【正文】 長江大學(xué) 發(fā)酵工廠設(shè)計課程設(shè)計 題 目 名 稱： 年產(chǎn) 200 噸啤酒糖化車間設(shè)計 學(xué) 院（系）： 生命科學(xué)學(xué)院 專 業(yè) 班 級： 學(xué) 生 姓 名： 指 導(dǎo) 教 師： 課程設(shè)計日期： 2020 年 10 月 23 日 2020 年 1 月 10 日 目錄 引言 1 發(fā)酵工廠總平面設(shè)計方案 工廠的選址 工廠總平面設(shè)計方案 2 生產(chǎn)工藝流程設(shè)計 生產(chǎn)工藝概述 原料及產(chǎn)品質(zhì)量 生產(chǎn)工藝流程 3 設(shè)計計算說明 物料平衡計算 水平衡計算 熱量平衡計算 無菌空氣平衡計算 班產(chǎn)量計算與人員安排 設(shè)備的選型與校核計算 4 車間設(shè)備布置設(shè)計 車間布置說明 車間布置圖紙（平面圖、立面圖、主要設(shè)備圖） 總結(jié) 年產(chǎn) 200噸啤酒糖化車間設(shè)計 學(xué) 生： 李文清 吳宇 徐宗凱 滕炎桐 生命科學(xué)學(xué)院 指導(dǎo)老師：夏 帆，生命科學(xué)學(xué)院 引言 啤酒是以麥芽為主要原料，添加酒花，經(jīng)酵母發(fā)酵釀制而成的，是一種含二氧化碳、起泡、低酒精度的飲料酒 。由于其含醇量低，清涼爽口，深受世界各國的喜愛，成為世界性的飲料酒。 啤酒的原料是大麥。大麥?zhǔn)鞘澜缟戏N植最早的谷物之一，幾乎世界上所有地區(qū)都可種植，它的產(chǎn)量在谷物排名上，在小麥、玉米、稻谷之下，居第四位，而且大麥不是人類主要的糧食，習(xí)慣上作飼料。釀酒后的麥糟中，蛋白質(zhì)含量得到相對富集，更適宜于做飼料，于是，用大麥制啤酒得到發(fā)展。 中國近代啤酒是從歐洲傳入的，據(jù)考證在 1900 年俄羅斯技師在哈爾濱建立了第一家啤酒作坊。第一家現(xiàn)代化啤酒廠是 1903 年在青島由德國釀造師建立的英德啤酒廠。 1915 年在北京由中國人出資 建立了雙合盛啤酒廠。從 1905年到 1949 年的 40多年中，中國只有在青島、北京、哈爾濱、上海、煙臺、廣州等地建立了不到 10年工廠，年產(chǎn)啤酒近一萬噸，從 1949年到 1993年，我們用 43年的時間，發(fā)展成為世界啤酒第二生產(chǎn)大國，這樣的發(fā)展速度舉世矚目。 我國啤酒工業(yè)的未來主要有以下幾方面的變化：產(chǎn)量的發(fā)展；規(guī)模的擴(kuò)大；技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)還有差距，要不斷的提高；原料的發(fā)展；啤酒品種向多樣化發(fā)展；高濃度釀造技術(shù)；非熱消毒的純生啤酒釀造；人才的培養(yǎng)等。 隨著世界的發(fā)展，啤酒的生產(chǎn)技術(shù)逐步成為重點(diǎn)。當(dāng)今，純生啤酒的生產(chǎn)技術(shù)， 膜過濾技術(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，中國的啤酒業(yè)將以嶄新的面貌躋身于世界啤酒先進(jìn)領(lǐng)域 。 1 發(fā)酵工廠總平面設(shè)計方案 工廠的選址 廠址選擇的原則 廠址選擇是設(shè)計工作的基本內(nèi)容之一。廠址選擇的好壞直接影響設(shè)計質(zhì)量、建設(shè)進(jìn)度、投資大小和投產(chǎn)后經(jīng)營管理條件。因此，廠址選擇是一項包括政治、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)的綜合性的復(fù)雜工作，具有較高的原則性和廣泛的技術(shù)性。 