发酵车间设计说明书20万12144.docx

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1、摘要随着生活活水平的的提高，人人们对啤啤酒的需需求越来来越大。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。第一章总总论第一节设设计依据据和范围围第二节设设计原则则第三节生生产规模模和产品品方案第四节生生产工艺艺流程第二章发发酵车间间

2、物料衡衡算第一节工工艺流程程及相关关工艺参参数第二节物物料衡算算第三章设设备设计计与选型型第一节设设备设计计和选型型的原则则第二节主主要工艺艺设备的的设计和和选型第三节主主要设备备一览表表第四章发发酵车间间布置设设计第一节发发酵车间间布置设设计的原原则第二节 建建筑概述述第三节发发酵车间间布置设设计说明明参考文献献第一章总总论第一节设设计依据据和范围围一本设计计的依据据是：1) 批批准的项项目申请请报告2）可行行性研究究报告以以及设计计计划任任务书。3) 项项目工程程师或项项目总负负责人下下达的设设计工作作提纲和和总工程程师作出出的技术术决定。二 设计计范围重点进行行发酵车车间的设设计，主主要

3、包括括：发酵酵车间的的物料衡衡算和耗耗冷量计计算、发发酵罐和和贮酒罐罐的选型型及其他他通用设设备如各各种泵的的选型。第二节 设计原原则一.设计计工作要要为要现现代化建建设这个个中心，为为这个中中心服务务。二.设计计工作必必须认真真进行调调查研究究。要学学会收集集设计必必需的技技术基础础资料，加加强技术术经济的的分析工工作，深深入调查查，与同同类型厂厂先进技技术经济济指标做做比较，要要善于从从实际出出发去分分析研究究问题。设设计的技技术经济济指标以以达到或或超过国国内同类类型工厂厂生产实实际平均均水平为为宜。三.要解解放思想想，积极极采用新新技术，力力求设计计在技术术上具有有现实性性和先进进性，

4、在在经济上上具有合合理性。并并根据设设备和控控制系统统在资金金和共货货可能情情况下，尽尽可能提提高劳动动生产率率，逐步步实现机机械化，自自动化。四.设计计必须结结合实际际，因地地制宜，体体现设计计的通用用性和独独特性想想结合的的原则，不不能千厂厂一貌。工工厂生产产规模，产产品品种种的确定定，要适适应国民民经济的的需要，要要考虑资资金来源源，建厂厂地点，时时间，三三废综合合利用等等条件，并并适当留留有发展展余地。五.发酵酵工厂设设计还应应考虑采采用微生生物发酵酵的工厂厂的独特特要求，既既要注意意到周围围环境的的清洁卫卫生，又又要注意意到工厂厂内车间间之间对对卫生，无无菌，防防火等条条件的相相互影

5、响响。另外外，食品品类发酵酵工厂，还还应贯彻彻国家食食品卫生生法有关关规定，充充分体现现卫生，优优美，流流畅，并并能让参参观者放放心的原原则。六.合计计工作必必须加强强计划性性，个阶阶段工作作要有明明确的进进度。本课题是是设计年年产200万吨的的啤酒厂厂发酵车车间，其其重点是是发酵车间间的工艺艺及其关关键设备备的设计计与选型型。本课题主主要遵循循以下原原则：设设计仔细细，面面面到位，考考虑全面面，尽量量降低成成本第三节生生产规模模和产品品方案年产量：20000000t/aa的啤酒酒生产每年生产产天数：3000天产品规格格： 112淡色啤啤酒 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

6、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第三节 生产工艺艺流程第二章发发酵车间间物料衡衡算第一节工工艺流程程及相关关工艺参参数（1）工工艺流程程 糖化化缪 冷却 主发发酵罐烛式离离心机贮酒罐罐 过滤二级种子子通少量空空气（2）相相关工艺艺参数表1-11项目名称百分比（%）项目名称百分比（%）定额指标原料利用用率98.55原料配比比麦芽75大米25麦芽水分分6啤酒损失失率（对热麦麦汁）冷却损失失3大米水分分13发酵损失失1无水麦芽芽浸出率率75过滤损失失1无水大米米浸出率率92装瓶损失失2总损失6课本677页 表4-6根据上表表的基础础数据，首首先

