年产10万吨啤酒厂设计说明书

设计说明书
—年产10万吨啤酒工厂工艺设计
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学号：********
院系：生物与农业工程学院生物工程系
日期：2014.6.21
摘要：中国啤酒产业发展迅速，市场需求量大，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。

本设计是年产10万吨啤酒工厂工艺设计，包括厂址选择、工艺流程、全场平面设计图等。

关键字：啤酒工厂厂址选择全场平面设计图工艺流程
目录
1、项目介绍 (4)
2、厂址选择 (5)
3、产品工艺 (6)
4、工厂平面图 (7)
5、物料衡算 (9)
6、总结 (15)
7、参考文献 (16)
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 项目介绍
随着中国改革开放的深入，中国经济的快速发展使得中国啤酒市场的需求量呈现出几何级数的迅猛膨胀，中国啤酒企业如雨后春笋般地成长起来，丙出现了众多支撑中国民族啤酒工业的脊梁和中坚力量的大型啤酒集团，但是随之而来的外国资本介入，许多外国啤酒品牌在中国建厂，并迅速占据了一定的市场份额，这加大了中国啤酒行业的竞争，然而，我国啤酒产量已连续多年保持世界第一，是世界上啤酒市场增长最快的地区之一，2009年虽然受到经济危机的影响，但啤酒市场依然是硝烟弥漫，啤酒厂商在品牌、市场以及渠道等方面都展开了极为激烈的竞争，我国啤酒市场的格局也在潜移默化中发生着变革。

所谓“强者恒强”，凭借着奥运营销、市场布局与整合等一系列创新性活动，行业地位依然坚如磐石，国际化之路也是越走越远，整个啤酒行业的发展趋势也是愈发明显。

我国啤酒市场也逐渐成熟，以国际啤酒跨国公司主导着我国啤酒市场的整合。

在经济全球化和中国加入WTO的环境下，外资再次进入我国市场，与国内大企业集团结成战略联盟，控股或参股，使我国啤酒行业的发展速度大大加快。

本设计旨在建立一个现代化大规模的啤酒工厂。

1.1 工厂名称
年产10万吨啤酒生产工厂
1.2 经济指标
全场建筑面积13506平米，全场占地面积20000平米，年产10万吨，工厂总人数为300名。

1.3 设计说明
从沈阳地区的风玫瑰可以看出，此地少有西北风和东南风，故厂房的设计充分考虑到本地风向问题，特将污水处理池和锅炉房建在西北面，行政管理及后勤职能部门建在东北面。

1.4 风玫瑰图
2 厂址选择
2.1地理位置
将此厂建立在辽宁省沈阳市沈北新区。

2.2周边环境
沈北新区（原新城子区）地处沈阳市区北郊，位于大连、沈阳、长春、哈尔滨“东北城市走廊”中部，南靠沈阳市区，北隔辽河、万泉河与铁岭、法库县相望，东与抚顺市、铁岭县毗邻，西接辽西走廊，与新民市、于洪区相连。

是连接吉林、黑龙江和内蒙古三省区的黄金通道和"东北城市走廊"的枢纽重地。

坐标介于东经123°16'至48'，北纬41°54'至42°11'之间。

沈北新区总面积819平方千米，总人口319380人。

沈北新区要成为东北老工业基地改革开放的试验区，沈北新区的基础设施完备，水、电、气供应充足。

辽河、蒲河流经境内，黄家自来水厂日供水能力达10万吨，是沈阳五大水源地之一。

东北电网最大的输变电所坐落在境内，电力设施齐全。

沈北新煤气储罐储气能力达20万立方米。

邮电通讯与各大城市联网，可办理国际国内邮政业务，程控电话可直接拨通国际国内各大城市。

工业发展突飞猛进。

形成了以机械、建材、制药、机绣、化工、造纸、服装、酿酒八大行业为主体、门类齐全的工业体系。

乡镇企业异军突起，成为全区经济的主导力量。

此厂北靠蒲河，南邻浑河，周围共有九十九座山，九十九个泉眼，是大清龙脉所在地。

与著名的莲花池泉、仲官泉、王岗台泉相连，泉水清澈透明、甘甜爽口，富含身体所需的微量元素铁、锌、硒等，这样得天独厚的自然环境为酿造啤酒创造了可靠的资源。

沈北新区共有国省干线公路三条总长度84公里，县级公路九条、27公里，乡级公路15条、155公里,形成了以国省干线为骨架,县乡公路为支线、村级公路为补充的四通八达的公路网,全区公路密度达到了46.05%/百平方公里。

