本科生畢業(yè)論文年產(chǎn)量15萬噸的啤酒廠的發(fā)酵車間的設(shè)計

1、年產(chǎn)量15萬噸的啤酒廠發(fā)酵車間的設(shè)計 本科生畢業(yè)論文(設(shè)計)題 目： 年產(chǎn)量15萬噸的啤酒廠發(fā)酵 車間的設(shè)計 學生姓名： 李憲承 學 號： 200913040125 專業(yè)班級： 食品科學與工程09101班 指導教師： 楊志軍 完成時間： 2013年5月11日 年產(chǎn)量15萬噸的啤酒廠發(fā)酵車間的設(shè)計目 錄摘 要1abstract1第一章 緒論21.1 啤酒簡介21.2 啤酒在中國的發(fā)展前景21.3 啤酒生產(chǎn)技術(shù)簡介31.4 設(shè)計概述31.4.1 設(shè)計目的31.4.2 設(shè)計內(nèi)容41.4.3 指導思想4 hyperlink l _toc27928 第二章 啤酒工藝選擇與論證52.1全廠工藝流程圖52.

2、2發(fā)酵生產(chǎn)工藝流程圖：52.3 啤酒發(fā)酵方法的選擇62.4 成品啤酒82.4.1啤酒的過濾與分離82.4.2啤酒的包裝和滅菌9第三章 工藝計算103.1 物料衡算103.1.1 物料衡算的意義103.1.2 物料衡算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)103.1.3 100原料生產(chǎn)10°p啤酒的物料衡算103.1.4 生產(chǎn)100l 10°p啤酒的物料衡算113.1.5 年產(chǎn)15萬噸10°p啤酒糖化車間物料衡算123.2 15萬噸啤酒廠發(fā)酵車間的耗冷量衡算143.2.1 發(fā)酵工藝流程示意圖153.2.2 工藝耗冷量的計算153.2.3 非工藝耗冷量183.2.4總耗冷量20第四章 發(fā)酵車間設(shè)備

3、設(shè)計與選型224.1 發(fā)酵的設(shè)計與選型22 4.1.1 發(fā)酵罐體積的確定224.1.2 發(fā)酵罐個數(shù)的確定234.1.3 發(fā)酵罐材料的選擇234.2 發(fā)酵車間其他附屬設(shè)備選型274.2.1 清酒罐274.2.2 擴大培養(yǎng)罐選型274.2.3.麥汁殺菌罐294.2.4 貯酒罐的設(shè)計與選型304.2.5過濾設(shè)備304.3 發(fā)酵車間主要設(shè)備31第五章 車間布置325.1廠房的整體布置和輪廓設(shè)計325.1.1 廠房的整體布置325.1.2廠房的立體布置325.1.3廠房的平面布置325.1.4廠房建筑結(jié)構(gòu)325.2發(fā)酵車間設(shè)備布置335.2.1發(fā)酵設(shè)備335.2.2 泵335.2.3 過濾機335.2.

4、4 清酒罐33第六章 環(huán)境保護及綜合利用346.1 環(huán)境保護346.1.1 執(zhí)行標準346.1.2 污染物及治理方法346.2 副產(chǎn)品的綜合利用34參考文獻36致 謝37摘 要 本設(shè)計為年產(chǎn)15萬噸10°p啤酒廠發(fā)酵車間設(shè)計，其生產(chǎn)原料為大麥麥芽和大米，設(shè)計的主體為發(fā)酵車間，主體設(shè)備為發(fā)酵罐。設(shè)計重點在于以最新研究為基礎(chǔ)進行新型設(shè)備的選擇和設(shè)計。首先對啤酒廠的原料、制備、發(fā)酵工藝進行選擇及論證。此次設(shè)計計算主要包括物料和熱量衡算，以此確定主要設(shè)備的容量和數(shù)量，并對發(fā)酵車間附屬設(shè)備進行選型。在此基礎(chǔ)上對主體設(shè)備發(fā)酵罐進行設(shè)計計算并繪制出主體結(jié)構(gòu)圖，最終繪制發(fā)酵車間工藝流程方塊圖及設(shè)備平

5、面布置圖。關(guān)鍵詞：啤酒廠，發(fā)酵，發(fā)酵罐,工藝流程，設(shè)備選型 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.

6、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 q

7、uantity 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 , f

8、ermentation tank, technological process, equipment type selection 第一章 緒論1.1 啤酒簡介 啤酒是人類最古老的酒精飲料，是水和茶之后世界上消耗量排名第三的飲料。啤酒于二十世紀初傳入中國，屬外來酒種。啤酒是根據(jù)英語beer譯成中文“啤”，稱其為“啤酒”，沿用至今。啤酒是以大麥經(jīng)發(fā)芽制成的大麥芽為主要原料，以大米或其它谷物為輔助原料，以本地主產(chǎn)淀粉物為主，經(jīng)麥芽汁的制備、糖化、添加酒花、煮沸、過慮、啤酒酵母發(fā)酵等過程，釀造而成含二氧化碳，低酒精濃度的釀造酒。啤酒是酒類中酒精含量最低的飲料酒，而且營養(yǎng)豐富，人們適量飲用時，酒精對人

