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年产10万吨啤酒工厂设计项目立项建设可行性研究论证报告

项目策划书

鲁东大学设计题目:年产10万吨啤酒工厂设计

姓名

院系生命科学学院

专业生物工程

年级

学号

指导教师

目录

一.可行性研究报告 (3)

1.1 总论 (3)

1.2 项目建设的目的和意义 (3)

1.3 产品方案及需求预测 (4)

1.4 建厂条件及厂址选择 (4)

1.5 项目实施预规划及资金支付 (6)

1.6 经济效益及社会效益的初步估算 (6)

二.总平面布局 (7)

三.淡色啤酒生产的工艺设计 (7)

3.1 原料 (7)

3.2 生产工艺 (8)

四.工艺计算 (10)

4.1 100000t/a啤酒厂糖化车间的物料衡算 (10)

4.2 100000t/a啤酒厂糖化车间的热量衡算 (12)

4.3 100000t/a啤酒厂发酵车间的耗冷量衡算 (15)

4.4 年产10万吨12度啤酒的用水量计算 (18)

4.5 总容积200立方米啤酒锥底发酵罐计算 (19)

五.设备计算及选型 (20)

5.1 主要设备的计算 (20)

5.2 设备清单 (21)

六.工厂布局 (22)

七.啤酒工厂卫生 (22)

7.1 工厂设计规范 (22)

7.2 厂库环境卫生 (22)

7.3 厂区设施卫生 (22)

7.4 车间卫生 (22)

7.5 厂区公共卫生 (22)

八.环境保护与综合利用 (23)

8.1 环保治理工艺的设计原则: (23)

8.2 三废处理 (23)

九. 经济技术及概算 (23)

9.1人力资源配置 (23)

9.2产品成本及利润估算 (24)

十.总结 (25)

参考文献 (25)

一.可行性研究报告

1.1 总论

1.1.1 项目名称:年产100000吨啤酒工厂设计

1.1.2 承办单位:青岛三德工艺品有限公司

昌邑得益工艺品有限公司

1.1.3 项目地址:潍坊市昌邑饮马工业园区

1.1.4 项目经理:杨玉琨

1.2项目建设的目的和意义

1.2.1 提出背景和依据

啤酒是夏秋季防暑降温解渴止汗的清凉饮料。

据医学和食品专家们研究,啤酒含有4%的酒精,能促进血液循环;含二氧化碳,饮用时有清凉舒适感;还能帮助消化,促进食欲。

啤酒花含有蛋白质、维生素、挥发油、苦味素、树脂等,具有强心、健胃、利尿,镇痛等医疗效能,对高血压病、心脏病及结核病等均有较好的辅助疗效。产妇喝啤酒,以增加母体乳汁,使婴儿得到更充分的营养。适量适用啤酒对心脏和高血压患者亦有一定疗效。啤酒生产是采用发芽的谷物作原料,经磨碎,糖化,发酵等工序制得.。在古代中国,也有类似于啤酒的酒精饮料,古人称之为醴.大约在汉代后,醴被酒曲酿造的黄酒所淘汰.清代末期开始,国外的啤酒生产技术引入我国,新中国成立后,尤其是80年代以来,啤酒工业得到了突飞猛进的发展,到现在中国已成为世界第二啤酒生产大国.

如今可说是中国的啤酒工业进入了旺盛的成熟期,一方面, 啤酒工业继续以高速度发展,在高速发展的同时,开始对啤酒的质量, 啤酒工业的经济效益更加重视,啤酒工业的规模按照国际上的惯例,开始向大型化,集团化方向发展.一些中小型啤酒厂被大型啤酒厂兼并.