沈大、沈哈高速公路连结成网，国、省、市、区、乡五级公路四通八达；并在境内设有4个出口；沈阳至哈尔滨、沈阳至承德、沈阳至明水、沈阳至平岗等4条过境国、省级公路干线同区乡级公路形成了密集交错、四通八达的交通运输网。

长大铁路贯穿境内，南下可抵辽南沿海及关内，北上可达长春、哈尔滨及中俄边境口岸。

长大铁路贯穿境内。

2.3气候条件
沈阳位于中国东北地区南部，辽宁省中部，坐标介于东经123°16'至48'，北纬41°54'至42°11'之间。

平原为主，山地、丘陵集中在东南部，辽河、浑河、秀水河等途经境内。

属于温带季风气候，年平均气温 6.2～9.7℃，全年降水量600～800毫米，1951年至2010年市区年平均降水量716.2mm，全年无霜期155～180天。

受季风影响，降水集中在夏季，温差较大，四季分明。

冬寒时间较长，近六个月，降雪较少；夏季时间较短，多雨，春秋两季气温变化迅速，持续时间短：春季多风，秋季晴朗。

2.4 厂址区域图示
啤酒厂
图1.啤酒工厂区域图
3 产品工艺
3.1设计思路图示
图2.啤酒生产工艺流程图
3.2简易流程
水，蒸汽酒花
麦芽大米
麦糟
2
：
鲜啤图
3 简易工艺流程图
4 工厂平面图
4.1工厂总平面布置图
图4年产10万吨啤酒工厂总平面布置图4.2主要建构筑物
表1.年产10万吨啤酒工厂建构筑物明细表
编号名称
1 门卫一（人流入口）
2 门卫二（物流入口）
3 绿化地
4 仓库
5 停车场
6 原料间
7 糖化车间
8 发酵车间
9 原料库
10 水处理气体间空压站
11 变配电
12 制冷间
13 包装车间
14 食堂
15 办公楼
4.3工厂建构筑物布置说明
工厂布局整体呈长方形，两处门卫分别为人流入口和物流入口；生产区和包装区在中间，空气压缩站布置在紧邻糖化间处，离发酵区较近，服务方便，后面是变配电及制冷区，变配电靠近负荷中心，线路短，较安全方便；两侧分别是停车场、仓库和瓶堆区，参考风玫瑰图，将污水处理池及锅炉房安排在弱风向西北区，东北区为食堂和办公楼，其余空地为绿化区。

4.4道路和运输设计
此图纸中道路简洁明了，门口处设置人流出入处及物流出入处，人流出入口接近停车场及生产区，方便工作人员上下班，物流入口邻近生产区、原料库及瓶堆区，方便物料的输送及产品的输出，道路基本笔直通畅，方便车辆及人员来往。

4.5环保措施
将污水处理池及锅炉厂建在弱风向处，减少空气污染，同时尽可能扩大绿化面积，尽量减少污染，美化周边环境，并且尽可能将生产车间靠近，减少电量及物料的输送，节约电能。

5 工艺计算
5.1 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。

5.1.1 糖化车间工艺流程示意图
如图3所示，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2所示。

5.1.2 工艺技术指标及基础数据
根据表2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2 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
5.1.3 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2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)
5.1.4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)
5.1.5 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
5.2 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5所示，其中的投料量为糖化一次的用料量（计算参照表3）
5.2.1糖化用水耗热量Q
1
根据工艺，糊化锅加水量为：
m
1
=（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： m
2
=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 =m
1
+m
2
=16471.08+29869.21=46340.29 (kg)
自来水的平均温度取t
1=18℃,而糖化配料用水温度t
2
=50℃,故耗热量为：
Q 1=m
w
cw(t
2
-t
1
)= 46340.29*4.18*(50-18) =6198477.19(KJ)
料水比1:4.5
13min
70℃
12min
7min
90℃，20min 100℃，40min
20min 过滤糖化结束78℃100℃，10min
麦糟煮沸锅90min 去发酵
麦芽回旋沉淀槽薄板冷却器冷麦汁
煮沸强度（10%）
酒花酒花槽热凝固物冷凝固物
图5 啤酒厂糖化工艺流程图
1.第一次米醪煮沸耗热量Q
2
由糖化工艺流程图（图4）可知: Q
2
= Q
21
＋Q
22
＋Q
23
5.2.2.1糖化锅内米醪由初温t
加热到100℃的耗热量Q
21
Q
21
=M
米醪
C
米醪
（100-t
）
(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)c
+4.18W]进行计算。

