年产30万吨啤酒厂糖化车间设计.docx

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1、 学号：学号：111051205111051205 本 科 生 毕 业 设 计 （ 论 文 ）本 科 生 毕 业 设 计 （ 论 文 ） 年产年产 3030 万吨啤酒厂糖化车间设计万吨啤酒厂糖化车间设计 Annual output of 300000 tons of beer saccharification workshop design 二一五年六月二一五年六月 院院 别：别： 院院 别：别： 生物与食品工程学院生物与食品工程学院 专专 业：业： 生物工程生物工程 年年 级：级： 20112011 级级 学生姓名：学生姓名： 孟楠孟楠 指导老师：指导老师： 陶永清陶永清 Tianjin T

2、ianShi College 学士学位论文原创性声明学士学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的设计（论文）是本人在指导老师的指导下独立进行研究，所取得的研究成果，除了文中特别加以标注引用的内容外，本设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名（手签）： 年 月 日 摘 要 本文主要介绍了年产 30 万吨啤酒厂糖化车间生的工艺设计。其中包括啤酒糖化工艺流程及其论证，物料平衡的计算，设备的计算及其选型，本设计采用国内常用的煮出糖化法工艺过程，对物料和能量

3、的计算以及糖化车间设备选型做了详细地论述和介绍。同时，考虑系统的灵活性、经济性及安全、环保的要求，降低交叉污染的机率等。 本文根据啤酒生产的特点对糖化车间结构布局进行合理设计，使得该车间尽量紧凑、物料及能源输送距离尽量缩短，从而有效地节约资源、降低生产成本。 针对啤酒煮出糖化法的特点进行物料衡算及热量衡算，选择恰当的生产设备，便于提高能源的利用率。 本设计的图纸主要包括糖化车间的流程图，以及糖化车间平面布置图，全厂车间布局图。 关键词关键词：糖化 工艺设计 设备选型 ABSTRACT This article mainly introduced the annual output of 300

4、000 tons of beer saccharification workshop process design.Including beer saccharification process and its reasoning, the calculation of material balance, the calculation of equipment and its selection, the design adopts domestic commonly used cooking saccharification method, technological process, t

5、he calculation of material and energy and the saccharification workshop equipment selection done is discussed and introduced in detail.At the same time, considering the flexibility of the system, economy and safety, environmental protection requirements, reduce the risk of cross contamination, etc.

6、In this paper, according to the characteristics of the beer production layout of saccharification workshop structure reasonable design, compact, as far as possible make the workshop material and energy delivery distance shortened as far as possible, and save resources, reduce production cost effecti

7、vely. Cooking for beer saccharification method the characteristics of the material balance and heat balance, choosing the right production equipment, to improve energy utilization. The flow chart of this design drawings including saccharification workshop, and the saccharification workshop layout, f

8、actory workshop layout diagram. Key Words：Saccharify Process design Equipment selection 目 录 摘 要 . 1.前言 . 0 2.生产工艺流程图及说明. 1 2.1 啤酒工艺流程 . 1 2.2 原辅料预处理. 1 2.2.1 原辅料处理流程与说明 . 2 2.2.2 啤酒酿造对水质要求 . 2 2.2.3 辅料的贮存方式 . 2 2.2.4 原料粉碎方法 . 2 2.2.5 原材料粉碎机的选择 . 3 2.2.6 原料输送机械的选取 . 3 2.3 麦芽汁的制备. 4 2.3.1 糊化 . 4 2.3.2

9、 糖化 . 4 2.3.3 糖化醪的过滤 . 4 2.3.4 麦汁煮沸与酒花的添加 . 5 2.3.5 麦汁热凝固物的沉淀 . 5 2.3.6 麦汁冷却. 5 3.物料及热料衡算 . 7 3.1 物料衡算 . 7 3.1.1 工艺技术指标及基础数据 . 7 3.1.2 100KG 原料（60%麦芽，40%大米）生产 12 度淡色啤酒的物料衡算 . 7 3.1.3 生产 100L12淡色啤酒的物料衡算 . 8 3.1.4 30 万吨、年产 12淡色啤酒发酵车间物料的衡算表 . 9 3.2 能量衡算 . 9 3.2.1 糖化用水耗热量 Q1 . 9 3.2.2 第一次米醪煮沸耗热量 Q2 . 10

