【正文】 2． 年產(chǎn)20萬噸純生啤酒生產(chǎn)工藝流程圖一張。參考文獻(xiàn)[1] 田洪濤，高年發(fā)．現(xiàn)代發(fā)酵工藝原理與技術(shù) [M]．北京：化學(xué)工藝出版社，2007[2] 管郭儀．啤酒工藝手冊(cè) [M].第二版。在此，再次向所有的老師、同學(xué)、學(xué)校和社會(huì)表示最誠摯的感謝。使我們能夠高效快速的查閱到有關(guān)資料和數(shù)據(jù)。同時(shí)也感謝鄭州輕工的魏薇同學(xué)在繪圖方面對(duì)我的極大幫助。謝萬勇在設(shè)計(jì)的制作發(fā)面分享了他的觀點(diǎn)。首先，感謝劉颋老師在這個(gè)學(xué)期以來的指導(dǎo)，劉老師以他認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)和工作作風(fēng)來嚴(yán)格要求我們，指出了設(shè)計(jì)過程中的很多不足之處并幫助我解決了許多不懂的難題。這是我將所學(xué)的理論知識(shí)綜合運(yùn)用的過程，并且使我從中懂得了各個(gè)學(xué)科之間的相互關(guān)系。另外還需要21圈，分為3組。，高H=，直徑D=，升氣管直徑D1=。，年消耗冷卻水5026608t。P純生啤酒每年需要大米9410t，大麥22000t，酒花47000t，,實(shí)際年產(chǎn)純生啤酒量為20123t。下面發(fā)酵生產(chǎn)出的啤酒風(fēng)味好，適合廣大群眾的口味，一罐發(fā)酵法縮短了發(fā)酵周期，方便了操作、降低了發(fā)酵過程中的染菌率。啤酒廠生產(chǎn)啤酒的原料為：70%的大麥和30%的大米?？偨Y(jié)本次設(shè)計(jì)是綜合運(yùn)用大學(xué)期間所學(xué)的各個(gè)學(xué)科和實(shí)驗(yàn)，通過大量的文獻(xiàn)參閱對(duì)年產(chǎn)20萬噸10176。hh=發(fā)酵罐壁厚的選擇通過查表得 選擇16mm厚的A3鋼板制作 發(fā)酵罐換熱器的設(shè)計(jì)為了保證發(fā)酵在最旺盛、微生物消耗基質(zhì)最多以及環(huán)境氣溫最高時(shí)也能冷卻下來，必須按發(fā)酵過程熱量最高峰、一年中最熱的半個(gè)月的氣溫下，冷卻水可能達(dá)到最高溫度的惡劣條件下，設(shè)計(jì)冷卻面積。半橢球體積V橢=02Dπ964D2916x2dx=圓筒體體積V圓=π4D2H=椎底體積V錐=π3D24D2tan35176。計(jì)算如下：V=ZV0φ=6=924m3式中 V——錐形罐的全容積 V0——糖化一次麥汁量 Z——在一個(gè)錐形罐內(nèi)容納一次糖化麥汁量的整數(shù)倍 Φ——裝罐系數(shù)，~[19] 主要尺寸計(jì)算錐形罐的圓筒高H，桶身直徑D。下面對(duì)錐形罐進(jìn)行設(shè)計(jì)與計(jì)算、數(shù)量與容積的確定，每個(gè)錐形罐可裝6鍋糖化鍋產(chǎn)生的發(fā)酵液，發(fā)酵周期20天。這種設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)在于能縮短發(fā)酵時(shí)間，而且具有生產(chǎn)上的靈活性，故能適合各種類型的啤酒要求。 發(fā)酵罐的設(shè)計(jì)與選型圓筒體錐底立式發(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)。 