產(chǎn)萬噸度純生啤酒廠的設(shè)計

年產(chǎn)20萬噸10度純生啤酒廠的設(shè)計——發(fā)酵罐及車間的設(shè)計PAGEPAGE42年產(chǎn)20萬噸10度純生啤酒廠的設(shè)計——發(fā)酵罐及車間的設(shè)計年產(chǎn)20萬噸10度純生啤酒廠的設(shè)計—發(fā)酵罐及車間的設(shè)計XXXXXXXXXXXXXXX學(xué)院摘要純生啤酒，區(qū)別于普通啤酒，它是一種未經(jīng)高溫殺菌的啤酒；采用無菌膜過濾技術(shù)，濾除了酵母菌和雜菌，保質(zhì)期可達180天。本文進行了年產(chǎn)20萬噸10度純生啤酒廠的設(shè)計——發(fā)酵罐及車間的設(shè)計。設(shè)計內(nèi)容包括工藝流程的選擇和論證，發(fā)酵罐的選型，水，電，汽估算等。其中重點是車間設(shè)計及設(shè)備布置。在設(shè)計過程中，對生產(chǎn)工藝和設(shè)備的選型、發(fā)酵車間的布置以及人員的調(diào)配等方面作了周全的考慮，力求工廠投資少、技術(shù)先進、經(jīng)濟效益好。關(guān)鍵詞純生啤酒；發(fā)酵；發(fā)酵罐；車間設(shè)計。Annualoutputof200,000tonsofpureraw10degreesbrewerydesign-thedesignoffermentationtanksandworkshopsXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXABSTRACTDraftBeer,differentfromordinarybeer,whichisahigh-temperaturesterilizationwithoutbeer;differentfromordinarybeer,whichistheuseofsterilemembranefiltrationtechnology,filterouttheyeastandbacteria,shelflifeofupto180days.

Thisarticleto200tonsofbreweries'sten10degreesbrewerydesign-thedesignoffermentationtanksandworkshops.Designincludesthechoiceofdesignandverificationprocess,theselectionofthefermentationtankandtheestimateforwater,electricity,gas.

Withafocusonplantdesignandequipmentlayout.

Inthedesignprocess,werequiretheproductionprocessandequipmentselection,layoutofthefermentationplantandpersonneldeployedinsuchaspectsascomprehensiveconsideration,andstrivetoplantlessinvestment,advancedtechnology,goodeconomicreturns.KEYWORDSDraftbeer;fermentation;fermentationtank;plantdesign.目錄第一章總論 61.1.純生啤酒的簡介 61.2設(shè)計目的和任務(wù) 61.3設(shè)計原則 61.4設(shè)計的配套教材及參考資料 71.5車間平面圖布置設(shè)計要求 71.6管道安裝的要求 71.7“三廢的處理” 81.7.1三廢處理綜合利用 81.7.2廢物排放 81.7.3廢水排放標(biāo)準(zhǔn) 91.8廠址的選擇依據(jù) 9第二章 工藝流程選擇以及論證 102.1產(chǎn)品的原輔料介紹 102.1.1大麥 102.1.2大米 102.1.3酒花 112.1.4水 112.1.5酵母 112.2啤酒生產(chǎn)工藝流程圖 122.3生產(chǎn)的工藝要點 132.3.1麥芽的制備 132.3.2麥汁的制造 132.3.3發(fā)酵 142.3.4后處理及包裝 15第三章 發(fā)酵物料衡算 163.1物料衡算的意義 163.1.1物料衡算基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 163.1.2以100kg原料為基準(zhǔn) 163.1.3生產(chǎn)1000L10°純生啤酒的物料衡算 173.1.4200000t/a10°P淡色啤酒糖化車間物料衡算 18第四章 重點設(shè)備——發(fā)酵罐設(shè)計 194.1發(fā)酵罐選型 194.2發(fā)酵罐數(shù)量的確定 194.3發(fā)酵罐規(guī)格的設(shè)計以及計算 194.3.1容積 194.3.2發(fā)酵罐的直徑 194.3.3發(fā)酵罐總高 204.3.4冷卻面積計算 204.4發(fā)酵罐的材料 204.5橢圓封頭的設(shè)計 214.5.1設(shè)計參數(shù)的確定 21設(shè)計壓力P 21設(shè)計溫度 21許用應(yīng)力 21焊接接頭系數(shù) 21厚度附加量 224.5.2橢圓封頭厚度的計算 224.5.3橢圓封頭強度校核 224.6圓柱筒體的設(shè)計 234.6.1筒體厚度的計算 234.6.2筒體強度校核 244.7錐形封頭的設(shè)計 244.7.1錐形封頭厚度的計算 244.7.2錐形封頭的強度校核 254.7.3封頭的剛度校核 254.8部分附件設(shè)計選型 254.8.1正壓保護閥 254.8.2真空閥 254.8.3CIP清洗裝置 254.8.4溫度傳感器 254.8.5液位高度傳感器 264.8.6壓力傳感器 264.8.7最低液位和最高液位探頭 264.8.8人孔 264.8.9視鏡 264.8.10洗滌液接管 264.8.11CO2回收壓縮空氣接管 274.8.12冷卻劑進出接管 274.8.13出酒管 274.8.14支座 27第五章 發(fā)酵車間的設(shè)計 285.1車間布置概述 285.2車間設(shè)計的原則 285.3車間布置草圖 285.3.1車間布置圖 295.3.2車間布置設(shè)計圖的繪制方法 29第六章 發(fā)酵工段水、汽、制冷估算 306.1發(fā)酵工段用水估算（自來水） 306.1.1酵母洗滌用水 306.1.2發(fā)酵罐洗刷用水 306.2發(fā)酵工段耗冷估算 306.2.1工藝耗冷量 306.2.2非工藝耗冷量Qnt 336.3發(fā)酵工段蒸汽耗量 33第七章 “三廢”處理以及綜合利用 357.1廢氣處理 357.2廢水處理 357.2.1好氧生物處理 357.2.2活性污泥法 357.3廢渣處理 367.3.1廢酵母的處理 367.3.2硅藻土泥的處理 36第八章 工業(yè)衛(wèi)生與勞動安全 378.1工業(yè)衛(wèi)生措施 378.2勞動安全措施 37參考文獻 39致謝 40啤酒生產(chǎn)工藝流程圖 41 第一章總論 1.1.