本科生毕业论文产量15万吨的啤酒厂的发酵车间的设计.doc

本科生毕业论文(设计)题 目： 年产量15万吨的啤酒厂发酵 车间的设计 学生姓名： 李宪承 学 号： 200913040125 专业班级： 食品科学与工程09101班 指导教师： 杨志军 完成时间： 2013年5月11日 目 录摘 要1Abstract1第一章 绪论21.1 啤酒简介21.2 啤酒在中国的发展前景21.3 啤酒生产技术简介31.4 设计概述31.4.1 设计目的31.4.2 设计内容41.4.3 指导思想4 HYPERLINK l _Toc27928 第二章 啤酒工艺选择与论证52.1全厂工艺流程图52.2发酵生产工艺流程图：52.3 啤酒发酵方法的选择62.4 成品啤酒82.4.1啤酒的过滤与分离82.4.2啤酒的包装和灭菌9第三章 工艺计算103.1 物料衡算103.1.1 物料衡算的意义103.1.2 物料衡算基础数据103.1.3 100原料生产10°P啤酒的物料衡算103.1.4 生产100L 10°P啤酒的物料衡算113.1.5 年产15万吨10°P啤酒糖化车间物料衡算123.2 15万吨啤酒厂发酵车间的耗冷量衡算143.2.1 发酵工艺流程示意图153.2.2 工艺耗冷量的计算153.2.3 非工艺耗冷量183.2.4总耗冷量20第四章 发酵车间设备设计与选型224.1 发酵的设计与选型22 4.1.1 发酵罐体积的确定224.1.2 发酵罐个数的确定234.1.3 发酵罐材料的选择234.2 发酵车间其他附属设备选型274.2.1 清酒罐274.2.2 扩大培养罐选型274.2.3.麦汁杀菌罐294.2.4 贮酒罐的设计与选型304.2.5过滤设备304.3 发酵车间主要设备31第五章 车间布置325.1厂房的整体布置和轮廓设计325.1.1 厂房的整体布置325.1.2厂房的立体布置325.1.3厂房的平面布置325.1.4厂房建筑结构325.2发酵车间设备布置335.2.1发酵设备335.2.2 泵335.2.3 过滤机335.2.4 清酒罐33第六章 环境保护及综合利用346.1 环境保护346.1.1 执行标准346.1.2 污染物及治理方法346.2 副产品的综合利用34参考文献36致 谢37摘 要 本设计为年产15万吨10°P啤酒厂发酵车间设计，其生产原料为大麦麦芽和大米，设计的主体为发酵车间，主体设备为发酵罐。设计重点在于以最新研究为基础进行新型设备的选择和设计。首先对啤酒厂的原料、制备、发酵工艺进行选择及论证。此次设计计算主要包括物料和热量衡算，以此确定主要设备的容量和数量，并对发酵车间附属设备进行选型。在此基础上对主体设备发酵罐进行设计计算并绘制出主体结构图，最终绘制发酵车间工艺流程方块图及设备平面布置图。关键词：啤酒厂，发酵，发酵罐,工艺流程，设备选型 Abstract This design for the annual output of 150000 tons 10 ° P brewery fermentation workshop design, raw materials for production of barley malt and rice, and the design of the main body of the fermentation workshop, the main equipment for the fermentation tank. Design is focused on based on the latest research on selection and design of new equipment. First of all the raw materials, preparation and fermentation process of beer selection and demonstration. This design mainly includes the material and heat balance calculation, to determine the capacity and quantity of main equipment, and