1、1目录摘 要 31 啤酒生产工艺 31.1 啤酒生产工艺简介 .31.2 产品方案 41.2.1 生产规模 .41.2.2 主要原料规格 .41.2.3 生产品种及数量 .41.3 劳动定员 52 啤酒厂糖化车间的物料衡算 52.1 啤酒生产基础数据 .52.2 物料衡算 62.2.1 100kg 原料（75%麦芽，25%大米）生产 11啤酒的基础物料衡算 .62.2.2 生产 100L，11啤酒消耗原料物料衡算 72.2.3 年产 150000 吨 11啤酒的物料衡算表 83 啤酒厂糖化车间的热量衡算 113.1 糖化工艺流程图 113.1.1 糖化用水耗热量 Q1.113.1.2 第一次米
2、醪煮沸耗热量 Q2123.1.3 第二次煮沸前混合醪升温至 70C 的耗热量 Q3.133.1.4 第二次煮沸混合醪的耗热量 Q4.143.1.5 洗糟水耗热量 Q5.153.1.6 麦汁煮沸过程耗热量 Q6.153.1.7 糖化一次总耗热量 Q 总 164 糖化蒸汽耗用量计算 164.1 一次糖化蒸汽耗用量 164.2 糖化小时最大蒸汽耗用量 Dmax.164.3 吨酒蒸汽耗用量 .164.4 150000t/年啤酒厂糖化总热量衡算表 175 工艺耗水量计算（含冷却水） .175.1 糖化用水 175.2 洗槽水用量 .175.3 糖化室洗刷用水 175.4 澄清槽洗刷用水 .175.5 C
3、PI 装置洗涤用水 .185.6 过冷却器洗洗刷用水 185.7 硅藻土过滤机洗刷用水 185.8 清酒罐洗刷用水 185.9 洗瓶机洗刷用水 185.10 杀菌机用水 .185.11 包装车间地面用水 185.12 鲜啤酒桶洗刷用水量 .185.13 其他用水 186 150000t/年啤酒厂发酵车间耗冷量计算 1826.1 发酵工艺流程示意图： 196.2、工艺技术指标及基础数据 197 工艺耗冷量 Qt197.1 工艺技术指标及基础数据 .197.2 麦汁冷却耗冷量 Q1 207.3 发酵耗冷量 Q2 207.4 酵母洗涤用冷无菌水冷却的耗冷量 Q3 .217.5 酵母培养耗冷量 Q 4
4、.227.6 发酵车间工艺耗冷量 Q228 非工艺耗冷量 238.1 露天锥形罐冷量散失 Q 5.238.2 清酒罐，过滤机及管道等散失冷量 Q6 239 150000t/a 啤酒厂发酵车间冷量衡算表 24设 计 总 结 24参 考 文 献 253摘 要啤酒的整个酿造过程，大概可以分为四大工序：麦芽制造、麦汁制备、啤酒发酵、啤酒包装。其中麦汁制备是啤酒生产的重要环节，它包含了对原料的粉碎、糖化、麦汁过滤和煮沸等工艺。本文设计的工厂采用 3 班倒的工作制，每天工作 24 小时，除去设备清洗和升温时间 4 小时，实际生产时间按 20 小时计，啤酒厂年产量 15 万吨，主要说明的工艺计算括物料衡算，
5、糖化车间热量衡算，水衡算，发酵车间冷量衡算四大部分，完成初步计算，以利于整个啤酒厂设计的后续进行。关键词：工艺计算，物料衡算，热量衡算，水衡算，冷量衡算1 啤酒生产工艺1.1 啤酒生产工艺简介浸渍大麦在理想控制的条件下发芽，生成适合啤酒酿造所需要的新鲜麦芽，麦芽干燥后再将根芽除掉。经 68 周时间的贮藏，使其后熟，然后加入大米一起用粉粹机粉碎，麦汁进入糊化锅，糊化后进入入糖化锅与工艺水和蒸汽混合，使羧肽酶充分作用，形成低分子含氮物质。淀粉经糖化后分解为葡萄糖、麦芽糖及糊精等；麦芽中含有内肽酶、羧肽酶等分解蛋白质的酶类将蛋白质分解。糖化结束后，将糖化醪泵入过滤槽或压滤机进行压滤，除去麦芽皮，麦芽
6、皮可作优质饲料。将过滤得到的麦汁和原麦汁混合于煮沸锅中，煮沸过程中分 23次添加酒花或其制品，使其中的有效成分溶解出来，而使蛋白质和单宁凝结起来，形成热凝固物析出，同时对麦汁进行了杀菌。麦汁经煮沸后，进入酒花分离器，分离掉酒花，再进入回旋沉淀槽，分离出热凝固物，经过板式换热器，冷却介质为 24的水，经过换热，麦汁温度可从 95降到 57，冷却结束后，冷麦汁进入发酵罐。麦汁进发酵罐时，同时添加酵母，然后进行发酵。在发酵的过程中，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。整个过程中，需要对温度和压力做严格的控制。当然啤酒的不同、生产工艺的不4同，导致发酵的时间也不同。通
