年产5万吨12°浅色啤酒厂设计

东北电力大学生物工程课程设计：年产5万吨12°浅色啤酒厂设计

目录

第一章 绪论..................................................................................................................2 第二章 设计概论......................................................................................................... 4 2.1 课程设计的指导思想.......................................................................................4 2.2 生产方法、工艺流程、工艺条件.....................................................................4 2.3 原料的来源及标准...........................................................................................5 2.3.1 原辅材料的来源......................................................................................5 2.3.2 原辅材料的质量标准..............................................................................5 2.3.3 水质要求..................................................................................................6 2.3.4 产品质量标准..........................................................................................7 2.4 环保措施.........................................................................................................8 2.4.1 污水处理的原则、方法和效果..............................................................8

2.4.2 副产物综合利用......................................................................................9 第三章 工艺计算........................................................................................................10 3.1 计算依据.........................................................................................................10 3.2 啤酒生产物料衡算.........................................................................................10 第四章 设备设计计算与选型....................................................................................15 第五章 重点设备设计计算........................................................................................21 第六章 车间平面布置及说明....................................................................................25 6.1 车间平面布置任务.........................................................................................24 6.2 车间平面布置内容.........................................................................................24 6.3 车间平面布置原则.........................................................................................25 6.4 车间平面布置有关技术与参数.....................................................................26 6.5 设备布置图.....................................................................................................27 结束语..........................................................................................................................29 参考文献......................................................................................................................30

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第一章 绪论

啤酒的渊源可以追溯到人类文明的摇篮,东方世界的两河流域底格里斯河与幼发拉底河尼罗河下游和九曲黄河之滨。最原始的啤酒可能出自居住于两河流域的苏美尔人之手距今至少已有9000多年的历史。经历了封建时代和工业社会，形成了酿造酒、蒸馏酒和配制酒三大酒系，精品众多，各国都有名闻世界的独特产品。

我国古代的原始啤酒可能也有4000到5000年的历史，但是市场消费的啤酒是19世纪末随帝国主义用洋枪洋炮打开中国大门的时候进入中国的。现在啤酒是世界上销售最多的饮料酒，随着人们生活水平的提高，饮食结构的不断改变，啤酒已经进入了千家万户。我国啤酒工业起步较晚，但发展迅速，目前我国的啤酒年生产量已位届世界首位，但人均消费量远远落后于发达国家，我国啤酒工业始于1900年，俄国人在哈尔滨建立乌卢布列夫斯啤酒厂；1903年，在青岛，英德联合开办英德酿酒有限公司；1904年出现了哈尔滨的，中国人自己开办的啤酒厂：东北三省啤酒厂；1914年分别建立了哈尔滨的五洲啤酒厂，北京的双合盛啤酒厂，1935年，广州出现了五丰啤酒厂；1958年，我 国成立了一批啤酒业的骨干企业，其规模当时在2000t左右。 自新中国成立，我国啤酒行业经历了以下四个阶段：

第一阶段：从1953年到1962年，是啤酒工厂的调整与发展阶段。在这一阶段，开始引进啤酒酿造大麦，逐渐掌握了麦芽生产和啤酒酿造技术。啤酒的科学研究、教育、人才培养学方面的工作为啤酒工业今后的发展，打下了良好的基础。

第二阶段：19世纪60年代初，我国已经培养了一批发酵工程的专门人才能够自己设计建造小规模的啤酒厂，啤酒酿造的一种特殊原料酒花能够自种自己，1979年，全国的啤酒厂达到了150多家。在1980年，我国生产啤酒62.8万吨，一些啤酒厂的规模越来越大。

第三阶段：我国的啤酒工业高速发展时期（1980-1990），在这阶段扩建和新建的啤酒厂迅速出现，啤酒的生产规模也逐步扩大，并从国外引进先进的技术与设备以及新型人才，这样加快了我国啤酒工业的发展，全国的啤酒产量从1982年的117万吨到1985年的310.4万吨，再到1988年的654万吨。