純生啤酒的簡介普通啤酒與純生啤酒的根本區(qū)別在于普通啤酒是經(jīng)過高溫滅菌處理的熟啤酒，減少了啤酒原有的香醇、新鮮味，存在口味上的不穩(wěn)定性；純生啤酒則是沒有經(jīng)過高溫殺菌，其口感新鮮，口味柔和，酒香清醇。但純生啤酒與普通的生啤酒又有所區(qū)別，純生啤酒是采用無菌膜過濾的技術(shù)，過濾除去了酵母菌和雜菌，保質(zhì)期可達180天；生啤酒雖然也是未經(jīng)過高溫殺菌，但它所采用的是硅藻土過濾機，只能濾掉酵母菌，不能濾掉雜菌，因此其保質(zhì)期一般在3—7天。1.2設(shè)計目的和任務(wù)畢業(yè)設(shè)計，不但使我的基本理論和專業(yè)知識得到鞏固，而且拓寬了我的知識面，是我更加能夠靈活地運用書面上的理論知識，并且融會貫通到現(xiàn)實生產(chǎn)當(dāng)中，培養(yǎng)了我的動手能力，同時也鍛煉了我的獨立思考與獨立解決疑難問題的能力。本設(shè)計的任務(wù)書由生物工程教研組下達，進行年產(chǎn)20萬噸10度純生啤酒廠的設(shè)計——發(fā)酵罐及車間的設(shè)計。設(shè)計內(nèi)容包括整個工藝流程的設(shè)計；優(yōu)化工藝流程及主要設(shè)備的選擇；對于發(fā)酵過程水、電、氣、汽、制冷的估算；對于所需發(fā)酵罐的設(shè)計選型和車間的繪制的繪制。要使工廠的效益好，我們必須在生產(chǎn)工藝和設(shè)備的選擇，工廠的布局及人員的調(diào)配等方面要做周全的考慮。這是對我思考問題的全面性和靈活性的一個考驗，是一個難得的鍛煉機會與積累經(jīng)驗的過程，為走向社會打下一定的基礎(chǔ)。1.3設(shè)計原則設(shè)計方案技術(shù)先進，安全可靠。力求投資少、見效快、回效期短，便于施工。充分注意回收和綜合利用，排放標(biāo)準(zhǔn)要符合環(huán)境衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。符合有關(guān)衛(wèi)生、防火、人防等方面的要求，保證生產(chǎn)的安全。1.4設(shè)計的配套教材及參考資料發(fā)酵工廠工藝設(shè)計概論，吳思方，中國輕工業(yè)出版社，2003.8發(fā)酵工廠工藝設(shè)計，沈自法，華東理工大學(xué)出版社，1994.6生物工程設(shè)備，梁世中，中國輕工業(yè)出版社，2005.2微生物工程工藝原理，姚汝華，華南理工大學(xué)出版社，1996.3化工工藝設(shè)計手冊，化學(xué)工業(yè)出版社，1989.12房屋建筑制圖統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)（GB/TJ50001-2001），中華人民共和國標(biāo)準(zhǔn)，20021.5車間平面圖布置設(shè)計要求在布局設(shè)計時要注意搞清楚車間之間的關(guān)系，車間布置力求簡單實用，適當(dāng)講究美觀。合理的安排人流、物流，避免往返交叉運輸原料、半成品和成品。應(yīng)按照工藝流程順序布局設(shè)備，做到縱橫上下相呼應(yīng)。在操作中相互有練習(xí)的設(shè)備，應(yīng)布置得接近，便于供熱操作，設(shè)備排列整齊，設(shè)備之間要保持必要的距離，這樣除了要照顧到合理的檢修與操作的要求外，還應(yīng)考慮到物料運輸通道以及設(shè)備周圍臨時放置原料以及半成品的可能性。車間布置應(yīng)滿足檢修要求，廠房應(yīng)有足夠的高度，以便于吊裝設(shè)備。對于多層車間，應(yīng)該放置必要的吊裝孔和吊裝門。在車間設(shè)置時要充分考慮勞動保護、防火安全和防腐等特殊要求，設(shè)計要符合各項設(shè)計規(guī)范。車間布置方面，要考慮到今后的發(fā)展，應(yīng)留有發(fā)展的余地在廠房內(nèi)外。在進行車間布置設(shè)計時，對其他非工藝專業(yè)的設(shè)計要求也必須同時滿足。泵、馬達要用密封防護罩保護轉(zhuǎn)動設(shè)備，車間平面要保證有足夠尺寸。較重、較大的設(shè)備應(yīng)布置在底層。設(shè)備管道的布置應(yīng)盡量避免死角，盡可能加強自然通風(fēng)。1.6管道安裝的要求管道施工圖設(shè)計必須符合工藝設(shè)備要求，便于安裝、檢修和操作管理。管道布置要整齊合理，條件允許下，盡可能使管道最短，閥門最少。管道閥門的布置要注意避免死角，特別是種子罐，發(fā)酵罐設(shè)備的管道閥門布置尤其要注意，要接上蒸汽管和水管以方便清洗和滅菌。易塞管在閥門的前面接上水管或壓縮空氣管。采用不銹鋼、紫銅搪管、鋁管等，同時為了便于清洗，一切管接配件采用活絡(luò)街頭或法蘭連接。管子架高度離地面2米較為適合。由于溶液流過管道時會產(chǎn)生靜電，所以運輸溶液的管道要接地線。管子長度一般2米以內(nèi)，便于安裝。1.7“三廢的處理”1.7.1三廢處理綜合利用發(fā)酵工廠在生產(chǎn)過程中，要排放大量的廢氣、廢水和廢渣，簡稱“三廢”。據(jù)估計，每生產(chǎn)1kg的發(fā)酵產(chǎn)品要排放幾百公斤的廢水廢渣和幾百立方的廢氣。所以要在排放“三廢”前對其進行處理，以減少環(huán)境的破壞。發(fā)酵液廢渣：經(jīng)干燥處理后，粉碎，制成飼料。廢氣：可以嘗試用特制的過濾除濕設(shè)備過濾排出的空氣，使之與新鮮的無菌空氣混合在進入發(fā)酵罐使用，以節(jié)省通風(fēng)的電耗。廢水：廢水一般是通過各種設(shè)備將其中的微生物、營養(yǎng)雜質(zhì)、重金屬等對環(huán)境影響比較大的物質(zhì)減少出去后直接排放或循環(huán)使用。1.7.2廢物排放表1廢物排放廢物名稱處理方式廢水（檢測并處理后排放到江河發(fā)酵廢渣（菌體）進行二次利用1.7.3廢水排放標(biāo)準(zhǔn)表2廢水排放標(biāo)準(zhǔn)表序號項目名稱最高允許排放濃度1PH6-92懸浮物500mg/L3生化需氧量30mg/L4化學(xué)耗氧量100mg/L1.8廠址的選擇依據(jù)1、要有可靠的水源，為滿足啤酒廠生產(chǎn)用水的水質(zhì)、水量及水溫的條件，應(yīng)盡可能靠近水似，以縮短管路及動力電纜的鋪設(shè)工程.如用山泉水、地下水、水庫水，自來水或江河水等水源，可單獨采取一種水源，也可取二種或三種水源以分別用于生產(chǎn)。2、根據(jù)交通運輸方式的不同而考慮廠址的位置.