糖化鍋的設(shè)計(jì)與選型根據(jù)上面計(jì)算可知糖化鍋中混合醪的質(zhì)量為：G混合=麥芽粉和大米粉含水量分別為6%和12%，則糖化醪干物質(zhì)百分比為：η=G麥芽16%+G大米（112%）G混合100% =1220316%+(112%)100% =%查表得，%時(shí)，[12]則糖化鍋的有效容積為：V有效=G混合ρ==[18]，則糖化鍋容積為：V糖化鍋===采用平底糖化鍋，去圓筒直徑D與高度H之比為2:1，即H=則D=3V糖化鍋π/4==所以 H===糖化鍋升氣管直徑為D1，一般糖化鍋升氣管直徑：鍋圓筒面積=1:50[10]。據(jù)此，著手進(jìn)行車間布置設(shè)計(jì)，并為下一步施工圖設(shè)計(jì)以及其他非工藝設(shè)計(jì)項(xiàng)目提供有關(guān)的條件，為設(shè)備的制作、訂購等提供必要的資料。本章主要介紹設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)與選型。表61 200000t/a啤酒廠發(fā)酵車間冷量衡算表耗冷分類耗冷項(xiàng)目每小時(shí)耗冷量（kJ/h）年耗冷量（kJ）工藝耗冷量麥汁冷卻Q11011發(fā)酵耗冷Q2109無菌水冷卻Q3109酵母培養(yǎng)耗冷Q4108工藝總耗冷Qt1010非工藝耗冷量錐形罐冷卻損失Q5109管道耗冷Q6109非工藝總耗冷Qnt1010合計(jì)總耗冷量10107 設(shè)備與選型計(jì)算我們通常把發(fā)酵工廠所涉及的設(shè)備分為專業(yè)設(shè)備、通用設(shè)備和非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。通常這部分冷量散失可有經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)求取。Q4=200640kJ/h對(duì)應(yīng)的耗冷量為Q4‘=Q428810=108kJe、發(fā)酵車間總耗冷量為Qt=i=14Qi=除上述的發(fā)酵過程工藝耗冷量外，發(fā)酵罐外壁、運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械、維護(hù)結(jié)構(gòu)及管道等均會(huì)耗用或散失冷量，構(gòu)成所謂的非工藝耗冷量，現(xiàn)在分別介紹。冷卻前無菌水溫度為30℃，用8℃的酒精液作冷卻介質(zhì)。39。=(4） 每罐發(fā)酵耗冷量Q0Q0=Q039。+Q239?！?﹞工藝要求在1小時(shí)內(nèi)完成冷卻過程，則所消耗冷量為：Q1=Gc1（t1t2）/τ =128364(946)/1 =4350091kJ/h式中 t1和t2——分別為麥汁前后的溫度（℃）τ——冷卻操作過程時(shí)間（ｈ）根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果，每個(gè)錐形發(fā)酵罐裝4鍋麥汁，則麥汁每罐耗冷量為：Qf=4Q1=44350091=174320364kJ相應(yīng)的冷凍介質(zhì)（2℃的冷凍水）用量為：M1=Q1cw（t2‘t1’‘）=（852）=式中 tt2——分別為冷凍水的初溫、終溫（℃） Cw——水的比熱容，cw=﹝kJ/(kg糖化車間送來的熱麥汁溫度為94℃，冷卻至發(fā)酵的起始溫度6℃ 啤酒廠糖化車間物料衡算表，而相應(yīng)的麥汁密度為1043kg/m3故麥汁量為： G=1043=128364kg又知10176。使用的冷卻介質(zhì)為2℃的冷凍水?！?﹞麥芽糖厭氧發(fā)酵熱q=(kJ/kg)麥汁發(fā)酵度60%。℃)﹞水的比熱容cw=﹝kJ/(kgP純生啤酒198237t；旺季每天糖化6次，淡季每天糖化4次，每年共糖化1800次；主發(fā)酵時(shí)間為6天；4鍋麥汁裝1個(gè)錐形發(fā)酵罐；10176。