the fermentation workshop accessory equipment selection. On the basis of design for the main equipment fermenter is calculated and draw out the main body structure, finally draw the fermentation workshop process block diagram and equipment layout. Keywords: brewery , fermentation tank, technological process, equipment type selection 第一章 绪论1.1 啤酒简介 啤酒是人类最古老的酒精饮料，是水和茶之后世界上消耗量排名第三的饮料。啤酒于二十世纪初传入中国，属外来酒种。啤酒是根据英语Beer译成中文“啤”，称其为“啤酒”，沿用至今。啤酒是以大麦经发芽制成的大麦芽为主要原料，以大米或其它谷物为辅助原料，以本地主产淀粉物为主，经麦芽汁的制备、糖化、添加酒花、煮沸、过虑、啤酒酵母发酵等过程，酿造而成含二氧化碳，低酒精浓度的酿造酒。啤酒是酒类中酒精含量最低的饮料酒，而且营养丰富，人们适量饮用时，酒精对人体的毒害非常小。在1972年世界第九次营养食品会议上，曾推荐啤酒为营养食品，也有人把啤酒称作营养食品、可口食品、卫生食品、方便食品。1.2 啤酒在中国的发展前景 自20世纪90年代，中国啤酒行业进入了快速发展的阶段，行业发展至今，中国的啤酒产量和人均消费量均有大幅度提升。2003-2007年5年间，中国啤酒经济指标取得了一定增长，啤酒产量增加1426万千升，增长56.9%。中国啤酒消费仍有很大的提升空间。从世界范围看，发达国家啤酒的人均消费量增长缓慢，而在经济增长较快地区，如东欧和中国的啤酒需求量和产量增长速度远远高于世界平均增长速度，增速比发达国家高3%。中国啤酒消费存在着地域分布的不均衡性。中国啤酒行业的发展路径与世界啤酒的发展路径基本一致，也就是从发达地区向不发达地区过渡。近几年，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，为中国啤酒行业在更大范围内配置资源、开拓市场创造了条件。并且随着人们，饮食消费结构的不断调整，生活水平的不断提高，啤酒已进入了万户千家。然而调查显示我国人均的啤酒消费却还没有达到世界平均水平。所以只有建设新的、大型的啤酒厂，增加产量，才能满足人们日益增长的物质生活需求。1.3 啤酒生产技术简介啤酒生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。麦芽制造：大麦（也正在试验用小麦）浸渍吸水后，在适宜的温度和湿度下发芽，发芽时产生各种水解酶，如蛋白酶、糖化酶、葡聚糖酶等，这些酶可将麦芽本身的蛋白质分解成肽和氨基酸，将淀粉分解成糊精和麦芽糖等低分子物质。发芽到一定程度，就要中止发芽，经过干燥，制成水份含量较低的麦芽。麦芽汁的制造：麦芽经过适当的粉碎，加入温水，在一定的温度下，利用麦芽本身的酶 制剂，进行糖化（主要将麦芽中的淀粉水解成麦芽糖），为了降低生产成本，还可以加入一 定比例的大米粉作辅料（大米粉中先加水煮沸）。制成的麦芽醪，用过滤槽进行过滤，得到麦芽汁，将麦芽汁输送到麦汁煮沸锅中，将多余的水份蒸发掉，并加入酒花。酒花是一种植 物的花，加入到啤酒中,可使啤酒带有特有的酒花香味和苦味，同时，酒花中的一些成份还具有防腐作用，可延长啤酒的保藏期发酵：麦芽汁经过冷却后，加入酵母菌，输送到发酵罐中，开始发酵。传统工艺分为前发酵和后发酵，分别在不同的发酵罐中进行，现在流行的作法是在一个罐内进行前发酵和后发酵。前发酵主要是利用酵母菌将麦芽汁中的麦芽糖转变成酒精，后发酵主要是产生一些风味物质，排除掉啤酒中的异味，并促进啤酒的陈熟，这一期间，控制一定的罐内压力，使后酵时产生的二氧化碳保留在啤酒中。过滤灭菌：经过二个星期左右的发酵（有些啤酒发酵期可能长达几个月），将啤酒经过过滤，除去啤酒中的酵母菌和微小的颗粒，再经达低温灭菌（62左右），冷却，啤酒就可以包装。