【正文】 80000t/a 啤酒廠發(fā)酵車間耗冷量衡算 發(fā)酵車間工藝流程94℃熱麥汁 → 冷麥汁（9℃）→ 錐形罐發(fā)酵 → 過冷卻﹣1℃ → 貯酒 → 過濾 →清酒罐 工藝技術(shù)指標(biāo)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)年產(chǎn)8176。8度Bx麥汁比熱容c1 = [kJ/(kgk)]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(zhì)，可分為工藝耗冷量和非工藝耗冷量兩類，即：Q = Qt + Qnt 。使用的冷卻介質(zhì)為2℃冷凍水，出口溫度為85℃。由物料衡算表，,故熱麥汁為M = = (kg)又知8176。k)]，工藝要求在1h內(nèi)完成冷卻過程，則所耗冷量為 式中t1和t2 —— 分別為麥汁冷卻前后溫度（℃）τ—— 冷卻操作過程時間（h）根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果，每個錐形發(fā)酵罐裝4鍋麥汁，則麥汁冷卻每罐耗冷量為：Qf = 4Q1 = 4107 = 107（kJ）相應(yīng)的冷卻介質(zhì)（2℃的冷水）耗量為：M1 = Q1247。（83）=（kg/h）式中：tt1放分別為冷凍水的初溫和終溫85℃、2℃ cm為水的比熱容，[kJ/(kg％，且使用1℃的無菌水洗滌，洗滌無菌水量為酵母兩的3倍。由上述條件，可得無菌水用量為: —— 糖化一次的冷麥汁量（kg）每班無菌水用量： 假定無菌水冷卻操作在2h內(nèi)完成，則無菌水冷卻耗冷量為： 所耗冷凍介質(zhì)量為：M3 = /[cm（t2﹣t1）] = = （kg/h）式中：tt1為冷凍酒精液熱交換前后的溫度0℃和﹣8℃。根據(jù)工廠實(shí)踐，每產(chǎn)80000 t啤酒工廠酵母培養(yǎng)耗冷量為：Q4=104000（kJ/h）對應(yīng)年耗冷量為： 單罐工藝耗冷量為：=相應(yīng)的高峰冷凍介質(zhì)循環(huán)量為：M4 = Q4/[cm（t2﹣t1）] = 104000/(8) = （kJ/h）： ： = 1010 = 1010（kJ）： = 107 = （kJ）除了上述的發(fā)酵過程工藝耗冷量外，發(fā)酵罐外壁、運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械、圍護(hù)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。由于中部地區(qū)設(shè)廠，可取中值，故旺季每天耗冷量為： 22000 = 7983360（kJ）式中—— 旺季成品啤酒日產(chǎn)量（t）單罐耗冷量為：= 7983360247。4）= 3991680 （kJ）年耗冷量為： = 39916801840247。4 =（kJ）冷媒（﹣8℃）稀酒精用量：M6 = kg/h 80000t/a 啤酒廠發(fā)酵車間冷量衡算表表23 啤酒廠發(fā)酵車間冷量衡算表耗冷分類耗冷項(xiàng)目每小時耗冷量/(kJ/h)每罐耗冷量/kJ年耗冷量/kJ工藝耗冷量麥汁冷卻Q1發(fā)酵耗冷量Q2無菌水冷卻Q3酵母培養(yǎng)Q4工藝總耗冷Qt非工藝耗冷量錐形罐冷損Q5管道等冷損Q6非工藝總耗冷Qnt合計(jì)總耗冷Q單耗 耗水衡算 糖化用水根據(jù)熱量衡算可知，則每小時最大用水量為W1= / = （kg /h） 洗槽用水據(jù)前面有關(guān)計(jì)算結(jié)果，洗槽用水為22032kg，則每小時最大用水量W2 = 22032/ = 14688（kg /h）糖化室及糖化設(shè)備洗刷用水：每糖化一鍋水，用水1000kg，時間為2h。則每小時最大用水量W4 = 2000/ = 4000（kg /h） 酵母洗滌用水每天需酵母泥約1500kg，洗水量為酵母泥6倍，設(shè)備用水時間1h，則每小時最大用無菌水量：W5 = 15006 = 9000（kg /h） 發(fā)酵罐洗刷用水每罐洗水4000kg，每小時最大洗刷發(fā)酵罐用水量W6 =4000/ = 8000（kg /h） 清酒罐洗刷用水每罐耗水1500kg，每小時最大洗滌清酒罐用水量W7 =1500/ = 3000（kg /h） 過濾機(jī)用水量每臺每次用水2000kg，共兩臺。定箱內(nèi)尺寸為：A=1800mm，a=400mmB=1800mm，b=400mmH=2500mm，h=1000mm總?cè)莘e為: 麥芽粉貯箱（1）.所需容量計(jì)算每次投料量 G = 3672kg麥芽粉比容 C = 有效容積系數(shù)所需容積 （2）結(jié)構(gòu) 采用方形錐底,金屬結(jié)構(gòu)。