年产10万吨啤酒厂设计说明书Word下载.docx
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2.2周边环境
沈北新区（原新城子区）地处沈阳市区北郊，位于大连、沈阳、长春、哈尔滨“东北城市走廊”中部，南靠沈阳市区，北隔辽河、万泉河与铁岭、法库县相望，东与抚顺市、铁岭县毗邻，西接辽西走廊，与新民市、于洪区相连。
是连接吉林、黑龙江和内蒙古三省区的黄金通道和"
东北城市走廊"
的枢纽重地。
坐标介于东经123°
16'
至48'
，北纬41°
54'
至42°
11'
之间。
沈北新区总面积819平方千米，总人口319380人。
沈北新区要成为东北老工业基地改革开放的试验区，沈北新区的基础设施完备，水、电、气供应充足。
辽河、蒲河流经境内，黄家自来水厂日供水能力达10万吨，是沈阳五大水源地之一。
东北电网最大的输变电所坐落在境内，电力设施齐全。
沈北新煤气储罐储气能力达20万立方米。
邮电通讯与各大城市联网，可办理国际国内邮政业务，程控电话可直接拨通国际国内各大城市。
工业发展突飞猛进。
形成了以机械、建材、制药、机绣、化工、造纸、服装、酿酒八大行业为主体、门类齐全的工业体系。
乡镇企业异军突起，成为全区经济的主导力量。
此厂北靠蒲河，南邻浑河，周围共有九十九座山，九十九个泉眼，是大清龙脉所在地。
与著名的莲花池泉、仲官泉、王岗台泉相连，泉水清澈透明、甘甜爽口，富含身体所需的微量元素铁、锌、硒等，这样得天独厚的自然环境为酿造啤酒创造了可靠的资源。
沈北新区共有国省干线公路三条总长度84公里，县级公路九条、27公里，乡级公路15条、155公里,形成了以国省干线为骨架,县乡公路为支线、村级公路为补充的四通八达的公路网,全区公路密度达到了46.05%/百平方公里。
沈大、沈哈高速公路连结成网，国、省、市、区、乡五级公路四通八达；
并在境内设有4个出口；
沈阳至哈尔滨、沈阳至承德、沈阳至明水、沈阳至平岗等4条过境国、省级公路干线同区乡级公路形成了密集交错、四通八达的交通运输网。
长大铁路贯穿境内，南下可抵辽南沿海及关内，北上可达长春、哈尔滨及中俄边境口岸。
长大铁路贯穿境内。
2.3气候条件
沈阳位于中国东北地区南部，辽宁省中部，坐标介于东经123°
平原为主，山地、丘陵集中在东南部，辽河、浑河、秀水河等途经境内。
属于温带季风气候，年平均气温6.2～9.7℃，全年降水量600～800毫米，1951年至2010年市区年平均降水量716.2mm，全年无霜期155～180天。
受季风影响，降水集中在夏季，温差较大，四季分明。
冬寒时间较长，近六个月，降雪较少；
夏季时间较短，多雨，春秋两季气温变化迅速，持续时间短：
春季多风，秋季晴朗。
2.4厂址区域图示
图1.啤酒工厂区域图
3产品工艺
3.1设计思路图示
图2.啤酒生产工艺流程图
3.2简易流程
水，蒸汽酒花
麦芽
大米
麦糟热凝固物
酵母CO2
：
鲜啤
图3简易工艺流程图
4工厂平面图
4.1工厂总平面布置图
图4年产10万吨啤酒工厂总平面布置图
4.2主要建构筑物
表1.年产10万吨啤酒工厂建构筑物明细表
编号
名称
1
门卫一（人流入口）
2
门卫二（物流入口）
3
绿化地
4
仓库
5
停车场
6
原料间
7
糖化车间
8
发酵车间
9
原料库
10
水处理气体间空压站
11
变配电
12
制冷间
13
包装车间
14
食堂
15
办公楼
16
污水处理池
17
锅炉房
18
瓶堆区
4.3工厂建构筑物布置说明
工厂布局整体呈长方形，两处门卫分别为人流入口和物流入口；
生产区和包装区在中间，空气压缩站布置在紧邻糖化间处，离发酵区较近，服务方便，后面是变配电及制冷区，变配电靠近负荷中心，线路短，较安全方便；
两侧分别是停车场、仓库和瓶堆区，参考风玫瑰图，将污水处理池及锅炉房安排在弱风向西北区，东北区为食堂和办公楼，其余空地为绿化区。
4.4道路和运输设计
此图纸中道路简洁明了，门口处设置人流出入处及物流出入处，人流出入口接近停车场及生产区，方便工作人员上下班，物流入口邻近生产区、原料库及瓶堆区，方便物料的输送及产品的输出，道路基本笔直通畅，方便车辆及人员来往。
4.5环保措施
将污水处理池及锅炉厂建在弱风向处，减少空气污染，同时尽可能扩大绿化面积，尽量减少污染，美化周边环境，并且尽可能将生产车间靠近，减少电量及物料的输送，节约电能。
5工艺计算
5.1100000t/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（麦芽、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。
5.1.1糖化车间工艺流程示意图
如图3所示，根据我国啤酒生产现况，有关生产原料配比、工艺指标及生产过程的损失等数据如表2所示。
