年产十万吨啤酒厂设计

1、-. z.- - - .可修编 .成绩长江师*学院课程设计说明书课题名称：年产10万吨啤酒工厂设计设计人：王博*： 2 班级： 2013级生物工程 1 班指导教师：陈今朝设计时间：生命科学与技术学院-. z.摘要本设计是年产10万吨啤酒厂生产流程的设计，以大麦、大米为主要原料，酒花为辅料，经过糊化，糖化，煮沸，过滤，冷却，发酵而成。设计内容主要包括工厂的布局设计，发酵的工艺流程，物料衡算，车间布置的设计，发酵罐的选型与设计。本次设计所采用的发酵罐为圆筒体锥底发酵罐，糖化方法为双醪浸出糖化法，发酵方法采用下面发酵法。设计的图纸主要包括发酵罐构造图，生产车间设备布置图，工厂总平面图，生产工艺流程图

2、。此次设计在保证啤酒生产的根本条件下，对生产技术与生产设备进展了优化选择，旨在提高啤酒质量、降低生产本钱。关键词：啤酒；糖化；发酵；发酵罐-. z.目录TOC o 1-2 h u HYPERLINK l _Toc31016第一章总论 湿糖化糟量为： QUOTE 年产100000t/a 8.5淡色啤酒所需物料的衡算设生产日共300天，旺、淡季分别200、100天，旺季每天糖化4次，淡季每天糖化3次，全年一共糖化1100次。则糖化一次的物料需求：1原料用量为： QUOTE (134.6/1000)=12236.36(kg)2麦芽用量为： QUOTE 3大米用量为： QUOTE 4酒花用量为： QU

3、OTE 5酒花糟量为： QUOTE 6热麦汁量为： QUOTE 7冷麦汁量为： QUOTE 8发酵液量为： QUOTE 9过滤酒量为： QUOTE QUOTE 10湿糖化糟量为： QUOTE 5.2.4 100000t/a 8.5淡色啤酒酿造车间物料衡算表设生产日共300天生产旺季每天糖化4次、淡季3次，每年总糖化次数为1100次。由此可算出每次投料量及其他工程的物料平衡。物料名称单位对100kg 1000L 8.5糖化一次 100000t/a 啤酒生产混合原料淡色啤酒额定量混合原料kg100134.612236.36 QUOTE 大麦kg76102.39299.63 QUOTE 大米kg24

4、32.32936.73 QUOTE 酒花kg1.572.11191.82 QUOTE 热麦汁L785.46105796090.91 QUOTE 冷麦汁L762.68102793363.64 QUOTE 湿糖化糟kg99.98134.4512222.73 QUOTE 湿酒花糟kg4.716.33575.45 QUOTE 发酵液L755.741017.2492476.36 QUOTE 过滤酒L749.171008.3791670 QUOTE 成品酒L742.95100090909 QUOTE 第六章设备的选型与设计本设计采用圆柱体锥形发酵罐也称锥形罐，圆柱形为主体局部，罐顶为椭球圆弧形状，底部则为

5、圆锥形，罐体自带冷却及保温装置的全封闭发酵罐。6.1 设备选择标准食品工厂设备大体分四个类型：计量和贮存设备、定型专用设备，通风机械设备，在选择设备时，要按以下原则进展。1满足工艺要求，保证产品的质量和产量2一般大型食品厂应选用较先进的机械化程度高的设备，中型厂则看具体备件，一些产品可以选用机械化、连续化程度高的设备，小型厂则选用较简单的设备。能设备能充分利用原料，能耗少效率高、体积小、维修方便、劳动强度底，并能一机多用。3所选设备应符合食品卫生要求，易清洗装拆，与食品接触的材料不易腐蚀不致对食品造成污染。4设备结果构合理，材料性能可适应各种工作条件如温度、湿度、酸碱度5在温度、压力、真空、浓