式中W为含水百分率；c
为绝对谷物比热容，取c
=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
+ m
1
c
w
w）/(m
大米
+m
麦芽
+ m
1
) =(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t
，设原料的初温为18℃，而热水为50℃，则
t
=[（m
大米
c
大米
+m
麦芽
c
麦芽
）*18+ m
1
c
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
米醪
=36669.6（kg）
（3）把上述结果代如1中，得：
Q
21
=36669.6*3.76*（100-47.1）=7293730KJ
5.2.2.2煮沸过程蒸汽带出的热量Q 22
设煮沸时间为40min ，蒸发量为每小时5%，则蒸发水量为：
V 1=m 米醪*5%*40/60=36669.6*5%*40/60=1222.32 Kg
故Q 22= V 1I=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 ） 5.2.2.3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： Q 23=15%（Q 21+Q 22） 5.2.2.4由上述结果得：
Q 2=1.15（Q 21+Q 22）=1.15*（729373+2759021）=4011653KJ 5.2.3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t 0。

54.2.3.1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+m 2=8534.06+29869.21=38403.27kg c 麦醪=（m 麦芽C 麦芽+m 2C w ）/（m 麦芽+m 2）
=（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+m 2C w *50）/（m 麦醪C 麦醪）
=（8534.06*1.71*18+29869.21*4.18*50）/（38403.27*3.63） =46.67℃
5.2.3.2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。

5.2.3.3由上述结果得Q3
Q 3=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： Q 4=Q 41+Q 42+Q 43 5.2.4.1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-V 1=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Q 41=26.7%M 混合c 混合（100-70）
=26.7%*73850.55*3.69*30 =2182793（kJ ）
5.2.4.2二次煮沸过程蒸汽带走的热量Q42
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 ） 5.2.4.3热损失Q43
根据经验有：Q 43=15%（Q 41+Q 42） 5.2.4.4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) 5.2.5洗槽水耗热量Q5
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)
5.2.6麦汁煮沸过程耗热量Q6 Q 6=Q 61+Q 62+Q 63
5.2.
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) 5.2.6.2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 ） 5.2.6.3热损失为 Q 63=15%(Q 61+Q 62)
5.2.
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) 5.2.7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 ）
5.2.8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)
式中，i 为相应冷凝水的焓（561.47kJ/kg ）；η为蒸汽的热效率，取η=95%。

5.2.9糖化过程每小时最大蒸汽耗量Dmax
在糖化过程各步骤中，麦汁煮沸耗热量Q 6为最大，且已知煮沸时间为90min 热效率为95%，故：
Q max =Q 6/(1.5*95%)=36556111/(1.5*95%)=25653411 (KJ/h) 相应的最大蒸汽耗量为：
D max =Q max /（I-i ）=25653411/(2725.3-561.47)= 11855.56 (kg/h) 4.2.10蒸汽单耗
据设计，每年糖化次数为1500次，总共生产啤酒100000t.年耗蒸汽总量为： D r =31854.46*1500=47781690 (Kg) 每吨啤酒成品耗蒸汽（对糖化）：
D t =47781690/100000=477.82(kg/t 啤酒) 每昼夜耗蒸汽量（生产旺季算）为： D d =31854.46*6=191126.8 (kg/d) 至于糖化过程的冷却，如热麦汁被冷却成冷麦汁后才送井发酵车间，必须尽量回收其中的热量。