如原材料、成品以水運為主，則應(yīng)盡可能靠近河流，并考慮碼頭的適當(dāng)位置:如以陸運為主，則須靠近鐵路或公路，并盡量減少沿途修建橋、隧洞的工程。3、廠址應(yīng)盡可能靠近一些已有的熱，電源，以充分取得企業(yè)協(xié)作的條件。4、廠址地質(zhì)要符合啤酒廠設(shè)計的要求，一般地耐力宜在20噸/平方米以上為好，可節(jié)約基礎(chǔ)工程投資，但應(yīng)避免在地表過淺或已露頭巖石的地區(qū)及喀斯特、土崩、滑坡、流砂地區(qū)或是古河道，古墓之上選擇廠區(qū)。5、一般啤酒廠廠址應(yīng)避免選在地震基本烈度在七度或七度以上地區(qū):當(dāng)?shù)卣够玖叶葹榫哦然虺^九度的地區(qū)不宜建大型啤酒廠。6、廠址應(yīng)盡量靠近城鎮(zhèn)或啤酒銷售區(qū)域，以減少大量的瓶箱運輸。7、選廠中還應(yīng)盡量了解施工期間水電供應(yīng)，勞動力來源，施工工人居住生活，施工機械、預(yù)制場地、建材的運輸、堆放等條件的利便情況。8、選廠時應(yīng)考慮職工生活區(qū)的位置，并盡可能靠近城鎮(zhèn)，以減少集體事業(yè)設(shè)施的投資，改善職工生活福利的條件。9、要考慮啤酒廠的綜合利用以及啤酒廠廢料的處理及堆放場地。工藝流程選擇以及論證2.1產(chǎn)品的原輔料介紹啤酒釀造需要四種原料：大麥、酒花、水和酵母。這些原料的質(zhì)量決定著所生產(chǎn)啤酒的質(zhì)量。了解這四種原料的特性及其對工藝的影響，是對其進行加工處理的前提，只有這樣才能有針對的進行工藝控制。2.1.1大麥大麥為啤酒釀造提供必須的淀粉，這些淀粉在啤酒廠的糖化車間被轉(zhuǎn)變成可發(fā)酵性浸出物。種植適合釀造啤酒的大麥品種非常重要，因為由這些大麥制成的麥芽，浸出物含量很高。大麥之所以適于釀造啤酒，是由于：大麥便于發(fā)芽，并產(chǎn)生大量的水解酶類。大麥種植遍及全球。大麥的化學(xué)成分適合釀造啤酒。大麥非人類食用的主糧。按用途之別大麥可分為食用、飼料及釀造用三類。按大麥籽粒在麥穗上斷面分配形態(tài)，可分為六棱大麥、四棱大麥和二棱大麥。我國華北地區(qū)都種植六棱大麥，南方都種植二棱大麥。2.1.2大米大米作為輔助原料，主要是為啤酒釀造提供淀粉來源，一般大米用量為25％～45％。大米淀粉含量比大麥，玉米高出10％～20％，而蛋白質(zhì)含量低于兩者3％左右，因此用大米代替部分麥芽，可以提高發(fā)酵醪糖濃度而幾乎不帶入含氮組分，使蛋白質(zhì)和多酚類化合物在麥芽汁中的濃度相對減少，這樣既可提高出酒率，又有利于改善啤酒風(fēng)味。但大米用量不宜過多，不然將會造成酵母繁殖力差，發(fā)酵遲緩的后果。大米的淀粉顆粒小，且結(jié)構(gòu)緊密，因此糊化困難，糊化時應(yīng)加大用水量和使用麥芽或淀粉酶，以提高糖化收率。2.1.3酒花 酒花又稱啤酒花、蛇麻花等，它是雌雄異株，成熟的雌花用于啤酒發(fā)酵。酒花在啤酒中的作用分別是：①酒花有抑菌作用，將它加入麥芽汁中能增強麥芽汁和啤酒的防腐能力。②酒花能提高啤酒泡沫的持久性。③酒花使蛋白質(zhì)沉淀，有利啤酒澄清。④酒花給予啤酒香味和爽口苦味。2.1.4水啤酒生產(chǎn)用水主要包括加工水及洗滌、冷卻水兩大部分。加工用水中投料水、洗槽水、啤酒稀釋用水直接參與啤酒釀造，是啤酒的重要原料之一，在習(xí)慣上稱釀造水。洗酵母水、啤酒規(guī)律用水等也或多或少的會進入啤酒。啤酒的好壞與啤酒釀造水的品質(zhì)有關(guān)，而水品質(zhì)主要取決于溶解在水中鹽類的種類和含量、水的生物學(xué)純凈度及氣味，它們將對啤酒釀造全過程產(chǎn)生很大的影響，如糖化時水解酶的活性和穩(wěn)定性、酶促反應(yīng)的速度、麥芽和酒花在不同含鹽水中溶解度的差別、鹽、單寧－蛋白質(zhì)的絮凝沉淀、酵母的痕量生長營養(yǎng)和毒物、發(fā)酵風(fēng)味物質(zhì)的形成等，最終還將影響但啤酒的風(fēng)味和穩(wěn)定性。2.1.5酵母酵母是真菌類的一種微生物。在啤酒釀造過程中，酵母就像是在變戲法，它把麥芽和大米中的糖分發(fā)酵成有特殊風(fēng)味特色的啤酒，并且產(chǎn)出酒精、二氧化碳和其他微量發(fā)酵產(chǎn)物。這些微量但是種類多不勝數(shù)的發(fā)酵產(chǎn)物和其它那些直接來自于麥芽、酒花的風(fēng)味物質(zhì)混合起來，就組成了成品啤酒那誘人而又獨特的特征。有兩種主要的啤酒酵母菌，分別是"頂酵母"和"底酵母"。用顯微鏡看時，頂酵母呈現(xiàn)的卵形稍比底酵母明顯。“頂酵母"名稱是來自發(fā)酵過程，由于發(fā)酵過程中，酵母上升至啤酒表面并能夠在頂部撇取。“底酵母"則是一種一直存在于啤酒內(nèi)部，在發(fā)酵結(jié)束后會沉淀于發(fā)酵桶底部?！绊斀湍?能夠生產(chǎn)出淡色啤酒，烈性黑啤酒，苦啤酒。“底酵母”能夠生產(chǎn)出貯藏啤酒和Pilsner。2.2啤酒生產(chǎn)工藝流程圖大米→粉碎→糊化←水↘↓大麥→麥芽→粉碎→糖化↓水→過濾→麥糖↓酒花或其制品→煮沸↓酒花分離→酒花糖↓廢酵母酵母澄清→熱凝固物↖↓↓后發(fā)酵←主發(fā)酵←前發(fā)酵←冷卻→冷凝固物清洗←空瓶或空罐裝酒→滅菌→瓶裝或罐裝啤酒（熟啤酒）↗過濾↘裝酒→滅菌→桶裝啤酒（熟啤酒）刷洗和滅菌空桶灌裝成品啤酒（純生啤酒）圖3發(fā)酵部分工藝流程圖根據(jù)本課題研究目的，只選用純生啤酒一途徑，熟啤酒就不在此論述。2.3生產(chǎn)的工藝要點啤酒的生產(chǎn)主要包括麥芽制備、麥汁制造、發(fā)酵、后處理及包裝四大工序，每一個部分都很重要。2.3.1麥芽的制備釀制啤酒的主要原料是大麥，它在人工控制的外界條件下需經(jīng)過：浸麥、發(fā)芽、干燥、除根四個操作過程，生產(chǎn)上稱為麥芽制造。麥芽是啤酒的精髓，麥芽質(zhì)量的優(yōu)劣將直接影響啤酒的質(zhì)量。（1）選麥好的麥芽先要選好的大麥。通常要求精選后的凈麥夾雜物不得超過0.15％；麥粒的整齊度，就是腹徑2.2mm在以上麥粒要求達93％以上；精選率一般為85％～90％。（2）浸麥也叫浸漬，分別為洗麥、浸麥和通風(fēng)三個過程。浸麥主要是為了供給大麥發(fā)芽時所需要的水分，通過洗麥，除去浮麥，浸出皮殼中的色素、單寧和鹽類等有害物質(zhì)，提高發(fā)芽的質(zhì)量。（3）催芽催芽是在最后一次浸麥時或發(fā)芽初期，采用0.15mg/kgGA處理，對促進與調(diào)節(jié)麥芽生長有良好的效果。（4）發(fā)芽大麥經(jīng)過浸漬，吸收了一定的水分，使麥粒脫離休眠狀態(tài)，在適當(dāng)?shù)臏囟群统渥愕目諝鈼l件下，使之生成新鮮麥芽的過程被稱之為發(fā)芽。大麥發(fā)芽的方法按設(shè)置條件，可分為地板式、通風(fēng)式、塔式和連續(xù)式等。（5）干燥干燥的作用是能夠給將綠麥芽的水分降低，發(fā)芽停止，便于去根和貯藏。