年产5万吨啤酒厂糖化发酵工段课程设计报告

1、生物与化学工程学院课程设计报告题目 年产5万吨啤酒厂糖化、发酵工段 学生姓名：李非杨 专业班级：生物工程2011010502班 学号：1101815036 指导教师：罗建成 设计时间：2013.5.202013.5.26生物反应工程与设备课程设计任务书学 院生化学院专业班级11生物2班姓 名李非杨所在组别第三组设计题目年产5万吨啤酒厂糖化、发酵工段完成时间2014.5.12-2014.5.16（13周）设计内容及要求1.设计题目年产5万吨啤酒车间（工厂）设计（重点为糖化、发酵车间） 2生产基础数据（1） 产品规格：11 度淡色啤酒（2） 生产天数：300 天/年 （3） 原料配比：麦芽：大米7

2、0：30 （4） 原料利用率：98%（5） 麦芽水分：5% （6） 大米水分： 12% （7） 无水麦芽浸出率：80%（8） 无水大米浸出率：90% （9） 啤酒损失率（对热麦汁）：冷却损失 6%；发酵损失1.5%；过滤损失1.5%；灌装损失2 %（10）空瓶损失：1.0 %（11）瓶盖损失 1.0 % (12) 商标损失 0.1 % (13) 麦芽清净及磨碎损失： 0.1 %(14) 总损失：10% (15) 糖化次数：生产旺季（160 天） 8 次/天；生产淡季（150 天）4 次/天。 具体工艺指标由指导老师下达。3设计内容(1) 根据以上设计任务。查阅有关资料、文献、搜集必要的技术资料

3、，工艺参数与数据，进行生产方法的选择，工艺流程与工艺条件的确定与论证。 (2) 工艺计算：糖化和发酵车间的热量衡算（即蒸汽耗量的计算）、用水量计算以及耗冷量计算。(3) 糖化车间和发酵车间设备的选型计算：包括设备的容量、数量、主要的外形尺寸。（供选择）(4) 选择其中某一重点设备进行单体设备的详细化工计算与设计。（供选择） 4设计要求 (1) 根据以上设计内容，撰写设计说明书。 (2) 完成图纸 1 张：全厂工艺流程图（或重点单体设备总装图）工作进度及安排1、查阅资料1天2、工艺计算2天3、结构图和工艺图设计、绘制1天4、编写说明书1天年产5万吨啤酒车间设计（重点为糖化、发酵车间）【摘要】：啤

4、酒是以大麦和水为原料，并添加少量酒花，采用制麦芽、糖化、发酵等特定工艺酿造而成的是一种含有少量酒精和充足二氧化碳，具有酒花香和爽口苦味，营养丰富，风味独特的低度酿造酒。  本设计是对年产5万吨11°淡色啤酒的工厂工艺设计。啤酒生产的工艺流程设计，工艺计算，糖化车间物料衡算（工艺技术指标及基础数据）、糖化车间热量衡算（糖化用水消耗热量、第一次米醪煮沸消耗热量、第二次煮沸前混合醪升温耗热量、第二次米醪煮沸消耗热量、洗槽水耗热量、麦汁煮沸耗热量、糖化一次总耗热量、糖化一次耗用蒸汽量、蒸汽单耗）、发酵车间耗冷量衡算（工艺耗冷量、非工艺耗冷量），设备的设计与选型（包括糖化锅、糊化锅、

5、过滤锅、煮沸锅、回旋沉淀槽、发酵罐），并在此基础上，对啤酒生产工艺流程图和重点单体设备总装图进行简单的绘制。 【关键词】：啤酒 工艺流程 工艺计算 设备选型annual output of 50000 tons of beer workshop design (mainly for saccharification and fermentation workshop)【 abstract 】 : beer barley and water as raw material, and adding a small amount of hops, malt preparation, sacchari

6、fication, fermentation and a specific brewing process and is a sufficient containing a small amount of alcohol and carbon dioxide, with crisp wine fragrance and bitter taste, rich nutrition, unique flavor of low-alcohol wine brewing.this design is the annual output of 50000 tons of 11 ° ale fac

7、tory process design. beer production process design, process calculation, the saccharification workshop material balance (technology index and basic data), saccharification workshop heat balance (saccharifying boiling water consumption quantity of heat, the first meters mash before the consumption q