包装方式主要有瓶装和罐装，还有桶装等。 1.4 设计概述1.4.1 设计目的通过此毕业设计，使我们初步掌握了工厂工艺设计的程序和方法。并受到一次工程设计的严格训练，让我们具有一定的工程设计能力。这对于即将从事科研，生产或技术管理工作的毕业生具有十分重要的意义。 1.4.2 设计内容本设计为年产15万吨10°(淡爽)啤酒厂设计，重点设备发酵罐，重点是发酵车间的设计。还包括设计工厂的工艺方法及流程，物料衡算，设备选型，生产车间的布置，车间平面流程图、发酵罐工艺图、过滤工艺流程图及车间三废处理。1.4.3 指导思想 在国际上，啤酒工业的发展趋势是大型化和自动化，工艺上于缩短生产周期，提高整体生产的经济效益。在啤酒工艺基本成熟的情况下，啤酒生产装备的影响要比其工艺的影响大。因此，啤酒行业的竞争，最直接的表现是啤酒企业对装备的快速更新和技术提升。所以对新建啤酒工厂来说，发酵方法以及所选用的设备室非常关键的。 因此，本设计的重点在于以工艺技术上先进、可靠；经济上合理可行为为基础，根据最新的研究成果进行新型设备的选择和设计。来选用的较先进合适的生产设备，发酵所用到的设备室锥形罐，采用三段式冷却，两罐法进行发酵。使建成的啤酒厂车间布局合理投资少、成本低、见效快，且产出啤酒质量较好，生产效益更高。第二章 啤酒工艺选择与论证2.1全厂工艺流程图 麦槽 酒花 麦芽粉碎糖化过滤混合麦汁煮沸沉淀冷 却充氧 大米、麦芽粉碎糊化 酒花糟 热凝固 冷凝固物扩培酵母麦芽汁发酵贮酒粗滤精滤清酒装瓶卸箱验瓶 酵母泥 剩余酵母洗瓶检验罐酒压盖检验杀菌贴标喷码检验装箱2.2发酵生产工艺流程图： 2-1 发酵工艺生产流程图 2.3 啤酒发酵方法的选择啤酒发酵方法主要有以下几种方式：传统发酵，锥形罐发酵；连续发酵法，分批式发酵法；上面发酵法，下面发酵法；一罐发酵法，两罐法发酵；本设计选用的是锥形罐发酵,上面发酵,两罐式发酵法。以下就这几种发酵方法进行分析和比较来进行取舍。1.连续发酵连续发酵主要有多罐式连续发酵和塔式连续发酵，这种连续发酵系统都可大大缩短发酵周期，提高设备利用率，降低了投资，减少了酒损，降低了蒸汽、劳动力和洗刷费用，提高了酒花利用率，且产生的成品啤酒质量稳定。但是这几种连续体系也各有不足：多罐式系统需搅拌，动力消耗大。塔式系统对酵母要求高，使用的酵母不仅要求发酵度高，而且要求凝聚性强。并且塔式观造价高，不利于小规模生产。更重要的是，连续发酵法啤酒从风味上品评与间歇法啤酒差别大，难以被消费者接受。八十年代后，锥形罐发酵取代了传统发酵，生产周期得到了缩短，而连续发酵由于污染和风味（特别是双乙酰）控制的困难逐步停止了使用。从实际情况出发，故本设计不采用此法。2.下面发酵传统的下面发酵法，主发酵容器安置在空气过滤，绝热良好和清洁卫生的发酵室内。室温保持56；采用开放式或密闭式、圆形或方形的主发酵容器。后发酵则设置在单独的贮酒室内，采用金属或木制的贮酒罐，作后发酵和贮酒用。贮酒室温保持在Ol。下面发酵的工艺特点是：（1） 采用下面酵母，主发酵温度比较低，发酵进程比较缓慢，发酵的代谢副产物相对较少。主发酵完毕后，大部分酵母沉降发酵容器底部。（2） 下面发酵啤酒的后发酵和贮酒期比较长，酒液澄清良好。C02饱和稳定，酒的泡沫细微，风味柔和，保存期较长。3.上面发酵啤酒发酵系以上面发酵为起源，而后由于选用的纯粹培养酵母不同，划分为上面发酵与下面发酵两种啤酒发酵类型。上面发酵在发酵外观、技术操作和发酵设备方面与下面发酵有所不同，但两者的发酵机理是一致的。上面发酵工艺的特点:（1） 上面发酵系采用上面酵母，是在较高的温度(1520)下进行的。酵母起发快，接种量可以减少，形成的酵母新细胞较多。发酵终了，大部分酵母浮在液面，酵母回收工作虽较下面发酵复杂，但酵母使用代数远较下面发酵为多，长久没有衰退现象。（2） 上面发酵的麦汁接种温度为1316，比较高。发酵23天，当酵母升至液面时，为发酵旺盛阶段，此时应开始降低液温，可采用1214冷水冷却，并在酵母形成泡盖时立即撤去，发酵46天即行结束。（3） 发酵结束后，酵母成紧密的一层浮在液面上，厚为34cm。（4） 上面发酵在发酵过程中通风时间长，目的是使酵母分散悬浮在发酵液中，对凝集性强的酵母，通风尤属必要。（5） 上面发酵一般不采用后发酵，主发酵的发酵度接近最终发酵度。