定箱內(nèi)尺寸為：A=1000mm，a=400mmB=1000mm，b=400mmH=1500mm，h=1000mm總?cè)莘e為: 大米粉貯箱（1.）所需容量計(jì)算每次投料量 G = 1224 kg大米容重 C = 有效容積系數(shù)所需容積 （2）結(jié)構(gòu)采用方形錐底,金屬結(jié)構(gòu)。(3)升氣管取糊化鍋升氣管面積為料液面積的1/40,設(shè)升氣管直徑為d則 得d=，取d=500mm 糖化鍋（1）容積的確定投料： = kg則糖化醪量: G = + = kg糊化鍋中干物質(zhì)百分?jǐn)?shù)：，則（2）基本尺寸采用圓柱形鍋身，直徑D是柱高H的2倍，鍋底為半球形，鍋底高位D/4,則：得D=，H=，h=，取D=3500mm，H=1800mm，h=900mm。槽面積式中：：投麥芽量，H：槽層厚度，Y：每噸投料量所產(chǎn)生麥糟量，所以 過濾槽直徑 取D=5600mm，采用直徑與高度之比為3:1，則高度H=5600/3=，取H=1900mm（3）升氣管取過濾槽升氣管面積為料液面積的1/40，直徑為d 得d = mm，取d = 900mm 麥汁暫存槽，采用容積為50m3麥汁暫存槽，其直徑與高度之比為2:1，D/H=2:1 ,得D =，取D = 5100mm，則H = 2550mm 煮沸鍋（1）容積的確定V有效 = ，V總=（2）基本尺寸采用圓柱形鍋身，球形鍋底，且直徑D是柱高H的2倍，鍋底高位D/4則：得D=，H=，h=，取D=5600mm，H=2800mm，h=1400mm。于是 換熱量： 則換熱面積： 式中K —— 8000kJ/m2℃采用型號為BR—300薄板換熱器，按人字形波紋形式，單臺換熱器的換熱面積最大。故V = 2 = ，則V總=（2）基本尺寸取直徑與高之比為1：3，圓形封頭高為h=D/4, 則 得D=，取D=3500mm,則高H= 硅藻土過濾機(jī)糖化一次產(chǎn)酒45000L，相應(yīng)質(zhì)量：45000103=，一天糖化8次，相應(yīng)質(zhì)量：8=每天有效工作時間為20h，則過濾機(jī)工作能力為：選用型號為J2LS1型號的燭式硅藻土過濾機(jī) 擴(kuò)大培養(yǎng)罐選型各級培養(yǎng)罐的選型尺寸如下，其擴(kuò)大比遵循的原則：在漢生罐以前的各級，由于采用較高的培養(yǎng)溫度，酵母倍增時間短。擴(kuò)大比宜小，一般1:4～，每罐麥汁量為102m179。且各級罐錐角取60176。查《發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論》表15有表31 橢圓封頭尺寸 （mm） 公稱直徑曲面高度直邊高度內(nèi)表面積容積Dg（mm）h1hF（㎡）V（m179。V總 = = ，D = 圓整后取 Dg =1200mm ，H= 2Dg= 2400mm 查《發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論》表15得有表32 橢圓封頭尺寸 （mm）公稱直徑曲面高度直邊高度內(nèi)表面積容積Dg（mm）h1hF（㎡）V（m179。V總 = = m179。）200050050裝料系數(shù)=，D:H =1:2 =V有效/V總， V總= 179。 ，D = 取標(biāo)準(zhǔn)封頭，圓整后取Dg = 3600mm ，H=2Dg =7200mm查《發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論》表15得有表34 橢圓封頭尺寸 （mm）公稱直徑曲面高度直邊高度內(nèi)表面積容積Dg（mm）h1hF（㎡）V（m179。 麥汁殺菌罐酵母擴(kuò)培一共需要麥汁量為：V有效 = = 45+ 9+ + = m179。）360095050 CIP系統(tǒng)（1）CIP系統(tǒng)的設(shè)置洗滌過程：清水噴淋10min，熱水噴淋洗滌10min，80℃,2%熱堿水淋洗15min，熱水洗滌10min，清水10min，甲醛水（%）或雙氧水（2%）淋洗15min，無菌水淋洗15min。4 發(fā)酵罐的設(shè)計(jì)與選型本設(shè)計(jì)選用錐底發(fā)酵罐，由物料衡算可知，179。）發(fā)酵罐H:D =～6 : 1，這里選用4:1；錐角60176。這里選用60176。主要尺寸比例：對此發(fā)酵罐選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭為上封頭，60176。