但這并不只是一個簡單的水分蒸發(fā)過程，而且進行了復(fù)雜的生化變化。（6）除根經(jīng)過干燥后的麥根是十分焦脆的，只要稍加摩擦就能使其脫落。因此，在出塔以后的干麥芽，就必須把根除去。2.3.2麥汁的制造麥汁制造，俗稱糖化，即指麥芽及其輔料的粉碎，醪的糖化、過濾以及麥汁煮沸、冷卻的過程。其工藝指標(biāo)控制的好壞對啤酒的穩(wěn)定性、口感等技術(shù)指標(biāo)起著決定性的作用。麥汁制造過程包括以下幾個步驟，分別是：原料的糊化、糖化，糖化醪的過濾，混合麥汁加酒花煮沸，麥汁處理—澄清、冷卻、通氧等一系列物理學(xué)、化學(xué)、生物化學(xué)的加工過程。（1）麥芽及輔料的粉碎麥芽及其輔料原料在進行糖化前必須先進行粉碎。粉碎是為了增加原料和水的接觸面積，使原料及麥芽內(nèi)可溶物質(zhì)浸出，促進難溶物質(zhì)溶解。原料粉碎的程度和糖化制成麥汁的組成及原料利用率的高低有著密切的關(guān)系。粉碎時要控制麥芽及其輔料適宜的粉碎度，有助于較好地處理質(zhì)量較差的麥芽，降低麥皮的浸出物含量，加快糖化過程的物質(zhì)溶解，縮短糖化時間，提高收率，使糖化過程的自動化操作處于最佳狀態(tài)。（2）糖化糖化是麥汁制備的最主要的部分。糖化是指將麥芽和輔料中高分子貯藏物質(zhì)及其分解產(chǎn)物（淀粉、蛋白質(zhì)、核酸、植酸鹽、半纖維素等及其分解中間產(chǎn)物），通過麥芽中各種水解酶類作用以及水和熱力作用，使之分解并溶解于水，此過程稱為“糖化”。糖化過程是原料的分解和萃取過程，它主要是依靠麥芽中各種水解酶的酶促分解，而水和熱力作用是協(xié)助酶促分解和浸取過程。糖化過程是一個非常復(fù)雜的生化過程。（3）糖化醪過濾麥芽醪過濾就是要獲得澄清麥汁。麥芽醪的過濾包括如下三個過程：殘留在糖化醪中的耐熱性的α－淀粉酶，將少量的高分子糊精進一步液化，使之全部轉(zhuǎn)變成無色糊精和糖類，提高原料浸出物收率；從麥芽醪中分離出“頭號麥汁”；用熱水洗滌麥糟，洗出吸附于麥糟的可溶性浸出物，得到“二濾、三濾麥汁”。（4）麥汁的煮沸和酒花的添加麥汁的煮沸主要是為了蒸發(fā)多余水分，使麥汁濃縮到規(guī)定濃度；為了破壞酶的活力，防止淀粉酶等繼續(xù)作用，穩(wěn)定可發(fā)酵性糖與糊精的比例，穩(wěn)定麥汁組成；同時能達到麥汁滅菌，特別是乳酸菌等雜菌，避免發(fā)酵時產(chǎn)生酸敗，以保證最終產(chǎn)品的質(zhì)量。（5）麥汁的冷卻麥汁煮沸定型后，必須立即進行冷卻，目的在于麥汁冷卻至定型溫度，適合酵母發(fā)酵的需要；充入一定量的氧氣以利酵母繁殖；除去麥汁煮沸及冷卻時凝聚的沉淀物和酒花，以利發(fā)酵和提高啤酒質(zhì)量。冷卻要求時間短，麥汁無細菌且不渾濁，沉淀損失少，操作簡單。2.3.3發(fā)酵將預(yù)先制備好的啤酒酵母接種于被冷卻的麥汁內(nèi)，啤酒發(fā)酵便開始了。發(fā)酵分為：前發(fā)酵、主發(fā)酵和后發(fā)酵三種。前發(fā)酵的含義，實際上將接種酵母泥處于休眠階段，酵母和麥汁接觸之后，有較長的生長滯緩期，才能進入出芽繁殖細胞濃度達到2×107個/ml時，發(fā)酵麥汁表面開始起沫，這個階段就是前發(fā)酵。啤酒發(fā)酵的主要階段就是主發(fā)酵，也是啤酒發(fā)酵的第一階段，主要內(nèi)容是啤酒酵母菌對以麥芽糖為主的麥汁進行發(fā)酵，生成酒精和CO2以及其他一些物質(zhì)，以構(gòu)成啤酒的主要成分。主發(fā)酵過程工藝的控制很重要，重點控制的是溫度、濃度和時間。三者互相制約，又相輔相成。2.3.4后處理及包裝成熟啤酒經(jīng)過貯藏后的，它的蛋白質(zhì)凝固物和殘余酵母等沉積于貯酒罐底部，有少量仍懸浮于酒液中，必須經(jīng)過分離或過濾將其除去，從而得到清亮透明的啤酒。這樣不單止可使啤酒的外觀更加有吸引力，又可以更大地改善啤酒的生物穩(wěn)定性和非生物穩(wěn)定性，然后才可以進行包裝。啤酒過濾或分離的方法有五種，分別是：濾棉法、硅藻土法、板式過濾法、微孔薄膜過濾法、離心分離法。較合理的工藝是聯(lián)合方式處理，粗濾方法分別為硅藻土法與離心分離法常，精濾方法分別為板式過濾法和微孔薄膜過濾法。單用濾棉過濾法或硅藻土過濾法一次處理可制新啤酒，但不能達到無菌水平。成熟啤酒經(jīng)過過濾以后，就可以包裝出廠。啤酒包裝是啤酒生產(chǎn)的最后一道工序，對啤酒質(zhì)量與外觀有直接的影響。啤酒的包裝方式需根據(jù)銷售需要而分裝為瓶裝啤酒、罐裝啤酒和桶裝啤酒幾種。對于不同地點銷售有不同的處理方法，一般在當(dāng)?shù)劁N售的啤酒以不經(jīng)殺菌的桶裝或瓶裝、罐裝鮮(生）啤酒為主,而運至外地銷售的以及出口啤酒，則通常是經(jīng)過殺菌的瓶裝或罐裝熟啤酒，或經(jīng)無菌過濾的純生啤酒，其保質(zhì)期較長。發(fā)酵物料衡算3.1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(zhǔn)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)。3.1.1物料衡算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)根據(jù)表3-1的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，先進行100kg原料生產(chǎn)10°P純生啤酒的物料衡算，然后進行1000L10°P啤酒的物料衡算，最后進行200000t/a啤酒廠的物料衡算。表4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(biāo)原料利用率98.5麥芽水分6大米水分13無水麥芽浸出率75無水大米浸出率95原料配比麥芽75大米25損失率冷卻損失3.5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7.0對熱麥汁而言3.1.2以100kg原料為基準(zhǔn)（1）熱麥汁量根據(jù)表4-1可得到原料收得率分別為：麥芽收得率為：大米收得率為： 混合原料收得率為：（0.75×70.5%+0.25×80.04%）×98.5%=71.79%由上述可得100kg混合原料可制得12°P熱麥汁量為：（71.79÷12）×100=598.3kg又知12°P麥汁在20℃時的相對密度為1.084，而100℃時的麥汁比20℃（598.3÷1.084）×1.04=574L

（2）冷麥汁量：574×（1-0.03）=556.8L

（3）發(fā)酵液量：556.8×(1-0.01)=551.2L

（4）過濾酒量：551.2×（1-0.01）=545.7L