廠址要符合國家下達(dá)建廠計劃任務(wù)書中所作的規(guī)定和要求。 廠址應(yīng)符合當(dāng)?shù)爻擎?zhèn)總體發(fā)展 規(guī)劃的要求，并盡量與附近工業(yè)企業(yè)相配合，以節(jié)約基建投資。 廠址的面積和外形要滿足啤酒生產(chǎn)工藝的要求，并留有適當(dāng)?shù)臄U(kuò)建余地。 廠址地形宜平坦，地面傾斜坡度最好不超過 3% ,便于廠區(qū)運(yùn)輸線路布置，并盡可能減少土方工程量。 廠址應(yīng)符合國家有關(guān)衛(wèi)生、防火、人防等要求。如 :廠區(qū)應(yīng)在居民點(diǎn)下風(fēng)側(cè) 。河流的上游 。廠區(qū)附近不得有細(xì)菌，傳染病病源或其他污染的來源 。不應(yīng)選擇在低洼窩風(fēng)的地形做廠區(qū)，應(yīng)避開軍事措施地區(qū)等等。 廠址應(yīng)在當(dāng)?shù)刈罡吆樗恢?，如果低于洪水位則須有堅固堤防保護(hù) .同時，要防止內(nèi)澇水的浸淹 . 廠址選擇從投資和經(jīng)濟(jì)效益考慮 廠址應(yīng)有較方便的運(yùn)輸條件，若需建公路或?qū)Ｓ描F路時，距離最短為好，以節(jié)省投資。 有一定供電條件，滿足生產(chǎn)需要。 所選廠址附近不僅有充足的水源，而且水質(zhì)應(yīng)較好。 廠址最好選在居民區(qū)附近，這樣可以減少宿舍，商店，學(xué)校等職工的生活福利設(shè)施。 廠址的選擇依據(jù) 要有可靠的水源，在滿足啤酒廠生產(chǎn)用水的水質(zhì)、水量及水溫的條件之下，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(dú)采取一種水源，也可取 二種或三種水源以分別用于生產(chǎn)。 根據(jù)交通運(yùn)輸方式的不同而考慮廠址的位置 .如原材料、成品以水運(yùn)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(yùn)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。 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。 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)。 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 . 廠址不宜選在有礦產(chǎn)地區(qū)、有古跡文物地區(qū)。風(fēng)景游覽區(qū)、有化學(xué)廢料，有機(jī)廢料堆放的地區(qū)等。 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(yùn)輸。 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。 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(jī)械、預(yù)制場地、建材的運(yùn)輸、堆放等條件的利便情況。 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。 廠址選擇結(jié)果 綜合以各種因素，初步選擇 荊州 近郊作為啤酒廠的廠址。這樣，原料購買運(yùn)輸不成問題，產(chǎn)品又能及時的銷往各中心城市，交通較為方便，是較為理想的選擇。 