7、常，贮藏啤酒的发酵过程需要大约 6 天，淡色啤酒为 5 天左右。 发酵结束以后，绝大部分酵母沉淀于罐底。酿酒师们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”被泵入成熟罐。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。 将成熟啤酒用啤酒过滤机进行过滤后，即可装入瓶内、罐内或桶内，得到成品啤酒。传统桶装啤酒不经灭菌即为生啤酒，现装桶前多先经无菌处理制成无菌生啤酒；瓶装啤酒或罐装啤酒或者在灌装后进行巴士灭菌，或者在灌装前进行无菌过滤，保质期在 6 个月左右。1.2 产品方案 1.2.1 生产规模 啤酒厂年产
8、量为 150000 t 1.2.2 主要原料规格 本工艺采用符合我国啤酒麦芽标准 QB1686 的优质麦芽和优质大米。1.2.3 生产品种及数量 产品名称：瓶装啤酒 年产量：150000t 产品规格：11 度淡色啤酒生产天数：280 天年班产量 200t31.2.4 产品质量及标准GB191 包装储运图示标志 GB2758 发酵酒卫生标准GB4544 啤酒瓶 GB4789.14789.28 食品卫生检验方法 微生物学部分 GB4928 啤酒实验方法 GB5739 啤酒塑料周转箱 GB6543 瓦楞纸箱 5GB10344 饮料酒标签标准 GB4927-91 啤酒质量标准1.3 劳动定员（1）啤酒
9、厂生产车间配置 200 人，其他部门 60 人。（2）工作制度全年生产，实行单双周轮休制，采用 3 班倒的工作制，每天工作 24 小时。厂正常生产时间按照淡旺季生产周期安排。2 啤酒厂糖化车间的物料衡算2.1 啤酒生产基础数据通过对各步工艺要点的计算，得出各物料的量见表 3-1：表 2-1 啤酒生产基础数据表 1 啤酒生产基础数据名 称百分比（%）项 目 名 称百分比（%）麦 芽 75无水麦芽浸出率 85 原料配比 大 米 25冷却损失 2无水大米浸出率 93 发酵损失 2原料利用率 98过滤损失 2麦芽水分 6 装瓶损失 2大米水分 10啤酒损失率（对麦汁）总 损 失 862.2 物料衡算水
10、 大米 酒花 酵母麦芽 热麦汁 冷麦汁 待虑酒(发酵液总量)酵母 二氧化碳 成品酒 清酒 2.2.1 100kg 原料（75%麦芽，25%大米）生产 11啤酒的基础物料衡算（1）热麦汁量： 根据表 2-1 可得到原料利用率分别为：（2）麦芽利用率：0.85(1006)100=79.9 （3）大米利用率：0.93(10010)100=83.7 （4）混合原料收得率：(0.7579.90.2583.7 )98=79.2（5）由上述可得 100kg 混合原料可制得 11啤酒：79.211100=720kg（6）已知 11麦汁在 20时的相对密度 为 1.0442，而 100热麦汁比20的热麦汁体积增
11、加 1.04 倍 15，故热麦汁 100体积为：7201.04421.04=717.1L（7）冷麦汁量为：717.1(10.02)=702.8L （8）发酵液量为：702.8(10.02)=688.7L（9）过滤酒量为：688.7(10.02)=675.0L（10）成品啤酒量为：675.0(10.02)=661.5L2.2.2 生产 100L，11啤酒消耗原料物料衡算（1）生产 100L，11啤酒消耗原料的量为： 100661.5100=15.12kg（2）麦芽消耗量为：15.1285=14.1kg 12.8糖化 发酵过滤灌装7（3）大米耗用量为：16.614.1=2.5kg 2.32（4）酒
12、花耗用量：对淡色啤酒，热麦汁中加入的酒花量为 0.2%，故酒花耗用量为： 717.1661.51000.2=0.217kg（由此得生产 100kg，11 度啤酒需要酒花量：661.51000.217=1.44kg ）（5）热麦汁的量为：717.1661.5100=108.4L（6）冷麦汁的量为：702.8661.5100=106.2L（7）湿糖化槽是被排出的湿麦槽水分含量的 80%，则湿麦槽量为：(10.06)(100%85%)(100%80%)12.8=9.024kg而湿大米槽量为：(110%)(100%93%)(100% 80%)2.32=0.731kg故湿槽糖化槽量为：9.0240.73
