发酵车间设计说明书20万

摘要随着生活水平的提高，人们对啤酒的需求越来越大。

在国际上，啤酒工业的发展趋势是大型化和自动化，工艺上于缩短生产周期，提高整体生产的经济效益。

在啤酒工艺基本成熟的情况下，啤酒生产装备的影响要比其工艺的影响大。

因此，啤酒行业的竞争，最直接的表现是啤酒企业对装备的快速更新和技术提升。

对新建啤酒工厂来说，发酵方法以及所选用的设备室非常关键的。

因此，本设计的重点在于以最新研究为基础进行新型设备的选择和设计。

发酵所用到的设备室锥形罐，采用三段式冷却，一罐法进行发酵。

第一章总论第一节设计依据和范围第二节设计原则第三节生产规模和产品方案第四节生产工艺流程第二章发酵车间物料衡算第一节工艺流程及相关工艺参数第二节物料衡算第三章设备设计与选型第一节设备设计和选型的原则第二节主要工艺设备的设计和选型第三节主要设备一览表第四章发酵车间布置设计第一节发酵车间布置设计的原则第二节建筑概述第三节发酵车间布置设计说明参考文献第一章总论第一节设计依据和范围一本设计的依据是：1)批准的项目申请报告2）可行性研究报告以及设计计划任务书。

3)项目工程师或项目总负责人下达的设计工作提纲和总工程师作出的技术决定。

二设计范围重点进行发酵车间的设计，主要包括：发酵车间的物料衡算和耗冷量计算、发酵罐和贮酒罐的选型及其他通用设备如各种泵的选型。

第二节设计原则一.设计工作要为要现代化建设这个中心，为这个中心服务。

二.设计工作必须认真进行调查研究。

要学会收集设计必需的技术基础资料，加强技术经济的分析工作，深入调查，与同类型厂先进技术经济指标做比较，要善于从实际出发去分析研究问题。

设计的技术经济指标以达到或超过国内同类型工厂生产实际平均水平为宜。

三.要解放思想，积极采用新技术，力求设计在技术上具有现实性和先进性，在经济上具有合理性。

并根据设备和控制系统在资金和共货可能情况下，尽可能提高劳动生产率，逐步实现机械化，自动化。

四.设计必须结合实际，因地制宜，体现设计的通用性和独特性想结合的原则，不能千厂一貌。

工厂生产规模，产品品种的确定，要适应国民经济的需要，要考虑资金来源，建厂地点，时间，三废综合利用等条件，并适当留有发展余地。

五.发酵工厂设计还应考虑采用微生物发酵的工厂的独特要求，既要注意到周围环境的清洁卫生，又要注意到工厂内车间之间对卫生，无菌，防火等条件的相互影响。

另外，食品类发酵工厂，还应贯彻国家食品卫生法有关规定，充分体现卫生，优美，流畅，并能让参观者放心的原则。

六.合计工作必须加强计划性，个阶段工作要有明确的进度。

本课题是设计年产20万吨的啤酒厂发酵车间，其重点是发酵车间的工艺及其关键设备的设计与选型。

本课题主要遵循以下原则：设计仔细，面面到位，考虑全面，尽量降低成本第三节生产规模和产品方案年产量：200000t/a 的啤酒生产每年生产天数：300天 产品规格： 12°淡色啤酒第三节 生产工艺流程第二章 发酵车间物料衡算第一节 工艺流程及相关工艺参数（1）工艺流程糖化缪 →冷却→ 主发酵罐 →烛式离心机→ 贮酒罐 →过滤 ↑ 二级种子 ↑ 通少量空气（2）相关工艺参数大米粉碎机糊化锅糖化锅水、蒸汽煮沸锅过滤槽麦糟回旋沉淀槽 发酵罐啤酒过滤机灌装机清酒罐杀菌机熟啤热凝固物酵母二氧化碳鲜啤 酒花麦汁冷却器冷凝固物表1-1 课本67页 表4-6根据上表的基础数据，首先进行100k g 原料生产12°淡色啤酒的物料计算，然后进行1000L 12°淡色啤酒的物料衡算最后进行200000t/a12°淡色啤酒糖化车间物料衡算。

1）100k g 原料（75%的麦芽，25%的大米）生产12°淡色啤酒的物料衡算 麦芽收率： 0.75×（100-6）/100=70.5% 大米收率： 0.92×（100-13）÷100=80.04%混合原料收得率：（0.75×70.5%+0.25×80.04%）×98.5%=71.79%设每天糖化6次，每年工作300天，则每年共糖化1800次。

