1 30 萬噸啤酒糖化車間設計方案 啤酒是全世界分布最廣，也是歷史最悠久的酒精性飲料，它的酒精度低、營養(yǎng)豐富、有益于人的健康，因而有 “ 液體面包 ” 之美稱，受到眾人的喜愛。 我國啤酒的正規(guī)化生產，起源于十九世紀末。五六十年代，隨著國家的經濟的復蘇和人民生活的改善，政府斥資興建了一批啤酒廠，使我國的啤酒生產業(yè)初具規(guī)模。至八十年代，我國經濟快速增長，啤酒產業(yè)也得了空前的發(fā)展，并迅速成為了一個啤酒大國 ，啤酒的銷量潛力巨大 。 啤酒品種不斷增多，質量不斷提高，滿足了消費需求不斷增長的需要。 目前，我國人均啤酒消費量雖然已接近22 升，但中西部地區(qū)僅在 10 升左右， 8 億多人口的農村人均連 5 升不到。因此，我國啤酒市場還擁有很大的挖掘潛力，消費量仍將保持增長。 在 2002 年，中國成為世界第一啤酒大國，中國啤酒工業(yè)對國民經濟建設將發(fā)揮更加重要的作用，并對世界啤酒工業(yè)產生越來越大的影響。 啤酒品種很多，一般可根據生產方式，按產品濃度、啤酒的色澤、啤酒的消費對象、啤酒的包裝容器、啤酒發(fā)酵所用的酵母菌等種類來分類。 根據原麥汁濃度分類 啤酒酒標上的度數與白酒上的度數不同，它并非指酒精度，它的含義為原麥汁濃度，即啤酒發(fā)酵進罐時麥汁的濃度。主要的度數有 18、 16、 14、 12、 11、 10、8度啤酒。日常生活中我們飲用的啤酒多為 11、 12度啤酒。 根據啤酒色澤分類 淡色啤酒 色度在 5色啤酒為啤酒產量最大的一種。淺色啤酒又分為淺黃色啤酒、金黃色啤酒。淺黃色啤酒口味淡爽，酒花香味突出。金黃色啤酒口味清爽而醇和，酒花香味也突出。 濃色啤酒 色澤呈紅棕色或紅褐色，色度在 14色啤酒麥芽香味突出、口味醇厚、酒花苦味較清。 黑色啤酒 色澤呈深紅褐色乃至黑褐色，產量較低。黑色啤酒麥芽香味突出、口味濃醇、泡沫細膩，苦味根據產品類型 而有較大差異。 根據殺菌方法分類 鮮啤酒 啤酒包裝后，不經巴氏滅菌的啤酒。這種啤酒味道鮮美，但容易變質，保質期 7天左右。 熟啤酒 經過巴氏滅菌的啤酒。可以存放較長時間，可用于外地銷售，優(yōu)級啤酒保質期為 120天。 根據包裝容器分類 瓶裝啤酒 國內主要為 64055際上還有 50030 2 易拉罐裝啤酒 采用鋁合金為材料，規(guī)格多為 355于攜帶，但成本高。 桶裝啤酒 材料一般為不銹鋼或塑料，容量為 30升。啤酒經瞬間高溫滅菌，溫度為 72C ，滅菌時間為 30秒 。多在賓館、飯店出現，并專門配有售酒機。由于酒桶內的壓力，可以保持啤酒的衛(wèi)生。 第二節(jié) 設計方案簡介 啤酒是以大麥和水為主要原料，大米或谷物、酒花等為輔料，經制成麥芽、糖化、發(fā)酵等工藝而制成的一種含有二氧化碳、低酒精度和營養(yǎng)豐富的飲料。 其中麥汁制造是啤酒生產的重要環(huán)節(jié)，它包括了對原料的糊化、液化、糖化、麥醪過濾和麥汁煮沸等處理工藝。本設計從實際生產出發(fā)，確定出年生產 30 萬噸啤酒所需要的物料量，熱量和糖化車間內的常用設備如糊化鍋、糖化鍋、過濾槽、煮沸鍋、沉淀槽的主要尺寸以及其他輔助設備的相關選型等。 第二章 工藝設計 第一節(jié) 生產方法的確定及論證 糖化是指利用麥芽自身的酶類，將麥芽及輔料中不溶性的高分子物質，逐步分解為可溶性的低分子物質的過程。依據對糖化醪采取的升溫方式不同，把糖化工藝分為兩大類，即煮出糖化法和浸出糖化法。 煮出糖化法 ： 指麥芽醪利用酶的生化作用和熱力的物理作用 ，使其有效成分分解和溶解，通過部分麥芽醪的熱煮沸、并醪，使醪逐步梯級升溫至糖化終了。