【正文】 進行生產(chǎn)時，所要消耗的物料和可以得到的產(chǎn)品以及副產(chǎn)品的量，物料衡算的準確與否關系到整個生產(chǎn)工藝的合理性和設計的可行性，是整個設計階段的重要一環(huán)。 P 啤酒的物料衡算，然后進行100L11176。 P 啤酒的物料衡算 (1)熱麥汁量 根據(jù)表 31 可得原料收得率分別為： 原料麥芽收得率為： (1005)247。 100=% 混合原料收得率為： （ %+ %） 98%=% 由上述可得 100kg 混合原料可制得的 11176。 11） 100=(kg) 又知 11176。 故熱麥汁（ 100℃）體積為： （ 247。 P 啤酒的物料衡算 根據(jù)上述衡 算結果知， 100kg 混合原料可生產(chǎn) 11176。 P 經(jīng)典啤酒需耗混合原料量 （ 100/） 100=(kg) (2)麥芽耗用量 70%=(kg) (3)大米耗用量 30%=(kg) 20 (4)酒花耗用 量 對淺色啤酒，熱麥 汁中加入的酒花量為 %，故酒花耗用量為： （ ） 100 %=(kg) 同理， 100kg 原料耗酒花： = (5)熱麥汁量 （ ） 100=(L) (6)冷麥汁量 （ ） 100=(L) (7)發(fā)酵液量： （ ） 100=(L) (8)濾過酒量： （ ） 100=(L) (9)成品酒量： （ ） 100=100(L) (10)濕糖化糟量： 設排出的濕麥糟含水分 80%， 濕麥芽糟量為： [()(10075)/(10080)] = 濕大米糟量為： [()(10095)/(10080)] = 故濕糖化糟量為： += 同理， 100kg 原料產(chǎn)生濕糖化糟： = (11)濕酒花糟量： 設酒花在麥汁中的浸出率為 40%，酒花糟含水分以 80%計，則酒花糟量為： )801 0 0( )401 0 0( ???? 同理， 100kg 原料產(chǎn)生濕酒花糟： = (12)酵母量（以商品干酵母計） 生產(chǎn) 100L 啤酒可得 2kg 濕酵母泥，其中一半作生產(chǎn)接種用，一半作商品酵母用，即為 1kg。 P 冷麥汁密度為 ，則 冷麥汁質(zhì)量為： = 所以， 11176。 P 啤酒含二氧化碳為 %，酒中含 CO2 量為 ： ﹪ = 則釋放出的 CO2 量為： = 而 1m3CO2在 20℃常壓下重 故釋放出的 CO2 的體積為： m? 年產(chǎn) 10 萬噸 11176。 170=412(噸 /天 ) 設生產(chǎn)旺季每天糖化 8 次，旺季總糖化次數(shù)為 1360 次（淡季根據(jù)需要酌情調(diào)整糖化次數(shù)），可算得每次糖化可產(chǎn)成品啤酒量（灌裝后）為： 412247。 (1) 成品啤酒量（灌裝前）： 1000247。 =51429 (2) 麥芽用量： 51429247。 30= 22 (4) 混合原料用量： + =(kg) (5) 熱麥汁量： 51429247。 =（ L） (7) 濕糖化糟量： 51429247。 =（ kg） (9) 發(fā)酵液量： 51429247。 =（ L） (11) 酒花量： 51429247。 70%= 106 （ kg） (2)全年麥芽耗量： 8 170247。 70%= 106（ kg） (4)全年酒花耗量： 8 170247。 70%= 106（ L） (6)冷麥汁量： 8 170247。 70%= 106（ kg） 23 (8)全年濕酒花糟量： 8 170247。 70%= 106（ L） (10)全年過濾酒量： 8 170247。 70%= 106（ L） 把前述的有關啤酒物料衡算計算結果整理見下表 32： 物料名稱 單位 對 100 ㎏ 混合原料 對 100L 11176。 