10、 3.2.3 第二次煮沸前混合醪升温至 70的耗热量 Q3 . 11 3.2.4 第二次煮沸混合醪的耗热量 Q4 . 12 3.2.5 洗糟用水耗热量 Q 5. 14 3.2.6 麦汁煮沸过程耗热量 Q 6 . 14 3.2.7 糖化一次所需的总耗热量 Q总 . 14 3.2.8 糖化一次耗用蒸汽量 D . 14 3.2.9 糖化过程以小时为单位的最大蒸汽耗量 Qmax . 15 3.2.10 麦汁冷耗冷量 Q10 . 15 4 主要工艺设备选型计算 . 18 4.1 啤酒厂的糖化设备与组合方式的选取 . 18 4.2 贮箱 . 18 4.2.1 麦芽暂贮箱 . 18 I 4.2.2 大米贮藏

11、箱 . 18 4.2.3 大米粉贮藏箱 . 18 4.3 粉碎设备 . 19 4.3.1 麦芽的粉碎设备 . 19 4.3.2 大米粉碎设备 . 19 4.4 糊化锅 . 19 4.5 糖化锅 . 20 4.6 过滤槽 . 20 4.7 麦汁煮沸锅 . 21 4.8 回旋沉淀槽 . 21 4.9 其他设备 . 22 4.9.1 重力式压力器 . 22 4.9.2 旋风除尘器 . 22 4.9.3 袋滤器 . 22 4.9.4 泵 . 22 5.环境保护 . 24 5.1 三废概况 . 24 5.2 三废的治理 . 24 5.2.1 降低废水污染强度的措施 . 24 5.2.2 废水处理方法 .

12、 24 5.3 防尘、除尘的方法 . 25 5.4 生产噪音的防治. 25 6.结论 . 26 7.参考文献 . 27 8.附录 . 28 全厂设备一览表 . 29 9.致谢 . 30 天津天狮学院 2015 届本科生毕业设计（论文） 0 1.前言 啤酒是一种营养丰富的低酒精度数的饮品，适量的饮用有提高肝脏解毒的作用，对冠心病、高血压、糖尿病和血脉不畅等身体不适症状均有一定缓解效果。啤酒中含有丰富的二氧化碳，所含的二氧化碳和极其酸度、苦味具有生津止渴、消暑、帮助消化、消除疲劳、增进食欲的功能。 我国是啤酒生产消费大国，啤酒在我国有着巨大的消费市场与良好的消费前景。国内众多的啤酒生产企业能否利用

13、先进技术， 高效节能的生产出优质啤酒已经成为竞争关键1。 改革开放二十多年来,中国啤酒工业得到迅猛发展, 啤酒走向大型化、集中化、并努力和世界接轨。这为啤酒生产发展提供了市场。顾客对啤酒消费需求的个性化，让啤酒市场的需求呈现出多样化的特征，让我们国家的啤酒产品的多样化进程加快。 随着啤酒生产工艺的不断提升，啤酒生产的糖化技术越来越成熟。但是，在啤酒生产的过程中，产品的质量既于设备有关、也与啤酒的生产工艺、原料质量控制效果有关。 啤酒生产工艺的控制是长时间经验积累的结果， 受到我国啤酒生产历史的影响，生产经验与先进国家相比仍有一定的差距。 我国作为全球范围内的第二大啤酒生产国。啤酒的市场前景广阔

14、，啤酒生产工业的发展速度快。但是，受到啤酒生产工艺、啤酒品种的影响，在一定程度上制约我们国家的啤酒工业发展水平。所以，加大新型设备的应用，创新啤酒生产技术，提升啤酒生产工艺水平，成为促进我国啤酒工业发展的重要路径。 本研究通过对啤酒厂糖化车间的设计，旨在为了进一步提升啤酒的生产水平与产品的质量，在降低啤酒生产成本的基础上，通过借助现代化的生产技术、工业设备，降低啤酒生产过程中的热量等的损失。因此，提升啤酒生产原料的利用率，扩大啤酒生产的设备，借助现代化的啤酒生产技术来实现啤酒生产的效益与质量，有着重要的研究价值。 在啤酒厂糖化车间设计的过程中，主要包括了生产设备选型、啤酒生产工艺的控制、原材料

15、的选择等。遵循着提升资源利用率、降低生产过程损伤等原则，得到质量高的啤酒。本文在写作的过程中，受到理论掌握水平与实践认知能力的影响，设计的过程中存在一些不当之处，请各位老师予以批评指正！ 天津天狮学院 2015 届本科生毕业设计（论文） 1 2.生产工艺流程图及说明 2.1 啤酒工艺流程 啤酒生产的主要原料有两种：麦芽、水，在啤酒生产的时候经过糖化过程、酒花处理、过滤过程、发酵等过程，获得一种含有一定浓度的酒精与 CO2 的酿造酒。啤酒酿造的工艺流程如下图所示： 图 2-1 啤酒厂糖化工艺流程图 在啤酒生产的过程中，第一步需要通过预先处理、糖化处理、原料过滤、煮沸等，才可以获得所用的酒母。这一