1.2.2 投资的必要性和经济意义

现在我国啤酒产量方面跃居世界第二位,而且在质量、技术、装备水平等方

面也都有了较大幅度的提高,充分显示了我国啤酒工业强劲的发展势头。但是,我

国啤酒与世界发达国家相比,仍有很大差距。我国啤酒厂不合理企业规模偏多,达不到啤酒生产应有的经济规模。通过对国内外技术经济指标的数据分析得出,10万吨/年规模以上

的啤酒厂才有较好的技术经济指标水平。而现在这样的酒厂还较少,多数是设备陈旧、老化,生产能力不足,设备的自动化程度不高,工艺落后的小酒厂。所以建设一个现代化的大规模的啤酒厂势在必行。

1.2.3 产品优势

经过10年有价值的健康研究,专家们发现,经常性、中度啤酒摄入量——即每天1—2杯12盎司(350毫升)啤酒——对于男性和女性都有益,特别是如果你正面临衰老或受到最常见疾病的困扰。而以下7个你梦寐以求的好处,啤酒都可以带给你。

1护心脏健康:

大量的研究表明,适度饮酒,包括啤酒,可降低患心脏病的危险。

2护血管:

适度喝啤酒也有助于防止血栓形成,预防缺血性脑中风。

3低糖尿病风险:

研究显示,糖尿病人中度饮酒也能减少最大的杀手——冠心病发作的风险。这可能是因为,

饮酒会增加胰岛素敏感性或消炎作用。

4提高认知能力:

报告表明,适量饮酒可能让妇女获得更好的认知能力,65岁以上的老年人每周饮用1—6杯含酒精的饮料,和禁酒、酗酒相比,患老年痴呆症的风险较低。

5骨骼强壮:

研究表明,啤酒在预防骨质流失与重建男性骨量上面可以发挥作用。

1.3产品方案及需求预测

1.3.1 产品方案

以麦芽为主要原料,加酒花, 经酵母发酵酿制而成的,含有二氧化碳气、起泡的低酒精度饮料。其产过程分为麦芽制造、麦芽汁制造、前发酵、后发酵、过滤灭菌、包装等几道工序。

1.3.2 占地面积

厂区占地30亩,约合20000平方米,厂区内建筑总面积15000平方米(车间均是单层的标准简易房,办公楼和职工宿舍等是多层),绿化面积5000平方米,

1.3.3 产品需求初步预测

2007年至2010年,啤酒行业面临着较好的发展际遇:国民经济持续快速发展和城市化水平的提高,给行业发展创造了巨大的需求空间;西部大开发、振兴东北地区等老工业基地、促进中部崛起和建设社会主义新农村等重大发展战略,为啤酒行业创造了新的发展机遇;全球经济和区域经济一体化进程的加快,为我国啤酒行业在更大范围内配置资源、开拓市场创造了条件。

此外低度淡爽成啤酒的流行口味,且啤酒消费需求分层很快,但啤酒本身的特性不会因需求的多样化而消失,大众消费者养成的消费习惯不会很快改变,所以传统型消费仍是消费主流。

所以,根据市场调查分析,中国的啤酒市场还是有很大的前景,可根据人们口味的不同生产适合不同人群的需求。

1.4 建厂条件及厂址选择

1.4.1主要原料,燃料,动力供应

1.4.1.1原料供应:

主要是发酵培养基原料和菌种,通过购买的方式获得。

水在啤酒酿造的过程中起着非常重要的作用。啤酒酿造所需要的水质的洁净外,还必须去除水中所含的矿物盐(一些厂商声称采用矿泉水酿造啤酒,则是出于商业宣传的目的)成为软水。早先的啤酒厂建造选址得要求非常高,必须是有洁净水源的地方。宜兴工业较发达,水质好且水源充足,适宜建造啤酒厂。