P 啤酒的密度為 ，實際年生產(chǎn)啤酒 :： 萬噸。 有前面的計算可知，每糖化一次得到的熱麥汁為 ，相應的麥汁密度為: G= =（ kg） 又查得 11176。則所耗冷： Q1= GC(t1t2)= (946)/1=（ kJ） 根據(jù)設計結果，每 2 鍋麥汁進一個發(fā)酵罐。［ C 水 （ 852）］ =247。（ 24 6 2） =（ kJ/h） 發(fā)酵后期發(fā)酵液降溫耗冷 Q2″ 主發(fā)酵后期，發(fā)酵液溫度從 6℃緩降到 1℃。 故耗冷媒量為： M2=Q2/(cm 8) =247。一日糖化 8 次。 發(fā)酵罐 H:D=— 6:1,這里選用 4:1。這里選用 70176。接種量范圍在 %%，這里取 %。 V 有效 =V 有 /Φ =247。 V 錐底 = π D3/[24tan(a/2)] V圓柱 =π D2 H/4 V 有效 = V 錐底 + V 圓柱 =π D2 H/4+π D3/[24tan(a/2)] = D3 26 D= 取 D=，則 H=4D= m V 實 = m3 m3 滿足要求 發(fā)酵罐數(shù)量的確定 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。 所以，取 N=612（個） 實際產(chǎn)量： 62 170/（ 17 ） = m3 富裕量：（ — 103） / 103=﹪，滿足要求。 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)酵罐內(nèi)的液體全部裝滿時的最高工作壓力 為： P 最高工作壓力 =P 表 +P 液柱 =+pgh =+ 106 = 取其值為 所以， Pc= 工作壓力 = 在此設計壓力 Pc 取 S=PcDi/(2【б】 tΦ Pc) = 3600/（ 2 137 ） = mm 式中： Di— 發(fā)酵罐內(nèi)徑 3600 mm 【б 】 t — 不銹鋼許用應力【б 】 t =137，出自《化工設備機械基礎》 P319 Φ — 焊縫系數(shù)Φ =1，雙面對接頭 100% C— 壁厚附加量 C1— 鋼板負偏差， C1= C2— 腐蝕裕量，不銹鋼，腐蝕裕微量，一般單面腐蝕 C2=1,雙面 C2=2 C3— 加工減薄量 C3=0(冷加工 C3=0，熱加工 C3=1mm) 27 Sd=S+C2=+= mm 查《化工設備機械基礎》 P94表 49 得 C1= 所以： Sn=+= 圓整后取 Sn=8mm 罐的筒體厚度為 8mm的 0Cr18Ni9 鋼板制作。 mm 3600 900 50 8 罐底錐形封頭的設計選型 選用不銹鋼【б】 t=137 的 0Cr18Ni9 制作， 對于錐殼大端，當錐殼半 頂角 a30176。時，應采用帶過渡段的折邊結構。則 a=35176。須采用帶邊過渡段的折邊結構 。 ① 過渡段厚度：б =KPcDi/(2【б】 tΦ )+C 因為 a=35176。 該發(fā)酵罐實裝醪液 179。/s 查《化工原理》（上）表 11，高粘度流體的速度在 — 1m/s，取發(fā)酵醪流速 u=。 =4 ( 178。） 由于發(fā)酵結束后，成熟酒液的黏度仍較大，取收酒流速 u=1 m/s 則排酒管的管徑 D= uVsπ/4 = )?? （ = 則 管徑取 DN=100mm 在《發(fā)酵工廠工藝設計概論》 P131，查的Φ 108 4 的無縫鋼管內(nèi)經(jīng)為 di=100 mm 校核： u=4Vs/π di178。)= ，滿足要求。為三段冷卻，三個冷媒進口管。/s 查《化工原理》酒精屬于低黏度流體，流速范圍在 — 。