7、进行行1000kg原原料生产产12淡色啤啤酒的物物料计算算，然后后进行110000L 112淡色啤啤酒的物物料衡算算最后进进行20000000t/a122淡色啤啤酒糖化化车间物物料衡算算。1）1000kgg原料（775%的的麦芽，225%的的大米）生生产122淡色啤啤酒的物物料衡算算麦芽收率率： 0.775（1000-66）/1100=70.5%大米收率率： 0.992（1000-113）1000=800.044%混合原料料收得率率：（00.75570.5%+0.22580.04%）98.5%=71.79%设每天糖糖化6次次，每年年工作3300天天，则每每年共糖糖化18800次次。由此此可算出

8、出每次投投料量及及其他项项目的物物料平衡衡。整理理得如下下表：物料名称称单位对1000kg混合原料料10000L122淡色啤啤酒糖化一次次定额量量混合原料料kg100185.1148008麦芽kg75138.8111004大米kg2546.3337044 酒花kg1.2002.133170.4热麦汁L57410633850440冷麦汁L556.810311824880湿糖化糟糟kg96.778179.2143336湿酒花糟糟kg3.4556.399511.2发酵液L551.210200816000过滤酒L545.710100808000成品啤酒酒L540.210000800000备注：112淡

9、色啤啤酒的密密度为110122kg/m3, ，实实际年生生产啤酒酒。表133发酵工艺艺参数的的确定项目单位指标数生产规模模t/a2000000生产方法法锥形罐、间间歇发酵酵年生产天天数d/a300二级种液液接种量量%10产品日产产量t/d667主酵温度度6产品规格格度12酵母回收收时间主发酵结结束后贮酒温度度-1第二节 物料衡算算1、 生产1000L112淡色啤啤酒进入入发酵罐罐的冷却却麦汁量量，由表表122可知V11103.1L2、 二级种液液量 V2V1*100%=110.331L3、 生产1000L112淡色啤啤酒发酵酵液量 V3=1002L4、 酵母量（以以商品干干酵母计计）生产100

10、0升啤啤酒可得得2公斤斤湿酵母母液，其其中一半半作商品品干酵母母用湿酵母泥泥含水分分85酵母含固固形物1*（1100-85）/10000.15公公斤则含水分分7的的 商品品干酵母母量为00.155*1000/（1100-7）0.116公斤斤5、 二氧化碳碳的量12度的的 冷麦麦汁1003.11L浸出出物量为为 112*1033.112.37升升麦汁的发发酵度为为60，则可可发酵的的浸出物物量为 122.377*60077.422升 麦芽糖糖发酵的的 化学学反应式式为 CC12H22O11+HH2O 2C6H12O6 22C6H12O64C2H5OH+ 4CCO2+5664卡设麦汁中中浸出物物均

11、为麦麦芽糖组组成，则则二氧化化碳生成成量为：7.422*（44*444）/33423.882升 设设12度啤酒酒含二氧氧化碳00.4，酒中中含二氧氧化碳量量为 1003.11*0.4/11000.441升 则则放出的的 二氧氧化碳量量为 33.822-0.413.441升第三节耗耗冷量计计算（一）流流程示意意图 94热麦汁汁冷麦汁汁（6）锥形罐罐发酵过冷至至-1贮酒过滤清酒罐罐（二）工工艺技术术指标及及基础数数据年产122淡色啤啤酒20001000t;每天糖化化6次，每每年共糖糖化1300次;主发酵时时间6天天;4锅麦汁汁装1个锥形形发酵罐罐; 12Bx麦汁汁比热容容c1=4.00kJ/(Kg