16、阶段的工艺水平将会对啤酒的糖化率、发酵的效果、啤酒的澄清效果等产生直接的影响。所以，加大对啤酒预处理等环节的质量控制，成为啤酒生产质量控制的主要内容之一。在啤酒生产的过程中，麦芽汁的植被又称作糖化，指的是通过将酿造啤酒所需的麦芽、辅料等进行粉碎、醪的糖化、过滤处理，麦汁加热煮沸、原料冷却等系统的过程。其流程图如图 2 所示。 2.2 原辅料预处理 在本设计开展的过程中，所选用的主要原料是麦芽，选用的辅料是大米。在进行原（辅）料处理的时候，包括了两项内容：第一项是麦芽与水的选取，第二个内容是原辅料粉碎方法与存储的方式 5。 麦芽、大米 粉碎 糊化 糖化 水、蒸汽 过滤 麦槽 麦汁煮沸 锅 酒花渣

17、分离器 回旋沉淀槽 酒花槽 薄板冷却器 热凝固物 冷凝固物 天津天狮学院 2015 届本科生毕业设计（论文） 2 2.2.1 原辅料处理流程与说明 图 2-3 原辅料处理流程图 在原辅料处理的过程中， 通过把麦芽、 大米等， 使用提升机把下料坑置于立仓，然后把原辅料置于除杂机里面进行除杂。除杂完成之后，使用粉碎机对原辅料进行粉碎处理，之后送至糖化处理。在这个过程中，原辅料的除杂与粉碎将会对啤酒生产的质量产生直接的影响。 2.2.2 啤酒酿造对水质要求 水占到了啤酒总量的 90%之多，因此，啤酒的口感会因为水质而产生非常大的影响。世界上的名牌啤酒之所以有其特征，优良的酿酒水质是主要的因素之一。同

18、时，水质的重要性包含在啤酒生产的洗涤等各个过程中。 啤酒生产的酿造用水，包括了以下几种：第一种是糖化用水、第二种是酵母洗涤用水、 第三种是高浓度啤酒稀释用水。 啤酒所需的酿造用水要符合饮用水的标准，大部分是通过深井水的优化处理而获得的。 深井水的改良与储量方法是通过硬水软化、机械过滤、水质脱盐等方法完成的 6。而酿造啤酒过程中所需的冷却水，只要满足卫生清洁、低硬度就可以。 2.2.3 辅料的贮存方式 本设计的在研究的过程中，使用的是立仓储存原料与辅料的方法。当前，我们国家的辅料贮存主要有三种方式，第一种是散装贮存，第二种是袋装贮存，第三种是立仓贮存。立仓贮存有下面几个优势：容积的利用效率高，容

19、量大、人工节省、易于杀菌等。在辅料储存的时候，为了更好的提升原料的防潮效果，在设计的时候使用的是混凝土立仓贮存处理的。 2.2.4 原料粉碎方法 生产啤酒的麦芽在糖化之前，需要进行标准化的粉碎，这是因为粉碎以后的麦芽，能够让可溶性物质更快的渗出来，对提升酶的作用有着重要的意义。当前，我们国家的啤酒厂在生产的过程中，经常使用的粉碎方法有：干法粉碎、湿法粉碎两天津天狮学院 2015 届本科生毕业设计（论文） 3 种。这两种粉碎方法的使用的，都是为了更好的提升原料的处理面积，有效的提升了热处理的效率。为自动化生产程度的提升，打下了良好的基础。 干法粉碎的优点是设备投资额度小，不需要较大的面积，易于操

20、作、粉碎程度控制水平高、设备维修简单等。干法粉碎主要有粗碎、细碎两种工艺形式。 湿法粉碎的优点是能够保证较好的过滤层，有效的解决了粉碎过程中粉尘对工作人员的危害。此外，原材料在经过温水浸泡之后，能够有效的降低糖化的时间。但是，其不足之处在于：粉碎所需设备大、操作专业性要求较高、粉碎的程度难以控制、生产成本高等。 所以，本设计采用干法粉碎。 2.2.5 原材料粉碎机的选择 啤酒厂麦芽与大米粉碎的方法主要有两种：第一种是辊式粉碎机粉碎、第二种是湿式粉碎机粉碎。通过上面的分析可以发现，在使用干法粉碎的时候，常用的辊式粉碎有两辊、四辊、五辊、六辊等几种。两辊式粉碎机，主要是由两个相对平行的装置、辊筒构

