啤酒厂设计重点设备__稿子糊化锅.docx

第1章 绪论

1.1　啤酒发展简介

啤酒经过几千年的发展历史，已成为世界上产量最大、酒精含量最低，营养非常丰富的酒种，是广大消费者普遍喜爱的大众型饮料。早在1977年7月在墨西哥举行的第九届“国际营养食品会议”上啤酒就被正式列为营养食品。
1.1.1　世界啤酒业的发展
人类使用谷物制造酒类饮料已有几千年的历史。已知最古老的酒类文献，是公元前6000年左右巴比伦人用黏土板雕刻的献祭用啤酒制作法，公元前4000年美索不达米亚地区已有用大麦、小麦、蜂蜜制作的16种啤酒。公元前3000年起开始使用苦味剂，但首次明确使用酒花作为苦味剂是在公元768年。公元前18世纪古巴比伦国王汉穆拉比颁布的法典中，已有关于啤酒的详细记载。公元前1300年左右，埃及的啤酒作为国家管理下的优秀产业得到高度发展。啤酒的酿造技术是由埃及通过希腊传到西欧的。公元1～2世纪，古罗马政治家普利尼(公元62～113)曾提到过啤酒的生产方法，其中包括酒花的使用。17～18世纪，德国啤酒盛行，一度使葡萄酒不景气。19世纪初，英国的啤酒生产大规模工业化。19世纪中叶，德国巴伐利亚洲开始出现下面发酵法，酿出的啤酒由於风味好，逐渐在全国流行。德国在19世纪颁布法令，严格规定啤酒的原料以保持啤酒的纯度，而且由於实行下面发酵法和进行有规律的酵母纯粹培养，从而提高了啤酒的质量，成为近代慕尼黑啤酒享有盛誉的基础。17世纪初荷兰、英国的新教徒将啤酒技术带入美洲大陆，1637年在马萨诸塞建立了最初的啤酒工厂，不久，啤酒作为近代工业迅速发展，美国成为超过德国的啤酒生产大国。19世纪，酿造学家相继阐明有关酿造技术。1857年，L.巴斯德确立生物发酵学说；1845年，C.J.巴林阐明发酵度理论；1881年，E.汉森发明了酵母纯粹培养法，使啤酒酿造科学得到飞跃的进步，由神秘化、经验主义走向科学化。目前全世界啤酒年产量已居各种酒类之首。
1.1.2　中国啤酒业的发展
19世纪末，啤酒进入中国，1900年俄国人在哈尔滨市首先建立了啤酒厂，此后，不少外国人在东北和天津、上海、北京等地建厂，如东方啤酒厂，上海斯堪的纳维亚啤酒厂(上海啤酒厂前身)，哈尔滨啤酒厂，北京啤酒厂等，这些酒厂都由外国商人经营。中国人最早自建的啤酒厂是1904年在哈尔滨建立的东北三省啤酒厂，当时中国的啤酒业发展缓慢，分布不广，产量不大。生产技术掌握在外国人手中，生产原料麦芽和酒花都依靠进口。1949年以前，全国啤酒厂不到十家，总产量不足万吨。1949年后，中国啤酒工业发展较快，并逐步摆脱了原料依赖进口的落后状态。中国的啤酒于1954年开始出口。改革开放以后的20多年中，我国的啤酒工业飞速发展，实现了3级跳，1988年啤酒产量达到660多万吨，位居世界第三，1996年为1225万吨，超过德国跃居世界第二位，2002年为2386.83万吨，超过美国成为世界第一，2003年为2540.48万吨，稳居世界霸主地位。目前我国啤酒人均消费量已接近世界平均水平，并仍以每年约5％的增长率上升，技术装备也已达到或接近世界先进水平。

1.2　课程设计选题的目的和任务

本次设计选择题目为年产10万吨12度经典啤酒工厂设计，重点设备糊化锅。本设计是在学习了啤酒的加工工艺、工厂设备概论等课程，经过工艺实验和工厂实习的基础上进行的，目的使同学们更进一步的了解啤酒加工生产的技术和要求，巩固所学的知识，培养同学们具备工厂工艺设计的能力。
本次课程设计的任务是：
1、了解世界啤酒的发展状况以及我国啤酒的历史状况、发展前景和国家有关规定。
2、掌握啤酒生产工艺设计的范围、内容、基本方法和步骤，理论和实际相结合。
3、熟悉发酵工厂设计说明书和工艺设计图的要求，了解工厂设计有关标准及技术经济和概算等内容和要求。
4、通过实地调查、正确计算，结合所学的知识完成年产10万吨12度经典啤酒工厂的厂址选择，工艺设计，设备选型及工厂布置设计。

