5万吨啤酒厂设计说明

..目录第1章绪论....................................................................................................................31.1酒的定义.................................................................................................................31.2啤酒的分类.............................................................................................................31.3国内啤酒工业发展现状..........................................................................................31.4啤酒工业在国民经济中的地位及发展方向..........................................................4第2章设计概论...........................................................................................................62.1课程设计的指导思想..............................................................................................62.2生产方法、工艺流程、工艺条件..........................................................................62.3原料的来源、规格及标准.......................................................................................82.4环保措施..................................................................................................................11第3章工艺计算..........................................................................................................133.1糖化车间的物料衡算............................................................................................143.2糖化车间的热量衡算............................................................................................233.3发酵车间的耗冷量衡算….....................................................................................28第4章啤酒生产主要设备的选择与论证..................................................324.1主要设备的选型与计算.................................................................................j.....324.2附属设备的设计与选择.......................................................................................37第5章重点设备的选型与计算〔过滤槽.....................................................385.1其形式与结构.......................................................................................................385.2有关参数...............................................................................................................385.3过滤槽的尺寸计算...............................................................................................395.4过滤槽的安装要求及使用说明...........................................................................405.5过滤槽的主要规格...............................................................................................40第6章车间平面布置及说明.................................................................................416.1车间平面布置的任务..........................................................................................416.2车间布置设计的内容..........................................................................................416.3车间平面布置的原则...........................................................................................426.4车间布置设计的有关技术和参数.......................................................................436.5设备布置图..........................................................................................................45结束语................................................................................................................................47参考文献............................................................................................................................48第1章绪论1.1啤酒的定义：以大麦为主要原料,以淀粉质的谷类原料为辅料,并加入适量的酒花,经酵母发酵后,生产出来的含有二氧化碳,具有泡沫,具有酒花香味和爽口苦味,营养丰富,风味独特,并于1972年07月在墨西哥召开的第九届世界食品会议被称为"液体面包"的酿造酒。