啤酒工厂工艺的设计Word格式文档下载.docx

1、四、 课程设计进程安排序号设计各阶段内容地点起止日期1上午布置及讲解设计任务；下午查阅资料及有关文献教室12 月 29日2有关工艺设计计算宿舍12月30日至1月3日3答辩及装配图绘制1月3日至1月6日4撰写课程设计说明书1月7日至1月9日五、应收集的资料及主要参考文献1金凤,安家彦.酿酒工艺与设备选用手册.北京：化学工业出版社，2003.42顾国贤.酿造酒工艺学.北京:中国轻工业出版社,1996.123程殿林.啤酒生产技术.北京：化学工业出版社,20054俞俊堂，唐孝宣.生物工艺学.上海：华东理工大学出版社,2003.1 余龙江.发酵工程原理与技术应用.北京:化学工业出版社,2006 徐清华.

2、生物工程设备.北京：科学出版社,20047吴思方.发酵工厂工艺设计概论.北京：中国轻工业出版社,2006.78黎润钟.发酵工厂设备.北京:中国轻工业出版社,20069梁世中.生物工程设备.北京:中国轻工业出版社，2006.910陈洪章.生物过程工程与设备.北京：化学工业出版社,2004姓 名学 号【糖化车间】轻工化工学院、300 000 t/a啤酒厂糖化车间的物料衡算啤酒厂糖化车间的物料平衡计算主要项目为原料（麦汁、大米）和酒花用量, 热麦汁和冷麦汁量，废渣量（糖化槽和酒花槽）等。1、糖化车间工艺流程流程示意图如图1所示：水、蒸汽/ 麦芽、大米f粉碎f糊化f糖化f过滤f麦汁煮沸锅麦槽酒花渣分离

3、器f回旋沉淀槽f薄板冷却器f到发酵车间图1啤酒厂糖化车间工艺流程示2、工艺技术指标及基本数据根据我国啤酒生产现况，有关生产原料配比、工艺指标及生产过据如表1所示表1啤酒生产基础数据项 目名称百分比（%疋无水麦芽75原料配比麦 芽浸出率大 米25额无水大米92冷却损失啤酒损失 率（对热麦汁）发酵损失指原料利用率98.5过滤损失标麦芽水分6装瓶损失大米水分13总损失根据表1的基础数据，首先进行100kg原料生产12淡色啤酒的物料计算,然后进行1000L120淡色啤酒的物料衡算，最后进行300000t/a啤酒厂糖化车间 的物料平衡计算。3、100kg原料（75滋芽，25%大米）生产12淡色啤酒的物料

4、衡算（1）热麦汁计算麦芽收率为：根据表1可得到原料收得率分别为：0.75 X （100-6）/100=70.5%大米收率为：0.92 X （100-13）/100=80.04%混合原料收得率为: （0.75 X 70.5%+0.25 X 80.04%）X 98.5%=71.79%由上述可得100kg混合料原料可制得的12热麦汁量为:时的麦汁体积增加1.04倍，故热麦汁（100C）体积为:598.3/1.084 X 1.04=574（L）（2）冷麦汁量为：574X （1-0.03）=556.8 （L）（3）发酵液量为:556.8 X （1-0.01）=551.2 （L）（4）过滤酒量为：551.

5、2 X （1-0.01）=545.7（L）（5）成品啤酒量为：545.7 X （1-0.01）=540.2（L）4、生产1000L12根据上述衡算结果知，100kg混合原料可生产12淡色成品啤酒540.2L ,故可得以下结果：（1）生产1000L120淡色啤酒需耗混合原料量为:（2）麦芽耗用量为：185.1 x 75%=138.8（kg）（3）大米耗用量为：185.1-138.8=46.3（kg）（4）酒花耗用量：目前国内苦味较淡的啤酒普遍受欢迎特别是深受年轻人的喜爱。所以对浅色啤酒热麦汁中加入的酒花量为 0.2 %即每1000升热麦汁添加5742kg，故为：x 1000x 0.2%=2.13

6、（kg）540.2（5）热麦汁量为： 卫件 x 1000=1063（L）（6）冷麦汁量为：5568 x 1000=1031（L）（7） 湿糖化糟量 设湿麦芽糟水分含量为80%则湿麦芽糟量为:（1-0.06） x （100-75）/（100-80） x 138.8=163.1（kg）湿大米糟量为:（1-0.13） x （100-92）/（100-80） x 46.3=16.11（kg）故湿糖化糟量为：163.1+16.11=179.2（kg）（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%则酒花糟量为：（1-0.4）/（1-0.8） x 2.13=6.39（kg）5、生