煮出法的生產效率較高，原料利用率高，對麥芽質量要求不高，但煮出法的能量消耗嚴重。一般適用于下面啤酒的生產 。 浸出糖化法 ： 指麥芽醪只利用酶的生化作用，用 不斷加熱或冷卻調節(jié)醪的溫度，使糖化完成。 浸出法操作簡單，便于控制，容易實現自動化，與煮出法相比耗能降低 20%麥汁在煮沸前仍然保留一定的酶活力。但浸出法碘反應較差，糖化得率也相對比較低，且對麥芽的質量要求高，往往不使用輔料，這就使得生產成本增加。 一般適用于上面啤酒的生產。 盡管煮出法的能量消耗嚴重，但是可以從輔料中節(jié)約部分成本。 基于煮出法的以上優(yōu)點，本設計用大米作為輔料，其中麥芽大米之比為 6： 3 4。而且本車間的年產量為 30萬噸，產量較大，因此選擇煮出法進行糖化生產麥汁。 第二 節(jié) 工藝流程的選擇及論證 一、麥汁制備的工藝流程如下： 二、原料的輸送 對于大米與麥芽的輸送，主要有斗式提升機、帶式輸送機、螺旋輸送機、氣流輸送系統(tǒng)等幾種設備，其各自的特點如下： 斗式提升機 優(yōu)點：具有輸送量大，提升高度高，運行平穩(wěn)可靠，壽命長等顯著有點。橫斷面上的外形尺寸小，有可能將物料提升到很高的地方，生產能力的范圍也很大；缺點：動力消耗較大。 帶式輸送機 優(yōu)點：帶式輸送機的輸送能力大，且不會對物料或管道有磨損；在啤酒發(fā)酵的麥芽輸送過程中，一 般不會改變其運送方向。缺點：若改變運送方向時，需多臺機聯合使用 螺旋輸送機 大米 輸送 粉碎 糊化 麥芽 輸送 粉碎 糖化 過濾 煮沸 冷卻 麥汁 糖化用水 澄清 混合麥汁 充氧 酒花 麥槽 4 優(yōu)點：結構簡單、緊湊、外形小，便于進行密封及中間卸料，特別是適用于輸送有毒和塵狀物料。缺點：它的推力全靠摩擦，能量消耗大，槽壁與螺旋的磨損大，對物料有所研磨，輸送距離不宜太長，一般在 30 氣流輸送系統(tǒng) 優(yōu)點：系統(tǒng)密閉，可以避免粉塵和有害氣體對環(huán)境的污染；在輸送過程，可以同時進行對輸送物料的加熱、冷卻、混和、粉碎、干燥和分級除塵等操作；占地面積小，可垂直或傾斜地安裝管路；設備簡單，操作方便，容易實現自動化連續(xù)化，改善了勞動條 件。缺點 ：所需的動力較大；風機噪音大，要求物料的顆粒尺寸限制在 30管路和物料的磨損較大；對于輸送量少而且是間歇性操作的，不宜采用氣流輸送。 本次設計要求啤酒產量為 30萬噸 /年，年產量較大，輸送量也大，所以 根據本廠的實際情況，采用 氣流 輸送。 三、原料的粉碎 1、 麥芽的粉碎 麥芽的粉碎方法有干法 粉碎 、回潮 粉碎和 濕法粉碎等。 （ 1） 干法粉碎 干法粉碎是傳統(tǒng)的粉碎方法，一般采用輥式粉碎機。該法要求麥芽含水在 5 8，此時麥芽松脆，便于控制粉碎度。它的不足之處是麥皮易被破碎過細，影響麥汁過濾和啤酒 的口味、色澤，粉碎時粉塵大，造成物料損失。 （ 2） 回潮 粉碎 又叫增濕粉碎，短時間內向麥芽通入蒸汽或熱水，使麥殼增加水分，使麥皮有韌性而不破碎，有利于過濾，減少不利于啤酒質量的物質溶出。但該法對麥殼吸水量和粉碎時間要求較高，易造成增濕不均勻，粉碎質量難以保證。 （ 3） 濕法粉碎 由于麥殼吸水變軟，粉碎時麥片不破碎。過濾速度可提高20 25或提高槽投料量，麥槽層厚度可達 500 600 不影響過濾。由于麥芽進行了預浸漬，使酶增強，從而使麥芽浸出率比干法粉碎提高 右。粉塵減少，麥汁色度下降。 缺點 是設備大，操作復雜，維修困難且動力消耗大 ；投料后同時浸泡，但粉碎時間不一致，麥芽的溶解性有差異，影響糖化的均勻性。 5 考慮到本次設計為年產 30 萬噸，產量較大，我們 采用 濕法粉粹麥芽 。 