9、體的毒害非常小。在1972年世界第九次營養(yǎng)食品會議上，曾推薦啤酒為營養(yǎng)食品，也有人把啤酒稱作營養(yǎng)食品、可口食品、衛(wèi)生食品、方便食品。1.2 啤酒在中國的發(fā)展前景 自20世紀90年代，中國啤酒行業(yè)進入了快速發(fā)展的階段，行業(yè)發(fā)展至今，中國的啤酒產(chǎn)量和人均消費量均有大幅度提升。2003-2007年5年間，中國啤酒經(jīng)濟指標取得了一定增長，啤酒產(chǎn)量增加1426萬千升，增長56.9%。中國啤酒消費仍有很大的提升空間。從世界范圍看，發(fā)達國家啤酒的人均消費量增長緩慢，而在經(jīng)濟增長較快地區(qū)，如東歐和中國的啤酒需求量和產(chǎn)量增長速度遠遠高于世界平均增長速度，增速比發(fā)達國家高3%。中國啤酒消費存在著地域分布的不均衡性

10、。中國啤酒行業(yè)的發(fā)展路徑與世界啤酒的發(fā)展路徑基本一致，也就是從發(fā)達地區(qū)向不發(fā)達地區(qū)過渡。近幾年，啤酒行業(yè)面臨著較好的發(fā)展際遇：國民經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展和城市化水平的提高，給行業(yè)發(fā)展創(chuàng)造了巨大的需求空間；西部大開發(fā)、振興東北地區(qū)等老工業(yè)基地、促進中部崛起和建設(shè)社會主義新農(nóng)村等重大發(fā)展戰(zhàn)略，為啤酒行業(yè)創(chuàng)造了新的發(fā)展機遇；全球經(jīng)濟和區(qū)域經(jīng)濟一體化進程的加快，為中國啤酒行業(yè)在更大范圍內(nèi)配置資源、開拓市場創(chuàng)造了條件。并且隨著人們，飲食消費結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整，生活水平的不斷提高，啤酒已進入了萬戶千家。然而調(diào)查顯示我國人均的啤酒消費卻還沒有達到世界平均水平。所以只有建設(shè)新的、大型的啤酒廠，增加產(chǎn)量，才能滿足人們?nèi)找?/p>

11、增長的物質(zhì)生活需求。1.3 啤酒生產(chǎn)技術(shù)簡介啤酒生產(chǎn)過程分為麥芽制造、麥芽汁制造、前發(fā)酵、后發(fā)酵、過濾滅菌、包裝等幾道工序。麥芽制造：大麥（也正在試驗用小麥）浸漬吸水后，在適宜的溫度和濕度下發(fā)芽，發(fā)芽時產(chǎn)生各種水解酶，如蛋白酶、糖化酶、葡聚糖酶等，這些酶可將麥芽本身的蛋白質(zhì)分解成肽和氨基酸，將淀粉分解成糊精和麥芽糖等低分子物質(zhì)。發(fā)芽到一定程度，就要中止發(fā)芽，經(jīng)過干燥，制成水份含量較低的麥芽。麥芽汁的制造：麥芽經(jīng)過適當?shù)姆鬯?，加入溫水，在一定的溫度下，利用麥芽本身的?制劑，進行糖化（主要將麥芽中的淀粉水解成麥芽糖），為了降低生產(chǎn)成本，還可以加入一 定比例的大米粉作輔料（大米粉中先加水煮沸）。制

12、成的麥芽醪，用過濾槽進行過濾，得到麥芽汁，將麥芽汁輸送到麥汁煮沸鍋中，將多余的水份蒸發(fā)掉，并加入酒花。酒花是一種植 物的花，加入到啤酒中,可使啤酒帶有特有的酒花香味和苦味，同時，酒花中的一些成份還具有防腐作用，可延長啤酒的保藏期發(fā)酵：麥芽汁經(jīng)過冷卻后，加入酵母菌，輸送到發(fā)酵罐中，開始發(fā)酵。傳統(tǒng)工藝分為前發(fā)酵和后發(fā)酵，分別在不同的發(fā)酵罐中進行，現(xiàn)在流行的作法是在一個罐內(nèi)進行前發(fā)酵和后發(fā)酵。前發(fā)酵主要是利用酵母菌將麥芽汁中的麥芽糖轉(zhuǎn)變成酒精，后發(fā)酵主要是產(chǎn)生一些風味物質(zhì)，排除掉啤酒中的異味，并促進啤酒的陳熟，這一期間，控制一定的罐內(nèi)壓力，使后酵時產(chǎn)生的二氧化碳保留在啤酒中。過濾滅菌：經(jīng)過二個星期左

13、右的發(fā)酵（有些啤酒發(fā)酵期可能長達幾個月），將啤酒經(jīng)過過濾，除去啤酒中的酵母菌和微小的顆粒，再經(jīng)達低溫滅菌（62左右），冷卻，啤酒就可以包裝。包裝方式主要有瓶裝和罐裝，還有桶裝等。 1.4 設(shè)計概述1.4.1 設(shè)計目的通過此畢業(yè)設(shè)計，使我們初步掌握了工廠工藝設(shè)計的程序和方法。并受到一次工程設(shè)計的嚴格訓練，讓我們具有一定的工程設(shè)計能力。這對于即將從事科研，生產(chǎn)或技術(shù)管理工作的畢業(yè)生具有十分重要的意義。 1.4.2 設(shè)計內(nèi)容本設(shè)計為年產(chǎn)15萬噸10°(淡爽)啤酒廠設(shè)計，重點設(shè)備發(fā)酵罐，重點是發(fā)酵車間的設(shè)計。還包括設(shè)計工廠的工藝方法及流程，物料衡算，設(shè)備選型，生產(chǎn)車間的布置，車間平面流程圖、

