【導讀】第一節(jié)設(shè)計背景及前景·····························································1

　　

【正文】 天單罐降溫耗冷量為： Q02=4GC1[6（ 1） ]=4179。 179。 179。 7=(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 2 個錐形罐）： Q22=（ 2Q02） /(24179。 2)=(2179。 )/(24179。 2)=(KJ/h) (3)發(fā)酵總耗冷量 Q2 Q2=Q21+Q22=+=(kJ/h) (4)每酵用冷媒耗量 Q0 Q0=Q01+Q02=+=（ kg/h） (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： M2=Q2/（ Cw179。 6） =(179。 6)=（ kg/h） 酵母洗滌用冷無菌水冷卻的耗冷量 Q3 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%，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℃的酒精液作冷地介質(zhì)。 由中述條件，可得無菌水用量為： Gw=179。 8179。 %179。 3=(kg/d) 式中 —— 糖化一次的冷麥汁量（ kg） 假設(shè)無菌水冷卻操作在 2h 小時內(nèi)完成，則無菌水冷卻耗量為： 21 Q3=[GwCw(twtw′ )]/r =[179。 179。 (301)]/2=(kg/h) 所耗冷凍介質(zhì)量為： M3=Q3[cw(t2t1)]/r=[179。 179。 8]/2=(kg/h) 式中， t1和 t2—— 冷凍酒精 液熱交換前后的溫度，分別為 8℃和 0℃。 每罐用于酵母洗滌的耗冷量： Q3=[GwGm(twtw′ )]/2= 式中 2—— 每班裝罐 2 罐 酵母培養(yǎng)耗冷量 Q4 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) 100000t 啤酒培養(yǎng)冷量為 41800（ KJ/h），則 對應的年冷耗量為： Q4= （ 10179。 41800179。 288） =120384000(KJ) 相應的高峰冷凍介質(zhì)循環(huán)量為： M4 =Q4/[cm(t1t2)]= 120384000/（ 179。 8） =360689(kg/h) 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=+++120384000 =（ KJ/h） 第四節(jié) 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，對流傳熱和熱傳導等造成冷量散失。通常，這部分的冷量由經(jīng)驗數(shù)據(jù)墳取。根據(jù)經(jīng)驗，年產(chǎn)2 萬噸啤酒廠露天錐形罐的冷量在 900020200kJ/t 啤酒之間，若在南方亞熱地區(qū)設(shè)廠，可取高值。故旺季生天耗冷量為： Q51=179。 4179。 179。 4000179。 =（ KJ/d） 若白天日曬高峰耗冷為平均每小時耗冷量的 2 倍，則高峰耗冷量為： Q5 =2Q51 /24=(KJ/h) 22 冷媒（ 8℃稀酒精）用量： M5=Q5/[Cw(t2t1)]= (179。 8)=（ KJ/d） 清酒罐、過濾機及管道等散失冷量 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%179。 =(KJ/h) 第八章 耗水量計算 糖化用水 100kg 混合原料大約需用水量 400kg 糖化用水量 =1 800179。 400/100=7 200kg 糖化用水時間設(shè)為 ，故： 每小時最大用水量 =7 200/=14 400kg/h 洗糟用水 100kg 原料約用水 450kg,則需用水量： 1 800179。450/100=8 100kg 用水時間為 1h，則每小時洗糟最大用水量 =8 100/=5 400kg/h 糖化室洗刷用水 一般糖化室及設(shè)備洗刷用水每糖化一次，用水約 6t，用水時間為 2h故 洗刷最大用水量 =6/2=3t/h 沉淀槽冷卻用水 冷卻時間 為 1h 式中熱麥汁放出熱量 Q=GPCP(t39。－ t39。) 熱麥汁比重 C 麥汁 = 熱麥汁量 GP=10 799179。 =11 263kg/h 熱麥汁比熱 CP=℃ 熱麥汁溫度 t=100℃ t39。2=55℃ 冷卻水溫度 t1=18℃ t2=45℃ 冷卻水比熱 C=1kcal/kg℃ Q=11 263179。 (100－ 55)=496 698 kcal/h 23 G=18459kg/h 沉淀槽洗刷用水 每次洗刷用水 ，沖洗時間設(shè)為 ，則每小時最大用水量 =麥汁冷卻器冷卻用水 麥汁冷卻時間設(shè)為 1h，麥汁冷卻溫度為 ℃→ 6℃ 分二段冷卻，第一段：麥汁溫度 55℃→ 25℃ 冷水溫度 18℃→ 30℃ 冷卻水用量 G 麥汁放出熱量 Q 式中麥汁量 GP=11 263kg 麥汁比熱 CP=℃ 麥汁溫度 t39。1=55℃ t39。=25℃ 水的比熱 C=1kcal/kg℃ 冷卻水溫度 t1=18℃ t2=30℃ 麥汁冷卻時間 =1h ∴ Q=332 258kcal/h G=27 麥汁 冷卻器沖刷用水 設(shè)沖刷一次用水 4t，用水時間為 ，則最大用水量為 4/=8t/h 酵母洗滌用水（無菌水） 每天酵母泥最大產(chǎn)量約 600L，酵母儲存期每天換水一次，新收酵母洗滌 4 次，每次用水量為酵母的二倍，則連續(xù)生產(chǎn)每天用水量為（ 4＋ 1）179。 600179。 2=6 000L 發(fā)酵室洗滌用水 每天沖刷體積為 30m3 的發(fā)酵罐 2個，每個用水 3t，沖洗地面共用水 2t，每天用 水量 =2179。 3＋ 2=8t 用水時間設(shè)為 ，最大用水量 =8/=貯酒室洗滌用水 每天沖刷貯酒桶 一個，用水為 2t，管路及地面沖刷用水 1t，沖刷時間為 1h，最 24 大用水量為 =2＋ 1=3t/h 1清酒罐洗刷用水 每天使用 4 桶，沖洗一次，共用水 4t，沖刷時間為 40min，則最大用水量 =4179。60/40=6t/h 1過濾機用水 過濾機二臺，每臺沖刷一次，用水 3t（包括頂酒用水），使用時間為 ，則 最大用水量 =2179。 3/=4t/h 1洗瓶機用水 洗瓶機最大生產(chǎn)能力為 3 000 瓶 /h，沖洗每個瓶約需水 ，則 用水量 =3 000179。 =4 500L/h 每班生產(chǎn) 7h計，總耗 水量 =4 500179。 7=31 500L 1裝酒機用水 每沖洗一次，用水 ，每班沖洗一次，每次 ，最大用水量 =1殺菌機用水 殺菌機每個瓶耗水量 1L 算 用水量 =3 000179。 1=3 000L/h 3 000179。 