1.2啤酒的分类：〔1按原麦汁的浓度分为：低浓度〔营养啤酒2.5%-9%、中浓度啤酒11%-12%、高浓度啤酒13%-22%〔2按啤酒的色泽分为：淡色啤酒,浓色啤酒,黑啤酒；〔3按所用酵母分为：上面发酵啤酒〔英国,比利时,澳大利亚,下面发酵啤酒；〔4按销售渠道可分为：内销售,外销售〔出口酒,特制酒；〔5按是否杀菌可分为：生啤酒,熟啤酒；〔6按包装容器可分为：桶装的,瓶装的,罐装的。〔7以及最近还有一些新的分类方法如：按酒精含量可分为:无醇,低酒精,中酒精,高酒精含量啤酒；按原料可分为：玉米啤酒,小麦啤酒。按饮用价值分为：营养型啤酒,疗效型啤酒。1.3国内啤酒的生产情况：我国古代的原始啤酒可能也有4000到5000年的历史,但是市场消费的啤酒是19世纪末随帝国主义用洋枪洋炮打开中国大门的时候进入中国的。现在啤酒是世界上销售最多的饮料酒,随着人们生活水平的提高,饮食结构的不断改变,啤酒已经进入了千家万户。我国啤酒工业起步较晚,但发展迅速,目前我国的啤酒年生产量已位届世界首位,但人均消费量远远落后于发达国家,我国啤酒工业始于1900年,俄国人在XX建立乌卢布列夫斯啤酒厂；1903年,在XX,英德联合开办英德酿酒；1904年出现了XX的,中国人自己开办的啤酒厂：东北三省啤酒厂；1914年分别建立了XX的五洲啤酒厂,北京的双合盛啤酒厂,1935年,XX出现了五丰啤酒厂；1958年,我国成立了一批啤酒业的骨干企业,其规模当时在2000t左右。自新中国成立,我国啤酒行业经历了以下四个阶段：第一阶段：从1953年到1962年,是啤酒工厂的调整与发展阶段。在这一阶段,开始引进啤酒酿造大麦,逐渐掌握了麦芽生产和啤酒酿造技术。啤酒的科学研究、教育、人才培养学方面的工作为啤酒工业今后的发展,打下了良好的基础。第二阶段：19世纪60年代初,我国已经培养了一批发酵工程的专门人才能够自己设计建造小规模的啤酒厂,啤酒酿造的一种特殊原料酒花能够自种自己,1979年,全国的啤酒厂达到了150多家。在1980年,我国生产啤酒62.8万吨,一些啤酒厂的规模越来越大。第三阶段：我国的啤酒工业高速发展时期〔1980-1990,在这阶段扩建和新建的啤酒厂迅速出现,啤酒的生产规模也逐步扩大,并从国外引进先进的技术与设备以及新型人才,这样加快了我国啤酒工业的发展,全国的啤酒产量从1982年的117万吨到1985年的310.4万吨,再到1988年的654万吨。第四阶段：在这一阶段,中国的啤酒工业进入了旺盛的成熟期,90年代初期啤酒工业的投资、经营方式也呈多元化,出现外方独资、中外合资、租赁、商标许可、技术咨询等遍布全国。90年代中期,啤酒工业继续以高速度发展,外方投资纷纷撤出,但开始对啤酒的质量,啤酒工业的经济效益开始重视,开始向大型化,集团化的方向发展。以提高综合竞争能力,扩大市场份额。1.4啤酒在国民经济中的地位以及发展方向：〔1国民经济中的地位:自新中国成立以后,我国的啤酒工业得到了恢复与发展,特别是在改革开放以后的30多年得到了迅速发展,实现了三级跳,1988年我国的啤酒年产量达到660万吨,位居世界第三,1993年我国的啤酒年产量为1225万吨,超过德国位居世界第二名,20XX我国啤酒的年产量达到2386.83万吨,超过美国位居世界第一位,20XX生产啤酒4103.09万吨。但是现在我国年人均消费为31L,略高于世界水平。随着我国人民生活水平的提高,在我国的城镇啤酒已经成为大众饮料,但现在农村还有着广阔的市场前景。啤酒工业的发展,当然也极大促进我国经济的蓬勃发展,增加了劳动人民的就业岗位,带动了其他辅助行业的发展。〔2在以后我国啤酒工业的发展方向：第一,行业结构的变化,集团化、大型化。企业的数量将会继续下降,生产能力和年生产量将会持续上升；并以一业为主,多元扩张,大多数企业再把啤酒业做强做大的同时,依靠自身的优势进入其他行业,进行多元化发展；信息化,啤酒企业对加快企业的信息化更加的重视,包括：加快内部信息化的建设和加快外部信息的沟通与利用；科技化,加快科技进步是啤酒行业未来竞争的焦点;产品的多样化,传统的啤酒仍然是主流,但是会有越来越多的个性化产品不断的出现在我们消费者的视野之中。第二,企业所有制结构的多元化,国有企业逐步退出,股份制企业、多种所有制混合企业、民营企业将得到大的发展,新一轮上网中外合资企业也会增多,合资形式改变了的合资企业也会相应增加。第三,市场结构的变化：在城市市场中,中高档啤酒市场、特色啤酒市场、女士啤酒市场将得到迅速发展,并掀起新一轮消费高潮；在农村市场,随着农民生活水平的大幅度提高,农民经济的发展,啤酒的消费出现稳步的增长趋势。第四,传统的企业到经销商再到消费者的模式将会受到挑战,企业到消费者的直销模式将会得到快速的发展,尤其是现在电子商务的快速发展使网上营销的啤酒行业得到快速的发展。第2章设计概论2.1课程设计指导思想在确定生产工艺和工艺流程以及设备选型时,工艺上力求合理性和先进性。设备上根据实际尽可能采取先进的生产设备。通过先进的技术、自动化、机械化的生产控制来减轻体力劳动和提高劳动力生产率。并且经过精心设计来达到投资少、技术新、质量好、效益好回收期短等目的。除此之外,还因地制宜,采用合理的管理方法、降低能耗、减少污染、保护环境、选用合适的产品、减少浪费、将该厂的防火标准达到一级防火标准。从这些方面着手达到工厂设计的目的。2.2生产方法、工艺流程、工艺条件生产方法：将大麦进行发芽,获取的麦芽与淀粉质的辅料,进行糖化,并将获得的料液在加入酒花与酵母之后进行发酵,过滤发酵液,并进行一系列的处理,即可获得啤酒,进行灭菌、包装,即为成品啤酒。工艺流程：原大麦粗选精选分级发芽干燥辅料粉碎贮色糊化锅除根糖化锅贮仓粉碎发芽贮藏过滤麦汁贮槽煮沸旋涡沉淀过滤过冷离心分离发酵冷却清酒罐罐装糖化工艺曲线：图2-1糖化工艺曲线糖化工艺曲线的说明：〔1辅助原料与部分麦芽粉在糊化锅中与水混合,并升温煮沸糊化。与此同时麦芽与水分在糖化锅内混合,52度保温,进行蛋白质休止。〔2采用两段式糖化温度,提高可发酵性糖含量糖化温度为63度,此温度下糖化,麦芽中核苷酸、内切肽酶及β-淀粉酶均有活性,促进了核酸分解〔形成核苷酸、及嘌呤、嘧啶；内切肽酶还有一定活性,可补充蛋白质的分解,形成较多的可溶性氮；有利于形成较多的可发酵性糖。〔3第二段糖化,主要发挥-淀粉酶的催化作用,提高麦汁收率。此段要分醪煮沸至100度,在回到糖化对醪,最后升温至78度时糖化结束。发酵工艺曲线：工艺条件<1>麦芽制造：对大麦要求：发芽力＞85%发芽率＞96%大麦并且要贮存一段时间渡过休眠期,浸麦〔50—60小时浸麦度43—40%干燥麦芽除根,获得麦芽。<2>麦芽汁的制造：麦芽经粉碎后加入温水,在一定温度下〔粉碎度：1:30—40加水比：1:2.8—3.5之间温度为63—65℃<3>发酵：麦芽汁澄清冷却加入酵母菌,并送入到发酵罐,开始发酵；在同一个发酵罐中进行前发酵和后发酵。前发酵产生酒精,后发酵产生风味物质,并促进啤酒的成熟。表2-1主发酵现象和要求发酵阶段外观状态和要求酵母繁殖期麦汁添加酵母8-16个小时以后,液面上出现二氧化碳小气泡,逐渐形成白色的,乳脂状的泡沫,酵母繁殖20小时以后立即进入主发酵槽。泡期还槽4-5小时后,在麦汁表面逐渐出现更多的泡沫,由四周渐渐向中间,洁白细腻,厚而紧密,如花菜状,有二氧化碳小气泡上涌,并且带出一些析出物。