8、uantity of heat, the second boiling mix mash temperature heat consumption, the second rice mash boiling heat consumption, the basin water heat consumption, wort boiling heat consumption, saccharification time total heat consumption, saccharification time consumed steam, the steam consumption), the f

9、ermentation workshop of cold consumption balance (the process of cold consumption, the process of cold consumption), design and selection of equipment (including mash tun, mash copper, filtration pot, boiling pans, cyclotron sedimentation tank, fermentation tank), and on this basis, the beer product

10、ion process flow diagram and key equipment assembly for simple mapping.【 key words 】 : beer process technology calculation equipment type selection 目 录 摘要 .2设计任务书.3第一章 设计概论.5 1.1 啤酒行业简介.5 1.2设计目的.5 1.3 设计内容.5 1.4原料、辅料等物料的选择标准.6第二章 工艺流程.7 2.1 主要工艺流程图.7 2.2 工艺要点.8第三章 工艺计算.10 3.1 物料平衡计算.10 3.2 糖化车

11、间的耗热量计算.13 3.3 发酵车间的耗冷量计算.19第五章 主要设备选型及计算.24 5.1 主要设备计算.24 5.2 设备一览表（见附录a）.28参考文献.28附录.28课程设计体会.30成绩评定表.31第一章 设计概论1.1 啤酒行业简介 啤酒是以麦芽为主要原料，添加酒花，经酵母发酵酿制而成的，是一种含二氧化碳、起泡、低酒精度的饮料酒。由于其含醇量低，清凉爽口，深受世界各国的喜爱，成为世界性的饮料酒。 啤酒的原料是大麦。大麦是世界上种植最早的谷物之一，几乎世界上所有地区都可种植，它的产量在谷物排名上，在小麦、玉米、稻谷之下，居第四位，而且大麦不是人类主要的粮食，习惯上作饲料。酿酒后的

12、麦糟中，蛋白质含量得到相对富集，更适宜于做饲料，于是，用大麦制啤酒得到发展。 中国近代啤酒是从欧洲传入的，据考证在1900年俄罗斯技师在哈尔滨建立了第一家啤酒作坊。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。1915年在北京由中国人出资建立了双合盛啤酒厂。从1905年到1949年的40多年中，中国只有在青岛、北京、哈尔滨、上海、烟台、广州等地建立了不到10年工厂，年产啤酒近一万吨，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，这样的发展速度举世瞩目。相信不久的将来， 中国的啤酒业将跻身于世界啤酒先进领域。1.2 设计目的 本设计是将我们学到的

13、知识应用到实践中来。在独立完成这个设计的过程中，一方面巩固学到的知识，另一方面通过查阅，整理资料增加我们的认识和科研技能，同时，进一步熟悉工厂的生产实际，培养我们理论联系实际的能力，锻炼了我们作为一名技术骨干应有的独立工作能力。1.3设计内容本设计为年产5万吨 11º淡色啤酒工厂设计重点工段：糖化、发酵工段 重点设备：煮沸锅  发酵罐设计的主要内容如下： 1. 啤酒生产工艺流程的选择、设计及论证。  2.物料衡算，水、汽、冷衡算。 3.糖化工段设备及重点设备的选型及设计。 4.发酵工段设备及重点设备选型及设计。&#

14、160;5.附属设备的选型。设计的绘图内容： (1) .糖化及发酵工艺流程图 (2).煮沸锅总装配图 (3).锥形罐总装配图1.4原料、辅料等物料的选择标准1.4.1原料的选择 酿造啤酒所需原料的质量直接影响所生产的啤酒质量、啤酒酿造所需的原料主要是大麦、酒花和酵母。1.大麦 大麦是啤酒生产中最重要的原料，他发芽不仅含有较高的淀粉，同时也为糖化生产提供了各种丰富的酶系和含氮物质。对于其选用要经过质量判断，达标后才能选用，质量判断包括：感官判断，物理分析，化学分析，生理检验。 2.酒花 酒花是啤酒生产重要的原料，它赋予啤酒以纯正的苦味和