6、度、时间、速度、流量、液位、计数和程序等方面有合理的控制系统，尽量采用自动控制方式。6.2 发酵车间主要设备的选择啤酒厂一般分为七个车间，分别为：预处理车间，制麦车间，糖化车间，发酵车间，过滤车间，灌装车间，热量供给车间。糖化车间糖化车间是进展麦汁的制备这项重要的工艺。将粉碎后的麦芽和辅料中的非水溶性组成通过酶的分解尽可能的转化成水溶性组分。工艺流程：糖化、糊化过滤 酒花煮沸盘旋沉淀冷却过滤该设计中采用的是六锅式即糊化锅，糖化锅，过滤槽，煮沸锅的根底上增加一个过滤槽和煮沸锅。因为糊化锅和糖化锅利用率较低，形成六器组合可增大产量，也为啤酒厂扩建糖化车间所采用的方法。采用不锈钢的糊化锅和糖化锅，而

7、且是球形锅底便于清洗和料液排尽。锅内装有螺旋浆搅拌器及挡板。糊化锅升温速度达0.5/min。糖化锅的升温速度达1/min。采用点状加热夹套。因为它从加热效果上优于弧形盘管加热器。糖化锅的容积为30 QUOTE ，糊化锅的容积为25 QUOTE 。采用的是常压蒸煮。过滤槽是最古老也是应用最广泛的麦汁过滤设备，过滤槽配置湿法辊粉碎较完善，该设计中采用的是过滤槽对麦汁过滤，将麦糟和麦汁分开。与传统的压滤机法，快速渗出法，膜式压滤机法相比麦汁相对浊度较好，节省原料消耗的优点。1煮沸锅煮沸加热设备加热方式有直接加热与间接加热方式。直接加热方式由于操作困难，劳动力强度大，工环境差的原因该设计中不采用而采用

8、间接加热方式。所采用的热源为饱和蒸汽或过热蒸汽。2外加热器该设计中采用的是外加热盘管的煮沸锅。外加热器克制了内加热器清洗困难的以及加热时易局部过热的缺点，但是它需要一个大容量的耐热泵，使用动力电耗增加。外加热式煮沸锅除了用于煮沸外还可以兼做盘旋沉淀槽，省去了一个设备，另外两个麦汁煮沸锅与一个外加热器组合，煮沸锅兼做盘旋沉淀槽和麦汁暂存槽使用。添加系统可采用2个或2个以上的自动添加罐,防止事故发生.麦汁煮沸时能回收。3麦槽贮罐被别离出来的麦糟被用来做饲料的原料。4酒花别离器煮沸完毕后，采用酒花别离器尽快别离出酒花糟。如果使用的是酒花制品酒花粉，颗粒酒花，酒花浸膏或者使用粉碎的酒花，则酒花别离器不

9、再需要。5盘旋沉淀槽热凝固物别离的传统方法为自然沉淀法冷却盘法或沉淀槽法。冷却盘法劳动强度大，麦汁易染杂菌，现在几乎不再使用沉淀槽还需结合离心机和压滤机进展处理。本设计中采用的是盘旋沉淀槽法过滤热麦汁，特点是尽可能减小作为过滤介质的麦槽层厚度，以强化过滤速度，又不扩大过滤器的直径。6.3发酵罐体积确实定由计算一次糖化麦汁93.36 QUOTE 每日糖化4次，一个发酵罐的有效容积要能装下3锅麦汁。 QUOTE 一般，控制D:H=1:2-4*围较适宜，锥形锥角采用60至75为宜。本设计选择H:D=3:1，锥角为75，装料系数=85%，0.8%的接种量。则容积为： QUOTE ( QUOTE )发酵

