【正文】 3，這部分熱量由對流相輻射組成，具體計算可參閱有關(guān)資料。? 所以總的發(fā)酵熱是： 4．冷卻水耗量的計算? 由熱平衡方程式得：? QA＝ QB? 式中 ? QA—— 酒精或其他發(fā)酵產(chǎn)品的總發(fā)酵熱 (J／ h)? QB—— 冷卻水帶走的熱量 (J／ h)? [例題 ]? 某酒精工廠，每發(fā)酵罐的進料量為24t/h。每 4h裝滿一罐，發(fā)酵周期為 72h，冷卻水的初、終溫分別為 20℃ 和 25℃ ，若罐內(nèi)采用蛇管冷卻，試確定發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)尺寸、罐數(shù)、冷卻水耗量、冷卻面積和冷卻裝置的主要結(jié)構(gòu)尺寸。 (糖化醪密度為 1076kg／ m3)? n=24/4=6? N=6 72/24+1=19? 發(fā)酵罐容積? 發(fā)酵罐采用圓柱形器身，底和頂為錐形蓋，選取結(jié)構(gòu)尺寸的比例關(guān)系如下：? 由發(fā)酵罐的基本結(jié)構(gòu)尺寸，可確定全罐表面積．罐體圓柱部分表面積 F1和罐底罐頂表面積 F2， F3分別為：? 2．冷卻面積和冷卻裝置主要結(jié)構(gòu)尺寸? 假定罐壁不包扎保溫層，壁溫最高可達 35t，生產(chǎn)廠所在地區(qū)的夏季平均溫度可查閱有關(guān)資料，現(xiàn)假定為 32℃。Q3=全罐總表面積 ac(t2t1)主發(fā)酵控制發(fā)酵液溫度 tw為 30℃ ，按題意冷卻水進出口溫度分別為 t1＝ 20℃ ， t2＝ 25℃? (4)傳熱總系數(shù) K值的確定? 選取蛇管為水煤氣輸送鋼管，其規(guī)格為53／ 60Mm，則管的橫截面積為考慮罐徑較大，設(shè)罐內(nèi)同心裝兩列蛇管，并同時進入冷卻水，則水在管內(nèi)流速為：(5)冷卻面積和主要尺寸二、啤酒發(fā)酵設(shè)備 ? 近年來，啤酒發(fā)酵設(shè)備向大型、室外、聯(lián)合的方向發(fā)展，迄今為止，使用的大型發(fā)酵罐容量已達 1500噸。? 大型化的目的是：? (1)由于大型化，使啤酒質(zhì)量均一化；? 由于啤酒生產(chǎn)的罐數(shù)減少，使生產(chǎn)合理化，降低了主要設(shè)備的投資。 ? (1)發(fā)酵容器材料的變化。? 由陶器向木材 水泥 金屬材料演變? 現(xiàn)在的啤酒生產(chǎn)，后兩種材料都在使用。? 我國大多數(shù)啤酒發(fā)酵容器為內(nèi)有涂料的鋼筋水泥槽，新建的大型容器一般使用不銹鋼。啤酒發(fā)酵容器的變遷過程（ 2）開放式發(fā)酵容器向密閉式轉(zhuǎn)變。小規(guī)模生產(chǎn)時，一般用開放式，對發(fā)酵的管理、泡沫形態(tài)的觀察和醪液濃度的測定等比較方便。隨著啤酒生產(chǎn)規(guī)模的擴大，發(fā)酵容器大型化，并為密閉式。從開放式轉(zhuǎn)向密閉發(fā)酵的最大問題是發(fā)酵時被氣泡帶到表面的泡蓋的處理?？捎梦》ǚ蛛x泡蓋。（ 3）密閉容器的演變。原來是在開放式長方形容器上面加弓形蓋子的密閉發(fā)酵槽；隨著技術(shù)革新過渡到用鋼板、不銹鋼或鋁制的臥式圓筒形發(fā)酵罐。后來出現(xiàn)的是立式圓筒體錐底發(fā)酵罐。目前使用的大型發(fā)酵罐主要是立式罐，如奈坦罐、聯(lián)合罐、朝日罐等。由于發(fā)酵罐容量的增大，要求清洗設(shè)備裝置也有很大的改進，大都采用 CIP自動清洗系統(tǒng)。 