14、發(fā)酵罐工藝圖、過濾工藝流程圖及車間三廢處理。1.4.3 指導思想 在國際上，啤酒工業(yè)的發(fā)展趨勢是大型化和自動化，工藝上于縮短生產(chǎn)周期，提高整體生產(chǎn)的經(jīng)濟效益。在啤酒工藝基本成熟的情況下，啤酒生產(chǎn)裝備的影響要比其工藝的影響大。因此，啤酒行業(yè)的競爭，最直接的表現(xiàn)是啤酒企業(yè)對裝備的快速更新和技術(shù)提升。所以對新建啤酒工廠來說，發(fā)酵方法以及所選用的設(shè)備室非常關(guān)鍵的。 因此，本設(shè)計的重點在于以工藝技術(shù)上先進、可靠；經(jīng)濟上合理可行為為基礎(chǔ)，根據(jù)最新的研究成果進行新型設(shè)備的選擇和設(shè)計。來選用的較先進合適的生產(chǎn)設(shè)備，發(fā)酵所用到的設(shè)備室錐形罐，采用三段式冷卻，兩罐法進行發(fā)酵。使建成的啤酒廠車間布局合理投資少、成本

15、低、見效快，且產(chǎn)出啤酒質(zhì)量較好，生產(chǎn)效益更高。第二章 啤酒工藝選擇與論證2.1全廠工藝流程圖 麥槽 酒花 麥芽粉碎糖化過濾混合麥汁煮沸沉淀冷 卻充氧 大米、麥芽粉碎糊化 酒花糟 熱凝固 冷凝固物擴培酵母麥芽汁發(fā)酵貯酒粗濾精濾清酒裝瓶卸箱驗瓶 酵母泥 剩余酵母洗瓶檢驗罐酒壓蓋檢驗殺菌貼標噴碼檢驗裝箱2.2發(fā)酵生產(chǎn)工藝流程圖： 2-1 發(fā)酵工藝生產(chǎn)流程圖 2.3 啤酒發(fā)酵方法的選擇啤酒發(fā)酵方法主要有以下幾種方式：傳統(tǒng)發(fā)酵，錐形罐發(fā)酵；連續(xù)發(fā)酵法，分批式發(fā)酵法；上面發(fā)酵法，下面發(fā)酵法；一罐發(fā)酵法，兩罐法發(fā)酵；本設(shè)計選用的是錐形罐發(fā)酵,上面發(fā)酵,兩罐式發(fā)酵法。以下就這幾種發(fā)酵方法進行分析和比較來進行取

16、舍。1.連續(xù)發(fā)酵連續(xù)發(fā)酵主要有多罐式連續(xù)發(fā)酵和塔式連續(xù)發(fā)酵，這種連續(xù)發(fā)酵系統(tǒng)都可大大縮短發(fā)酵周期，提高設(shè)備利用率，降低了投資，減少了酒損，降低了蒸汽、勞動力和洗刷費用，提高了酒花利用率，且產(chǎn)生的成品啤酒質(zhì)量穩(wěn)定。但是這幾種連續(xù)體系也各有不足：多罐式系統(tǒng)需攪拌，動力消耗大。塔式系統(tǒng)對酵母要求高，使用的酵母不僅要求發(fā)酵度高，而且要求凝聚性強。并且塔式觀造價高，不利于小規(guī)模生產(chǎn)。更重要的是，連續(xù)發(fā)酵法啤酒從風味上品評與間歇法啤酒差別大，難以被消費者接受。八十年代后，錐形罐發(fā)酵取代了傳統(tǒng)發(fā)酵，生產(chǎn)周期得到了縮短，而連續(xù)發(fā)酵由于污染和風味（特別是雙乙酰）控制的困難逐步停止了使用。從實際情況出發(fā)，故本設(shè)計

17、不采用此法。2.下面發(fā)酵傳統(tǒng)的下面發(fā)酵法，主發(fā)酵容器安置在空氣過濾，絕熱良好和清潔衛(wèi)生的發(fā)酵室內(nèi)。室溫保持56；采用開放式或密閉式、圓形或方形的主發(fā)酵容器。后發(fā)酵則設(shè)置在單獨的貯酒室內(nèi)，采用金屬或木制的貯酒罐，作后發(fā)酵和貯酒用。貯酒室溫保持在ol。下面發(fā)酵的工藝特點是：（1） 采用下面酵母，主發(fā)酵溫度比較低，發(fā)酵進程比較緩慢，發(fā)酵的代謝副產(chǎn)物相對較少。主發(fā)酵完畢后，大部分酵母沉降發(fā)酵容器底部。（2） 下面發(fā)酵啤酒的后發(fā)酵和貯酒期比較長，酒液澄清良好。c02飽和穩(wěn)定，酒的泡沫細微，風味柔和，保存期較長。3.上面發(fā)酵啤酒發(fā)酵系以上面發(fā)酵為起源，而后由于選用的純粹培養(yǎng)酵母不同，劃分為上面發(fā)酵與下面發(fā)

