【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 4)＝5351397(kJ)(五)洗糟用水耗熱量Q 5洗糟水平均溫度為80℃,以每100kg原料用水450kg計(jì)算,則G洗＝G混合原料450247。100＝28905＝(kg)Q 5＝G洗cW(80－18)＝62＝33709589(kJ)(六)麥汁煮沸過(guò)程耗熱量Q 6Q 6= Q’ 6+ Q’’ 6+ Q’’’ 6’ 6由生產(chǎn)物料平衡表可知,100kg混合原料可得到607kg熱麥汁,且設(shè)過(guò)濾完畢麥汁溫度為70℃.則進(jìn)入煮沸鍋的麥汁量為：G麥汁=28905607247。100＝(kg)　　　　 ＋＋28905又C麥汁＝ 28905＝﹝kJ/()﹞故Q’ 6= G麥汁c麥汁(100－70)= 30＝20264862(kJ)’’ 6煮沸強(qiáng)度10%,采用新型麥芽汁煮沸系統(tǒng),則蒸發(fā)水分為:V3=10%＝26318(kg)故Q’’ 6＝26318＝59404995(kJ) Q’’’ 6＝15%( Q’ 6＋Q’’ 6),可得麥汁煮沸總耗熱Q 6＝115%( Q’ 6＋Q’’ 6)＝115%(20264862+59404995)＝79669957(kJ)(七)糖化一次總耗熱量Q總Q總＝ ＝ ++ +5351397+33709589+79669957＝151012441(kJ)第二節(jié) 蒸汽耗量計(jì)算一 糖化一次耗用蒸汽量D,I=,則:　　Q總　　　　　 151012441D＝ ＝ ＝73464(kg)　　(I－i)η (－)95%式中，i為相應(yīng)冷凝水的焓( kJ/kg)。 η為蒸汽的熱效率,取η＝95%.二 糖化過(guò)程每小時(shí)的最大蒸汽耗量Qmax在糖化過(guò)程各步驟中,麥汁煮沸耗熱量Q6為最大,且知煮沸時(shí)間為90min,熱效率95%,故:　　　　 Q 6　　 79669957Qmax＝ ＝ ＝(kJ/kg)　　　 95%　　 95%相應(yīng)的最大蒸汽耗量為:　　 Qmax　　　 Dmax＝ ＝ ＝(kg/h)　　 1－i　　 －三 蒸汽單耗據(jù)設(shè)計(jì)，每年糖化次數(shù)為1980次，共生產(chǎn)啤酒20萬(wàn)噸。年耗蒸汽總量為：DT＝734641980＝145458720 (kg)年20萬(wàn)噸啤酒成品耗蒸汽(對(duì)糖化):Ds＝145458720247。200000＝每晝夜耗蒸汽量(生產(chǎn)旺季算)為:Dd＝734645＝367320 (kg/d)至于糖化過(guò)程的冷卻,如熱麥汁被冷卻成冷麥汁后才送到發(fā)酵車間,必須盡量回收其中的熱量。最后，把上述計(jì)算結(jié)果列成熱量消耗綜合表表4 20萬(wàn)噸/年啤酒廠糖化車間總熱量衡算表名稱規(guī)格(MPa)每KL產(chǎn)品消耗定額(kg)每小時(shí)最大用量(kg/h)每晝夜消耗量(kg/d)年消耗量(kg/a)備注蒸汽(表壓)36732088156800第三節(jié) 發(fā)酵車間耗冷量計(jì)算啤酒發(fā)酵工藝有上面發(fā)酵和下面發(fā)酵兩大類,而后者又有傳統(tǒng)的發(fā)酵槽發(fā)酵和錐形罐發(fā)酵等之分。不同的發(fā)酵工藝，其耗冷量也隨之改變。下面以本廠采用的錐形罐發(fā)酵工藝進(jìn)行20萬(wàn)噸啤酒廠發(fā)酵車間的耗冷量計(jì)算。工藝技術(shù)指標(biāo)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)年產(chǎn)12176。