【正文】 水最大用量為：247。=27561（kg/h） 糖化室洗刷用水糖化室及設備洗刷用水單次定為20噸，清洗時間為2小時，則：洗刷最大用水量為：20/2=10(t/h) 麥汁冷卻器冷卻用水 麥汁冷卻時間定為1小時，麥汁冷卻溫度為95176。C降至10176。C，冷卻水溫度為2176。C升至80176。C。 冷卻用水量 =Q/（） 麥汁放出熱量 Q=G麥汁（） 式中： =95176。C =10176。C =80176。C =2176。C = (kg) = ()所以Q=（9510）= （kJ/h） G水= 247。[(802)]=326(t/h) 澄清槽洗刷用水單次洗刷耗水量為8t，則有：洗刷最大用水量為：8/=16(t/h) 麥芽汁冷卻器清洗用水假設一次沖洗用水6t，則：最大用水量：6/=12(t/h) CIP裝置洗滌用水設配洗液一次用水6t，用水時間為1小時，則：最大用水量為：6/1=6(t/h) CIP系統(tǒng)配洗液用水配洗液用水每次用水20t，用水時間為1小時，則： 最大用水量為：20/1=20(t/h) 過濾冷卻器洗刷用水過濾冷卻器洗刷用水為4t,洗刷地面用水為2t,，則：最大用水量（4+2）/=4(t/h) 硅藻土過濾機洗刷用水設硅藻土過濾機洗刷用水為10t，地面洗刷用水2t，用水時間1小時，最大用水量為12(t/h)。 清酒罐洗刷用水每天洗刷清酒罐2個，用水量10t，地面清洗用水3t，用水時間1小時，則最大用水量為13(t/h)。 洗瓶機用水洗瓶機最大生產(chǎn)能力按2000瓶/h計，則總用水量為：2000247。1000=2(t/h)。 瓶裝機洗刷用水每沖洗一次用水5 t，沖洗時間為40分鐘，則最大耗水量為：560247。40=(t/h) 殺菌機用水殺菌機單瓶耗水量1kg，總耗水量為：200001247。1000=2(t/h)。包裝車間地面洗刷用水為15 t，則最大用水量為:15247。=30(t/h) 發(fā)酵罐洗刷用水一個發(fā)酵罐用水為3 t， 最大用水量為：3247。=6(t/h) 其他用水以上未計算的地面用水，管道沖洗用水，每班計20 t, 用水時間2小時，則 每小時的用水量為：20247。2=10(t) 工藝耗冷量的計算 發(fā)酵車間工藝流程94℃熱麥汁→冷麥汁（6℃）→錐形罐發(fā)酵→過冷卻1℃→貯酒→過濾→清酒罐 工藝技術指標及基礎數(shù)據(jù)年產(chǎn)11176。P淡色啤酒6萬噸旺季每天糖化4次，170天，產(chǎn)量占全年總產(chǎn)量70%，3鍋可裝滿一個錐形發(fā)酵罐，主發(fā)酵時間為6天。11度Bx麥汁比熱容c1=[kJ/()]冷媒用15%酒精稀溶液，比熱容可視為c2=[kJ/()]麥芽糖厭氧發(fā)酵熱q=麥汁發(fā)酵度為60%根據(jù)發(fā)酵車間耗冷性質，可分為工藝耗冷量和非工藝耗冷量兩類。即：Q=Qt+Qnt。 工藝耗冷量的計算 麥汁冷卻耗冷量Q1本設計采用一段式串聯(lián)逆流式麥汁冷卻方法，使用的冷卻介質為2℃的冷卻水，出口溫度為85℃，糖化車間送來的熱麥汁溫度為94℃，冷卻至發(fā)酵起始溫度6℃。根據(jù)物料衡算可知，每糖化一次得熱麥汁66896L，故麥汁量為：G=66896247。1000=69853（kg）11176。[kJ/()]，工藝要求在1h內(nèi)完成冷卻過程。則麥汁冷卻每鍋耗冷量:Q1=Gc1(t2t1)/ τ=69853(946)/1=23850541(kJ/h)式中： tt1分別為麥汁冷卻前后溫度94176。C和6176。C τ為冷卻操作過程時間1h根據(jù)設計結果，每個錐形發(fā)酵罐裝2鍋麥汁，則麥汁冷卻每罐耗冷量為：Qf=2Q1=323850541=47701082（kJ/罐）相應的冷卻介質（2176。C的冷水）耗量為：M1=Q1247。[(t2t1)]= 23850541247。(83) =68745(kg/h)式中：t2 t1分別為冷凍水的初溫和終溫85176。C、2176。C 為水的比熱容，[kJ/()]全年耗冷量為：=1070247。2= (kJ) 發(fā)酵耗冷量1. 