年产30万吨啤酒厂糖化车间设计

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1、学号：111051205Tianjin TianShi College 本科生毕业设计（论文）院 别：专 业：年级班级：学生姓名：指导老师：完成日期：年产30万吨啤酒厂糖化车间设计Annual output of 300000 tons of beer saccharification workshop design院 别： 生物与食品工程学院专 业： 生物工程年 级： 2011级学生姓名： 孟楠指导老师： 陶永清院 别：专 业：年级班级：学生姓名：指导老师：完成日期：院 别：专 业：年级班级：学生姓名：指导老师：完成日期：院 别：专 业：年级班级：学生姓名：指导老师：完成日期：院 别：专 业

2、：年级班级：学生姓名：指导老师：完成日期：二一五年六月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，对物料和能量的计算以及

3、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：糖化 工艺设计 设备选型 ABSTRACTThis article mainly introduced the annual output of 300000 tons of

4、 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, the calculat

5、ion 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.In this pape

6、r, 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 effectively.Cooking

7、 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, factory worksho

8、p layout diagram.Key Words：Saccharify Process design Equipment selection目 录摘 要I1.前言12.生产工艺流程图及说明22.1啤酒工艺流程22.2 原辅料预处理22.2.1原辅料处理流程与说明32.2.2啤酒酿造对水质要求32.2.3 辅料的贮存方式32.2.4 原料粉碎方法32.2.5 原材料粉碎机的选择42.2.6 原料输送机械的选取42.3 麦芽汁的制备52.3.1 糊化52.3.2糖化52.3.3糖化醪的过滤52.3.4麦汁煮沸与酒花的添加62.3.5 麦汁热凝固物的沉淀62.3.6 麦汁冷却63.物料及热料衡算

9、83.1物料衡算83.1.1工艺技术指标及基础数据83.1.2 100KG原料（60%麦芽，40%大米）生产12度淡色啤酒的物料衡算83.1.3 生产100L12淡色啤酒的物料衡算93.1.4 30万吨、年产12淡色啤酒发酵车间物料的衡算表103.2 能量衡算103.2.1 糖化用水耗热量Q1103.2.2 第一次米醪煮沸耗热量Q2113.2.3第二次煮沸前混合醪升温至70的耗热量Q3123.2.4 第二次煮沸混合醪的耗热量Q4133.2.5洗糟用水耗热量Q 5143.2.6麦汁煮沸过程耗热量Q 6143.2.7 糖化一次所需的总耗热量Q总153.2.8 糖化一次耗用蒸汽量D153.2.9 糖

10、化过程以小时为单位的最大蒸汽耗量Qmax153.2.10 麦汁冷耗冷量Q10164主要工艺设备选型计算174.1啤酒厂的糖化设备与组合方式的选取174.2贮箱174.2.1麦芽暂贮箱174.2.2 大米贮藏箱174.2.3 大米粉贮藏箱174.3粉碎设备184.3.1麦芽的粉碎设备184.3.2 大米粉碎设备184.4 糊化锅184.5 糖化锅194.6过滤槽194.7麦汁煮沸锅204.8回旋沉淀槽204.9 其他设备214.9.1重力式压力器214.9.2 旋风除尘器214.9.3袋滤器214.9.4泵215.环境保护235.1三废概况235.2 三废的治理235.2.1降低废水污染强度的措

11、施235.2.2废水处理方法235.3 防尘、除尘的方法245.4 生产噪音的防治246.结论257.参考文献268.附录28全厂设备一览表289.致谢2930天津天狮学院2015届本科生毕业设计（论文）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先进技术，高效节能的生产出优质啤酒已经

12、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，啤酒生产工业的发展速度快。但是，受到啤酒生产工艺

13、、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

14、，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！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： 麦芽、大米粉碎 糊化糖化水、蒸汽过滤麦槽麦汁煮沸 锅酒花渣分离器回旋沉淀槽酒花槽薄板冷却器热凝固物冷凝固物图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。这一阶段的工艺水

15、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。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

16、、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

17、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

18、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

19、、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

20、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，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。

21、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：

22、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、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

23、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。

24、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。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

25、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次数时间占总量的百分数主要目的110min左

26、右20%借助其苦味，避免泡沫升起245min左右40%借助其苦味，避免泡沫升起380min左右40%为保证更多的酒花香气 2.3.5 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