18、酵兩種啤酒發(fā)酵類型。上面發(fā)酵在發(fā)酵外觀、技術(shù)操作和發(fā)酵設(shè)備方面與下面發(fā)酵有所不同，但兩者的發(fā)酵機理是一致的。上面發(fā)酵工藝的特點:（1） 上面發(fā)酵系采用上面酵母，是在較高的溫度(1520)下進行的。酵母起發(fā)快，接種量可以減少，形成的酵母新細胞較多。發(fā)酵終了，大部分酵母浮在液面，酵母回收工作雖較下面發(fā)酵復雜，但酵母使用代數(shù)遠較下面發(fā)酵為多，長久沒有衰退現(xiàn)象。（2） 上面發(fā)酵的麥汁接種溫度為1316，比較高。發(fā)酵23天，當酵母升至液面時，為發(fā)酵旺盛階段，此時應開始降低液溫，可采用1214冷水冷卻，并在酵母形成泡蓋時立即撤去，發(fā)酵46天即行結(jié)束。（3） 發(fā)酵結(jié)束后，酵母成緊密的一層浮在液面上，厚為34

19、cm。（4） 上面發(fā)酵在發(fā)酵過程中通風時間長，目的是使酵母分散懸浮在發(fā)酵液中，對凝集性強的酵母，通風尤屬必要。（5） 上面發(fā)酵一般不采用后發(fā)酵，主發(fā)酵的發(fā)酵度接近最終發(fā)酵度。分離酵母后，加膠處理，貯藏澄清一階段，采用人工充二氧化碳，使達飽和。若上面發(fā)酵采用后發(fā)酵工藝，下酒時，酒液中保留部分殘?zhí)?，繼續(xù)發(fā)酵，產(chǎn)生的二氧他碳飽和在酒中。（6） 上面發(fā)酵釀制的啤酒成熟快，設(shè)備周轉(zhuǎn)快，啤酒有獨特的風味，但保存期短。從實際出發(fā)，選用下面酵母發(fā)酵法。4.一罐法發(fā)酵隨著啤酒工業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)有啤酒廠一罐發(fā)酵工藝開始普及，即麥汁的主發(fā)酵，雙乙酰還原、降溫以及貯酒階段在同一個露天發(fā)酵罐中進行。一罐法工藝有以下優(yōu)點：清

20、洗消耗少，因為只有一個容器必須清洗；轉(zhuǎn)入空罐時co2損失少；酒損少，因為沒有了管道中殘酒的損失；所需的工作時間少；節(jié)能，因為不用倒罐，沒有氧侵入的危險。5. 兩罐法發(fā)酵一罐法發(fā)酵工藝簡單, 便于操作, 能夠節(jié)省投資, 但由于麥汁整個發(fā)酵過程都在同一個發(fā)酵罐中進行, 使得冷凝物的排放及酵母沉淀效果不十分理想。由于露天發(fā)酵罐一般直徑較大, 若酒液缺少對流, 就會使其溫度分布不均勻, 罐中心酒液溫度與罐壁處酒液溫度需長時間才能達到平衡, 從而影響啤酒風味。同時, 一罐法發(fā)酵工藝發(fā)酵周期較長, 生產(chǎn)旺季難以滿足市場需求。故不采用一罐法。故本設(shè)計采用兩罐法發(fā)酵。2.4 成品啤酒2.4.1啤酒的過濾與分離

21、經(jīng)過后發(fā)酵的成熟酒，大部分蛋白質(zhì)顆粒和酵母已沉降，少量懸浮于酒中，必須濾除后才能包裝。啤酒過濾的常用方法有：a濾棉過濾b.硅藻土過濾，c板式過濾，d離心分離法，e微孔薄膜過濾法。啤酒過濾操作原則是：產(chǎn)量大，質(zhì)量高，損失小，勞動條件好，co2損失小，不易污染，不影響風味，啤酒不吸氧。實際上不論任何方法要達到十全十美的效果都是很困難的。本設(shè)計采用大家比較熟悉的硅藻土過濾法對老熟啤酒進行過濾操作。操作采用柱式硅藻土過濾機進行。過濾機中每根柱長1067mm，單臺機過濾面積93150m3，濾速75000130000l/h。該機可連續(xù)工作8h以上。含酵母0.5×1051.5×105個/

22、ml的啤酒，可一次濾清，濁度為0.40.6ebc單位或更低，清酒酵母數(shù)1020個/l。過濾前必須預涂硅藻土二次，第一次400500g/粗粒，第二次涂粗細混合粒400500g/。先在混合罐內(nèi)將硅藻土和脫氧水配成10濃度的懸浮液，泵入濾機，并讓溶液在混合罐和濾機內(nèi)循環(huán)至無細粒流出為止；接著進行第二次預涂。每天涂12mm厚，預涂畢酒液通過混合罐入濾機，可根據(jù)酒的混濁度添加80300 g/100l硅藻土。過濾時壓差每小時上升0.020.04 mpa，待壓力上升至0.30.4 mpa時，停止進酒，更新濾床。2.4.2啤酒的包裝和滅菌過濾完的啤酒，在請酒罐低溫包裝，通常應在24小時內(nèi)包裝完畢。啤酒經(jīng)過正確