12、g*K) ;冷媒用11液氨麦芽糖厌厌氧发酵酵热q=6133.6kkJ/KKg;麦汁发酵酵度600%;根据发酵酵车间耗耗冷性质质，可分分成工艺艺耗冷量量和非工工艺耗冷冷量两类类，即： QQ=Qtt+Qnnt（三）工工艺耗冷冷量Qtt1、麦汁汁冷却耗耗冷量近几年来来普遍使使用的一一段式串串联逆流流式麦汁汁冷却方方法。使使用的冷冷却介质质为2的冷冻冻水，出出口温度度为855。糖化化车间送送来的热热麦汁温温度为994，冷至至发酵起起始温度度6。根据表44-7啤啤酒生产产物料衡衡算表，可可知每糖糖化一次次的热麦麦汁8550400L，而相相应的麦麦汁密度度为10048KKg/mm3，故麦麦汁量为为： GG

13、=10048*85.0400=891122（Kg)又知122Bx麦汁汁的比热热容为44.0kkJ/(Kg*K)，工工艺要求求在1hh内完成成冷却过过程，则则所耗冷冷量为： QQ1=Gcc(t11-t2)/rr =88912219220*44.0*(944-6)/1 =331.337107 (KKJ/hh)式中t11和t2分别别为麦汁汁冷却前前后温度度（） r冷却操操作过程程时间（h）根据设计计结果，每每个锥形形发酵罐罐装4锅锅麦汁，则则麦汁冷冷却每罐罐耗冷量量为： Q f=4Q1=431.37106 =125.48106（KJ）2、发酵酵耗冷量量Q2（1）发发酵期间间发酵放放热Q2假定麦汁汁固

14、形物物均为麦麦芽糖，而而麦芽糖糖的厌氧氧发酵放放热量为为6133.6KKJ/KKg.设设发酵度度为600%，则则1L麦汁汁放热量量为： qq0=6113.66*122%*660%*1=444.188（KJJ）根据物料料蘅算，每每锅麦汁汁的冷麦麦汁量为为824480LL，则每每锥形罐罐发酵放放热量为为： Q00=444.188*8224800*4=14.5677106（KJ）由于工艺艺规定主主发酵时时间为66天，每每天糖化化6锅麦麦汁，并并考虑到到发酵放放热的不不平衡，取取系数11.5，忽忽略主发发酵期的的麦汁温温升，则则发酵高高温期耗耗冷量为为： QQ0*1.5*6614.5677106*1.

15、5*224 Q2= = =22276772(KKJ/hh) 24*6*4 244*6*4(2)发发酵后期期发酵液液降温耗耗冷Q2主发酵后后期，发发酵液温温度从66缓慢降降至-11，每天天单罐降降温耗冷冷量为： Q0=4Gc16-(-11)=4*891122*4.00*7=998816664 (KJ)工艺要求求此过冷冷过程在在2天内完完成，则则耗冷量量为（麦麦汁每天天装1.5个锥锥形罐）： Q22=1.5* QQ0/（24*2）=31119277(KJJ/h)（3）发发酵总耗耗冷量QQ2Q2= Q2+Q2=22776722+31119227=53995999(KJJ/h)（4）每每罐发酵酵耗冷量

16、量Q0Q0= Q0+Q0=114.5567106+999816664=24.5588106(KJJ)3酵母母洗涤用用冷无菌菌水冷却却的 耗耗冷量QQ3 设酵母母添加量量为麦汁汁量的 1.00，且且使用11的 无无菌水洗洗涤，洗洗涤无菌菌水的水水量为酵酵母量的的 3倍倍，冷却却前无菌菌水水温温为300，用-8的酒精精液作冷冷却介质质。 由上上述，可可得无菌菌水用量量为： MW=8224800*6*1.00%*33 =1448466(Kgg/d) 每班无无菌水用用量：mmWmW/3148846/3449488.8（KKg/班班） 假定无无菌水冷冷却操作作在2hh内完成成，则无无菌水冷冷却耗冷冷量为

17、： Q33GWcm(tw-tw)/rr=49948.8*44.188*(330-11)/22 =22999947(KJ/h)每罐用于于酵母洗洗涤的耗耗冷量为为： QQ3 GGWcm（(ttw-tw)/11.549448.88*4.18*（300-1）/1.55 33999929(KJ)式中1.5-每每班装罐罐1.55罐4、酵母母培养耗耗冷量QQ4 根据工工艺设计计，每月月需进行行一次酵酵母纯培培养，培培养时间间为122天，即即2888h.,根据工工厂实践践，年产产20000000t啤酒酒酵母培培养耗冷冷量为：Q411300000(KJ/h)对应的 年耗冷冷量为 ： QQ4Q4*2888*100