27、.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；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芽汁与冷媒的压力均衡，以避免渗漏问题；做好对冷却

28、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。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11.53.1.2 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

29、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%）98.5%=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

30、1.04倍，故热麦汁（100）体积为：(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 1

31、2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0.2%，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)/

32、(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)（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：24

33、07 + 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=296442687.7 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

34、（20）：320720672.31.047=335.8106 Kg （6）混合原料量：335.8106Kg 12%74.23%=54.29106 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

35、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

36、平均值为18，糖化配料时所需要的水温度为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kg10018.2227419.254.29106Kg麦芽kg6010.9316451.532.57106Kg大米kg407.2910967.721.72106Kg酒花kg1.230.224336.9667098.9

37、9Kg热麦汁L614.44111.9168459.3333549499.2冷麦汁L571.4104.1161980.1320720672.3湿糖化糟kg76.214.4321715.642.99106湿酒花槽kg1.590.6721011.32.00106成品啤酒L5489100150489.62.981083.2.2 第一次米醪煮沸耗热量Q2由糖化工艺流程可知,（3-1） 1 糊化锅里面的米醪，其初温由t0加热到100，耗热Q2（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

38、）（3-5）(3-6) = 3.72kJ/(kg.K)米醪的初温t0，原料的初温为18 ，而热水为50G米醪G110967.72193.565806(kg)(3-7) =45 把上述结果代回,得（3-8） 2.在煮沸的过程当中，蒸汽能够带出的热量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：（3-9）故: （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)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.

39、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t1）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) 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）

40、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：（3-17）1.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

41、温是78摄氏度,抽取的混合醪的温度是70摄氏度,那么送到第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%117902.53.8830 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%1060 27.04%117902.55%1060 265.67(kg)故（3-19） 在此公式中,I为煮沸温度下饱

42、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) 3.2.5洗糟用水耗热量Q 5所需要的铣槽水的温度平均值是80摄氏度，那么：G洗G混合原料45010027419.24.5123386.4(kg) Q 5G洗cW(8018)123386.44.186231976819.42(kJ) 3.2.6麦汁煮沸过程耗热量Q 6Q 6= Q 6+ Q 6+ Q 61.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,

43、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=27419.2614.44/100168474.53(kg) 又 故 (3-20) Q 6= G麦汁c麦汁(10070)= 168474.533.863019488860.52(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=168474.5310%1.525271.2(kg)故Q 62257.225271.257042106.37(kJ)3.热损失为 Q 615%( Q 6Q 6)4.将上面计

44、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= (3-21) =13716793.73+19753936.61+4345886.15+4957198.98+31976819.42+88010611.92 =162761246.8(kJ) 3.2.8 糖化一次耗用蒸汽量D 使用表压为0.4MPa的饱和蒸汽,I=2725.3kJ/kg,则:（3-22） 其中，i是相应冷凝水的焓(561.47 kJ/kg)指标; 是蒸汽的热效率指标,取95%

45、。3.2.9 糖化过程以小时为单位的最大蒸汽耗量Qmax在糖化工艺处理的过程当中,麦汁煮沸耗热量Q6是最大值,已知煮沸时间是90分钟,热效率95%,所以:相应的最大蒸汽耗量为: 3.2.10 麦汁冷耗冷量Q10冷却方法是采用一段式冷却。所选用的冷却介质是温度为2的冷冻水，此时出口温度达到了85摄氏度。生产的时候糖化车间产出的热麦汁温度是93摄氏度，冷却到发酵起始温度10摄氏度。按照啤酒生产的物料衡算表可以得出，每糖化一次获得的热麦汁是168459.3L，而所获得的相应麦汁密度是：1048kg/m3。因此，168459.3L约为168.459m3故麦汁量为: G1048168.459176545

46、.03(kg) 又得知12麦汁的比热容是：4.0 kJ/(kg.K),而且此生产工艺需要在一个小时之内实现冷却,那么此时所耗冷量是:Q10Gc(t1t)/176545.034.0(9310)/158612950.6(kJ/h)其中, t1 、t代表的是麦汁冷却前后温度() 冷却操作过程时间(h)按照本设计的结果,每一个锥形发灌装四锅麦汁,那么麦汁在冷却的时候，每罐耗冷量是:Qf4Q10 458612950.6234451802.5(kJ)因此，相应的冷冻介质耗量是:（3-23） 其中，t1、t 代表的分别是冷冻水的初温和终温() cm 为水的比热容kJ/(kg.K)4主要工艺设备选型计算4.1