高泡期发酵后2-3天,泡沫增高,形成隆起,并因酒内酒花树脂和蛋白质-单宁复合物开始析出而逐渐变为棕黄色,此时为发酵旺盛期,需要人工降温,但是不能太剧烈,以免酵母过早沉淀,影响发酵作用。落泡期发酵5天以后,发酵力逐渐减弱,二氧化碳气泡减少,泡沫回缩,酒内析出物增加,泡沫变为棕褐色。泡盖形成期发酵7-8天后,泡沫回缩,形成泡盖,撇去所析出的多酚复合物,酒花树脂,酵母细胞和其他杂质,此时应大幅度降温,使酵母沉淀。<4>后发酵以及储藏：麦汁经主发酵后的发酵液叫嫩啤酒,此时酒的二氧化碳含量不足,双乙酰,乙醛,硫化氢等挥发性物质没有减低到合理的程度,酒液的口敢不成熟,不适合饮用。大量的悬浮酵母和凝结析出的物质尚未沉淀下来,酒液不够澄清,一般还要几个星期的后发酵和贮酒期,啤酒的成熟和澄清均在后发酵和贮酒期。<5>过滤灭菌：采用硅藻土过滤,再经灭菌、冷却、包装、成品啤酒。2.3原料来源及标准原、辅材料的来源原、辅材料有大麦、淀粉、水、酒花、酵母原辅材料的质量标准〔1>大麦：具有颗粒饱满、皮薄、淀粉含量高和发芽率高〔发芽率＞96%发芽力＞85%淀粉含量58—65%含水量＜13%。〔2淀粉：用大米、玉米、薯类生产的淀粉。达到降低成本,不能造成过滤困难,不能带来异味,用量为：20—30%。〔3水：水质洁净,还必须除去水中所含的石灰和碳酸盐,pH为6.8—7.2.无异味。〔4酒花：赋予啤酒纯正的芳味和啤花香气,同时还具有一定的防腐和澄清麦芽汁的能力。酒花产地主要集中在德国、美国、中国、捷克、英国与俄罗斯。分为苦花型、香花型、苦香兼有型。啤酒酿造只用雌酒花。酒花应在低温、避光、隔绝空气、防潮条件下保藏。〔5酵母：酵母种类繁多。在酿酒过程中起降糖作用,产生CO2和酒精。用于酿造的酵母为啤酒酵母,它又分为上面酵母和下面酵母。我国通用下面酵母发酵。水质的要求啤酒酿造用水时指糖化用水,洗糟用水,啤酒稀释用水,可以使用地表水和地下水,其水质必须符合酿造用水质量要求:无色,无臭,透明,无漂浮物,味纯正,无生物污染’硬度低、不含亚硝酸盐,铁、锰含量低。具体要求见表2-2表2-2水质要求表水质内容颜色透明度味道总溶解盐PH值有机物〔高锰酸钾耗氧量理想状态无色透明无沉淀无味150-200mg/L0-3mg/L水质内容铁盐<以计锰盐<以计>氨态<计>氯化<以计>游离氯理想状态<0.3mg/L<0.1mg/L020-60mg/L<0.1mg/L产品的质量标准：〔1感官要求：淡色啤酒的感官指标应符合下表规定表2-3淡色啤酒的感官指标项目优级一级二级外观透明度清亮透明,无明显悬浮物和沉淀物尚清,较透明浊度,ＥＢＣ≤１．０≤１．５≤２．０泡沫形态泡持性瓶装Ｓ≥２１０≥１８０≥１２０听装Ｓ≥１８０≥１８０色度ＥＢＣ１４°５．０＿１１．０１０°１２°５．０＿９．５５．０＿１１．０５．０＿１４．０８°５．０＿１２．０香气和口味具有明显的酒花香气,口味纯正,爽口,酒体醇厚,柔和无异香、异味有较明显的酒花香气,口味纯正,较爽口,酒体谐调,无异香、异味有酒花香气,口味较纯正,无异味〔2保质期：瓶装、罐装熟啤酒保质期优级、一级不少于120天,二级不少于60天,瓶装鲜啤酒保质期不少于7天,罐装、桶装鲜啤酒保质期不少于30天。〔3卫生要求：卫生指标按GB2758执行。〔4啤酒的理化要求见表表2-4表2-4啤酒的理化要求表项目级别优级一级二级酒精含量/%〔质量分数18°P≥4.5≥4.316°P≥4.4≥4.214°P≥4.3≥4.112°P≥3.7≥3.511°P≥3.4≥3.210°P≥3.1≥2.98°P—≥2.4≥2.2原麦汁浓度/%〔质量分数18°P18±0.316°P16±0.314°P14±0.312°P12±0.311°P11±0.310°P10±0.38°P8±0.3总酸含量〔100mL/mL18°P、16°P≤4.514°P≤3.012°P、11°P10°P、8°P≤2.6二氧化碳含量/%〔质量分数≥0.40≥0.38≥0.35双乙酰含量/<mg/L>淡色≤0.13≤0.15≤0.20浓色、黑色≤0.14≤0.16≤0.202.4环保措施污水处理的原则、方法和效果<1>污水处理的原则：革新工艺,减少排污量；考虑回收利用；从全局出发,对污水妥善处理；采取先进技术；经济合理。<2>污水处理的方法：①化学沉淀法；②中和沉淀法；③氧化沉淀法；④活性炭吸附法；⑤混凝法；⑥活性污泥法；⑦生物转盘法；⑧膜处理。<3>污水处理的效果：将水中的大颗粒污染物过滤,将水中的氮磷钾盐除去,重新被人们利用,实现循环的意义。处理结果达到—2002一级:COD50/60mg/LBOD10/20mg/LSS10/20mg/L动植物油1/20mg/L石油类1/10mg/L阴离子表面活性剂0.5/5mg/L总磷1/0.5mg/L色度/稀释倍数30/50PH6—9类大肠杆菌1000个/L。副产物的综合利用啤酒生产中主要的副产物有麦糟、废酵母。CO2。<1>麦糟：由麦芽和不发芽谷物原料在糖化中不溶解而形成的,主要含有麦芽的麦壳、叶芽、不溶性蛋白质、半纤维素、脂肪、灰分及少量未分解淀粉和未洗出的可溶性的浸出物等。其回收利用主要有以下几个方面：①动物饲料领域的利用：麦糟饲料；单细胞蛋白饲料的生产；高蛋白质源的转化。②在食品工业中的应用：膳食纤维食品的开发；麦糟直接制作食品。③麦糟做燃料的综合利用：用来发电、产生蒸汽等。④用作建筑行业制砖过程的填料,生产出的砖块质量很轻,另外还作为建筑行业用纸板的生产原料。<2>废酵母：其中2/3是主发酵酵母,1/3是后发酵酵母。啤酒酵母中,人体必需的八种氨基酸含量均很高,尤其是赖氨酸；也几乎含有各种维生素；其回收利用主要有以下几个方面：①啤酒酵母在饲料中的应用：啤酒泥经加热、自溶及干燥后制得的酵母粉,可以做饲料的添加剂,也可作为商品直接出售。②啤酒酵母在食品工业中的应用：用啤酒酵母生产营养酱油；酵母抽提物的制备；啤酒酵母生产食品添加剂。③啤酒酵母在生物制药工业中的应用：用啤酒酵母制取核苷酸、核酸、核苷类药物；制取果糖二磷酸钠；制取谷胱甘肽等其他生化药物。废酵母可以通过滚筒干燥、热空气干燥和喷雾干燥获得酵母粉,也可以通过自溶、分离、去苦、蒸发四步获得酵母浸膏。<3>二氧化碳：二氧化碳的生成主要集中在主发酵过程中,在二氧化碳回收过程中必须经过洗涤、净化、压缩、干燥、冷却、液化等过程。二氧化碳的回收利用可包括以下几个方面：①CO2在啤酒厂的利用制备稀释用水：利用CO2的置换作用,制备脱氧水；CO2洗涤：在啤酒发酵后期,在发酵罐底部通入CO2洗涤啤酒,加速啤酒成熟,缩短贮酒期；CO2背压：驱除设备、容器空间存留的空气,减少啤酒与CO2的接触,可以提高啤酒的风味稳定性和啤酒的质量。②外销CO2的利用：当CO2有剩余时,可制成液体CO2装入钢罐,对外销售,可用来制作汽水、汽酒以及其他清凉饮料,也可以用于制备灭火剂与尿素,还可以用于焊接工业；将CO2制作成固态干冰,用作冷却剂和人工降雨剂等。第3章工艺计算3.1糖化车间的物料计算计算依据：<1、工艺采用传统的四器组合糖化,锥型发酵罐一罐法<2、以100Kg混合原料计算,麦芽：玉米=70：30,酿造12°浅色啤酒。<3、工艺损耗以国家颁布的一级企业先进指标为计算依据。<4>、基础数据：选澳大利亚麦芽,年产5万吨12°浅色啤酒,<5>、麦芽：玉米=70：30,重点设备过滤槽。<6>、设计规模：年产5万吨12°浅色啤酒的啤酒厂工艺技术指标及基础数据:表3-1工艺技术指标及基础数据表项目名称代号百分比﹪说明定额指标原料利用率Φ99麦芽水分Wm6玉米水分Wn11无水麦芽浸出率Em78无水玉米浸出率En85原料配比麦芽M70玉米N30损失率澄清冷却损失1.0对热麦汁发酵损失2.0对冷麦汁过滤损失2.5对发酵后啤酒量包装损失2.0对过滤后啤酒量总损失率啤酒总损失率7.5年产320天,旺季每天糖化6次,淡季每天4次,吨酒耗粮172.96kg/t。