【導(dǎo)讀】設(shè)計側(cè)重點在啤酒工廠的發(fā)酵車間工藝流程。置和發(fā)酵罐的設(shè)計。生，注意工廠車間對防火、衛(wèi)生的影響，充分注意“三廢”的影響和處理，的選擇及論證，工藝流程包括麥芽生產(chǎn)、啤酒生產(chǎn)。糖化一次可得熱麥汁×104L，旺季每天糖化5次，淡季每天糖化3次，采用圓柱體錐型發(fā)酵罐一罐法發(fā)酵，發(fā)酵、貯酒時間為20天。對于行政人員，全年按每天8小時的工作時間，不實行倒班。制，每周休息兩天。備大檢修時，按8小時工作制度。麥槽是啤酒廠最大量的副產(chǎn)物。從這兩個表可以看出，麥槽具有很豐富的營養(yǎng)價值，是很好的飼料。但是獻技是生產(chǎn)旺季，麥槽產(chǎn)量大，為防止麥槽腐敗，影響啤酒廠。的環(huán)境質(zhì)量，可先對麥槽進行低溫干燥，以干麥槽出售。

　　

【正文】 去煮沸的混合醪量不多，在此忽略 V2不記，則上式變?yōu)椋? (GⅡ V2) G 混合 100＋（ G 混合 － GⅡ ） C 混合 70＝ G 混合 78 GⅡ ＝ （ 78－ 70） /（ 100－ 70） C 混合 =% G 混合 C 混合 由前面的計算過程知： G 混合 ＝ 64872 kg C 混合 ＝ kJ/(kg K) 故 Qˊ 4＝ ％ G 混合 C 混合 (10070)=% 64872 30 = kJ （ 3）二次煮沸過程蒸汽帶走的熱量 Q4ˊˊ 煮沸時間為 10 分鐘，蒸發(fā)強度為 5%，則蒸發(fā)水分量為： V2=% 64872 5% 10/60= kg 故 Qˊˊ 4=I Qˊˊ 4= = kJ 式中 I為煮沸溫度下飽和蒸汽的焓 （ kJ / kg） （ 4）損失 Q4ˊˊˊ ，根據(jù)經(jīng)驗 Q4ˊˊˊ =15%（ Qˊ 4 + Qˊˊ 4） 把以上所得代入（ 1）得： Q4=（ Qˊ 4 + Qˊˊ 4） =（ +） = kJ （ 5）槽水耗熱量 Q5 設(shè)洗槽水平均溫度為 80℃，每 100 千克原料用水 450 kg， 則用水量為： G 洗 = 104 450/100=61200 kg 故 Q5=G 洗 Cw（ 8018） =61200 62=15936480 kJ 麥芽煮沸過程中耗熱量 Q6 Q6 = Qˊ 6 + Q6ˊˊ + Q6 ˊˊˊ （ 1） 由糖化物料衡算表可知， 100 千克混合原料可得到 千克熱麥汁，設(shè)過濾過程完畢麥汁溫度為 70度，則進入煮沸鍋的麥汁量為： G 麥汁 = 104 又 C 麥汁 =10200 +3710 +13600 = [kJ /（ kg K） ] 故 Q6ˊ =G 麥汁 C 麥汁 （ 10070） = （ 10070） = kJ （ 2） 煮沸過程中蒸發(fā)耗熱量 Qˊˊ 6，煮沸強度為 10%，時間為 小時 學(xué)士學(xué)位設(shè)計 十萬噸啤酒工廠設(shè)計 33 則蒸發(fā)水分為： V3= 10% = kg Q6ˊˊ = = kJ （ 3） 熱損失 Q″′ 6=15%（ Qˊ 6+Qˊˊ 6） 故 Q6=（ Q16+Q116） =（ +） = 糖化一次總耗熱量： Q 總 = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 =1855224++++15936480+ = 糖化一次耗用蒸汽量 D 使用表壓為 的飽和蒸汽，Ⅰ = kJ / kg 則 D=Q 總 /（ Ii）η 其中 i 為相應(yīng)的冷凝水的焓（ kJ / kg） η為蒸汽的的熱效率，取η =95% 則 D=（ ） 95%=32972 kg 在糖化過程的各步驟中，麥汁煮沸耗熱量 Q7為最大，且知道煮沸時間為90 分鐘，熱效率為 95%，故 Qmax= 95%= kJ /h 相應(yīng)的最大蒸汽耗量 D=蒸汽單耗 Ds 根據(jù)設(shè)計，每年糖化次數(shù)為 1300 次，共生產(chǎn)啤酒 98814 噸， 年耗蒸汽總量為： Dr=32972 1300=42863600 kg 每噸啤酒成品耗蒸汽 Ds（對糖化） Ds=42863600/98814=433kg /t 啤酒 每晝夜耗蒸汽量（按生產(chǎn)旺季酸算）為 Dd=32972 5=164860 kg /h 表 42 蒸汽耗量表 名稱 規(guī)格 (Mpa) 每噸產(chǎn)品消耗定額量（ kg） 每小時最大蒸汽用量 （ kg /h） 每晝夜消耗量（ kg /d） 年消耗量 （ kg /a） 蒸汽 （表壓） 433 13257 164860 42863600 學(xué)士學(xué)位設(shè)計 十萬噸啤酒工廠設(shè)計 34 (三 )、壓縮空氣用量計算 酒花分離器 用氣 使用壓力： 2 kg/cm2 分離器有效容器量： 8m2 當(dāng)壓送殘液時，考慮一定的損失，故乘以 2 倍的安全系數(shù)，吹風(fēng)次數(shù)為 30次，吹風(fēng)時間為 40 分鐘，則每次用量： q＝ 8 2 30＝ 180（ m3） 每小時最大風(fēng)量為： q1＝ 480 60/40＝ 720（ m3/h） 種子罐用氣 使用氣壓： 2 kg/cm2 通用管口徑為 40mm，壓縮空氣流速為 10m/s 故，每小時最大用氣量為： q2＝ 10（π d2/4） 60 40＝ （ m3/h） 酵母培養(yǎng)室用氣 使用氣壓： 2 kg/cm2 通用管口徑 為 40mm，壓縮空氣流速為 10m/s q3＝ 10（π d2/4） 60 40＝ （ m3/h） 清酒罐用氣 設(shè)用氣量為濾酒用氣的 2 倍，則用氣量為： q5＝ 162 2＝ 324（ m3/h） 裝酒機用氣 使用壓力： 8 kg/cm2 按最大生產(chǎn)能力計算，即 50000 瓶 /小時，根據(jù)經(jīng)驗，裝 1000 瓶酒需耗氣 8 m3， 則用氣量為 [2]： q6＝ 50 8＝ 400（ m3/h） 其他用氣 包括氣流輸送裝置用氣等，每小時用氣量約為 200 m3 學(xué)士學(xué)位設(shè)計 十萬噸啤酒工廠設(shè)計 35 啤酒廠壓縮空氣耗量衡算總表 序號 用氣項目 用 氣壓力 （ kg/cm2） 用氣量 （ m3/h） 1 酒花分離器 2 720 2 種子罐 2 3 酵母培養(yǎng)室 2 4 清酒罐 324 5 裝酒機 8 400 6 其他 200 （四）、耗冷量的計算 工藝耗冷量的計算 （ 1）、發(fā)酵工藝流程示意圖 94℃熱麥汁 冷卻 冷麥汁（ 6℃） 錐形罐 發(fā)酵 過冷冷卻至1℃ 貯酒 過濾 清酒罐 （ 2）、工藝技術(shù)指標(biāo)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù) ①年產(chǎn) 11176。 p 淡 色啤酒 100000 噸 ②旺季每天糖化 5 次，淡季 3次，每年共糖化 1300 次 ③主發(fā)酵時間 6天 ④ 3 鍋麥汁裝 1個錐形發(fā)酵罐 ⑤ 11176。 Bx 麥汁比熱容 C1= kJ /（ kg K） [2] ⑥冷媒用 15%酒精溶液，比熱容可視作 C2= kJ /（ kg K） [1] ⑦麥芽糖厭氧發(fā)酵熱 q= kJ /kg ⑧麥汁發(fā)酵度 60% (3)、工藝好冷量 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兩類， 即： Q = Qt + Qm ① 麥汁冷卻耗冷量 Q1 每糖化一 次得熱麥汁 85500升，而相應(yīng)的麥汁密度為 1048千克 /立方米。學(xué)士學(xué)位設(shè)計 十萬噸啤酒工廠設(shè)計 36 故麥汁量為： G=1048 85500/1000=89604 千克 又知道 11176。 p 麥汁比熱容為 kJ /（ kg K），工藝要求 1 小時內(nèi)完成 故： Q1=GC（ t1t2） =89604 (946)/1=31540608(kJ/h) 根據(jù)設(shè)計結(jié)果，每個錐形發(fā)酵罐裝 3 鍋麥汁，則麥汁冷卻每罐耗冷量為： Qf = 3Q1 =3 31540608=9451824(kJ) 相應(yīng)的冷凍介質(zhì)（ 2℃的冷水）耗量為： M1=Q1/Cm(tˊ 2tˊ 1)[1] =31540608/(852)=(kg/h) 式中： tˊ 2和 tˊ 1分別是冷凍水的終溫和初溫， Cm為水的比熱容 [kJ /（ kg K） ] ② 發(fā)酵耗冷量 Q2 I、發(fā)酵期間發(fā)酵放熱：麥芽糖厭氧發(fā)酵放熱量為 ，發(fā)酵度為 60%，則 1L 麥汁放熱量為： q = 11% 60%= kJ 根據(jù)物料衡算，每鍋麥汁的冷麥汁量為 79500L，則每個錐形罐發(fā)酵放熱量為： Q0ˊ = 79500 3=9659250 kJ II、由上工藝知道主發(fā)酵時間為 6 天，每天糖化 5 鍋麥汁，考慮到發(fā)酵放熱的不平衡性，取系數(shù) ，忽略主發(fā)酵期麥汁升溫。