1.3　啤酒生产的国家标准

啤酒的国家标准编号：GB4927—91
国家技术监督局1991年9月10号批准，1992年8月1号实施
1、引用标准：
GB 191包装储运图示标志
GB 2758发酵酒卫生标准
GB 4544啤酒瓶
GB 4928啤酒试验方法
GB 5739啤酒塑料周转箱
GB 6543 瓦楞纸箱
GB 10344饮料酒标签标准
2、技术要求
感官要求：淡色啤酒的感官指标应符合表1-1的规定。

表1-1啤酒指标
项目
优级
一级
二级
外观
透明度
清亮透明，无明显悬浮物和沉淀物
尚清，较透明
浊度，EBC
>1.0
<1.5
<2.0
泡沫
形态

泡持性
听装S
>210
>180
>120
瓶装S
>180
>180
色度EBC
14O
5.0—11.0
10O～12O
5.0～9.5
5.0～11.0
5.0～14.0
8O

5.0～12.0
香气和口味
具有明显的酒花香气，口味纯正，爽口，酒体协调，柔和无异香、异味
有较明显的酒花香气，口味纯正，较爽口，酒体协调，无异香、异味
有酒花香气，口味较纯正，无异味

3、啤酒的保质期
瓶装，听装熟啤酒保质期不少于120天（优级一级）60天（二级）。瓶装鲜啤酒保质期不少于7天。罐装，桶装鲜啤酒保质期不少于3天。

1.4　课题研究的内容和方法

1.４.1　厂址选择
厂区地理位置一般工厂选在城镇的郊区，因为本设计是年产10万吨12度经典的啤酒工厂，目标市场为重庆市区及以下区县。从有利于啤酒的生产和销售的角度考虑，将厂址选在重庆市涪陵李渡工业园区，涪陵区总人口118万人，2005年实现地区生产总值135.08亿元，财政收入18.15亿元，固定资产投资49.44亿元，工业总产值126.45亿元，全区综合经济实力位居重庆市各区（市）县前列。其地址位于长江边上，重庆一小时经济圈内，交通发达，水，电，煤资源丰富。
涪陵是千里乌江第一城，处于长、乌两江交汇的三峡库区腹心地带，连接渝东南二十多个县市的经济走廊，近百亿的物资在此集散。涪陵区处长江上游交通枢纽的副枢纽。渝怀铁路、规划中渝利铁路、南涪铁路、渝涪高速、沪蓉高速、渝湘高速，三条铁路、三条高速公路穿越全境。铁、公、水综合交通网络初步成型，提高了内外通达能力。涪陵区是重庆一小时经济圈中的大城市，新兴的工业基地和区域性商贸物流中心。连锁经营、物流配送新型业态应运而生，具有承接重庆主城区一小时经济圈集聚幅射能力，城镇化率达49%。
本工厂设计有合理的环境保护方案：工厂选在远离市中心的，水源丰富、地势平坦的李渡工业区。原料处理产生的粉尘，采用布袋除尘，排放浓度为7.3mg/m3。该废气通过不低于15m高排气筒排放，满足《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）二级标准。
燃气锅炉排放污染物NOx浓度约200mg/m3，SO2浓度约10mg/m3，烟尘浓度约26mg/m3。通过不低于8m高排气筒排放，满足《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271-2001）标准排放要求。
啤酒厂的废水属于有害无毒性的二类废水，其长远影响小于第一类有害物质，但由于每生产100t啤酒，排放的废水中BOD相当于1.4万人的生活污水，若不经处理会严重污染环境。对于啤酒工厂生活及生产中的废水，由涪陵李渡工业区污水处理站统一收费处理，对废水处理后满足我国《工业废水排放标准》相关要求。
1.４.2　工艺选择
1、 保证产品质量符合国家的标准的前提下尽量采用成熟、先进的技术和设备。
2、 选择生产方法主要依据设计中对目的产物的质量及风味要求、原料的来源，种类和性质，选择经济可行的生产工艺。
1.４.3　设备的选择
保证工艺生产的安全性和可靠性，经济上的合理性，技术先进，投资省，加工方便，运行费低，操作清洁方便。