第四阶段：在这一阶段，中国的啤酒工业进入了旺盛的成熟期，90年代初期啤酒工业的投资、经营方式也呈多元化，出现外方独资、中外合资、租赁、商标许可、技术咨询等遍布全国。90年代中期，啤酒工业继续以高速度发展，外方投资纷纷撤出，但开始对啤酒的质量，啤酒工业的经济效益开始重视，开始向大型化，集团化的方向发展。以提高综合竞争能力，扩大市场份额。

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在以后我国啤酒工业的发展方向：

第一，行业结构的变化，集团化、大型化。企业的数量将会继续下降，生产能力和年生产量将会持续上升；并以一业为主，多元扩张，大多数企业再把啤酒业做强做大 的同时，依靠自身的优势进入其他行业，进行多元化发展；信息化，啤酒企业对加快企业的信息化更加的重视，包括：加快内部信息化的建设和加快外部信息的沟通与利用；科技化，加快科技进步是啤酒行业未来竞争的焦点;产品的多样化，传统的啤酒仍然是主流，但是会有越来越多的个性化产品不断的出现在我们消费者的视野之中。

第二，企业所有制结构的多元化，国有企业逐步退出，股份制企业、多种所有制混合企业、民营企业将得到大的发展，新一轮上网中外合资企业也会增多，合资形式改变了的合资企业也会相应增加。

第三，市场结构的变化： 在城市市场中，中高档啤酒市场、特色啤酒市场、女士啤酒市场将得到迅速发展，并掀起新一轮消费高潮；在农村市场，随着农民生活水平的大幅度提高，农民经济的发展，啤酒的消费出现稳步的增长趋势。 第四，传统的企业到经销商再到消费者的模式将会受到挑战，企业到消费者的直销模式将会得到快速的发展，尤其是现在电子商务的快速发展使网上营销的啤酒行业得到快速的发展。

从世界啤酒的现状看，啤酒生产向大集团集中是一个特点。啤酒工业的技术装备水平仍将不断提高，国际先进水平已实现生产工艺参数计算机实时监控，操作实现程控。国内外啤酒品种都在朝多样化发展，啤酒口味向清淡、饮料化发展，包装形式更加丰富。

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第二章 设计概论

2.1 设计指导思想

1.在工艺上的选择和设备的选用上为确保工艺稳定、可靠和产品质量，部分采用传统式，同时进行革新改造，引进一部分国外较先进的技术和设备。

2.设计中考虑尽量降低操作费用及啤酒单耗量，使其具有上马快、收效大的特点。 3.设计考虑到啤酒厂今后的发展趋势（如增加品种、扩大产量等）在建筑和平面布置上级设备选取上，都留有适当的余地，同时又不至于造成现有设备、场地得太大浪费。

4.设计考虑到工人劳动条件的改善及劳动强度的降低，采用一些新工艺、新设备，同时又确保啤酒质量。

5.考虑到啤酒厂的环境，进行污水处理，二氧化碳回收及综合利用，不但改善环境污染，同时增加工厂的收入。

6.设计采用部分自动化仪表控制，使本厂在机械化，自动化水平上与国外先进水平差距缩短了。

2.2生产方法、工艺流程、工艺条件

2.2.1生产方法：

将大麦进行发芽，获取的麦芽与淀粉质的辅料，进行糖化，并将获得的料液在加入酒花与酵母之后进行发酵，过滤发酵液，并进行一系列的处理，即可获得啤酒，进行灭菌、包装，即为成品啤酒。

2.2.2工艺流程

原大麦→粗选→精选→分级→浸麦→发芽→干燥→除根→贮藏→成品麦芽→

辅料→糊化锅 酒花 酵母

↓ ↓ ↓

→粉碎→糖化锅→过滤→煮沸→漩涡沉淀→薄板冷却→发酵→过滤→成品包装

2.2.3工艺条件

(1)麦芽制造：对大麦要求：发芽力＞85%发芽率＞96%大麦并且要贮存一段时间

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渡过休眠期，浸麦（50—60小时浸麦度43—40%）干燥麦芽除根，获得麦芽。 (2)麦芽汁的制造：麦芽经粉碎后加入温水，在一定温度下（粉碎度：1:30—40加水比：1:2.8—3.5之间温度为63—65℃）并加入辅料淀粉进行糖化并过滤，并将麦芽汁送入煮沸锅煮沸，并加入酒花，煮沸时间为1.5个小时。分三次添加酒花。煮沸之后过滤，冷却，澄清，得到麦芽汁。