啤酒前、后發(fā)酵設(shè)備及計算(一 )前發(fā)酵設(shè)備傳統(tǒng)的前發(fā)酵槽均置于發(fā)酵室內(nèi)，發(fā)酵槽大部分為開口式。前發(fā)酵槽可為鋼板制，常見的采用鋼筋混凝上制成，也有用磚砌、外面抹水泥的發(fā)酵槽。形式以長方形或正方形為主。前發(fā)酵槽內(nèi)要涂布一層特殊涂料作為保護層。采用不飽和聚脂樹脂、環(huán)氧樹脂或其他特殊涂料較為廣泛，但還未完全符合啤酒低溫發(fā)酵的防腐要求。 ? 前發(fā)酵槽的底略有傾斜，利于廢水排出? 離槽底 1015cm處，伸出有嫩啤酒放出管? 為了維持發(fā)酵槽內(nèi)醪液的低溫，在槽中裝有冷卻蛇管或排管。? 前發(fā)酵槽的冷卻面積，根據(jù)經(jīng)驗，對下面啤酒發(fā)酵取每立方米發(fā)酵液約為 ，蛇管內(nèi)通入 02度的冰水。? 注意 CO2的排放，防止中毒密閉式發(fā)酵槽優(yōu)點（ 1） 可回收二氧化碳（ 2） 減少前發(fā)酵室內(nèi)通風(fēng)換氣的耗冷量（ 3） 減少雜菌污染機會。組成在槽內(nèi)裝置冷卻蛇管在發(fā)酵室內(nèi)配置冷卻排， 或采用空調(diào)裝置，使室內(nèi)維持工藝所要求的溫度和濕度。? 發(fā)酵室內(nèi)裝置密閉式發(fā)酵罐，則采用空調(diào)設(shè)備，實施冷風(fēng)再循環(huán)更有利于冷耗的節(jié)約，為避免在室內(nèi)產(chǎn)生激烈的氣流，通風(fēng)口都應(yīng)設(shè)在墻角處。 降低發(fā)酵室的冷耗量措施? 合理地在室內(nèi)配置進出風(fēng)道以及正確操作空調(diào)設(shè)備? 發(fā)酵室的四周墻壁和頂棚均要采用較好的絕熱結(jié)構(gòu)，絕熱層厚度不應(yīng)小于 5cm。? 發(fā)酵槽外壁及四周墻壁應(yīng)鋪砌白瓷磚或紅缸磚，也可用標號較高的水泥抹面，再涂以較暗淡的油漆。? 地面通道應(yīng)用防滑瓷磚鋪設(shè)，并有 — 定坡度，便于廢水排出。? 發(fā)酵室內(nèi)頂相應(yīng)建成傾斜或光滑弧面，以免冷凝水淌入發(fā)酵槽內(nèi)。? 從節(jié)省冷耗考慮，室內(nèi)空間不宜太高，單位體積發(fā)酵室內(nèi)的發(fā)酵槽容量應(yīng)盡可能最大。(二 )前發(fā)酵罐的計算1.發(fā)酵槽數(shù)目的確定采用小容量的發(fā)酵槽，將導(dǎo)致一系列非生產(chǎn)消耗的增加。容積小，槽數(shù)目多，又必然會增加投資費用，所以一般不宜采用。在一個發(fā)酵槽內(nèi)可容納一次麥汁量的前提下，發(fā)酵槽的數(shù)目可按下式計算? 若單個發(fā)酵槽可容納糖化一次麥汁量的整倍數(shù)，則發(fā)酵槽數(shù)目可按下列通式計算 在一個發(fā)酵槽內(nèi)容納一次糖化麥芽汁量的前提下，發(fā)酵槽的數(shù)目僅僅取決于每日糖化次數(shù)和前發(fā)酵時間，而與生產(chǎn)量以及生產(chǎn)的不平衡性無關(guān)。 2．前發(fā)酵槽容積的確定 ? 計算糖化一次麥汁量或其量的整倍數(shù)，同時適當考慮泡沫所占的空間，即可確定前發(fā)酵槽的客積。計算如下： (三 )后發(fā)酵設(shè)備? 主要完成嫩啤酒的繼續(xù)發(fā)酵，并飽和二氧化碳，促進啤酒的穩(wěn)定、澄清和成熟。? 根據(jù)工藝要求，貯酒室內(nèi)要維持比前發(fā)酵室更低的溫度，一般要求 02℃ ，特殊產(chǎn)品要求達到2℃ 左右。? 