1.4.1.2水,电,热,燃料供应

在潍坊市饮马工业园投资的各类项目,由管委招商局负责将道路、供排水、供电、供热、通信配套至项目用地红线。

交通:潍坊市昌邑饮马工业园地理位置优越,地处济青高速第16出口处,下高速以后公路都是二级公路,交通便捷。

供水:潍坊市昌邑饮马工业园区自来水管网完备,水源直接引自40公里以外的峡山水库(山东省规模最大的水库),是优质的天然矿泉水。

供电:园区供电、供水、燃气、蒸汽、排污等基础设施一应俱全,电力充足而价廉,建有变电站3座,热电厂1家,确保了园区的供电和供热。

天然气:国家“西气东输”工程管线贯通园区,优质廉价的天然气为企业提供了能源

保障。

商检:开发区设有商品检验检疫局,依法对进出口商品进行商品检验,实施出口商品普遍优惠制,签发一般产地证书,对进出口商品质量鉴定和企业的资产价值鉴定。

银行:中国各商业银行均在发区开设有支行,为投资者提供贷款服务,办理开设帐户和国际、国内结算业务,外汇调剂和管理。

生活设施:昌邑市建有五星级酒店、三星级酒店及各种档次的宾馆、酒店、购物商场、医院和学校(幼儿园、中小学、职业中专)等。设施先进的医院、电视接收系统、高尔夫球练习场、保龄球等健身旅游设施也已建成,可以提供舒适、良好的商务和生活服务。1.4.2建厂条件和厂址初步方案

1.4.

2.1建厂条件:

潍坊市昌邑饮马工业园气候条件适宜,酵母菌生产温度为25~28℃,水源充足,交通便利,地理位置十分优越,利于产品的出口与运输。

1.4.

2.2厂址选择:

公司欲建在潍坊市昌邑饮马工业园。

中国潍坊市昌邑饮马工业园作为承接资本、技术、产业转移的重要平台,以其国家级园区的品牌优势、优越的地理区位、充足的发展空间、坚实的产业基础、良好的人居环境和有序的法治环境,不断彰显独特魅力,必将成为承接新一轮产业资本转移并蓄势发展的首选置地。

昌邑得益工艺品有限公司在潍坊市昌邑饮马工业园拥有一块60亩(约40000平方米)的工业用地,经过前期接洽,已于该公司达成初步共识,该公司愿意以提供土地30亩(约20000平方米)的投资方式并投资800万元资金控股26%。

1.4.3 公用工程和辅助工程的初步方案

1.4.3.1公用工程

给排水工程

清洗用水采用自来水。储水设施有防污染措施。储水设备定期清洗,消毒。清洗用水为活性炭过滤器处理的自来水。锅炉用水为钠离子交换器处理的自来水。供水由市自来水管网供给。

供气工程

采风器从室外采风,经过气压机,缓冲罐,冷却器,分离器,去雾器,空气储罐,加热器,过滤器等设备提供发酵过程中空气。

动力工程

采用双回路供电体系,供电设备由变压器、变电柜和控制室,以及各种供电线网组成,动力系统的设计和安装由供电局负责

制冷系统

通过制冷设备提供,选购LSLGF300制冷机组三套、配电控柜XLS3-85一套和BNB-150凉水塔2个给水泵组成制冷系统。主要提供发酵过程冷却水,灭菌后的罐体和培养基降温冷却水。

供热工程

设备主要是锅炉及附属的软化水设备,自来水经软化除去无机盐离子,获得软化水,其经锅炉燃烧后,将软化水变成高温高压蒸汽,通过管道与发酵生产设备相连接用于灭菌。锅炉燃煤。

1.4.3.2辅助工程

项目须土建的设施依据生产流程,有原料库、成品库、包装材料库、锅炉房、机修车间、污水处理车间等,另外,厂区还设有展厅、参观走廊、食堂、运动场、停车处等附属设施

1.4.3.3环境保护

本着高技术、低成本、原水水质可靠、运行管理方便的原则,建设废水处理车间(附表)。为了贯彻可持续发展战略,严格执行国家关于工厂环境的建厂标准,为达到国家建

厂标准,本公司环境设计将执行如下标准:

《环境空气质量标准》 GB5059-1996

《大气污染物综合排放标准》 GB16297-1996

《地面水环境质量标准》 GB3838-1996

《污水综合排放标准》 GB8978-1996

《工业企业长界噪声标准》 GB12348-1990

1.5 项目实施预规划及资金支付

1.5.1项目工期十二个月,进度安排为;