15、啤酒香气，同时它还具有一定的防腐和澄清麦汁的能力。对其选用需要通过质量评价，达标后才能选用。质量包括：酒花的感官，酒花的化学鉴定，压缩酒花技术要求。 3酵母 酵母是单细胞微生物，在麦汁中起着物质转化作用。再有氧情况下将发酵糖转化为水和二氧化碳，再无氧情况下将发酵糖转化为乙醇和二氧化碳，酵母的选用要根据实际情况，从以下几点出发选用优质酵母。如：凝聚性和沉淀能力，发酵度，发酵速度，抗热能力，产孢子能力，对维生素的要求。 4.大米 大米是最常用的一种麦芽辅助原料，其特点是价格较低廉，而淀粉高于麦芽，多酚物质和蛋白质含量低于麦芽。糖化麦芽汁收得率提高，成本降低，

16、又可改善啤酒的风味和色泽，啤酒泡沫细腻，酒花香气突出，非生物稳定性比较好，特别适宜制造下面发酵的淡色啤酒。大米的用量一般是25%-35%。1.3.2辅料的选择  啤酒生产中使用辅料是因为辅料可提供廉价的浸出物或糖类，这样会减少麦芽的使用量，降低啤酒的生产成本。主要的辅料有大米、玉米、小麦、大麦、糖和淀粉糖浆，使用辅料应注意以下几个问题： 1. 加入辅料的品种和数量应根据麦芽的质量情况和所要酿造的啤酒类型来决定。2.添加辅料量过大或麦芽力不足时应适当加入相应的酶制剂。 3.辅料的加入通常情况下使麦汁中蛋白质含量偏低，可通过降低蛋白质休止温度或加入中性蛋白酶等方法弥补

17、以上不足，若仍达不到拟定的标准，应考虑降低辅料的比例。 4.辅料的使用不应对啤酒质量指标产生太大的影响。第二章 工艺流程2.1主要工艺流程图2.1.1啤酒酿造工艺流程2.1.2 糖化车间工艺流程图2.2 工艺要点2.2.1 粉碎 大米、麦芽在进行糊化和糖化前首先经过粉碎机粉碎，粉碎虽是简单的机械过程，但粉碎程度对糖化的生化变化，对麦汁的组成成分，对麦汁的过滤速度及原料的利用率都是非常重要的。（1） 粉碎使原料表面积增加，与水接触面积增加，糖化时间减少，收得率增加。（2）麦芽可粉碎成麦皮、粗粒、细粒、粗粉、细粉五个组分。（3） 要求麦芽皮壳破而不碎，胚乳部分尽可能细一些。 2.2.2

18、糖化、糊化 糊化：大米粉碎后，加到糊化锅中，加入温水，在一定的温度下45 ，淀粉在水中溶涨、分裂，形成均匀糊状溶液，制成液化完全的醪液，再加入糖化锅中与麦芽一起糖化。 糖化：麦芽经过适当的粉碎后，加到糖化锅内，加入温水，在一定的温度下50），利用麦芽本身的酶，将麦芽及大米中的淀粉水解成麦芽糖等糖类，将蛋白质分解成酵母易于发酵利用的氨基酸等营养物质，这一过程就是糖化过程。 2.2.3 麦汁过滤 糖化结束后，将糖化醪液泵送到过滤机，把麦芽汁与麦糖分离出来，得到澄清的麦芽汁。（1） 糖化工序结束后，意味着麦芽汁已经形成。采用过滤方法尽快将麦汁和麦糟分离。过滤的好坏，对麦汁的产量和质量有重要的影响。（

19、2） 麦汁过滤分为过滤和洗槽两个操作过程。（3） 过滤的目的是获得清凉的麦汁和较高的麦汁收得率。（4） 要求麦汁过滤速度正常，过滤应在规定时间内完成，麦汁低吸氧，具有正常的色、香、味。 2.2.4 高温煮沸 煮沸在煮沸锅中进行。使多余的水分蒸发，使麦芽汁浓缩到规定浓度；使酒花有效成分溶入麦汁中；赋予麦汁独特的酒气香气和爽口的苦味；使麦汁中可凝固蛋白质凝固析出，以提高啤酒的非生物稳定性；破坏全部的酶活性，麦汁进行灭菌，以获得定型的麦汁。 煮沸要求适当的煮沸温度，分批添加酒花，在预定煮沸时间内，使麦汁达到规定浓度，保持有明显酒花香味和柔和的苦味，以保证成品啤酒有光泽、风味好、稳定性高。 煮沸时间

