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年产三万吨啤酒厂啤酒发酵工艺设计C

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年产三万吨啤酒厂啤酒发酵工艺设计C年产三万吨啤酒厂啤酒发酵工艺设计C(2007-12-06 20:32:30) 标签:发酵工艺设计 四、 30000t/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[8]。不同的发酵工艺,其耗冷量也随之改变。下面以目前我国应用最普遍的锥形罐发酵工艺进行20000t/a啤酒厂发酵车间的耗冷量计算。 4.1 发酵工艺流程示意图 冷却 94℃热麦汁 冷麦汁(6℃) 锥形灌发酵 过冷却...

年产三万吨啤酒厂啤酒发酵工艺设计C
年产三万吨啤酒厂啤酒发酵工艺 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 C(2007-12-06 20:32:30) 标签:发酵工艺设计 四、 30000t/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[8]。不同的发酵工艺,其耗冷量也随之改变。下面以目前我国应用最普遍的锥形罐发酵工艺进行20000t/a啤酒厂发酵车间的耗冷量计算。 4.1 发酵工艺流程示意图 冷却 94℃热麦汁 冷麦汁(6℃) 锥形灌发酵 过冷却至-1℃ 贮酒 过滤 清酒灌 图4 发酵工艺流程 4.2 工艺技术指标及基础数据 年产10°淡色啤酒30000t;旺季每天糖化8次,淡季为4次,每年共糖化1800次;主发酵时间6天; 4锅麦汁装1个锥形罐; 10°Bx麦汁比热容c1=4.0KJ/(kgK); 冷媒用15%酒精溶液,其比热容可视为c2=4.18 KJ/(kgK); 麦芽糖化厌氧发酵热q=613.6kJ/kg; 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: (39) 4.3 工艺耗冷量 4.3.1 麦汁冷却耗冷量Q1 近几年来普遍使用一段式串联逆流式麦汁冷却方法[9]。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啤酒生产物衡酸表,可知每糖化一次热麦汁20053L,而相应的麦汁密度为1048kg/m3,故麦汁量为: G=1048×18.62871=19522.89(kg) 又知100 Bx麦汁比热容C1=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: Q1 =[GC(t1-t2)]/τ (40) =[19522.89×4.0(94-6)]/1 =6872056.61(KJ/h) 式中t1和t2——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: Qf=4Q1=4×6872056.61=27488226.42(kJ) (41) 相应地冷冻介质(2℃的冷冻水)耗量为: Mf=Q1/[Cm(t4-t3)]= 6872056.61/[4.18(85-2)]=19807.62(kg/h) (42) 式中,t3和t4——分别表示冷冻水的初温和终温(℃) Cm——水的比热容[KJ/(kg·K)] 4.3.2 发酵耗冷量Q2 (1)发酵期间发酵放热Q21,假定麦汁固形均为麦芽糖,而麦芽糖的厌氧发酵房热量为613.6kJ/kg。设发酵度为60%,则1L麦汁放热量为: q0=613.6×10%×60%=36.82(kJ) 根据物料衡算,每锅麦汁的冷麦汁量为17324.7L,则每锥形缺罐发酵放热量为: Q01=36.82×17324.7×4=2551581.82(kJ) 由于工艺规定主发酵时间为6天,每天糖化8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: Q21 =(Q01×1.5×7)/(24×6×4) =(2551581.82×1.5×7)/(24×6×4)] =46513.21(kJ/h) (2)发酵后期发酵液降温耗Q22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: Q02=4GC1[6-(-1)]=4×19522.89×4.0×7=2186563.68(KJ) (43) 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): Q22=(1.5Q02)/(24×2)=(1.5×2186563.68)/(24×2)=68330.12(KJ/h) (44) (3)发酵总耗冷量Q2 Q2=Q21+Q22=46513.21+68330.12=114843.33(kJ/h) (45) (4)每罐用冷媒耗冷量Q0 Q0=Q01+Q02=2551581.82+2186563.68=4738145.5kg/h (46) (5)发酵用冷媒耗(循环量)M2发酵全过程冷却用稀酒精液作冷却介质,进出口温度为-8℃和0℃,故耗冷媒量为: M2=Q2/(Cm×8)=114843.33/(4.18×8)=3434.31kg/h (47) 4.3.3酵母洗涤用冷无菌水冷却的耗冷量Q3 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: Gw′=19522.89×6×1.0%×3=3514.12(kg/d) 式中 19522.89——糖化一次的冷麦汁量(kg) 每班无菌水量:Gw= Gw′/3=3514.12/3=1171.37(kg/每班) (48) 假无菌水冷却操作在2h小时内完成,则无菌水冷却耗量为: Q3=[GwGm(tw-tw′)]/r =[1171.37×4.18×(30-1)]/2=70996.94(kg/h) (49) 所耗冷冻介质量为: M3=Q3[cw(t2-t1)]/r=70996.94(4.18×8)=2374137.73(kg/h) (50) 式中,t1和t2——冷冻酒精液热交换前后的温度,分别为-8℃和0℃。 每罐用于酵母洗涤的耗冷量: Q3=[GwGm(tw-tw′)]/1.5=[1171.37×4.18×(30-1)]/1.5 (51) =94662.31(kJ) 式中 1.5——每班装罐1.5罐 4.3.4 酵母培养耗冷量Q4 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30000t啤酒培养冷量为41800(Kj/h),则 对应的年冷耗量为: Q4’= Q4×288×10=1.20×108(KJ) (52) 相应的高峰冷冻介质循环量为: M4 =Q4/[cw(t1-t2)]=41800/(4.18×8) =1250(kg/h) 4.3.5发酵车间工艺耗冷量Qt 综上计算,可算出发酵车间的工艺耗冷量为: Qt=Q1+Q2+Q3+Q4=6872056.61+114843.33+70996.94+41800 (53) =7099696.88(Kj/h) 4.4 非工艺耗冷量Qnt 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。 4.4.1露天锥形罐冷量散失Q5 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坟取。根据经验,年产2万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。故旺季生天耗冷量为: (54) 式中,Gb——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: (55) 冷媒(-8℃稀酒精)用量: (56) 4.4.2 清酒罐、过滤机及管道等散失冷量Q6 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,所以: Q6=12%Qt=12%×7099696.88=851963.63(KJ/h) (57) 冷媒(-8℃稀酒精)用量: M6=Q6/[cw(t2-t1)]=851963.63/(4.18×8)=25477.38(KJ/h) (58) 4.5 30000t/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30000t/a啤酒厂发酵车间冷量衡算表,如表4所得 表4 啤酒厂发酵车间冷量衡算表 耗冷分类 耗冷项目 每小时耗冷量(kJ/h) 冷媒用量 (kJ/h) 每罐耗冷 (kJ) 年耗冷量 (kJ) 工 艺 耗 冷 量 麦汁冷却Q1 6872056.61 19807.62 (M1) 27488226.42 1.20×108 发酵耗冷Q2 114843.33 3434.31 (M2) 4738145.5 9.42×108 无菌水冷却Q3 70996.94 2374137.73 (M3) 94662.31 1.73×108 酵母培养Q4 41800 1250(M4) 284320.55 12.0×108 工艺总耗冷Qt 7099696.88 ————— 32605354.8 24.35×108 非工艺 耗冷量 锥形罐冷损Q5 170000 5083.73(M5) 1600000 5.23×108 管道等冷损Q6 851963.63 25477.38 (M6) 4200042.36 16.1×108 非工艺总耗冷Qnt 1021963.63 ————— 5800042.36 21.33×108 合计 总耗冷Q 8121660.51 ————— 38405397.2 4.568×109 单耗 152266.67kJ/t啤酒
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分类:工学
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