3.1.3水、蒸汽↙↘麦芽、玉米—→粉碎—→糊化———→糖化—→过滤▏↓→麦汁煮沸锅→酒花渣分离器→回旋沉淀槽→麦糟薄板冷却器—→↓↓↓酒花糟热凝固物冷凝固物图3-1啤酒厂糖化车间工程流程示意图100kg原料的物料衡算〔生产12°浅色啤酒<1>.浸出物量G：原料麦芽浸出物：Gm=100×70%×〔1－6%×78%＝70×94％×78％＝51.32kg原料玉米浸出物：Gn＝100×30％×〔1－11％×85％＝30×87％×85％＝22.70总浸出物量：G＝Gm﹢Gn＝51.32﹢22.70＝74.02<2>.糖化用水量的计算设头号麦芽汁的浓度B＝14％－10％,未加洗糟水,取14％糖化时原料利用率Φ＝99％,原料含水和糖化时蒸发水分忽略不计。W1＝[G×Φ×<100－B>]／B＝[74.02×99％×﹙100－14％﹚]／14％＝450.15﹙㎏﹚<3>.湿麦糟的重量Wg设麦糟含水量为85％原料非浸出物的量＝原料重量×﹙1－原料水分﹚×﹙1－原料浸出率﹚×原料利用率麦芽非浸出物的量Gm′＝70×﹙1－6％﹚×﹙1－78％﹚×99％＝14.33﹙㎏﹚玉米非浸出物的量Gn′＝30×﹙1－11％﹚×﹙1－85％﹚×99％＝3.96﹙㎏﹚100㎏混合原料非浸出物G′＝Gm′＋Gn′＝14.33＋3.96＝18.29﹙㎏﹚湿麦糟的量Wg＝G′／﹙1－85％﹚＝18.29／15％＝121.96﹙㎏﹚<4>麦糟吸收头号麦汁的量W＝Wg×85％＝121.96×85％＝103.67﹙㎏﹚<5>头号麦汁收量：原料浸出物量×原料利用率＋糖化水量＝G×Φ＋W1＝74.02×0.99＋450.15＝523.43﹙㎏﹚实际头号麦汁收量：523.43－103.67＝419.76﹙㎏﹚<6>洗糟水用量﹙W2﹚W2＝W4﹙麦汁带走水量﹚＋W5﹙麦糟吸水量﹚－W1－W3﹙原料带进水量﹚麦汁带走水量：W4＝煮沸前麦汁量－原料浸出物量﹙Φ×G﹚煮沸前麦汁量＝煮沸后麦汁量＋蒸发水分量＝W＋Wx煮沸后麦汁量W＝﹙G×Φ﹚／煮沸后麦汁浓度12°浅色啤酒最终麦汁浓度12%麦芽汁煮沸后经漩涡沉淀槽和板式换热器,由于水分的自然蒸发,浓度提高0.2%,因此煮沸后麦汁浓度为11.8%W＝﹙74.02×99％﹚／11.8％＝621.02﹙㎏﹚<7>湿麦糟的计算Wg设麦糟的含水量85%原料非浸出物=原料重量×〔1-原料水分×〔1-原谅浸出率×原料利用率麦芽中非浸出物〔g′m为：g′m=m×<1-Wm>×<1-Em>×=70×<1-6%>×<1-78%>×99%=14.33<kg>玉米中非浸出物〔gˊn为：g′n=n×<1-Wn>×<1-En>×=30×<1-11%>×<1-85%>×99%=3.96<kg>则：100kg混合原料中含非浸出物gg=g′m+g′n=18.29<kg>设：由过滤糟排出的非浸出物即为麦糟,其含水率为80—85%,现取85%则：湿麦糟重量：Wg=18.29/15%=121.96<kg><8>麦糟吸麦汁量 当头号麦汁滤出后,残留在麦糟内液体是被原料中非浸出物吸收的头号麦汁,其吸收率即为麦糟的含水率〔85% 麦糟吸头号麦汁量为：W=Wg×85%=103.67〔kg<9>头号麦汁收量 由100kg 〔原料浸出物含量×原料利用率+糖化用量 即：<E×Φ>+W水=<74.02×99%>+450.15=523.43<kg>由于原料中非浸出物吸收部分麦汁,所以实际头号麦汁收量为：523.43-103.67=419.76〔kg<10>洗糟用水量计算W2洗糟用水量W2=麦汁带走的水量〔W4+麦糟吸水量〔W4-W1-原料带进水量〔W3W4=煮沸前麦汁量－原料浸出物量<φ×G>煮沸前麦汁量＝煮沸后麦汁量＋蒸发水分量=W+Wx煮沸后麦汁量;W＝φ×G/煮沸后麦汁浓度由麦汁带走的水量〔W4设：最终麦汁浓度为12%,麦汁煮沸后经沉淀槽和板式热交换器冷却时,由于麦汁自然蒸发,其浓度提高了0.2%所以,在蒸发后麦汁重量==74.02×0.99/11.8%=621.02〔kg设：麦汁在煮沸锅内大蒸发强度为10%,大蒸发时间为1.5h,蒸煮锅内蒸发水分为WxWx=蒸煮前麦汁量×蒸发强度×蒸发时间即：Wx=<Wx+621.02>×10%×1.5所以：Wx=15×621.02/85=109.60〔kg则：煮沸前麦汁量=621.02+109.60=730.62〔kg煮沸前麦汁浓度〔B’为： B’〔%=×100%=74.02×99%/730.62=10.03%过滤槽排出所有麦汁的水分W4为：W4=煮沸前麦汁量-其中浸出物含量×99%=657.33<kg>麦糟带走的水量〔W5W5=湿麦糟重量-湿麦糟中干物质重量=121.96-18.29=103.67〔kg原料带进的水量〔W3W3=70×6%+30×11%=7.50<kg>则：洗糟用水量W2=W5+W4-W1-W3W2=657.33＋103.67-450.15-7.5=303.35<kg><11>热麦汁体积 由上计算可知,煮沸结束后得浓度为11.8%的热麦汁,重量为621.02kg,麦汁比重1.0484kg/L,而100℃所以,热麦汁的体积V=621.02×1.04/1.0484=616.05<L><12>酒花用量设：酒花用量为每百升热麦汁添加干酒花量为0.1—0.2kg,现取则：每百升热麦汁的酒花用量=616.05×0.12/100=0.74〔kg设：酒花在麦汁煮沸时浸出率为40%,湿酒花含水量为80%则：湿酒花糟重=0.74×〔1－40%=2.22〔kg<13>澄清冷却物料的计算:煮沸锅→漩涡沉淀槽→澄清冷却〔薄板冷却器设：澄清冷却损失占热麦汁体积的1.0%,则：冷麦汁产量：616.05×〔1-1.0%=610.00<L><14>发酵的物料衡算①发酵度计算E=<0.0665A+n>/<100+1.0665A>A=3.3%;E=12%;n=4.24%真正发酵度=〔12-3.4.24/12×100%=64.67%②发酵中排出的CO2量设：12%麦汁比重为1.0484kg则：主发酵时被发酵的浸出物〔以麦汁糖汁为： 616.00×1.0484×12%×64.67%=49.63〔kgC12H12O114C2H5OH+4CO2分子量3424×44则：由反应式可算出发酵生成CO2量WCO2为：342：4×44=49.63：WCO2所以,WCO2=25.54〔kg设：主发酵液〔嫩啤酒中CO2的溶解量为0.35—0.45%〔w/w,现取0.40%则：溶解在嫩啤酒中CO2量为：610.00×1.0484×0.40%=2.56〔kg所以,发酵排出的CO2量WCO2为：25.54-2.56=22.98〔kg设：CO2在20℃,常压下,1.832kg则：游离的CO2体积=22.98/1.832=12.54m③酵母产量设：每百升麦汁在发酵后形成1.5—2.5kg的泥状酵母,现取则：酵母产量=616.00×2.0/100=12.20〔kg设：主发酵形成泥状酵母〔含水率为85%平均40%用于再生产菌重,60%用于制造商品干酵母粉〔含水率为7%④主发酵后嫩啤酒产量设：麦汁经过主发酵,由于泡盖,酵母沉淀及输送等体积损失为冷麦汁的2.0%则：嫩啤酒产量=610.00×<1-2.0%>=597.80〔L<15>成品啤酒的物料衡算①过滤后酒量为：597.80×〔1-2.5%=582.86〔L取成品啤酒损失为后酵啤酒体积的2%②成品啤酒产量=582.86×<1-2%>=571.20〔L③成品啤酒总收率=成品啤酒量/热麦汁量=571.20/616.05=92.72%即：总损失率为=1-92.72%=7.28%④12°啤酒吨酒耗粮设12°啤酒每升重1.012kg,则吨酒耗粮=〔100×1000/<571.20×1.012>=172.96kg/T=11°吨酒耗粮157.36kg/T<158kg/T3.1.5换算成100L生产100L成品啤酒相当于100kg混合原料生产啤酒的倍数：n=100/571.20=0.1750<倍>3.1.4100L啤酒的物料衡算根据上述衡算结果知,100kg混合原料可生产12°浅色啤酒571.20L,故可得下述结果：<1>生产100L12°淡爽啤酒需耗混合原料量为：G＝0.1750×100＝17.50<Kg><2>.