后發(fā)酵過程殘?zhí)禽^低，發(fā)酵溫和，故槽內(nèi)一般無須再裝置冷卻蛇管。? 貯酒室的建筑結(jié)構(gòu)和保溫要求，均不能低于前發(fā)酵室，室內(nèi)低溫的維持，是借室內(nèi)冷卻排管或通入冷風(fēng)循環(huán)而得。 ? 后發(fā)酵槽是金屬的圓筒形密閉容器，有臥式和立式兩種。工廠大多數(shù)采用臥式。? 發(fā)酵過程中需飽和 CO2，后發(fā)酵槽應(yīng)制成耐壓。? 后發(fā)酵槽槽身裝有人孔、取樣閥、進出啤酒接管、排出二氧化碳接管、壓縮空氣接管、溫度計、壓力表和安全閥等附屬裝置。? 后發(fā)酵槽的材料，一般用 A3鋼板制造，內(nèi)壁涂以防腐層。? 貯酒槽全部放置在隔熱的貯酒室內(nèi)，維持一定的后酵溫度。毗鄰貯酒室外建有絕熱保暖的操作通道，在通道內(nèi)進行后發(fā)酵過程的調(diào)節(jié)和操作。? 貯酒室和通道相隔的墻壁上開有一定直徑和數(shù)量的玻璃窺察窗，便于觀察后發(fā)酵室內(nèi)部情況。? 通道內(nèi)保持常溫，開啟發(fā)酵液的管道和閥門都接通到通道里。(四 )后發(fā)酵罐的計算? 貯酒罐的容量應(yīng)和啤酒過濾能力配合起來，即一天的過濾量要相當一個罐或幾個罐的貯酒量。? 如果濾酒時貯酒罐的背壓用 CO2，情況會好得多。? 一般小型啤酒廠，采用單個貯酒罐滿足每日裝酒產(chǎn)量，而大中型啤酒廠則要數(shù)個貯灑罐才能滿足要求。 （二）新型啤酒發(fā)酵設(shè)備? 1.圓筒體錐底發(fā)酵耀? 圓簡體錐底立式發(fā)酵罐 (簡稱錐形罐 )，已廣泛用于上面或下面發(fā)酵啤酒生產(chǎn)。? 錐形耀可單獨用于前發(fā)酵或后發(fā)酵，還可以將前、后發(fā)酵合并在該罐進行 (一罐法 )。? 這種設(shè)備的優(yōu)點：在于能縮短發(fā)酵時間，而且具有生產(chǎn)上的靈活性，故能適合于生產(chǎn)各種類型啤酒的要求。設(shè)備特點? 這種設(shè)備一般置于室外。? 已滅菌的新鮮麥汁與酵母由底部進入罐內(nèi)；? 發(fā)酵最旺盛時，使用全部冷卻夾套，維持適宜的發(fā)酵溫度。冷媒多采用乙二醇或酒精溶液，也可使用氨 (直接蒸發(fā) )作冷媒；? CO2氣體由罐頂排出。? 罐身和罐蓋上均裝有人孔，罐頂裝有壓力表、安全閥和玻璃視鏡。? 在罐底裝有凈化的 CO2充氣管。? 罐身裝有取樣管和溫度計接管。? 設(shè)備外部包扎良好的保溫層，以減少冷量損耗。 ? 優(yōu)點：? （ 1）是能耗低，采用的管徑小，生產(chǎn)費用可以降低。? （ 2）最終沉積在錐底的酵母，可打開錐底閥門，把酵母排出罐外，部分酵母留作下次待用。 影響發(fā)酵設(shè)備造價的因素? 發(fā)酵設(shè)備大小、形式、操作壓力及所需的冷卻工作負荷。? 容器的形式主要指其單位容積所需的表面積，以 m2/100L表示，這是影響造價的主要因素。大型發(fā)酵罐的設(shè)計? 罐的耐壓要求? 熱交換? 內(nèi)部清洗? 罐的耐壓要求? 考慮 CO2的回收。就必須使罐內(nèi)的 CO2維持一定的壓力，所以大罐就成為一個耐壓罐，就有必要設(shè)立安全閥。? 罐的工作壓力根據(jù)其不同的發(fā)酵工藝而有所不同。若作為前酵和貯酒兩用，就應(yīng)以貯灑時 CO2含量為依據(jù)，所需的耐壓程度要稍高于單用于前酵的罐。? 根據(jù)英國設(shè)計法則 Bs5500(1976)的規(guī)定：如大罐的工作壓力為 x