（5）成品酒量：545.7×（1-0.01）=540.2L3.1.3生產(chǎn)1000L10°純生啤酒的物料衡算根據(jù)上述衡算結(jié)果可知，100kg混合原料可生產(chǎn)10°P成品啤酒540.2L，故可得出下述結(jié)果：

（1）生產(chǎn)1000L12°P淡色啤酒需耗混合原料量為：（1000/540.2）×100=185.1kg

（2）麥芽耗用量：185.1×75%=138.8kg

（3）大米耗用量：185.1-138.8=46.3kg

（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：（547/540.2）×1000×0.2%=2.13kg

（5）熱麥汁量為：（574/540.2）則濕麥糟量為：濕大米糟量為：故濕糖化糟量為：163.1+16.11=179.2kg（8）酒花糟量：設(shè)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：［（100-40）/（100-80）］×2.13=6.39kg3.1.4200000t/a10°P淡色啤酒糖化車間物料衡算設(shè)生產(chǎn)旺季為8個月共240天，每天糖化6次，而淡季四個月共120天，每天糖化5次，每年的工作日為360天，因此，每年總糖化次數(shù)：240×6+120×5=2040次,把前述的有關(guān)啤酒物料衡算計算結(jié)果整理見下表3-1：表5啤酒生產(chǎn)物料衡算表物料名稱單位對100kg混合原料對1000L成品啤酒糖化一次定額量（100kL10°啤酒）200000t/a啤酒生產(chǎn)混合原料kg100185.11851037760.4×103麥芽kg75138.81388028315.2×103大米kg2546.346309445.2×103酒花kg1.202.13213434.52×103熱麥汁L5741063106300216852×103冷麥汁L556.81031103100210324×103濕糖化糟Kg96.78179.21792036556.8×103濕酒花糟Kg3.456.396391303.56×103發(fā)酵液L551.21020102000208080×103過濾酒L545.71010101000204040×103成品啤酒L540.21000100000204000×103備注：10°P啤酒的密度為1010kg/m，實際年生產(chǎn)啤酒:204000t重點設(shè)備——發(fā)酵罐設(shè)計4.1發(fā)酵罐選型根據(jù)生產(chǎn)條件，選用錐底圓柱形發(fā)酵罐，目前國內(nèi)幾乎所有的廠家都用這種發(fā)酵罐。4.2發(fā)酵罐數(shù)量的確定發(fā)酵罐的個數(shù)為：N=[(t×n)/A]+3式中：t-發(fā)酵周期N-每天糖化的次數(shù)（按旺季計算）A-每個發(fā)酵罐可以容納的麥汁的批次數(shù)3-周轉(zhuǎn)量數(shù)根據(jù)工藝，規(guī)定3鍋麥汁進1個發(fā)酵罐，每天最大糖化次數(shù)為6次，啤酒生產(chǎn)周期為12天，則有N=[（12×6）/3]+3=27（個）4.3發(fā)酵罐規(guī)格的設(shè)計以及計算4.3.1容積糖化一次可得冷麥汁量為103100L，三鍋進一個發(fā)酵罐則有效容積V=103.1×3=309.3m3取填充系數(shù)為0.8，以便為泡沫提供預(yù)留空間則總?cè)莘eV總=309.3/0.8=386.625m3,考慮到進出料周轉(zhuǎn)、清洗時間和發(fā)酵時間可能延長取400m34.3.2發(fā)酵罐的直徑徑高比一般以（1:3）-（1:4）為宜，此處取H:D=4:1，圓錐底角一般為70-75°，這里選圓錐底角為74°，則錐高：h=D/(2tanα/2),又V總==，代入相關(guān)數(shù)據(jù)得D=6.8m,H=13.6m,h=3.4m4.3.3發(fā)酵罐總高封頭高取h0=D/4,故h0=6.8/4=1.7m,H總=H+h0+h=13.6+1.7+3.4=18.7m4.3.4冷卻面積計算冷卻面積取Q大值來計算A=Q/(k)，式中k=100kJ/m2.k根據(jù)發(fā)酵工藝，啤酒在1天內(nèi)溫度從16℃降至10℃放出熱量Q1Q1=mc(t2-t1)=309.3×1.010×（16-10）/24×3.7=288963.5kJ/h，啤酒在后期2.5天內(nèi)由10℃降至0℃放出熱量Q2Q2=mc(t2-t1)=309.3×1010×（10-0）/(2.5×24)×3.7=115585.4kJ/h因為Q1>Q2，故取Q1計算=（14-17）/(ln14/17)=15,A=288963.5/100×15=43.3m24.4發(fā)酵罐的材料錐形發(fā)酵罐置于露天環(huán)境，要進行良好的保溫，以降低生產(chǎn)中的耗冷量，所用保溫材料要求熱導(dǎo)率低，密度小，吸水率低，不易燃燒。聚苯乙烯泡沫塑料式最佳絕緣材料，但價格較高，聚苯胺樹脂價格較便宜，可現(xiàn)場發(fā)泡噴涂，施工方便，但易燃。兩種材料的保溫厚度為15-20cm，膨脹珍珠巖因易吸水，保溫性能要差一些，但價格低廉，使用厚度為20-25cm為宜，結(jié)合本設(shè)計實際情況，綜合考慮選價格中等的聚酰胺樹脂作為保溫材料。保溫材料外部設(shè)防護層，采用瓦楞型板材，罐體采用型號為0Cr18Ni9的不銹鋼。4.5橢圓封頭的設(shè)計常見的上封頭有球冠形封頭、半球形封頭、蝶形封頭、橢圓形封頭，由于橢圓部分經(jīng)線曲率平滑連續(xù)，故封頭中盈利分布計較均勻，另外橢圓形封頭深度較半球形封頭小得多，易于沖壓成形，故本設(shè)計采用橢圓形封頭。4.5.1設(shè)計參數(shù)的確定設(shè)計壓力P設(shè)計壓力是指發(fā)酵罐頂部的最高工作壓力，與相應(yīng)的設(shè)計溫度一起作為設(shè)計載荷條件，其值不得低于工作壓力。本設(shè)計發(fā)酵罐上裝有安全閥，考慮到安全閥開啟動作的滯后，容器不能及時泄壓，設(shè)計壓力P不能低于安全閥的開啟壓力，通常設(shè)計壓力為安全閥開啟壓力的1.05-1.1倍，本設(shè)計采用設(shè)計壓力為安全閥開啟壓力的1.1倍。本設(shè)計采用一罐法發(fā)酵工藝發(fā)酵，在發(fā)酵過程中去安全閥的最大開啟壓力為0.16Mpa。則設(shè)計壓力P=1.1×0.16=0.176Mpa設(shè)計溫度設(shè)計溫度是指容器在正常工作情況下，在相應(yīng)的設(shè)計壓力下，設(shè)定的受壓元件的金屬溫度，它用于確定材料的許用應(yīng)力，本設(shè)計發(fā)酵罐最高的工作溫度為16℃，為安全起見，考慮到發(fā)酵罐有保溫和保冷措施，及一定的安全性。設(shè)計溫度取18℃。許用應(yīng)力許用應(yīng)力是容器殼體、封頭等受壓元件的材料允許的最高強度。