由此可算出每次投料量及其他项目的物料平衡。

整理得如下表： 物料名称 单位 对100kg 混合原料 1000L12°淡色啤酒 糖化一次定额量混合原料kg 100 185.1 14808 麦芽kg 75 138.8 11104 大米kg 25 46.3 3704 酒花kg 1.20 2.13 170.4 热麦汁L 574 1063 85040 冷麦汁L 556.8 1031 82480 湿糖化糟kg 96.78 179.2 14336 湿酒花糟kg 3.45 6.39 511.2 发酵液L 551.2 1020 81600 过滤酒L 545.7 1010 80800 成品啤酒L 540.2 1000 80000 备注：12°淡色啤酒的密度为1012kg/m 3, ，实际年生产啤酒。

表1－3发酵工艺参数的确定 项目 单位 指标数 生产规模t /a200000项目 名称百分比（%） 项目 名称 百分比（%） 定 额 指 标原料利用率 98.5 原料配比麦芽 75 大米25 麦芽水分 6 啤酒损失率 （对热麦汁） 冷却损失 3 大米水分13 发酵损失 1 无水麦芽浸出率 75 过滤损失 1 无水大米浸出率92装瓶损失2 总损失6生产方法锥形罐、间歇发酵年生产天数d/a300二级种液接种量%10产品日产量t/d667主酵温度℃6产品规格度12酵母回收时间主发酵结束后贮酒温度℃-1第二节物料衡算1、生产100L12°淡色啤酒进入发酵罐的冷却麦汁量，由表1－2可知V1＝103.1L2、二级种液量V2＝V1*10%=10.31L3、生产100L12°淡色啤酒发酵液量V3=102L4、酵母量（以商品干酵母计）生产100升啤酒可得2公斤湿酵母液，其中一半作商品干酵母用湿酵母泥含水分85％酵母含固形物＝1*（100-85）/100＝0.15公斤则含水分7％的商品干酵母量为0.15*100/（100-7）＝0.16公斤5、二氧化碳的量12度的冷麦汁103.1L浸出物量为12％*103.1＝12.37升麦汁的发酵度为60％，则可发酵的浸出物量为12.37*60％＝7.42升麦芽糖发酵的化学反应式为C12H22O11+H2O →2C6H12O62C6H12O6→4C2H5OH+ 4CO2+564卡设麦汁中浸出物均为麦芽糖组成，则二氧化碳生成量为：7.42*（4*44）/342＝3.82升设12度啤酒含二氧化碳0.4％，酒中含二氧化碳量为103.1*0.4/100＝0.41升则放出的二氧化碳量为3.82-0.41＝3.41升第三节耗冷量计算（一）流程示意图94℃热麦汁→冷麦汁（6℃）→锥形罐发酵→过冷至-1℃→贮酒→过滤→清酒罐（二）工艺技术指标及基础数据年产12°淡色啤酒200100t;每天糖化6次，每年共糖化1300次;主发酵时间6天;4锅麦汁装1个锥形发酵罐;12°Bx麦汁比热容c1=4.0kJ/(Kg*K) ;冷媒用1液氨麦芽糖厌氧发酵热q=613.6kJ/Kg;麦汁发酵度60%;根据发酵车间耗冷性质，可分成工艺耗冷量和非工艺耗冷量两类，即：Q=Qt+Q nt（三）工艺耗冷量Qt1、麦汁冷却耗冷量近几年来普遍使用的一段式串联逆流式麦汁冷却方法。