21、成的，在工作的过程中， 由上面可知，我们采用的是干法粉碎，所以湿式粉碎机就不考虑了。辊式粉碎机常用的有两辊式、四辊式、五辊式和六辊式等7。通过将两辊之间的物料相对摩擦而被粉碎。两辊式粉碎机的优点是：工艺简洁，结构更为紧凑，有效运行平稳。四辊式的粉碎机是通过 4 个辊筒、筛子构成的。原材料在通过第一对辊筒之后被粉碎，然后筛选出皮壳，之后在进行第二辊筒的粉碎。 五辊粉碎机是由前面三个光面辊，后面两个丝辊组成的。借助于筛选装置的共同使用，能够有效的进行细粉、颗粒等的筛选，这一机器的使用性能良好，能够科学的进行不同麦芽的粉碎。 六辊粉碎机同五辊粉碎机的性能基本相似，通过三对辊筒构成，前面两对是光面辊，

22、后面的是丝面辊。六辊粉碎及的使用，能够有效的提升糖化时有用物质的浸出率。 通过对上述不同粉碎机的分析，我们可以发现使用六辊式粉碎机，能够提升麦芽的粉碎效果。 2.2.6 原料输送机械的选取8 在现代化的啤酒生产工艺中，主要有两种原材料的输送方式，第一种是机械输送的方式，第二种是气力输送的方式，通过风力进行物料的输送。之所以选取机械输送，是为了更好、更便捷的进行操作。 在机械输送的过程中，所使用的固体原料的输送主要有下面几种：带式输送机械、斗式提升设别、刮板输送设备、螺旋输送设备等。在所选用的这些输送设备当中，斗式提升机械能够实现从低到高的输送。因此，在输送麦芽等材料的时候选用天津天狮学院 20

23、15 届本科生毕业设计（论文） 4 此机械。 2.3 麦芽汁的制备 2.3.1 糊化 在生产的过程中，辅料首先要在糊化锅里面进行糊化，之后在将其与麦芽搅拌糖化。通过把辅料的淀粉颗粒让其在温水中膨胀，在温度达到七十摄氏度之后，颗粒的外膜产生破裂，北部的淀粉等快速的析出，增加了液体的粘稠度。此时如果继续加热，将会让淀粉糊变成短链的糊精。在进行大米糊化的时候，可以将大米与麦芽配成 5：1 的比例，借助麦芽里面的酶让大米中的淀粉进行分解，提升糖化酶的作用效果，有效的降低糊化醪的黏度。 2.3.2 糖化 啤酒生产中的糖化指的是通过借助麦芽自身的酶，实现麦芽汁制备与生产。在这个过程中，主要包括了淀粉的分解

24、、蛋白质的分解、葡聚糖分解，酸的形成等多个过程。在这个过程当中麦芽自身的酶含量非常高能够很好的进行糖化。在啤酒的糖化过程中，借助的麦芽汁的酶转化。糖化的方法主要包括三种，第一种是煮出糖化法、第二种是浸出糖化法、第三种是双醪煮出糖化法 9。 如果要生产出淡色啤酒，则可以使用二次煮出的糖化法。这一方法是通过在糊化锅中前后实施二次煮沸操作，其中，第一次的蒸煮是在糊化锅中煮沸糊化，然后开始糖化锅糖化。为了更好的提升糖化时糖化酶作用的有效性而实施。第二次煮沸的则是一部分糖化醪液，此次操作是为了除酶，以提升啤酒的口感与质量。 2.3.3 糖化醪的过滤10 当前， 啤酒生产的过程中， 常用的糖化醪过滤法包括

25、三种， 第一种是过滤槽法、第二种是压滤机过滤法、第三种是快速渗出槽法。我们国家的啤酒生产企业大部分是用的过滤槽法。 在糖化完成之后， 通过将 78的热水通入， 以浸没过滤板为标准。过滤操作的程序是：通过把糖化醪完全的搅拌均匀，并泵入过滤槽，接下来借助耕槽机来翻拌，然后进行二十分钟左右的静置，保证糖化醪的自然沉降。在沉降发生的时候，最先沉降的是谷皮，接着是没有分解的淀粉与蛋白质，过滤层的厚度一般在 40 厘米左右。当糖化取得较好的效果以后，糖化醪槽表面附着的粘稠物就会降低，相反则会增加。糖化醪的适宜温度在 60 摄氏度左右，在滤层形成之后进行过滤操作。 开始阶段流出来的麦芽汁是浑浊的， 需要使用