18、3774.44106 (KJJ)5、发酵酵车间工工艺耗冷冷量Qt综上计算算，可求求算出发发酵车间间的 工工艺耗冷冷量为： QtQ1+Q2+Q3 +QQ4 =311.377106+53395999+22999947+13000000 =32.34106 (KJJ/h)(四)非非工艺耗耗冷量QQm 1、露露天锥形形罐冷量量散失QQ5 根据经经验，取取冷量散散失为3300000KJJ/t，故故旺季每每天耗冷冷量为 Q5Gb*3000000=4994.991.0012300000 =155.0106 (KJJ/d) 式中 Gb旺季季成品啤啤酒日产产量（tt） 若每天天日晒高高峰耗冷冷为平均均每小时时耗

19、冷量量的 22倍，则则高峰耗耗冷量为为： Q552*Q5/241.225106（KJ/h)2、清酒酒罐过滤机机及管道道等散失失冷量QQ6 取取经验值值Q6122Qtt ，所所以： QQ6122Qtt122*332.3341063.8822106（KJ/h)（五）22000000tt/a啤啤酒厂发发酵车间间冷量衡衡算表耗冷分类类耗冷项目目每小时耗耗冷量（KJ/h)每罐耗冷冷量KJJ工艺耗冷量麦汁冷却却Q132.337125.48106发酵耗冷冷Q2539559924.5558106无菌水冷冷却Q3329999473999929酵母培养养Q413000001.1552106工艺总耗耗冷Qtt32.

20、33410657.4487106非工艺耗耗冷量锥形罐冷冷却Q551.25510620.00106管道等冷冷损Q663.888210662.1112106非工艺总总耗冷QQm5.133210682.1112106合计总耗冷QQ37.447106第三章设设备设计计与选型型第一节设设备设计计和选型型的原则则近年来，啤啤酒发酵酵设备向向大型、室室外、联联合的方方向发展展。大型型化的目目的主要要有两方方面：大大型化使使啤酒的的质量均均一化；由于啤啤酒采用用一罐法法进行发发酵，生生产的罐罐数减少少，降低低了主要要设备的的投资。第二节主主要工艺艺设备的的设计和和选型 (一一）发酵酵罐设备备的计算算、发发酵罐

21、选选型选用公称称容积为为5000m3的发酵酵罐罐内径66m,圆圆拄高118m,封头高高1.88m,封封头容积积41mm3，全容容积5335m33 2、生生产能力力的计算算现每天产产12度淡淡色啤酒酒6677吨，发发酵周期期为188天则每天需需热麦汁汁体积为为7000.522m3，冷麦麦汁体积积为6779.44 m3。每吨吨12度淡淡色啤酒酒需冷麦麦汁10019LL，即1.0019m3取=990%，则则每天需需要发酵酵罐的总总容积为为V0 VV0=V麦/=6799.490%=7554.889（mm3) 3、发酵酵罐个数数的确定定由上选型型可知，发发酵罐公公称容积积为5000m33，总容容积为55

22、35mm3则发酵罐罐个数 V00Z 7544.89918 NN1= = =299（个）V总24 553590%24取公称容容积5000m3的发酵罐罐29个个 553590%1.661实际产量量验算：3000=22282228(tt/a)1.0119228222820000000富裕量：=14.11%，能满满足产量量要求20000004、冷却却面积的的计算对于前发发酵对于啤酒酒发酵，每每1m3发酵液液，每小小时传给给冷却器器的最大大热量为为4.11820000KJJ/h采用竖式式列管换换热器，取取经验值值K=44.1885000KJ/（m3.h.）发酵液： 66冷媒：-80t1t2 114-66

23、平均温差差tm=9.44 l nn(t1t2)l nn(1446)对公称容容量5000m33的发酵酵罐，每每天装11.611罐，每每罐实际际装液量量为679.41.661=4222（m3) QQ 4.18200004222换热面积积F= = =1799.577(m3) Ktm 4.1850009.44对于进入入后发酵酵降温发酵液： 61冷媒：-80t1t2 114-11平均温差差tm=4.99 l nn(t1t2)l nn（141） QQ 4.1820000422换热面积积F= = =3444.499(m3) Ktm 4.1850004.99对于后发发酵发酵液： 1-1冷媒：-8-2t1t2