2、大米 的粉碎 大米采用四輥的二級粉碎機進行干法粉碎，大米的粉碎度越細越好，以增加原料與水的接觸面積，有利于大米的糊化和糖化。 四、糖化 糖化是指利用麥芽本身所含的酶（或外加酶制劑）將麥芽和輔助原料中的不溶性高分子物（淀粉、蛋白質、半纖維素等）分解成可溶性的低分子物質（如糖類、糊精、氨基酸、肽類等）的過程。由此得到麥芽汁。 糖化方 法一般分為兩種，即全麥芽啤酒的糖化方法和加輔料啤酒的糖化方法。根據我國國情，國內常用第二種方法，又稱復式糖化法或雙醪糖化法。所謂復式即指含有輔料（大米、玉米等未發(fā)芽的谷物）及其煮沸的過程。根據糖化醪和糊化醪兌醪后，取部分醪液煮沸的次數，又分為雙醪一次煮出糖化法或雙醪二次煮出糖化法，其特點是： 添加量在 20 30，最高可達到 50，所采用的麥芽的酶活性相對高一些。 助原料在糊化鍋進行糊化和液化，然后兌醪，達到所需要的糖化溫度。 般要添加適量的 淀粉酶使淀粉邊糊化邊液化，有利于對醪后的糖化作用。 免低分子含氮物質含量不足。 芽粉碎物應適當粗一些，盡量保持麥皮完整，防止麥芽汁過濾困難。 酵度高，適合制造淡色貯藏啤酒。 本設計將采用雙醪一次煮出糖化法。 五、過濾 6 1、過濾目的：糖化工序結束后，應在最短的時間內，將糖化醪液中的原料溶出物質和非溶性的麥糟分離，以得到澄清的麥汁和良好的浸出物收得率。 2、過濾方法：過濾槽法，壓濾機法，快速滲出法 (（ 1）壓濾機法：麥芽質量對于每日糖化次數的影響較小，并且可以使用較高比例的輔料。所用的廢水量也較少，麥糟比較干燥。但是麥汁壓濾機法的原料粉碎要細，粉碎機的動力消耗和維修費用均比過濾槽高。 （ 2）快速滲透槽法：此法適用于高生產能力的過濾，且其對過濾性能較差的醪液進行處理的能力較差，且得率較低。 （ 3）過濾槽法： 因為麥糟中含有的多酚物質，被浸漬時間長了，易給麥芽汁帶來不良的苦澀味和麥皮味， 用過濾槽過濾可降低這種影響 ，并且麥芽的粉碎使用了連 續(xù)浸漬增濕粉碎，得到的麥皮粉碎度很合適此方法的過濾 。 經上述比較，本次設計采用過濾槽法進行過濾。 六、煮沸 過濾后的麥汁，被泵入煮沸鍋煮沸 ， 其目的和作用是蒸發(fā)多余水分，使混合麥芽汁通過煮沸、蒸發(fā)、濃縮到規(guī)定的濃度 ； 破壞全部酶的活性，防止殘余的 淀粉酶繼續(xù)作用，穩(wěn)定麥汁組分 ； 并通過煮沸，消滅麥芽汁中存在的各種有害微生物，保證最終產品的質量 ； 高啤酒的非生物穩(wěn)定性 ； 浸出酒花中的有效成分（軟樹脂、單寧物質、芳香成分等），賦予麥芽汁獨特的苦味和香味，提高麥芽汁的生物和非生物穩(wěn)定性 等 。 煮沸方法包括常壓煮沸、加壓煮沸和低壓煮沸（體外煮沸）。 （ 1） 常壓煮沸：操作方便，維修費用低。酒花浸出率高，所得麥汁質量好。但耗時較多。 （ 2） 加壓煮沸：在 力下煮沸，溫度高達 120 ，縮短煮沸時間，獲得更好的非生物穩(wěn)定性。 （ 3） 低壓煮沸：該方法設備復雜，能耗大。 因本次設計年糖化次數較多，故采用加壓煮沸法。 七、麥汁的澄清 7 將麥汁的熱冷凝固物分離，主要是分離酒花糟和不溶性蛋白。 本設計中采用回旋沉淀槽沉淀法分離熱凝固物，利用麥汁離心力實現分離。 1、熱凝固物的分離 糖化醪過濾后得到的麥汁中含有水溶性的清蛋白和少量鹽溶性蛋白質以及肽段，這些物質在煮沸時變性和多酚結合形成熱凝固物，主要成分為粗蛋白質、多酚有機物、酒花樹脂等。 熱凝固物的分離原理是熱麥汁經泵加速，由槽切線方向進槽，麥汁在槽內旋轉，產生的離心力，由于槽壁作用產生離心力反作用力將熱凝固物推向槽底部中央。 