環(huán)境保護(hù)方案 工廠應(yīng)遠(yuǎn)離市中心距大型的化工廠較遠(yuǎn)，盡量減少大氣污染及水污染，污水先用活性污泥處理，達(dá)標(biāo)后再排放。三廢要符合國家標(biāo)準(zhǔn)。 工廠總平面設(shè)計方案 （ 1） 滿足生產(chǎn)要求，工藝流程合理 工廠總體布局應(yīng)滿足生產(chǎn)要求，符合工藝過程，減少物流量，同時重視各部門之間的 關(guān)系密切程度。具體布置模式有兩種： ① 按功能劃分廠區(qū)，即將工廠的各部門按生產(chǎn)性質(zhì)、衛(wèi)生，防火與運(yùn)輸要求的相似性，將工廠劃分為若干功能區(qū)段。如中、大型機(jī)械工廠的廠區(qū)，可劃分為加工裝配區(qū)，備料（熱加工）區(qū)，動力區(qū)、倉庫設(shè)施區(qū)及廠前區(qū)等。這種布置模式的優(yōu)點(diǎn)是各區(qū)域功能明確，相互干擾少，環(huán)境條件好，但是，這種布置模式難以完全滿足工藝流程和物流合理化的要求。 ② 采用系統(tǒng)布置設(shè)計模式，即按各部門之間物流與非物流相互關(guān)系的密切程度進(jìn)行系統(tǒng)布置，因此可以避免物料搬運(yùn)的往返交叉，節(jié)省搬運(yùn)時間與費(fèi)用。 （ 2）適應(yīng)工廠內(nèi)外運(yùn)輸要求，線路短捷順直 工廠總平面布置要與工廠內(nèi)部運(yùn)輸方式相適應(yīng)。根據(jù)生產(chǎn)產(chǎn)品產(chǎn)量特點(diǎn)，可以采用鐵路運(yùn)輸、道路運(yùn)輸、帶式運(yùn)輸或管道運(yùn)輸?shù)?。根?jù)選定的運(yùn)輸方式，運(yùn)輸設(shè)備及技術(shù)要求等，合理地確定運(yùn)輸線路及與之有關(guān)的部門的位置。 廠內(nèi)道路承擔(dān)著物料運(yùn)輸，人流輸送，消防通行的任務(wù)，還具有劃分廠區(qū)的功能；道路系統(tǒng)的布局對廠區(qū)綠化、美化，排水設(shè)施布置，工程管線鋪設(shè)，也有重大影響。 工廠內(nèi)部運(yùn)輸方式，道路布局等應(yīng)與廠外運(yùn)輸方式相適應(yīng)，這也是工廠總平面布置應(yīng)給予重視的問題。 （ 3）合理用地 節(jié)約用地是我國的一項基本國策。工 業(yè)企業(yè)建設(shè)中，在確保生產(chǎn)和安全的前提下，應(yīng)盡量合理地節(jié)約建設(shè)用地。在工廠總平面布置時可以采取如下措施： ① 根據(jù)運(yùn)輸、防火、安全，衛(wèi)生、綠化等要求，臺理確定通道寬度以及各部門建筑物之間的距離，力求總體布局緊湊合理。 ② 在滿足生產(chǎn)工藝要求的前提下，將聯(lián)系密切的生產(chǎn)廠房進(jìn)行合并，建成聯(lián)合廠房。此外，可以采用多層建筑或適宜的建筑物外形。 ③ 適當(dāng)預(yù)留發(fā)展用地。 （ 4）充分注意防火、防爆、防振與防噪聲 安全生產(chǎn)是工廠布局首先要考慮的問題，在某些危險部門之間應(yīng)留出適當(dāng)?shù)姆阑稹⒎辣g距。 振動 會影響精密作業(yè)車間的生產(chǎn)，因此精密車間必須遠(yuǎn)離振源或采用必要的隔振措施。如機(jī)械廠的精加工車間及計量部門應(yīng)遠(yuǎn)離鍛造車間或沖壓車間。 噪聲不僅影響工作，而且還會摧殘人的身體健康。因此，在工廠總平面布置時要考慮防噪聲問題，一是可以采取隔音措施，降低噪聲源發(fā)出的噪聲級；二是可以采取使人員多的部門遠(yuǎn)離噪聲源的方法。 （ 5）利用風(fēng)象、朝向的自然條件，減小環(huán)境污染 生產(chǎn)中產(chǎn)生的有害煙霧和粉塵會嚴(yán)重影響工作人員的身體健康，并會造成環(huán)境污染。進(jìn)行工廠總平面布置前，必須了解當(dāng)?shù)?.全年各季節(jié)風(fēng)向的分布和變化轉(zhuǎn)換規(guī)律，繪 制成風(fēng)象圖，拽出全年占優(yōu)勢的盛行風(fēng)向及最小風(fēng)頻風(fēng)向。如我國北方大部分地區(qū)春，夏季盛行東南風(fēng)，秋，冬季盛行西北風(fēng)。散發(fā)有害煙霧或粉塵的車間，應(yīng)分布在兩盛行風(fēng)向間的最小頻風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)。 另外，建筑物的朝向也是工廠總平面布置時應(yīng)注意的問題，特別是對日照、采光和自然通風(fēng)要求較高的建筑物，更應(yīng)注意這個問題。 （ 6）充分利用地形、地貌、地質(zhì)條件。 （ 7）考慮建筑群體的空間組織和造型，注意美學(xué)效果。 （ 8）考慮建筑施工的便利條件。 2 生產(chǎn)工藝流程設(shè)計 生產(chǎn)工藝概述 啤酒廠的生產(chǎn)工藝主 要包括麥汁的制備和啤酒的發(fā)酵。 麥汁的制備主要在糖化車間進(jìn)行。粉碎后的麥芽和輔料和水混合進(jìn)入糖化鍋和糊化鍋，原料中的非水溶性物質(zhì)在酶作用下，經(jīng)過糖化、糊化過程被分解為水溶性浸出物。濾槽將麥汁中的水溶性浸出物和非水溶性麥槽等物質(zhì)分開。麥汁經(jīng)煮沸加入顆粒酒花，然后經(jīng)迴旋沉淀槽將熱麥汁與熱凝固物分離。分離后的麥汁進(jìn)入薄板冷卻器冷卻，再利用過濾設(shè)備等分離出麥汁中的冷凝固物 [4]。麥芽汁組分直接影響酵母生長、發(fā)酵，進(jìn)而影響啤酒的風(fēng)格和風(fēng)味穩(wěn)定性 [5]。處理后的麥汁進(jìn)入發(fā)酵罐發(fā)酵。 麥汁的制備 熱水 蒸汽 ↓ ↓ 麥槽貯槽 大米粉 ———— →糊化鍋 ↑ 蒸汽 ↓ 麥槽 75－ 85 ℃熱水洗槽 ↓ ↓ ↑ ↓ 麥芽粉漿 —— →糖化鍋 ———————— → 板框式壓濾機(jī) —— → 顆粒酒花 ↓ —— →麥汁暫存罐 ———— →薄板熱交換器 ——— →煮沸鍋 蒸汽 冰水 供 O2 ↓ ↓ ↓ 煮沸鍋 —— →迴轉(zhuǎn)沉淀槽 —— →麥汁冷卻器 —— →發(fā)酵罐 ↓ ↓ ↓ 二次蒸汽 熱凝固物 80 ℃熱水罐 ↓ 冷水 —— →冷凝器 —— → 90 ℃熱水罐 圖 麥汁制備流程圖 原料的粉碎及輸送 原料經(jīng)過粉碎后，有較大的比表面積，物質(zhì)更容易溶解和分散在水中，加速物料的溶解和酶的反應(yīng)。 麥芽→ 麥芽立倉→ 精選篩→ 除鐵器→ 麥芽定量秤→ 濕式粉碎機(jī) 大米→ 大米立倉 →平面迴轉(zhuǎn)篩→ 除鐵器→ 大米定量秤→ 大米粉碎機(jī)→ 大米粉儲箱 大米和麥芽由斗式提升機(jī)和螺旋機(jī)送入立倉儲藏，然后經(jīng)過傾斜輸送板送至螺旋輸送帶送入平面迴轉(zhuǎn)振 篩除雜，再經(jīng)除鐵器除鐵，進(jìn)入定量秤。滿秤后，大米用干法粉碎，要求盡量細(xì)。麥芽用濕法粉碎，要求麥芽皮裂而不碎。粉碎后，大米粉和麥芽粉分別進(jìn)入糊化和糖化鍋。 目前原料輸送采用機(jī)械輸送和氣流輸送較多，它們的優(yōu)缺點(diǎn)如下： （ 1） 氣流輸送：設(shè)備簡單，占地面積少，費(fèi)用少，連續(xù)化、自動化程度高，輸送能力和距離有較大的變動范圍。在氣流輸送的同時，還可以對物料進(jìn)行加熱、冷卻、干燥等操作。但氣流輸送能耗大，使用不當(dāng)容易堵塞管道，輸送過程麥芽易磨損，故