分离酵母后，加胶处理，贮藏澄清一阶段，采用人工充二氧化碳，使达饱和。若上面发酵采用后发酵工艺，下酒时，酒液中保留部分残糖，继续发酵，产生的二氧他碳饱和在酒中。（6） 上面发酵酿制的啤酒成熟快，设备周转快，啤酒有独特的风味，但保存期短。从实际出发，选用下面酵母发酵法。4.一罐法发酵随着啤酒工业的发展，现有啤酒厂一罐发酵工艺开始普及，即麦汁的主发酵，双乙酰还原、降温以及贮酒阶段在同一个露天发酵罐中进行。一罐法工艺有以下优点：清洗消耗少，因为只有一个容器必须清洗；转入空罐时CO2损失少；酒损少，因为没有了管道中残酒的损失；所需的工作时间少；节能，因为不用倒罐，没有氧侵入的危险。5. 两罐法发酵一罐法发酵工艺简单, 便于操作, 能够节省投资, 但由于麦汁整个发酵过程都在同一个发酵罐中进行, 使得冷凝物的排放及酵母沉淀效果不十分理想。由于露天发酵罐一般直径较大, 若酒液缺少对流, 就会使其温度分布不均匀, 罐中心酒液温度与罐壁处酒液温度需长时间才能达到平衡, 从而影响啤酒风味。同时, 一罐法发酵工艺发酵周期较长, 生产旺季难以满足市场需求。故不采用一罐法。故本设计采用两罐法发酵。2.4 成品啤酒2.4.1啤酒的过滤与分离经过后发酵的成熟酒，大部分蛋白质颗粒和酵母已沉降，少量悬浮于酒中，必须滤除后才能包装。啤酒过滤的常用方法有：a滤棉过滤b.硅藻土过滤，c板式过滤，d离心分离法，e微孔薄膜过滤法。啤酒过滤操作原则是：产量大，质量高，损失小，劳动条件好，CO2损失小，不易污染，不影响风味，啤酒不吸氧。实际上不论任何方法要达到十全十美的效果都是很困难的。本设计采用大家比较熟悉的硅藻土过滤法对老熟啤酒进行过滤操作。操作采用柱式硅藻土过滤机进行。过滤机中每根柱长1067mm，单台机过滤面积93150m3，滤速75000130000L/h。该机可连续工作8h以上。含酵母0.5×1051.5×105个/ml的啤酒，可一次滤清，浊度为0.40.6EBC单位或更低，清酒酵母数1020个/L。过滤前必须预涂硅藻土二次，第一次400500g/粗粒，第二次涂粗细混合粒400500g/。先在混合罐内将硅藻土和脱氧水配成10浓度的悬浮液，泵入滤机，并让溶液在混合罐和滤机内循环至无细粒流出为止；接着进行第二次预涂。每天涂12mm厚，预涂毕酒液通过混合罐入滤机，可根据酒的混浊度添加80300 g/100L硅藻土。过滤时压差每小时上升0.020.04 MPa，待压力上升至0.30.4 Mpa时，停止进酒，更新滤床。2.4.2啤酒的包装和灭菌过滤完的啤酒，在请酒罐低温包装，通常应在24小时内包装完毕。啤酒经过正确的包装灭菌后既可出厂销售。第三章 工艺计算3.1 物料衡算3.1.1 物料衡算的意义物料衡算是指理论上进行生产时，所要消耗的物料和可以得到的产品以及副产品的量，物料衡算的准确与否关系到整个生产工艺的合理性和设计的可行性，是整个设计阶段的重要一环。3.1.2 物料衡算基础数据根据表2-1的基础数据，首先进行100kg原料生产10°淡色啤酒的物料计算，然后进行100L 10°淡色啤酒的物料衡算，最后进行150000t/a啤酒厂糖化车间的物料平衡计算。表3-1啤酒生产基础数据项目名称百分比说明定额指标原料利用率98.5麦芽水分5.0大米水分12无水麦芽浸出率75无水大米浸出率95原料配比麦芽70大米30损失率冷却损失5.0发酵损失1.5对热麦汁而言过滤损失1.0装瓶损失1.0总损失率啤酒总损失率8.5对热麦汁而言3.1.3 100原料生产10°P啤酒的物料衡算热麦汁量根据表2-1可得原料收得率分别为：原料麦芽收得率为： 0.75(100-5)÷100=71.25%原料大米收得率为： 0.95(100-12)÷100=83.6%混合原料收得率为： 0.7×71.25%+0.3×83.6%）×98.5%=73.83%由上述可得100kg混合原料可制得10°P热麦汁量为：（73.83÷10）×100=738.3（kg）查啤酒工业手册得10°P麦汁在20°C的密度为1.04kg/L。而100°C热麦汁比20°C时的麦汁体积增加1.04倍。故，1.热麦汁（100°C）体积为：738.3÷1.04×1.04=738.3（L）2.