20、7090min，麦汁的煮沸强度应达到 810。 2.2.5 澄清冷却 麦汁进入冷却器中冷却，冷却至 10左右便接种啤酒酵母进行发酵。（1） 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。（2） 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。（3） 本工艺采用“下面”酵母发酵，因此麦汁温度应冷却至 48。 2.2.6 加入酵母发酵 麦芽汁经过冷却后，加入啤酒酵母和无菌空气，输送到发酵罐中，开始发酵。发酵 -6- 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计）主要是利用啤酒酵母将买芽汁中的买芽糖转化成酒精和二氧化碳，并产生各种风味物质，经过一定的发酵周期后，成为成熟

21、的发酵液，也称“嫩啤酒”。用上面酵母的发酵温度 1025，需时 57 天。 2.2.7 硅藻过滤 发酵液成熟后，经过离心及多重过滤，去掉发酵液中的酵母、大分子的蛋白质，成为晶莹、清澈的酒精，再经巴氏灭菌制成熟啤酒，才可以进行罐装。2.2.8 包装成品 啤酒包装是啤酒生产的最后过程，啤酒包装过程对啤酒质量和外观有直接影响，包装过程应尽量减少二氧化碳的损失和氧气的摄入。啤酒包装可根据市场需要选择各种包装形式，常见的有玻璃瓶装、易拉罐装及桶装。第4章 工艺计算4.1 物料平衡计算4.1.1 工艺技术指标及基础数据 年产5万吨11°淡色啤酒生产车间工艺设计 表4-1 啤酒生产基础数据项目名称

22、百分比（%）项目名称百分比（%）定额指标无水麦芽浸出率80啤酒损失率（对热麦汁）冷却损失6发酵损失1.5无水大米浸出率90过滤损失1.5灌装损失2原料利用率98空瓶损失1.0麦芽水分5瓶盖损失1.0大米水分12商标损失0.1原料配比麦芽70麦芽清净及磨碎损失0.1大米30总损失10生产天数：300天/年糖化次数：生产旺季（160天） 8次/天 生产淡季（150天） 4次/天 根据以上的基础数据，首先进行100kg原料生产11°淡色啤酒的物料计算，然后进行100l 10°淡色啤酒的物料衡算，最后进行50000t/年啤酒厂糖化车间的物料平衡计算。4.1.2 糖化物料计

23、算 1. 100kg原料的物料衡算（1） 热麦汁量 麦芽清净及磨碎损失量：70×0.1%=0.07kg麦芽浸出量： (700.07)×(15%)×80%53.15kg大米浸出量：30×(112%)×90%=23.76kg浸出物总量：53.15+23.76=76.91kg 混合原料收得率为：76.91×98%÷100=75.37%由上述可得100kg混合原料可制得的11°热麦汁量为：75.37÷11%=685.18kg查资料知11º麦汁在20时的相对密度为1.044，而100热麦汁比20

24、时的麦汁体积增加1.04倍，故热麦汁（100）体积为：685.18×1.04÷1.044=682.55l（2） 冷麦汁量 682.55×（10.06）=641.60l（3） 发酵液量 641.60×(1-0.015)=631.98l（4） 过滤酒量 631.98×(1-0.015)=622.50l（5） 成品啤酒量 622.50×(1-0.02)=610.05l（6）酒花耗用量 682.55÷100×0.2=1.37kg2、100l啤酒的物料衡算100kg原料生产11°淡色成

25、品啤酒610.05l （1） 生产100l11°啤酒需用混合原料为(100÷610.05)×100=16.39kg （2） 麦芽耗用量：16.39×70%=11.47kg（3） 大米耗用量：16.39-11.47=4.92kg （4） 酒花耗用量 ：对浅色啤酒热麦汁中加入的酒花量为0.2% 即每100升热麦汁中添加0.2kg，故为：111.88÷100=0.22 kg （5） 热麦汁量：682.55÷610.05×100=111.88l  （6）

26、 冷麦汁量:：641.60÷610.05×100=105.17l（7）  湿糖化糟量：设湿麦芽糟水分含量为80%，则湿麦芽糟量为 11.7×（1-0.05）×（1-0.80）/（1-0.8）=10.9kg 湿大米糟量：4.92×（1-0.12）×（1-0.9）/(1-0.8)=2.16kg 故湿糖化糟量：10.90+2.16=13.06kg（8） 酒花糟量 设麦汁煮沸过程干酒花浸出率为40%，且酒花糟水分含量为80%，则酒花糟量：0.22×（1-0.4）/（1-0.8）=0.66kg（9） 发酵液量：631.98

