課程設(shè)計--啤酒工藝設(shè)計

1、<p>　　課 程 設(shè) 計 說 明 書</p><p>　　題目：日產(chǎn)500L10°啤酒屋的工藝設(shè)計</p><p>　　院 系：生物與制藥工程學院</p><p>　　班 級：生物工程081</p><p>　　學 號： </p><p>　　姓 名： &

2、lt;/p><p>　　指導老師： </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　緒論 </b></p><p><b>　　1.1 概述 </b></p><p><b>　　1.2 設(shè)計目的&

3、lt;/b></p><p><b>　　1.3 設(shè)計內(nèi)容</b></p><p>　　1.4 設(shè)計要求 </p><p><b>　　廠址選擇與總圖布置</b></p><p>　　廠址選擇的地點與條件</p><p><b>　　總圖布置</

4、b></p><p>　　2.2.1 總圖布置的基本內(nèi)容</p><p>　　2.2.2 總圖布置的原則與要求</p><p><b>　　工藝流程設(shè)計</b></p><p><b>　　工藝流程示意圖</b></p><p><b>　　糖化工藝<

5、;/b></p><p><b>　　發(fā)酵工藝 </b></p><p><b>　　工藝計算</b></p><p><b>　　物料衡算</b></p><p>　　4.1.1 100kg原料的物料衡算</p><p>　　4.1.2 1

6、00L 10º啤酒的物料衡算</p><p>　　4.1.3 1000L 10º啤酒釀造車間物料衡算表</p><p><b>　　熱量衡算</b></p><p>　　4.2.1糖化用水耗熱量Q1</p><p>　　4.2.2醪液煮沸耗熱量Q2</p><p>　　4.2

7、.3洗槽水耗熱量Q3</p><p>　　4.2.4麥汁煮沸過程耗熱量Q4</p><p>　　4.2.5糖化一次總耗熱量Q總</p><p>　　4.2.6糖化一次耗用蒸汽量D</p><p>　　4.2.7每小時最大蒸汽耗量Dmax</p><p><b>　　4.2.8蒸汽單耗</b><

8、;/p><p>　　4.2.9糖化車間熱量衡算表</p><p><b>　　水平衡計算</b></p><p><b>　　糖化用水</b></p><p><b>　　洗槽用水</b></p><p><b>　　冷卻用水</b>&

9、lt;/p><p><b>　　洗刷用水</b></p><p><b>　　耗冷量計算</b></p><p><b>　　冷卻工藝流程</b></p><p>　　工藝技術(shù)指標及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)</p><p><b>　　工藝冷耗量Qt</b&

10、gt;</p><p><b>　　非公藝耗冷量</b></p><p>　　發(fā)酵車間耗冷量衡算表</p><p><b>　　設(shè)備設(shè)計與選型</b></p><p><b>　　糖化鍋</b></p><p><b>　　煮沸鍋</b&

11、gt;</p><p><b>　　回旋沉淀槽</b></p><p><b>　　設(shè)備的選擇</b></p><p><b>　　發(fā)酵罐</b></p><p><b>　　發(fā)酵罐個數(shù)</b></p><p><b>　

12、　發(fā)酵罐尺寸計算</b></p><p><b>　　車間布置</b></p><p><b>　　管道設(shè)計與布置</b></p><p><b>　　管道設(shè)計</b></p><p><b>　　管道布置</b></p><

13、;p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　設(shè)備一覽表</b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><p><b>　　致謝</b></p><p><b>　　9.4 附表</b></

14、p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p><b>　　1.1 概述</b></p><p>　　啤酒是以麥芽（包括特種麥芽）、水為主要原料，加啤酒花（包括酒花制品），經(jīng)酵母發(fā)酵釀制而成的、含二氧化碳的、起泡的、低酒精度的發(fā)酵酒。隨著世界的發(fā)展，啤酒的生產(chǎn)技術(shù)逐步成為重點，當今，純生啤酒的生產(chǎn)技術(shù)、膜過濾

15、技術(shù)、微生物檢測和控制技術(shù)、糖漿輔料的使用逐步發(fā)展起來。相信不久的將來，中國啤酒業(yè)將以嶄新的面貌躋身于世界啤酒先進領(lǐng)域。</p><p><b>　　1.2 設(shè)計目的</b></p><p>　　通過此課程設(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

16、重要的意義。</p><p>　　1.3 設(shè)計內(nèi)容 </p><p>　　廠址的選擇與總圖布置。</p><p>　　工藝流程設(shè)計：根據(jù)設(shè)計任務，查閱有關(guān)資料、文獻，搜集必要的技術(shù)資料、工藝參數(shù)與數(shù)據(jù)，進行生產(chǎn)方法的選擇，工藝流程與工藝條件的確定。</p><p>　　工藝計算：全廠物料衡算，糖化車間熱量衡算，水平衡計算，耗冷量計算。<