13、1=9.755kg（8）酒花槽量：设麦汁煮沸过程中酒花浸出率为 40%，且酒花槽水分含量为 80%，则酒花槽量为：(10040)(100 80)0.217=0.651kg（9）酵母量（以商品干酵母为计算）：生产 100L 啤酒可得 2kg 的酵母泥，其中一半生产接种用，一半作商品酵母用。湿酵母泥水分 85%,则酵母含固形物量：1（100%85% ）=0.15需要含水分 7%的商品干酵母量为: 0.15100(100-7)=0.16kg（10）二氧化碳量 因 11P 冷麦汁密度为 1.0442kg/L，则 106.2L 冷麦汁质量为： 106.21.0442=101.7kg 所以，11P 冷麦汁
14、 101.7kg 中浸出物量为： 11%101.7=11.19kg 设麦汁的真正发酵度为 80%，则可发酵的浸出物量为： 11.1980%=8.95kg 麦芽糖发酵的化学反应式为：C12H22O11+H2O 2C6H12O6+2C6H2O6 4C2H5OH+4CO2+560kJ 设麦芽汁中的浸出物均为麦芽糖构成，则 CO2 生成量为：88.95444342=4.61kg 式中 44CO2 分子量 342麦芽糖（C 12H22O11）分子量 设 11P 啤酒含二氧化碳为 0.35%，酒中含 CO2 量为： 106.20.35=0.372kg 则释放出的 CO2 量为：4.61-0.372=4.2
15、4kg 而 1m3CO2 在 20常压下重 1.832kg,故释放出的 CO2 的体积为： 4.241.832=2.31m3（11）发酵成品液量 688.7661.5100=104.1kg（12）过滤酒量 675.0661.5100=102.04kg2.2.3 年产 150000 吨 11啤酒的物料衡算表（1）年产 15 万吨 11淡色啤酒糖化车间物料衡算，生产旺季以 160 天计，糖化次数 8 次每天；淡季 120 天，糖化次数 6 次每天，则旺季生产量占总产量的百分数为1608（16081206）100%=64%则旺季日产量为： 15000064160600（吨/ 天） 每次糖化可产成品啤
16、酒量（灌装后）为： 600875 吨由此可算出每次投料量和其它项目的物料平衡：成品啤酒量（罐装前） 751000（12）1.01275623.135（L） 麦芽用量 75623.135661.5758574.05(kg） 大米用量 75623.135661.5252858.02（kg） 混合原料用量 8574.052858.0211432.07（kg） 热麦汁量 75623.135661.5717.181979.36（L） 9冷麦汁量 75623.135661.5702.880344.58（L） 湿糖化糟量 75623.1351009.7557377.04 kg湿酒花糟 75623.13510
17、00.651492.307（kg） 发酵液量 75623.135661.5688.778732.66（L） 过滤酒量 75623.135661.5675.077166.46（L） 酒花耗用量 （11432.070.217661.5)10000=164.10（kg） 由于旺季产量占到全年产量 64%，由此可算得全年产量(75623.1358160)64%=15.1107(L) 年实际产量为： 15.11071011.5=14.93（万吨）（11 度淡色啤酒密度 1011.5kg/m3）全年混合原料需要量：11432.07816064%=22.8510 6（kg） 全年麦芽耗量： 8574.058
18、16064%=17.15106（kg） 全年大米耗量： 2858.02816064%=5.65106（kg） 全年酒花耗量： 164.10816064%=328204（kg） 热麦汁量： 80344.58816064%=164106（L） 冷麦汁量： 80357.41816064%=160.7106（L） 全年湿糖化糟量：7377.04816064%=14.810 6（kg） 全年湿酒花糟量：492.307816064%=9.8510 5（kg） 全年发酵液量：78732.66816064%=157.510 6（L） 全年过滤酒量：77166.46816064%=154.310 6（L） 把上