7、产300 000t/a 12 淡色啤酒糖化车间的物料衡算设生产旺季每天糖化6次，而淡季则糖化4次，每年总糖化次数 150 x6+150x 4=1500（次），由此可算出每次投料量及其他项目的物料衡算。（1）查12淡色啤酒密度为1.012kg/L，则每次糖化的啤酒量为：300 000 000 - 1500- 1.012=197628L每次糖化的原料量为：185.1/1000 x 197628=36581 （kg）（2）麦芽量：36581 x 75% =27436 （kg）（3）大米量：36581-27436=9145 （kg） 热麦汁量：574/100 X 3658 仁209975 （L）（5）

8、冷麦汁量:209975 X （1-3%）=203676 （L） 酒花用量 213/1000 X 197628=420.9（kg） 湿糖化糟量:179.2/1000 X 197628=35415（kg）（8）湿酒花糟量：6.39/1000 X 197628=1262.8（kg）（9）发酵液量：203676X （1-1%） =201639 （ L）（10）过滤酒量：201639X （1-1%）=199623 （ L）（11）成品啤酒量：199623X（ 1-1%） =197627（ L）把前述的有关啤酒厂酿造车间的三项物料衡算计算结果，整理成物料衡算 表，如表2所示。物料名称单位对 100kg混合

9、原料1000L12淡色啤酒糖化一次定额量（80kL啤酒）300 000 t/a啤酒生产量Kg100185.13658157750X 10大麦138.82743643305X 10大米46.3914514445X 10酒花1.22.13420.9664.5 X 10热麦汁L1063209975331656X 103冷麦汁556.81031203676321672X 103湿糖化糟96.78179.23541555911X 103湿酒花糟3.456.391262.81993.8 X 10发酵液551.21020201639318240X 10过滤酒545.71010199623343200X 10

10、成品啤酒1000197627312000X 103备注：12度淡色啤酒的密度为1012kg/m3，实际年产啤酒315744t。、300 000 t/a啤酒厂糖化车间的热量衡算大米粉自来水18C（9145kg）料水比1: 4.5麦芽（1829kg） 20 min 热水50 C 3.5t（70 C 12min60mi n化车间的热量衡算，工艺流程示意图如图 2所示。63冷却7min10min麦芽粉（25607kg）46.7 C图2啤酒厂糖化工艺流程图2.2热量衡算糖化用水耗热量Q!根据工艺设计糊化锅中的料水比为 1: 4.5，糖化锅中的料水比为1: 3.5。料水比过大，尽管对糊化有利，但是耗能大，

11、设备体积大。料水比过小的话，醪液粘稠，需较大的搅拌设备且及易产生糊锅现象。所以糊化锅加水量为：m= （9415+ 1829） X 4.5 = 50598（kg）式中，9415为糖化一次大米粉量，1829为糊化锅加入的麦芽粉量（为大米量的20%而糖化锅加水量为：m=25607X 3.5 = 89624.5（kg）式中，25607为糖化锅投入的麦芽粉量，即 27436-1829=25607 （kg）。而27436 为糖化一次麦芽定额量。故糖化总用水量为： mw=m1+m2=50598+89624.5=140222.5（kg）自来水的平均温度取 h=l8C ,而糖化配料用水温度t2=50C,故耗热量

12、为： Q=Cwm（t 2-t i）=4.18 X 140222.5 X （50-18）=18.756 X 106（KJ）第一次米醪煮沸耗热量 Q2由糖化工艺流程图（图 2）可知，Q2 = Q21 Q22Q23Qi为米醪由初温即室温加热到煮沸的耗热， Q22为煮沸过程中蒸汽带走的热量，Q3为升温过程中的热损失。2.1糊化锅内米醪由初温to加热至煮沸的耗热量QiQ 21= m米醪* c 米醪（100-t 0）（1） 计算米醪的比热容c米醪根据经验公式C容物=0.1（100-w）C 0+4.18w进行计算。 式中w为含水百分率；C0为绝对谷物比热容，取c=1.55KJ/（Kg K）c 麦芽=0.01

13、 （100-6） 1.55+4.18 X 6=1.71KJ/（Kg K）c 大米=0.01 （100-13 ）X 1.55+4.18 X 12=1.89KJ/（Kg K）c米醪=（m大米c大米+m麦芽c麦芽+mwcw） /m大米+m麦芽+ mW=（9145X1.89+1829X1.71+50598X4.18） / （9145+1829+50598）=3.76 KJ/（Kg K）（2） 米醪的初温to设原料的初温为18C，而热水为50C,则10 = （m大米c大米+m麦芽c 麦芽） X 18+ mWcwX 50/（ m 米醪c米醪）=（9145X1.89+1829X1.71）X18+50598X