10、罐上封头选用标准椭圆形封头，下封头的锥角75的圆锥形封头，柱体局部高径比为3:1，故发酵罐的主要尺寸比例： QUOTE QUOTE QUOTE QUOTE QUOTE QUOTE 圆整后取 QUOTE ，则 QUOTE QUOTE 圆整后取： QUOTE 校核： QUOTE 校核后： QUOTE ，故符合要求。6.4发酵罐个数确实定设锥形罐的发酵周期18天，则需要个数为：N QUOTE 圆整后取：24个式中： QUOTE QUOTE 富裕量： QUOTE 富裕量满足在5%10%的要求。6.5发酵罐设计与材料的选择发酵罐选用耐酸、耐碱、耐腐蚀的材料，本设计设备采用0Cr18Ni9不锈钢制造。对于

11、一罐法发酵工艺，查啤酒工业手册得，温度、压力的关系：罐压(Mpa)=温度()0.01=120.01=0.12(Mpa)。设计压力取最大工作压的1.1倍，则设计压力 QUOTE 6.5.1 发酵罐圆柱体局部壁厚确实定：式中 Pc设计压力筒体与锥体的高度： QUOTE 封罐前，罐压为液柱压，封罐后，罐压上升，最大压力为0.12Mpa。满罐时发酵罐最高工作压： QUOTE QUOTE QUOTE QUOTE 式中： QUOTE 许用应力 QUOTE 焊缝系数 QUOTE QUOTE 圆整后取 10 mm式中: QUOTE 钢板负偏差， QUOTE 0.6mm QUOTE 不锈钢腐蚀裕量，单面 QUO

12、TE =1mm，双面 QUOTE =2mm QUOTE 加工减薄量，冷加工 QUOTE =0mm，热加工 QUOTE =1mm所以罐的筒体厚度为10mm的0Cr18Ni9钢板制作。标准椭圆封头壁厚计算 QUOTE 圆整后取 QUOTE 。故椭圆封头以10mm厚度的0Cr18Ni9不锈钢制作。锥底封头的设计选型选用许用应力t=137的0Cr18Ni9不锈钢制作。锥壳半顶角=37.5，用无折边不需加强锥形封头。 QUOTE 圆整后取 QUOTE 。锥体大端与圆筒体的连接处需要增加厚度，增厚率Q值为1.775。则需要增加厚度： QUOTE QUOTE 圆整后取 QUOTE 锥壳加强L锥不小于：圆筒加

13、强 QUOTE 不小于： QUOTE 6.6管道的计算与选择进料管及排酒管进料管与排酒管流量根本相等，设进料管与排酒管为一样管径。发酵罐有效容积为141.3m3，一般用时7h装满一个发酵罐，则进醪液速度为：高粘度流体流速：0.51m/s，设发酵醪液流速为0.8m/s。则管径：圆整后取管径为D=330mm。校核：经检验符合要求，故此管可以采用。6.6.2 CO2排出管及CIP清洗管CO2排出管和CIP清洗管都设计在椭球形封头上，两管径设为一致。发酵罐需要经过碱洗、清水洗和消毒水洗三次洗涤。又设洗涤25min。消耗3m3的CO2。则洗涤体积流量:水的流速在1-1.5m/s之间，设洗涤水流速为1.3

14、m/s，则管径为:圆整后取D洗=50mm校核：经检验符合要求，故此管可以采用。查简明管道工业手册，得出本设计中的不锈钢管规格、质量表管路标准：管路标准公称直径/mm外径壁厚/mm理论质量/(kg/m)40453.53.6657647036.7 清酒罐的尺寸设计1个发酵罐的产品需3个清酒罐保存，每天能发酵4个罐，所以需要清酒罐12个，留3个备用，共9个。设清酒罐的填料系数=92%。设计清酒罐的H：D=2：1，即H=2D，圆形封头高为的D/4，则有：解及：D=4.01(m)，H=8.02(m),圆整后取D=5m，H=9m。第七章三废处理方案7.1啤酒废水的产生与特点啤酒生