26、泵把这些浑浊的麦芽汁泵回，并进行第二次过滤，直到麦芽汁澄清方可，接着将澄清的麦芽汁泵入煮沸。从正式过滤之后的十五到三十分钟，开始对麦芽汁的浓度、澄清效果、质量等进行检查。在过滤的时候，如果过滤的速度比较慢，那么可以进行耕槽处理，在耕槽的时候，注意在同一个深度上进行翻耕。 天津天狮学院 2015 届本科生毕业设计（论文） 5 2.3.4 麦汁煮沸与酒花的添加 在过滤处理完成以后，需要将麦芽汁煮沸，并且在煮沸的过程当中要进行酒花的添加。通过添加酒花能够让多余的水分争分，保证麦芽汁达到规定的浓度。让酒花中的有效成分溶出，提升啤酒的香气与口味，保证蛋白质凝固析出的速度，实现啤酒稳定性的提升。 1）麦芽

27、汁煮沸的常用方法：在麦芽汁煮沸的过程中，经常使用间歇常压煮沸法，麦芽汁在过滤的时候，在麦芽汁把加热层盖满之后，开始进行加热，温度保持在八十摄氏度左右。加热煮沸的时间大部分在一到两个小时。 2）酒花添加：所需要添加的酒花是在麦芽汁煮沸的时候进行添加的。在生产的过程中，不同的酒花添加时间、添加的数量会产生不同的效果。所以，加大对啤酒花添加时间与数量的控制，有着重要的意义。酒花添加的时间如下表 2-1 所示： 酒花的添加分为 3 个步骤见下表 2-1 表 2-1 2.3.5 2.3.5 麦汁热凝固物的沉淀麦汁热凝固物的沉淀 在使用麦芽汁进行发酵之前，要做好热凝与冷凝固物的去除工作，即对麦芽汁的澄清处

28、理。在本设计中使用的是回旋沉淀槽。 在啤酒生产的过程中，回旋沉淀槽就是一种常用的热凝固物分离工艺设备，此设备的优势是结构简单、便于操作、处理效果好等。作为一种立式柱形槽，在处理的过程中热麦芽汁通过切线方向泵入， 产生一种旋转的流动。 受到回旋效应的影响，让其在重力的作用下，将较为坚实的沉淀物积于槽底部，实现固体、液体分离的效果，而澄清之后的麦芽汁通过侧面的麦芽汁出口排出来。 2.3.6 麦汁冷却 在啤酒生产的过程中，麦芽汁的冷却是为了让麦芽汁获得更为适宜的接种温度。通过冷却让冷凝固物快速的析出。最近一段时间以来在生产的过程中，使用的是薄板冷却器进行冷却，冷却的时间在 1 小时到两个小时之间。在

29、麦芽汁冷却完成以后，通过借助无菌压缩空气把薄板冷却器里面的麦芽汁顶出来。在冷却操作的各个环节中，要主要避免外界杂菌造成的污染 11。在应用薄板冷却器的时候需要： 由于麦芽汁冷却的过程中易引起污染，所以，在使用薄板冷却器之前，一定要做好冷却管路的杀菌处理； 次数 时间 占总量的百分数 主要目的 1 10min 左右 20% 借助其苦味，避免泡沫升起 2 45min 左右 40% 借助其苦味，避免泡沫升起 3 80min 左右 40% 为保证更多的酒花香气 天津天狮学院 2015 届本科生毕业设计（论文） 6 加大对冷却水流量的控制，以更好的保持冷却所需的温度标准水平； 要最大程度上保持薄板两侧麦

30、芽汁与冷媒的压力均衡，以避免渗漏问题； 做好对冷却过程中的麦芽汁浓度的控制，以获得更好的冷却效果； 在麦芽汁冷却完成之后，要做好冷却薄板的清洗； 在麦芽汁冷却的时候，要选用低硬度的冷却水，以降低水垢的产生。 天津天狮学院 2015 届本科生毕业设计（论文） 7 3.物料及热料衡算 3.1 物料衡算 在啤酒生产的过程中，糖化车间平衡计算的内容主要包括了以下几项，详见图表： 3.1.1 工艺技术指标及基础数据 表 3-1 项目 名称 百分比 定额指标 原料利用率 98.5 麦芽水分 6 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 60 大米 40 啤酒损失率（对热麦