第2章 啤酒工艺选择和论证

2.1　酿造啤酒的原料

本设计是生产12度经典浓醇型淡色啤酒，麦芽要求质量高，成品麦芽淡黄色而有光泽感，麦芽香浓郁，牙咬发脆且松散。辅料选择大米，可使成品啤酒色泽较浅但仍保持品味的浓醇性。酿造用水取适于淡色啤酒酿造工艺的软水。酒花选用传统的苦型酒花以增加啤酒醇厚的感觉。由工艺需要选用下面发酵的酵母菌株，发酵度达到62－63%，双乙酰峰值低的即可。
2.1.1　大麦 　　
适于啤酒酿造用的大麦为二棱或六棱大麦。二棱大麦的浸出率高，溶解度较好；六棱大麦的农业单产较高，活力强，但浸出率较低，麦芽溶解度不太稳定。二棱大麦主要产地在我国南方地区，厂址所在的重庆地区即有二棱大麦生产基地，所以选择当地优质二棱大麦进行麦芽的制作。
2.1.2　大米
大米淀粉含量高，无水浸出率也高，含油质较少。但大米淀粉的糊化温度比玉米高。以大米为辅助原料酿造的啤酒色泽浅。我国大米产量较高，成本选小于麦芽的，所以选用适当比例的大米作辅料也可是使生产成本降低。大米是我国用量最多的辅助原料。
2.1.3　酿造用水
酿造用水是指糖化用水和洗糟用水，其水质状况对整个啤酒酿造的过程和啤酒成品的质量都有重要影响。酿造用水除了符合饮用水的标准外，还应符合酿造要求。通常，软水适於酿造淡色啤酒，碳酸盐含量高的硬水适於酿制浓色啤酒。淡色啤酒用水要求为：无色、无臭、透明、无浮游物，味纯正，无生物污染；硬度低；铁、锰含量低(含量高对啤酒的色、味有害，而且能引起喷涌现象)；不含亚硝酸盐。厂区可取清洁的地下水，水质，但由于含盐量较高，需经过处理，同时可取乌江的江水，此水水质较软，适合目的产品的酿造要求，但由于邻近城市受到了一些污染，所以也需要经过处理才可应用于生产。
2.1.4　酒花
酒花又称啤酒花。使啤酒具有独特的苦味和香气并有防腐和澄清麦芽汁的能力。酒花始用于德国，学名为蛇麻，为大麻科葎草属多年生蔓性草本植物。雌雄异株。酿造所用均为雌花。中国人工栽培酒花的历史已有半个世纪。始于东北。目前在新疆、甘肃、内蒙、黑龙江、辽宁等地都建立了较大的酒花原料基地。成熟的新鲜酒花经干燥压榨，以整酒花使用，或粉碎压制颗粒後密封包装，也可制成酒花浸膏，然后在低温仓库中保存。其有效成分为酒花树脂和酒花油。经典啤酒的酿造，啤酒酒花的用量约为0.2%左右。
2.1.5　酵母
酵母是用以进行啤酒发酵的微生物。啤酒酵母又分上面发酵酵母和下面发酵酵母。啤酒工厂为了确保酵母的纯度，进行以单细胞培养法为起点的纯粹培养。为了避免野生酵母和细菌的污染，必须严格啤酒工厂的清洗灭菌工作，酿造啤酒的酵母用量一般为0.35%～0.45%。对于酿造淡色啤酒，酵母的添加量可适当高一些。但需限制后酵中的酵母浓度。以防止高级醇的形成，导致啤酒有上头的感觉。