7=21 000L/班 1其他用水 包括沖洗地板、管道沖刷、洗濾布等，每班需用水 10t，設(shè)用水時間為 2小時， 則每小時用水量 =10/2=5t/h 第九章 耗電量的計算 糖化工序用電量 表 5 糖化工序用電量計算 糖化工序配用電機 功率 kw 數(shù)量 合計 麥芽斗式提升機配用電機 1 麥芽進倉括板輸送機配用電機 1 麥芽出倉括板輸送機配用電機 1 麥芽斗式提升機用電機 4 1 4 25 麥芽脫皮電機 1 麥芽粗粒輥電機 11 1 11 麥芽進料電機 1 麥芽篩振動電機 1 大米提升機電機 1 大米刮板電機 1 大米出倉斗式提升機電機 1 大米振動篩電機 1 大米粉 碎機電機 22 1 22 預糖化器電機 1 麥漿送料泵電機 11 1 11 糊化鍋電機 1 糊化、糖化出料泵電機 15 1 15 糖化鍋電機 55 1 55 麥汁壓濾機二級馬達 3 1 3 減速齒輪馬達 1 麥槽出料螺旋電機 1 出槽迴旋電機 15 1 15 煮沸鍋電機 1 酒花麥汁泵電機 15 1 15 濁汁罐電機 1 澄清麥汁泵電機 22 1 22 凝水鍋爐電機 1 釀造水泵電機 15 1 15 熱水泵電機 1 冰水泵電機 11 1 11 冰水循環(huán)泵電機 11 1 11 CIP 回流泵電機 22 1 22 糖化操作微機處理電機 22 1 22 26 濁汁泵電機 4 1 4 總計 發(fā)酵工藝用電量 表 6 發(fā)酵工藝用電量計算 發(fā)酵工藝段配用電機 功率 數(shù)量 合計 酵母罐電機 1 酵母泵電機 1 啤酒供給泵電機 1 緩沖罐泵電機 1 啤酒過濾機液壓 泵電機 1 啤酒過濾機電機 3 1 3 啤酒添加劑電機 1 冷輸出泵 22 1 22 熱輸出泵 15 1 15 劑量泵電機 1 CO2 壓濾機配電機 1 無菌水泵電機 1 洗滌液回流泵電機 4 2 8 總計 27 包裝工段用電量 表 7 包裝工段用電量計算 包裝工段配用電機 功率 數(shù)量 合計 舊瓶輸送電機 1 洗瓶機電機 5 5 25 驗瓶機電機 1 裝酒機電機 1 壓蓋機電機 1 中間輸送帶電機 1 殺菌機電機 5 11 驗酒帶電機 1 成品酒輸送帶電機 1 貼標機電機 4 1 8 空箱輸送電機 6 1 6 輸送帶電機 1 裝箱機電機 8 1 8 桶裝線電機 1 罐裝線電機 1 總計 127 動力車間、機修車間、污 水處理站等的用電量為 2020 kw 照明負荷以全廠用電量的 6％計算 P＝（ ＋ ＋ 127＋ 2020） 6 ％ ＝ kw 全廠用電量 P 總＝ ＋ ＋ 127＋ 2020＋ ＝ kw 第十章 設(shè)備選擇及工廠布局 第一節(jié) 設(shè)備選擇原則 食品工廠設(shè)備大體分四個類型：計量和貯存設(shè)備，定型專用設(shè)備，通風機械 28 設(shè)備和非標準專業(yè)設(shè)備，在選擇設(shè)備時，要按下列原則進行。 （ 1）滿足工藝要求，保證產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量 （ 2）一般大型食品廠 應選用較先進的機械化程度高的設(shè)備，中型廠則看具體備件，一些產(chǎn)品可以選用機械化、連續(xù)化程度高的設(shè)備，小型廠則選用較簡單的設(shè)備。 （ 3）所選設(shè)備能充分利用原料，能耗少、效率高、體積小、維修方便、勞動強度底，并能一機多用。 （ 4）所選設(shè)備應符合食品衛(wèi)生要求，易清洗裝拆，與食品接觸的材料不易腐，不致對食品造成污染。 （ 5）設(shè)備結(jié)果構(gòu)合理，材料性能可適應各種工作條件（如溫度、濕度、酸堿度） （ 6）在溫度、壓力、真空、濃度、時間、速度、流量、液位、計數(shù)和程序等方面有合理的控制系統(tǒng)，盡量采用自動控制方式。 第二節(jié) 設(shè)備 的選擇 啤酒廠一般分為七個車間，分別為：預處理車間，制麥車間，糖化車間，發(fā)酵車間，過濾車間，灌裝車間，熱量供應車間。 