27、÷610.05×100=103.6l（10） 过滤酒量：622.50÷610.05×100=102.04l（11） 成品啤酒量：102.04÷（1-0.02）=100l（12） 空瓶需用量：100÷0.64×（1+1.0%）=157.81个（13） 瓶盖需用量：100÷0.64×(1+1.0%）=157.81个（14） 商标需用量：100÷0.64×（1+0.1%)=156.41个3、 每次糖化的物料衡算 50000t/a 11°淡色啤酒生产旺季160天，每天糖化8次，淡季1

28、50天，每天糖化4次，则全年的总糖化次数为：8×160+4×150=1880次 由以上设计中可得出100kg原料可得成品啤酒610.05l，而11°啤酒的密度为=1012kg/m³。则610.05l啤酒质量m=610.05×1.012=617.37kg由此可得 年产5万吨啤酒所需的原料量为5××100÷617.37=8.10×kg（1） 每次糖化的原料量为： 混合原料：8.10×/1880=4310kg 麦芽：4310×0.7=3017kg 大米：43103017=1293kg（2）

29、热麦汁量：682.55÷100×4308.51=29407.74（l）  (3) 冷麦汁量： (10.06)×29407.74=27643.28（l）  (4) 湿麦糟量：（5湿米糟量： (6) 湿糖化糟量： （7）酒花用量： 0.2%×29407.74=58.82（kg） (8) 湿酒花糟量： （140%）/（180%）×58.82=176.46（kg）  (9) 发酵液量： 27643.28×（10.015）=27228.

30、63（l）  (10) 过滤酒量：  27228.63×（10.015）=26820.20（l） (11)成品酒量： 26820.20×（10.02）=26283.80（l） 表42啤酒酿造车间物料衡算 物料名称单位对100kg混合物料100l11度淡色啤酒糖化一次定额量5万吨/年啤酒生产量混合原料kg10016.394308.518.10×麦芽kg7011.473015.965.67×大米kg304.921292.552.43×酒花kg1.370.2258.821.106×热麦汁l682.55111.8

31、829407.745.53×冷麦汁l641.60105.1727643.285.197×湿糖化糟kg60.9413.063433.886.456×湿酒花糟kg4.110.66176.463.317×发酵液量l631.98103.5927228.635.119×过滤酒量l622.50102.0426820.205.042×成品酒量l610.0510026283.804.941×备注：11°淡色啤酒的密度为1012kg/m³，实际年产啤酒50003t4.2 糖化车间的耗热量计算4.2.1 糖化和糊化用水耗热量

32、 糊化锅加水量为:=(1292.55+258.51)×5=7755.3kg 式中，1292.55为糊化一次大米粉量，记为=1292.55kg。1292.55×0.2为糊化锅加入的麦芽粉量（为大米量的20%），料水比1:5 而糖化锅加水量为：=2757.45×3.5=9651.07kg 式中，2757.45为糖化一次糖化锅投入的麦芽粉量，即 3015.96258.51=2757.45kg 而3015.96为糖化一次麦芽定额量，记为=3015.96kg 料水比1:3.5 故糖化总用水量为： =+=7755.3+9651.07=17406.37kg自来水的平均温度取=1

33、8，而糖化配料用水温度=50，故耗热量为：=（-）=4.18×17406.37×（50-18）=2328276.05kj 4.2.2糊化锅中米醪煮沸耗热量 由糖化工艺流程简图（图4-1）可知： =+为米醪由初温即室温加热到煮沸100的耗热，为煮沸过程中蒸汽带走的热量，为升温过程中的热损失。（1）糊化锅内米醪由初温加热至煮沸的耗热量 =（100-）.（a）计算米醪的比热容根据经验公式=0.01（100-w）+4.18w进行计算。式中w为含水百分率，为绝对谷物比热容，取=1.55kj/（kg·k） =0.01×（100-5）×1.55+4.18&#

34、215;5=1.68kj/（kg·k） =0.01×（100-12）×1.55+4.18×12=1.87kj/（kg·k） = =3.79kj/（kg·k）米醪的初温 设原料的初温为18，而热水为50，则 =47.4m=1292.55+258.51+7755.3=9306.36kg把上述结果代入（a）中，得 =3.79×9306.36×（100-47.4）=1855260kj（2） 煮沸过程蒸汽带出的热量 设煮沸时间为40分钟，蒸发量为每小时5%，则蒸发水量为： ×5%×40÷60=9