17、;/p><p>　　設(shè)備的設(shè)計與選型：包括設(shè)備的容量、數(shù)量及主要的外形尺寸。</p><p><b>　　車間布置。</b></p><p><b>　　管道的設(shè)計與布置。</b></p><p><b>　　1.4 設(shè)計要求</b></p><p>　　

18、生產(chǎn)規(guī)模：日產(chǎn)500L 10º啤酒，全年生產(chǎn)300天</p><p><b>　　發(fā)酵周期：14天</b></p><p><b>　　原料：麥芽</b></p><p>　　第2章 廠址選擇與總圖布置</p><p><b>　　2.1 廠址選擇</b></

19、p><p>　　廠址選擇是在指定的某一地區(qū)內(nèi)，根據(jù)新建廠所必須具備的條件，結(jié)合發(fā)酵工廠的特點，進行相近的調(diào)查、勘測工作，就可能建廠的幾個廠址的技術(shù)經(jīng)濟條件，列出幾個方案，進行綜合分析比較，從中擇優(yōu)確定廠址。</p><p>　　廠址的選擇需要考慮的因素：1.自然條件（地理位置、地形、地勢與地質(zhì)、水文、氣象、地震）。2.技術(shù)經(jīng)濟條件（原料供應與產(chǎn)品銷售、能源供應、給排水、所選廠址應有足夠的場地面

20、積、節(jié)約用地、交通運輸、企業(yè)協(xié)作與城市規(guī)劃）。</p><p><b>　　2.2 總圖布置</b></p><p>　　總圖布置是工廠總體布置的平面設(shè)計，其任務是根據(jù)工廠建筑群的組成內(nèi)容及使用功能要求，結(jié)合廠址條件及有關(guān)技術(shù)要求，協(xié)調(diào)研究建，構(gòu)筑物及各項設(shè)施之間的相互空間和平面關(guān)系，正確處理建筑物、交通運輸、管路管線、綠化區(qū)域等不知問題，充分利用地形，節(jié)約場地，使

21、所建工廠形成布局合理、協(xié)調(diào)一致、生產(chǎn)井然有序，并與四周建筑群相互協(xié)調(diào)的有機整體。</p><p>　　2.2.1 總圖布置的基本內(nèi)容</p><p>　　基本內(nèi)容：1.平面布置設(shè)計2.豎向布置設(shè)計3.運輸設(shè)計4.管線綜合設(shè)計5.綠化設(shè)計</p><p>　　2.2.2 總圖布置的原則與要求</p><p>　　原則與要求：1.總圖布置必須

22、符合生產(chǎn)流程的要求。2.應當將占地面積較大的生產(chǎn)主產(chǎn)房布置在產(chǎn)區(qū)的中心地帶，以便其他部門為其配合服務。3.充分考慮地區(qū)主風向的影響4.應將人流、貨物通道分開，避免交叉。5.應遵從城市規(guī)劃的要求。6.必須符合國家有關(guān)規(guī)范與規(guī)定。</p><p>　　第3章 工藝流程設(shè)計</p><p>　　3.1 工藝流程示意圖</p><p>　　生產(chǎn)工藝流程示意圖在物料衡算前

23、進行，其主要作用是：定性地表明原料變成產(chǎn)品的路線和順序，以及應用的過程及設(shè)備，如下圖所示：</p><p><b>　　3.2 糖化工藝</b></p><p>　　糖化的主要方法：煮出糖化法，浸出糖化法，雙醪糖化法，分級糖化法。</p><p>　　本設(shè)計采用煮出糖化法，特點：顏色色澤淡黃，泡沫豐富持久具有特殊味道。</p>

24、<p>　　工藝說明：（1）輔助原料與部分麥芽在糖化鍋中與水混合，并升溫煮沸。與此同時麥芽與水分在糖化鍋內(nèi)混合，55°保溫，進行蛋白質(zhì)休止；（2）第二段糖化，主要發(fā)揮-淀粉酶的催化作用，提高麥汁收率。此段要分醪煮沸至100度，在回到糖化對醪，最后升溫至78º時糖化結(jié)束。</p><p><b>　　3.3 發(fā)酵工藝</b></p><p&g

25、t;　　冷卻后的麥汁添加酵母以后，便是發(fā)酵的開始，整個發(fā)酵過程可以分為：酵母恢復階段，有氧呼吸階段，無氧呼吸階段。酵母接種后，開始在麥汁充氧的條件下，恢復其生理活性，以麥汁中的氨基酸為主要的氮源，可發(fā)酵性糖為主要的碳源，進行呼吸作用，并從中獲取能量而發(fā)生繁殖，同時產(chǎn)生一系列的代謝副產(chǎn)物，此后便在無氧的條件下進行酒精發(fā)酵。</p><p><b>　　第4章 工藝計算</b></p&g