麦芽耗用量为：17.50×70%＝12.25〔Kg<3>.玉米耗用量为：17.50×30%＝5.25〔Kg<4>.酒花耗用量：对淡爽啤酒,热麦汁中加入的酒花量为0.2%,故酒花耗用量为：m＝0.74×0.1750＝0.12〔Kg<5>.热麦汁量为：V＝616.05×0.1750＝107.81〔L<6>.冷麦汁量为：V¹＝107.81×0.99＝106.73〔L<7>.发酵液量：V²＝106.73×0.98＝104.59〔L<8>.过滤酒量：V³＝104.59×0.975＝101.98<L><9>.成品酒量：V＝101.98×0.98＝100.00<L><10>.湿麦糟的量:Wg=18.29×0.1750/15%＝21.34<Kg><11>.糖化用水量：W1＝74.02×0.1750×0.99×〔1－14%/14%＝78.78〔Kg<12>.头号麦汁的收量：12.95×0.99＋78.78＝91.60〔Kg<13>原料非浸出物的量：G′＝18.29×0.1750＝3.20<Kg><14>.酒花糟量设麦汁煮沸过程中酒花浸出率为40%,且酒花糟水分含量为80%,则酒花糟量为：2.20×0.1750＝0.39<Kg><15>.洗糟水用量：w＝303.55×0.1750＝53.12<Kg>3.1.6<1>.生产5万吨成品啤酒相当于100kg混合原料生产啤酒的倍数：n=50000×1000/〔571.20×1.012=86497.05<倍>根据上述衡算结果知,故可得下述结果：生产5万吨浅色啤酒需耗混合原料量为：G＝86497.05×100＝8649705.00=8.65×106<Kg><2>.麦芽耗用量为：8649705×70%＝6054793.50〔Kg=6.06×106<Kg><3>.玉米耗用量为：8649705×30%＝2594911.50〔Kg＝2.60×106<Kg><4>.酒花耗用量：对淡爽啤酒,热麦汁中加入的酒花量为0.2%,故酒花耗用量为：m＝0.74×86497.05＝64007.82〔Kg＝6.40×104<Kg><5>.热麦汁量为：V＝616.05×86497.05＝5.33×107〔L<6>.冷麦汁量为：V¹＝610.00×86497.05＝5.28×107〔L<7>.发酵液量：V²＝597.80×86497.05＝5.17×107〔L<8>.过滤酒量：V³＝582.86×86497.05＝5.05×107〔L<9>.成品酒量：V＝571.20×86497.05＝4.95×107〔L<10>.湿麦糟的量:Wg=121.96×86497.05=1.06×107〔Kg<11>.糖化用水量：W1＝74.02×86497.05×0.99×〔1－14%/14%＝3.89×107〔Kg<12>.头号麦汁的收量：523.43×86497.05＝4.53×107〔Kg<13>.原料非浸出物的量：G′＝18.29×86497.05＝1.58×106<Kg><14>.酒花糟量设麦汁煮沸过程中酒花浸出率为40%,且酒花糟水分含量为80%,则酒花糟量为：2.20×86497.05＝1.92×105<Kg><15>.洗糟水用量：w＝303.55×86497.05＝2.63×107<Kg>3.1.7每次糖化相当于100kg混合原料生产啤酒的倍数：n=50000×1000/〔571.20×1.012×1580=54.75<倍>根据上述衡算结果知,故可得下述结果：<1>生产啤酒需耗混合原料量为：G＝54.75×100＝5475.00<Kg><2>.麦芽耗用量为：5475.00×70%＝3832.50<Kg><3>.玉米耗用量为：5475.00×30%＝1642.50<Kg><4>.酒花耗用量：对淡爽啤酒,热麦汁中加入的酒花量为0.2%,故酒花耗用量为：m＝0.74×54.75＝40.52<Kg><5>.热麦汁量为：V＝616.05×54.75＝33728.74〔L<6>.冷麦汁量为：V¹＝610.00×54.75＝33397.50〔L<7>.发酵液量：V²＝597.80×54.75＝32729.55〔L<8>.过滤酒量：V³＝582.86×54.75＝31911.59〔L<9>.成品酒量：V＝571.20×54.75＝31273.20〔L<10>.湿麦糟的量:Wg=121.96×54.75=6677.31〔Kg<11>.糖化用水量：W1＝74.02×54.75×0.99×〔1－14%/14%＝24645.71〔Kg<12>.头号麦汁的收量：523.43×54.75＝28657.80〔Kg<13>原料非浸出物的量：G′＝18.29×54.75＝1001.38<Kg><14>.酒花糟量设麦汁煮沸过程中酒花浸出率为40%,且酒花糟水分含量为80%,则酒花糟量为：2.20×54.75＝121.55<Kg><15>.洗糟水用量：w＝303.55×54.75＝16608.41<Kg>3.1.550000t/a12°浅色啤酒酿造车间物料衡算表设生产旺季每天糖化6次,共计150天,而淡季则每天糖化4次,共计170天,则总的糖化次数为1580次每年。表3-2啤酒厂酿造车间物料衡算表物料名称单位对100kg混合原料100L11°淡色啤酒糖化一次定额量150000t/a啤酒生产混合原料kg10017.505475.008.65×106大麦耗用量kg7012.253832.506.05×106玉米耗用量kg305.251642.502.60×106酒花耗用量kg0.740.1240.526.40×104糖化用水量kg450.1578.1824645.713.89×107热麦汁L616.05107.8133728.745.33×107冷麦汁L610.00106.7333397.505.28×107发酵液量L597.80104.5932729.555.17×107过滤后酒量L582.86101.9831911.595.05×107成品酒量L571.20100.0031273.204.95×107原料非浸出物量kg18.293.201001.381.58×106湿麦糟的量kg121.9621.346677.311.06×107头号麦汁的收量kg523.4391.6028657.804.53×107洗澡水用量kg303.3553.1216608.412.63×107湿酒花糟kg2.220.39121.551.92×105备注：11°淡色啤酒的密度为1012kg/m3,实际年产啤酒50094t3.2糖化车间的热量衡算二次煮出糖化法是啤酒常用的糖化工艺,下面就以此为基准进行糖化车间的热量衡算。工程流程示意图如图3-2所示,其中的投料量为糖化一次的用料量〔计算参表3-2图3-1啤酒厂糖化工艺流程图糖化用水耗热量〔1.根据工艺,糊化锅加水量为：G1＝<1642.50＋328.50>×4.5=8869.50〔Kg式中,1642.50为糖化一次玉米粉量,328.50为糊化锅加入的麦芽粉量〔为玉米量的20%,4.5为加水比。<2>.糖化锅加水量为：G2＝3504.00×3.5＝12264.00〔Kg式中,3504.00为糖化一次糖化锅投入的麦芽粉量,即3832.50－328.50=3504.00<kg>而3832.50为糖化一次麦芽定额量,3.5为加水比。<3>.