最后若需要耗用冷凝水，则在以下“耗冷量计算”中将会介绍 最后，把上述结果列成热量消耗综合表，如表3
表4 100000t/a 啤酒厂糖化车间总热量衡算表
名称 规格 （MPa ） 每吨消耗定额（kg ） 每小时最大用量（kg/h ） 旺季每昼夜消耗量（kg/d ） 每年消耗
量（kg/a ）
蒸汽 0.3（表压） 477.82 11855.56
191126.8 47781690 4.3 100000t/a 啤酒厂发酵车间的耗冷量衡算
啤酒发酵工艺有上面发酵和下面发酵两大类，而后者有传统的发酵槽发酵和锥形
罐发酵等之分。

不同的发酵工艺，其耗冷量也就不同。

下面以目前我国应用最普遍的锥形罐发酵工艺进行100000t/a 啤酒厂发酵车间的耗冷量计算。

4.3.1发酵工艺流程示意图
图4 发酵工艺流程
冷却
94℃热麦汁 ——→ 冷麦汁（6℃）→ 锥形灌发酵→冷却至 -1℃ → 贮酒 → 过滤→清酒灌
4.3.2工艺技术指标及基础数据
年产12°淡色啤酒100000t;旺季每天糖化6次，淡季为4次，每年共糖化1500次;主发酵时间6天； 4锅麦汁装1个锥形罐；
12°Bx 麦汁比热容c 1=4.0KJ/（kg.K ）；
冷媒用15%酒精溶液，其比热容可视为c 2=4.18 KJ/（kg.K ）； 麦芽糖化厌氧发酵热q=613.6kJ/L ； 麦汁发酵度60%。

根据发酵车间耗冷性质，可分成工艺耗冷量和非工艺耗冷量两类，即：
Q 6 = Q nt + Q t 4.3.3工艺耗冷量Q t
4.3.3.1麦汁冷却耗冷量Q 1
近几年来普遍使用一段式串联逆流式麦汁冷却方法。

使用的冷却介质为2℃的冷冻水，出口的温度为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℃。

根据表2啤酒生产物料衡算表，可知每糖化一次需热麦汁70030.4L ，而相应的麦汁密度为1048kg/m 3,故麦汁质量为： M=1048*70.0304=73391.86 (kg)
又知120 Bx 麦汁比热容C 1=4.0KJ/(Kg •k),工艺要求在1h 小时内完成冷却过程，则所耗冷量为：
Q 1=[M*c*（t 1-t 2）]/τ =[73391.86*4.0*(94-6)]/1 =25833935(KJ/h)
式中t 1和t 2——分别表示麦汁冷却前后温度（℃） τ——冷却操作过程时间（h ）
根据设计结果，每个锥形发酵罐装4锅麦汁，则麦汁冷却每罐耗冷量为：
Q f =4Q 1=4*25833935 =103335740 (kJ) 4.3.3.2发酵耗冷量Q 2
（1）发酵期间发酵放热Q 21，假定麦汁固形均为麦芽糖，而麦芽糖的厌氧发酵放热量为613.6kJ/kg 。

设发酵度为60%，则1L 麦汁放热量为： q 0=613.6*12%*60%=44.18(kJ) 根据物料衡算，每锅麦汁的冷麦汁量为67922.3L,则每锥形罐发酵一罐放热量为： Q 01=44.18*67922.3*4=12003229 (kJ)
由于工艺规定主发酵时间为6天，每天糖化6锅麦汁（旺季），并考虑到发酵放热不平衡，取系数1.5,忽略主发酵的升温，则发酵高温时期耗冷量为： Q 21 =（Q 01*1.5*6）/(24*6*4)
=(12003229*1.5*6)/(24*6*4) =187550.5 (kJ/h)
（2）发酵后期发酵液降温耗Q 22，主发酵后期，发酵液温度从6℃缓降到-1℃。

每天单罐降温耗冷量为：
Q 02=4MC 1[6-（-1）]=4*73391.86*4.0*7=8219888 (KJ) 工艺要求此过程在2天内完成，则耗冷量为（麦汁每天装1.5个锥形罐）： Q 22=（1.5Q 02）/(24*2)=(1.5*8219888)/(24*2)= 256871.5 (KJ/h) （3）发酵总耗冷量Q 2
Q 2=Q 21+Q 22=187550.5+256871.5=44422(KJ/h) (4)每罐用冷媒耗冷量Q 0
Q 0=Q 01+Q 02=12003229+8219888=20223117 (KJ) 4.3.3.3 酵母洗涤用冷无菌水冷却的耗冷量Q 3 在锥形罐啤酒发酵过程，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，一般可重复使用5—7次。