(3)发酵：麦芽汁澄清冷却加入酵母菌，并送入到发酵罐，开始发酵；在同一个发酵罐中进行前发酵和后发酵。前发酵产生酒精，后发酵产生风味物质，并促进啤酒的成熟。

①酵母繁殖期：麦汁添加酵母8-16个小时以后，液面上出现二氧化碳小气泡，逐渐形成白色的，乳脂状的泡沫，酵母繁殖20小时以后立即进入主发酵槽 ②泡期：还槽4-5小时后，在麦汁表面逐渐出现更多的泡沫，由四周渐渐向中间，洁白细腻，厚而紧密，如花菜状，有二氧化碳小气泡上涌，并且带出一些析出物。

③高泡期：发酵后2-3天，泡沫增高，形成隆起，并因酒内酒花树脂和蛋白质-单宁复合物开始析出而逐渐变为棕黄色，此时为发酵旺盛期，需要人工降温，但是不能太剧烈，以免酵母过早沉淀，影响发酵作用。

④落泡期：发酵5天以后，发酵力逐渐减弱，二氧化碳气泡减少，泡沫回缩，酒内析出物增加，泡沫变为棕褐色。

⑤泡盖形成期：发酵7-8天后，泡沫回缩，形成泡盖，撇去所析出的多酚复合物，酒花树脂，酵母细胞和其他杂质，此时应大幅度降温，使酵母沉淀。 (4)后发酵以及储藏：麦汁经主发酵后的发酵液叫嫩啤酒，此时酒的二氧化碳含量不足，双乙酰，乙醛，硫化氢等挥发性物质没有减低到合理的程度，酒液的口敢不成熟，不适合饮用。大量的悬浮酵母和凝结析出的物质尚未沉淀下来，酒液不够澄清，一般还要几个星期的后发酵和贮酒期，啤酒的成熟和澄清均在后发酵和贮期。

(5)过滤灭菌：采用硅藻土过滤，再经灭菌、冷却、包装、成品啤酒。

2.3原料来源及标准

2.3.1原辅料的来源

原、辅材料有大麦、淀粉、水、酒花、酵母

2.3.2原辅材料的质量标准

（1）大麦：具有颗粒饱满、皮薄、淀粉含量高和发芽率高（发芽率＞96%发芽

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力＞85%淀粉含量58—65%）含水量＜13%。

（2）淀粉：用大米、玉米、薯类生产的淀粉。达到降低成本，不能造成过滤困难，不能带来异味，用量为：20—30%。

（3）水：水质洁净，还必须除去水中所含的石灰和碳酸盐，pH为6.8—7.2.无异味。

（4）酒花：赋予啤酒纯正的芳味和啤花香气，同时还具有一定的防腐和澄清麦芽汁的能力。酒花产地主要集中在德国、美国、中国、捷克、英国与俄罗斯。分为苦花型、香花型、苦香兼有型。啤酒酿造只用雌酒花。酒花应在低温、避光、隔绝空气、防潮条件下保藏。

（5）酵母：酵母种类繁多。在酿酒过程中起降糖作用，产生CO2和酒精。用于酿造的酵母为啤酒酵母，它又分为上面酵母和下面酵母。我国通用下面酵母发酵。

2.3.3水质要求

啤酒酿造用水时指糖化用水，洗糟用水，啤酒稀释用水，可以使用地表水和地下水，其水质必须符合酿造用水质量要求:无色，无臭，透明，无漂浮物，味纯正，无生物污染’硬度低、不含亚硝酸盐,铁、锰含量低。具体要求见下表2-1：