26、t;<p>　　4.1 物料衡算 </p><p>　　啤酒廠糖化車間的物料平衡計算主要項目為原料（麥芽）和酒花用量，熱麥汁和冷麥汁量，廢渣量（糖化槽和酒花槽）等。</p><p>　　表3-1啤酒生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)</p><p>　　4.1.1 100kg原料的物料衡算</p><p><b>　　100kg原料：

27、</b></p><p>　　根據(jù)表1可得到原料收得率分別為：</p><p><b>　　原料麥芽收得率為：</b></p><p>　　0.78×(100%－6%)=73.32%</p><p>　　由上述可得100kg麥芽原料可制得的10°麥汁量為：</p><p

28、>　?。?3.32%×100）÷10%=733.2（Kg)</p><p>　　1.酒花耗用量：對啤酒，熱麥汁中加入的酒花量為0.2%，</p><p><b>　　故酒花耗用量為：</b></p><p>　　733.2×0.2%=1.4664（Kg）</p><p>　　又知10&

29、#176;麥汁在20℃時的相對密度為1084kg/m3，而100℃熱麥汁體積為20℃時的1.04倍，故</p><p>　　2.熱麥汁（100℃）體積為：</p><p>　　(733.2÷1.084)×1.04=703.44 (L)</p><p><b>　　3.冷麥汁量為：</b></p><p&g

30、t;　　703.44×（1－0.07）=654.198（L）</p><p><b>　　4.發(fā)酵液量為：</b></p><p>　　654.198×（1－0.02）=641.12（L）</p><p><b>　　5.過濾酒量為：</b></p><p>　　641.12&#

31、215;（1－0.01）=634.70（L）</p><p><b>　　6.成品啤酒量為：</b></p><p>　　634.70×（1－0.02）=622.01（L）</p><p>　　7.濕糖化糟量 設(shè)啤酒廠排出的濕麥芽糟水分含量為80%，則濕麥芽糟量為：</p><p>　　[(1－0.06)(1

32、00－78)／(100－80)]×100＝103.4（Kg）</p><p>　　8..酒花糟量 設(shè)麥汁煮沸過程中酒花浸出率為45%，且酒花糟水分含量為82%，則酒花糟量為：</p><p>　　[(100－45)／(100－82)]×1.4664＝4.4807（Kg）</p><p>　　4.1.2 100L啤酒的物料衡算</p>

33、<p>　　根據(jù)上述衡算結(jié)果知，100kg麥芽原料可生產(chǎn)10°啤酒622.01L，故可得下述結(jié)果：</p><p>　　生產(chǎn)100L10°啤酒需耗混合原料量為：</p><p>　　100×100／622.01=16.08（Kg） </p><p><b>　　麥芽耗用量為：</b></p&

34、gt;<p>　　16.08×100%=16.08（Kg）</p><p>　　3.酒花耗用量：對淡爽啤酒，熱麥汁中加入的酒花量為0.2%，</p><p><b>　　故酒花耗用量為：</b></p><p>　　(733.2/622.01)×100×0.2%=0.2358（Kg）</p>

35、;<p><b>　　4熱麥汁量為：</b></p><p>　　(16.08/100)×703.44=113.11（L）</p><p><b>　　冷麥汁量為：</b></p><p>　　(16.08/100)×654.198=105.195（L）</p><p&

36、gt;<b>　　發(fā)酵液量：</b></p><p>　　(16.08/100)×641.12=103.09（L）</p><p><b>　　過濾酒量：</b></p><p>　　(16.08/100)×634.70=102.06（L）</p><p><b>　　

37、成品酒量：</b></p><p>　　(16.08/100)×622.01=100.02（L）</p><p>　　9.濕糖化糟量 設(shè)啤酒廠排出的濕麥芽糟水分含量為80%，則濕麥芽糟量為：</p><p>　　[(1－0.06)(100－78)／(100－80)]×16.08＝16.627（Kg）</p><p

38、>　　故濕糖化糟量為:15.66Kg</p><p>　　10.酒花糟量 設(shè)麥汁煮沸過程中酒花浸出率為45%，且酒花糟水分含量為82%，則酒花糟量為：</p><p>　　[(100－45)／(100－82)]×0.2358＝0.7205（Kg）</p><p>　　4.1.3 500L/d 10°啤酒釀造車間物料衡算表</p&