5.1.2工艺技术指标及基础数据
根据表2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1000L12°
淡色啤酒的物料衡算，最后进行100000t/a啤酒厂糖化车间的物料平衡计算。
表2啤酒生产基础数据
项目
名称
百分比（%）
定
额
指
标
无水麦芽
浸出率
75
原料配比
麦芽
大米
25
无水大米
92
啤酒损失率（对热麦汁）
冷却损失
发酵损失
原料利用率
98.5
过滤损失
麦芽水分
装瓶损失
大米水分
总损失
5.1.3100kg原料（75%麦芽，25%大米）生产12°
淡色啤酒的物料衡算
（1）热麦计算根据表2可得到原料收率分别为：
麦芽收率为：
0.75*（100-6）/100=70.5%
大米收率为：
0.92*（100-13）/100=80.04%
混合原料收得率为：
（0.75*70.5%+0.25*80.04%）*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：
（71.79/12）*100=598.3（kg）
又知12°
麦汁在20℃时的相对密度为1.084g/ml，而100℃热麦汁是20℃时的麦汁体积的1.04倍，故热麦汁（100℃）体积为：
598.3*1000/1.084*1.04/1000=574（L）
（2）冷麦汁量为：
574*（1-0.03）=556.8（L）
（3）发酵液量为：
556.8*（1-0.01）=551.2（L）
（4）过滤酒量为：
551.2*（1-0.01）=545.7（L）
（5）成品啤酒量为：
545.7*（1-0.01）=540.2（L）
5.1.4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1000L12°
淡色啤酒需耗混合原料量为：
（1000/540.2）*100=185.1（kg）
（2）麦芽耗用量为：
185.1*75%=138.8（kg）
（3）大米耗用量为：
185.1-138.8=46.3（kg）
（4）热麦汁量为：
（1000/540.2）*574=1063（L）
（5）酒花耗用量：
对浅色啤酒，热麦汁中加入的酒花量为0.2%，故为：
（1000/540.2）*574*0.2%=2.13（kg）
（6）冷麦汁量为：
（1000/540.2）*556.8=1031（L）
（7）湿糖化糟量：
设热电厂出的湿麦芽糟水分含量为80%，则湿麦芽糟量为：
[（1-0.06）（100-75）/（100-80）]*138.8=163.1（kg）
而湿大米糟量为：
[（1-0.13）（100-92）/（100-80）]*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：
[（100-40）/（100-80）]*2.13=6.39（kg）
5.1.5100000t/a12°
淡色啤酒酿造车间物料衡算表
设生产旺季每天糖化6次，而淡季则糖化4次，每年总糖化次数为1500次。
由此可计算出每次投料量及其他项目的物料平衡。
把上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。
糖化一次的体积为:
100000t*1000kg/t÷
1500÷
1012kg/m3=65.88m3=65.88*1000L
表3啤酒厂酿造车间物料衡算表
物料名称
单位
对100kg混合原料
1000L12°
度淡色啤酒
糖化一次定额量
100000t/a啤酒生产
混合原料
Kg
100
185.1
12194.4
18291582
大麦
138.8
9144.1
13716216
大米
46.3
3050.2
4575366
酒花
1.20
2.31
152.2
228274.2
热麦汁
L
574
1063
70030.4
105045660
冷麦汁
556.8
1031
67922.3
101883420
湿糖化糟
96.78
179.2
11805.7
17708544
湿酒花糟
3.45
6.39
421
631459.8
发酵液
551.2
1020
67197.6
100796400
过滤酒
545.7
1010
66538.8
99808200
成品啤酒
540.2
1000
65880
98820000
备注：
12度淡色啤酒的密度为1012kg/m3,实际年生产啤酒100006吨。
5.2100000t/a啤酒厂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，下面就以为基准进行糖化车间的热量衡算。
工程流程示意图如图5所示，其中的投料量为糖化一次的用料量（计算参照表3）