24、9-1平均温差差tm=3.664 l nn(t1t2)l nn（91） Q 4.11820000422换热面积积F= = =4644(m3) Ktm 4.1850003.644总上，换换热面积积F=4664(mm3)才能满满足生产产要求5、冷却却管布置置计算（1）求求最高热热负荷下下的耗水水量W而Q总=4.11820000422=33.533106（kJ/h) Q总3.533106W=10555000(Kgg/h)=299.311(Kgg/s)c2(tt2t1) 4.18(0+88)取冷却水水在管中中流速为为1m/s ，则则冷却管管总截面面积S总为S总=WW/=2.99310-221=2.93

25、10-22（(m2)进冷媒总总管直径径d总2=S总/0.7785，所所以d总=0.1933(m)(2)冷冷却管组组数和管管径设冷却管管总表面面积为SS总，管径d0,组数为为n,则 S总总=n0.7785dd02现根据本本罐情况况，取nn=8，则则管径 d002=S总/（n0.7785),所以以d0=0.06883(mm)查金属材材料表取取764无缝钢钢管现取竖蛇蛇管圈端端部U型弯管管曲径为为2500mm，则则两直管管距离为为5000mm，两两端弯管管总长度度为l0： ll0=D=33.1445000=15570（mm)（3）冷冷却管总总长度LL计算由前知，冷冷却管总总面积FF=4664m3，每

26、米米长冷却却面积为为F0=3.140.0071=00.222m2，则 L=FF0=46440.222=221099（m)冷却管占占有体积积V=00.78850.00742221099=9.007(mm3)（4）每每组管长长L0和管组组高度： LL0=Ln=211098=2663.66(m)另需连接接管8mm：L实=L+8=221177m可排竖蛇蛇管的高高度，设设为静液液面高度度，下部部可伸入入封头2250mmm 设发酵罐罐内附件件占有体体积2mm3，则总总占有体体积为 VV总=V液+V管+V附件件=4222+9.007+22=4333.007（mm3)则筒体部部分液深深为：（V总-V封）S截=

27、（433.0741）（0.78562）=13.87m竖蛇管总总高H管=13.87+0.225=114.112（mm)又两端弯弯管总长长l0=15570mmm ，两端端弯管总总高5000mmm 则直管部部分高度度：h=H管5000=1441200-5000=1136220mmm 则一圈管管长l=2h+l0=213662015770=2288110mmm（5）每每组管子子圈数nn0 nn0=L0l=2663.6628.881=10圈圈（6）设设备材料料的选择择选用不锈锈钢制作作（7）发发酵罐壁壁厚S的计算算 CC=C11C2C3式中C壁厚厚附加量量，cmm C11钢板板负偏差差，其范范围为00.1

28、331.33，现取取0.88mmC2腐蚀裕裕量，为为双面腐腐蚀，取取2mmmC3 加工工减薄量量，取00得C=00.8+2+00=2.8mmm=0.28ccm PPD S=C2P式中 P设计计压力，取取最高工工作压力力的1.05倍倍，现取取0.44MPaa D发酵罐罐内径，为为6 mm 不锈钢钢的许用用应力，为为1277MPaa 焊焊缝系数数，范围围在0.51之间，现现取0.7代入上式式 0.446000 SS= 0.228212270.770.44 =1.7cmm 选用177mm厚厚不锈钢钢板制作作（8）支支座选择择因为设备备的容量量大，总总质量也也比较大大，因此此用裙式式支座。（二）种种子