冷麦汁量为： 738.3×（1-0.05）=701.38(L)3.发酵液量为： 701.38×（1-0.015）=690.86（L）4.过滤酒量为： 690.86×（1-0.01）=683.95(L)5.成品啤酒量： 683.95×（1-0.01）=677.11（L）3.1.4 生产100L 10°P啤酒的物料衡算根据上述衡算结果知，100kg混合原料可生产10°P淡色啤酒约677.11L，故可得下述结果：1. 生产100L 10°P淡色啤酒需耗混合原料量为： 100÷677.11×100=14.77（kg）2.麦芽耗用量： 14.77×70%=10.34（kg）3.大米耗用量： 14.77×30%=4.43（kg）4.酒花耗用量： 对浅色啤酒，热麦汁中加入的酒花量为0.2%，故酒花耗用量为：738.3÷677.11×100×0.2%=0.218（kg） 同理，100kg原料耗酒花： 677.11÷100×0.218=1.48(kg)5.热麦汁量： 738.3÷677.11×100=109.04（L）6.冷麦汁量： 701.38÷677.11×100=103.58（L）7.发酵液量： 690.86÷677.11×100=102.03（L）8.滤过酒量: 683.95÷677.11×100=101.01(L)9.成品酒量： 677.11÷677.11×100=100（L）10.湿糖化糟量： 设排出的湿麦糟含水分80% 湿麦芽糟量：(1-0.05)(100-75)/(100-80) ×10.34=12.28（kg） 湿大米糟量： (1-0.12)(100-95)/(100-80) ×4.43=0.97(kg) 故湿糖化糟量： 12.28+0.97= 13.25（kg） 同理，100kg原料产生湿糖化糟： 677.11÷100×13.25=89.72(kg)11.酒花糟量： 设酒花在麦汁中的浸出率为40%，酒花糟含水分以80%计，则酒花糟量为： 同理，100kg原料产生湿酒花糟：677.11÷100×0.654=4.43（kg）12.酵母量（以商品干酵母计） 生产100L啤酒可得2kg湿酵母泥，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：1×（100-85）÷100=0.15（kg）则含水分7%的商品干酵母量：0.15×100÷（100-7）=0.16（kg）13.二氧化碳量： 因10°P冷麦汁密度为1.04kg/L，则103.58L冷麦汁质量为： 103.58×1.04=107.72（kg） 所以，10°P冷麦汁中浸出物量：103.58×10%=10.36（kg） 设麦汁的真正发酵度为80%，则可发酵的浸出物量： 10.36×80%=8.29（kg） 麦芽糖发酵的化学反应式为： C12H22O11+H2O2C6H12O6 2C6H2O64C2H5OH+4CO2+56KJ 设麦芽汁中的浸出物均为麦芽糖构成，则CO2生成量： 8.29×4×44÷342=4.27（kg） 式中 44CO2分子量 342麦芽糖（C12H22O11）分子量 设10°P啤酒含CO2为0.4%啤酒中其含量有： 103.58×0.4%=0.41（kg） 则释放出的CO2量： 4.27-0.41=3.86（kg） 而1m3 CO2在20°C常压下重1.832kg 故释放出的CO2的体积为： 3.86÷1.832=2.11 m33.1.5 年产15万吨10°P啤酒糖化车间物料衡算 生产以200天计，日产量为: 150000÷200=750(吨/天) 设生产每天糖化6次，总糖化次数为6×200=1200次（可算得每次糖化可产成品啤酒量（灌装后）为： 750÷6=125（吨/次） 由此可以算出每次投料量和其他项目的物料平衡：成品啤酒量（罐装前）： 125000÷（1-1%）÷1.010=125012.5（L）麦芽用量： 125012.5÷677.11×70=12923.9（kg）大米用量： 125012.5÷677.11×30=5538.8（kg）混合原料用量： 12923.9+5538.8=18462.7（kg）热麦汁量： 125012.5÷677.11×738.3= 136309.8（L）冷麦汁量： 125012.5÷677.11×701.38= 