糖化总用水量为：GW＝G1＋G2〔3-1自来水的平均温度取t1=18℃,而糖化配料用水温度t2=50Q1=<G1＋G2×C水×〔t2－t1＝<8869.50＋12264.00>×4.18×<50－18>＝2826817<KJ>〔3-2第一次米醪煮沸耗热量<1>.由糖化工艺流程图〔图3-1可知,〔3-3<2>.糖化锅内米醪由初温t0加热到100℃Q21＝G玉米醪×C玉米醪×〔100－t0=<1642.50＋328.50＋8869.50>×C玉米醪×〔100－t0〔3-4①计算米醪的比热容G米醪根据经验公式进行计算。式中W为含水百分率；C0为绝对谷物比热容,取C0=1.55kJ/<kg•K>.C玉米＝0.01×[<100－11>×1.55＋4.18×11]＝1.84<KJ/kg·K>C玉米醪＝[1642.50×1.84＋328.50×1.71＋8869.50×4.18]/<1642.50＋328.50＋8869.50>＝3.59<KJ/kg·K>〔3-5②米醪的初温t0设原料的初温为18℃,而热水为50＝[1642.50×1.84×18＋328.50×1.71×18＋8869.50×4.18×50]/<1642.50＋328.50＋8869.50>=47.18℃把上述结果代入〔3-4式中,得：Q21＝G玉米醪×C玉米醪×〔100－t0=<1642.50＋328.50＋8869.50>×3.59×〔100－47.18＝1683839〔KJ<4>煮沸过程蒸汽带出的热量Q22设煮沸时间为40min,蒸发量为每小时5%,则蒸发水量为：Q22＝V1×I〔3-7V1＝G玉米醪×5%×40÷60＝361.35<Kg>Q22＝V1×I＝361.55×2257.2＝815639〔KJ〔3-8式中,I为煮沸温度〔约为100℃煮沸之后：G玉米醪＝1642.50＋328.50＋8869.50－361.35＝10479<Kg><5>.热损失Q23米醪升温和第一次煮沸过程的热损失约为前两次的耗热量的15%,即：<3-9>由上述结果得：＝<1＋0.15>×〔Q21＋Q22＝2621824〔KJ第二次煮沸前混合醪升温至70℃的耗热量按照糖化工艺,来自糊化锅的煮沸的米醪与糖化锅中的麦醪混后温度应为63℃,故混合前米醪先从100℃<1>.糖化锅中麦醪中的t麦醪已知麦芽初温为18℃,用50t＝<G混合×C混合×t混合－G麦醪×t麦醪×C麦醪>/G玉米醪C玉米醪<3-11>G混合＝G玉米醪＋G麦醪=1642.50＋328.50＋8869.50＋3504.00＋12264.00＝26608.50〔KgC麦醪＝[G麦芽×C麦芽＋G2×C水]/G麦醪＝3.63<KJ/kg·K>〔3-13＝47.79<2>.根据热量衡算,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：〔3-14C混合＝〔G玉米醪×C玉米醪＋G麦醪×C麦醪/G混合＝3.61<KJ/kg·K>〔3-15＝85.21℃只比煮沸温度低15℃<3>.计算Q3Q3＝G混合×C混合×〔70－63＝672396〔KJ〔3-17第二次煮沸醪的耗热量由糖化工艺流程可知：部分混合醪由70℃加热至100℃的耗热量<1>.第二次煮沸的混合醪液G混合′＝[〔78－70×G混合]/<100－70>＝26.7%×26608.50＝7104.50<Kg>Q41＝7104.50×3.61×30＝769414<KJ><2>.第二次煮沸蒸汽带出的热量Q42Q42＝G混合′×5%×10/60＝133635.60<KJ><3>.热损失Q43＝0.15×<Q41＋Q42>则：＝1038507〔KJ洗槽水耗热量由表3-2啤酒厂酿造车间物料衡算表可知,100kg混合原料可得到666.35kg热麦汁,并设过滤完毕麦汁温度为70℃<1>则进入煮沸锅的麦汁量为：G麦汁＝33728.74×1.048＝35347.71〔KgC麦汁＝4.0<KJ/kg·K>故Q61＝G麦汁×C麦汁×〔100－70＝4241725.50<KJ>〔3-31<2>.煮沸过程蒸发耗热量Q62煮沸强度10%,时间1.5h,故Q62＝I×V3＝2257.20×33728.74×1.048×10%×1.5＝11968030〔KJ<3>.热损失为〔3-33<4>.把上述结果代入上式得出麦汁煮沸总耗热Q6＝I.15×<Q61＋Q62>＝2431462.70<KJ>〔3-443.2.6糖化一次总耗热量Q总＝Q1＋Q2＋Q3＋Q4＋Q5＋Q6＝32185817<KJ>〔3-35糖化一次耗用蒸汽量使用表压0.3MPa的饱和蒸汽,I=2725.3KJ/Kg,则：D＝Q总/[〔I－i×n]＝32185817/[<2725.3－561.47>]×95%＝15657.33<Kg>〔3-36式中,i为相应冷凝水的焓〔561.47kJ/kg；η为蒸汽的热效率,取η=95%。每小时最大蒸汽耗量在糖化过程各步骤中,麦汁煮沸耗热量Q6为最大,且已知煮沸时间为90min热效率为95%,故Dmax＝Qmax/〔I－i＝[Q6/〔1.5×0.95]/<2725.3－561.47>＝6045.55<Kg/h>〔3-37蒸汽单耗:据设计,每年糖化次数为1580次,总共生产啤酒50000t.年耗蒸汽总量为：DT＝15657.33×1580＝24738587<Kg/a>每吨啤酒成品耗蒸汽〔对糖化：DS＝24738587/50094＝494.00<Kg/t>每昼夜耗蒸汽量为：生产旺季:Dd＝15657.33×6＝93943.98<Kg/d>生产淡季:Dd＝15657.33×4＝62629.32<Kg/d>表3-3啤酒厂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每昼夜消耗量〔kg/d每年消耗量〔kg/a项目0.3〔表压494.006045.5593943.98<旺季>62629.32〔淡季247385873.3发酵车间的耗冷量衡算：3.3.1发酵工艺流程94℃热麦汁→冷麦汁〔6℃→锥形发酵罐→过滤冷却至-1℃→贮酒→3.3.2工艺技术指标及基础数据年产12°浅色啤酒50000t；旺季每天糖化6次,淡季每天糖化4次,每年共糖化1580次；主发酵时间6天；4锅麦汁装一锥形罐；12°麦汁比热容C1=4.0kJ/<kg•K>；冷媒用15％酒精溶液,比热容可视作C2=4.18kJ/<kg•K>；麦芽糖厌氧发酵热q=613.6kg/kJ；麦汁发酵度60％。根据发酵车间耗冷性质,可分工艺耗冷和非工艺耗冷两类,既：<1>工艺耗冷量Qt＝Q1＋Q2＋Q3＋Q4①麦汁冷却耗冷量Q1,冷却剂：2℃冷冻水,出口温度为85Q1＝G×C1×<t2－41>/1＝12869808<KJ/h>式中t1和t2-分别为麦汁冷却前后温度〔0根据设计结果,每个锥形发酵罐装4锅麦汁,则麦汁冷却每罐冷量为：相应的冷冻介质〔2℃M1＝Q1/[C水×〔85－2]＝37095<Kg/h>式中t1’和t2’－分别是冷冻水的初温和终温〔Cw－水的比热容[kJ/<kg·K>]每一个锥形罐装4次糖化麦汁：Qf＝4×Q1＝51479232<KJ/h>②发酵耗冷量Q2＝Q21＋Q22A发酵期间发酵放热Q21假定麦汁固形均为麦芽糖,而麦芽糖的厌氧发酵房热量为613.6KJ/Kg。