31、芽汁） 冷却损失 7.0 发酵损失 1.5 过滤损失 2.0 包装损失 1.0 总损失 11.5 3.1.2 100KG 原料（60%麦芽，40%大米）生产 12 度淡色啤酒的物料衡算 按照上面表格的示例， 第一步进行 100 千克原料生产 12淡色啤酒这一方法的计算，第二步展开 100L12 度淡色啤酒的物料衡算内容，最第三步则是 30 万吨糖化车间的物料平衡计算。 （1）热麦汁量 据上表可得到原料收得率分别为： 麦芽收率为： 0.75（1006）/100=70.5% 大米收率为： 0.95（100-13）/100=82.65% 混合原料收得率为： （0.670.5%+0.482.65%）9

32、8.5%=74.23% 通过上述分析可以得出，100 千克的混合原料能够制成 12热麦汁量是： (74.23/12)100=618.58 kg 又知 12热麦汁在 20时的相对密度为 1.047kg/L， 而 100热麦汁比 20时的麦汁体积增加 1.04 倍，故热麦汁（100）体积为： 天津天狮学院 2015 届本科生毕业设计（论文） 8 (618.58/1.047)1.04=614.44(L) （2）添加酒花量： 614.440.2%=1.23kg (3）冷麦汁量为： 614.44(10.07)571.4(L) （4）发酵液量为： 571.4(1-0.015)=562.9(L) （5）过滤

33、酒量为： 562.9(1-0.015)=554.4(L) (6) 成品啤酒量为： 554.4(1-0.01)=548.9(L) 3.1.3 生产 100L12淡色啤酒的物料衡算 通过上面计算的结果获得，100 千克混合原料能够生产出 12成品啤酒的数量为 548.9L，所以能够得出下面的结果： （1）在生产 100L 12的淡色啤酒时，所需消耗的混合料的数量为： (100/548.9)100=18.22(kg) (2)麦芽耗用量为： 18.226010.93(kg) (3)大米耗用量为： 18.22-10.93=7.29(kg) (4)酒花的使用数量 对淡色啤酒来讲，热麦汁中加入的酒花量为 0

34、.2%，所以酒花的耗用量是： （614.44/548.9）1000.2%0.224(kg) （5）热麦汁量为： （614.44/548.9） 100=111.9(L) （6）冷麦汁量为： （571.4/548.9） 100=104.1(L) （7）湿糖化糟量 假设排出来的湿麦糟水分含量数值为 80%，那么湿度糟量是： (1-0.06)(100-75)/(100-80) 10.93=12.84(KG) 而湿大米槽量为： (1-0.13)(100-95)/(100-80) 7.29=1.59(KG) 故湿糖化糟量为： 12.84+1.59=14.43(kg) 天津天狮学院 2015 届本科生毕业设

35、计（论文） 9 （8）酒花槽量 假设麦汁在煮沸的过程当中，其干酒花的浸出数值为 40%，酒花糟水分的含量是 80%，那么酒花糟的数量： (100-40)/(100-80) 0.224=0.672(kg) 3.1.4 30 万吨、年产 12淡色啤酒发酵车间物料的衡算表 将年生产的时间假设为 300 天，旺季的生产时间为 240 天，淡季的生产时间为 60 天，在旺季的时候每天进行糖化 7 此，淡季的时候每天糖化 5 此，那么一年的糖化次数得出： 2407 + 605= 1980（次） 通过年糖化次数，我们能够得出每次糖化处理的投料量及相关平衡。 （1）年实际生产啤酒：300000/1.012=2

36、96442687.7 L （2）清酒产量：296442687.7/(10.01)=299437058.3 L （3）发酵液总量：299437058.3/(10.02)=305548018.7 L （4）冷麦汁量：305548018.7/(10.015)=310201034.2 L （5）煮沸后热麦汁量：310201034.2/(10.07)=333549499.2 L 20麦汁体积：333549499.2/1.04=320720672.3 L 12P 麦汁质量为（20）：320720672.31.047=335.8106 Kg （6）混合原料量：335.8106Kg 12%74.23%=54.

37、29106 Kg （7）麦芽耗用量：54.29106Kg 0.60=32.57106 Kg 大米耗用量：(54.2932.57)106=21.72106 Kg （8）酒花耗用量：333549499.20.2%=667098.99 Kg 按照生产经验的分析，混合原料的数量为 54.29106 Kg，所获得的实际产量才将高于 300000t。 通过将上述啤酒糖化的三相物料衡算结果的整理与分析，得出表 3-2。 3.2 能量衡算 在进行本设计开展时，使用的是我们国家啤酒企业使用最多的双醪一次煮出糖化法，以下为此工艺的糖化车间的热量衡算表。数据根据表 3-2。 3.2.1 糖化用水耗热量 Q1 按照生