设湿酵母添加量为麦汁量的1.0%，且使用1℃的无菌水洗涤，洗涤无菌水量为酵母量的3倍。

冷却前无菌水温30℃。

用-8℃的酒精液作冷地介质。

由中述条件，可得无菌水用量为：
M
w′
=67922.3*6*1.0%*3=12226.01 (kg/d) 每罐无菌水用量：
M w = M
w′
/1.5=12226.01/1.5=8150.67(kg/每罐)
式中67922.3——糖化一次的冷麦汁量（L）
1.5——每天发酵1.5罐
假设无菌水冷却操作在2h小时内完成，则每罐用于酵母洗涤的无菌水耗冷量：
Q 3=M
w
*c*(tw-tw′)/t=8150.67*4.18*(30-1)/2=494012.1(kJ/h)
4.3.3.4酵母培养耗冷量Q
4
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。

根据工厂实践，年产100000t啤酒酵母培养单位耗冷量为56.5 KJ/h，则对应的年耗冷量为：
Q
4
= 56.5*288*12=195264 (KJ)
4.3.3.5发酵车间工艺耗冷量Q
t
综上计算，可算出发酵车间的工艺耗冷量为：
Q t =Q
1
＋Q
2
＋Q
3
＋Q
4
=25833935+44422+494012.1+195264=26567633(KJ/h)
4.3.4非工艺耗冷量Q
nt
除了上述的发酵过程工艺耗冷量外，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，构成所谓的非工艺耗冷量，现分别介绍。

4.3.4.1露天锥形罐冷量散失Q
5
锥形罐啤酒发酵工厂几乎都把发酵罐置天露天，由于太阳辐射，对流传热和热传导等造成冷量散失。

通常，这部分的冷量由经验数据计算后取得。

根据经验，年产10万吨啤酒厂露天锥形罐的冷量在9000-20000kJ/t啤酒之间，若在南方亚热地区设厂，可取高值。

故旺季每天耗冷量为：
M
t
=100000/1500*6=400 (t/d)
Q 5’= M
t
*20000=8000000(KJ/d)
式中，M
t
——旺季成品啤酒日产量（t）
若白天日晒高峰耗冷为平均每小时耗冷量的2倍，则高峰耗冷量为：
Q 5 =2*Q
5’
/24=2*8000000/24=666666.7 (KJ/h)
高峰时冷媒（-8℃稀酒精）用量：
M 5=Q
5
/[c
m
(t
2
-t
1
)]= 666666.7/[4.18*(8-0)]=19936.2 (Kg/h)
4.3.4.2清酒罐、过滤机及管道等散失冷量Q
6
因涉及的设备、管路很多，若按前面介绍的公式计算，十分繁杂，故啤酒
厂设计时往往根据实验经验选取。

通常，取Q6=12%Q t，所以：
Q6=12％Q t=12％*26567633=3188115.96(KJ/h) 冷媒（-8℃稀酒精）用量：
M6=Q6/[c w(t2-t1)]=3188115.96/(4.18*8)=95338.4(KJ/h)
所以，非工艺总耗冷Q nt=Q5+Q6=666666.7+3188115.96=3854783 (KJ/h)
4.3.5 100000t/a啤酒厂发酵车间冷量衡算表
将上述计算结果，整理后可得100000t/a啤酒厂发酵车间冷量衡算表，如表4
所得
4.4年产10万吨12度啤酒的用水量计算
1. 糖化用水量
每100kg混合原料糖化用水380kg，混合原料每次投料量为12194.4kg, 糖化一次用水时间为0.5小时。

每小时最大用水量=12194.4*（380/100）/0.5=92.68 (t/h)
2. 洗糟水用量
每100kg混合原料用水200kg，用水时间1.5小时。

每小时最大用水量=12194.4*（200/100）/1.5=16.26 (t/h)
3. 糖化洗刷用水量
糖化室及糖化设备洗刷用水；每糖化一锅用水1吨，用水时间2小时。