19、述的有关的啤酒糖化间的三项物料衡算结果整理成物料衡算表，如表 1.2：10表 1.2 啤酒厂酿造车间物料衡算表物料名称 单位 对 100kg混合原料100L 11淡色啤酒糖化一次定额量150000t/年啤酒生产混合原料麦芽大米酒花热麦汁冷麦汁湿糖化糟湿酒花糟发酵液过滤酒成品啤酒kgkgkgkgLLkgkgLLL10075251.31717.1702.864.534.31688.7675.0661.515.1212.82.320.217108.4106.29.7550.651104.1102.0410011432.078574.052858.02164.1081979.3680344.58737
20、7.04492.30778732.6677166.4675623.13522.8510617.151065.65106328204164106160.710614.81069.85105157.5106154.3106151106备注：11淡色啤酒的密度为 1011.5kg/m3 113 啤酒厂糖化车间的热量衡算3.1 糖化工艺流程图本设计采用二次煮出糖化法，其工艺流程示意图如下所示，其中的投料量为糖化一次的用料量。糊化锅 糖化锅自来水，18料水比 1:4.5 料水比 1:3.5热水，5010min 13min t0 63，60min70 5min12min 7min 70，25min90，
21、20min 100，40min 20min过滤 糖化结束 78 100，10min麦槽 90min麦汁 煮沸锅 回旋沉淀槽 薄板冷却器 冷麦汁煮沸温度 10% 酒花 酒花糟 冷凝固物 去发酵罐热凝固物图 2.1 啤酒厂糖化工艺流程示意图 23.1.1 糖化用水耗热量 Q1(1)根据工艺，糊化锅加水量为G1=(G 糖化一次大米粉量+G 糊化锅加入的麦芽粉量)=（2858.02+2858.0220%） 4.5=15433.31kg式中，糊化锅加入的麦芽粉量为大米量的 20%，料水比 1:4.5。(2)糖化锅料水比 1:3.5，糖化一次加入糖化锅的麦芽粉量为8574.052858.0220%=800
22、2.45kg则糖化锅加水量G2=8002.453.5=28008.56kg(3)糖化总用水量为：大米粉 2858.02kg麦芽粉 571.6kg t0（） ，20min麦芽粉8002.45kg，44.5，60min12GW=G1+G2=15433.31+28008.56=43441.87kg(4)自来水平均温度取 t1=18，而糖化配料用水温度 t2=50，则定性温度为 34，查资料知，水在 34时，比热容 cW 为 4.174kJ/（kgK ） 3故耗热量为：Q1=(G1+G2) cW (t2-t1)=43441.874.174（50-18）=5.810 6（kJ）3.1.2 第一次米醪煮沸
23、耗热量 Q2由糖化工艺流程可知Q2= 2+ 2 + 21.糊化锅米醪由初温 t0 加热至 100C 耗热 2=G 米醪 C 米醪 （100-t 0）（1） 计算米醪的比热容 c根据经验公式 C 谷物 =0.01（100-W）c 0+4.18W 进行计算。式中 W 为含水百分率，c 0 为绝对谷物比热容，取 c0=1.55kg/（kgK ）c 麦芽 =0.01（100-6）1.55+4.186=1.71kJ/(kgK) c 大米 =0.01（100-10）1.55+4.1810=1.813kJ/( kgK) c 米醪 = 1wGccG麦 芽大 米 麦 芽麦 芽大 米大 米= 31.5420.85
24、02. 74.7.3.285=3.74kJ/( kgK) G 米醪 =G 大米 +G麦芽 +G1=2858.02+2858.0220%+15433.31=18862.93kg（2）米醪的初温 t0设原料的初温为 18C，而热水为 50C，则t0= 米 醪米 醪 麦 芽麦 芽大 米大 米 ）（ c50cG18cw= 74.318629504.173180.251.825 ）（ =47.23C（c）把上述式子结果代回 =G 米醪 c 米醪 （100-t 0）得Q132=18862.933.74（100-47.23 ）=3722784.09 kJQ(2)煮沸过程蒸汽带出的热量 2Q设定糊化时间为 4