本設(shè)計選用的材料為不銹鋼0Cr18Ni9型號，查表知其許用應(yīng)力為137Mpa。焊接接頭系數(shù)通過焊接制成的容器，其焊縫的強度比較薄弱，為了補償焊接時可能出現(xiàn)的焊接缺陷對容器強度的影響，引入了焊接接頭系數(shù)φ，它反映了由于焊接連接時材料強度的削弱程度，本設(shè)計采用焊接方式為雙面焊接，全部無損探傷，故焊接系數(shù)為1。厚度附加量按公式計算得到的容器厚度，不僅要滿足強度和剛度要求，而且還要根據(jù)實際情況加入一定的厚度附加量C。C=C1+C2式中C1——厚度負偏差，C2——腐蝕裕量本設(shè)計取C1=0.3mm，C2=1mm，故C=1.3mm。4.5.2橢圓封頭厚度的計算式中： ——計算厚度 K—形狀系數(shù)，此處選標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，故為1。 ——設(shè)計溫度下材料的許用應(yīng)力，又由材料0Cr18Ni9查表得[σ]t=137MPa。 ——焊接接頭系數(shù)，=1.則 =2.06mm設(shè)計厚度d=+C=2.06+1.3=3.36mm，圓整至4mm。即名義厚度n=4mm。又由于標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的厚度不小于0.15%Di，0.15%Di=3200×0.15%=4.8mm>n=4mm，（注：為簡化計算，取加工減薄量為0）故取厚度為4.8mm，圓整至5mm。4.5.3橢圓封頭強度校核1：壓力校核最大允許工作壓力：[Pw]=式中——封頭的有效厚度=-C=5-1.3=3.7mm，故[Pw]==0.32MPa>Pc=0.176Mpa(設(shè)計壓力)故壓力校核符合要求。2：應(yīng)力校核:式中P—試驗壓力，本處取最大工作壓力[Pw]——試驗壓力下的許用應(yīng)力所以=57.2Mpa<=137Mpa故應(yīng)力校核符合要求4.6圓柱筒體的設(shè)計4.6.1筒體厚度的計算式中Pc—筒體的計算壓力，本處取計算壓力等于設(shè)計壓力——筒體的計算厚度每次進發(fā)酵罐的發(fā)酵液體積為86.5m3，設(shè)錐底體積為V，則V==7.5m3設(shè)圓柱筒體內(nèi)發(fā)酵液高度為h則86.5-4.7=×（D/2）2×h得：h=10.2m發(fā)酵液產(chǎn)生的最大壓強P=gh=1032×9.8×10.2=0.103Mpa則筒體設(shè)計壓力P=1.1×（0.103+0.176）=0.307Mpa。又[σ]t=137Mpa，φ=1δ=P×Di/(2[σ]tφ-P)=0.307×3200/（2×137-0.307）=3.6mm設(shè)計厚度δd=δ+C1+C2=3.6+0.3+1=4.9圓整至5mm4.6.2筒體強度校核1：壓力校核最大工作壓力：[Pw]=2[σ]tφ(δ-C)/[Di+(δ-C)]=2×137×1×(5-1.3)/[3200+(5-1.3)]=0.316MPa>0.307MPa(設(shè)計壓力)2：應(yīng)力校核σ=P[Di+(δ-C)/2(δ-C)φ=0.307×[3200+(5-1.3)]/[2×(5-1.3)=131MPa<137MPa=[σ]t則選擇5mm符合要求4.7錐形封頭的設(shè)計4.7.1錐形封頭厚度的計算錐底高度h=2.1m，則錐底的最大液柱高為：2.1+10.2=12.3m。產(chǎn)生最大靜壓強： P靜=ρgh=1032×9.8×12.3=0.124MPa設(shè)計壓力P=1.1×（0.176+0.124）=0.33MPa當(dāng)а/2≥30°時，往往采用帶折邊的錐形封頭，標(biāo)準(zhǔn)的折邊錐形封頭r=0.15Di，由于本次設(shè)計為а/2=37°＞30°，采用帶折邊的錐形封頭[9]。形狀系數(shù)K由常用壓力容器手冊查的K=0.7455。由于封頭過渡部分與錐體部分受力情況不同，因此，兩部分的厚度計算公式也不相同。過渡部分：δ=KPDi/(2[σ]tφ-0.5P)=0.7455×0.33×3200/(2×137-0.5×0.33)=2.87mmδd=δ+C1+C2=1+0.3+2.87=4.17圓整至5mm錐體部分：δ=fPDi/(2[σ]tφ-0.5P)=0.58×3200×0.33/(2×137-0.5×0.33)=2.24mmδd=δ+C1+C2=2.24+0.3+1=3.5mm圓整至4mm錐體厚度取兩者最大值，即5mm。4.7.2錐形封頭的強度校核同理，和上面的方法類似，可對錐形封頭的強度進行校核，經(jīng)校核，滿足要求。4.7.3封頭的剛度校核容器和風(fēng)頭的最小厚度主要考慮制造工藝要求以及運輸和安裝過程中得剛度要求。同時，根據(jù)工程經(jīng)驗確定其值。不包括腐蝕余量。設(shè)計中采用得材料為不銹鋼，最小厚度δmin=2mm。設(shè)計中橢圓封頭厚度、筒體厚度、錐形封頭厚度均大于2mm因此，符合要求。4.8部分附件設(shè)計選型4.8.1正壓保護閥發(fā)酵罐內(nèi)壓力升高時，會發(fā)生危險，因此，必須安裝正壓保護閥。空罐的壓力變化特別明顯，罐容越大，危險性越大。正壓保護閥安裝在錐形罐的頂部。4.8.2真空閥大罐對真空很敏感，較小的負壓就會導(dǎo)致其外形的改變，負壓造成的危險遠比大罐超壓要大，即使溫度只有很小的變化，也會造成較大的氣體體積的變化。4.8.3CIP清洗裝置發(fā)酵完畢后，通常要對罐進行清洗，沖洗噴頭與罐頂裝置相連接，保證灌頂和罐體都能很好地被清洗，大罐清洗裝置有下列三種：固定式洗球，旋轉(zhuǎn)式洗球和旋轉(zhuǎn)式噴射洗球。本設(shè)計采用最后一種。4.8.4溫度傳感器在主發(fā)酵過程中，需要進行準(zhǔn)確的溫度控制和精確的溫度測量，由于在這期間內(nèi)會出現(xiàn)強烈的對流，形成溫差，因此，需要在罐的上部1/3處分別安裝溫度傳感器，并連接計算機，實現(xiàn)自動化控制。4.8.5液位高度傳感器罐內(nèi)液位的檢查很重要，通過壓差變送器，可將壓力信號轉(zhuǎn)換為液位高度，通過計算機顯示出液位的高度。4.8.6壓力傳感器在發(fā)酵和貯酒中，必須監(jiān)控錐形罐的壓力，本設(shè)計采用壓力傳感器與計算機采集數(shù)據(jù)，隨時檢查正壓、負壓保護閥是否正常。4.8.7最低液位和最高液位探頭為保證進液時不超過最高液位，出罐時能終止液體流出，在發(fā)酵罐上下兩部位均安裝相應(yīng)探頭，同時與計算機相連接，事先自動化管理。4.8.8人孔由于本設(shè)計的重點設(shè)備發(fā)酵罐屬于內(nèi)壓容器，故應(yīng)選擇受壓人孔，受壓人孔有回轉(zhuǎn)蓋式，吊蓋式。吊蓋式人孔使用方便，墊片壓緊較好，而回轉(zhuǎn)蓋式人孔結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)動時所占空間較小，如布置在水平位置，開啟時較為費力，綜合考慮，本設(shè)計選用吊蓋式人孔。