5.2.1糖化用水耗热量Q1
根据工艺，糊化锅加水量为：
m1=（3050.2+610.04）*4.5=16471.08（kg）
式中，3050.2kg为糊化一次大米粉量，610.04kg（3050.2*20%）为糊化锅加入的麦芽粉量（即为大米量的20%）
而糖化锅加水量为：
m2=8534.06*3.5=29869.21（kg）
式中，8534.06kg为糖化一次糖化锅投入的麦芽粉量，即9144.1-610.04=8534.06（kg）
故糖化总用水量为：
mW=m1+m2=16471.08+29869.21=46340.29（kg）
自来水的平均温度取t1=18℃,而糖化配料用水温度t2=50℃,故耗热量为：
Q1=mwcw（t2-t1）=46340.29*4.18*（50-18）=6198477.19（KJ）
自来水18℃
料水比1:
4.5料水比1:
3.5
热水，50℃
13min10min
冷却63℃，60min
70℃
12min5min
7min70℃，25min
90℃，20min100℃，40min
20min
过滤糖化结束78℃100℃，10min
麦糟煮沸锅90min去发酵
麦芽回旋沉淀槽薄板冷却器冷麦汁
煮沸强度（10%）
酒花酒花槽热凝固物冷凝固物
图5啤酒厂糖化工艺流程图
1.第一次米醪煮沸耗热量Q2
由糖化工艺流程图（图4）可知:
Q2=Q21＋Q22＋Q23
5.2.2.1糖化锅内米醪由初温t0加热到100℃的耗热量Q21
Q21=M米醪C米醪（100-t0）
（1）计算米醪的比热容M米醪根据经验公式M容物=0.01[（100-W）c0+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c0=1.55KJ/（Kg•K）.
C麦芽=0.01[（100-6）*1.55+4.18*6]=1.71KJ/（Kg•K）
C大米=0.01[（100-13）*1.55+4.18*13]=1.89KJ/（Kg•K）
C米醪=（m大米c大米+m麦芽c麦芽+m1cww）/（m大米+m麦芽+m1）
=（3050.2*1.89+610.04*1.71+16471.08*4.18）/（3050.2+610.04+16471.08）
=3.76KJ/（Kg•K）
（2）米醪的初温t0，设原料的初温为18℃，而热水为50℃，则
t0=[（m大米c大米+m麦芽c麦芽）*18+m1cww*50]/（m米醪C米醪）
=[（3050.2*1.89+610.04*1.71）*18+16471.08*4.18*50]/（36669.6*3.76）
=25.9℃
其中m米醪=36669.6（kg）
（3）把上述结果代如1中，得：
Q21=36669.6*3.76*（100-47.1）=7293730KJ
5.2.2.2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：
V1=m米醪*5%*40/60=36669.6*5%*40/60=1222.32Kg
故Q22=V1I=1222.32*2257.2=2759021KJ
式中，I为煮沸温度（约为100℃）下水的汽化潜热（KJ/Kg）
5.2.2.3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：
Q23=15%（Q21+Q22）
5.2.2.4由上述结果得：
Q2=1.15（Q21+Q22）=1.15*（729373+2759021）=4011653KJ
5.2.3第二次煮沸前混合醪升温至70℃的耗热量Q3
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合后温度应为63℃，故混合前米醪先从100℃冷却到中间温度t0。
54.2.3.1糖化锅中麦醪中的t
已知麦芽初温为18℃，用50℃的热水配料，则麦醪温度为：
m麦醪=m麦芽+m2=8534.06+29869.21=38403.27kg
c麦醪=（m麦芽C麦芽+m2Cw）/（m麦芽+m2）
=（8534.06*1.71+29869.21*4.18）/（8534.06+29869.21）
=3.63KJ/（kg.K）
t麦醪=（m麦芽C麦芽*18+m2Cw*50）/（m麦醪C麦醪）
=（8534.06*1.71*18+29869.21*4.18*50）/（38403.27*3.63）
=46.67℃
5.2.3.2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：
m混合=m米醪+m麦醪=36669.6+38403.27=75072.87Kg
C混合=（m米醪C米醪+m麦醪C麦醪）/（m米醪+m麦醪）