2010年7-8月完成项目材料并设计

2010年8-9月进行工程勘测和设计

2010年9-10月完成工艺设计并筹集资金

2010年11-12月利用筹集资金进行土建工程并考察订购设备

2011年1-2月前期募集资金到位,土建完成,设备到位安装并购进原料

2011年2-3月设备安装并调试

2011年3月项目完成投产

1.5.2投资结算和资金筹集方案

项目总投资:5125万元(包括得益工艺品公司提供的30亩土地,按每亩20万元共计600万元)。其中土建工程:1425万元(土地价值600万元,厂区建设费用825万元),设备及运输安装费2500万元,建设期不可预见费用: 200万元,流动资金:1000万元。

筹集资金方法:

昌邑得益工艺品有限公司出资800万元,提供土地30亩(价值600万元),控股26%;

青岛三德工艺品有限公司出资925万元,控股 %;

青岛啤酒有限公司出资2000万元,控股36%;

风险投资出资1400万元(和其它公司基本达成合作意向后拉拢风投公司融资),控股26%;

1.6 经济效益及社会效益的初步估算

1.6.1经济效益

项目完成后可年啤酒10万吨,项目年销售:50000万元,年总成本费用:70200万元,扣税款后的净利润4800万元。

1.6.2社会效益

项目建成后的意义是:

①可以提供一定的就业岗位,缓解就业压力,还可以带动其他服务行业的发展。

②增加国家的收入,为国家的发展作出一定的贡献。

1.6.3结论与建议

本项目投产结构合理,投资少,效益高,投资回收期短,并符合国家节约电力资源鼓

励用电企业热电联产产业政策,社会效益和经济效益显著,此项目切实可行。

二.总平面布局

2.1 厂区规划

工厂总面积:20000㎡

建筑总面积:13506㎡(4800㎡+1600㎡+1600㎡*3+480㎡*2+800㎡+48㎡*2+450㎡) 绿化面积:8000㎡

2.2 总平面设计(附图1)

全厂可分为:生产区、辅助生产区、办公生活区及绿化区等几部分,土建总占地面积9778

㎡,其中:

1、生产区:4800㎡

第一车间(粉碎车间,菌种制备实验室,制麦车间,糖化车间,发酵车间):2700 ㎡(90m*30m*8m)

第二车间(后酵车间):1050㎡(42m*25m*8m)

第三车间(灌装车间):1050㎡(42m*25m*8m)

2、辅助生产区:1600 ㎡

第四车间(成品库):800㎡(40m*20m*8m)

第五车间(水处理车间,配电室,锅炉房):800㎡(40m*20m*8m)

3、办公及生活区:3378㎡

办公楼:1600㎡(80m*20m*3.5m*3层)

职工宿舍:480㎡(60m*8m*3m*2层)

餐厅:800㎡(40m*20m*3.5m)

门卫室:48㎡(8m*3m*3.5m*2个)

停车区:450㎡(90m*5m)

4、绿化面积:8000㎡

三.淡色啤酒生产的工艺设计

3.1原料

3.1.1 菌种

酵母是真菌类的一种微生物。在啤酒酿造过程中,它把麦芽和大米中的糖分发酵成啤

酒,产生酒精、二氧化碳和其他微量发酵产物。这些微量但种类繁多的发酵产物与其它那

些直接来自于麦芽、酒花的风味物质一起,组成了成品啤酒诱人而独特的感官特征。有两

种主要的啤酒酵母菌:"顶酵母"和"底酵母"。用显微镜看时,顶酵母呈现的卵形稍比底酵

母明显。"顶酵母"名称的得来是由于发酵过程中,酵母上升至啤酒表面并能够在顶部撇取。

"底酵母"则一直存在于啤酒内,在发酵结束后并最终沉淀在发酵桶底部。"顶酵母"产生淡

色啤酒,烈性黑啤酒,苦啤酒。"底酵母"产出贮藏啤酒和Pilsner。我们所用菌种欲从德国

贝克公司购得。

3.1.2 水

啤酒酿造所需要的水质的洁净外,还必须去除水中所含的矿物盐成为软水。出于环保的考虑,放弃采用价格相对便宜的地下水,而开始采用价格相对较贵的自来水,水在水处理车间经过滤和处理后通过管道通到发酵车间。