則可得：可得D = 圓整到4m，那么H=44=16m圓整后取校核： 發(fā)酵罐個數(shù)的確定發(fā)酵罐的個數(shù)為：N=[(tn)/A]+3 式中：t ——發(fā)酵周期 N ——每天糖化的次數(shù)（按旺季計(jì)算）A ——每個發(fā)酵罐可以容納的麥汁的批次數(shù)3 ——周轉(zhuǎn)量數(shù)根據(jù)工藝，規(guī)定4鍋麥汁進(jìn)1個發(fā)酵罐，每天最大糖化次數(shù)為8次，啤酒生產(chǎn)周期為15天，則有N=[(158)/4]+3=33（個） 發(fā)酵罐材料的選擇本設(shè)計(jì)采用不銹鋼制作：0Cr18Ni9 不銹鋼。（1）發(fā)酵罐圓柱部分壁厚確定：Sd= PcDi/(2σtФPc)+C式中：Pc為設(shè)計(jì)壓力工作壓力的確定，發(fā)酵罐的高度（不加橢圓形封頭）即筒體與錐體的高度：H=44+()4=封罐之前，由于與外界接通，則罐內(nèi)的壓力只有液柱壓力，但如封罐以后，罐內(nèi)壓力上升，發(fā)酵罐內(nèi)全部裝滿時最高工作壓力為：P最高工作壓力= P表+P液柱=+ρgh=+1000247。S=Sd+ C2=+2= 查《化工設(shè)備基礎(chǔ)》表49得C1=所以：Sn=+= 。由《發(fā)酵工廠設(shè)計(jì)概論》表15知可有：表4—1 橢圓形封頭系數(shù)公稱直徑曲面高度直邊高度內(nèi)表面積容積σDg（mm）h1hF（㎡）V（m179?？蛇x用無折邊不需加強(qiáng)錐形封頭，便于收集和卸除這些設(shè)備。＋ =無折邊錐形封頭椎體大端與圓筒連接時，應(yīng)按下述方法確定連接處錐以Pc/【σ】tФ與半頂角值查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》圖415：Pc/【σ】t =，由下式計(jì)算得，：Sr = QpcDi/(2【σ】tФPc)=4000/（2137）=圓整后取厚度為10mm。（4）進(jìn)料管及排酒管的直徑與選型本設(shè)計(jì)采用直型接管及進(jìn)料與過酒為同一管道，與配酵母也為同一管道，對進(jìn)料管與排酒管流量相差不大，可選用統(tǒng)一管徑的管子。有工廠實(shí)際經(jīng)驗(yàn)知，一般裝滿一罐的麥汁要6h，則進(jìn)醪速度：Vs = V/t = (63600) = 179。校核：u = 4 Vs/πDi2 = 4（）= ,～1m/s范圍內(nèi)，所以可以用此管。分位三段冷卻，三個冷媒進(jìn)出管。/s,查《化工原理》，酒精屬于低粘度流體，～,則冷媒進(jìn)出口管徑：D =取D =50 mm查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》表26,管子規(guī)格選用Ф57，其內(nèi)徑Di=50mm。表43 管法蘭連接公稱直徑DN50DKLThn14011014M124（6）CO2排除管及CIP清洗管CO2排除管及CIP清洗管都安裝在封頭上，又設(shè)CO2管與清洗管徑一致，洗滌發(fā)酵罐經(jīng)過三次，第一次進(jìn)堿，第二次清水，第三次進(jìn)消毒水，每次約一噸水。則洗滌體積流量：Vs= Q/t =179。查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》表26選用Ф38=32mm。表44 管法蘭連接公稱直徑DN32DKLThn1209014M124（7）發(fā)酵罐夾套的選取F=Q/Kt由于發(fā)酵時產(chǎn)熱高峰為 [kJ/(Lh)]，則每罐放熱高峰為：Q = V有= 1000 = （kJ/h）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(jìn)出口溫度為﹣8℃和0℃?？偢逪 =233mm 另外封頭的視鏡取Dg125mm的。③取樣塞的選取取樣塞主要作用是在發(fā)酵后期貯酒過程中，不同時間取發(fā)酵醪來檢測，看是否符合標(biāo)準(zhǔn)，情況是否正常，還能通過此口來檢測罐內(nèi)CO2的濃度，由于此流量不大，內(nèi)徑取10mm。對于公稱容積為75立方米以上的發(fā)酵罐，由于設(shè)備的總重量較大，應(yīng)選用裙式支座。5 車間布置車間布置設(shè)計(jì)的目的是對廠房的配置和設(shè)備的排列做出合理的安排，并決定車間、工段的長度、寬度、高度和建筑結(jié)構(gòu)形式，以及各車間之間與工段之間的相互聯(lián)系。即使有了先進(jìn)的生產(chǎn)工藝流程及正確的設(shè)備選型和設(shè)計(jì)，而沒有合理的車間布置相結(jié)合，生產(chǎn)也難以正常、順利的進(jìn)行，將會影響整個生產(chǎn)管理