公稱直徑選為500mm。4.8.9視鏡因為視鏡要裝在封頭上，取視鏡Dg150YHS4-80-78-5，重17.8kg。補強圈Dg500JB120-73，S補=150*10/（300-163）=10.95mm，故取12mm，重4.69kg。4.8.10洗滌液接管選用鋼管型號為：Dg80YB804-70（無縫耐酸）相應(yīng)法蘭：Pg6Dg100HG5010-58。4.8.11CO2回收壓縮空氣接管選用鋼管型號為：Dg80YB804-70（無縫耐酸）相應(yīng)法蘭：Pg6Dg100HG5010-2冷卻劑進出接管選用鋼管型號為：Dg80HG5010-58（無縫耐酸）相應(yīng)法蘭：Pg6Dg80HG5010-584.8.13出酒管選用鋼管型號為：Dg100YB231-70（無縫耐酸）相應(yīng)法蘭：Pg6Dg100HG5010-584.8.14支座支座的選擇要根據(jù)罐的重量以及支座來進行，罐的重量=表面積×厚度×密度=（11.5×5+25×6+128.6×5）×7.9=6719kg酒的重量為:309.3×1.010×1000=312393kg總重為312393+6719=319112kg319112×9.8=3127298N選JB/T4725-92，耳座B8,長臂，帶墊板，允許載荷250KN，一共13個發(fā)酵車間的設(shè)計5.1車間布置概述本文論述的是發(fā)酵車間的設(shè)計，而車間布置是啤酒廠設(shè)計的重要組成部分，是在完成工藝流程圖和設(shè)備選型后，對車間的配置和設(shè)備的排列作出適當(dāng)?shù)陌才?。它關(guān)系到今后的生產(chǎn)是否能在良好的操作條件下正常、安全地進行；關(guān)系到投資費用的大??；并對土建、供電、供水、供氣等設(shè)計和設(shè)備安裝、檢修等均有直接影響。車間布置設(shè)計不僅要求工藝設(shè)計了解生產(chǎn)操作、設(shè)備維修和一定的安裝知識，而且要具備一定的土建、電力、自動儀表的等其他專業(yè)的基本知識。車間布置設(shè)計以工藝為主導(dǎo)，并在其他專業(yè)的密切配合下完成。根據(jù)物料衡算和發(fā)酵罐所能生產(chǎn)量，本設(shè)計最后確定所需的發(fā)酵罐的數(shù)量為27個，根據(jù)以下論述的車間原則，妥善安排擺放，務(wù)求適合工作人員的操作和控制。5.2車間設(shè)計的原則一個好的車間布置設(shè)計應(yīng)是設(shè)備排列簡潔、緊湊、整齊、美觀和操作、維修方便。設(shè)計時注意下列原則。 （1）應(yīng)符合生產(chǎn)操作的要求，設(shè)備分類集中布置。（2）必須按流程的流向順序依次進行設(shè)備的排列，讓物料順暢地向前運輸，保證垂直方向和水平方向的連貫性，避免物料和產(chǎn)品有往返和交叉的輸送。盡可能利用工藝位差，以節(jié)省動力設(shè)備的費用。（3）符合廠房建筑的要求，車間的高度一般為4～6m。（4）滿足設(shè)備順利進出車間的要求。因此，本設(shè)計當(dāng)中的發(fā)酵工廠車間必須符合以上要求，從而滿足工作需要，達到最佳和最優(yōu)化的空間，務(wù)求使發(fā)酵工作，可以做到安全，正常。5.3車間布置草圖在熟悉掌握有關(guān)設(shè)計圖紙、資料情況下，根據(jù)生產(chǎn)流程、生產(chǎn)性質(zhì)、各專業(yè)的要求等初步劃分生產(chǎn)、輔助生產(chǎn)和生活設(shè)施的位置，確定廠房柱距和跨度。先布置好流程中的主體和立體設(shè)備，再逐一計算每個設(shè)備必須的輔助場地和空間，進一步布置輔助設(shè)備和設(shè)施以及所需的場地和空間。最后確定柱網(wǎng)、樓梯、通道等占用的面積、未知和空間，以及設(shè)備等與墻面的距離。綜合、計算和分析確定廠房的平面尺寸。5.3.1車間布置圖標(biāo)出車間邊墻輪廓線，門窗位置，樓梯位置，柱網(wǎng)間距及以編號、各層標(biāo)高的車間建筑平面圖；設(shè)備外形俯視圖和流程號及設(shè)備的定位尺寸；輔助用房及生活的位置、尺寸，以及室內(nèi)主要設(shè)備、器具的位置和尺寸。發(fā)酵車間的設(shè)計平面在附錄給以分析說明。5.3.2車間布置設(shè)計圖的繪制方法用細點劃線畫出設(shè)備的中心線，用粗實線畫出設(shè)備外形輪廓及主要接管口，以表示安裝方位。標(biāo)注車間建筑的尺寸。平面圖中需要標(biāo)注車間的長度、寬度總尺寸，柱、墻定位軸線的間距尺寸。布置圖所有設(shè)備均需標(biāo)出名稱和代號，并與工藝流程圖相一致。注寫說明，制設(shè)備一覽表及標(biāo)題欄。發(fā)酵工段水、汽、制冷估算6.1發(fā)酵工段用水估算（自來水）6.1.1酵母洗滌用水每天需酵母泥約6t，洗水量為酵母泥6倍，設(shè)備用水時間1h，則每小時最大用無菌水量：6×6=36t/h=36000kg/6.1.2發(fā)酵罐洗刷用水每罐洗水4t，洗滌0.5h，每小時最大洗刷發(fā)酵罐用水量4/0.5=8t/h=8000kg/h6.2發(fā)酵工段耗冷估算6.2.1工藝耗冷量近幾年來普遍使用一段式串聯(lián)逆流式麥汁冷卻方法。使用的冷卻介質(zhì)為2℃的冷凍水，出口的溫度為85℃。糖化車間送來的熱麥汁溫度為94℃根據(jù)表4-2啤酒生產(chǎn)物衡算表，可知每糖化一次熱麥汁106300L，而相應(yīng)的麥汁密度為1048kg/m3,故麥汁量為：m=1048×106.300=111402.4(kg)又知100Bx麥汁比熱容C1=4.0kJ/(kg·K),工藝要求在1h小時內(nèi)完成冷卻過程，則所耗冷量為： 式中t1和t2——分別表示麥汁冷卻前后溫度（℃）τ——冷卻操作過程時間（h）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=4Q1=3×39.21×106=117.63×106(kJ)發(fā)酵耗冷量Q2（1）發(fā)酵期間發(fā)酵放熱Q2，假定麥汁固形均為麥芽糖，而麥芽糖的厭氧發(fā)酵房熱量為613.6kJ/kg。