通過耗冷量的計(jì)算，結(jié)合冷凍工藝要求，選定制冷系統(tǒng)的類型和冷凍機(jī)的型號(hào)、規(guī)格進(jìn)而完成制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。此外，許多生物活性物質(zhì)，如酶、乙肝疫苗、干擾素以及一些抗生素等，其發(fā)酵生產(chǎn)或精制提取過都需要在較低溫度下進(jìn)行操作。無論菌種培養(yǎng)、發(fā)酵、產(chǎn)品提取精制等過程，都可能要求在室溫以下的溫度進(jìn)行。浸麥曹每槽大麥體積為：V=浸麥后的體積為：V′=浸麥開始時(shí) 槽中水量=浸麥槽容量每槽大麥體積浸麥曹每槽大麥體積為：V===式中 ——大麥的相對(duì)密度浸麥后的體積為： V′== 式中 ——浸漬后大麥的膨脹系數(shù)浸麥開始時(shí)槽中水量=浸麥槽容量每槽大麥體積=V浸麥槽V大麥==則 浸麥完畢后槽中的水量為：V水= V浸麥槽V浸漬麥==根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)：平均浸漬時(shí)間為60小時(shí)，共換水7次a、 每槽所需浸漬水量式中 V1——第一次浸漬用水量V2——最后一次浸漬用水量b、 每槽溢流浮麥用水量在浸漬過程中，浸溢水三次排去水面浮物，每次用水量為平均用水量的15% 則共用水量為：c、 每槽浸漬大麥共用水量W0=W1+W2+10%W1=++10%=式中 10%——浸漬水的寬裕量d、 平均每小時(shí)用水量設(shè)浸漬時(shí)間為60小時(shí)，則平均每小時(shí)用水量為：D===e、 如考慮同時(shí)有兩個(gè)槽用水（即另一槽換水） 則用水量：f、 浸漬工段洗地用水大清洗時(shí)間用水3m3，一小時(shí)用完g、 發(fā)芽地板洗涮用水每天一次，每次用水4m3，一小時(shí)用完h、 其他用水一噸i、 平均用水量 平均每小時(shí)用水量為： 糖化用水根據(jù)第4章得知一次糖化用水總量為：Gw=糖化時(shí)間為1小時(shí)，故每小時(shí)用水量為：m2== 冷卻水的計(jì)算 a、 糖化過程冷卻用水如圖 第一次蒸煮完后要將米醪降溫至中間溫度t=℃ 設(shè) 冷卻器內(nèi)流體溫度變化為： 米醪 100℃→℃自來水 50℃←18℃則 G糖冷===設(shè) 冷卻時(shí)間為1小時(shí),則每小時(shí)冷卻水的量為:m3==b、 回旋沉淀槽冷卻用水設(shè) 回旋沉淀槽內(nèi)流體溫度變化為： 熱麥汁 94℃→55℃ 冷卻水 45℃←18℃根據(jù)第4章得知：G麥汁=； c麥汁= V3=所以 式中 G′麥汁——蒸煮后麥汁的量G麥汁=G麥汁V3==C麥汁——麥汁的比熱容Cw——水的比熱容設(shè) 冷卻時(shí)間為1小時(shí)，則冷卻用水量為：c、 薄板冷卻器冷卻用水量薄板換熱器內(nèi)溫度變化為： 麥汁 55℃→6℃ 冷卻水 18℃←2℃ 故薄板冷卻器冷卻水耗用量為：設(shè) ，則薄板冷卻器每小時(shí)冷卻水用量為： 設(shè)備及車間管道清洗用水的計(jì)算a、 糖化階段洗糟用水每100kg原料約用水450kg， 則需用水量為：G洗槽==78453kg設(shè) ，則每小時(shí)洗糟用水量為：M6===b、 糖化室清洗用水一般糖化室及設(shè)備每糖化一次用水約6噸，用水時(shí)間為2小時(shí)，故M7=6/2=3t/h=3000kg/hc、 回旋沉淀槽清洗用水，則每小時(shí)用水量為:M8=3500/=7000kg/hd、 