=（36669.6*3.76+38403.27*3.63）/（36669.6+38403.27）
=3.69kJ/（kg•K）
t=（m混合C混合*t混合-m麦醪C麦醪*t麦醪）/（m米醪C米醪）
=（75072.87*3.69*63-38403.27*3.63*46.67）/（36669.6*3.76）
=79.39℃
因此温度只比煮沸温度低20.61度，考虑到米醪到糊化锅到糖化锅输送过程的热损失，可不必加中间冷却器。
5.2.3.3由上述结果得Q3
Q3=m混合C混合（70-63）=75072.87*3.69*（70-63）=1939132（kJ）
4.2.4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+Q43
5.2.4.1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-V1=36669.6-1222.32=35447.28（kg）
故进入第二次煮沸的混合醪量为：
M混合=M米醪+M麦醪=35447.28+38403.27=73850.55（kg）
（2）根据工艺，糖化结束醪温为78℃，抽取混合醪的温度为70℃，则送到第二次煮沸的混合醪量为：
[M混合（78-70）]/[M混合（100-70）]*100%=26.7%
故Q41=26.7%M混合c混合（100-70）
=26.7%*73850.55*3.69*30
=2182793（kJ）
5.2.4.2二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：
V2=26.7%M混合*5%*10/60
=0.267*73850.55*5%*10/60
=164.32（kg）
Q42=IV2=234.47*164.32=38528.11（kJ）
式中，I为煮沸温度下饱和蒸汽的焓（kJ/kg）
5.2.4.3热损失Q43
根据经验有：
Q43=15%（Q41+Q42）
5.2.4.4把上述结果代入公式得
则Q4=1.15（Q41+Q42）=1.15*（2182793+38528.11）=2554519（kJ）
5.2.5洗槽水耗热量Q5
设洗槽水平均温度为80℃，每100kg原料用水450kg，则用水量为:
M=12194.4*450/100=54874.8（kg）
故Q5=MCw（80-18）
=54874.8*4.18*（80-18）
=14221353（kJ）
5.2.6麦汁煮沸过程耗热量Q6
Q6=Q61+Q62+Q63
5.2.6.1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70℃，则进入煮沸锅的麦汁量为：
M麦汁=12194.4*574/100=69995.86（kg）
又C麦汁=（9144.1*1.71+3050.2*1.89+12194.4*6.4*4.18）/（12194.4*7.4）
=3.852（kJ/kg.k）
故Q61=M麦汁C麦汁（100-70）=69995.86*3.852*30=8088722（kJ）
5.2.6.2煮沸强度10%，时间1.5h，则蒸发水分为：
V3=69995.86*10%*1.5=10499.38（kg）
故Q62=V3I=10499.38*2257.2=23699201（KJ）
5.2.6.3热损失为
Q63=15%（Q61+Q62）
5.2.6.4把上述结果代入上式得出麦汁煮沸总耗热
Q6=1.15（Q61+Q62）=1.15*（8088722+23699201）=36556111（KJ）
5.2.7糖化一次总耗热量Q总
Q总=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6
=6198477.19+4011653+1939132+2554519+14221353+36556111
=65481245（KJ）
5.2.8糖化一次耗用蒸汽用量D
使用表压0.3MPa的饱和蒸汽，I=2725.3KJ/kg,则：
D=Q总/[（I-i）η]
=65481245/[（2725.3-561.47）*95%]
=31854.46（kg/h）
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%。
5.2.9糖化过程每小时最大蒸汽耗量Dmax
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：
Qmax=Q6/（1.5*95%）=36556111/（1.5*95%）=25653411（KJ/h）
相应的最大蒸汽耗量为：
Dm
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