淡色啤酒20萬(wàn)噸。旺季每天糖化5次,淡季3次,每年共糖化1980次。主發(fā)酵時(shí)間6天。12176。Bx麥汁比熱容C1＝﹝kJ/()﹞；冷煤用15%酒精溶液，比熱容可視作C2＝﹝kJ/()﹞麥芽糖厭氧發(fā)酵熱q= (kJ/kg)麥汁發(fā)酵度65%.根據(jù)發(fā)酵車間耗冷性質(zhì)，可分為工藝耗冷量和非工藝耗冷量量類，即：Q＝Qt+Qnt工藝耗冷量Qt麥汁冷耗冷量Q1冷卻方法是采用一段式冷卻。使用的冷卻介質(zhì)為2℃的冷凍水，出口溫度為85℃。糖化車間送來(lái)的熱麥汁溫度為93℃，冷卻至發(fā)酵起始溫度10℃。根據(jù)啤酒生產(chǎn)物料衡算表，可知每糖化一次得熱麥汁227631L，而相應(yīng)的麥汁密度為1048kg/m3，: G＝1048＝(kg) 又知12176。 kJ/(),工藝要求在1h內(nèi)完成冷卻過(guò)程,則所耗冷量為:Q1＝Gc(t1－t２)/τ＝(93－10)/1＝(kJ/h)式中, t1 和t２——分別為麥汁冷卻前后溫度(℃) τ——冷卻操作過(guò)程時(shí)間(h)根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果,每個(gè)錐形發(fā)灌裝4鍋麥汁,則麥汁冷卻每罐耗冷量為:Qf＝4Q1 ＝4＝(kJ)相應(yīng)的冷凍介質(zhì)(2℃的冷水)耗量為:　　　　　Q1　　　　　M1＝ ＝ ＝(kg/h)　　cm(t２’－t1’)　　(85－2)式中，t1’和t２’ 分別是冷凍水的初溫和終溫(℃)　　　cm 水的比熱容﹝kJ/()﹞發(fā)酵耗冷量Q２⑴發(fā)酵期間發(fā)酵放熱Q２’麥芽糖發(fā)酵反應(yīng)總反應(yīng)方程如下： C12H22O11+H2O+4ATP+4Pi→4C2H5OH+4CO2+4ATP+熱量假定麥汁固形物均為麥芽糖， kJ/kg。由于所選菌種的原因，發(fā)酵度超過(guò)65%，現(xiàn)假定發(fā)酵度為65%，則1L麥汁放熱量為：q0＝12%65%＝(kJ)根據(jù)物料衡算，每鍋麥汁的冷麥汁量為210558L,則每錐形罐發(fā)酵放熱量為：Q0’＝2105584＝(kJ)由于工藝規(guī)定主發(fā)酵時(shí)間為6天，每天糖化6鍋麥汁，并考慮到發(fā)酵放熱的不平衡，忽略主發(fā)酵期的麥汁溫升，則發(fā)酵高峰期耗冷量為： Q0’6 6Q2’＝ ＝ = (kJ/h) 2464 2464⑵發(fā)酵后期發(fā)酵液降溫耗冷Q２” 主發(fā)酵后期,發(fā)酵液溫度從10℃降至－1℃,每天單罐降溫耗冷量為:Q0”＝4Gc1﹝10－﹙－1﹚﹞= 411=(kJ)工藝要求此過(guò)冷過(guò)程在2天內(nèi)完成,則耗冷量為():Q２”＝ Q0 /(242)＝⑶發(fā)酵總耗熱量Q２Q２＝Q２’+ Q２”＝ +=(kJ/h)⑷每罐發(fā)酵耗冷量Q0Q0＝Q0’+ Q0”＝ +=(kJ)⑸發(fā)酵用冷媒耗量(循環(huán)量) M2 發(fā)酵過(guò)程冷卻用稀酒精液作冷卻介質(zhì),進(jìn)出口溫度為－8℃和0℃,故耗冷媒量為:M2＝Q２/( Cm8)＝（8）=(kJ/h)酵母洗滌用冷無(wú)菌水冷卻的耗冷量Q3在錐形罐啤酒發(fā)酵過(guò)程 ,主發(fā)酵結(jié)束時(shí)要排放部分酵母,經(jīng)洗滌活化后重復(fù)用于新麥汁的發(fā)酵,一般可重復(fù)使用5~7次，現(xiàn)設(shè)6次。%，且使用1℃的無(wú)菌水洗滌，洗滌無(wú)菌水量為酵母量的3倍。冷卻前無(wú)菌水溫為30℃，用－8℃酒精液作冷卻介質(zhì)。