39、gt;<p>　　把上述的有關(guān)啤酒糖化生產(chǎn)車間的三項物料衡算計算結(jié)果整理成物料衡算表，見表3-2：</p><p>　　則糖化一次生產(chǎn)的成品啤酒的量為：500×1.012=506Kg </p><p>　　年產(chǎn)啤酒的量為：500×300=150000L 以此類推可得如下</p><p>　　表3-2 啤酒廠釀造車間物料衡算表<

40、/p><p><b>　　4.2 熱量衡算</b></p><p>　　4.2.1 糖化用水耗熱量Q1</p><p>　　1.取糖化鍋中料水比為1:3.5，則糖化鍋加水量為：</p><p>　　Gw=80.40×3.5=281.40kg</p><p>　　2.自來水的平均溫度取t1=

41、15℃,而糖化配料用水溫度t2=45℃,故耗熱量為：</p><p>　　Q1=GwCw（t2-t1）=281.40×4.18×（45-15）=35287.56 KJ</p><p>　　4.2.2 醪液煮沸耗熱量Q2</p><p>　　1.(1)計算米醪的比熱容G米醪根據(jù)經(jīng)驗公式進行計算。式中W為含水百分率；C0為絕對谷物比熱容，取C0=1

42、.55kJ/(kg?K). </p><p>　　C麥繆=（80.40×1.71＋281.40×4.18）／（80.40＋281.40）=3.631KJ/（Kg·K）</p><p>　　(2)麥醪的初溫t0</p><p>　　設(shè)原料的初溫為15℃，而熱水為45℃，則</p><p>　　G麥繆=G麥芽+G水

43、=80.40+281.40=361.8Kg</p><p>　　T0=（80.40×1.71×15＋281.40×4.18×45）／(361.8×3.631)=44.55℃</p><p>　　把上述結(jié)果代入上式中，得：</p><p>　　Q21=361.8×3.631×（100-44.55）=

44、72844.43(KJ)</p><p>　　2. 煮沸過程蒸汽帶出的熱量Q22</p><p>　　設(shè)煮沸時間為40min，蒸發(fā)量為每小時5%，則蒸發(fā)水量為：</p><p>　　故：V1=361.8×5%×40÷60＝12.06Kg</p><p>　　Q22=12.06×2257.2＝27221.

45、832(KJ) </p><p>　　式中，I表示煮沸溫度（約為100℃）下水的汽化潛熱為2257.2kJ/kg</p><p><b>　　3..熱損失Q23</b></p><p>　　第一次煮沸過程的熱損失約為前兩次的耗熱量的15%，即：</p><p>　　Q23=15%×（Q2

46、1＋Q22）=15%×（72844.43＋27221.832）=15009.94(KJ)</p><p><b>　　由上述結(jié)果得：</b></p><p>　　Q2＝Q21＋Q22＋Q23＝72844.43＋27221.832＋15009.94=115076.202(KJ) </p><p>　　4.2.3洗槽水耗熱量Q3<

47、;/p><p>　　設(shè)洗槽水平均溫度為80℃，每100Kg原料用水450Kg，則用水量為</p><p>　　G洗=80.40×450/100=361.8kg</p><p>　　Q3= G洗Cw（80-18）=361.8×4.18×（80-15）=98301.06KJ</p><p>　　4.2.4 麥汁煮沸過程耗

48、熱量Q4</p><p>　　1.麥汁升溫至沸點耗熱量Q41</p><p>　　由表3-2啤酒廠釀造車間物料衡算表可知，100kg混合原料可得到703.44kg熱麥汁，并設(shè)過濾完畢麥汁溫度為70℃，則進入煮沸鍋的麥汁量為：</p><p>　　G麥汁=80.40×703.44/100=565.57kg</p><p>　　G水=5

49、65.57×6.4=3619.648kg</p><p>　　C麥汁=（565.57×1.71+3619.648×4.18）/（565.57+3619.648）=3.85KJ/(kg·K)</p><p><b>　　故</b></p><p>　　Q41= G麥汁C麥汁（100-70）=565.57&#

50、215;3.85×(100-70)=65323.335KJ</p><p>　　2.煮沸過程中蒸發(fā)量Q42</p><p>　　煮沸強度10%，時間1.5h，則蒸發(fā)水分為</p><p>　　V2= G麥汁×10%×1.5=565.57×10%×1.5=84.8355kg</p><p>　　

51、Q42=IV2=2257.2×84.8355=191490.69KJ</p><p>　　3.熱損失為Q43（約為升溫煮沸過程中的耗熱量的15%）</p><p>　　Q43=15%(Q41+Q42)=15%×(65323.335+191490.69)=38522.10KJ</p><p><b>　　4.計算Q4</b>&