15、产工艺流程包括制麦和酿造两局部。二者均有冷却水产生，约占啤酒厂总排水量的65% ，水质较好的，可循环用于浸洗麦工序。中、高污染负荷的废水主要来自制麦中的浸麦工序和酿造中的糖化、发酵、过滤、包装工序。其化学需氧量在50040000 mg。除了包装工序的废水连续排放以外，其它废水均以间歇方式排放。啤酒厂总排水属于中、高浓度的有机废水，呈酸性，pH值为4.56.5，其主要污染因子是化学需氧量CODcr、生化需氧量BOD5和悬浮物SS。浓度分别为10001500，5001000和220440mg。啤酒废水的可生化性BOD5/CODcr较大，为0.40.6，因此很多治理技术的主体局部是生化处理。7.2废

16、水处理技术目前，国内外普遍采用生化法处理啤酒废水。根据处理过程中是否需要曝气，可把生物处理法分为好氧生物处理和厌氧生物处理两大类。好氧生物处理。好氧生物处理是在氧气充足的条件下，利用好氧微生物的生命活动氧化啤酒废水中的有机物，其产物是二氧化碳、水及能量释放于水中。这类方法没有考虑到废水中有机物的利用问题，因此处理本钱较高。活性污泥法是具有代表性的好氧生物处理方法。活性污泥法是中、低浓度有机废水处理中使用最多、运行最可靠的方法。具有投资省，处理效果好等优点。该处理工艺的主要局部是曝气池和沉淀池。废水进入曝气池后，与活性污泥含大量的好氧微生物混合，在人工充氧的条件下，活性污泥吸附并氧化分解废水中的

17、有机物，而污泥和水的别离则由沉淀池来完成。7.3.节水技术1加强管理。对厂用水进展调整、调查、在资金允许*围内，可在各工段安装水表，对操作用水系统进展统计，奖罚清楚。2减少清洗对象。3关闭不需的水。清洗管的前端可安装手动控制阀，以方便随时开关。4引进原位清洗系统CIP由于自动系统控制，使水用量达最低限度。5循环利用单一用途的排水。回收凝结水作锅炉供水，蒸发器壳层内蒸汽冷凝水及喷雾枯燥空气加热器的冷凝水较纯洁，可作锅炉用水。省去软化步骤，还节约用水及能源。循环的利用冷凝水，在啤酒工厂里，冷凝的二次蒸汽的冷却水和冷冻间冷藏器的冷却水用量较大。这些都是单一用途的水，可再循环利用。7.4废气处理1由锅

18、炉排出这烟气经旋风除尘器净化后，每小时除烟尘不高于150kg/h，由45m高烟囱排出，低于工业三废的排放标准170kg/h以下。2热管技术在枯燥塔余热回收的利用热管是一种新型传热卡件，它具较好的导热性，可以在温差很小的条件下，高效的传热。7.5.垃圾处理工厂的各种垃圾中，如破损玻璃瓶等特殊废物一般为个别处理，其它一般垃圾根据情况变化委托公共卫生机构运出，烧掉处理。从卫生角度讲，垃圾堆防虫手段要完备。没有特定的垃圾贮存场，应密闭，经常撒杀虫剂以防止虫害的发生。但近年因使用化学合成树脂容器处理，给清扫、处理废弃物的社会机构带来困难，并关系到大气污染。因此，产生了新合成树脂容器处理方法，请参照废弃物处理条例。工厂炉渣。堆积到与产品区较远的隐蔽地方，与附近砖厂合作，定时运走。锅炉排污系统。锅炉连续排污水经连续排污膨胀器，其二次蒸汽供除氧气加热用。锅炉定期排水直接排入排污降温池，其中废水排厂区下水道。运煤出渣系统。运煤系统没有磁造、破碎、刮板输送机，出渣系统采用田盘出渣，配以翻斗胶轮推车送至渣场。第八章啤酒工厂卫生问题食品工厂卫生是保证加工过程不会腐败变质，不受污染因保证食品卫生质量很重要。8.1.卫生设施的要求：1食品工厂的车间备有通风设备，吸入空气必须清洁新鲜。北方乳品车间应采暧设备，成品包