薄板冷卻器清洗用水設(shè)每清洗一次用水4噸，則買小時(shí)最大用水量為：M9=4000/=8000kg/he、 酵母洗滌用水每天酵母泥最大產(chǎn)量約2400kg，酵母貯存期每天換水一次，新收酵母洗滌4次，每次用水量為酵母的2倍，則連續(xù)生產(chǎn)每天用水量為：G無菌水=2400（4+1）2=24000kg設(shè)用水時(shí)間為1小時(shí)，故最大需水量為：M10=24000/1=24000kg/hf、 發(fā)酵室清洗用水每天清洗發(fā)酵罐兩個(gè)，每個(gè)用水10噸，洗涮地面用水5噸，則洗涮用水量為：G洗刷=210000+5000=25000kg，則每小時(shí)用水量為：M11=25000/=g、 貯酒室清洗用水每天清洗貯酒桶一個(gè)，用水4噸，管道及地面沖洗用水3噸，清洗時(shí)間1小時(shí)，則每小時(shí)用水量為：M12=14+31=7000kg/hh、 清酒罐清洗用水每天清洗清酒罐8個(gè)，清洗一次用水15噸，清洗時(shí)間40分則用水量為：M13=1500040/60=22500kg/hi、 過濾機(jī)用水過濾機(jī)5臺(tái)，每臺(tái)過濾機(jī)用水量為3噸，則每小時(shí)過濾量為：M14=5=10000kg/h 其他用水 其他用水包括新鮮啤酒桶洗涮用水、洗瓶機(jī)用水、裝酒機(jī)用水、殺菌機(jī)用水、沖洗地板、沖洗管道等，每班需50噸，設(shè)用水時(shí)間2小時(shí)，則每小時(shí)用量為：M15=50000225000kg/h 總用水量M總=i=115mi=1174++++++3000+7000+8000+24000++7000+22500+10000+25000=（）全廠每天用水量為：Md=24=全廠年耗水量為：Ma=300=5026608t/a式中 300——為啤酒廠年生產(chǎn)天數(shù)則每噸產(chǎn)品消耗水量為：Mt=Wa198237 =5026608198237 =(t/t啤酒) 年產(chǎn)20萬噸10度純生啤全廠用水衡算表將上述計(jì)算結(jié)果整理即可得全廠的水衡算見表51。[13]對(duì)于發(fā)酵生產(chǎn)，水的平衡計(jì)算是十分重要的設(shè)計(jì)步驟，因?yàn)樗馑闩c物料衡算、熱衡算等工藝計(jì)算以及設(shè)備的計(jì)算和選型、產(chǎn)品成本、技術(shù)經(jīng)濟(jì)等均有密切關(guān)系。所以在發(fā)酵生產(chǎn)中，原料處理、培養(yǎng)基的制備、加熱和冷卻、設(shè)備清洗等都需用大量的水。缺水則酶無法被激活，微生物便不能生長繁殖。因?yàn)榘l(fā)酵過程涉及的生化反應(yīng)，是由微生物或酶作生物催化劑的。年耗蒸汽總量為：DT=1800D=1800=每噸成品啤酒耗蒸汽（對(duì)糖化）：Ds=DT198237 = =每晝夜耗蒸汽量（以生產(chǎn)旺季計(jì)算）：Dd=8D =8 =4．3糖化車間總熱量衡算表把上述結(jié)果得出本設(shè)計(jì)中熱量消耗綜合表，見表41?！妫式中 G總麥芽——，G總麥芽= G總大米——大米粉定額量，G總大米=故 Q6′=G麥汁c麥汁（10070） =30 = 煮沸過程蒸汽帶走的熱量Q6′′煮沸強(qiáng)度10%，則蒸發(fā)水分量為：V3=G麥汁10% =10% =故 Q6′′=IV3==式中 I——煮沸溫度下飽和蒸汽的焓，取I=3．熱損失Q6′′′根據(jù)經(jīng)驗(yàn)Q6′′′=15%（Q6′ +Q6′′）則可得麥汁煮沸過程耗熱量Q6把上述結(jié)果代回上式可得出麥汁煮沸總耗熱量為：Q6= Q6′ +Q6′′+Q6′′′