課程設計--啤酒工藝設計

1、<p>　　課 程 設 計 說 明 書</p><p>　　題目：日產500L10°啤酒屋的工藝設計</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 設計目的&

3、lt;/b></p><p><b>　　1.3 設計內容</b></p><p>　　1.4 設計要求 </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 總圖布置的基本內容</p><p>　　2.2.2 總圖布置的原則與要求</p><p><b>　　工藝流程設計</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>　　工藝技術指標及基礎數據</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>　　設備設計與選型</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>　　設備的選擇</b></p><p><b>　　發(fā)酵罐</b></p><p><b>　　發(fā)酵罐個數</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>　　管道設計與布置</b></p><p><b>　　管道設計</b></p><p><b>　　管道布置</b></p><

13、;p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　設備一覽表</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，啤酒的生產技術逐步成為重點，當今，純生啤酒的生產技術、膜過濾

15、技術、微生物檢測和控制技術、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域。</p><p><b>　　1.2 設計目的</b></p><p>　　通過此課程設計，使我們初步掌握了工廠工藝設計的程序和方法，并受到一次工程設計的嚴格訓練，讓我們具有一定的工程設計能力。這對于即將從事科研，生產或技術管理工作的畢業(yè)生具有十分

16、重要的意義。</p><p>　　1.3 設計內容 </p><p>　　廠址的選擇與總圖布置。</p><p>　　工藝流程設計：根據設計任務，查閱有關資料、文獻，搜集必要的技術資料、工藝參數與數據，進行生產方法的選擇，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>　　設備的設計與選型：包括設備的容量、數量及主要的外形尺寸。</p><p><b>　　車間布置。</b></p><p><b>　　管道的設計與布置。</b></p><p><b>　　1.4 設計要求</b></p><p>　　

18、生產規(guī)模：日產500L 10º啤酒，全年生產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，根據新建廠所必須具備的條件，結合發(fā)酵工廠的特點，進行相近的調查、勘測工作，就可能建廠的幾個廠址的技術經濟條件，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、水文、氣象、地震）。2.技術經濟條件（原料供應與產品銷售、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計，其任務是根據工廠建筑群的組成內容及使用功能要求，結合廠址條件及有關技術要求，協(xié)調研究建，構筑物及各項設施之間的相互空間和平面關系，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)調一致、生產井然有序，并與四周建筑群相互協(xié)調的有機整體。</p><p>　　2.2.1 總圖布置的基本內容</p><p>　　基本內容：1.平面布置設計2.豎向布置設計3.運輸設計4.管線綜合設計5.綠化設計</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、符合生產流程的要求。2.應當將占地面積較大的生產主產房布置在產區(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.必須符合國家有關規(guī)范與規(guī)定。</p><p>　　第3章 工藝流程設計</p><p>　　3.1 工藝流程示意圖</p><p>　　生產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品的路線和順序，以及應用的過程及設備，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混合，55°保溫，進行蛋白質休止；（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，同時產生一系列的代謝副產物，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啤酒生產基礎數據</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、>　　（73.32%×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>　　根據上述衡算結果知，100kg麥芽原料可生產10°啤酒622.01L，故可得下述結果：</p><p>　　生產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>　　把上述的有關啤酒糖化生產車間的三項物料衡算計算結果整理成物料衡算表，見表3-2：</p><p>　　則糖化一次生產的成品啤酒的量為：500×1.012=506Kg </p><p>　　年產啤酒的量為：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米醪根據經驗公式進行計算。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>　　據設計，每年糖化次數為300次，總共生產啤酒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>　　根據熱量衡算可知，糖化一次用水量為281.40kg，糖化用水時間設為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>　　根據熱量衡算可知，洗槽一次用水量為361.8Kg 設洗槽用水時間為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 工藝技術指標及基礎數據</p><p>　　年產10℃啤酒150000L；每天1次，每年共糖化300次； 1鍋裝1罐。</p><p>　　根據發(fā)酵車間耗冷性質，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>　　根據表3-2啤酒生產物資資料衡算表，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（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，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)酵結束時要排放部分酵母，經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。</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>　　根據工藝設計，每月需進行一次酵母純培養(yǎng)，培養(yǎng)時間為12d，即288h。根據工廠實踐，年產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>　　根據實驗經驗選取，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 設備設計與選型</p><p>　　5.1糖化鍋尺寸的計算</p><p&g

80、t;　?。?）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>　　（2）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>　　（3）材質 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%=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>　　將以上數據整理并帶入得 ：</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備，擬采用內加熱式煮沸鍋。</p><p>　　（1）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，容量系數為65-75％，錐底角度應小于或等于140º為宜</p><p>　　（2）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>　?。?）材質鍋體一般宜用不銹鋼</p><p>　　醪液量G麥汁=565.55kg，煮沸鍋內麥汁濃度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>　　設過濾槽圓柱直徑為D,則圓柱高為2D,封頭頂的頂角為120°，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 設備的選擇</b></p><p>　　由于本次設計采用二器組合，糖化、過濾、煮沸、、沉淀、冷卻均在一鍋內完成，則選擇D=1.2m，H=2.4m的糖化鍋，內帶有過濾、沉淀、冷卻等設備。&

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

89、lt;b>　　2-周轉量數 則</b></p><p>　　N=14×1÷1+2=16</p><p>　　（1）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>　　設填充系數=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>　　將以上數據帶入公式，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>　　車間設備布置</b></p><p>　　見附錄附表2設備布置圖</p><p><b>　　管道設計與布置</b></p><p>　　7.1 管道設計計算</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：《生物工程設備》，中國輕工業(yè)出版社，2008年</p><p>　　【4】周廣田編：《現代啤酒工藝技術》，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，因而這次設計讓我加深了對各相關學科的聯(lián)系的認識，并初步了解了工廠設計的大致過程與方法。在此，要向設計過程中給予我?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計這門學科的授課，讓我學到了關于工廠設計的方法和所需要綜合考慮的種種問題，熟悉相關的知識與技巧。</p><p>　　感謝xx老師在設計過程中對于計算和作圖給予的寶貴指導意見，其嚴謹的精神，負責的態(tài)度給我深深的感觸。</p><p>　　也要感謝設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