129493.4（L）湿糖化糟量： 125012.5÷677.11×89.72= 16564.7（kg）湿酒花糟量： 125012.5÷677.11×4.43= 817.89（kg）发酵液量： 125012.5÷677.11×690.86= 127551.1（L）过滤酒量： 125012.5÷677.11×683.95=126275.3（L）酒花量： 125012.5÷677.11×1.48=273.24（kg）由此可算得全年产量： 125012.5×6×200=150×106（L）年实际产量为： 150×106×1010=16.06（万吨）以单次糖化生产做基准，可算得各个项目全年状况如下：全年混合原料需要量： 18462.7×6×200=22155240（kg）全年麦芽耗用量： 12923.9×6×200=15508680（kg）全年大米耗用量： 5538.8×6×200=6646560（kg）全年酒花耗量： 273.24×6×200=327888（kg）热麦汁量： 136309.8×6×200=163571760（L）冷麦汁量： 129493.4×6×200=155392080（L）全年湿糖化糟量： 16564.7×6×200=19877640（kg）全年湿酒花糟量： 817.89×6×200=981468（kg）全年发酵液量： 127551.1×6×200=153061320（L）全年过滤酒量： 126275.3×6×200=151530360（L）全年成品啤酒量： 125012.5×6×200= 150015000（L）表3-2 15万吨啤酒厂发酵车间物料恒算表物料名称单位对100混合原料对100L 10°P啤酒糖化一次定额15万吨/年啤酒生产混合原料麦芽大米酒花热麦汁冷麦汁湿糖化糟湿酒花糟发酵液过滤酒成品啤酒LLLLL10070301.48738.3701.3889.724.43690.86683.95677.1114.7710.344.430.218109.04103.5813.250.65413.250.65410018462.712923.95538.8273.24136309.8129493.416564.7817.89 127551.1126275.3125012.522155240155086806646560327888163571760155392080198776409814681530613201515303601500150003.2 15万吨啤酒厂发酵车间的耗冷量衡算 现代发酵工厂通常有制冷系统。无论菌种培养、发酵、产品提取精制等过程，都可能要求在室温以下的温度进行。啤酒生产过程中，主发酵温度为6，和后发酵在-1左右。此外，许多生物活性物质，如酶、乙肝疫苗、干扰素以及一些抗生素等，其发酵生产或精制提取过都需要在较低温度下进行操作。以上这些过程均需制冷操作。通过耗冷量的计算，结合冷冻工艺要求，选定制冷系统的类型和冷冻机的型号、规格进而完成制冷系统的设计。3.2.1 发酵工艺流程示意图本设计发酵车间耗冷工艺流程见图 表3-3 发酵车间耗冷工艺流程3.2.2 工艺耗冷量的计算3.2.2.1 麦汁冷却耗冷量Q1本设计采用一段式串联逆流式麦汁冷却方法，使用的冷却介质为2的冷却水，出口温度为85，糖化车间送来的热麦汁温度为94，冷却至发酵起始温度6。根据物料衡算可知，每糖化一次得热麦汁136309.8L，而相应的麦汁密度为1040kg/m3，故麦汁量为：G=136309.8×1040÷1000= 141762.2（kg）10°P麦汁的比热容为4.0kJ/(kg.K)，工艺要求在1h内完成冷却过程。则麦汁冷却每锅耗冷量:Q1=G×c1(t2-t1)/ =141762.2×4.0×(94-6)/1= 49900294.4(kJ/h)式中： t2、t1分别为麦汁冷却前后温度94°C和6°C 为冷却操作过程时间1h根据设计结果，每个锥形发酵罐装3锅麦汁，则麦汁冷却每罐耗冷量为：Qf=3*Q1=3×49900294.4=149700883.2（kJ/罐）相应的冷却介质（2°C的冷水）耗量为：M1=Q1÷×(t2-t1)=49900294.4÷(4.18×83) =143829.7(kg/h)式中：t2 t1分别为冷冻水的初温和终温85°C、2°C 为水的比热容，4.18kJ/(kg.K)全年耗冷量为：=×1200÷3=59880353280(kJ)3.2.2.2 发酵耗冷量1. 