2.2 工艺技术指标

2.2.1　工艺技术指标及啤酒生产新技术
啤酒质量标准各国不尽相同，中国的啤酒质量标准如下：中华人民共和国国家标准(11度、12度优级淡色啤酒，GB 4927-85)适用于以麦芽为主要原料，加酒花经酵母发酵酿制而成的、含有CO2的、起泡的、低酒精度的优级淡色啤酒。
感官指标、理化指标应符合感官指标规定及啤酒的理化指标规定。
保存期：11度、12度啤酒，保存期≧120天。
啤酒的质量问题主要有以下3个：
1、非生物稳定性：指不是由於微生物污染而产生浑浊沉淀现象的可能性。啤酒是一种稳定性不强的胶体溶液，在保存过程中易产生浑浊沉淀现象，最常见的啤酒非生物浑浊是所谓蛋白质浑浊。
2、风味异常：由於原料﹑生产工艺﹑酵母﹑生产过程中的微生物管理等问题，可引起啤酒的风味异常。主要表现为：口味粗涩，苦味不正，有氧化味等。
3、喷涌现象：啤酒在启盖後发生不正常的窜沫现象。严重时会窜出流失多半瓶啤酒，其主要原因为原料大麦在收获时受潮感染上霉菌等。
2.2.2　啤酒生产新技术
1、浓醪发酵：1967年开始应用於生产。是采用高浓度麦汁进行发酵，然后再稀释成规定浓度成品啤酒的方法。它可在不增加或少增加生产设备的条件下提高产量。原麦汁浓度一般为16度左右。
2、快速发酵：通过控制发酵条件，在保持原有风味的基础上，缩短发酵周期，提高设备利用率，增加产量。其工艺控制条件为：在发酵过程某阶段提高温度；增加酵母接种量；进行搅拌。
3、连续发酵：1906年已有啤酒连续发酵的方案，但直到1967年才得到工业化的应用。主要应用国家有新西兰﹑英国等。由於菌种易变异和杂菌的污染以及啤酒的风味等问题，使啤酒连续发酵工艺的推广受到限制。
4、固定化酵母生产啤酒的研究：70年代开始研究，目的在於大幅度缩短发酵周期。实质上是为了克服菌种变异﹑杂菌污染问题，而且是更为快速的连续发酵工艺。已取得的成果为：前发酵由传统法的5～10日缩短为1日，可连续稳定运行3个月。
5、圆柱圆锥露天发酵罐：其主要优点是可缩短发酵周期，节约投资，回收CO2和酵母简便，有利于实现自动控制。目前单罐容积在600KL的已很普遍，材质一般为不锈钢。
6、纯生啤酒的开发：随著除菌过滤﹑无菌包装技术的成功，自70年代开始开发了不经巴氏杀菌而能长期保存的纯生啤酒。由于口味好，很受消费者欢迎。目前有的国家纯生啤酒已占整个啤酒产量的50％。
7、低醇、无醇啤酒、白啤酒的开发：为汽车司机、妇女、儿童和老年人饮用的一种清凉饮料。它的特点是酒精含量低。无醇啤酒酒精含量一般在0.5～1％，泡沫丰富，口味淡爽，有较好的酒花香味，保持了啤酒的特色。

2.3　工艺论证

本设计要求生产12度经典啤酒，成品啤酒在符合我国啤酒产品质量标准的前提下追求色泽浅淡、泡沫丰富，品味具有传统的醇厚感觉，设计中尽量选用成熟的工艺，保证生产的稳定性，原料及能源使用上要求节约，节能减排同时降低生产，成本设备要求安全适用，设备利用率高，操作、维修方便。
2.3.1　原料配比
本工艺原料选用麦芽为主料，大米为辅料。大米属未发芽谷物，其淀粉含量高达75%～82%，无水浸出率过90%～93%，而蛋白质含量低，多酚物质和脂肪含量也较低，因些用大米作辅料，酿造的啤酒色泽浅，口味爽净，泡沫细腻，酒花香味突出，非生物稳定性较高。在糖化时的使用比例以20%～30%为宜，综合大米在本工艺中的作用――提高啤酒非生物稳定性、降低啤酒色泽、提高啤酒泡持性及降低生产成本几个方面考虑，辅料大米使用比例定为25%。
2.3.2　糖化工艺
在我国，加辅料啤酒的糖化方法多采用复式糖化法，近年来浅色啤酒均追求色泽极浅（色度在5.0-6.0EBC），发酵度高，残余可发酵性糖少，泡沫好（泡持时间在5min以上），多数采用复式浸出糖化法酿造浅色啤酒。其方法的选择取决于原料的质量，产品的类型，设备状况等多中因素。因为我本次设计任务是12度经典淡色啤酒，因此在各种方法的选择上我选择了复式浸出糖化法。
因生淀粉糊化是吸水膨胀的过程，所以辅料应采用较大加水比进行糊化，并尽可能利用外加a－淀粉酶，协助糊化、液化，避免添加过多的麦芽。采用两段式糖化温度，以提高可发酵性糖的含量。操作过程如下：
1、糊化锅：
大米粉投料，投料温度50℃，同时加入耐高温a－淀粉酶，及52℃酿造水，PH控制6.5，保温休止10分钟左右，以1℃/分钟的速率升温至93℃，保温20分钟左右；升温至101℃进行煮沸，煮沸20分钟左右；送入糖化锅进行兑醪。
2、糖化锅：
麦芽粉投料，投料温度47.8℃，酿造水50℃，PH控制5.2，保温休止30分钟；与来自糊化锅的大米醪进行兑醪，兑醪后温度63℃，保温30分钟；升温至70℃，保持25分钟，碘反应完全后升温至75℃，保持15分钟。
具体的糖化过程如下图
麦芽粉+50℃酿造水
50℃
30min

10min,大米粉、酶、52℃水
10C/min
93℃
20min
50℃
101℃
20min
50C /min
63℃
30min
70℃
25min
75℃
15min
20
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200