3.1.3 麦芽大米

麦芽由大麦制成。大麦是一种坚硬的谷物,成熟比其他谷物快得多,正因为用大麦制成麦芽比小麦、黑麦、燕麦快,所以才被选作酿造的主要原料。大米是主要的辅料。我们所用大麦是从澳州购得。

3.1.4 酒花

酒花是属于荨麻或大麻系的植物。酒花中有结球果的组织,正是这些结球果给啤酒注入了苦味与甘甜,使啤酒更加清爽可口,并且有助消化。我们所用酒花是从德国购买的Hallertau Hersbrack.。

3.2生产工艺

工艺流程简图

年产10万吨啤酒工厂设计项目立项建设可行性研究论证报告

(一) 制麦车间

大麦通过发芽过程将内含的难溶性淀粉转变为用于酿造工序的可溶性糖类。除了一般的麦芽,还可使用结晶麦芽或烘烤的麦芽作为各种酿造类型的成份。结晶麦芽是经由蒸汽处理的麦芽,慢慢炖煮后再干燥处理,它的颜色较黑,并有如咖啡般的味道。烘烤过的麦芽经干燥后在热度较高的回转鼓室中烘烤处理,它能使啤酒含有焦味,颜色变黑。

工艺流程

大麦的清选→大麦分级→浸麦→大麦发芽→麦芽干燥→除根。

所用设备有风力粗选机、精选机、分级筛、浸麦槽、萨拉丁发芽箱、干燥炉、除根机(二) 糖化车间

水和蒸汽

↙↘

麦芽大米→粉碎→糊化锅→糖化槽→麦汁过滤槽→煮沸锅

麦糟

麦芽粉碎:这一过程必须保护麦皮,采用湿法粉碎,麦芽粉碎前,对麦芽进行浸泡处理。这样麦皮以及麦芽内容物就会吸收水分,变得有弹性,麦芽内容物也能从麦皮中被分离出来并被粉碎,而麦皮几乎没有损伤,使过滤能力得以改善,粉碎得很细的麦芽内容物能更好地被分解。

糊化锅:首先将一部分麦芽、大米、玉米及淀粉等辅料放入糊化锅中煮沸。

糖化槽:往剩余的麦芽中加入适当的温水,并加入在糊化锅中煮沸过的辅料。此时,液体中的淀粉将转变成麦芽糖。

麦汁过滤槽:将糖化槽中的原浆过滤后,即得到透明的麦汁(糖浆)。

煮沸锅:向麦汁中加入啤酒花并煮沸,散发出啤酒特有的芳香与苦味。

(三) 发酵车间

发酵罐:在冷却的麦汁中加入啤酒酵母使其发酵。麦汁中的糖分分解为酒精和二氧化碳,大约一星期后,即可生成"嫩啤酒",然后再经过几十天使其成熟。

(四) 精炼糖车间

精炼糖:在某些啤酒中精炼糖是重要的添加物。它使啤酒颜色更淡,杂质更少,口味更加爽快。我们通过加入大米来获取精炼糖,使啤酒的口味更加清爽,以符合消费者口味的需要。

(五) 瓶、罐装工序

硅藻土过滤机的操作步骤包括:CO

2备压→充水→排气→预涂粗硅藻土1mm

~~~

3.5mm→预

涂混合硅藻土400

~~~500g/m

2

→泵酒土混合液80

~~~

300g/100L→循环→滤酒生产→压差保持

0.02

~~~

0.04MPa/h→结束→顶酒→排土→清洗→更新硅藻土

将成熟的啤酒过滤后,即得到琥珀色的生啤酒。

装瓶、装罐机:酿造好的啤酒先被装到啤酒瓶或啤酒罐里。然后经过目测和液体检验机等严格的检查后,再被装到啤酒箱里出厂。

洗瓶机:洗净回收的啤酒瓶。

空瓶检验机:极其细小的伤痕也不会放过。

感官检查:由专门的负责人员进行实际品尝。在确保其品质后,可出厂

3.2.3糖化过程工艺控制

糖化过程中,水与麦芽粉碎混合,由此使麦芽的内容物溶出,获得浸出物。而浸出物的主要数量只能在糖化中通过酶的作用产生。酶在其最佳温度范围内发挥作用。酶的重要特性是它分解底物时的活力。这种活力取决于各种因素: 1. 温度:酶的活力取决于温度。在一定温度下酶的活力是可以改变的。在低温下,酶活力几乎可以无限度地保持,但随着温度的上升,酶的活力迅速下降。 2. PH值:因为随着PH值的变化,酶的卷曲结构也会发生改变,所以酶的活力也取决于PH值。