每小时糖化洗刷最大用水量=1/2=0.5(t/h)
4. 洗沉淀槽用水量
每次用水2吨，洗刷时间0.5小时。

每小时洗刷洗沉淀槽最大用水量=2/0.5=4(t/h)
5. 酵母洗涤用水（无菌水）
每天需酵母泥约7.2吨，洗水量为酵母泥的6倍，设备用水时间1小时。

则每小时最大用水量=7.2*6/1=43.2(t/h)
6. 发酵罐洗刷用水（无菌水）
每罐洗刷用水4吨洗涤0.5小时。

每小时最大洗刷发酵罐用水量=4/0.5=8（t/h）
7. 清酒罐洗刷用水（无菌水）
每罐耗水3吨，洗涤0.5小时。

每小时最大洗刷清酒罐用水量=3/0.5=6（t/h）
8. 过滤机用水量
每台每次用水2吨，使用时间为1.2小时，共6台机。

每小时最大洗涤过滤机用水量2*6/1.2=10（t/h）
9. 麦汁冷却器冷却水
按公式m=Q/<c*(t
1-t
2
)>,冷却1小时，计算出平均用水34（t/h）
10. 麦汁冷却器洗水
每次用水3吨，时间0.5小时，每小时最大用水量6（t/h）11. 洗瓶机用水
洗瓶机最大生产能力20000瓶/小时，每瓶用水量1kg。

每小时最大洗瓶机用水量=20000*1/1000=20（t/h）
12. 装酒机洗水（无菌水）
每班冲洗一次，用水2吨，每次0.5小时。

最大用水量=2/0.5=4（t/h）
13. 杀菌机用水
按每瓶用水0.6kg计，则用水量=20000*0.6/1000=12（t/h）14. 冷冻机冷却水
按公式m=Q/c(t
2-t
1
)计算，每小时需冷却水36吨
15. 锅炉房用水量
蒸汽量10（t/h）的锅炉6台，裕量系数1.2
锅炉用水量=10*6*1.2=72（t/h）
16. 其他用水量
以每班其他用水量10吨计，每小时平均1.25（t/h）
上述各项之和最大总用水量，即365.89（t/h）=8781.36t/d 平均每吨啤酒最大用水量8781.36*320/100000=28.1吨
式中 320——年生产天数
4.5总容积200立方米啤酒锥底发酵罐计算
1.有效容积
V有效= V总*0.8 =200*0.8=160（m3）
2.罐径
设圆柱高H=4D，圆锥角a=60度，则：
锥高： h=D/[2tg(a/2)]=D/tg30/2
V总=（π/4）D*D*H+（π/12）D*D*h
200=π*D*D*D+（π/24）D3/tg30
D=3.9(m)
3.圆柱高
H=4D=4*3.9=15.6(m)
封头高：h
=D/4=3.9/4=0.975（m）
圆锥高：h=D/（2tg30）=3.38（m）
发酵罐总高：H总=H+h
o
+h=15.6+3.38+0.975=19.96（m）
4.冷却面积
冷却面积取Q大值来计算
A=Q/（K△t
m
）m2
(1) 设啤酒在1.5天内从12℃冷却至5℃，则放出的热量为：
Q
1=m
c
(t
1
-t
2
)=160*1040*3.7*[7/(1.5*2.4)]
=119715.5kJ/h
(2) 设啤酒最后在1天内从5℃冷却至-1℃，则放出的热量为：
Q 2= m
c
(t
1
-t
2
)=160*1040*3.7*（6/24）=153920kJ/h
式中160-发酵罐有效体积（m） 1040-发酵液密度（kg/m） 3.7-液体焓（kJ/kg）
因Q
2>Q
1
，故按Q
2
计算。