23、的包裝滅菌后既可出廠銷售。第三章 工藝計算3.1 物料衡算3.1.1 物料衡算的意義物料衡算是指理論上進行生產(chǎn)時，所要消耗的物料和可以得到的產(chǎn)品以及副產(chǎn)品的量，物料衡算的準確與否關(guān)系到整個生產(chǎn)工藝的合理性和設(shè)計的可行性，是整個設(shè)計階段的重要一環(huán)。3.1.2 物料衡算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)根據(jù)表2-1的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，首先進行100kg原料生產(chǎn)10°淡色啤酒的物料計算，然后進行100l 10°淡色啤酒的物料衡算，最后進行150000t/a啤酒廠糖化車間的物料平衡計算。表3-1啤酒生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)項目名稱百分比說明定額指標原料利用率98.5麥芽水分5.0大米水分12無水麥芽浸出率75無水大米浸出率95

24、原料配比麥芽70大米30損失率冷卻損失5.0發(fā)酵損失1.5對熱麥汁而言過濾損失1.0裝瓶損失1.0總損失率啤酒總損失率8.5對熱麥汁而言3.1.3 100原料生產(chǎn)10°p啤酒的物料衡算熱麥汁量根據(jù)表2-1可得原料收得率分別為：原料麥芽收得率為： 0.75(100-5)÷100=71.25%原料大米收得率為： 0.95(100-12)÷100=83.6%混合原料收得率為： 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熱麥汁量為：（73.83÷10）&#

25、215;100=738.3（kg）查啤酒工業(yè)手冊得10°p麥汁在20°c的密度為1.04kg/l。而100°c熱麥汁比20°c時的麥汁體積增加1.04倍。故，1.熱麥汁（100°c）體積為：738.3÷1.04×1.04=738.3（l）2.冷麥汁量為： 738.3×（1-0.05）=701.38(l)3.發(fā)酵液量為： 701.38×（1-0.015）=690.86（l）4.過濾酒量為： 690.86×（1-0.01）=683.95(l)5.成品啤酒量： 683.95×（1-0.01）

26、=677.11（l）3.1.4 生產(chǎn)100l 10°p啤酒的物料衡算根據(jù)上述衡算結(jié)果知，100kg混合原料可生產(chǎn)10°p淡色啤酒約677.11l，故可得下述結(jié)果：1. 生產(chǎn)100l 10°p淡色啤酒需耗混合原料量為： 100÷677.11×100=14.77（kg）2.麥芽耗用量： 14.77×70%=10.34（kg）3.大米耗用量： 14.77×30%=4.43（kg）4.酒花耗用量： 對淺色啤酒，熱麥汁中加入的酒花量為0.2%，故酒花耗用量為：738.3÷677.11×100×0.2%=0

27、.218（kg） 同理，100kg原料耗酒花： 677.11÷100×0.218=1.48(kg)5.熱麥汁量： 738.3÷677.11×100=109.04（l）6.冷麥汁量： 701.38÷677.11×100=103.58（l）7.發(fā)酵液量： 690.86÷677.11×100=102.03（l）8.濾過酒量: 683.95÷677.11×100=101.01(l)9.成品酒量： 677.11÷677.11×100=100（l）10.濕糖化糟量： 設(shè)排出的濕麥糟含水分

28、80% 濕麥芽糟量：(1-0.05)(100-75)/(100-80) ×10.34=12.28（kg） 濕大米糟量： (1-0.12)(100-95)/(100-80) ×4.43=0.97(kg) 故濕糖化糟量： 12.28+0.97= 13.25（kg） 同理，100kg原料產(chǎn)生濕糖化糟： 677.11÷100×13.25=89.72(kg)11.酒花糟量： 設(shè)酒花在麥汁中的浸出率為40%，酒花糟含水分以80%計，則酒花糟量為： 同理，100kg原料產(chǎn)生濕酒花糟：677.11÷100×0.654=4.43（kg）12.酵母量（以

29、商品干酵母計） 生產(chǎn)100l啤酒可得2kg濕酵母泥，其中一半作生產(chǎn)接種用，一半 作商品酵母用，即為1kg。濕酵母泥含水分85%酵母含固形物量：1×（100-85）÷100=0.15（kg）則含水分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冷麥汁密度為1.04kg/l，則103.58l冷麥汁質(zhì)量為： 103.58×1.04=107.72（kg） 所以，10°p冷麥汁中浸出物量：103.58×10%=10.36（kg） 設(shè)麥汁的真正發(fā)酵度為80%，則可發(fā)酵的浸出

30、物量： 10.36×80%=8.29（kg） 麥芽糖發(fā)酵的化學反應式為： c12h22o11+h2o2c6h12o6 2c6h2o64c2h5oh+4co2+56kj 設(shè)麥芽汁中的浸出物均為麥芽糖構(gòu)成，則co2生成量： 8.29×4×44÷342=4.27（kg） 式中 44co2分子量 342麥芽糖（c12h22o11）分子量 設(shè)10°p啤酒含co2為0.4%啤酒中其含量有： 103.58×0.4%=0.41（kg） 則釋放出的co2量： 4.27-0.41=3.86（kg） 而1m3 co2在20°c常壓下重1.832k

31、g 故釋放出的co2的體積為： 3.86÷1.832=2.11 m33.1.5 年產(chǎn)15萬噸10°p啤酒糖化車間物料衡算 生產(chǎn)以200天計，日產(chǎn)量為: 150000÷200=750(噸/天) 設(shè)生產(chǎn)每天糖化6次，總糖化次數(shù)為6×200=1200次（可算得每次糖化可產(chǎn)成品啤酒量（灌裝后）為： 750÷6=125（噸/次） 由此可以算出每次投料量和其他項目的物料平衡：成品啤酒量（罐裝前）： 125000÷（1-1%）÷1.010=125012.5（l）麥芽用量： 125012.5÷677.11×70=1292

32、3.9（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）熱麥汁量： 125012.5÷677.11×738.3= 136309.8（l）冷麥汁量： 125012.5÷677.11×701.38= 129493.4（l）濕糖化糟量： 125012.5÷677.11×89.72= 16564.7（kg）濕酒花糟量： 125012.5÷677.11×4.43= 817.89（kg）發(fā)酵液量： 125012.