38、产的工艺，所需要的糊化锅加水量是： G1=(10967.72193.5)4=52644.8 (kg) 在这个公式当中, 糖化一次大米粉量是：10967.7, 糊化锅需要加入的麦芽粉量是 2193.5. 而糖化锅加水量为: G2=14258.03.5=49903(kg) 式中, 14258.0 为糖化一次糖化锅投入的麦芽粉量,即 天津天狮学院 2015 届本科生毕业设计（论文） 10 16451.52193.5=14258.0(kg). 而 16451.5 为糖化一次麦芽定额量. 故糖化总用水量为: 52644.849903=102547.8 Kg 所使用的自来水的温度平均值为 18，糖化配料时

39、所需要的水温度为 50 摄氏度。 故耗热量为:Q1=(G1+G2)Cw(t2t1)= 102547.84.1832=13716793.73(kJ) 其中 Cw水的比热容为 1calg-1-1(即 4.1868103Jkj-1K-1) 表 3-2 年产 30 万吨 啤酒生产物料衡算表 名 称 单位 对 100KG 混合原料 100L1 2 度 淡色啤酒 糖化一次 定额量 30 万吨/ 年啤酒生产 混合原料 kg 100 18.22 27419.2 54.29106Kg 麦芽 kg 60 10.93 16451.5 32.57106Kg 大米 kg 40 7.29 10967.7 21.72106

40、Kg 酒花 kg 1.23 0.224 336.9 667098.99Kg 热麦汁 L 614.44 111.9 168459.3 333549499.2 冷麦汁 L 571.4 104.1 161980.1 320720672.3 湿糖化糟 kg 76.2 14.43 21715.6 42.99106 湿酒花槽 kg 1.59 0.672 1011.3 2.00106 成品啤酒 L 5489 100 150489.6 2.98108 3.2.2 第一次米醪煮沸耗热量 Q2 由糖化工艺流程可知, 2222 QQQ =Q （3-1） 1 糊化锅里面的米醪，其初温由 t0 加热到 100，耗热 Q

41、2 （3-2） 在进行米醪的比热容计算的时候，C 米醪按照经验公式进行计算 。 （3-3） 式中 W 为含水百分率;co 为绝对谷物比热容,取 co=1.55kJ/(kg.K) （3-4） （3-5） )t(100CGQ0米醪米醪2WCo18. 4W-1000.01=C谷物天津天狮学院 2015 届本科生毕业设计（论文） 11 wwGGGCGCGCGC麦芽大米麦芽麦芽大米大米米1醪 (3-6) 8 .526445 .21937 .1096718. 48 .5264471. 15 .219389. 17 .10967 = 3.72kJ/(kg.K) 米醪的初温 t0，原料的初温为 18 ，而热水

42、为 50 G米醪G110967.72193.565806(kg) 米醪米醪1018CGCGCGCGtw麦芽麦芽大米大米 (3-7) =45 把上述结果代回,得 (kJ)13463907.6 =45)(100 3.7265806Q2 （3-8） 2.在煮沸的过程当中，蒸汽能够带出的热量2Q 煮沸所需要的时间是三十分钟,蒸发强度达到每个小时 5%,可得出蒸发的水量是： )1645.15(kg=6030 5%G =V米醪1 （3-9） 故: (kJ) 3713432.58 =2257.21645.15=IV =Q12 （3-10） 其中,I 为煮沸时候的温度(约为 100)下水的汽化潜热(kJ/kg

43、) 3.热损失 Q2 米醪升温、第一次煮沸过程当中，所产生的热损失大概是前面二次耗热量总值的 15%： Q2=15%(Q2Q”2) 4由上述结果得: Q2= 1.15(Q2Q”2)=19753936.61(kJ) 3.2.3 第二次煮沸前混合醪升温至 70的耗热量 Q3 根据糖化生产工艺，在糊化锅煮沸之后，其混合的温度达到 63 摄氏度，因此，混合之前需要将米醪先从 100冷却到中间温度 t 1）糖化锅中麦糟的初温 t麦醪 已知麦芽粉的温度是 18 摄氏度， 使用 50 摄氏度的热水配料， 那么麦醪温度是： G麦醪= G麦芽+G2=2193.5+49903=52096.5(kg) 244798