2、酒花分離 使用酒花球果，并加入到煮沸鍋的工藝，在煮沸結束后應盡快分離出酒花糟。本次使用帶篩孔的酒花分離器。每千克酒花球果，在廢酒花糟中，吸附約 6 7使損失降低，可用熱水洗滌，降低酒花糟中殘余物濃 度。 八、冷卻 近年來都使用薄板冷卻器冷卻麥芽汁，麥芽汁冷卻結束后，可將無菌壓縮空氣將薄板冷卻器中的麥汁頂出，整個冷卻操作，要防止外界雜菌污染。薄板冷卻器冷卻分為一段冷卻和兩段冷卻。 一段冷卻是指利用一種冷卻介質一次性將熱麥汁冷卻至發(fā)酵溫度，冷卻介質被加熱升溫進入熱水箱作糖化水。兩段冷卻，第一段冷卻是用自來水作冷卻介質，將麥汁冷卻到一定溫度，第二段冷卻是用深度冷凍的水作為冷卻介質，麥汁被冷卻到發(fā)酵溫度，冷凍水回制冷站重新冷卻后循環(huán)使用。 一段冷卻與兩段冷卻比較： （ 1） 冷卻劑消耗不同，兩段冷卻深度冷卻的水需要 添加乙醇或乙二醇作為抗冷凍劑，一段則不需要，避免了輔助材料的消耗；（ 2） 能耗不同，兩段冷卻冷凍機要保持冷卻水在 擔麥汁從 45降至 7的熱負荷，一段冷卻機負擔冷卻水從常溫到 2的熱負荷，一段冷卻可節(jié)電 40%左右； （ 3） 熱能利用不同，兩段冷卻的第一段冷卻水出口溫度 55左右，若用于洗槽還需要加熱，一段冷卻的冷卻水出口溫度正與洗槽用水溫度相吻合，無需再加熱，熱能得到了充分的利用，既降低了煤耗，又減低了水耗。 8 綜合考慮本設計采用一段薄板冷卻法。 九、充氧 麥汁冷卻至發(fā)酵接種溫度以后，即使與氧接觸，氧化反應也 較微弱，氧在麥汁中呈溶解狀態(tài)，是酵母前期繁殖必需的。麥汁中氧氣的溶解度，與麥汁中氧分壓成正比，與麥汁溫度成反比。麥汁濃度增加將減少飽和溶氧量。 麥汁充氧的設備 :文丘里管 冷麥汁通風方法：本設計采用無油、無菌的壓縮空氣通風 第三節(jié) 工藝條件的選擇及論證 一、原料的輸送 本廠采用氣流輸送，即 利用氣流的能量，在密閉管道內沿氣流方向輸送顆粒狀物料。 氣力輸送裝置 的結構簡單，操作方 便，可作水平的、垂直的或傾斜方向的輸送，在輸送過程中還可同時進行物料的加熱、冷卻、干燥和氣流分級等物理操作或某些化學操作。 本次設計中，我們采用的氣流速度是 22m/s,混合比為 5。 二、原料的粉碎 粉碎度是指麥芽或輔助原料的粉碎程度。通常是以谷皮、粗粒、細粒及細粉的各部分所占料粉質量的質量分數表示。在本次設計中我們要求粗粒與細粒的比例為 1： 麥芽采用濕法粉碎，先將麥芽用 50水浸泡 20麥芽含水質量分數達25 30之后，再用濕式粉碎機粉碎，并立即加入 35水中調漿，最后泵入糖化鍋。濕法粉 碎采用對輥式粉碎機。 大米采用干法粉碎， 粉碎度越細越好，以增加原料與水的接觸面積，有利于大米的糊化和糖化 ，但是要維持好粉碎度與能量消耗的關系。 三、糖化 醪一次煮出糖化法 ，其技術與操作如下： 9 (1)在糊化鍋中加入一定量的水， 料水比為 1： 溫至 30 度 ；快速 攪拌 ； 糊化鍋投麥芽及大米粉 ：用大米作輔料，并摻加 20%的麥芽； 升溫至 70 度保持20料醪的煮沸稱為預煮，預煮可進一步使淀粉充分糊化，提高浸出率，同時可提供混合糖化醪升溫所需要的熱 量； 升溫至 100 度 并保持 40后排出 糊化液并 沖洗糊化鍋 。 (2)在糖化鍋中 加入一定量的水 ， 按料水比 1： 水 ；升溫至 37 ；快速攪拌 ；投麥芽粉并保持 20 升溫至 50 并保 持 40 煮沸的糊化醪泵入糖化鍋進行糖化，采用 65并保持 70液 碘液反應呈紫色，表示糖化已近完全，溫度為 78，最后滅菌待慮。 2、糖化工藝條件選擇及論證 （ 1）生產前必須事先了解原料的規(guī)格，采用的糖化方法，做好上下工序的聯系工作，檢查設備運轉是否正常，是否有滲漏現象。 （ 2）溫度：在 6265長時間的糖化，可以得到最終發(fā)酵度較高的啤酒；若超過此溫度，在 7275長時間糖化，則得到最終發(fā)酵度低、含糊精豐富的啤酒。糖化溫度的影響是非常大的，所以糖化時在各種淀粉酶的最 佳作用溫度下進行休止，即：形成麥芽糖的休止溫度在 6265 淀粉酶的最佳作用溫度；糖化休止溫度在 7275 淀粉酶的最佳作用溫度；糖化終止并醪溫度在7678。 在本次設計中各個糖化工藝技術條件的選擇如下： 10 漬階段溫度控制在 37，被稱為浸漬溫度。在此溫度下有利于酶的浸出和酸的形成，并有利于 階段溫度控制在 50，被稱為蛋白分解溫度。在相同的 白質分解溫度對麥芽汁中含氮物質的組成具有決定性作用。 化階 段溫度控制在 65，被稱為糖化溫度，在此溫度下可獲得較高的浸出物收得率。 階段溫度為 78 留的淀粉進一步分解，而其它酶則受到抑制或失活。 3、 白分解 酶的 圍 集中在 5 0 5 4，當 4時，酶活性受到抑制，可溶性氮下 降。 生的低分子氮就多?？紤]到各方面影響因素，確定 蛋 白 分解 酶 的最 適 2 5 4。 淀粉分解酶的 1 5 8之間，實際生產中還受到溫度 等因素 的 影響， 通常在 63 70 的糖化溫度范圍內， 淀粉酶 的 2 5 6之間比較理想 。 如果 高， 受到抑制； 因 鈍化而降低活性 。 實際生產中， 多采用加酸調節(jié) 糖化的 以增加各種酶的活性。 通常選用磷酸或乳酸調節(jié) 。磷酸是中強酸，略有澀味，酸味小，調節(jié)效果明顯，形成的磷酸鹽可作為酵母繁殖所需磷源。乳酸安全可靠，并對啤酒口味有利，但添加量大，成本較高?？刹扇√砑右欢康牧姿?，輔以一定量的乳酸來調酸。 四、麥汁過濾 1、進醪、靜置：將糖化鍋的糖化醪充分攪拌，盡快泵入過濾槽，以避免醪液溫度下降。利用耕槽機攪拌均勻，再靜置 15麥 槽自然沉降，形成過濾介質層。要求濾層厚度 40清液高 25度為 60。 2、過濾：先排出管內的空氣及槽底的泥狀沉淀物，然后順次打開各麥汁排出閥 (約開 1/3） 時，開始流出的麥汁混濁不清，用回流泵打開回過濾槽進行回流，回流時間為 10門開 1/4，待麥汁受皿槽中流出的麥汁透明清亮后， 11 用熱水沖洗麥汁受皿，停止回流，將麥汁流入煮沸鍋。根據麥汁的清亮程度，逐步開大麥汁排出閥到 1/2。頭號麥汁流入煮沸鍋 10小燒杯取樣檢查，麥汁必須清亮透明有光澤，基本上無懸浮顆粒，口嘗麥汁應有麥芽清香且甜度 較高。以碘液檢驗應不顯色。 頭號麥汁進煮沸鍋 30查頭號麥汁的濃度，應在工藝規(guī)定的范圍內。頭號麥汁的 于 濾溫度為 75。 3、洗槽：待頭號麥汁流出至露出麥槽時，用 78的熱水分 3次將吸附在麥糟中的可溶性浸出物洗出，得到二濾和三濾洗滌麥芽汁。 第一次洗槽水溫為 78，加水量為洗槽總用水量的 25%，第二次洗槽水加水量為總量的 45%，第三次洗槽同前兩次一樣，加水量為剩下的 30%。洗槽水 槽的殘水濃度為 P。 五、煮沸 麥汁過濾結束 后，麥汁先進入暫存罐，然后通過一薄板換熱器預熱后進入煮沸鍋，在煮沸過程中添加 顆粒酒花 。煮沸可以蒸發(fā)水分濃縮麥汁，破壞酶的活性和殺菌，浸出酒花的有效成分，使蛋白質變性和絮凝。 1、煮沸時間與強度： 一般來講煮沸時間短，不利于蛋白質的凝固以及啤酒的穩(wěn)定性。合理地延長煮沸時間，對蛋白質凝固、 過分地延長煮沸時間，會使麥汁質量下降。常壓煮沸，淡色啤酒（ 10 12）煮時間一般控制為 60 120 煮沸強度是麥汁在煮沸時，每小時蒸發(fā)水分的百分率，即蒸發(fā)率。