52、lt;/p><p>　　Q4=Q41+Q42+Q43=65323.335+191490.69+38522.10=295336.125KJ</p><p>　　4.2.5 糖化一次總耗熱量Q總</p><p>　　Q總=Q1+Q2+Q3+Q4=35287.56 ＋115076.202＋98301.06+295336.125=544000.947KJ</p>

53、<p>　　4.2.6糖化一次耗用蒸汽量D</p><p>　　使用表壓0.3MPa的飽和蒸汽，I=2725.3KJ/Kg,則：</p><p>　　D=Q總/(I-i)η=544000.947/(2725.3-561.47)×95%=251.41kg</p><p>　　式中，i為相應冷凝水的焓（561.47kJ/kg）；η為蒸汽的熱效率，取η

54、=95%。</p><p>　　4.2.7 每小時最大蒸汽耗量Dmax</p><p>　　在糖化過程各步驟中，麥汁煮沸耗熱量Q4為最大，且已知煮沸時間為1.5h，熱效率為95%，故</p><p>　　Qmax=Q4/(1.5×95%)=295336.125/（1.5×95%）=207253.42KJ/h</p><p>

55、;　　相應的最大蒸汽耗量為：</p><p>　　Dmax=Qmax/(I-i)= 207253.42/（2725.3-561.47）=95.78kg</p><p><b>　　4.2.8蒸汽單耗</b></p><p>　　據(jù)設(shè)計，每年糖化次數(shù)為300次，總共生產(chǎn)啤酒150000L（151800kg）</p><p>

56、;<b>　　年耗蒸汽總量為：</b></p><p>　　Dt=262.4×300=78720kg</p><p>　　每kg啤酒成品耗蒸汽（對糖化）：</p><p>　　Ds=78720/151800=0.519kg/kg啤酒</p><p>　　每晝夜耗蒸汽量（一天1次）為：</p>&l

57、t;p>　　Dd=262.4kg/d</p><p>　　4.2.9 糖化車間熱量衡算表</p><p>　　表3-3 啤酒廠糖化車間總熱量衡算表</p><p>　　4.3 發(fā)酵車間的水耗量計算</p><p>　　主要包括糖化用水、洗槽用水、沉淀槽冷卻用水、冷卻器冷卻用水等。</p><p>　　4.3.1

58、.糖化用水</p><p>　　根據(jù)熱量衡算可知，糖化一次用水量為281.40kg，糖化用水時間設(shè)為0.25小時，則每小時最大用水量為281.40/0.25=1125.6kg/h</p><p>　　4.3.2.洗槽用水</p><p>　　根據(jù)熱量衡算可知，洗槽一次用水量為361.8Kg 設(shè)洗槽用水時間為1.5小時，則每小時洗槽用水最大量為361.8/1.5=24

59、1.2 kg/h</p><p><b>　　4.3.3冷卻用水</b></p><p>　　4.3.3.1沉淀槽冷卻用水</p><p>　　設(shè)沉淀槽溫度變化：熱麥汁 100℃→55℃ </p><p>　　冷卻水 45℃←15℃</p><p>　　由4.2.4可知 G'麥汁=G麥汁

60、-V2=565.55-84.8355=480.71kg C麥汁=3.85KJ/(kg·K)</p><p>　　G槽= G'麥汁×C麥汁（100-55） = 480.71×3.85×（100-55） =664.14kg</p><p>　　CW（45-15） 4.18×（45-15）</p>

61、<p>　　冷卻一小時 則所用水為664.14/1=664.14kg/h</p><p>　　4.3.3.2冷卻器冷卻用水</p><p>　　麥汁冷卻溫度為55℃→6℃,冷卻水溫20℃→35℃。</p><p>　　同上可得G冷=G'麥汁×C麥汁（55-6） =480.71×3.85×（55-6） =1446.35

62、kg</p><p>　　CW（35-20） 4.18×（35-20）</p><p>　　麥汁冷卻時間為1小時， 則所用水為1446.35/1=1446.35kg/h</p><p><b>　　4.3.7洗刷用水</b></p><p>　　4.3.4.1沉淀槽洗刷用水</p&

63、gt;<p>　　每次洗刷用水3.5噸，沖洗時間為0.5小時，則每小時最大用水量為</p><p>　　3.5/0.5=7(t/h)</p><p>　　4.3.4.2糖化室洗刷用水</p><p>　　一般糖化室設(shè)備洗刷用水每糖化一次，用水約6噸，用水時間為2小時，因此洗刷最大用水量為</p><p>　　4.3.4.3麥汁冷

64、卻器沖刷用水</p><p>　　設(shè)沖刷一次，用水4噸，用水時間為0.5小時，則最大用水量為4/0.5=8(t/h)</p><p>　　4.4 發(fā)酵車間的耗冷量衡算</p><p>　　4.4.1 冷卻工藝流程</p><p>　　100℃熱麥汁→冷麥汁（6℃）→錐形發(fā)酵罐→過濾冷卻至-1℃→貯酒→過濾→清酒罐</p><