35、306.36×5%×40÷60=310.21kg =310.21×2257.2=700206kj（3） 热损失 米醪升温和第一次煮沸过程中的热损失约为前两次的耗热量的15%，即： （4） 由上述结果得： =1.15×(1855260+700206)=2938785.9kj4.2.3 第二次煮沸前混合醪升温至70的耗热量（1）糖化锅中混合醪中的麦醪已知麦芽初温为18，用50的热水配料，则麦醪温度为： （2）米醪的中间温度 根据热量衡算，按照糖化工艺，来自糊化锅的煮沸的米醪与糖化锅中的麦醪混合后温度应为63，记为，故混合前米醪先从100冷却到中间温

36、度。且忽略热损失，米醪与麦醪混合前后的焓不变，则米醪的中间温度为：经第一次煮沸后米醪量为： 糖化锅的麦芽醪量为： 温度比煮沸温度降了15.7，自然冷却不能达到，故需添加一个薄板换热器。（3） 由上述结果得：4.2.4 第二次煮沸混合醪的耗热量由糖化工艺流程可知： 为混合醪升温至沸腾所耗热量，为第二次煮沸过程蒸汽带走的热量，为热损失（1） 混合醪升温至沸腾所耗热量q41 根据工艺，糖化结束醪温为78，抽取混合醪的温度为70，则送到第二次煮沸的混合醪量为：=26.7% 故 （2） 二次煮出过程蒸汽带走的热量煮沸时间为10min，蒸发强度5%，则蒸发水分量为： 式中，为煮沸温度下饱和蒸汽的焓（kj/

37、kg） 热损失根据经验有：=15%（q41+q42） 把上述结果代入公式得4.2.5 洗槽水耗热量设洗槽水平均温度为80，每100kg原料用水450kg，则用水量为 4.2.6 麦汁煮沸过程耗热量 为麦汁升温至沸点耗热量，为煮沸过程蒸发耗热量，为热损失。（1）麦汁升温至沸点耗热量由表2啤酒厂酿造车间物料衡算表可知，100kg混合原料可得到682.55kg热麦汁，并设过滤完毕麦汁温度为70，则进入煮沸锅的麦汁量为： （2） 煮沸过程蒸发耗热量煮沸强度10%，时间1.5h，则蒸发水分为：故（3）热损失为 （4）把上述结果代入得出麦汁煮沸总耗热4.2.7 糖化一次总耗热量 4.2.8 糖化一次耗用蒸

38、汽量d使用表压0.3mpa的饱和蒸汽，,则：式中，为相应冷凝水的焓（561.47kj/kg）；为蒸汽的热效率，取=95%。4.2.9 糖化过程每小时最大蒸汽耗热量在糖化过程各步骤中，麦汁煮沸耗热量为最大，且已知煮沸时间为90min热效率为95%，故： 相应的最大蒸汽耗量为： 4.2.10 蒸汽单耗据设计，每年糖化次数为1880次，共生产啤酒50003t.年耗蒸汽总量为：每吨啤酒成品耗蒸汽（对糖化）：每昼夜耗蒸汽量（生产旺季算）为：最后，把上述结果列成热量消耗综合表，如表4-3所示表4-3 50000t/a啤酒糖化车间总热量衡算表名称规格（mpa）每吨消耗定额（kg）每小时最大用量（kg/h）每

39、昼夜消耗量（kg/d）每年消耗量（kg/a）蒸汽0.3（表压）491.84927.67104648.8245924684.3 发酵车间耗冷量计算年产50000吨啤酒厂发酵车间耗冷量计算下面是应用普遍的锥形罐发酵工艺进行50000t/a啤酒厂发酵车间的耗冷量计算。啤酒发酵工艺有上面发酵和下面发酵两大类，本设计采用目前我国应用最普遍的锥形罐发酵工艺进行5万t/a啤酒厂发酵车间的耗冷量计算。冷却冷却至-1锥形灌发酵冷麦汁694热麦汁清酒灌过滤贮酒 图4-2 发酵工艺流程示意图工艺技术指标及基础数据年产11°淡色啤酒5万吨旺季每天糖化8次，旺季160天，淡季每天糖化4次，淡季150天，则全年