由上述條件，可得無(wú)菌水用量為：Gw’＝2105586%3=(kJ/d)式中210558——糖化一次的冷麥汁量(kg)每班無(wú)菌水用量：Gw＝Gw’247。3=(kg/班)假定無(wú)菌水冷卻操作在2h內(nèi)完成,則無(wú)菌水冷卻耗冷量為: Q3＝Gw．Cm．(tw－tw’)/τ=(301)/2=765715(kJ/h)所耗冷凍介質(zhì)量為：M3= Q3/[CW﹙t2－t1﹚]= 765715/(8)= 22898(kJ/h)式中t1 、t2——冷凍酒精液熱交換前后的溫度，分別為－8和0℃每罐用于酵母洗滌的耗冷量為:Q3＝Gw．Cm．(tw－tw’)/=(301)/=(kJ)式中 ——酵母培養(yǎng)耗冷量Q4根據(jù)工藝設(shè)計(jì)，每月需進(jìn)行一次酵母純培養(yǎng)，培養(yǎng)時(shí)間為12d，即288h。根據(jù)工廠實(shí)踐，年產(chǎn)15000t啤酒工廠酵母培養(yǎng)耗冷量為：41800(kJ/h)，現(xiàn)年產(chǎn)為20萬(wàn)噸，,即Q4＝41800 =423016(kJ/h)對(duì)應(yīng)的年耗冷量為:Q4’ ＝Q428810＝42301628810=1218286080(kg/h)相應(yīng)的高峰冷凍介質(zhì)循環(huán)量為:M4＝Q4/﹝Cm﹙t2－t1﹚﹞＝421036/(8﹚＝12591(kg/h)㈤發(fā)酵車間工藝耗冷量Qt綜上計(jì)算,可求算出發(fā)酵車間的工藝耗冷量為:Qt＝＝+++423016 = (kJ/h)非工藝耗冷量Qnt除了上述的發(fā)酵過(guò)程工藝耗冷量外,發(fā)酵罐外壁、運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械、圍護(hù)結(jié)構(gòu)及管道等均會(huì)耗用或散失冷量，構(gòu)成所謂的非工藝耗冷量①露天錐形罐冷量散失Q5根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，年產(chǎn)20萬(wàn)噸啤酒廠露天錐形罐的冷量散失在65000~150000kJ/t啤酒之間，若在南方熱帶地區(qū)設(shè)廠，可取高值。故旺季每天耗冷量為：Q5’= Gb150000=2006150000= 182160000 (kJ/d)式中 Gb——旺季成品啤酒日產(chǎn)量(t)若白天日曬高峰耗冷為平均每小時(shí)耗冷量的2倍，則高峰耗冷量為：Q5=2Q5’/24= 30360000 (kJ/h)冷媒(－8℃稀酒精)用量：M5= Q5/[Cm﹙t2－t1﹚]= (kJ/h)②清酒罐、過(guò)濾機(jī)及管道等散失冷量Q6按經(jīng)驗(yàn)值，取Q6=12% Qt，所以：Q6=12% Qt=12% = (kJ/h)冷媒(－8℃稀酒精)用量:M6= Q6/﹝Cm﹙t2－t1﹚﹞=591211 (kJ/h)20萬(wàn)噸啤酒廠發(fā)酵車間冷量衡算表將上述計(jì)算結(jié)果,整理后可得200000t/a啤酒廠發(fā)酵車間冷量衡算表,表5耗冷分類耗冷項(xiàng)目每小時(shí)耗冷量(kJ/h)冷媒用量(kg/h)每罐耗冷(kJ)年耗冷量(kJ)工藝耗冷量麥汁冷卻Q1 (2℃)1011發(fā)酵耗冷Q2109無(wú)菌水冷卻Q376571522898108酵母培養(yǎng)Q44230161259114558472109工藝總耗冷Qt4146788281011非工藝耗冷量錐形罐冷損Q53036000024591600001011管道等冷損Q65912113969719281011非工藝總耗冷Qnt1011合計(jì)總耗冷Q單耗第四節(jié) 水消耗計(jì)算由于麥芽是外購(gòu)，所以不用麥芽制造用水，所以水的消耗從糖化用水開(kāi)始。