65、;p>　　4.4.2 工藝技術(shù)指標及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)</p><p>　　年產(chǎn)10℃啤酒150000L；每天1次，每年共糖化300次； 1鍋裝1罐。</p><p>　　根據(jù)發(fā)酵車間耗冷性質(zhì)，可分工藝耗冷和非工藝耗冷兩類，既：</p><p>　　4.4.3 工藝耗冷量Qt</p><p>　　4.4.3.1. 麥汁冷卻耗冷量</p>

66、;<p>　　根據(jù)表3-2啤酒生產(chǎn)物資資料衡算表，每糖化一次需熱麥汁565.55L，其相應密度為1048Kg/m3，故麥汁量為：</p><p>　　G=565.55×1048/1000=592.70kg</p><p>　　又知100麥汁的比熱容為3.85 kJ/( kg?K),工藝要求在1h內(nèi)完成冷卻過程，麥汁冷卻前后溫度分別為100℃和6℃，則所耗冷量為：&l

67、t;/p><p>　　Q1=GC(t1-t2)/1=592.70×3.85×(100-6)=214498.13KJ/h</p><p>　　冷卻水冷卻前后溫度2℃和85℃，相應的冷凍介質(zhì)（2℃的冷水）耗量為：</p><p>　　M1=Q1/Cw(t2'-t1')= 214498.13/[4.18×(85-2)]=618.2

68、6kg/h</p><p>　　4.4.3.2.發(fā)酵耗冷量</p><p>　　4.4.3.2.1發(fā)酵期間發(fā)酵放熱Q21 </p><p>　　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：</p><p>　　q=613.6×10%×60%=36.816KJ

69、</p><p>　　根據(jù)物料衡算，麥汁的冷麥汁量為525.975L,則每錐形罐發(fā)酵放熱量為：</p><p>　　Q01=36.816×525.975=19364.30KJ</p><p>　　由于工藝規(guī)定主發(fā)酵時間為6天，每天糖化1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)酵高峰時期耗冷量為：</p>&

70、lt;p>　　Q21=Q01×1.5×1/(24×6)=201.71KJ/h</p><p>　　4.4.3.2.2發(fā)酵后期發(fā)酵液降溫耗Q22 </p><p>　　主發(fā)酵后期發(fā)酵液溫度從6℃緩慢降到-1℃。每天單罐降溫耗冷量為：</p><p>　　Q02=GC1[6-(-1)]= 592.70×4×7=

71、16595.6KJ</p><p>　　工藝要求此過程在2天內(nèi)完成，則耗冷量為：</p><p>　　Q22=1×Q02/(24×2)=1×16595.6/48=345.74KJ/h</p><p>　　4.4.3.2.3發(fā)酵總耗冷量Q2</p><p>　　Q2=Q21+Q22=201.71+345.74=54

72、7.45KJ/h</p><p>　　4.4.3.2.4每罐發(fā)酵耗冷量Q0</p><p>　　Q0=Q01+Q02=19364.30+16595.6=35959.9KJ</p><p>　　4.4.3.2.5發(fā)酵用冷媒耗（循環(huán)量）M2 發(fā)酵全過程冷卻用稀酒精液作冷卻介質(zhì)，進出口溫度為-8℃和0℃，故耗冷媒量為</p><p>　　M2=

73、Q2/[(Cm)×t]= 547.45/(4.18×8)=16.37Kg/h</p><p>　　4.4.3.3酵母洗滌耗冷量</p><p>　　在啤酒發(fā)酵過程，主發(fā)酵結(jié)束時要排放部分酵母，經(jīng)洗滌活化后重復用于新麥汁的發(fā)酵，一般可重復使用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-8℃的酒精

74、液作冷地介質(zhì)。</p><p>　　由上述條件，可得無菌水用量為：</p><p>　　Gw’=525.975×1.0%×3=15.78kg/d</p><p>　　每班無菌水用量：Gw=15.78/3=5.26kg/班</p><p>　　假定無菌水冷卻操作在2h小時內(nèi)完成，則無菌水冷卻耗冷量為：</p>

75、<p>　　Q3=GwCw（tw-tw’）/2=5.26×4.18×（30-1）/2=428.74kg/h</p><p><b>　　所耗冷介質(zhì)為：</b></p><p>　　M3=Q3/[Cw(t2-t1)]=428.74×/(4.18×8)=12.82kg/h</p><p>　　式中，