33、5÷677.11×690.86= 127551.1（l）過濾酒量： 125012.5÷677.11×683.95=126275.3（l）酒花量： 125012.5÷677.11×1.48=273.24（kg）由此可算得全年產(chǎn)量： 125012.5×6×200=150×106（l）年實際產(chǎn)量為： 150×106×1010=16.06（萬噸）以單次糖化生產(chǎn)做基準，可算得各個項目全年狀況如下：全年混合原料需要量： 18462.7×6×200=22155240（kg）全年麥

34、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）熱麥汁量： 136309.8×6×200=163571760（l）冷麥汁量： 129493.4×6×200=155392080（l）全年濕糖化糟量： 16564.7×6×200=19877640（kg）全年濕酒花糟量： 817.89×6×200=981468（kg）全

35、年發(fā)酵液量： 127551.1×6×200=153061320（l）全年過濾酒量： 126275.3×6×200=151530360（l）全年成品啤酒量： 125012.5×6×200= 150015000（l）表3-2 15萬噸啤酒廠發(fā)酵車間物料恒算表物料名稱單位對100混合原料對100l 10°p啤酒糖化一次定額15萬噸/年啤酒生產(chǎn)混合原料麥芽大米酒花熱麥汁冷麥汁濕糖化糟濕酒花糟發(fā)酵液過濾酒成品啤酒lllll10070301.48738.3701.3889.724.43690.86683.95677.1114.7710.

36、344.430.218109.04103.5813.250.65413.250.65410018462.712923.95538.8273.24136309.8129493.416564.7817.89 127551.1126275.3125012.522155240155086806646560327888163571760155392080198776409814681530613201515303601500150003.2 15萬噸啤酒廠發(fā)酵車間的耗冷量衡算 現(xiàn)代發(fā)酵工廠通常有制冷系統(tǒng)。無論菌種培養(yǎng)、發(fā)酵、產(chǎn)品提取精制等過程，都可能要求在室溫以下的溫度進行。啤酒生產(chǎn)過程中，主發(fā)酵溫度為

37、6，和后發(fā)酵在-1左右。此外，許多生物活性物質(zhì)，如酶、乙肝疫苗、干擾素以及一些抗生素等，其發(fā)酵生產(chǎn)或精制提取過都需要在較低溫度下進行操作。以上這些過程均需制冷操作。通過耗冷量的計算，結(jié)合冷凍工藝要求，選定制冷系統(tǒng)的類型和冷凍機的型號、規(guī)格進而完成制冷系統(tǒng)的設(shè)計。3.2.1 發(fā)酵工藝流程示意圖本設(shè)計發(fā)酵車間耗冷工藝流程見圖 表3-3 發(fā)酵車間耗冷工藝流程3.2.2 工藝耗冷量的計算3.2.2.1 麥汁冷卻耗冷量q1本設(shè)計采用一段式串聯(lián)逆流式麥汁冷卻方法，使用的冷卻介質(zhì)為2的冷卻水，出口溫度為85，糖化車間送來的熱麥汁溫度為94，冷卻至發(fā)酵起始溫度6。根據(jù)物料衡算可知，每糖化一次得熱麥汁13630

38、9.8l，而相應的麥汁密度為1040kg/m3，故麥汁量為：g=136309.8×1040÷1000= 141762.2（kg）10°p麥汁的比熱容為4.0kj/(kg.k)，工藝要求在1h內(nèi)完成冷卻過程。則麥汁冷卻每鍋耗冷量:q1=g×c1(t2-t1)/ =141762.2×4.0×(94-6)/1= 49900294.4(kj/h)式中： t2、t1分別為麥汁冷卻前后溫度94°c和6°c 為冷卻操作過程時間1h根據(jù)設(shè)計結(jié)果，每個錐形發(fā)酵罐裝3鍋麥汁，則麥汁冷卻每罐耗冷量為：qf=3*q1=3×499

39、00294.4=149700883.2（kj/罐）相應的冷卻介質(zhì)（2°c的冷水）耗量為：m1=q1÷×(t2-t1)=49900294.4÷(4.18×83) =143829.7(kg/h)式中：t2 t1分別為冷凍水的初溫和終溫85°c、2°c 為水的比熱容，4.18kj/(kg.k)全年耗冷量為：=×1200÷3=59880353280(kj)3.2.2.2 發(fā)酵耗冷量1. 發(fā)酵期間發(fā)酵放熱 假設(shè)麥汁固形物為麥芽糖，而麥芽糖的厭氧發(fā)酵熱發(fā)酵量為q=613.6 kj/kg，設(shè)發(fā)酵度為60%，則1l麥汁放