发酵期间发酵放热 假设麦汁固形物为麦芽糖，而麦芽糖的厌氧发酵热发酵量为q=613.6 KJ/kg，设发酵度为60%，则1L麦汁放热量为：q0=613.6×10%×60%=36.82(kJ)糖化一次得冷麦汁量129493.4L每锥形罐发酵放热量：=36.82×129493.4×3=14303841（kJ）由于工艺规定主发酵时间为6天，每天糖化6锅麦汁，并考虑到放热的不平衡，取系数1.5忽略主发酵的麦汁升温，则发酵高峰的耗冷量为：=×1.5×6/（24×6×3） =14303841×1.5×6/（24×6×3）=297996.7（kJ/h）2. 发酵后期发酵液降温耗冷主发酵后期，发酵后期，发酵液温度从6缓降到-1。每天单罐降温耗冷量为：=3×6-(-1)=3×141762.2×4.0×7 =11908024.8(kJ)工艺要求此过程在2天内完成，则耗冷量为（麦汁每天装2个发酵罐）：=2/(24×2) =2×11908024.8/（24×2）=496167.7（kJ/h）3. 发酵总耗冷量=+=297996.7+496167.7=794164.4(kJ/h)4. 每酵用冷媒耗量= +=14303841+11908024.8=26211865.8(kJ)5. 发酵用冷媒耗量（循环量）发酵过程冷却用稀酒精做冷却介质，进出口温度为-8°C和0°C，固耗冷量为：=/(c2×8) =794164.4/（4.18×8）=23749（kg/h）6. 全年耗冷量为：=×1200÷3 =26211865.8×1200÷3=10484746320(kJ)3.2.2.3 酵母洗涤用冷无菌水冷却耗冷量在锥形罐啤酒发酵过程中，主发酵结束时要排放部分酵母经洗涤活化后重复用于新麦汁的发酵一搬可重复使用5-7次，设湿酵母量为麦汁量的1.0%，且使用1无菌水洗涤，洗涤无菌水量为酵母的3倍，冷却前无菌水温度为30，用-8的酒精液做冷却介质。由上面条件可得无菌水的用量为：=129493.4×6×1.0%×3=23308.8（kJ/d）式中：129493.4为糖化一次冷麦汁量（kg）每班无菌水用量:=÷3=23308.8÷3= 7769.6(kg/班)假定无菌水冷却操作2 h内完成，则无菌水冷却耗冷量为：= ××（-）/=7769.6×4.18×(30-1)/2 = 470915.5（kJ/h）所耗冷冻介质量为：= /(-)=470915.5/(4.18×8)=14082.4(kg/h)式中：、为冷冻酒精液热交换前后的温度0和-8。每罐用于酵母洗涤的耗冷量为：= （-）/2=7769.6×4.18×(30-1)/2 =470915.4(KJ) 式中：2为每班装罐2罐。全年耗冷量为：=×1200÷3=470915.4×1200÷3=188366160（kJ)3.2.2.4酵母培养耗冷量根据工艺设计，每月需进行一次酵母纯培养，培养时间为12d,即288h，根据实践，年产150000吨啤酒工厂酵母培养耗冷量为：=91624（kJ/h）对应的年耗冷量为：=×288×10=91624×2880=263877120 （kJ）单罐工艺耗冷量为： =÷（1500÷3） =2.64×108÷（1200÷3）=660000（kJ）相应的高峰冷冻介质循环量为： =/(-) =91624/(4.18×8)=2739.96（kJ/h）3.2.2.5发酵车间工艺耗冷量1. 工艺耗冷量为： =+=49900294.4+794164.4+470915.5+91624=51256998.3（kJ/h）2. 全年工艺总耗冷量为：=+ =59880353280+10484746320+188366160+263877120 = 70817342880 (kJ)3. 单罐工艺耗冷量=+ =149700883.2+26211865.8+470915.4+660000=177043664.4(kJ)3.2.3 非工艺耗冷量 除了上述发酵过程工艺好冷外，发酵罐外壁，运转机械，维护结构及管道等均会耗用或散失冷量，构成所谓的非工艺好冷