47、啤酒厂的糖化设备与组合方式的选取因为本研究设计的糖化次数是在啤酒生产的旺季，企业的每天糖化次数是七次，在淡季的时候每次糖化的次数是五次，为了更好的满足糖化的批次需要，所以选用了六器组合的方法进行糖化。4.2贮箱4.2.1麦芽暂贮箱1） 每次所投放的麦芽数量是 G=16451.5kg，麦芽容量 =500kg/ m3，所使用的贮箱的容积系数是 =0.7，则所需的容积为（4-1）2）结构 使用的是方形的斜锥底，铁质的白铁皮内衬定箱的内尺寸是：A=4000mm a=1000mm B=3500mm b=1000mm H=2800mm h=2500mm那么可以得出麦芽暂贮箱的总容积是:（4-2）4.2.2

48、 大米贮藏箱1)所需容量计算所使用的大米每次投料量是 G=10967.7千克，得到的大米容量 =800kg/ m3，此时贮箱的容积系数 =0.7，则所需的容量为V=G=10967.78000.7=19.58 m32）结构通过使用方形的斜锥底，铁质材料，其内衬用白铁皮，此时的定箱内尺寸是：A=3000mm a=700mm B=2800mm b=700mm H=2000mm h=1800mm则麦芽暂贮箱的总容积为:（4-3）4.2.3 大米粉贮藏箱1）所需容积的计算大米每次投料量 G=10967.7kg，大米粉的比容 C=1.89 m3/t贮箱的容积系数 =0.7，则所需容积V=GC=10.967

49、71.890.7=29.61m32）结构采用方形的斜锥底，木结构，内衬白铁皮，定箱内尺寸为：A=3200mm a=1000mm B=3000mm b=1000mm H=2200mm h=2000mm则麦芽暂贮箱的总容积为:（4-4）4.3粉碎设备4.3.1麦芽的粉碎设备1）粉碎原料的量 因为大麦粉碎前需要使用热水浸泡保证大麦含水量达到28%30%，由于本设计设其含水量为30，那么可以得出粉碎的大麦重是：（4-5）2）生产能力 湿法粉碎一定要在半小时的时间之内完成，那么可以得出粉碎机的生产能力是:（4-6）3)设备的选择 因为设备的生产能力较大，所以可以使用18台粉碎机一起，此时得出每台粉碎机的

50、生产能力是2500kg/h4.3.2 大米粉碎设备1）生产能力 因为生产的过程中，所用的大米是通过干法粉碎，粉碎的时间为每锅2h，在糊化锅每锅投大米重量是10967.7 kg，因此，可以得出粉碎机的生产能力是：10967.72=5483.85 kg/h2）设备的选择 生产过程中，大米使用的是四辊的二级粉碎机处理，其生产能力大于5483.85 kg/h即可。4.4 糊化锅按照物料衡算得，糊化一次需要向糊化锅内投大米粉的质量为10967.7 kg；麦芽粉2193.5 kg；水52644.8 kg，那么糊化锅中糊化醪液重是：（4-7） 已知大米含水率为：13%，麦芽含水率为：6%，那么糊化醪中干物质

51、含量是：（4-8）则糊化醪的密度为1000+4B=1074.4 kg/m3，糊化锅的有效容积为62515.81074.4 =58.1 m3通过计算取糊化锅的充满系数0.75，则糊化锅的实际容积为58.10.75=77.4 m3糊化锅使用的是标准椭球体夹套罐，取D/H1=2/1，D/H2=4/1由公式（4-9）则D3=48V/7 取D=5.6m，H1=2.8m，H2=1.4m，则V=80.4m3符合要求选择搅拌器为二折叶悬浆搅拌器，其直径d=2D/3=3.733 m将其圆整到d=3.74m，t=60，n=30r/min=0.5r/s,气生管截面积为液体蒸发面积的1/501/30，即d12/D21

52、/501/30即d1 =0.79 m0.97 m，可取d1 =0.85 m4.5 糖化锅糖化锅容积的计算: 按照物料衡算能够得出，糖化一次需要向糖化投料14258.0kg，向糖化锅中加水：49903 kg，那么糖化锅中糖化醪液重是：（4-10）已知麦芽含水率为：6%，那么糖化醪中干物质含量是：（4-11）则糖化醪密度为1000+4B=1083.2kg/m3糖化醪有效容积V=64161.01083.2 =59.2 m3 ，因为生产的过程中糊化醪需要并入糖化醪液中，则糖化锅的有效体积应为58.1+59.2=117.3m3假设装料系数为0.75，那么糊化锅的实际体积可以得出：（4-12）糖化锅作为一