則冷媒進出口管徑： D= uVsπ/4 = ）（ ?? =46mm 取 DN=50 mm 在《發(fā)酵工廠工藝設計概論》 P131表 12， 管子規(guī)格選用Φ 45 的無縫鋼管，其內(nèi)徑 di= 校核 u=4Vs/π di178。） = m/s （在 — 范圍內(nèi)，符合要求。 F=Q/Kt 由于發(fā)酵時產(chǎn)熱高峰為 （ ），則每罐放熱高峰： Q= V 有 = 103= 采用夾套安裝罐外壁，用間接冷卻法冷卻，冷卻介質(zhì)為酒精，分三段冷卻，冷卻介質(zhì)進出口溫度為 8℃和 0℃。.h. ℃ ) ∴ 冷卻面積 F=Q/K△ tm =（ 220 ） =178。 由于發(fā)酵后期散熱較大，故以后期面積 178。 ： 30 一般為三段夾套冷卻，大概比例為上段 30%、中段 55%、下段 15%，故： S 上 = 30%= ㎡ S 中 = 55%= ㎡ S 下 = 15%= ㎡ 上段距發(fā)酵液面 15cm排列，中段在筒體的下部距支座底 15cm向上排列，錐底盡可能接近排酵母口排列。又設洗滌時間為 。 則洗滌體積流量 Vs=Q/t=179。 =4 178。） 表 54 管法蘭連接尺寸 （ mm） 公稱直徑DN D K L Th n 50 140 110 14 M12 4 其他選型 ： 查表得到溫度計的接管應選用Φ 14 3 的無縫鋼管 孔 為檢查設備使用過程中是否產(chǎn)生裂紋、變形、腐蝕等缺陷，應開設檢查孔。本設計選圓形人孔?；剞D蓋式人孔結構簡單，轉動時所占空間較小。 DH S 發(fā)酵工廠設備常用支座分為臥式支座和立式支座，其中臥式支座又分為支腿，圖型支座和鞍型支座三種，立式支座也分為三種：懸掛支座，支撐式和裙式支座。本設計的罐體容積為 立方米，故選用裙式支座。 在鍋爐，管道和各種壓力容器中，為了控制壓力不超過允許的數(shù)值，需要安裝安全閥。 32 總 結 這次的課程設計過程中，包括各種衡算，以及 發(fā)酵罐設計和選型的 計算，任務比較繁重也困難重重。經(jīng)過多次請教 老師后， 經(jīng)過老師的耐心講解， 了解了該怎樣做 以及這樣做的原因， 例如 幾鍋裝一 發(fā)酵 罐 的問題，太多 或太少都對發(fā)酵過程不利，因此 在此過程中修改 了好幾次 ， 但在這個過程中，我收獲了很多，也鍛煉了自己的毅力。 通過本次設計，我們對大學四年所學的專業(yè)知識得到了 較 全面的鞏固，使理論和實踐達到更好的結合，進一步鍛煉獨立思考、分析問題和解決問題的能力。 感謝在課程 設計過程中相關專業(yè)老師的指導以及同 學的幫助和支持， 并且在此過程中與同學們互相討論、 互相合作， 讓我 能夠及時發(fā)現(xiàn)錯誤，并 改正， 同時也能及時發(fā)現(xiàn)自己 的知識盲點 ， 鍛煉自己的動手能力。 33 參考文獻 [1]. 管敦儀 .啤酒工業(yè)手冊 .上、中、下 .[M]北京：中國輕工業(yè)出版社， 1998 [2]. 吳思方主編 .發(fā)酵工廠工藝設計概論 .[M]北京：中國輕工業(yè)出版社， [3]. 喻健良 主編 .化工機械設備設計基礎 .[M]大連：大連理工大學出版社， ：51344 [4]. 丁 浩 .化工工 藝設計 .[M]上海：上?？茖W技術出版社， 1989. [5]. 梁世中主編 .生物工程設備 .[M]北京：中國輕工業(yè)出版社 . [6]. 石光源編寫 .機械制圖 .[M]北京：高等教育出版社 . [4]. 顧國賢編寫 .釀造酒工藝學 .[M]北京：中國輕工業(yè)出版社 . [8]. 趙國方編寫 .化工工藝設計概論 .[M]上海：原子能出版社 .1990. [9]. 化工設備設計手冊編寫組 .材料與零部件 .上、中、下、 [M]上海：上海人民出版社 . [10]. 上海醫(yī)藥設計院 .化工工藝設計手冊 .上、下冊 .[M]上海：化學工業(yè)出版社 .1986