使用的冷却介质为2℃的冷冻水，出口温度为85℃。

糖化车间送来的热麦汁温度为94℃，冷至发酵起始温度6℃。

根据表4-7啤酒生产物料衡算表，可知每糖化一次的热麦汁85040L，而相应的麦汁密度为1048K g/m3，故麦汁量为：G=1048*85.040=89122（K g)又知12°Bx麦汁的比热容为4.0kJ/(Kg*K)，工艺要求在1h内完成冷却过程，则所耗冷量为：Q1=Gc(t1-t2)/r=89121920*4.0*(94-6)/1=31.37×107 (KJ/h)式中t1和t2分别为麦汁冷却前后温度（℃）——r——冷却操作过程时间（h）根据设计结果，每个锥形发酵罐装4锅麦汁，则麦汁冷却每罐耗冷量为：Q f=4Q1=4×31.37×106=125.48×106（KJ）2、发酵耗冷量Q2（1）发酵期间发酵放热Q2‘假定麦汁固形物均为麦芽糖，而麦芽糖的厌氧发酵放热量为613.6KJ/Kg.设发酵度为60%，则1L麦汁放热量为：q0=613.6*12%*60%*1=44.18（KJ）根据物料蘅算，每锅麦汁的冷麦汁量为82480L，则每锥形罐发酵放热量为：Q0’=44.18*82480*4=14.567×106（KJ）由于工艺规定主发酵时间为6天，每天糖化6锅麦汁，并考虑到发酵放热的不平衡，取系数1.5，忽略主发酵期的麦汁温升，则发酵高温期耗冷量为：Q0’*1.5*6 14.567×106*1.5*24Q2‘= ——————= ————————=227672(KJ/h)24*6*4 24*6*4(2)发酵后期发酵液降温耗冷Q2‘’主发酵后期，发酵液温度从6℃缓慢降至-1℃，每天单罐降温耗冷量为：Q0‘’=4Gc1[6-(-1)]=4*89122*4.0*7=9981664 (KJ)工艺要求此过冷过程在2天内完成，则耗冷量为（麦汁每天装1.5个锥形罐）：Q2‘’=1.5* Q0‘’/（24*2）=311927(KJ/h)（3）发酵总耗冷量Q2Q2=Q2‘+Q2‘’=227672+311927=539599(KJ/h)（4）每罐发酵耗冷量Q0Q0= Q0’+Q0‘’=14.567×106+9981664=24.558×106(KJ)3．酵母洗涤用冷无菌水冷却的耗冷量Q3设酵母添加量为麦汁量的1.0％，且使用1℃的无菌水洗涤，洗涤无菌水的水量为酵母量的3倍，冷却前无菌水水温为30℃，用-8℃的酒精液作冷却介质。

由上述，可得无菌水用量为：M W’=82480*6*1.0%*3=14846(Kg/d)每班无菌水用量：m W＝m W’/3＝14846/3＝4948.8（Kg/班）假定无菌水冷却操作在2h内完成，则无菌水冷却耗冷量为：Q3＝G W c m(t w-t w’)/r=4948.8*4.18*(30-1)/2=299947(KJ/h)每罐用于酵母洗涤的耗冷量为：Q3＝G W c m（(t w-t w’)/1.5＝4948.8*4.18*（30-1）/1.5＝399929(KJ)式中1.5----------------每班装罐1.5罐4、酵母培养耗冷量Q4根据工艺设计，每月需进行一次酵母纯培养，培养时间为12天，即288h.,根据工厂实践，年产200000t啤酒酵母培养耗冷量为：Q4＝130000(KJ/h)对应的年耗冷量为：Q4‘＝Q4*288*10＝374.4×106 (KJ)5、发酵车间工艺耗冷量Q t综上计算，可求算出发酵车间的工艺耗冷量为：Q t＝Q1+Q2+Q3 +Q4=31.37×106+539599+299947+130000=32.34×106 (KJ/h)(四)非工艺耗冷量Qm1、露天锥形罐冷量散失Q5根据经验，取冷量散失为30000KJ/t，故旺季每天耗冷量为Q5‘＝G b*30000=494.9×1.012×30000=15.0×106 (KJ/d)式中G b——旺季成品啤酒日产量（t）若每天日晒高峰耗冷为平均每小时耗冷量的2倍，则高峰耗冷量为：Q5＝2*Q5‘/24＝1.25×106（KJ/h)2、清酒罐÷过滤机及管道等散失冷量Q6取经验值Q6＝12％Q t ，所以：Q6＝12％Q t＝12％*32.34×106＝3.882×106（KJ/h) （五）200000t/a啤酒厂发酵车间冷量衡算表耗冷分类耗冷项目每小时耗冷量（KJ/h) 每罐耗冷量KJ工艺耗冷量麦汁冷却Q132.37125.48×106发酵耗冷Q2 539599 24.558×106无菌水冷却Q3 299947 399929酵母培养Q4 130000 1.152×106工艺总耗冷Qt32.34×10657.487×106非工艺耗冷量锥形罐冷却Q5 1.25×10620.0×106管道等冷损Q6 3.882×10662.112×106非工艺总耗冷Qm 5.132×10682.112×106合计总耗冷Q37.47×106第三章设备设计与选型第一节设备设计和选型的原则近年来，啤酒发酵设备向大型、室外、联合的方向发展。