40、的总糖化次数为：8×160×150×4=1880次。主发酵时间6天；4锅麦汁装1个锥形罐；11°啤酒麦汁比热容=4.0kj/（kg·k）；冷媒用15%酒精溶液，其比热容可视为=4.18 kj/（kg·k）； 麦芽糖化厌氧发酵热q=613.6kj/kg；麦汁发酵度55%。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：,-工业耗冷,-非工业耗冷。4.3.1 工艺耗冷量（1） 麦汁冷却耗冷量q1 采用一段式串联逆流式麦汁冷却方法，使用的冷却介质为2的冷冻水，出口的温度为85。糖化车间送来的热麦汁温度为94，冷却至发酵起始温度

41、6。根据表4-2啤酒生产物料衡算表，可知每糖化一次热麦汁29407.74l，而相应的麦汁密度为1044kg/m3,故麦汁量为：又知11°啤酒麦汁比热容=4.0kj/(kg·k),工艺要求在1h小时内完成冷却过程，则所耗冷量为：式中分别表示麦汁冷却前后温度（），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为： 相应地冷冻介质（2的冷冻水）耗量为：式中，分别表示冷冻水的初温和终温（）,水的比热容kj/（kg·k）（2） 发酵耗冷量q2 发酵期间发酵放热，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

42、发酵度为55%，则1l麦汁放热量为：根据物料衡算，每锅麦汁的冷麦汁量为27643.28l,则每个锥形罐发酵放热量为：由于工艺规定主发酵时间为6天，每天装2个罐，并考虑到发酵放热不平衡，取系数1.5,忽略主发酵的升温，则发酵高温时期耗冷量为： 发酵后期发酵液降温耗冷 主发酵后期，发酵后期，发酵液温度从6缓降到-1。每天单罐降温耗冷量为：工艺要求此过程在2天内完成，则耗冷量为（麦汁每天装2个锥形罐）： 发酵总耗冷量 每罐发酵耗冷量 发酵用冷媒耗（循环量）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：（3） 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

43、时要排放部分酵母，经洗涤活化后重复用于新麦汁的发酵，一般可重复使用57次。设湿酵母添加量为麦汁量的1%，且使用1的无菌水洗涤，洗涤无菌水量为酵母量的3倍。冷却前无菌水温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： 每班无菌水用量：假设无菌水冷却操作在2h小时内完成，则无菌水冷却耗量为：耗冷冻介质量为：式中，冷冻酒精液热交换前后的温度，分别为-8和0。每罐用于酵母洗涤的耗冷量：式中2-每班装罐2罐（4） 酵母培养耗冷量q4根据工艺设计，每月需进行一次酵母纯培养，培养时间为12d，即288h。根据工厂实践，年产50000t啤酒酵母培养耗冷量为，则对应的年冷耗量为： 相应的高峰冷冻

44、介质循环量为：（5） 发酵车间工艺耗冷量qt综上计算，可算出发酵车间的工艺耗冷量为：4.3.2 非工艺耗冷量除了上述的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，构成所谓的非工艺耗冷量，现分别介绍。（1）露天锥形罐冷量散失q5锥形罐啤酒发酵工厂几乎都把发酵罐置于露天，由于太阳辐射，对流传热和热传导等造成冷量散失。通常，这部分的冷量由经验数据求取。根据经验，年产5万吨啤酒厂露天锥形罐的冷量散失在22000-50000kj/t啤酒之间。故旺季每天耗冷量为：-旺季成品啤酒日产量(t)若白天日晒高峰耗冷为平均每小时耗冷量的2倍，则高峰耗冷量为： 冷媒（-8稀酒精）用

45、量：（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。所以：冷媒（-8稀酒精）用量：将上述结果，整理后可得50000t/a啤酒厂发酵车间冷量衡算表，如表4-4所示。表4-4 啤酒发酵车间冷量衡算表耗冷分类耗冷项目每小时耗冷量（kj/h）冷媒用量（kg/h）每罐耗冷（kj）年耗冷量（kj）工艺耗冷量麦汁冷却1080710431149.8432284162.03×1010发酵耗冷228739.86840.37540886.83.63×109无菌水冷却111650.9 3338.8111650.95.07×107酵母培养6966720832006402.0×108工艺总耗冷11217167.7438186172.349×1010非工艺耗冷量锥形罐冷损886646.926514.653198822.502×109管道等冷损1346059.44025352582342.808×109非工艺总耗冷2232706.399435925.31×109合计总耗冷13449868537622092.88×1010单耗57555