10
30
40
50
60
70
80
90
100
糖化时间/min
糖化温度/℃

5min
碘试不呈色
图2-1 复式浸出糖化法曲线

2.3.3 醪液过滤工艺
常用过滤的设备有压滤机和过滤槽，由于本设计要求短过滤时间，因此采用的方式是压滤机。压滤机工作时间短，过滤后麦汁较清，麦汁收率高，可自控，自动化程度高，洗糟水用量少。工艺过程如下：
1、麦醪过滤前，先用80℃的热水进行预热以及排除机内空气。
2、排除预热水，并同时泵入糖化醪。
3、泵入糖化醪初即打开压滤机麦汁排出阀，边装醪，边滤出头号麦汁头号麦汁较浑浊，回流至糖化锅进行再次过滤。
4、头号麦汁滤完，立即泵入洗糟水，充分洗出糟吸附的麦汁。
5、洗糟结束后，再通入压缩空气，挤出糟吸附的残留麦汁，提高收率。
6、解开压滤机，排出麦糟，洗涤滤布。
2.3.4　煮沸工艺
麦汁的容量已盖满煮沸锅的加盐层时，即开始加热，使麦汁维在70-80℃之间,防止乳酸菌等杂菌污染,待麦糟洗涤结束后即加大蒸汽量，使麦汁达到沸腾。本设计采用外加热煮沸锅,煮沸强度10%,煮沸时间为1.5小时。添加酒花：初沸 5-10分钟加20%；煮沸40分钟左右加入50%-60%；煮沸终了前5-10分钟加剩余酒花。
2.3.5　热凝固物分离工艺
采用回旋沉淀槽法，热麦汁由切线方向进槽。在槽内高速回旋产生离心力。由于受槽内运动离心力的作用力的合力把煮沸过程中的推向槽底中央。该设备占地面积小,加工容易投资也少。技术条件如下：
1、回旋沉淀槽径高比为2：1
2、槽底部向出口倾斜1-2%便于凝固物中麦汁缓慢流出
3、麦汁进口速度10-16m/s(泵能力)
4、进料时间为12-20 min, 麦汁静置30-40 min
5、麦汁切线进口位置约在麦汁量的高度1/3处
2.3.6　麦汁冷却工艺
采用一段冷却方式，冷却设备为薄板冷却器，冷媒为2℃冰水，对流换换热。薄板冷却器的优点：占地面积小，麦汁不容易受到污染，清洗和和杀菌比较简单，冷却效率高。另外麦汁中的热能可通过冷却水的升温，回收利用。综合上述考虑，采用薄板冷却器。
2.3.7　发酵工艺要点
啤酒是依赖于纯种酵母，对麦汁组分进行一系列的代谢过程，产生酒精等各种风味物质，构成独特风味的饮料。所以发酵过程对啤酒的质量和风味的形成都尤为重要。本设计采用下面发酵法酿造经典浓醇型低发酵度（62%）啤酒，发酵温度选择中低温，使生成的高级醇及代谢副产物较少，PH降低缓慢，洒花香气和苦味物质损失少，增加啤酒的饱满及协调性，但不会使有啤酒有上头感觉且口感细腻，浓醇性好。具体发酵温度与时间控制为：
1、接种：接种温度为8℃，酵母泥添加量1%（V/V），采用干加法加入。即通入适当量冷麦汁，用无菌空气（或氧气）使之混匀，然后将混合液压入装有麦汁的酵母繁殖槽中并混合均匀。
　　2、 主发酵：主发酵在10℃下发酵7日即可接近最终发酵度，主发酵结束后迅速降温至3℃进行双乙酰还原。
2、 后酵：为加速双乙酰还原，可采用较高后发酵温度5～8℃。在后酵7～10开，均可控制后酵温度偏高，保证后酵能在4.5℃左右，7天以后逐步降至0～-1℃使酒进入低温贮酒阶段，贮酒温度愈低，成品啤酒抗冷雾浊能力愈强。

2.4　工艺流程

2.4.1　大麦生产流程
大麦 粗选 分选 浸麦 发芽 干燥 除根 成品麦芽
2.4.2　啤酒生产流程
麦芽 粉碎 50℃水，休止30min
混合
大米 粉碎 50℃热水休止10min 101℃，20min

　混合醪升至63 ℃，糖化30min 糖化醪升温70 ℃ ，糖化25 min

75℃ 保持15 min 过滤槽过滤　　　煮沸锅煮沸1.5 h　　　回旋沉淀槽
煮沸强度10%
　　　　　 薄板换热器冷却　　　离心分离冷凝固物　　　泵入增殖罐
分次添加酒花
分离热凝固物
　　发酵罐　　　　降温后通发酵罐　　　贮酒罐　　　　过滤
通入CO2