蒸發(fā)率（ %/h） =(混合麥汁量 （混合麥汁量煮沸時間）蒸發(fā)率越高，說明煮沸越強烈，蒸發(fā)相同量的水分所需要的時間就越短。 在本次設計中 煮沸鍋設內加熱器，總煮沸時間為 90 沸強度為 10。 2、 麥汁煮沸過程中，蛋白質的變化分兩步：變性和凝固。 蛋白質是兩性電解質，凝固的最適 為 低于麥汁實際 此，糖化時調節(jié)有利于酶的作用外，也有利于蛋白質的變性凝固。 3、酒花添加：本設計分三次添加酒花，由于煮沸時間為 90一次在 12 煮沸開始時添加，添加量為酒花總量的 19%左右；第二 次在煮沸后 45加量為總量的 43%；第三次在煮沸結束前 10加量為總量的 38%。 由于顆粒酒花將酒花粉壓制成直徑 2 8約 15僅增加了酒花的密度，減小體積，同時降低了它的比表面積，利于貯藏和防止氧化。因此本設計選用顆粒酒花。 六、麥汁的澄清 回旋沉淀槽的容量應與熱麥汁量相適應，液面高度與直徑之比隨著酒花添加量的不同有所調整，根據酒花的添加量確定回旋沉淀槽的徑高比為 1:汁進口在液層高度的 1/3 處，麥汁以切線方向進入回旋槽，進口速度確定為 10m/s，剛停止進料 時麥汁在槽內的旋轉速度 9r/汁出口可以設置三個，上部出口在液層高度的 2/3 ，主要出口在液層高度的 1/10 處，下部出口在槽底。 回旋沉淀槽使用不同的溫度和在槽內靜止時間不同，風味物質的數量變化是比較明顯的。澄清時間一定時，澄清溫度越高，粘度越低，浮力越小，分離效果越好，麥汁和啤酒中的醛含量越高；溫度一定時，時間越長醛含量越高，因此應該從溫度和時間兩個方面考慮減輕這種影響，因此麥汁澄清時溫度不低于 93，時間控制在 10分鐘之內。 七、冷卻 熱麥汁在回旋沉淀槽停留一段時間后，通過自然輻射作用，溫度有所 下降，從煮沸溫度降到 93，還需進一步冷卻至發(fā)酵溫度 7 10，使用薄板冷卻器一般需要 1 2h。 本設計采用一段 薄板 冷卻，將 93左右的熱麥汁一次性冷卻至發(fā)酵溫度10。 使用的冷卻介質為 2的冷凍水，出口溫度為 85 第三章 物料與熱料衡算 物料衡算 啤酒廠糖化車間的物料平衡計算主要項目為原料（麥芽、大米）和酒花用量，熱麥汁和冷麥汁量，廢渣量（糖化糟和酒花糟）等。 藝技術指標及基礎數據 項目 名稱 百分比 項目 名稱 百分比 定額指標 原料利用率 98 5 原料配比 麥芽 60 大 米 40 啤酒損失率（ 冷卻損失 7 0 13 麥芽水分 6 對熱麥芽汁） 發(fā)酵損失 1 5 大米水分 13 過濾損失 2 0 無水麥芽浸出率 75 包裝損失 1 0 無水大米浸出率 95 總損失 11 5 根據上表，首先對 1002 淡色啤酒的物料計算，然后進行100淡色啤酒的物料衡算，最后進行 30萬噸啤酒廠糖化車間物料平衡計算。 10060%麥芽， 40%大米）生產 12度淡色啤酒的物料衡算 （ 1）熱麥汁量 據上表可得到原料收得率分別為 ： 麥芽收率為： 100 6） /100=大米收率為： 100：（ 由上述可知， 100合原料可制得 12 熱麥汁量為： （ 2） 100=知 12 熱麥汁在 20 時的相對密度為 ，而 100 熱麥汁比 20時的麥汁體積增加 ，故熱麥汁（ 100 ）體積為： （ ) （ 2）添加酒花量： 3）冷麥汁量為： 1 ) （ 4）發(fā)酵液量為： =) （ 5）過濾酒量為： =) (6) 成品啤酒量為： =) 產 100淡色啤酒的物料衡算 根據上述衡算結果可知， 1002 成品啤酒 可得出下述結果： （ 1）生產 100淡色啤酒需要耗混合原料量為： （ 100/ 100=(2)麥芽耗用量為： 60 (3)大米耗用量為： (4)酒花用量 對淡色啤酒，熱麥汁中加入的酒花量為 