表2-1水质要求表

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2.3.4产品质量标准

产品质量执行以下标准：

GB191包装储运图示标志 GB2758发酵酒卫生标准

GB4544啤酒瓶 GB4789.1-4789.28食品卫生检验方法 微生物学部分

GB4928啤酒试验方法 GB5739啤酒塑料周转箱 GB6543瓦楞纸箱 GB10344饮料酒标签标准 GB4927-91啤酒质量标准

（1）感官要求：淡色啤酒的感官指标应符合下表2-2规定：

表2-2淡色啤酒感官指标

（2）保质期：瓶装、罐装熟啤酒保质期优级、一级不少于120天，二级不少于60天，瓶装鲜啤酒保质期不少于7天，罐装、桶装鲜啤酒保质期不少于30天。

（3）卫生要求：卫生指标按GB2758执行。 （4）啤酒的理化要求见下表2-3：

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表2-3啤酒理化要求表

2.4环保措施

2.4.1污水处理的原则、方法和效果

(1)污水处理的原则：革新工艺，减少排污量；考虑回收利用；从全局出发，对污水妥善处理；采取先进技术；经济合理。

(2)污水处理的方法：①化学沉淀法；②中和沉淀法；③氧化沉淀法；④活性炭吸附法；⑤混凝法；⑥活性污泥法；⑦生物转盘法；⑧膜处理。

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(3)污水处理的效果：将水中的大颗粒污染物过滤，将水中的氮磷钾盐除去，重新被人们利用，实现循环的意义。处理结果达到现在我国执行的标准（G.B.18918—2002一级）：COD 50/60mg/L BOD 10/20mg/L SS 10/20 mg/L 动植物油1/20mg/L 石油类1/10mg/L 阴离子表面活性剂0.5/5mg/L 总磷1/0.5mg/L 色度/稀释倍数30/50 PH 6-9 类大肠杆菌1000个/L。

2.4.2副产物的综合利用

啤酒生产中主要的副产物有麦糟和CO2。

(1)麦糟：由麦芽和不发芽谷物原料在糖化中不溶解而形成的，主要含有麦芽的麦壳、叶芽、不溶性蛋白质、半纤维素、脂肪、灰分及少量未分解淀粉和未洗出的可溶性的浸出物等。其回收利用主要有以下几个方面：

①动物饲料领域的利用：麦糟饲料；单细胞蛋白饲料的生产；高蛋白质源的转化。

②在食品工业中的应用：膳食纤维食品的开发；麦糟直接制作食品。 ③麦糟做燃料的综合利用：用来发电、产生蒸汽等。

④用作建筑行业制砖过程的填料，生产出的砖块质量很轻，另外还作为建筑行业用纸板的生产原料。

(3)二氧化碳：二氧化碳的生成主要集中在主发酵过程中，在二氧化碳回收过程中必须经过洗涤、净化、压缩、干燥、冷却、液化等过程。二氧化碳的回收利用可包括以下几个方面：

①CO2在啤酒厂的利用制备稀释用水：利用CO2的置换作用，制备脱氧水；CO2洗涤：在啤酒发酵后期，在发酵罐底部通入CO2洗涤啤酒，加速啤酒成熟，缩短贮酒期；CO2背压：驱除设备、容器空间存留的空气，减少啤酒与CO2的接触，可以提高啤酒的风味稳定性和啤酒的质量。

②外销CO2的利用：当CO2有剩余时，可制成液体CO2装入钢罐，对外销售，可用来制作汽水、汽酒以及其他清凉饮料，也可以用于制备灭火剂与尿素，还可以用于焊接工业；将CO2制作成固态干冰，用作冷却剂和人工降雨剂等。

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第三章工艺计算

3.1计算依据

（1）工艺采用传统的四器组合糖化，锥型发酵罐一罐法；

（2）以100Kg混合原料计算，麦芽：淀粉=70：30，酿造12°浅色啤酒 （3）工艺损耗以国家颁布的一级企业先进指标为计算依据； （4）基础数据：选澳大利亚麦芽，年产5万吨12°浅色啤酒； （5）麦芽：淀粉=70：30，重点设备过滤槽； （6）设计规模：年产5万吨12°浅色啤酒的啤酒厂。