發(fā)酵期間發(fā)酵放熱 假設麥汁固形物為麥芽糖，而麥芽糖的厭氧發(fā)酵熱發(fā)酵量為q= KJ/kg，設發(fā)酵度為60%，則1L麥汁放熱量為：q0=11%60%=(kJ)糖化一次得冷麥汁量63551L每錐形罐發(fā)酵放熱量：=635512= 5147631（kJ）由于工藝規(guī)定主發(fā)酵時間為6天，每天糖化4鍋麥汁，并考慮到放熱的不平衡，則發(fā)酵高峰的耗冷量為：=4/（2462） = 51476314/（2462）=112887（kJ/h）2. 發(fā)酵后期發(fā)酵液降溫耗冷主發(fā)酵后期，發(fā)酵后期，發(fā)酵液溫度從6℃緩降到1℃。每天單罐降溫耗冷量為：=2[6(1)]=2698537 =3794415(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個發(fā)酵罐）：=2/(242) =23794415/（242）=158101（kJ/h）3. 發(fā)酵總耗冷量=+=112887+158101=270988(kJ/h)4. 每酵用冷媒耗量= += 5147631+3794415= 8942046(kJ)5. 發(fā)酵用冷媒耗量（循環(huán)量）發(fā)酵過程冷卻用稀酒精做冷卻介質，進出口溫度為8176。C和0176。C，固耗冷量為：=/(c28) =270988/（8）=8104（kg/h）6. 全年耗冷量為：=1070247。2= 89420461070247。2=109 (kJ) 酵母洗滌用冷無菌水冷卻耗冷量在錐形罐啤酒發(fā)酵過程中，主發(fā)酵結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)酵一搬可重復使用57次，%，且使用1℃無菌水洗滌，洗滌無菌水量為酵母的3倍，冷卻前無菌水溫度為30℃，用8℃的酒精液做冷卻介質。由上面條件可得無菌水的用量為：=635516%2=（kJ/d）式中：63551為糖化一次冷麥汁量（kg）每班無菌水用量:=247。3=247。2=(kg/班)假定無菌水冷卻操作2 h內(nèi)完成，則無菌水冷卻耗冷量為：= （）/τ=(301)/2 =（kJ/h）所耗冷凍介質量為：= /[()]=(8)=(kg/h)式中：、為冷凍酒精液熱交換前后的溫度0℃和8℃。每罐用于酵母洗滌的耗冷量為：= （）/2=(301)/2 =(KJ) 式中：2為每班裝罐2罐。全年耗冷量為：=1070247。2=1070247。2=（kJ)根據(jù)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(jù)實踐，年產(chǎn)60000噸啤酒工廠酵母培養(yǎng)耗冷量為：=91624（kJ/h）對應的年耗冷量為：=28810=916242880=108（kJ）單罐工藝耗冷量為： =247。（1070247。2） =108247。（1070247。2）=（kJ）相應的高峰冷凍介質循環(huán)量為：=/[()] =91624/(8) =（kJ/h） 發(fā)酵車間工藝耗冷量1. 工藝耗冷量為： =+++=23850541+270988++91624=（kJ/h）2. 全年工藝總耗冷量為：=+++=+109++108=(kJ)3. 單罐工藝耗冷量=+++ =47701082+ 8942046++= (kJ) 非工藝耗冷量 除了上述發(fā)酵過程工藝好冷外，發(fā)酵罐外壁，運轉機械，維護結構及管道等均會耗用或散失冷量，構成所謂的非工藝好冷量，現(xiàn)在分別介紹。 錐形啤酒發(fā)酵工廠幾乎都是把發(fā)酵罐置于露天，由于太陽輻射，對流傳熱和熱傳導等造成冷量散失，可根據(jù)低溫設備，管道的冷量損失公式計算，通常這部分的冷量散失可由經(jīng)驗數(shù)據(jù)求取。根據(jù)經(jīng)驗，年產(chǎn)60000噸啤酒廠露天錐形發(fā)酵罐冷量損失在1300030000kJ/t啤酒之間，本設計選25000kJ/t。則旺季每天耗冷量為：=25000=24725000=6175000(kJ/d)式中：Gb為旺季成品啤酒日產(chǎn)量，t。單罐耗冷量為： =247。（6247。2）=6175000247。