25、0min，蒸发强度为 5%，则蒸发水分量为：GV1=G 米醪 5%40/60=18862.930.0540/60=628.76kg故2= GV1I=628.762258.4=1420001.67kJQ式中，I=2258.4kJ/kg，为煮沸温度（约 100C）下水的汽化热（ kJ/kg）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%，则热损失2 为Q2=15%（ 2+ 2）=15% （3722784.09+1420001.67）=771417.86kJQ由上述结果得Q2= 2+ 2+ 2=3722784.09+1420001.67+771417.86=5.914106kJ3.1.3
26、 第二次煮沸前混合醪升温至 70C 的耗热量 Q3按糖化工艺，来自糊化锅的煮沸的米醪与糖化锅中的麦醪混合后温度约为63，故混合前先从 100冷却到中间温度 t0。（1）糖化锅中麦醪的初温 t 麦醪已知麦芽粉初温为 18，用 50的热水配料，则麦醪比热容为 8574.05 28008.56c 麦醪 = = =3.60 kJ/( kgK)2Gc麦 芽麦 芽麦 芽 W280.56.57441710.8G 麦醪 =G 麦芽 +G2=8574.05+28008.56=36582.61kg则麦醪和米醪混合比热容为c 混合 = = =3.65 kJ/( kgK)米 醪麦 醪 米 醪米 醪麦 醪麦 醪 c18
27、62.93.36574082则可算得麦醪温度为： 14t 麦醪 = 麦 醪麦 醪麦 芽麦 芽 c50G182W= =44.526.350174.87.0.25 （2）米醪的中间温度 t根据热量衡算，且忽略热损失，米醪与麦醪合并前后的焓不变，则米醪的中间温度为：t= 米 醪米 醪 麦 醪麦 醪麦 醪混 合混 合混 合 ctGt= =97.6274.39186252.60.15.354其中，G 混合 =G 米醪 +G 麦醪 =18862.9+36582.61=55445.51kg。由于中间温度 97.62比煮沸温度 100降低了 2.38，考虑到米醪由糊化锅到糖化锅输送过程中的热损失，可不必加中间
28、冷却器。（3）由上述结果的 Q3Q3=G 混合 c 混合 （70-63）=55445.513.657=1.4210 6kJ3.1.4 第二次煮沸混合醪的耗热量 Q4由糖化工艺流程可知：Q 4= 4+ 4+ 4Q1、混合醪升温至沸腾所耗热量 4（1）经第一次煮沸后米醪量为G米醪 =G 米醪 G V1=18862.9628.76=18234.14 kg故进入第二次煮沸的混合醪量为G 混合 =G米醪 +G 麦醪 =18234.14+36582.61=54816.75kg（2）根据工艺糖化温度为 78C，抽取混合醪的温度为 70C，则送到第二次煮沸的混合醪量为： 100%= =26.7%7801混 合
29、 混 合（ ） 1075.4863075.4816故4=26.7%G 混合 c 混合 (100-70)=26.7%54816.753.6530=1602649.91kJQ15（3）二次煮沸过程蒸汽带走的热量 Q4煮沸时间为 10min，煮沸强度 5%，则蒸发水分量为：GV2=G 混合 5%10/60 =54816.755%10/60=456.81kg4=IGV2=2257.2456.81=1031111.5kJQ（4）根据经验公式 4=15% ( 4+ 4)得Q4=0.15（ 1602649.91+1031111.5）=395064.22 kJQ4 =1.15( 4+ 4) =1.15（160
30、2649.91+1031111.5） =3028825.66=3.03106(kJ)3.1.5 洗糟水耗热量 Q5设洗糟水平均温度为 80C，每 100Kg 原料用水 450Kg，则用水量为：G 洗 = G 原料 450100=11432.07450100=51444.32 客观故Q5=G 洗 cw（80-18）=51444.324.17462=13.3110 6（KJ）3.1.6 麦汁煮沸过程耗热量 Q6Q6= 6+ 6+ 6（1） 麦汁升温至沸点耗热量 6由糖化物料衡算表可知，100Kg 混合原料可得到 717.1kg 热麦汁，并设过滤完毕麦汁温度为 70C。则进入煮沸锅的麦汁量为：G 麦