發(fā)酵高峰期耗冷量為： Q2ˊ =Q0ˊ 5/24 6 3=9659250 5/24 3 6=（ kJ/h） 發(fā)酵后期發(fā)酵液降溫耗冷 Q2ˊˊ 發(fā)酵液從 6℃至 1℃，每天單罐降溫耗冷量為： Q2ˊˊ =3GC [6（ 1） ]=3 89604 7=7526736 kJ G為送入發(fā)酵的麥汁量，即 89604(kg)； C為 11176。麥汁的比熱容 工藝要求此過程 2天內(nèi)完成，則耗冷量為：（麥汁每天裝 2罐） Q2ˊˊ =2 Q0ˊ /24 2=313614 （ kJ /h） III、則每鍋麥汁 Q2= Q2ˊ +Q2ˊˊ = +313614 =（ kJ / h） IV、每罐發(fā)酵耗冷量 Q Q = Qˊ + Qˊˊ =9659250+7526736 =17185986 kJ V、發(fā)酵用冷媒耗量（循環(huán)量） M2 發(fā)酵過程用稀酒精液作為冷卻介質(zhì)，進出口溫度為 8℃和 0℃，故每鍋學(xué)士學(xué)位設(shè)計 十萬噸啤酒工廠設(shè)計 37 耗冷量為： M2=Q2/{Cm [0（ 8） ]}= 8 = kJ/h ③ 酵母洗滌用冷無菌水冷卻的耗冷量 Q3 在錐形罐啤酒發(fā)酵過程中，主發(fā)酵結(jié)束時，要排放部分酵母，經(jīng)洗滌活化后重復(fù)使用于新麥汁發(fā)酵，重復(fù)使用 5 到 7 次。 設(shè)濕酵母添加量為麥汁量的 %，且用 1℃的無菌水洗滌，洗滌無菌水量為酵母量的 3 倍，冷卻前無菌水水溫為 30℃，用 8℃的酒精冷卻。 則無菌水用量為： Gwˊ =89604 6 % 3= 千克 /天 每班無菌水用量： Gw = Gwˊ /3= 千克 /班 假定無菌水冷卻操作在 2 小時內(nèi)完成，則無菌水冷卻耗冷量為： Q3=GwCm(twtwˊ )/τ [2]= (301)/2 = kJ / h 所耗冷凍介質(zhì)量為： M3=Q3/[Cw（ t2t1） ] (t1=8℃ t2=0℃ ) = 8= kg/h 每罐用于酵母洗滌的耗冷量為： Q3=GwCm(twtwˊ )/2 = (301)/2= kJ 式中： 2—— 為每班裝罐兩罐 ④ 、酵母培養(yǎng)耗冷量 Q4 根據(jù)工藝設(shè)計，每月需進行一次酵母純培養(yǎng)，培養(yǎng)時間為 12 天 [2]， 即 288h，根據(jù)工廠實踐，年產(chǎn) 10 萬噸啤酒廠酵母培養(yǎng)耗冷量為： Q4=143300 kJ/h 對應(yīng)年耗冷量 Q4ˊ =Q4 288 10= 108kj 相應(yīng)的高峰冷凍介質(zhì)循環(huán)量為： M4=Q4/[Cm(t2t1)] =143300/( 8) = (千克 /小時 ) ⑤ 發(fā)酵車間工藝耗冷量 Q 總 Q 總 =Q1+Q2+Q3+Q4=31540608+++143300 = kJ / h 非藝耗冷量 （ 1）、 錐形罐啤酒發(fā)酵工廠幾乎都是把發(fā)酵罐置于露天，由于太陽輻射、對流傳熱和熱傳導(dǎo)等造成冷量散失。通常，這部分的冷量散失可由經(jīng)驗數(shù)學(xué)士學(xué)位設(shè)計 十萬噸啤酒工廠設(shè)計 38 據(jù)求取。 3萬噸露天錐形罐冷量散失在 13000 到 30000 kJ /t 啤酒之間，在南方亞熱帶設(shè)廠，應(yīng)取高值。故旺季每天耗冷量： Q5ˊ =Gb 30000=76 5 30000=11536800 kJ /天 Gb—— 旺季成品啤酒日產(chǎn)量 若白天日曬高峰耗冷為平均每小時耗冷量的兩倍， 則高峰耗冷量為： Q5=2Qˊ 5/24=961400 kJ / h 冷媒用（ 8℃）稀酒精，用量為： M5=961400/ 8 =28750kg/h 清酒罐，過濾機及管道等散失冷量 Q6 根據(jù)經(jīng)驗： Q6=12%Q 總 =12% = kJ/h 冷媒（ 8℃）稀酒精用量： M6=Q6/[Cm（ t2t1） ]= kg/h 表 43 啤酒廠發(fā)酵車間冷量衡算 項目 耗冷項 每小時耗冷量（ kj/h） 冷媒量（ kg/h） 每罐耗冷 （ kj） 年耗冷（ kj） 工藝耗 冷量 麥汁冷卻 Q1 31540608 126162432 1010 發(fā)酵耗冷量Q2 22914648 109 無菌水耗冷Q3 108 酵母培養(yǎng) Q4 143300 107 108 工