设冷酒精由-4℃至-1℃，后发酵液由5冷至0，则△t
m
=4.4℃
冷却面积：A=153920*1000/（100*3600*4.4）=97.2（m2）
则冷却面积/有效面积=97.2/160=0.6
5.发酵罐厚度及材料
材料采用不锈钢焊制，其厚度计算如下：
S=p*D/(2[ａ]b)+c
=(1.2*390)/(2*127*0.8)+0.1
=0.48(cm)
式中 p-试水压力，0.2Pa（表压）
[ａ]-许用应力，127MPa
b-焊缝系数，取0.8
c-附加裕度，取0.1cm
五. 设备计算及选型
5.1主要设备的计算
1 粉碎机
由物料衡算表格可知，每小时需混合原料12.19吨，粉碎机生产能力10吨/时，则所需台数：12.19/10=1.22，取整2台
2糊化锅
每锅有效容积13.5m3，填充系数80%
设备数量n， n=V
有
/( vζ)
V
有
:设备有效容积; v:单台设备容积; ζ:填充系数
n=42.52/（13.5*80%）=2.52 取整 3台
3.糖化锅
每锅有效容积32m3，填充系数80%
n=85/（32*80%）=2.125 取整 3台
4.煮沸锅
每锅有效容积50m3，填充系数80%
n=130/（50*80%）=3.25 取整 4台
5.过滤槽
每个过滤槽有效容积43m3，填充系数80%
n=127.56/（43*80%）=2.37 取整 3台
6.回旋沉淀槽
每个回旋沉淀槽效容积55m3，填充系数80%
n=120/（55*80%）=2.72 取整 3台
7.发酵罐个数的确定
V
糖
=67922.3*6=407533.8L=407.534m3
发酵罐填冲系数a=0.7
每天需发酵罐总体积V
o =V
糖
/a=582.19m3
N=V
o /（V
总
*0.8*0.6*0.2）=30个
8.硅藻土过滤器
每小时需过滤50t，按生产能力20t/h计算
则需硅藻土过滤机的个数为50/20=3.5 取整3台
5.2设备清单
名称规格型号数量配用功
率（kw）规格单价（万
元）
总金额
(万元)
菌种箱６０Ｌ 1
20 培养箱１６０Ｌ1
接种箱３５０Ｌ1
灭菌锅３０Ｌ1
输送机TSJ―650 2 15 10t/h 8.5 17 给料机DEL-T2 4 0.55 20t/h 0.5 2 粉碎机JFS-I-56-36 3 45 10t/h 1.5 4.5 糊化锅 3.5H50 3 24.5m3/13.5m3 1.5 4.5 倒醪泵HYZ-8 1 14 20t/h 1.5 1.5 糖化锅5T50型 3 50m3/32m3 1.5 4.5 过滤泵BGG2GLC-4 2 15 5t/h 2 4 糖液冷却
器
JK-124 2 15 螺旋板式 1.5 3
过滤槽7G50 3 5 75m3/43m3 2 6 煮沸锅5Z50 4 74m3/50m3 2 8 回旋沉淀
槽
5X50 3 60 69m3/55m3 3 9
发酵罐GB-200m330 100 V有效=200m360 1800 发酵液冷
却器
DST-5 1 30 1 2
酒母添加
罐
V有效=5m3 6 0.5 3
清酒罐V有效
=60m3
6 8 48 碱水罐2t 2 1 1 甲醛罐1t 2 1 1 洗涤泵10t/h 2 40 1 2
无菌水过滤器1t/h
1 1 1
硅藻土过滤器PGLW—12.5
1 4～20t/h 1 3
板式换热
器60m2
1 10t/h 1 1
6 总结
目前，国内的啤酒市场竞争激烈，外资进入，作为振兴东北老工业基地的一个方面，拥有自主的啤酒品牌和市场刻不容缓，而且酿造产业是沈阳市在沈北新区重点扶持了项目之一，拥有很好的政策支持，这对于本品牌啤酒快速占领东北啤酒市场有很大的优势。

此厂建于沈阳市沈北新区内，周围交通便利，四通八达，邻近沈吉高速和京
哈高速，与沈阳机场也很近。

此厂北靠蒲河，南邻浑河，周围共有九十九座山，九十九个泉眼，是大清龙脉所在地。

与著名的莲花池泉、仲官泉、王岗台泉相连，泉水清澈透明、甘甜爽口，富含身体所需的微量元素铁、锌、硒等，这样得天独厚的自然环境为酿造啤酒创造了可靠的资源。

东三省作为东北老工业基地及主要的粮食产地，不仅酿造啤酒的原料充足，而且也是啤酒的主要市场，在此建厂不仅是靠近了原料产地，也靠近了销售地，节约了运输成本。

参考文献
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