（6247。2）=（kJ）年耗冷量為：=1070247。2 =1070247。2 =（kJ/a）若白天日曬高峰耗冷量為平均每小時耗冷量的2倍，則高峰耗冷量為： =2/24=26175000/24=514584(kJ/h)冷媒（8℃稀酒精）用量：=/[()] =514584/(8) =15389(kJ/h)，過濾機及管道等散失冷量因涉及的設備、管路很多，故啤酒廠設計時根據(jù)實驗經(jīng)驗選取。通常取=12%,所以=12%=12%=(kJ/h)單罐耗冷量： =12%=12% =(kJ)年耗冷量: =1070247。2=(kJ)冷媒（8℃）稀酒精用量：=/[()] =（8）=(kJ/h) 非工藝總耗冷量每小時非工藝總耗冷量為：=+=514584+=(kJ/h)單罐非工藝總耗冷量為：=+=+ =(kJ)全年非工藝總耗冷量為：=+=+=(kJ) 總耗冷量每小時總耗冷量：=+=+=(kJ/h)每罐總耗冷量：=+= +=(kJ)全年總耗冷量：=+=+ =(kJ)單耗：247。60600=523102(kJ/t)將上述結果，整理后可得年產(chǎn)6萬噸啤酒廠發(fā)酵車間冷量衡算表，如下： 表24 6萬噸啤酒廠發(fā)酵車間耗冷量衡算表耗冷分類耗冷項目每小時耗冷量（kJ/h)冷媒用量（kg/h）每罐耗冷量（kJ）年耗冷量（kJ）工藝耗冷量麥汁冷卻248303646874574491093發(fā)酵耗冷395176810413043017無菌水耗冷2343287007234324酵母培養(yǎng)916242740工藝總耗冷25551492——88296434非工藝耗冷量錐形罐冷損失51458428180管道等冷損30661799169210595572非工藝耗冷4008509——16249552合計總耗冷29560001——104545986單耗523102kJ/t啤酒第三章 發(fā)酵車間設備設計與選型 發(fā)酵罐的設計與選型 發(fā)酵罐體積的確定本次設計選用錐底發(fā)酵罐，由物料衡算可知，糖化設備一次性糖化麥汁量64m3。一日糖化4次。選用發(fā)酵罐的有效容積（2鍋裝一罐）為：Vs=642=128 m179。發(fā)酵罐H:D=—6:1,這里選用4:1。錐角60—85176。，這里選用70176。裝料系數(shù)取80%85%，這里取Φ=80%。%%，%。則容積為： V有=Vs(1+%) =128（1+%） =129 m179。 V有效=V有/Φ=129247。80%=179。 橢圓形封頭體積：V橢圓 =D2hbπ/4+D2haπ/6≈ ha=D/4 所以 V橢圓 ≈ V錐底= πD3/[24tan(a/2)] V圓柱=πD2 H/4 V有效 = V橢圓 + V錐底 + V圓柱 = +πD2 H/4+ πD3/[24tan(a/2)] = D3 D= 取 D=4，則 H=4D=16 m V實= m3 發(fā)酵罐個數(shù)的確定本設計采用錐底圓柱形發(fā)酵罐，目前國內(nèi)幾乎所有的廠家都用這種發(fā)酵罐。設錐形發(fā)酵罐的發(fā)酵周期為17天，所以對發(fā)酵罐個數(shù)的最低要求：發(fā)酵罐的個數(shù)： N=64417/（）=25 （個）實際產(chǎn)量驗算：25170/ （17） = m3富裕量： （—103）/ 103 =﹪ 因為富裕量為5﹪～10﹪才能滿足要求。 所以，取N=27 （個） 實際產(chǎn)量：27170/（17）=64863 m3富裕量：（64863—103）/ 103=﹪，滿足要求。 發(fā)酵罐材料的選擇本設備采用不銹鋼制作，0Cr18Ni9不銹鋼。因為發(fā)酵罐里面所裝的溶液是酸性的，而CIP清洗液中僅有堿性溶液，因此，選用材料必須耐酸耐堿耐腐蝕， 因此，材料應選用不銹鋼。 發(fā)酵罐圓柱體部分壁厚確定：Sd=PcDi/(2【б】tΦPc)+C 上式：Pc設計壓力工作壓力的確定發(fā)酵罐的高度（不加橢圓封頭）即筒體與錐體的高度H： 錐體高度為h錐 : V 錐底=πD3/[24tan(a/2)]= πD2πD3h錐 h錐= D/[2 tan(a/2)]= m H =16+= m封罐之前，由