清酒罐　　　　成品啤酒

第3章　12度啤酒的生产工艺计算

3.1　糖化车间物料衡算

3.1.1　啤酒生产的基础数据
项目
名称
百分比%

定额指标
原料利用率
98．5
麦芽水分
6.0
大米水分
13.0
无水麦芽浸出率
75.0
无水大米浸出率
95.0

原料配比
麦芽
75.0
大米
25.0

损失率
冷却损失
3.5
发酵损失
1.5
过滤损失
1.0
包装损失
1.0
总损失率
啤酒总损失率
7.0

表3-1啤酒生产基础数据

3.1.2　100㎏原料生产12度啤酒的物料衡算(根据表3-1计算)
1、 热麦汁量
原料麦芽收得率＝0.75×（100－6）/100=70.5%
原料大米收得率＝0.95×（100－13）%＝82.65%
混合原料收得率＝（0.75×70.5%+0.25×82.65%）×98.5%＝72.34%
100kg原料生产12度热麦汁量为(72.43/12）×100=603.58kg
已知12度麦汁在20℃的相对密度为1.084而100℃热麦汁比20℃麦汁的体积增加1.04倍,故100℃热麦汁的体积为：（603.58÷1.084）×1.04=598.97L
2、 冷麦汁量
598.97×(1－0.035)=578.00L
3、 发酵液量
578.00×(1－0.015)=569.33L
4、 过滤酒量
569.33×(1－0.01)=563.64L
5、 成品啤酒量
563.64×(1－0.01)=558.00L
3.1.3 生产100L12度啤酒物料衡算
1、生产100L12O啤酒需混合原料
100÷558.00×100=17.92㎏
2、麦芽用量
17.92×75%=13.44㎏
3、大米用量
17.92×25%=4.48㎏
4、酒花耗用量（100L热麦汁加入酒花的量定为0.2㎏）
598.97÷558.00×100×0.2=0.22㎏
5、热麦汁量
598.97÷558.00×100=107.34L
6、冷麦汁量
578.00÷558.00×100=103.58L
7、发酵液量
569.33÷558.00×100=102.03L
8、过滤酒量
563.64÷558.00×100=101.01L
9、成品酒量
100L
10、湿糖化糟量
设排水的温麦槽水份含量为80%
湿麦芽槽量为
（1－0.06）（100－75）÷（100-80）×13.44=15.79㎏
湿大米槽量为
（1－0.13）（100－95）÷（100-80）×4.48=0.97㎏
湿糖化糟量
15.792+0.9744=16.77kg
11、酒花糟量
设酒花在麦汁中浸出率为40%，酒花糟含水分以80%计，则酒花糟量为：
（100－40）÷（100－80）×0.215=0.65 kg
12、酵母量
生产100L啤酒可得2kg 湿酒母泥，其中一半作生产接种用，一半作商品酵母用，即为1kg,湿酵母泥含水分85%
酵母含固形物量为：1×（1－0.85）=0.15kg
则含水分7%的商品干酵母量为：0.15×（1－0.07）=0.16kg
13、二氧化碳量
12度的冷麦汁103.58kg中浸出物量为：12%×103.58=12.43kg
设麦汁的真正发酵度为62%，则可发酵的浸出物量为：
12.43×62%=7.71kg
麦芽糖发酵的化学方程式为：
C12H22O11+H2O→2C6H12O6
2C6H12O6→4C2H5OH+CO2+564卡
设麦汁中浸出物均为麦芽糖构成，则二氧化碳生成量为：
7.71×（4×44）/342=3.97kg
44——二氧化碳分子量
342——麦芽糖分子量
设12度啤酒含CO2为0.4%，酒中含CO2为
103.58×0.4÷100=0.41kg
则释放出的二氧化碳量为3.97－0.41=3.56kg
1m3 CO2在20℃常压下重1.832kg,所以释放出的二氧化碳容积为3.56/1.832=1.95 m3
3.1.3　年产10万吨1２度啤酒的物料衡算
设啤酒厂年工作日为300天，生产旺季200天，每天糖化6次，而生产淡季为100天，每天糖化4次，则年总糖化次数为：
200×6+100×4=1600（次）
每次糖化所得成品啤酒量为：（12度啤酒的密度为：1012kg/m3）
1.0×105/1600÷1.012×1000=61758.90L
则实际年产量为：
61758.90×1.012×1600/1000=99985.60t
糖化一次定额量为：
（1）混合原料量 17.92×61758.90/100=11067.20kg
（2）麦芽用量 61758.90×13.44÷100=8300.40kg
（3）大米用量 61758.90×4.48÷100=2766.80kg
（5）热麦汁 61758.90×107.34÷100=66292.00L
（6）冷麦汁 61758.90×103.58÷100=63969.90L
（7）发酵液 61758.90×102.03÷100=63012.60L
（8）过滤酒 61758.90×101.01÷100=62382.70L
（9）酒花量 61758.90×0.215÷100=132.78kg
（10）湿糖化糟量 61758.90×16.77÷100=10357.00kg
（11）湿酒花糟 61758.90×0.645÷100=395.26kg