表3-1啤酒生产工艺技术指标及基础数据:

项目

名称 原料利用率

麦芽水分 淀粉水分 无水麦芽水分 无水淀粉水分

麦芽 淀粉 澄清冷却损失 发酵损失 过滤损失 包装损失 啤酒总损失率

代号 Φ Wm Wn Em En M N

百分比% 99 6 12 78 90.5 70 30 1.0 2.0 2.5 2.0 7.5

说明

对热麦汁 对冷麦汁

对发酵后啤酒量 对过滤后啤酒量

定额指标

原料配比

损失率

总损失率

年产320天，每天糖化4次，吨酒耗粮158Kg/t（折算成11°）以下。

3.2啤酒生产物料衡算

1.糖化物料衡算

（1）100Kg混合原料含浸出物重量G

麦芽Gm=m（1-Wm）Em=70*（1-6%）*78%=51.324Kg 大米Gn=n（1-Wn）En=30*（1-12%）*90.5%=23.892 Kg 总浸出物G=Gm+Gn=51.324+23.892=75.22 Kg （2）糖化用水量

设头号麦汁浓度B=14%-18%，取B=15%，糖化时原料利用率Ψ=99%，原料含水率和糖化时水分蒸发量忽略不计。

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W１=ΨG（100-B）／B=99%*75.22*(100-15)/15=421.98 Kg （3）湿麦糟重量Wg

设麦糟含水80%-85%,原料非浸出物量=原料重量*(1-原料水分)*(1-原料浸出率)*原料利用率

麦芽非浸出物量Gm＇=70*(1-6%)*(1-78%)*99%=14.33Kg 淀粉非浸出物量Gn＇=30*(1-12%)*(1-90.5%)*99%=2.48 Kg

100 Kg混合原料非浸出物量G＇= Gm＇+ Gn＇=14.33+2.48 =16.81 Kg 湿麦糟重量Wg=16.81/(1-85%)=112.07 Kg （4）麦糟吸头号麦汁量W

W=Wg*85%=112.07*85%=95.26Kg （5）麦糟吸头号麦汁量

100kg 混合原料可得15%头号麦汁量：

（原料浸出物量*原料利用率）+糖化用水量=（G*Φ）+W1=75.22*99%+421.98

=496.45（kg）

实际头号麦汁收量：496.45-95.26=401.19（kg） （6）洗槽用水量W2

W2 =W4+W5-W1-W3 ① 麦汁带走水量W4

W4 =煮沸前麦汁量-原料浸出物量

煮沸前麦汁量=煮沸后麦汁量+蒸发水分量=W+Wx

A. 煮沸后麦汁量 W=G*Φ/煮沸后麦汁浓度=75.22*99%/11.8% =631.08Kg B.蒸发水分量 Wx=煮沸前麦汁量*蒸发强度*蒸发时间=（W+Wx）*10%*1.5 得Wx=15/85 W=15/85 *631.08=111.37(kg)

所以：煮沸前麦汁量=W+Wx=631.08+111.37=742.45(kg)

煮沸前麦汁浓度B’=GΦ/煮沸前麦汁量=（75.22*99%）=667.98（kg） ②麦槽带走水量W5

W5=湿麦槽量-湿麦槽中干物质量 =Wg-G’=112.07-16.81

=95.26（kg）

③原料带进水量W3 W3=70*6%+30*12%=7.8kg

所以：洗槽用水量W2=667.98+95.26-421.98-7.8=333.46（kg） （7）热麦汁体积V

煮沸后麦汁量W=631.08kg 浓度11.8%查【生物工程工业分析】附表4-3得11.8%麦汁比重V=1.0484kg/L ,100℃时热麦汁比20℃时其V膨胀系数为1.04 所以热麦汁V=（631.08/1.0484）*1.04=626.02（L）