以下物质的分解过程对酿造来讲十分重要:淀粉分解;β—葡聚糖(麦胶物质)的分解;蛋白质的分解。淀粉的分解,淀粉必须彻底分解成糖以及不使碘液变色的糊精。淀粉的彻底分解,不仅仅是因为经济原因,而且不可分解的残余淀粉还会导致啤酒出现糊化浑浊。

3.2.4发酵过程工艺控制

各种因素对淀粉分解的影响 1.温度:在62

~~~

64℃长时间的糖化,可以得到最终发酵

度较高的啤酒;若超过此温度,在72

~~~

75℃长时间糖化,则得到最终发酵度低、含糊精丰富的啤酒。糖化温度的影响是非常大的,所以糖化时在各种淀粉酶的最佳作用温度下进行休止,

即:形成麦芽糖的休止温度在62

~~~65℃β—淀粉酶的最佳作用温度;糖化休止温度在72

~~~

75℃

α—淀粉酶的最佳作用温度;糖化终止并醪温度在76~~~78℃。 2.时间:在糖化过程中,酶的作用并不是均匀的。可将酶的活力划分为两个时间阶段:(1) 10

~~~

20min后达到酶的最大

活力。在温度62

~~~68℃之间,酶的最高活力较大。(2) 40

~~~

60min后,酶的活力下降较快,

然后下降变慢。 1. PH值:醪液的PH值在5.5

~~~

5.6时,可以看作是两种淀粉酶的最佳PH

值范围。与较高的醪液Ph值相比较,在此PH值下可提高浸出物浓度。形成叫多的可发酵性糖,提高最终发酵度。

淀粉分解的检查糖化时,必须将淀粉彻底分解致碘检正常状态;糖化终了时,借助碘检检查淀粉分解情况。由于碘液遇到淀粉和较大的糊精仅在冷醪中显色,因此必须将碘检醪液样品冷却。将冷醪液放在白瓷盆上或石膏棒上,然后滴入一滴0.02mol/L的黄色碘液。糖化终了的醪液,碘检时绝对不能出现变色;在麦汁煮沸终了,还必须进行碘检(后糖化)。如果碘检是出现变色现象,则说明此麦汁碘检不正常。人们称此为“蓝色糖化”。那么由此生产的啤酒会出现“糊化浑浊”,因为较大分子的糊精是非溶性的。采取的不久措施是:取麦芽浸出液或头道麦汁添加到发酵中的麦汁里

在发酵的过程中,人工培养的酵母将麦芽汁中可发酵的糖份转化为酒精和二氧化碳,生产出啤酒。发酵在八个小时内发生并以加快的速度进行,积聚一种被称作"皱沫"的高密度泡沫。这种泡沫在第3或第4天达到它的最高阶段。从第5天开始,发酵的速度有所减慢,皱沫开始散布在麦芽汁表面,必须将它撇掉。酵母在发酵完麦芽汁中所有可供发酵的物质后,