14、4.18X50/（3.76X61572）=47.1 C 其中 M米醪=M 大米+M麦芽 + M1 =9145+1829+50598=61572kg（ 3）把上述结果代入 Q 21= m 米醪 * c 米醪 （100-t 0）中，得：Q 21=3.76X61572X（100-47.1 ） =12.247X106KJ）2.2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：mv 1=m米醪 X 5%X 40/60=61572 X 5%X 40/60=2052.4 （Kg）Q 22= mv1I=2052.4 X2257.2=4.633 X 106（KJ）式中，I为

15、100C饱和气压下水的汽化潜热 2257.2 （ KJ/Kg）2.3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：Q 23=15%（ Q1+Q2）2.4由上述结果得：Q 2=1.15 （Q1+Q2） =19.412 X 106 （ KJ）第二次煮沸前混合醪升温至70 C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应为 63C,故混合前米醪先从100C冷却到中间温度t。3.1糖化锅中麦醪的初温t 麦醪已知麦芽初温为18C，用50r的热水配料，则麦醪温度为：t麦醪=（m麦芽m麦芽X 18+ mX cw X 50） / （m麦醪c麦醪）其中

16、m麦醪=m麦芽+m=25607+89624.5=115231.5 （kg）t麦醪=（m麦芽c麦芽X 18+ mew X 50） / （ m麦醪e麦醪）=（25607X 1.71 X 18+89624.5 X 4.18 X 50） / （115231.5 X 3.63）=46.67 C3.2米醪的中间温度tM 混合=M 米醪+Mb醪=61572+115231.5=176803.5kg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：m 混合e混合t混合一 m麦醪e麦醪t麦醪t :m米醪c米醪其中，麦醪的比热容e麦醪=（m麦芽e麦芽）+ （m麦芽+m*cW /m麦醪=（

17、25607X 1.71+89624.5 X 4.18 ） /115231.5=3.63KJ/（kg.K）混合醪的比热容e混合=（m米醪e米醪+m麦醪e麦醪）/ （m米醪+m麦醪）=（24433.2 X 3.76+46645.2 X 3.63 ） / （24433.2+46645.2 ）=3.67 kJ/ （kg K t= （ m混合c混合x t混合-m麦醪c麦醪x t麦醪）/ （m米醪c米醪）=92.87 C因此中间温度比煮沸温度只低不到 7.13 C,考虑到米醪由糊化锅到糖化锅输送过程的热损失，可不必加中间冷却器。由上述结果得 Q3Q=m混合 c 混合（70-63） =4.542 x 10

18、（ kJ） 第二次煮沸混合醪的耗热量 Q4 由糖化工艺流程可知：Q4=Q41+Q42+Q43Q1为混合醪升温至沸腾所耗热量，Q2为第二次煮沸过程蒸汽带走的热量，Q3为 热损失4.1混合醪升温至沸腾所耗热量 Q41（ 1 ）经第一次煮沸后米醪量为：m 米醪=m米醪-mv 1=176803.5-2052.4=174751.1（kg）故进入第二次煮沸的混合醪量为：m混合=m 米醪+m麦醪=174751.1+115231.5=289982.6 （kg）（2）根据工艺，糖化结束醪温为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：m 混合（78-70）/m 混合（100-70） x 1

19、00%=26.7%故 Q1=26.7%m昆合 c 混合（100-70） =0.267 x 289982.6 x 3.67 x 30=8.525 x 106 （ kJ）4.2二次煮沸过程蒸汽带走的热量 Q42煮沸时间为10min，蒸发强度5%则蒸发水分量为：nV2=26.7%n混合 x 5%x 10/60=26.7%x289982.6x 5%x10/60=645.2（kg）Q42=hmV2=2257.2x645.2=1.456 x 106（kJ）式中，h为煮沸温度下饱和蒸汽的焓（kJ/kg ）4.3热损失 Q43根据经验有： Q43=15%（ Q41+Q42）4.4把上述结果代入公式（ 27）得

20、Q=1.15 （Q4计Q2）=11.478 X 106 （KJ） 洗槽水耗热量 Q5设洗槽水平均温度为80C,每100kg原料用水450kg，贝U用水量为m洗=36581X 450/100=164615 （kg）Q=m洗 c（80-18）= 164615 X 4.18 X 62=42.661 X 106（KJ） 麦汁煮沸过程耗热量 Q6Q6 =Q61 +Q62 +Q636.1麦汁升温至沸点耗热量 Q61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 574kg 热麦 汁，并设过滤完毕麦汁温度为70r，则进入煮沸锅的麦汁量为：m麦汁=（574/100） X 36581=20