31、汁 = G 原料 717.1100=11432.07717.1100=81979.374（kg）又 c 麦汁 = 4.4.6w原 料 原 料大 米大 米麦 芽麦 芽 cGcc.70143217.18.57.0854=3.84kJ/( kgK) 故 6=G 麦汁 C 麦汁 （100-70 ）=81979.3743.8430=9.4410 6 （kJ）Q（2） 煮沸过程蒸发耗热量 6Q煮沸强度 10%，时间 1.5h，则蒸发水分为：16GV3= G 麦汁 10%1.5=81979.37410%1.5=12296.91kg故6=IGV3=2257.212296.91=27.76106（KJ ）Q（3
32、） 根据经验公式热损失 6 为： 6=15%（ 6+ 6）Q因此 Q6=115%（ 6+ 6）=115%(9.4410 6+27.76106)=42.78106（kJ ）3.1.7 糖化一次总耗热量 Q 总Q 总 = =5.8106+5.914106+1.42106+3.03106+13.31106+42.78106 6i1=72.3106kJ4 糖化蒸汽耗用量计算4.1 一次糖化蒸汽耗用量使用表压为 0.3Mp 的饱和蒸汽，热焓为 I1=2728.1kJ/kg，相应冷凝水焓为I1=588.2kJ/kg，热气效率 =95 %，则D=Q 总 /(I1- I1)=72.310 6（2728.158
33、8.2）0.95=35564.87 kJ4.2 糖化小时最大蒸汽耗用量 Dmax糖化操作中，麦汁煮沸时耗热量最大，已知煮沸时间 1.5h，热效率 95 %，则Qmax= Q61.595 %=42.781061.595 %=30021052.6 kJ相应最大蒸汽消耗量为Dmax= Qmax/(I1- I1) = 30021052.6（2728.1588.2）=14029.18 kg/h4.3 吨酒蒸汽耗用量根据生产设计，旺季糖化次数为 1608=1280 次，共产啤酒 751280=96000吨，占全年产量 64 %。则全年蒸汽消耗量为D 每年 =D12800.64=35564.8712800.
34、64=71129740kg吨酒蒸汽耗用量：D 吨酒 = D 每年 /(9600064%)=4741.98kg旺季日蒸汽消耗量：D 每天=D8=35564.87=284518.96 kg/d174.4 150000t/年啤酒厂糖化总热量衡算表名 称 规格（Mp）吨酒消耗/kg每小时最大消耗量/kg每昼夜消耗量/kg年消耗量/kg蒸汽 0.3 4741.98 14029.18 284518.96 711297405 工艺耗水量计算（含冷却水）5.1 糖化用水糖化锅加水比例 1：3.5，糊化锅加水比例 1:4.5，混合原料每次加入量为11432.07kg，其中，糊化锅加料量为 3429.6kg，糖化
35、锅加料量为 8002.45kg。则每次糖化锅中用水量：8002.453.5=28008.58kg每次糊化锅中用水量：3429.64.5=15433.2kg单次糖化用水量；28008.58+15433.2=43441.78kg糖化用水时间为 0.5h，因此每小时最大用水量=43441.780.5=86883.56kg/h5.2 洗槽水用量每 100kg 混合原料洗槽水用量为 450kg，则洗槽水用量为11432.07100450=51444.32kg5.3 糖化室洗刷用水糖化室及设备洗刷用水单次定为 25 吨，清洗时间为 2h，则洗刷最大用水量=25/2=12.5 吨/h5.4 澄清槽洗刷用水单