53、种圆柱形器身的平底容器，它的容积能够进行圆柱体计算，所以糖化锅轮廓是：D/H=2/1由公式(4-13)解得D=7.358，将其圆整到D=7.4 m，H=3.7 m，则糊化锅的容积为V实=0.3925D3=159.0 m34.6过滤槽按照物料衡算得，在糖化一次需要的投料质量是27419.2 kg，需要的总加水质量106934.9kg，那么糖化物料的总重是：G =27419.2+106934.9 =134354.1 kg由于在糊化锅及糖化锅中的水分蒸发而使醪液减少，则G-G蒸发=134354.1-（1645.15+265.67+25271.2）=107172.08 kg其中V1=1645.15 k

54、g ，V2= 265.6 7 kg，V3 =25271.2 kg已知大米含水率为：13%，麦芽含水率为：6%，则醪液中干物质含水量B=10967.7(10.13)+16451.2(10.06)107172.08100%=23.33%则糊化醪的密度为1000+4B=1093.32 kg/m3糊化醪的有效容积V=107172.081093.32 =98.02 m3假设装料系数为0.75，那么过滤槽的实际容积是：V实98.020.75=130.69 m3过滤槽作为一种圆柱形器身的平底容器，能够把容积可看作圆柱体来进行计算。一般过滤槽的轮廓为D/H=2/1，由公式V实=0.785 DH=0.785 D

55、0.5D =0.3925 D3，解得D=6.93m，将其圆整到D=7.0m，H=3.5m，则过滤槽的容积为V=0.3925D3=134.62 m3。4.7麦汁煮沸锅进入煮沸锅的总质量：G=107172.08+123386.4+336.9=230895.38 kg混合麦汁的浓度：107172.0820%230895.38=9.28%混合麦汁的密度：=1000+49.28=1037.12 kg/ m3混合麦汁的体积：V=G=230895.381037.12=222.63 m3假设4装料系数是0.75，那么煮沸锅的实际体积可以算出：V实=222.630.75=296.84 m3外加热式煮沸锅为圆柱形

56、的平底锅容器，且大多数煮沸锅的轮廓为：D/H=2/1由公式V实=0.785 DH=0.3925 D3，解得D=9.11 m，将其圆整到D=9.2 m，H=4.6 m，则糊化锅的容积为V总=0.3925D3=305.6 m3。4.8回旋沉淀槽 已知进入回旋沉淀槽的热麦汁量：G1 = G -G蒸发= 230895.3827182.02=203713.36 kg已知20摄氏度麦汁的比重为1047kg/ m3，100摄氏度的麦汁，要比20摄氏度麦汁体积膨胀了1.04，那么麦汁体积可以算出：V=203713.36（10471.04）=187.09 m3。设装料系数为0.75，那么回旋沉淀槽体积可以算出：

57、V实=187.090.75=249.45 m3。 采用中央小圆锥柱状的回旋沉淀槽由经验可知圆柱高与直径D/H=1/1.31.5此时液面的高度与直径可以得出：H液/D=1/22.5，麦汁深度小于3m。假设D/H=1/1.4，H液/D=1/2.2。又由于V实=3.14 D35.6，则D=（V实5.63.14）1/3=7.63 m，所以取D=7.7 m。通过把回旋沉淀槽尺寸圆调整到D=7.7 m，H=5.5 m, H液=3.5 m 麦芽汁设计的进口速度是7m/s8m/s，此时麦芽汁的进口大多设计在麦芽汁高度1/31/2位置，这种情况下本车间回旋沉淀槽麦汁的进口高度是1.5米。麦汁的第一出口位置：3.523=2.33 m（距槽底）麦汁的第二出口位置：3.510=0.35 m（距槽底）麦汁的第三出口位置：槽底最低处4.9 其他设备4.9.1重力式压力器 通过对工艺条件选择与分析可以得知，在借助气流进行物料输送的过程中，气流速度是22m/s，其获得的混合比为5，那么这时空气密度的数值是1.2 kg/ m3。则输送空气量： V=70001.25=15