21、9975 （ kg）又 c 麦汁=（27436 X 1.71+9145 X 1.89+36581 X 4.18 X 6.4）/ （ 36581 X 7.4 ）=3.852KJ/（Kg*K）Q61=m麦汁 c 麦汁（100-70） =24.265 X 106，则蒸发水分为：MV3=209975X0.1 X1.5=31496（Kg）Q62= hmV3 = 2257.3 X31496=71.093X106（KJ）6.2热损失为Q63=15%（ Q61+Q62）6.3把上述结果代入上式得出麦汁煮沸总耗热Q6 = Q61+Q62+Q63 =1.15 （Q61+Q62）=109.662X 106（KJ）糖

22、化一次总耗热量Q总Q 总=Q 1+Q+Q+Q+Q+Q=（18.756+19.412+4.542+11.478+42.661+109.662）X106=206.511X106（KJ）（8）耗气量衡算8.1糖化一次耗用蒸汽用量 D使用表压0.3MPa的饱和蒸汽，h=2725.3kJ/kg,贝D=Q、/（h-i） X n =100461kg式中，h为相应冷凝水的焓（561.47kJ/kg） ； n为蒸汽的热效率，取n =95%8.2糖化过程每小时最大蒸汽耗量 Qmax在糖化过程各步骤中，麦汁煮沸耗热量 Q为最大，且已知煮沸时间为90mi n热效率为95%故：Qa=Q1.5 X 95%）=76.96

23、X 106 kj/h相应的最大蒸汽耗量为：Dma=Qa/（h-i）二 35566.56kg/h8.3、 蒸汽单耗据设计，每年糖化次数为1500次，每糖化一次生产啤酒 300000/1500=200t, 年耗蒸汽总量为：D 总=100461X 1500=150.692 X 106kg每吨啤酒成品耗蒸汽（对糖化）：D=100461/200=502.3kg/t每昼夜耗蒸汽量（生产旺季算）为：Dd=100461 X 6=602766kg/d至于糖化过程的冷却，如热麦汁被冷却成热麦汁后才送进发酵车间， 必须尽量回收其中的热量。最后若需要耗用冷冻水，则在以下“耗冷量计算”中将会介绍8.4、 整理列表最后，

24、把上述结果列成热量消耗综合表，如表表3 300000t/年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）蒸汽0.3 （表压）502.335566.56602766150.692 X 1065、设备计算及选型5.1、 糊化锅容积的计算及基本尺寸5.1.1、 糊化锅容积计算糊化锅投料量=9415+1829=11244kg糊化醪量=11244X （4.5+1）=61842（kg）查表得100C热糊化醪的相对密度为1.0712kg/L .则，糊化锅的有效容积=61842/ （1.0712 X 1000） =57

25、.73 （ mi）设糖化锅充满系数为0.8,则：糊化锅的总容积=57.73/0.8=72.2 （用）故糊化锅设备的容积应选50用，所需数量2个5.1.2、 糊化锅基本尺寸计算取D/H=2/1（糊化锅直径与圆筒高度之比），升气管面积为料液面积1/40,采用球 形底，则D = 1.15115 X V50 = 424m取 D=5.0m， H=D/2=2.5m汽升管直径 d= .1/40*D= ,1/40 5 = 0.79m,取 d=0.80mV总=n /4*D *H+ nh2 （D/2+h/3）2 260= n /452*2.5+nh（5/2+h/3）解得：h=1.5m5.1.3、加热面积在一次糖化

26、法中，糊化锅的最大传热是糊化醪从 45C加热至70E这一过程，则最大热负荷 Q=1.24 10 =1.93 06kcal/h45/700.25Mpa压力下蒸汽温度为126.9 C触 （126.9 45）（126.9 70）厂门一 “tm = =56.44 C,126.945ln126.9-70按经验 K 取 1500kcal/m3hCQ 二 1.93 汉 10K tm 56.44 1500锅实际加热面积F =n Dh=3.15X1. 5= 23.55m2 22.78m25.2、糖化锅容积的计算及基本尺寸5.2.1、糖化锅容积的计算设糊化锅煮沸时，每小时蒸发5%勺水分，操作时第一次煮沸40mi n，则蒸发量=61572 0.05 X（ 40/60） =2052.4 （kg）第一次煮沸的糊化醪量=61572-2052.4=59519.6 （ kg）糖化醪量=25607 （3.5+1）=115231.5 （ kg）查表得糖化醪的相对密度为1.065kg/L，则：糖化锅有效容积=115231.5/ （1.065 1000） =108.2 （用）设糖化锅充满系数为0.8，则：糖化锅的总容积=1