29、罐设设备的计计算 1、种种子罐容容积的确确定按接种量量10%计算，则则种子罐罐容积VV种为 V种=V总10%=533510%=544m32、种子子罐个数数的确定定种子罐与与发酵罐罐对应上上料，发发酵罐每每天上11.611罐，种种子罐培培养需224h，辅辅助操作作810hh，生产产周期约约3234hh，需4个种子子罐。3、主要要尺寸的的确定 HH：D=22：1，则种种子罐总总容积 VV总=2244D30.7785DD22D=54mm3解得D=3.11m则H=22D=66.2mm查相应表表得封头头高H封=0.8m罐体总高高H罐=7.8m，封封头容积积3.00m34、冷却却面积的的计算采用蛇管管冷却

30、，酵酵母培养养温度为为10度。据据此为依依据，按按照发酵酵罐冷却却面积的的算法计计算。5、设备备材料选选择仍采用不不锈钢制制作。查查表得，壁壁厚为33mm.6、支座座选型采用支撑撑式支座座（四）泵泵的选型型只需要选选用离心心泵即可可满足生生产。压压缩空气气用往复复泵。第三节 主要设备备一览表表2000000tt/a的的啤酒厂厂发酵车车间设备备一览表表序号设备名称称台数规格与型型号材料备注1发酵罐29公称容积积5000m3不锈钢专业设备备通用设备备2种子罐4公称容积积50m3不锈钢3离心泵8IS800502000机体铸铁铁4往复泵1机体铸铁铁第四章发发酵车间间布置设设计第一节发发酵车间间布置设设

31、计的原原则1、车间间布置应应符合生生产工艺艺的要求求2、车间间布置应应符合生生产操作作的要求求3、车间间布置应应符合设设备安装装、检修修的要求求4、车间间布置应应符合厂厂房建筑筑的要求求5、车间间布置应应符合节节约建设设投资的的要求6、车间间布置应应符合安安全、卫卫生和防防腐蚀的的要求7、车间间布置应应符合生生产发展展的要求求第二节 建筑筑概述本设计为为啤酒厂厂发酵车车间设计计。发酵酵车间是是整个工工艺过程程的重要要环节，是是利用经经过糖化化车间处处理后的的麦汁来来进行发发酵，因因此要靠靠近糖化化车间以以节省在在管道上上的投资资。此外外，因为为是主要要的生产产车间，所所以在进进行厂房房的总平平

32、面设计计时应该该把发酵酵车间布布置在生生产区；而且许许多设备备需要电电力、压压缩空气气、冷却却水等等等，因此此也要靠靠近辅助助车间（配配电室、空空气压缩缩机室等等）；还还有许多多仪表及及参数要要监控，所所以要设设有控制制室；发发酵的啤啤酒还要要及时进进行过滤滤才可以以灌装，所所以尽可可能靠近近过滤车车间。第三节发发酵车间间布置设设计说明明（1） 因为啤酒酒发酵用用到的锥锥形罐容容积、重重量比较较大所以以采用露露天布置置，以裙裙座方式式进行支支撑。（2） 经过计算算生产220万吨吨的啤酒酒需要228个锥锥形罐，四四个种子子罐。因因为发酵酵罐数量量较多，采采用直线线对称整整齐排列列布置，所所以采取

33、取每7个个罐排成成一行，共共四行，种种子罐每每两个排排成一行行。（3） 车间设计计为单层层厂房，层层高设为为5.11m，平平面布置置为长方方形，跨跨度采用用12mm，柱距距采用112m。厂厂房的建建筑结构构采用钢钢筋混凝凝土排架架结构。（4） 每两个发发酵罐间间距为11.5m，与墙之之间的距距离也是是1.55m，发发酵罐锥锥底出口口离地面面的高度度为1.5m。（5） 发酵车间间内设备备布置与与主要生生产流程程顺序相相一致，具具体布置置见设备备布置图图。其他见图图纸。参考文献献1吴吴思方主主编，发发酵工厂厂工艺设设计概论论，中中国轻工工业出版版社2沈沈自法唐唐孝宣,发酵工工厂工艺艺设计, 华东东理工大大学出版版社3 高孔荣荣 , 发发酵设备备,中国轻轻工业出出版社4 科罗博博夫等程程耀芳李李安申,发酵生生产工艺艺计算 ,上海海教育出出版社5 梁世中中，生物物工程设设备，中中国轻工工业出版版社6 周广田田，现代代啤酒工工艺技术术，化学学工业出出版社