36、次洗涮用水定为 9 吨，时间 0.5 小时，则洗涮最大用水量=9/0.5=18 吨/h5.5 CPI 装置洗涤用水定一次洗涤用水 7 吨，0.5 小时，则18最大用水量=7/0.5=14 吨/h5.6 过冷却器洗洗刷用水定一次洗刷用水为 5t，地面洗刷用水 3t，时间 1.5h，则最大用水量 =（5+3）/1.5=5.3t/h5.7 硅藻土过滤机洗刷用水定一次用水为 12t，地面洗刷用水 3t，时间 1h，则最大用水量=12+3=15t/h5.8 清酒罐洗刷用水每天刷洗清酒罐 4 个，用水量 15t，地面清洗用水 3t，时间 1h，则最大用水量=15+3=18t/h5.9 洗瓶机洗刷用水洗瓶机
37、最大生产能力按 20000 瓶/h 计，单瓶清洗用水 1.5kg，则总用水量为200001.5=30000kg=30t/h5.10 杀菌机用水杀菌机单瓶用水量 1kg，总耗水量200001=20000t/h=20t/h5.11 包装车间地面用水地面洗刷用水 15t，时间 0.5h，最大用水量=15/0.5=30t/h5.12 鲜啤酒桶洗刷用水量鲜啤酒桶容量 30kg/桶，洗刷用水为其 1.5 倍，即为 45kg。5.13 其他用水以上未计算的其他用水如管道、其他地面等，每班计 20t，用水时间 2h，则每小时用水量=20/2=10t/h6 150000t/年啤酒厂发酵车间耗冷量计算啤酒发酵工艺
38、有上面发酵和下面发酵两大类,下面发酵又有传统的发酵槽和锥形罐发酵等的分类。此外，不同的发酵工艺，耗冷量也不同。本设计以目前我国应用最普遍的锥形罐发酵工艺进行 150000t/年啤酒的耗冷量计算。196.1 发酵工艺流程示意图：94热麦汁 冷麦汁（6 ） 锥形罐发酵 过冷却至1 冷 却 贮酒 过滤 清酒罐6.2、工艺技术指标及基础数据年产 11 淡色啤酒 150000t；旺季 160 天，每天糖化 8 次；淡季 120 天，每天 6 次，每年共糖化 2000 次；主发酵时间 6 天；4 锅麦汁装 1 个锥形发酵罐；11 Bx 麦汁比热容 c14.0kJ/（kg.K ） ；冷媒用 15酒精溶液，比
39、热容可视作 c24.18 kJ/ （kg.K ） ；麦芽糖厌氧发酵热 q613.6kJ/kg；麦芽发酵度 60。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：Q = Qt + Qnt7 工艺耗冷量 Qt7.1 工艺技术指标及基础数据年产 11 淡色啤酒 150000t；旺季 160 天，每天糖化 8 次；淡季 120 天，每天 6 次，每年共糖化 2000 次；主发酵时间 6 天；4 锅麦汁装 1 个锥形发酵罐；11 Bx 麦汁比热容 c14.0kJ/（kg.K ） ；冷媒用 15酒精溶液，比热容可视作 c24.18 kJ/ （kg.K ） ；麦芽糖厌氧发酵热 q613.6kJ
40、/kg；20麦芽发酵度 60。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：Q = Qt + Qnt7.2 麦汁冷却耗冷量 Q1使用一段式串联逆流式麦汁冷却方法，冷却介质为 2的冷却水，出口温度为 85。糖化车间送来的热麦汁温度为 94，冷却至发酵起始温度 6。根据啤酒生产物料衡算表，可知每糖化一次得热麦汁 81979.36L，而相应的热麦汁密度约为 1.024kg/m3,故麦汁量为：G 麦汁 1.024 81979.3683946.86（kg）又知 11麦汁比热容 c14.0kJ/（kgK） ，工艺要求在 1h 内完成冷却过程，则所耗冷量为：Q1Gc（t 1 t2）/1839
41、46.86 4.0（946）/1 29549294.7kJ/h29.5510 6kJ/h式中 t1 和 t2分别为麦汁冷却前后温度（）和冷却操作过程时间（ 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：Qf4Q 1429549296.3118197179（kJ ）相应的冷冻介质（2的冷水）耗能为：M1 63051.45（kg/h ）)(12tcm2-85.47.9式中 t1 和 t2分别是冷冻水的初温和终温（）cm水的比热容 ,为 4.18 kJ/（kgK）7.3 发酵耗冷量 Q2（1）发酵期间发酵放热 Q 2 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 61