设发酵度为60%,根据物料衡算,每锅麦汁的冷麦汁量为33397.50L,则每锥形罐发酵放热量为：Q01＝613.6×12%×60%×33397.50×4＝5901899.00〔KJ由于工艺规定主发酵时间为6天,每天糖化6锅麦汁〔旺季,并考虑到发酵放热不平衡,取系数1.5,忽略主发酵的升温,则发酵高峰时期耗冷量为：Q21＝5901899.00×6×1.5÷4÷6÷24＝92217.20<KJ>B发酵后期发酵液降温耗Q22主发酵后期发酵液温度从6℃缓慢降到-1Q02＝G×C水×7×4＝4×33728.74×1.048×7×4.0＝3958944〔KJ工艺要求此过程在2天内完成,则耗冷量为〔麦汁每天装1.5个锥形罐：Q22＝Q02×1.5÷2÷24＝123717〔KJ/hC发酵总耗冷量Q2Q2＝Q21＋Q22＝123717＋92217.20＝215934.20<KJ/h>D每酵用冷媒耗量Q0Q0＝Q01＋Q02＝9860843<KJ>E发酵用冷媒耗〔循环量M2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0M2＝Q2/<C2×8>＝215934/<4.18×8>＝6457.36<Kg/h>③酵母洗涤耗冷量设湿酵母添加量为麦汁量的1.0%,且使用1℃的无菌水洗涤,洗涤无菌水量为酵母量的3倍[6]。冷却前无菌水温30℃。用由上述条件,可得每天无菌水用量为：GW′＝3×1%×33397.50×6＝6011.60〔Kg每班无菌水用量：GW＝GW′/3＝2003.85<Kg>假定无菌水冷却操作在2h小时内完成,则无菌水冷却耗冷量为：Q3＝GW×C水×〔30－1÷2＝121453<KJ/h>所耗冷介质为：M3＝Q3/〔C水×8＝3631.90〔Kg/h式中,t1和t2—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为：Q3′＝GW′×C水×<30－1÷1.5＝485817<KJ>式中1.5—每班装罐1.5罐。④酵母培养耗冷量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啤酒培养耗冷量为69667〔kJ/h,则对应的年冷耗量为：Q4′＝Q4×288×11×69667＝221760000<KJ>相应的高峰冷冻介质循环量为：M4＝Q4/<4.18×8>＝2083<Kg/h>⑤发酵车间工艺耗冷量综上计算,可算出发酵车间的工艺耗冷量为：Qt＝Q1＋Q2＋Q3＋Q4＝13276862〔KJ/h<2>非工艺耗冷量Qnt①露天锥形罐冷量散失根据经验年产5万吨啤酒厂露天锥形罐的冷量在13000~30000kJ/t啤酒之间,旺季每天：Q5′＝30000×50094/1580＝5706911〔KJ/d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：Q5＝Q5′×2/24＝475575〔KJ/h冷媒〔-8℃M5＝Q5/<4.18×8>＝14222<KJ/h>②清酒罐、过滤机及管道等散失冷量因涉及的设备、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：Q6＝12%×Qt＝1593223〔KJ/h冷媒〔-8℃M6＝Q6/<4.18×8>＝47644<Kg/h>Qnt＝Q5＋Q6＝2068798<KJ/h>第4章啤酒生产主要设备的选择与论证4.1主要设备的选型及计算：设本厂年生产日320天,旺季每天糖化6次,淡季每天糖化4次。则每次投料量：麦芽：3832.50kg玉米：<1>、麦芽贮箱 成品麦芽容重γ＝500kg/m3成品麦芽贮箱容积系数φ=0.8成品麦芽贮箱总容量：V=G/〔γ×φ=9.58一般采用方形锥底,结构内衬白铁皮,定箱尺寸A=2.5ma=B=2.0mb=H=1.5mh=V总=A×B×H+〔2A×B+A×b+B×a+2ab=10.25<2>麦芽粉贮箱φ=0.7麦芽粉比容2.56m麦芽粉贮箱总容量：V=G×2.56/〔φ×1000=2.56×3.832/0.7=14.20一般采用方形锥底,结构内衬白铁皮,定箱尺寸A=3.5m a=B=2.0m b=H=1.5m h=V总=A×B×H+〔2A×B+A×b+B×a+2ab=14.45m<3>玉米贮箱 成品大米容量γ＝500kg/m设成品大米粉贮箱容积系数φ=0.8成品大米贮箱总容量：V=G/<γ×φ>=4.12一般采用方形锥底,结构内衬白铁皮,定箱尺寸A=2.0m a=B=1.0m b=H=1.5m h=V总=A×B×H+〔2A×B+A×b+B×a+2ab=4.27<4>玉米粉贮箱φ=0.7大米粉比容1.80m大米粉贮箱总容量：V=G×1.80/〔φ×1000=4.27一般采用方形锥底,结构内衬白铁皮,定箱尺寸A=2.0m a=B=1.5m b=H=1.0m h=V总=A×B×H+〔2A×B+A×b+B×a+2ab=4.80m<5>麦芽粉碎机〔锤式麦芽四辊粉碎机、玉米粉碎机、斗式提升机两台<6>糊化锅尺寸的计算：①锅体形式：圆柱形球底加热式糊化锅：G玉米醪＝1642.50＋328.50＋8869.50＝10840.50〔Kg玉米水分含量为11%,则糊化醪干物质的量：＝1642.50×<1－11>/10840.50＝13.50%糊化醪的相对密度：1.0712Kg/L其有效体积：V有效＝10840.50/<1.0712×1000>＝10.12糊化锅的填充系数：φ＝0.7,即糊化醪所需糊化锅的总体积：V＝10.12÷0.7＝14.46②糊化锅其圆筒直径D与高H之比为2:1,则H＝D/2V总=V体+V底=πD2H/4＋πD³/24＝14.46D＝3.03mH＝1.52m圆整得D＝3.2mH＝1.6mV总=V体+V底=πD2H/4＋πD³/24＝3.14×3.2²×〔0.4+3.2/24＝17.68Φ=10.12/17.68＝57.24%即在所要求的范围内③升气筒直径：同糖化锅,糊化锅蒸汽量不大,取=1/50所以,d=D=3.2×=0.448m圆整 d=0.<7>糖化锅尺寸的计算糖化锅用于麦芽淀粉及蛋白质的分解,维持醪液在一定得温度,使醪液进行淀粉的糖化,以制备麦汁。①.锅体形式为圆柱型锅身球形锅底,直径与高之比为2:1②.加③.材质锅体室用不锈钢,夹套可用不锈钢或普通钢板糖化醪量：G玉米醪＋G麦醪＝1642.50＋328.50＋8869.50＋3504.00＋12264.00＝26608.50〔Kg糖化醪干物质%＝〔3832.50×94%＋1642.50×89%/26608.50＝19.03%查表得相对密度为1065kg/m3则糖化锅有效容积为＝26608.50/1065＝24.99m3取糖化锅充满系数为0.8,则糖化总体积为＝24.99/0.8＝31.24m糖化锅其圆筒直径D与高H之比为2:1,则将以上数据整理并带入得D=3.9m,H=1.95m圆整得D=3.9m,H=2.0mV总=V体+V底=πD2H/4＋πD³/24＝3.14×3.9²×<0.5＋3.9/24>＝31.64Φ=24.99/31.64＝78.98%即：在所要求的范围内。升气筒直径：同糖化锅,糖化锅蒸汽量不大,取=1/50所以,d=D＝3.9×0.14＝0.546m圆整得：d=0.6m<8>煮沸锅尺寸的计算麦汁煮沸锅是用于过滤后麦汁煮沸和加入酒花,使麦汁达到一定浓度的设备,拟采用内加热式煮沸锅。①锅体形式煮沸锅圆柱形的器身,椭圆形封头及封底。锅身直径与筒体高度之比为1.5:1-2:1,容量系数为65-75％,取70%,锥底角度应小于或等于1400为宜②加热方式外加热器,壳层通入0.3-0.6MPa蒸汽进行加热③煮沸强度要求10％或更高④材质锅体一般宜用不锈钢醪液量G=35347.72kg密度为1060kg/m3＝35347.72/1060＝33.35m3＝33.35/0.7＝47.64采用内加热式煮沸锅,忽略加热器中麦D=1.15×=1.15×47.641/3=1.15 ×3.6＝4.14圆整 D=4.2m汁量 H：D=1：2则圆柱部分的高为2.1m,椭圆封头及封底的高为1.1m。<9>回旋沉淀槽的尺寸计算回旋沉淀槽是圆柱形的器身,平底槽底及无折边锥形封头顶。