40、熱量為：q0=613.6×10%×60%=36.82(kj)糖化一次得冷麥汁量129493.4l每錐形罐發(fā)酵放熱量：=36.82×129493.4×3=14303841（kj）由于工藝規(guī)定主發(fā)酵時間為6天，每天糖化6鍋麥汁，并考慮到放熱的不平衡，取系數(shù)1.5忽略主發(fā)酵的麥汁升溫，則發(fā)酵高峰的耗冷量為：=×1.5×6/（24×6×3） =14303841×1.5×6/（24×6×3）=297996.7（kj/h）2. 發(fā)酵后期發(fā)酵液降溫耗冷主發(fā)酵后期，發(fā)酵后期，發(fā)酵液溫度從6緩

41、降到-1。每天單罐降溫耗冷量為：=3×6-(-1)=3×141762.2×4.0×7 =11908024.8(kj)工藝要求此過程在2天內(nèi)完成，則耗冷量為（麥汁每天裝2個發(fā)酵罐）：=2/(24×2) =2×11908024.8/（24×2）=496167.7（kj/h）3. 發(fā)酵總耗冷量=+=297996.7+496167.7=794164.4(kj/h)4. 每酵用冷媒耗量= +=14303841+11908024.8=26211865.8(kj)5. 發(fā)酵用冷媒耗量（循環(huán)量）發(fā)酵過程冷卻用稀酒精做冷卻介質(zhì)，進出口溫度為-

42、8°c和0°c，固耗冷量為：=/(c2×8) =794164.4/（4.18×8）=23749（kg/h）6. 全年耗冷量為：=×1200÷3 =26211865.8×1200÷3=10484746320(kj)3.2.2.3 酵母洗滌用冷無菌水冷卻耗冷量在錐形罐啤酒發(fā)酵過程中，主發(fā)酵結(jié)束時要排放部分酵母經(jīng)洗滌活化后重復用于新麥汁的發(fā)酵一搬可重復使用5-7次，設(shè)濕酵母量為麥汁量的1.0%，且使用1無菌水洗滌，洗滌無菌水量為酵母的3倍，冷卻前無菌水溫度為30，用-8的酒精液做冷卻介質(zhì)。由上面條件可得無菌水的用量為：=

43、129493.4×6×1.0%×3=23308.8（kj/d）式中：129493.4為糖化一次冷麥汁量（kg）每班無菌水用量:=÷3=23308.8÷3= 7769.6(kg/班)假定無菌水冷卻操作2 h內(nèi)完成，則無菌水冷卻耗冷量為：= ××（-）/=7769.6×4.18×(30-1)/2 = 470915.5（kj/h）所耗冷凍介質(zhì)量為：= /(-)=470915.5/(4.18×8)=14082.4(kg/h)式中：、為冷凍酒精液熱交換前后的溫度0和-8。每罐用于酵母洗滌的耗冷量為：= （

44、-）/2=7769.6×4.18×(30-1)/2 =470915.4(kj) 式中：2為每班裝罐2罐。全年耗冷量為：=×1200÷3=470915.4×1200÷3=188366160（kj)3.2.2.4酵母培養(yǎng)耗冷量根據(jù)工藝設(shè)計，每月需進行一次酵母純培養(yǎng)，培養(yǎng)時間為12d,即288h，根據(jù)實踐，年產(chǎn)150000噸啤酒工廠酵母培養(yǎng)耗冷量為：=91624（kj/h）對應的年耗冷量為：=×288×10=91624×2880=263877120 （kj）單罐工藝耗冷量為： =÷（1500÷

45、;3） =2.64×108÷（1200÷3）=660000（kj）相應的高峰冷凍介質(zhì)循環(huán)量為： =/(-) =91624/(4.18×8)=2739.96（kj/h）3.2.2.5發(fā)酵車間工藝耗冷量1. 工藝耗冷量為： =+=49900294.4+794164.4+470915.5+91624=51256998.3（kj/h）2. 全年工藝總耗冷量為：=+ =59880353280+10484746320+188366160+263877120 = 70817342880 (kj)3. 單罐工藝耗冷量=+ =149700883.2+26211865.8+

46、470915.4+660000=177043664.4(kj)3.2.3 非工藝耗冷量 除了上述發(fā)酵過程工藝好冷外，發(fā)酵罐外壁，運轉(zhuǎn)機械，維護結(jié)構(gòu)及管道等均會耗用或散失冷量，構(gòu)成所謂的非工藝好冷量，現(xiàn)在分別介紹。3.2.3.1露天錐形罐冷量損失 錐形啤酒發(fā)酵工廠幾乎都是把發(fā)酵罐置于露天，由于太陽輻射，對流傳熱和熱傳導等造成冷量散失，可根據(jù)低溫設(shè)備，管道的冷量損失公式計算，通常這部分的冷量散失可由經(jīng)驗數(shù)據(jù)求取。根據(jù)經(jīng)驗，年產(chǎn)150000噸啤酒廠露天錐形發(fā)酵罐冷量損失在26000-60000kj/t啤酒之間，若在南亞熱帶地區(qū)，可取高值，固旺季每天耗冷量為：=×30000=125×

47、;1.01×6×60000=45450000(kj/d)式中：gb為旺季成品啤酒日產(chǎn)量，t。單罐耗冷量為： =÷（6÷3）=45450000÷（6÷3）=22725000（kj）年耗冷量為：=×1200÷3 =22725000×1200÷3 =9090000000（kj/a）若白天日曬高峰耗冷量為平均每小時耗冷量的2倍，則高峰耗冷量為： =2×/24=2×45450000/24=3787500(kj/h)冷媒（-8稀酒精）用量：=/(-) =3787500/(4.18