就开始在容器底部形成一层稠状的沉淀物。随之温度逐渐降低,在8

~~~

10天后发酵就完全结束了。

四.工艺计算

4.1 100000t/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。

4.1.1 糖化车间工艺流程示意图

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

1所示。

年产10万吨啤酒工厂设计项目立项建设可行性研究论证报告

4.1.2 工艺技术指标及基础数据

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1000L 12°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1 啤酒生产基础数据

项目名称百分比(%)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75

大米25 无水大米

浸出率

92

啤酒损失率

(对热麦汁)

冷却损失 3

发酵损失 1 原料利用率98.5 过滤损失 1 麦芽水分 6 装瓶损失 1 大米水分13 总损失 6

4.1.3 100kg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1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)

4.1.4生产1000L12°淡色啤酒的物料衡算

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)

4.1.5 100000t/a 12°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2 啤酒厂酿造车间物料衡算表

物料名称单位对100kg

混合原料1000L 12°

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 12194.418291582

大麦Kg75 138.8 9144.113716216

大米Kg25 46.3 3050.24575366

酒花Kg 1.20 2.31 152.2228274.2

热麦汁L 574 1063 70030.4105045660

冷麦汁L 556.8 1031 67922.3101883420

湿糖化糟Kg96.78 179.2 11805.717708544

湿酒花糟Kg 3.45 6.39 421631459.8

发酵液L 551.2 1020 67197.6100796400

过滤酒L 545.7 1010 66538.899808200

成品啤酒L 540.2 1000 6588098820000

备注:12度淡色啤酒的密度为1012kg/m3

4.2 100000t/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2所示,其中的投料量为糖化一次的用料量(计算参照表2)

4.2.1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:

m W=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=m w cw(t2-t1)= 46340.29*4.18*(50-18) =6198477.19(KJ)

图3 啤酒厂糖化工艺流程图

3050.2 8534.06

610.04

1.第一次米醪煮沸耗热量Q2

由糖化工艺流程图(图3)可知: Q2= Q21+Q22+Q23

4.2.2.1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+ m1c w w)/(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)

=3.76 KJ/(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+ m1c w w*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

=36669.6(kg)

米醪

(3)把上述结果代如1中,得:

Q21=36669.6*3.76*(100-47.1)=7293730KJ

4.2.2.2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=1222.32 Kg

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)

4.2.2.3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)

4.2.2.4由上述结果得:

Q2=1.15(Q21+Q22)=1.15*(729373+2759021)=4011653KJ

4.2.3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。

4.2.3.1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+m2C w)/(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+m2C w*50)/(m麦醪C麦醪)

=(8534.06*1.71*18+29869.21*4.18*50)/(38403.27*3.63)

=46.67℃

4.2.3.2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。

4.2.3.3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

4.2.4.1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 )

4.2.4.2二次煮沸过程蒸汽带走的热量Q 42

煮沸时间为10min ,蒸发强度5%,则蒸发水分量为: V 2=26.7%M 混合*5%*10/60 =0.267*73850.55*5%*10/60 =164.32(kg)

Q 42=IV 2=234.47*164.32=38528.11 (kJ) 式中,I 为煮沸温度下饱和蒸汽的焓(kJ/kg ) 4.2.4.3热损失Q 43

根据经验有:Q 42=15%(Q 41+Q 42) 4.2.4.4把上述结果代入公式得

则Q 4 =1.15(Q 41+Q 42)=1.15*(2182793 +38528.11)=2554519(kJ) 4.2.5洗槽水耗热量Q 5

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 Q 5=MC w (80-18)

= 54874.8*4.18*(80-18)

= 14221353 (kJ)

4.2.6麦汁煮沸过程耗热量Q 6 Q 6=Q 61+Q 62+Q 63

4.2.6.1麦汁升温至沸点耗热量Q 61

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Q 61= M 麦汁C 麦汁 (100-70)= 69995.86*3.852*30=8088722 (kJ) 4.2.6.2煮沸强度10%,时间1.5h ,则蒸发水分为: V 3=69995.86*10%*1.5=10499.38 (kg) 故Q 62=V 3 I=10499.38*2257.2=23699201 (KJ)

式中,I 为煮沸温度(约为100℃)下水的汽化潜热(KJ/Kg ) 4.2.6.3热损失为 Q 63=15%(Q 61+Q 62)

4.2.6.4把上述结果代入上式得出麦汁煮沸总耗热

Q 6 =1.15(Q 61+ Q 62)=1.15*(8088722+23699201)=36556111(KJ) 4.2.7糖化一次总耗热量Q 总 Q 总=Q 1+Q 2+Q 3+Q 4+Q 5+Q 6

= 6198477.19+4011653+1939132+2554519+14221353+36556111 =65481245(KJ )

4.2.8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)