回旋沉淀槽:＝33.35m3＝33.35/0.8＝41.69m式中1036—为煮沸锅中麦汁的密度,kg/m3×—有效容积系数,0.8设过滤槽圆柱直径为D,则圆柱高为,封头顶的顶角为1200,由体积公式：得D=4.8m,则圆柱高为2.4m。〔10板框过滤机设过滤需要2小时,则过滤机生产能力为:26608.50/2＝13304.25<Kg/h>〔11麦汁暂存罐作用：进入煮沸锅之前麦汁暂存,容积跟煮沸锅一样为47.64m取V＝50m3,D/H＝2/1即D＝5.1m〔12薄板换热器尺寸计算薄板冷却器：采用一段冷却的方式,设麦汁进回旋沉淀槽后的温度为55℃,冰水的温度为2℃。麦汁55ºC升至8ºC,冰水2ºC升至40Q＝G×4.0×<94－6>＝33397.50×1.048×4.0×88＝12320204〔KJ由Δt1=15ºC,Δt2=6ºC,则F＝Q/<K×Δt>＝209.53<㎡>其中K＝6000KJ/<h.㎡>选用型号为RB0.9的薄板冷却器,按人字型波纹形式,单台换热器的换热面积最大。〔11发酵罐的尺寸计算①发酵罐的个数为：t-发酵周期,〔天n-每天糖化的次数,〔按旺季计算A-每个发酵罐可容纳的麦汁的批次数,〔次3-周转量数则N＝20×6/4＋3＝33个A锥角的确定锥角采用750,便于酵母沉降和排放。B冷却方式的确定本次设计方式采用夹套冷却,分成3段,对柱身进行冷却,而锥底部分采用冷却层冷却。C罐的保温材料选择选用经济的聚酰氨树脂。D管的材料选择选用不锈钢作为发酵罐的材料,耐腐蚀且导热系数小,罐体上各种接管均为不锈钢。②.发酵罐尺寸的计算糖化一次发酵液的量为33728.74L,四锅进一罐。则发酵罐有效容积为：V有效＝33728.74×4/1000＝135.00设填充系数=0.8则V总=135.00/0.8＝169取径高比为：D:H=1:4,锥角为750,,则V总＝π×D²/4×H＋πD³÷24÷Tg37.5°将以上数据带入公式,并整理得：D=2.60<m>,H=4D=10.40<m>4.2附属设备设计与选型<1>啤酒过滤设备用途过滤啤酒,除去浑浊物、酵母细胞、残渣等。形式柱式硅藻土过滤机生产能力及设备选择设一罐啤酒40min过滤完连续生产每天最大需过滤啤酒33728.74×6×40/60＝134914.96<L>选取ZIZ-II型自控螺旋柱式硅藻土过滤机,生产能力。<2>CIP清洗系统设计1.CIP系统的设置〔流量580ml/min洗涤过程：清水喷淋10min,热水喷淋洗涤10min,用〔80℃,2%热碱水淋洗15min,热水10min,清水10min,H2O22.洗涤水罐设置清水罐2个,碱水罐1个,热水罐2个,H2O21个,无菌水罐1个。第5章：重点设备的选型与计算〔过滤槽过滤槽采用的是平底过滤槽,过滤时间为1.5小时5.1其形式与构型过滤槽是一具有不锈钢圆柱形槽身和平底及紫铜板弧形顶盖的容器,在平底上面有一层与平底平行的过滤筛板,每块筛板的面积为0.75㎡,筛板上面的筛孔一般采用0.4~0.7×25~30mm或直径为0.8mm的圆孔,圆孔下面为喇叭开口状,过滤槽平底上平均分布的导出管直径为25~45mm,平底上有出糟孔。槽体内设有耕糟装置。在槽身中央轴上有一喷射器,其中含有喷水管。5.2有关参数：<1>麦糟层的厚度：麦糟层的厚度不宜太薄或太厚,太厚会延长其过滤时间；太薄麦汁浸出太快,麦汁澄清度降低,麦汁容易冷却,使其过滤效率降低,一般取0.3~0.4m为宜。<2>过滤面积的确定：糖化一批次需要3832.50Kg干麦芽,又100Kg干麦芽产生180L含水的滤糟,最适宜的麦糟层厚度为0.35m,则糖化一批次所需的过滤面积为：0．18×38.325/0.35＝19.71㎡则对于糖化一批次,其过滤所需面积：19.71㎡<3>过滤槽容积：100㎏麦芽所需要的过滤槽的容量为0.7~0.8m3,取V＝3832.50×0.8/100＝30.67<4>过滤槽能力的计算：1㎡槽底面积所能容纳的麦芽量约为125~250㎏,一般取200㎏则G＝200×FF为槽底面积<5>过滤槽内耕糟装置的转速：①耕糟时,为避免麦糟层扬起,一般转速为0.25~0.40〔r/min圆周速度为0.04~0.07<m/s>②出糟时,转速约为4~5〔r/min,圆周速度为0.,4~0.7<m/s><6>过滤槽槽底与筛板的间距：至少大于槽底管口直径的0.25倍,其关系可见下表：表5-1滤过麦汁管径dmm28~3236~4044~48过滤板与槽底的间距mm0.25×d＋4~50.25×d＋5~80.25×d＋8~105.3过滤槽的尺寸计算：<1>所需容积计算:按物料衡算,每次糖化总28658kg,糖化醪干物质重量分数10.03%。查干物质比重换算得r=1.075/m3V有效=28658/1075=26.66生产需要1.2的容积系数V总=1.2×V有效=32.00<2>过滤槽的直径、高度： D==﹙4×19.71/3.14﹚½=5.05m圆整 D=7.10H′==26.66/19.71=1.35mH″容积高度,一般0.3—0.4m,取所,H总=H′+=H″＝1.35+0.4=1.75校核：F′=D2=<5.1>2=20.42m3V′总=D2H=×〔5.12×1.75=35.73m3Φ=V有效/V′=26.66/35.73=74.61%<3>升气筒直径d 取d=×D所以,d=×D=×5.1=0.714m圆整 d=0.72m<4>出料管,做底出料分布,根据啤酒工业手册P435,1个管/1.25—1.5取1个管/1.25有出料管n=d=19.71/1.25=15.768圆整 n=16个管导出管直径 25—40mm,取Φ=<5>过滤槽与筛板间距,至少应大于槽底管中直径的1/4查手册〔下P438表8—2.3间距为：d+5—8,取×40+7=17mm〔6附属设备 ：电机J03/60S-4T2一台：转速120转/分5.4过滤槽的安装要求与使用说明：<1>过滤槽安装时必须用水平仪校正,保证槽底最大水平度偏差不超过5mm<2>安装时,各筛板之间应密切衔接,无缝隙以免麦糟穿缝漏下或耕糟装置旋转时碰坏过滤板<3>筛板上的筛孔不应有毛刺,必须很光滑,使用时要经常注意不要是孔眼堵塞,应及时清洗,以免影响过滤效果。<4>安装后,减速箱轴及耕糟装置主轴应保持同心,使上下灵活。<5>齿轮变速箱润滑采用〔GB443-64试运转后,将油放出,再加新油。<6>安装后转动部分空运转3小时后,要求传动齿合正常,轴承无发热现象才能投料使用。<7>喷水管应调校平衡,是旋转灵活。<8>安装后盛水试验,不渗漏。<9>为防止槽壁降温而导致过滤缓慢,槽身周围应加保温层。<10>使用前应检查槽内清洁,清除一切脏杂物,先放入适量的温水,并检查槽门及各出麦汁口处是否严密不漏,然后再下料。<11>投料前,通过油缸升降结构,先将耕糟装置升起,需要耕糟时,先将变速箱上的手柄拨至慢速位置。然后开动电动机,通过升降机结构使耕糟装置缓缓下降,耕糟刀片的刀尖方向必须与旋转方向一致。耕糟时,下刀片与滤板间距不少于50mm。出糟时,先转动耕糟装置的手柄使刀片旋转60°,将变速箱上的手柄拨至快速位置,开动电动机,并缓缓下降耕糟装置,使麦糟排出槽外。<12>齿轮变速箱的离合器操作时,要关闭马达,如离合器未能全齿合,则转动入轴处联轴器,使其齿合,手柄移向出轴端为快速。移向入轴端为慢速,中间为空档。5.5过滤槽的主要规格<1>工作压力：槽内：常压油缸液压：6Kg/cm²<2>最高工作温度：85℃,槽身厚度8mm槽底厚度10mm槽顶厚度<3>糟装置：耕糟转速：0.40〔r/min出糟转速：4〔r/min最大升高行度：0.36m第6章车间平面布置及说明6.1车间平面布置的任务：合理安排厂房的配置和设备排列；确定车间建筑物的尺寸以及形式<1>车间平面布置的依据:①生产