48、5;8) =113262.6(kj/h)3.2.3.2清酒罐，過濾機及管道等散失冷量因涉及的設(shè)備、管路很多，故啤酒廠設(shè)計時根據(jù)實驗經(jīng)驗選取。通常取=12%,所以=12%=12%×51256998.3=6150839.8(kj/h)單罐耗冷量： =12%=12%×177043664.4=21245239.7(kj)年耗冷量: =×1200÷3= 8498095880(kj)冷媒（-8）稀酒精用量：=/(-) =6150839.8/（4.18×8）=183936.5(kj/h)3.2.3.3非工藝總耗冷量每小時非工藝總耗冷量為：=+=3787500

49、+6150839.8=9938339.8(kj/h)單罐非工藝總耗冷量為：=+=22725000+21245239.7 =43970239.7(kj)全年非工藝總耗冷量為：=+=9090000000+8498095880kj)3.2.4總耗冷量 每小時總耗冷量：=+=51256998.3+9938339.8=61195338.1 (kj/h)每罐總耗冷量：=+=177043664.4+43970239.7=104545986.3(kj) 全年總耗冷量：=+=7081734288088405438760 (kj)單耗：88405438760&#

50、247;150000*1.01= 595263.28 (kj/t)將上述結(jié)果，整理后可得年產(chǎn)15萬噸啤酒廠發(fā)酵車間冷量衡算表，如下： 表3-4 15萬噸啤酒廠發(fā)酵車間耗冷量衡算表耗冷分類耗冷項目每小時耗冷量（kj/h)冷媒用量（kg/h）每罐耗冷量（kj）年耗冷量（kj）工藝耗冷量麥汁冷卻49900294.4143829.7149700883.25.98×發(fā)酵耗冷794164.42374926211865.81.05×無菌水耗冷470915.514082.4470915.41.88×酵母培養(yǎng)916242739.966600002.64×工藝總耗冷5125

51、6998.3177043664.47.08×非工藝耗冷量錐形罐冷損失3787500113262.6227250009.09×管道等冷損6150839.8183936.521245239.7 8.49×非工藝總耗冷9938339.843970239.71.75×合計總耗冷61195338.1221013904.18.84×單耗595263.28kj/t啤酒第四章 發(fā)酵車間設(shè)備設(shè)計與選型4.1 發(fā)酵罐的設(shè)計與選型4.1.1 發(fā)酵罐體積的確定本次設(shè)計選用錐底發(fā)酵罐，由物料衡算可知，糖化設(shè)備一次性糖化麥汁量129.4。一日糖化6次，選用發(fā)酵罐的有效容積

52、為（三鍋裝一罐） =129.4×3=388.2()發(fā)酵罐h:d=1.5-6:1,這里選用41；錐角60°80°，這里選用60°；裝料系數(shù)取80-85%，這里取85%。 = /=388.2/0.85 =456.7()主要尺寸比例：對此發(fā)酵罐選用標準橢圓形封頭為上封頭，60°錐角的錐形封頭為下封頭，柱體部分高與直徑比4：1.則可得：=456.7可得d=5.1m 圓整到5.1m,那么h=5.1×4=20.4m圓整后取校核： =388.2÷460=84.4%（符合要求）4.1.2 發(fā)酵罐個數(shù)的確定設(shè)錐形發(fā)酵罐的發(fā)酵周期為16天。所以

53、對錐體個數(shù)的最低要求：n=nt+1=（6÷3）×16+1=33（個） 式中：n每天裝罐數(shù) t發(fā)酵周期 1備用罐個數(shù)4.1.3 發(fā)酵罐材料的選擇本設(shè)備采用不銹鋼制作。0cr18ni9不銹綱。因為發(fā)酵罐里面所裝的溶液是酸性的，而cip清洗液中僅有堿性溶液，因此。選用材料必須耐酸耐堿耐腐蝕。因此材料選用不銹鋼。（1） 發(fā)酵罐圓柱部分壁厚確定：sd=pcdi/(2【】t-pc)+c式中：pc為設(shè)計壓力工作壓力的確定，發(fā)酵罐的高度（不加橢圓形封頭）即筒體與錐體的高度：h=5.1×4+(/2) ×5.1=24.82m封罐之前，由于與外界接通，則罐內(nèi)的壓力只有液柱壓力

54、，但如封罐以后，罐內(nèi)壓力上升，而封罐之后壓力最大0.12mpa.發(fā)酵罐內(nèi)全部裝滿時的最高工作壓力為：p最高工作壓力=p表+p液柱=0.12+gh=0.12+1.04×9.8×24.82×1000÷106 =0.373mpapc=1.1p工作壓力=1.1×0.373=0.410 mpa 在此設(shè)計壓力pc取0.6 mpasd=pcdi/(2【】t-pc)+c=0.410×5100/（2×137×1-0.410）= 7.64mmdi發(fā)酵罐內(nèi)徑5100mm不銹鋼許用應力為137，自化工設(shè)備基礎(chǔ)焊縫系數(shù)為1，雙面對接頭100%c壁厚附加量c1鋼板負偏差。查表取0.6c2_腐蝕余量，不銹鋼雙面腐蝕取2，單面腐蝕取1，本設(shè)計取2mm。c3加工減薄量冷加工取0，熱加工取1，本設(shè)計取0。s=s