44、11090613天津天狮学院 2015 届本科生毕业设计（论文） 12 麦醪的比热容 （3-11） 则麦醪温度为: （3-12） =52.08 () 2）按照热量衡算的结果,同时忽略热损失,那么可以得出米醪与麦醪在并合前后的焓是不变的, 即 （3-13） 混合醪的比热容 t混合=63 （3-14） 则米醪的中间温度为: （3-15） 所以温度比煮沸温度仅仅低了 7 摄氏度，为了更恰当的处理米醪由糊化锅到糖化锅输送时所产生的热损失问题，可以不用使用中间冷却器。 3） （3-16） 3.2.4 第二次煮沸混合醪的耗热量 Q4 由糖化工艺流程可知： 4 444 Q +Q + Q=Q （3-17） 4

45、.0852096.5504.1852644.8+181.712193.5 cG 50G2CW +18 cG t麦醪麦醪麦芽麦芽麦醪 .3.88 = G+G cG +cG =c米醪麦醪米醪米醪麦醪麦醪混合KkgkJ72.5 3.726580652.084.0852096.5633.88117902.5 CGtCGtCG t米醪米醪麦醪麦醪麦醪混合混合混合 .K)4.08kJ/(kg = 52644.8+2193.54.1852644.8+1.712193.5= G+GcG+cG c2麦芽W2麦芽麦芽 麦醪 g)117902.5(k=65806+52096.5=G +G =G米醪麦醪混合 (kJ)

46、4345886.15=9.53.88117902.5 =63)(72.5cG =Q混合混合3天津天狮学院 2015 届本科生毕业设计（论文） 13 4Q1.当混合醪升温到沸腾的时候所耗热量 经第一次煮沸后米醪量为: G米醪= G米醪t1=658061645.15=64160.85 (kg) 糖化锅的麦芽醪量为: G麦醪=G麦芽+ G2=2193.5+49903=52096.5(kg) 所以开始第二次煮沸的混合醪量是: G混合= G米醪+ G麦醪=64160.85+52096.5=116257.35(kg) 按照生产的工艺,在糖化结束的时候醪温是78摄氏度,抽取的混合醪的温度是70 摄氏度,那么

47、送到第 2 次煮沸的混合醪量是: （3-18） 麦醪的比热容: C麦醪4.08kJ/(kg.K)(计算公式如 3-12) 混合醪的比热容: C混合3.88kJ/(kg.K)(计算公式如 3-12) 故 Q26.7%G混合c混合（10070） 27.04% 117902.5 3.88 30 3710929.31(kJ) 2在 2 次煮沸的时候，所带走的热量 Q4 因为煮沸时间为 10 分钟,此时的蒸发强度是 5%,那么可以得出蒸发水分量是 V227.04% G混合 5% 10 60 27.04% 117902.5 5% 10 60 265.67(kg) 故 (kJ) 599678.5265.67

48、2257.2=V I= Q24 （3-19） 在此公式中,I 为煮沸温度下饱和蒸汽的焓(kJ/kg) 3.热损失 Q 根据经验有: Q15%( Q + Q )15%(3710929.31599678.5)646591.2 4.将上面的结果置于回式里面可以获得： Q4=1.15(QQ)4957198.98(kJ) %04.27%10070-10070-78混合混合GG天津天狮学院 2015 届本科生毕业设计（论文） 14 KkgkJ3.867.427419.24.186.427419.21.8910967.71.7116451.5C麦汁3.2.5 洗糟用水耗热量 Q 5 所需要的铣槽水的温度平均

49、值是 80 摄氏度，那么： G洗G混合原料 450 10027419.2 4.5123386.4(kg) Q 5G洗cW(8018)123386.4 4.18 6231976819.42(kJ) 3.2.6 麦汁煮沸过程耗热量 Q 6 Q 6= Q 6+ Q 6+ Q 6 1.麦汁升温至沸点耗热量 Q 6 借助生产物料平衡表我们可以得出,100kg混合原料能够获得614.44kg的热麦汁,当设过滤完毕麦汁的温度是 70 摄氏度。 则进入煮沸锅的麦汁量为： G麦汁=27419.2 614.44/100168474.53(kg) 又 故 (3-20) Q 6= G麦汁c麦汁(10070)= 168

50、474.53 3.86 3019488860.52(kJ) 2.煮沸过程蒸发耗热量 Q 6 煮沸强度的 10%,借助新型的麦芽汁煮沸系统,总的时间是 1.5 小时,可以得出蒸发的水分是: V3=168474.53 10% 1.525271.2(kg) 故 Q 62257.2 25271.257042106.37(kJ) 3.热损失为 Q 615%( Q 6Q 6) 4.将上面计算的结果带回式中,能够得到麦汁煮沸总耗热： Q 6115%( Q 6Q 6)115%(19488860.52+57042106.37)88010611.92(kJ) 3.2.7 糖化一次所需的总耗热量 Q总 Q总= (3