一、 預處理車間設(shè)備 （ 1） 篩選設(shè)備 磁鐵分離器可由磁鐵和電磁鐵組成?？紤]到電磁鐵需耗電能且結(jié)構(gòu)復雜，維修困難。該設(shè)計中選擇了永久磁鐵的平板式磁鐵分離器。它具有結(jié)構(gòu)簡單，維護簡便，不耗電能等優(yōu)點，詞性退化后，更換磁鐵即可。 2．篩選機 篩選機機械有多種不同的構(gòu)造，發(fā)酵工廠較常用的是振動篩和轉(zhuǎn)筒篩。該設(shè)計中的大麥粗選機是由篩選與風選相結(jié)合的篩選機。還配套一圓筒分級篩，用于大麥精選后的分級。 其生產(chǎn)能力大于 10t/h。 3. 風選機 啤酒原料大米 ,麥芽等原料中含有雜草等雜質(zhì) ,所以要用一風選機對其 進行除雜。 29 （ 2）粉碎設(shè)備 1．六輥式粉碎機 輥式粉碎機廣泛用于粒狀物料的中碎及細碎。該設(shè)計中采用的是六輥式粉碎機。原因是二輥式粉碎機粉碎麥芽時，粉碎度不易控制，一般用語粉碎大米。六輥式的前兩對用光輥，以便皮殼不至粉碎得太細而影響麥汁的過濾操作。第三對用絲輥，將篩選的粗粒粉碎成細粒和細粉。 改進方案：與增濕法結(jié)合，使水分在 90~120s 內(nèi)水分增加 28— 30％。與干法比較，經(jīng)過增濕的麥芽粒大小適宜 ，谷皮無碎片。后糖化工藝進行中過濾速度比較快，濾汁較澄清，且麥芽汁顏色教淺，澀味較淡。 （ 3）稱量設(shè)備 本設(shè)計的投料量比較大，所以用傳統(tǒng)的傾翻計量稱就不再適用，本設(shè)計里面使用的是電子計量稱，該稱為了能夠準確的稱量，投料過程不能太快，它分為：前容器，稱重容器和后容器。 二．制麥車間 把原料大麥制成啤酒生產(chǎn)所需的麥芽的過程將在制麥車間進行。其工藝流程：大麥精選 → 浸漬 → 發(fā)芽 → 干燥 （平底浸麥槽） （薩易拉丁發(fā)芽箱） （單層高 效爐） 三．糖化車間 糖化 車間是進行麥汁的制備這項重要的工藝。將粉碎后的麥芽和輔料中的非水溶性組成通過酶的分解盡可能的轉(zhuǎn)化成水溶性組分。 工藝流程： 糖化，糊化 → 過濾 — 酒花→ 煮沸 → 回旋沉淀 → 冷卻 →過濾 該設(shè)計中采用的是六鍋式即糊化鍋，糖化鍋，過濾槽，煮沸鍋的基礎(chǔ)上增加一個過濾槽和煮沸鍋。因為糊化鍋和糖化鍋利用率較低，形成六器組合可增大產(chǎn)量，也為啤酒廠擴建糖化車間所采用的方法。 （ 1）糊化，糖化設(shè)備 采用不銹鋼的糊化鍋和糖化鍋，而且是球形鍋底便于清洗和料液排盡。鍋內(nèi)裝有螺旋漿攪拌器及擋板 。糊化鍋升溫速度達 ℃ /min。糖化鍋的升溫速度達1℃ /min。采用點狀加熱夾套。因為它從加熱效果上優(yōu)于弧形盤管加熱器。糖化 30 鍋的容積為 25m3， 糊化鍋的容積為 18m3。采用的是常壓蒸煮。 （ 2）過濾設(shè)備 過濾槽是最古老也是應用最廣泛的麥汁過濾設(shè)備， 過濾槽配置濕法輥粉碎較完 善，該設(shè)計中采用的是過濾槽對麥汁過濾，將麥糟和麥汁分開。與傳統(tǒng)的壓濾機法，快速滲出法，膜式壓濾機法相比麥汁相對濁度較好，節(jié)省原料消耗的優(yōu)點。 （ 3）煮沸設(shè)備 煮沸鍋 煮沸加熱設(shè)備加熱方式有直接加熱與間接加熱方式。直接加熱方式由于操作困難，勞動力強度大，工環(huán)境差的原因該設(shè)計中不采用而采用間接加熱方式。所采用的熱源為飽和蒸汽或過熱蒸汽。 外加熱器 該設(shè)計中采用的是外加熱盤管的煮沸鍋。外加熱器克服了內(nèi)加熱器清洗 困難的以及加熱時易局部過熱的缺點，但是它需要一個大容量的耐熱泵，使用動力電耗增加。