表3-2啤酒厂物料衡算表
物料名称
单位
对100kg 混合原料
100L12度啤酒
糖化一次定额量
100000t/a啤酒生产
混合原料
Kg
100.00
17.92
11067.20
1.77×107
大麦
Kg
75.00
13.44
8300.39
1.33×107
大米
Kg
25.00
4.48
3766.80
4.43×106
酒花
Kg
1.20
0.22
132.78
2.12×105
热麦汁
L
598.97
107.34
66292.00
1.06×108
冷麦汁
L
578.00
103.58
63969.86
1.02×108
湿糖化糟
Kg
93.58
16.77
10357.00
1.66×107
湿酒花糟
Kg
3.60
0.65
395.26
6.37×105
发酵液
L
569.33
102.03
63012.60
1.01×108
过滤酒
L
563.64
101.01
62382.66
9.98×107
成品酒
L
558.00
100.00
61758.90
9.88×107

3.2　耗水量计算

3.2.1　糖化用水
糖化用水量为：54387.40kg
糖化用水时间设为25分钟，则
每小时最大用水量为54387.4÷25×60=130529.76kg/h
3.2.2　洗糟用水
来自薄板换热器的用于冷却得到的热水，发降低能耗。
3.2.3　麦汁冷却器冷却用水
使用的冷却介质为2℃的冷水，出口温度为85℃。糖化车间送来的热麦汁温度为95℃，发酵起始温度8℃，由物料衡算知，每糖化一次得热麦汁66296.00L，密度为1048 kg/m3。
设麦汁冷却时间设为1小时，
冷却用水量G=Q/[ C1(t1－t2)]
麦汁放出热量Q=G C2(t1ˊ－t2ˊ)/τ
式中：麦汁量G=69474.02 kg
热麦汁比热C2=4.07kJ/(kg·℃)
麦汁温度t1ˊ=95℃ t2ˊ=8℃
水的比热C1=4.18 kJ/(kg·℃)
冷却水温度t1=2℃ t2=85℃
麦汁冷却时间т=1小时
Q=69474.02×4.07×（95－8）/1=24600055.74 kJ/h
G=24600055.74/[（85－2）×4.18]=70905.79 kJ/h
3.2.4　洗瓶机用水
按设备规范表，洗瓶机最大生产能力为3000瓶/时（最高线速），冲洗每个瓶约用水1.5L，则用水量3000×1.5=4500（L/h）
每班生产8小时，总耗水量4500×8=36000（L）