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（8）酒花用量

设酒花用量为每100升麦汁添加0.12Kg 则酒花用量(0.12/100) *626.02=0.75kg 湿酒花槽量=0.75（1-40%）/1-80%=2.25Kg （40%：煮沸时酒花浸出率; 80%：湿酒花槽含水率）

2.澄清冷却物物料衡算

设：澄清冷却损失占热麦汁V的1.0%,包括（酒花槽带走麦汁0.3%，输送管路损失麦汁0.3%，水分蒸发，V收缩，热凝固物损失麦汁0.4%）冷麦汁V=热麦汁V（1-1.0%）=626.02（1-1.0%）=619.76L

3.发酵物料衡算

(1)发酵度

真正发酵度=(P-Pn)/P*100%

则P=(2.0665A+n)/(100+1.0665A)*100=12得n=4.24 所以,真正发酵度=(12-4.24)/12*100%=64.67% (2)CO2量

①C12H22O11→4C2H5OH+4 CO2

342

4*44

12%麦汁比重为1.048Kg/L,则发酵时浸出物(以麦芽糖计): 619.76*1.0484*12%*64.67%=50.42Kg 所以,Wco2=()4*44/342)*50.42=25.95Kg

②设12°啤酒中CO2含量为0.4%,则溶解在啤酒中CO2量为: 619.76*1.0484*0.4%=2.60Kg

③发酵排放出CO2量为25.95-2.60=23.35Kg

设CO2在20℃常压下比重为1.832Kg/m3,则游离CO2为 V CO2=23.35/1.832=12.75 m3 (3)酵母产量

①设每100L麦汁在发酵后形成1.5-2.5Kg酵母泥,现取2.0Kg, 则酵母产量:619.76*2.0/100=12.40Kg

②其中40%用于接种,60%做商品酵母(干酵母粉),湿酵母含水85%,干酵母含水7%,则商品酵母=12.40*(1-85%)*60%/(1-7%)=1.2Kg (4)发酵液量619.76*(1-2%)=607.36L

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4.成品啤酒计算

(1)过滤后啤酒量:607.36*(1-2.5%)=592.18L (2)成品啤酒产量:592.18*(1-2%)=580.34L

成品啤酒收率=成品啤酒量/热麦汁量=580.34/626.02=92.7% 总损失率=1-92.7%=7.3% (3)设瓶装啤酒容量0.64L 瓶装数n=580.34/0.64=906.78瓶 (4)12°啤酒吨酒耗粮

设12°啤酒每升重1.012Kg,

则吨酒耗粮为100*1000/(580.34*1.012)=170.27 换算成11°啤酒吨酒耗粮为158.58Kg/L

5.换算成100L成品啤酒的各项数据

生产100L啤酒相当于100Kg混合原料生产啤酒的倍数

n=100/580.34=0.1723倍

6.换算成5万吨成品啤酒量

每年生产5万吨啤酒相当于100Kg混合原料生产啤酒的倍数 n=50000*1000/(580.34*1.012)=85134.77倍

7.换算成每日产量

设每年生产320天,则每天生产啤酒相当于100Kg混合原料生产啤酒的倍数n=50000*1000/(580.34*1.012*320)=266.05倍

8.5万吨成品啤酒中有10%鲜啤(桶装),90%瓶装

(1)空瓶需要量:50000*1000/(1.012*0.64)*1.005=7.76*107 (2)瓶盖需要量:50000*1000/(1.012*0.64)*1.01=7.80*107 (3)商标需要量同(2)

(4)桶装啤酒量:50000*10%=5000t

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啤酒生产物料衡算表

物料名称

100Kg混合原料

1.混合原料用量 其中麦芽用量

淀粉用量 2.酒花用量 3.糖化用水量 4.洗糟用水量 5.热麦汁量 6. 冷麦汁量 7.发酵液量 8.滤过液量 9.成品啤酒量 10.湿酒花糟量 11.湿麦糟量 12.干酵母量 13.放出CO2量

100 70 30 0.75 421.98 333.46 626.02 619.76 607.36 529.18 580.34 2.25 112.07 1.2 12.75