故酒花耗用量為： （ 100 （ 5）熱麥汁量為： （ 100=) （ 6）冷麥汁量為： （ 100=) （ 7）濕糖化糟量 設排出的濕麥糟水分含量為 80%，則濕度糟量為： （ 100（ 100 G) 而濕大米槽量為： （ 100（ 100 G) 故濕糖化糟量為： 14 （ 8）酒花槽量 設麥汁煮沸過程干酒花浸出率為 40%，且酒花糟水分含量為 80%，則酒花糟量為： （ 100（ 100 30萬噸 /年產 12度淡色啤酒發(fā)酵車間物料衡算表 按年生產 300天計算， 設旺季生產 240天，淡季生產 60天。旺季每天糖化數為 7次，淡季每天生產次數為 5次，則全年糖化次數為： 2407+605=1980 （次） 由此 可算出每次投料量及其他項目的物料平衡。 （ 1）年實際生產啤 酒： 300000 2）清酒產量： （ 1 = 3）發(fā)酵液總量： （ 1 = 4）冷麥汁量： （ 1 = 5）煮沸后熱麥汁量： （ 1 =0 麥汁體積： 2P 麥汁質 量為（ 20 ）： 7=0 6（ 6）混合原料量： 0 612% 0 6 7）麥芽耗用量： 0 60 6大米耗用量：（ 10 6=0 6 8）酒花耗用量： 據經驗估算，混合原料量定為 0 6際產量才大于 300000 把前述的有關啤 酒糖化間的三項物料衡算計算結果，整理成物料衡算表： 表 3名 稱 單位 對 100合原料 100 淡色啤酒 糖化一次 定額量 30萬噸 / 年啤酒生產 混合原料 00 0 6芽 0 0 6米 0 0 6花 麥汁 L 麥汁 L 糖化糟 106 15 濕酒花槽 106 成品啤酒 L 548 9 100 108 能量衡算 本設計采用國內常用的 雙醪一 次煮出糖化法，下面就工藝為基準進行糖化車間的熱量衡算。數據根據表 2 自來水 18 料水比 1： 料水比 1： 化鍋 熱水， 50 糊化鍋 50 ， 40 70， 20 冷卻至 65 65， 70 100， 40分醪液 78 78 100， 10花 麥汁過濾 煮沸鍋 麥汁 麥糟 90沸強度 10% 回旋沉淀槽 薄板冷卻器 冷麥汁 酒花糟熱凝固物 冷凝固物 啤酒糖化工藝流程示意圖 糖化用水耗熱量 據工藝，糊化鍋加水量為： 4=式中 , 糖化一次大米粉量 , 糊化鍋加入的麥芽粉量 (為大米粉 芽粉 30， 20芽粉 37， 2016 大米量的 20%). 而 糖化鍋加水量為 : 9903(式中 , 糖化一次糖化鍋投入的麥芽粉量 ,即 4258.0( 而 故糖化總用水量為 : 49903=102547.8(自來水平均溫度取 8 ,而糖化配料用水溫度 0 , 故耗熱量為 :2)Cw( 32=其中 水 的 比 熱 等 于 1 03J1K 第一次米醪煮沸耗熱量 糖化工藝流程可知 , Q 2 Q” 2 Q 2 00耗熱 Q 2 Q 2 G 米醪 C 米醪 (100 計算米醪的比熱容 C 米醪根據經驗公式 C 谷物 = 100 W行計算 。式中 W 為含水百分率 ;絕對谷物比熱容 ,取C 麥芽 = 100 6 6 = C 大米 = 100 13 13 = G 大米 C 大米 +G 麥芽 C 麥芽 + C 米醪 = G 大米 +G 麥芽 + 米醪的初溫 料的初溫為 18 ，而熱水為 50 G 米醪 65806(G 大米 C 大米 +G 麥芽 C 麥芽 ) 18+ 50 則 G 米醪 C 米醪 11090613 45 244798 把上述結果代回 ,得 Q 2 65806 (100 45)= 13463907.6(” 2 煮沸的時間是 30發(fā)強度每小時 5%,則蒸發(fā)水分量為 : G 米醪 5% 30 