糖化用水量計(jì)算糖化、糊化投料水 g1=2~洗麥糟用水 g2=~2M洗酒花糟用水 g3=糖化設(shè)備洗滌水 g4=糖化車間總用水 G1=~式中 M——混合原料投料量（噸）M=28905（kg） G1=~=~528905=~144525（kg）冷卻、發(fā)酵、貯酒的用水量計(jì)算麥汁冷卻耗水 g1=1V式中 V——每次投料得麥汁的體積（m3）g1=1210558=210558（kg）發(fā)酵液的冷卻，車間槽、罐的洗滌等可按本車間槽和罐的總?cè)莘e（m3）的5%/每晝夜計(jì)。發(fā)酵車間的地板洗滌，按車間的每m2耗水3L/晝夜計(jì)。啤酒灌裝用水量計(jì)算洗瓶用水量以每百升瓶容積耗水20~30m3計(jì)清酒罐洗滌用水以清酒罐容積5%/每晝夜計(jì)灌裝車間地板洗滌以每m2面積耗水3L/每晝夜計(jì)啤酒生產(chǎn)總耗水量每噸啤酒從糖化到灌裝總耗水約50~100噸每噸啤酒從麥芽到灌裝，并包括冷凍、鍋爐及生活用水約100噸。第七章 設(shè)備選型第一節(jié) 設(shè)備選擇原則食品工廠設(shè)備大體分四個(gè)類型：計(jì)量和貯存設(shè)備、定型專用設(shè)備，通風(fēng)機(jī)械設(shè)備，在選擇設(shè)備時(shí)，要按下列原則進(jìn)行：（1）滿足工藝要求，保證產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量（2）一般大型食品廠應(yīng)選用較先進(jìn)的機(jī)械化程度高的設(shè)備，中型廠則看具體備件，一些產(chǎn)品可以選用機(jī)械化、連續(xù)化程度高的設(shè)備，小型廠則選用較簡(jiǎn)單的設(shè)備。（3）能設(shè)備能充分利用原料，能耗少效率高、體積小、維修方便、勞動(dòng)強(qiáng)度底，并能一機(jī)多用。 （4）所選設(shè)備應(yīng)符合食品衛(wèi)生要求，易清洗裝拆，與食品接觸的材料不易腐蝕不致對(duì)食品造成污染。（5）設(shè)備結(jié)果構(gòu)合理，材料性能可適應(yīng)各種工作條件（如溫度、濕度、酸堿度）（6）在溫度、壓力、真空、濃度、時(shí)間、速度、流量、液位、計(jì)數(shù)和程序等方面有合理的控制系統(tǒng)，盡量采用自動(dòng)控制方式。第二節(jié) 設(shè)備的選擇啤酒廠一般分為七個(gè)車間，分別為：預(yù)處理車間，制麥車間，糖化車間，發(fā)酵車間，過(guò)濾車間，灌裝車間，熱量供應(yīng)車間。一 預(yù)處理車間設(shè)備（1） 篩選設(shè)備1. 磁鐵分離器磁鐵分離器可由磁鐵和電磁鐵組成?？紤]到電磁鐵需耗電能且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修困難。該設(shè)計(jì)中選擇了永久磁鐵的平板式磁鐵分離器。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)簡(jiǎn)便，不耗電能等優(yōu)點(diǎn)，詞性退化后，更換磁鐵即可。2．篩選機(jī)篩選機(jī)機(jī)械有多種不同的構(gòu)造，發(fā)酵工廠較常用的是振動(dòng)篩和轉(zhuǎn)筒篩。該設(shè)計(jì)中的大麥粗選機(jī)是由篩選與風(fēng)選相結(jié)合的篩選機(jī)。還配套一圓筒分級(jí)篩，用于大麥精選后的分級(jí)。其生產(chǎn)能力大于1