76、t1和t2—冷凍酒精液熱交換前后的溫度，分別為-8℃和0℃。</p><p>　　4.4.3.4. 酵母培養(yǎng)耗冷量</p><p>　　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)150000L（151800kg）啤酒培養(yǎng)耗冷量為Q4=257.335（kJ/h）</p><p>　　相應的高峰冷凍介質(zhì)循環(huán)量為：</p

77、><p>　　M4=Q4/[Cm(t2-t1)]= 257.335/[4.18×8]=7.70kg/h</p><p>　　4.4.3.5. 發(fā)酵車間工藝耗冷量</p><p>　　綜上計算，可算出發(fā)酵車間的工藝耗冷量為：</p><p>　　Qt=Q1+Q2+Q3+Q4=214498.13+547.45+428.74+257.335=

78、215731.655KJ/h</p><p>　　4.4.4 非工藝耗冷量</p><p>　　1.清酒罐、過濾機及管道等散失冷量</p><p>　　根據(jù)實驗經(jīng)驗選取，所以：</p><p>　　Q6=12%Qt=12%×215731.655=25887.80KJ/h</p><p>　　冷媒（-8℃稀酒精

79、）用量:M6=Q6/[Cm(t2-t1)]= 25887.80/[4.18×8]=774.16KJ/h</p><p>　　4.4.5發(fā)酵車間耗冷量衡算表</p><p>　　表3-4 發(fā)酵車間耗冷量衡算表</p><p>　　第5章 設(shè)備設(shè)計與選型</p><p>　　5.1糖化鍋尺寸的計算</p><p&g

80、t;　　（1）鍋體形式 為圓柱型鍋身球形鍋底，直徑與高之比為2:1</p><p>　?。?）加熱方式 夾套間接蒸汽加熱，夾套的蒸汽壓力通常為0.3-0.6MPa</p><p>　?。?）材質(zhì) 鍋體室用不銹鋼，夾套可用不銹鋼或普通鋼板</p><p>　　糖化繆量=361.8Kg</p><p>　　糖化繆的干物質(zhì)%=80.40×

81、（1-6%）／361.8=20.89%</p><p>　　查表得相對密度為1061.5kg/m3</p><p>　　則糖化鍋有效容積為：</p><p>　　V有效=361.8/1061.5=0.341m3</p><p>　　取糖化鍋充滿系數(shù)為0.75，則糖化總體積為：</p><p>　　V總=0.341

82、47;0.75=0.455m3</p><p>　　糖化鍋其圓筒直徑D與高H之比為2:1</p><p><b>　　則：</b></p><p>　　將以上數(shù)據(jù)整理并帶入得 ：</p><p>　　D=0.954m,H=0.477m</p><p>　　5.2煮沸鍋尺寸的計算</p>

83、<p>　　麥汁煮沸鍋是用于過濾后麥汁煮沸和加入酒花，使麥汁達到一定濃度的設(shè)備，擬采用內(nèi)加熱式煮沸鍋。</p><p>　?。?）鍋體形式 煮沸鍋圓柱形的器身，橢圓形封頭及封底。鍋身直徑與筒體高度之比為1.5:1-2:1，容量系數(shù)為65-75％，錐底角度應小于或等于140º為宜</p><p>　?。?）加熱方式 外加熱器，殼層通入0.3-0.6MPa蒸汽進行加熱&

84、lt;/p><p>　?。?）煮沸強度要求10％或更高</p><p>　?。?）材質(zhì)鍋體一般宜用不銹鋼</p><p>　　醪液量G麥汁=565.55kg，煮沸鍋內(nèi)麥汁濃度10°，查表得，密度為1036kg/m3</p><p>　　V有效=565.55/1036=0.546m3，V總=0.546/0.75=0.728m3</p

85、><p>　　設(shè)煮沸鍋圓柱直徑為D,則圓柱部分高為2D,橢圓封頭及封底的高為0.25D</p><p><b>　　代入近似計算式 得</b></p><p>　　D=0.751m,H=1.502m</p><p>　　5.3回旋沉淀槽的尺寸計算</p><p>　　回旋沉淀槽是圓柱形的器身，平底槽底

86、及無折邊錐形封頭頂。</p><p>　　回旋沉淀槽的麥汁量為：G'麥汁=G麥汁-V2=565.55-84.8355=480.71kg</p><p>　　V有效=480.53/1031=0.466m3，V容=0.466/0.75=0.621</p><p>　　設(shè)過濾槽圓柱直徑為D,則圓柱高為2D,封頭頂?shù)捻斀菫?20°，由體積公式：</p