3.3 糖化车间的热量衡算

3.3.1 糖化总投料量的计算
W＝A（1-B0）÷B0×G
W-总投料水 kg；
B0-工艺规定的头号麦汁浓度；
G-麦芽和辅料的混合投料量 kg；
A＝大米浸出率×比例+大麦浸出率×比例
＝0.75×0.75+0.95×0.25
＝0.80
W＝（1-0.14）÷0.14×11067.2
＝54387.40 kg
所以：总的加水比为4.9
由热平衡方程：G糖＝G糊×(t1-t3)/(t3-t2)
(t1=100℃,t3=63℃)
对醪时，糖化锅内醪液的温度为48.7
则糊化锅内的加水比为1：5.5，加水量为16969.48kg；
糖化锅内的加水比为1：4.7，加水量为37417.92kg；
3.3.2 投料用水耗热量
自来水室温下平均温度：20℃；糊化锅内加50℃投料水，则糊化锅用水耗热量为：
Q1=G·C(t2－t1)
式中G=16969.48kg
C=4.18kJ/（kg·℃）
t1=20℃, t2=50℃
Q1=16969.48×4.18×（50－20）=2127972.80(kJ)
糖化锅投料后，麦醪温度为48.7℃，
C谷物=0.01[（100－W）×1.55+4.18W]
式中：1.55——谷物（绝干）的比热；
W——含百分率；
故：C麦芽=0.01×[（100－6）×1.55+4.18×6]=1.71kJ/(kg·℃)
C麦醪 =（G麦芽C麦芽+ G水C水）/G麦醪
=（7981.84×1.71+37417.92×4.18）/45399.76
= 3.75kJ/(kg·℃)
糖化用水耗热量：
Q1〞＝G醪·C醪·t麦醪
＝45399.76×3.75×48.7
＝8282287.30 kJ
又Q1〞＝G麦芽·C麦芽·t麦芽+ G2·CW·tW
＝7987.84×1.71×20+37417.92×4.18×tW
得tW＝51℃
即总的投料用水温度为51℃，
总的投料用水耗热Q1=Q1′+Q1〞＝2127972.80+8282287.30＝10410260.00 kJ
3.3.3 糊化锅内耗热量
3.3.3.1糊化锅内米醪由t0加热到100℃，耗热Q2′，
Q2′=G醪·C醪·（100－t0）
C谷物=0.01[（100－W）×1.55+4.18W]
式中1.55——谷物（绝干）的比热
W——含水百分率
C大米 ＝0.01×[（100－13）×1.55+4.18×13]=1.89 kJ/(kg·℃)
C米醪＝[C大米·3085.36 +C水·16969.48]/3085.36+16969.48
＝3.83 kJ/(kg·℃)
米醪初温t0 ：
设原料初温为20℃，而热水为50℃
则t0[ G大米C大米 ×20+G水C水×50]/ G醪C醪 =47.7℃
Q2′=（3085.36+16969.48）×3.83×（100-47.7）＝4017165.00 kJ
糊化锅中煮沸过程蒸汽带出的热量：Q2〞
设煮沸时间20min，蒸发量5%/h
则蒸发水分量为V1＝G醪×5%×20/60＝334.25kg
Q2〞= V1I=334.25×2257.2=754463.00 KJ
式中I为煮沸温度下水的汽化潜热，2257.20 kJ/kg
热损失：Q23
米醪升温和第一次煮沸过程的热损失约前二次耗热量的15%
Q23＝15%×（Q2′+ Q2〞）＝15%×（4017165+754463）
＝715744.20KJ
得Q2＝1.15×（4017165+754463）＝5487372.20 KJ
3.3.4 混合醪液升温耗热Q3
C混G混=G麦醪C麦醪+ G米醪C米醪）
=（7981.84+37417.92）×3.746+（3085.36+16969.48）×3.83）
=246877.50 kJ/℃
混醪从63℃升高到75℃，耗热量：
Q3 =C混G混×（75-63）＝246877.5×12＝2962530.00 kJ
3.3.5 洗糟用水耗热量Q4
设洗糟水平均温度为80℃，由耗水量计算知用洗糟用水量：G =54387.4㎏
耗热量：Q5 =G·C（80－t）
式中 C =4.18 kJ/(kg·℃)
t =20℃
所以，Q4 =54387.4×4.18×（80－20）=13640359.92 kJ
3.3.6 麦汁煮沸耗热量Q5
Q5 = 1.15（Q5′+ Q5〞）
设过滤完毕麦汁温度为70℃，采用低压煮沸
G麦汁=603.58×11067.2÷100=66799.40㎏
G进麦汁′（1-10%×1.5）＝G出麦汁
G出麦汁×12÷G进麦汁＝10.2
G水＝G进麦汁′（1-0.102）＝70571.60㎏
C出麦汁＝4.07 kJ/(kg·℃)
Q5′＝G出麦汁C出麦汁(106-70)＝11514640.50 KJ
设煮沸强度10%，煮沸时间90min,则蒸发水分
V＝78587.5×10%×1.5＝11788.12㎏
Q5〞＝2257.2 ×11788.12＝26608144.46 KJ
热损失：Q53＝15%（Q5′+ Q5〞）＝5718417.75 KJ
总耗热：Q5 = 1.15×（Q5′+ Q5〞）＝43841202.70 KJ
3.3.7 糖化一次的耗热量
Q总 = Q1+ Q2+ Q3+ Q4+ Q5＝76341724.90 KJ
3.3.8 糖化一次的耗蒸汽量D
表压为0.3MP的饱合蒸汽
D＝Q总/（I－i）η
I：2725.30 KJ/㎏
i：冷凝水焓561.47 KJ/㎏
η：热效率 95%；
D＝37137.72 KJ/h
3.3.9 糖化过程中每小时最大蒸汽耗量Qmax
糖化中Q5最大，煮沸时间90min,热效率95%。
Qmax＝Q5×95%/1.5＝30765756.28 KJ/h
相应最大蒸汽耗量：Dmax＝Qmax/（I－i）＝14218.20 Kg/h

3.3.10 蒸汽单耗
据设计每年糖化