17.23 12.06 5.17 0.13 72.71 57.46 107.86 106.78 104.65 102.03 100.00 0.39 19.31 0.21 2.20

100L成品啤酒 每日生产啤酒

量 26605 18623.5 7981.5 199.54 1.12*105 8.87*104 1.67*105 1.65*105 1.62*105 1.58*105 1.54*105 598.61 2.98*104 319.26 3392.14

年产5万吨啤酒 8.51*106 5.96*106 2.55*104 6.39*107 3.59*107 2.84*107 5.33*107 5.28*107 5.17*107 5.04*107 4.94*107 1.92*105 9.54*106 1.02*105 1.09*106

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第四章设备设计计算与选型

1.麦汁暂贮罐

每次投料量G=18623.5/5=3725Kg,麦汁容重r=500Kg/m3 有效容积系数Φ=0.8,所需容积V=G/Φr=3725/(500*0.8)=9.3 m3 采用方形斜锥底,木结构内衬白铁皮,定箱尺寸 A=2500mm a=400mm B=2000mm b=300mm H=1500mm h=1500mm

总容积Va=ABH+[h/6(2AB+Ab+ab+2ab)]

=2.5*2*1.5+[1.5/6(2*2.5*2+2.5*0.3+0.4*2+2*0.4*0.3)] =10.45m3

2.麦芽粉贮箱

每次投料量G=18623.5/5=3725KGg,麦芽粉比容C=2.560m3/t 有效容积系数Φ=0.7,所需容积V=GC/Φ=3725*2.56/0.7=13.62 m3 采用方形斜锥底,木结构内衬白铁皮,定箱尺寸 A=2500mm a=400mm B=2200mm b=300mm H=2000mm h=2000mm

总容积Va=ABH+[h/6(2AB+Ab+ab+2ab)]

=2.5*2.3*+[2/6(2*2.5*2.2+2.5*0.3+0.4*2.2+2*0.4*0.3)]

=15.79m3

3.淀粉贮箱

每次投料量G=7981.5/5=1596.3Kg淀粉比容C=1.56 m3/t 有效容积系数Φ=0.7,所需容积V=GC/Φ=1596.3*1.56/0.7=3.56m3 采用方形斜锥底,木结构内衬白铁皮,定箱尺寸 A=2000mm a=200mm B=1500mm b=200mm H=1000mm h=1000mm

总容积Va=ABH+[h/6(2AB+Ab+ab+2ab)]

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=2*1.5*1+1/6(2*2*1.5+2*0.2+0.2*0.2+2*0.2*0.2) =4.09 m3

4.麦芽粉碎机

每天处理麦芽重18623.5Kg,每天工作8h 则粉碎机生产能力为θ=18623.5/8=2328Kg/h

选用麦芽粉碎机型号:ZHFS60-00,生产速度1000-5000Kg/h 外形尺寸:1200*1000*1800mm, 功率2.2KW

配电机Y100L-2, 功率3KW, 定流4.8A 2840r/min 效率82%

5.糊化锅尺寸计算

锅体为圆柱形球底加热式糊化锅

糊化锅加水量G1=(1596+355)*4.5=8780Kg,淀粉1596Kg 总量:G=1961+8780=10731Kg,淀粉含水量12%, 则糊化醪干物质量为1596(1-12%)/10731=13.09%

醪液密度ρ=1.0712Kg/L,有效体积V有效=10731/(1.0712*1000)=10m3 糊化锅填充系数Φ=0.7,

即糊化醪所需糊化锅的总体积V=10/0.7=14.3 m3 糊化锅D:H=2:1 V总=V体+V底=πD2H/4+πD3/24

=3.14*3.22*1.6/4+3.14*3.23/24 =17.68 m3

φ=10.02/17.68=56.67%,在所求范围内

升气筒直径:d=√(1/40)*D=√(1/40)*3.2=0.506m,圆整得d=0.51m V总=πD2H/4+πH2(D/2+h/3)

即14.3=(3.14/4)*3.22*1.6+3.14h2(1.6+h/3)得h=0.51圆整h=0.6m 加热面积:

