）1400KG/H447啤酒生产中工艺冷耗见表5。表5啤酒生产中工艺冷耗冷耗名称每锅麦汁总耗冷量冷却介质冷却介质总耗量每小时最大冷却介质耗量（KG/H）20（KCAL）冰水冰盐水麦汁后段冷却306552冰盐水375341106837534主发酵冷却323302冰水73786后发酵冷却152746啤酒锅冷却461244冰盐水86972040啤酒洗涤水冷却1769833冰盐水35071444酵母培养冷却冰水1400总耗量3013677123524124684101845啤酒生产中用水量估算451麦芽制造的用水量估算大麦的洗涤和浸渍约为1214T发芽和空气调节约为46T设备和车间地面清洗约为2T发芽车间总用水量约为1822T452糖化用水量估算糖化糊化投料水约为446T洗麦槽用水约为335T洗酒花槽用水约为01T糖化设备洗涤水约为15T糖化车间用水约为8610T453冷却，发酵，贮酒的用水估算麦汁冷却耗水约为12VV每次投料得麦汁的体积（M3）发酵液的冷却，车间槽，罐的洗涤等可以按本车间槽和罐的容积的5/每昼夜计。发酵车间地板洗涤，按车间的每M2耗水3L/昼夜计。啤酒过滤洗涤用水按03滤饼块数，以M3计。21过滤棉洗涤机用水按每千克干滤棉耗水150200L计。水压式制滤饼以每块滤饼耗水70L计。454啤酒罐装用水量估算洗瓶用水量以每百L瓶容积耗水2030M3计。洗生啤桶用水以每百L桶容积耗水1020M3计清酒罐洗涤用水以清酒罐容积5/每昼夜计。455啤酒生产总耗水量每T啤酒从糖化到罐装总耗水量约1020T。每T啤酒从麦芽到罐装，并包括冷冻，锅炉及生活用水约40T。46啤酒厂生产用电量估算用电负荷计算是为了确定全厂用电的实际最高负荷，并由此选择电源变压器容量，导线截面积，线路电器元件，计算电压损失，保护装置的整定及无功功率补偿等。461生产车间用电估算P30KXPEQ30P30TANS30P302Q3021/2P30/COS式中PE车间用电设备安装容量（KW）P30最大负荷班内，半小时中平均负荷的最大有功值（KW）Q30最大负荷班内，半小时中平均负荷的最大无功值（KW）S30最大负荷班内，半小时中平均负荷的最大视在容量（KV）KX需要系数COS负荷功率因素TAN负荷功率因素正切值462全厂用电估算P30KMKXPEQ30KMKXPETANS30P302Q3021/2P30/XCOS式中KM全厂最大负荷同时系数，取0508（下限适于生产潜力的厂，上限适于生产多年，生产潜力很小的厂）COS全厂自然功率因素，约为0707522上述用电均指生产设备动力用电，未包括照明用电，照明用电可按动力用电的3估算。全厂视在容量S382/075510（千伏安）463电能消耗估算（1）年最大负荷利用小时计算法WNP30TMAX度/年式中WN全年电能消耗量（度/年）P30全年实际最大负荷（度/年）TMAX一年中最大负荷利用小时数，一般约为15004500（小时），下限适于小厂或投资不久，产量未到极限的厂；上限适于大厂或投资多年，产量已经到极限的厂。（2）产品单耗估算法WNW0Z（度/年）式中WN全年电能消耗量（度/年）W0单位产品电耗，包括麦芽生产时为129169（度/吨）Z全年啤酒生产吨数464年产30万吨的啤酒厂的电负荷见表6表6年产12万T啤酒厂的电负荷计算负荷车间名称装容量（千瓦）需要系数KXCOSTANP（千瓦）Q（千瓦）麦芽车间674070750882474420酿造包装车间6090607102366372冷冻站冷风机18110707510212601116水泵房53306508075348260深井泵房360080070882288294锅炉房2130707102149152维修车间8103061332432合计42802909264623取电机设备同时系数075075动力用电428051074071621721980照明用计443005207508722921980第五章工艺设备选型计算51发酵罐设计511发酵罐容积选择公称容积200M3发酵罐。512生产能力发酵周期为18天，年产量30万T啤酒，年工作日为300天，平均每天生产12淡色啤酒1000T,每天需糖液量V糖，生产每T12淡色啤酒需糖液0572,V糖10000572572M3设发酵罐填充系数75，则每天需发酵罐的总体积VOV糖/572/0757627M3513发酵罐个数查表知公称容积为200M3的发酵罐，总体积为230M3则NVO/（24V总）76271824/（24230）597个取60个，则实际产量验算23007560300/（057218）301573T富余量（301573300000）/30000100052能满足要求514主要尺寸计算V全V筒2V封230M3若封头折边忽略不计，则V全0785D2026D3230D5009M取D5M罐体高H2D10M,查表知封头高H封HAHB1300MM13M52换热器选择选用竖式列管换热器24由牛顿传热定理FQ/KTM计算冷却面积其中Q总235568KCAL/时,K取经验值418500KJ/M2H平均温差TMT1T2/LNT1/T2由于发酵液温度保持在大约4，故T14（8）12T2404代入公式，得TM728换热面积FQ总/KTM650M253搅拌器设计531选用六弯叶涡轮搅拌器搅拌器的各部尺寸与罐径有一定比例关系，故有搅拌器叶径DID/3167M叶宽B02D217034M弧长L0375D037517064M底距CD/317M盘径DI075DI128M叶弦长L025D043M叶距YD5M弯叶板厚15MM532搅拌器功率取两挡搅拌，搅拌转速N2可根据50M3发酵罐，搅拌器直径105M转速N1110R/MIN,以等PO/V为基准放大，则N2N1D1/D22/378R/MIN淀粉水解糖液底浓度细菌醪，可视为牛顿流体，则1REMD2N/30