60=故 Q” 2= 式中 ,約為 100 )下水的汽化潛熱 (kJ/ 2 17 米醪升溫和第一次煮沸過程的熱損失約為前二次耗熱量的 15%,即 Q 2=15%(Q 2 Q” 2) 4由上述結果 得 : 2 Q” 2)=二次煮沸前混合醪升溫至 70的耗熱量 糖化工藝 ,來自糊化鍋的煮沸的米醪與糖化鍋中的麥醪混合后溫度應為63 ,故混合前米醪先從 100冷卻到中間溫度 t 1糖化鍋中麥糟的初溫 t 麥醪 已知麥芽粉這溫為 18，用 50的熱水配料，則麥醪溫度為： G 麥醪 = G 麥芽 +9903=52096.5(麥醪的比熱容 G 麥芽 c 麥芽 + c 麥醪 = = G 麥芽 + 麥醪溫度為 : G 麥芽 c 麥芽 18+ 50 18+50 t 麥醪 G 麥醪 c 麥醪 ) 且忽略熱損失 ,米醪與麥醪并合前后的焓不變 , G 混合 = G 麥醪 + G 米醪 =5806=117902.5(混合醪的比熱容 G 麥醪 c 麥醪 + G 米醪 c 米醪 c 混合 = = G 麥醪 +G 米醪 t 混合 =63 則米醪的中間溫度為 : 混合 麥醪 63 t G 米醪 C 米醪 65806 因此溫度比煮沸溫度只低 7，考慮到米醪由糊化鍋到糖化鍋輸送過程的熱損失，可不必加中間冷卻器。 3 G 混合 c 混合 (63)= 第二次煮沸混合醪的耗熱量 糖化工藝流程可知： 4+ Q 4+ Q 4 4 經第一次煮沸后米醪量為 : G 米醪 = G 米醪 5806 18 糖化鍋的麥芽醪量為 : G 麥醪 =G 麥芽 + 9903=52096.5(故進入第二次煮沸的混合醪量為 : G 混合 = G 米醪 + G 麥醪 =據工藝 ,糖化結束醪 溫為 78 ,抽取混合醪的溫度為 70 ,則送到第二次煮沸的混合醪量為 : G 混合 (78 70) G 混合 100%=100 70 麥醪的比熱容 : C 麥醪 (計算公式如上式 ) 混合醪的比熱容 : C 混合 (計算公式如上式 ) 故 Q 混合 c 混合 （ 100 70） 30 2二次煮沸過程蒸汽帶走 的熱量 Q 4 煮沸時間為 10發(fā)強度為 5%,則蒸發(fā)水分量為 : G 混合 5% 10 60 5% 10 60 故 Q 4=I 式中 ,kJ/ 根據經驗有 : Q 15%( Q + Q ) 15%( 得 Q ) 糟用水耗熱量 Q 5 洗糟水平均溫度為 80 ,以每 10050則 G 洗 G 混合原料 450 100 123386.4(Q 5 G 洗 0 18) 62 汁煮沸過程耗熱量 Q 6 Q 6= Q 6+ Q 6+ Q 6 6 由生產物料平衡表可知 ,100合原料可得到 麥汁 ,且設過濾完畢麥汁溫度為 70 . 則進入煮沸鍋的麥汁量為： G 麥汁 =100 19 又 C 麥汁 故 Q 6= G 麥汁 c 麥汁 (100 70)= 30 6 煮沸強度 10%,采用新型麥芽汁煮沸系統(tǒng) ,合計時間 蒸發(fā)水分為 : 10% 25271.2(故 Q 6 Q 6 15%( Q 6 Q 6) 可得麥汁煮沸總耗熱 Q 6 115%( Q 6 Q 6) 115%(化一次總耗熱量 Q 總 Q 總 61 162761246.8(化一次耗用蒸汽量 D 使用表壓為 飽和蒸汽 ,I= : Q 總 79178(I i) ( 95% 式中， kJ/ 為蒸汽的熱效率 ,取 95%. 化過程每小時的最大蒸汽耗量 糖化過程各步驟中 ,麥汁煮沸耗熱量 且知煮沸時間為 90效率 95%,故 : Q 6 kJ/95% 95% 相應的最大蒸汽耗量為 : kg/h) 1 i 0 麥汁冷耗冷量 卻方法是采用一段式冷卻。使用的冷卻介