設(shè)發(fā)酵度為60%，則1L麥汁放熱量為：q0=613.6×12%×60%=44.18(kJ)根據(jù)物料衡算，每鍋麥汁的冷麥汁量為103100L,則每錐形缺罐發(fā)酵放熱量為：Q01=44.18×103100×4=18.22×106(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（旺季），并考慮到發(fā)酵放熱不平衡，取系數(shù)1.5,忽略主發(fā)酵的升溫，則發(fā)酵高溫時期耗冷量為：Q21=(Q01×1.5×6)÷(24×6×4)=(18.22×106×1.5×6)÷(24×6×4)=284687.5(kJ/h)（2）發(fā)酵后期發(fā)酵液降溫耗Q22主發(fā)酵后期，發(fā)酵后期，發(fā)酵液溫度從6℃緩降到-1Q02=4mc1[6-（-1）]=4×111402.4×4.0×7=12477068.8(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1.5個錐形罐）：Q22=（1.5Q02）/(24×2)=389908.4(kJ/h)（3）發(fā)酵總耗冷量Q2Q2=Q21+Q22=284687.5+389908.4=674595.9(kJ/h)（4）每罐用冷媒耗冷量Q0Q0=Q01+Q02=18.22×106+12477068.8=30.7×1066.2.1.在錐形罐啤酒發(fā)酵過程，主發(fā)酵結(jié)束時要排放部分酵母，經(jīng)洗滌活化后重復(fù)用于新麥汁的發(fā)酵，一般可重復(fù)使用5—7次。設(shè)濕酵母添加量為麥汁量的1.0%，且使用1℃的無菌水洗滌，洗滌無菌水量為酵母量的3倍。冷卻前無菌水溫30℃。用由中述條件，可得無菌水用量為：mw′=103100×6×1.0%×3=18558(kg/d)式中103100——糖化一次的冷麥汁量（kg）每班無菌水量：mw=mw′/3=18558/3=6186(kg/每班)假無菌水冷卻操作在2h小時內(nèi)完成，則無菌水冷卻耗量為：Q3=[mwcm(tw-tw′)]/τ=[6186×4.18×(30-1)]/2=374933.46(kg/h)每罐用于酵母洗滌的耗冷量：Q3=[GwGm(tw-tw′)]/1.5=[6186×4.18×(30-1)]/1.5=499911.28(kJ)式中1.5——每班裝罐1.5罐6.2.1.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)工廠實踐，年產(chǎn)200000t啤酒培養(yǎng)冷量為268000（kJ/h），則對應(yīng)的年冷耗量為：Q4’=Q4×288×=268000×288×15=1157.76×106(kJ)發(fā)酵車間工藝耗冷量Qt綜上計算，可算出發(fā)酵車間的工藝耗冷量為：Qt=Q1＋Q2＋Q3＋Q4=39210000+674595.9+374933.46+268000=40.53×106(kJ/h)6.2.2非工藝耗冷量Qnt除了上述的發(fā)酵過程工藝耗冷量外，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)成所謂的非工藝耗冷量，現(xiàn)分別介紹。露天錐形罐冷量散失Q5錐形罐啤酒發(fā)酵工廠幾乎都把發(fā)酵罐置天露天，由于太陽輻射，對流傳熱和熱傳導(dǎo)等造成冷量散失。通常，這部分的冷量由經(jīng)驗數(shù)據(jù)選取。根據(jù)經(jīng)驗，年產(chǎn)20萬噸啤酒廠露天錐形罐的冷量在52000-120000kJ/t啤酒之間，本設(shè)計選80000kJ/t啤酒。則旺季每天耗冷量Q5=Gb×80000=27845×1.010×6×80000/10000=1349925.6(kJ/d)式中Gb—旺季成品啤酒日產(chǎn)量（t）若白天日曬高峰耗冷為平均每小時耗冷量的1.5倍，則高峰耗冷量為：Q4=1.5Q5/24=84370.35(kJ/h)散失冷量Q6因涉及的設(shè)備、管路很多，若按前面介紹的公式計算，十分繁雜，故啤酒廠設(shè)計時往往根據(jù)實驗經(jīng)驗選取。通常，取Q6=12%Qt，所以：Q6=12%Qt=12%×40.53×106=4863600(kJ/h)非工藝耗冷量Qnt=Q5+Q6=1349925.6+4863600=6213525.6(kJ/h)6.3發(fā)酵工段蒸汽耗量據(jù)設(shè)計，每年糖化次數(shù)為2040次，總共生產(chǎn)啤酒204000000kg.年耗蒸汽總量為：DT=13124×2040=26772960(kg)每噸啤酒成品耗蒸汽（對糖化）：DS=26772960/50000.709=535.45（kg/t）每晝夜耗蒸汽量（生產(chǎn)旺季算）為：Dd=13124×6=78744(kg/d)關(guān)于糖化過程的冷卻，如熱麥汁被冷卻成熱麥汁后才送進發(fā)酵車間，必須盡量回收其中的熱量。最后若需要耗用冷凍水，則在以下“耗冷量計算”中將會介紹最后，把上述結(jié)果列成熱量消耗綜合表，如表表6啤酒廠糖化車間總熱量衡算表名稱規(guī)格（MPa）每噸消耗定額（kg）每小時最大用量（kg/h）每晝夜消耗量（kg/d）每年消耗量（kg/a）備注蒸汽0.3（表壓）535.4532817874426772960按旺季計算“三廢”處理以及綜合利用在純生啤酒生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生的廢氣、廢水、廢渣需要經(jīng)過一定的處理在排放，有利于保護環(huán)境，減少危害。符合國家“三廢”的排放標(biāo)準(zhǔn)，有益人命健康，并能綜合利用。7.1廢氣處理本設(shè)計工廠所生產(chǎn)排出的廢氣主要有發(fā)酵過程和鍋爐的煙道排放出來的。發(fā)酵過程所排放出來的廢氣較為干凈，經(jīng)過旋風(fēng)分離器分離之后再經(jīng)泡沫捕集器，可直接排放。而鍋爐排放的廢氣，有害成分包括塵埃、二氧化碳等。在煙道中可以用沉降并加水幕除塵的方法來消除煙道中廢氣的有害成分。7.2廢水處理現(xiàn)在，國內(nèi)外普遍處理啤酒廢水均采用生化法。根據(jù)處理過程當(dāng)中是否需要曝氣，可把生物處理法分類為好氧生物處理和厭氧生物處理兩種。7.2.1好氧生物處理在氧氣充足的條件下，利用好氧微生物的生命活動將啤酒廢水中的有機物氧化，其產(chǎn)物分別是二氧化碳、水及能量。但這類方法，沒有顧慮到廢水中的有機物利用問題，因此造成處理成本較高的結(jié)果。7.2.2活性污泥法較有代表性的好氧生物處理方法是活性污泥法?；钚晕勰喾軌蜃钣行У靥幚碇?、低濃度有機廢水，具有處理效果好、投資省等好處。該處理工藝的主要部分分別是：曝氣池和沉淀池。廢水在進入曝氣池后，與活性污泥混合，在人工充氧的條件下，活性污泥吸附并氧化分解廢水中的有機物，然后用沉淀池將污泥和水的分離。 7.3廢渣處理在啤酒廠的生產(chǎn)中會產(chǎn)生下列廢渣：（1）酒花糟和麥芽，（2）廢酵母，（3）熱凝固物，（4）硅藻土（5）冷凝固物，（6）標(biāo)簽紙等。在此，本設(shè)計論述最具有代表性的三種：廢酵母和硅藻土泥及麥糟的處理。7.3.1廢酵母的處理發(fā)酵當(dāng)中大量使用的酵母成為廢酵母，屬于耗氧量大的生物，因此，酵母絕對不能進入廢水，否則很快會變成腐爛物。處理的最好辦法就是將蛋白質(zhì)和維生素含量豐富的酵母作為飼料出售。但為了能夠保存，必須立即蒸