87、><p>　　D=1.165m，H=2.320m</p><p>　　圓整為D=1.2m,H=2.4m</p><p><b>　　5.4 設(shè)備的選擇</b></p><p>　　由于本次設(shè)計采用二器組合，糖化、過濾、煮沸、、沉淀、冷卻均在一鍋內(nèi)完成，則選擇D=1.2m，H=2.4m的糖化鍋，內(nèi)帶有過濾、沉淀、冷卻等設(shè)備。&

88、lt;/p><p>　　5.5發(fā)酵罐的尺寸計算</p><p>　　5.5.1發(fā)酵罐的個數(shù)為：</p><p>　　其中 t-發(fā)酵周期（天）</p><p><b>　　n-每天糖化的次數(shù)</b></p><p>　　A-每個發(fā)酵罐可容納的麥汁的批次數(shù)（次）</p><p>&

89、lt;b>　　2-周轉(zhuǎn)量數(shù) 則</b></p><p>　　N=14×1÷1+2=16</p><p>　?。?）錐角的確定 錐角采用75°，便于酵母沉降和排放。</p><p>　?。?）冷卻方式的確定 本次設(shè)計方式采用夾套冷卻，分成3段，對柱身進行冷卻，而錐底部分采用冷卻層冷卻。</p><p

90、>　?。?）罐的保溫材料選擇 選用經(jīng)濟的聚酰氨樹脂。</p><p>　　（4）管的材料選擇 選用不銹鋼作為發(fā)酵罐的材料，耐腐蝕且導熱系數(shù)小，罐體上各種接管均為不銹鋼。</p><p>　　5.5.2.發(fā)酵罐尺寸的計算</p><p>　　糖化一次發(fā)酵液的量為515.45L，1鍋進一罐。</p><p>　　設(shè)填充系數(shù)=0.75<

91、/p><p>　　V總=515.45/0.75=687L=0.687m3</p><p>　　取徑高比為：D:H=1:4，錐角為75º，，則</p><p>　　將以上數(shù)據(jù)帶入公式，并整理得：</p><p>　　D=0.916(m), H=4D=3.664(m)</p><p><b>　　圓整得：&

92、lt;/b></p><p>　　D=1000mm，H=3800mm</p><p><b>　　車間設(shè)備布置</b></p><p>　　見附錄附表2設(shè)備布置圖</p><p><b>　　管道設(shè)計與布置</b></p><p>　　7.1 管道設(shè)計計算</p&

93、gt;<p><b>　　管徑計算</b></p><p>　　取麥汁處理時間為0.2h，流速為1.0m/s</p><p><b>　　則體積流量</b></p><p>　　Qv=1131.1L/h=1.1311m3/h</p><p><b>　　由Qv=Au得<

94、/b></p><p><b>　　d=19.99mm</b></p><p>　　圓整后取Dg20的無縫鋼管</p><p>　　校核：由Qv=Au得u=1.0m/s<3m/s,符合選取流速規(guī)定的范圍</p><p><b>　　查表得壁厚為3mm</b></p><

95、;p><b>　　7.2管道布置</b></p><p>　　見附錄附表3管道布置圖</p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　8.1設(shè)備一覽表</b></p><p><b>　　8.2參考文獻</b></p>

96、;<p>　　【1】吳思方編：《發(fā)酵工廠工藝設(shè)計概論》，中國輕工業(yè)出版社，2006年</p><p>　　【2】郭敦儀編：《啤酒工業(yè)手冊》修訂版，中國輕工業(yè)出版社，1998年</p><p>　　【3】梁世中編：《生物工程設(shè)備》，中國輕工業(yè)出版社，2008年</p><p>　　【4】周廣田編：《現(xiàn)代啤酒工藝技術(shù)》，化學工業(yè)出版社，，2007年<

97、/p><p><b>　　8.3致謝</b></p><p>　　通過兩個多星期的努力，我終于完成了這個課程設(shè)計。不得不說，在這當中要考慮很多問題，計算也很繁瑣，但是，卻是一次重要的對于所學知識進行綜合運用的過程，因而這次設(shè)計讓我加深了對各相關(guān)學科的聯(lián)系的認識，并初步了解了工廠設(shè)計的大致過程與方法。在此，要向設(shè)計過程中給予我?guī)椭睦蠋熗瑢W們誠摯的感謝。</p>

98、<p>　　感謝xx老師整個學期對于生物工廠設(shè)計這門學科的授課，讓我學到了關(guān)于工廠設(shè)計的方法和所需要綜合考慮的種種問題，熟悉相關(guān)的知識與技巧。</p><p>　　感謝xx老師在設(shè)計過程中對于計算和作圖給予的寶貴指導意見，其嚴謹?shù)木?，負責的態(tài)度給我深深的感觸。</p><p>　　也要感謝設(shè)計過程中一些同學們的幫助，對于計算中的問題，對于AutoCAD的使用等等方面，他們都