42、3.6 kJ/kg。设发酵度为 60，则 1L 麦汁放热量为：q0613.6 11 6040.50（kJ）21根据物料衡算，每锅麦汁的冷麦汁量为 80344.58L，则每锥形罐发酵放热量为：Q040.50 80344.58 412871201.7 （kJ ）由于工艺规定主发酵时间为 6 天，每天糖化 8 锅麦汁，并考虑到发酵放热不平衡， 取系数 1.5，忽略主发酵期的麦汁温升，则发酵高峰期耗冷量为：Q2= =268150.04(kJ/h)465.10（2）发酵后期发酵液降温耗冷 Q “2 主发酵后期，发酵液温度从 6缓慢降至1 ，每天单罐降温耗冷量为：Q “04 G 麦汁 c16(-1) 4
43、83946.86 4.0 79402048.32（kJ）（ 11麦汁比热容 c14.0kJ/（kgK） ）工艺要求此过冷过程在 2 天内完成，则耗冷量为Q “21.5 Q “0/(24 2)=1.59402048.32（242）=293814.01（kJ/h）(3)发酵总耗冷量 Q2Q2Q 2 +Q “2268150.04+293814.01561964.05（kJ/h）=5.62105（kJ/h）(4)每罐发酵耗冷量 Q0Q0Q 0+Q“012871201.7+9402048.32 2.2310 7（kJ）(5)发酵用冷媒耗（循环量）M 2 发酵全过程冷却用稀酒精液作冷却介质，进出口温度为-
44、8 和 0，故耗冷媒量为：M2=Q2/（c m8）= 561964.05/(4.188)=16805.14kg/h 7.4 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，主发酵结束时要排放部分酵母，经洗涤活化后重复用于新麦汁发酵，一般可重复使用 57 次，设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。冷却无菌水温为 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：Gw =G 冷麦汁 6 1.0% 322=80344.58 6 1.0% 314462.02(kg/d)式中 80344.58 为糖化一次的冷麦汁量（kg）每班无菌水用
45、量：GwG w /314462.02 /34820.67（kg/班）假定无菌水冷却操作在 2h 内完成，则无菌水冷却耗冷量为：Q3G w cm（t wt w）/ 4820.67 4.18 （301）/2 292181.1（ kJ/h）每罐用于酵母洗涤的耗冷量为：Q3G w cm（t wt w）/1.54820.67 4.18 （301）/1.5389574.41（kJ）=3.9010 5（kJ ）式中 1.5每班装罐 1.5 罐所耗冷冻介质量为：M3=Q3cw(t2-t1)/r =292181.1(4.1748)=9756511.29(kg/h) 式中，t 1 和 t2冷冻酒精液热交换前后的温
46、度，分别为-8和 07.5 酵母培养耗冷量 Q 4根据工艺设计，每月需进行一次酵母纯培养，培养时间为 12 天，即288h。根据工厂实践，年产 150000t 啤酒工厂酵母培养耗冷量为：Q 167202（kJ/h）=1.6710 5（kJ/h）4对应的年耗量为：Q Q 288 104.82 108（kJ）4相应的高峰冷却介质循环量为：M4 =Q4/ cw (t1-t2)= 167202/(4.1748)=5007.25(kg/h)7.6 发酵车间工艺耗冷量 Q t综上计算，可求算出发酵车间的工艺耗冷量为：Q 29549294.7 561964.05292181.1167202t41ii233.06 107（kJ/h）8 非工艺耗冷量除了上述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，构成所为的非工艺耗冷量，下面分别进行衡算。8.1 露天锥形罐冷量散失 Q 5锥形罐啤酒发酵工厂几乎都是把发酵罐置于露天，由于太阳辐射，对流传热和传导等造成冷量散失，可根据前面介绍的低温设备，管道的冷量散失公式计算。通常这部分的冷量散失可由经验数据求取。根据经验，年产量 15 万吨啤酒厂露天锥形罐冷量散失在 78000180000KJ/t 啤酒之间，若在南方亚热带地区设厂，可取