外加熱式煮沸鍋除了用于煮沸外還可以兼做回旋沉淀槽，省去了一個設(shè)備，另外兩個麥汁煮沸鍋與一個外加熱器組合，煮沸鍋兼做回旋沉淀槽和麥汁暫存槽使用。 （ 4）酒花添加設(shè)備 添加系統(tǒng)可采用 2 個或 2個以上的自動添加罐 ,避免事故發(fā)生 .麥汁煮沸時 能回收 。 （ 5）麥槽貯罐 被分離出來的麥糟被用來做飼料的原料。 （ 6）分離設(shè)備 1．酒花分離器 煮沸結(jié)束后，采用酒花分離器盡快分離出酒花糟。如果使用的是酒花制 品（酒花粉，顆粒酒花，酒花浸膏）或者使用粉碎的酒花，則酒花分離器不再需要。 2．回旋沉淀槽 熱凝固物分離的傳統(tǒng)方法為自然沉淀法 — 冷卻盤法或沉淀槽法。冷卻盤法勞動強度大，麥汁易染雜菌，現(xiàn)在幾乎不再使用沉淀槽還需結(jié)合離心機和壓濾機進 31 行處理。本設(shè)計中采用的是回旋沉淀槽法過濾熱麥汁，特點是盡可能減小作為過濾介質(zhì)的麥槽層厚度，以強化過濾速度，又不擴大過濾器的直徑。 （ 7）冷卻設(shè)備 1．薄板冷卻器 麥汁的冷卻主要是開放式和密閉式。開放式冷卻較封閉式傳熱效率更低。 本設(shè)計中采用的是密閉式冷卻器 — 薄板冷卻器。冷卻效果好，且冷卻溫度較易控制。 （ 8）麥汁通風設(shè)備 1．空氣過濾器 麥汁通風是使麥汁內(nèi)含有一定量的溶氧，所以麥汁必須在發(fā)酵前需通入空氣，為了不混入雜菌，通入的空氣需經(jīng)過空氣過濾器。 2．文丘里管 在冷麥汁進入發(fā)酵罐的管路上安裝文丘里管，使無菌空氣與麥汁充分混合。 四．發(fā)酵車間 （ 1）酵母培養(yǎng)及添加罐 1. 酵母培養(yǎng)罐 發(fā)酵所需酵母通過純種培養(yǎng)獲得的，從優(yōu)良菌株的獲取到 培養(yǎng)出滿足接種 所需添加量，酵母還須經(jīng)歷實驗室擴大培養(yǎng)和生產(chǎn)現(xiàn)場擴大培養(yǎng)兩個階段。該設(shè)計中在發(fā)酵車間就設(shè)計了個酵母培養(yǎng)罐，使生產(chǎn)現(xiàn)場擴大培養(yǎng)在其中實現(xiàn)。 2. 酵母添加罐 實現(xiàn)使酵母添加入準備發(fā)酵的麥汁中。 （ 2）發(fā)酵設(shè)備 1. 奈塔罐（立式密閉圓柱錐體罐） 奈塔式罐克服了室外開放式易染雜菌等特點。實現(xiàn)了大型化，啤酒質(zhì)量 均一化，生產(chǎn)合理化，降低主要設(shè)備投資，縮短發(fā)酵時間等特點。所以該設(shè)計中選擇了奈塔罐。 （ 3）清洗設(shè)備 1． CIP 清洗系統(tǒng) 隨著啤酒發(fā)酵罐的容量正在逐步增大，這類發(fā)酵罐大部分安裝在室外，原 來 32 的清洗方法已不適宜。必須采用自動化的噴洗設(shè)備。本設(shè)計中采用的清洗系統(tǒng)，即內(nèi)部清洗系統(tǒng)，實現(xiàn)清晰消毒的自動化，保證了啤酒生產(chǎn)的無菌程度。 五．過濾車間 （ 1）配套設(shè)備 緩沖罐 直接把管道中的麥汁通入硅藻土過濾機中，因流速與流量太大，必然會影響過濾效果。所以本設(shè)計中在發(fā)酵完后，麥汁過濾前通入緩沖罐中進行緩沖。 添加罐 實現(xiàn)啤酒生產(chǎn)過程中一些穩(wěn)定劑，添加劑的添加。 （ 2）過濾設(shè)備 硅藻土過濾機 對于異相物料的分離有過濾，沉降的方法。本設(shè)計中通過對固相物質(zhì)的性質(zhì)與大小的考慮，認為過濾法更適合。過濾法根據(jù)過 濾介質(zhì)的不同可分纖 維濾布和松散粉粒兩種?？紤]到前者其技術(shù)特性受許多因素的影響，如纖維特性，編織紋法等。所以選擇了硅藻土過