在一次糖化法中,糊化锅最大传热是糊化醪从45℃加热至90℃,这一过程,最大负荷为2.036*105/(45*60)=3.075*105Kcal/h,0.25MPa下蒸汽温度为126.9℃ Δtm=(126.9-45)(126.9-90)/ln[(126.9-45)/(126.9-90)]=56.44℃ 根据经验,糊化锅K可取1500Kal/(m3·h·℃)

加热面积F=Q/kΔt=3.075*105/(1500*56.44)=3.63 m3

锅底加热面积Fˊ=πDH=3.14*2.5*0.904=7.10m3>3.63 m3符合要求 搅拌器：

采用六弯叶涡轮搅拌器

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叶径Di=D/3=3.2/3=1.07m 叶宽B=0.2Di=0.2*1.07=0.213m 叶弦长L=0.25Di=0.25*1.07=0.27m 弯叶板厚度δ=14mm 盘径di=0.75 Di=0.75*1.07=0.80m 叶距Y=D=3.2m 底距C=D/3=3.2/3=1.07m 转速110r/min

6.糖化锅尺寸计算

①锅体形式：圆柱形锅身，球形锅底D:H=2：1

②加热方式：夹套间接蒸汽加热，夹套的蒸汽压力为0.3-0.6MPa ③材质：锅体用不锈钢，夹套可用不锈钢或普通钢板

糖化醪量： G淀粉+G麦芽醪=1596.3+319.26+8620.02+3405.44+11919.04 =25860.06Kg

糖化醪干物质%=13724.7*94%+(596.3*89%)/25860.06=19.03% 查表的相对密度为1065Kg/m3则糖化锅有效容积为 V有效=25860.06/1065=24.28 m3

即糖化锅充满系数为0.8,糖化总体积为V糖化=24.28/0.8=30.35 m3 糖化锅其圆筒直径D与高H之比为2:1,则H=1/2D

V总=Π(D/2)2*H+ΠD3/24得D=3.19,H=1.955圆整D=4.0，H=2.0 V总=V体+V底=ΠD2H/4+ΠD3/24=3.14*42*2/4+3.14*43/24=33.49 m3 Φ=24.28/33.49=72.50% 在要求范围内

④升气筒直径：取（d/D）2=1/50，d=√（1/50）D=0.566m，圆整得d=0.6m ⑤加热面积：

由前面可知，糖化锅最大蒸汽耗用量为并醪后醪液由68.39℃升至78℃这一过程，则Q=1.033*105/10160=6.198*105Kal/h

△tm=(126.9-68.39+126.9-78）/[ln(126.9-68.39)/(126.9-78)]=53.56℃ 根据经验，糖化锅K可取2000 Kal / m3·h·℃ 加热面积F=Q/k△t=6.198*105/2000*53.56=5.786m2

锅底加热面积F′=∏DH=3.14*3.06*1.12=10.76＞5.786 m2 符合要求 ⑥搅拌器

采用六弯叶涡轮搅拌器

叶径Di=D/3=3.2/3=1.07m 叶宽B=0.2Di=0.2*1.07=0.213m 叶弦长L=0.25Di=0.25*1.07=0.27m 弯叶板厚度δ=14mm 盘径di=0.75 Di=0.75*1.07=0.80m 叶距Y=D=3.2m 底距C=D/3=3.2/3=1.07m 转速110r/min

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7.麦汁暂贮罐

醪液量G=1.67*105/5=33400Kg 密度为1060Kg/m3 V有效=3340/1060=31.51 m3 V糖=31.51/0.7=45.01 m3 取V=50 m3 D/H =2/ 1 即D=5.1m，H=2.6m

8.麦汁煮沸锅

①锅体形式：煮沸锅圆柱形器身，椭圆形封头及封底。锅身直径筒体高度之比为1.5：1-2：1，容量系数70%，锥底角度≤140° ②加热方式：外加热器，壳层通入0.3-0.6MPa，蒸汽加热 ③煮沸强度10%或更高

④材质锅体一般用不锈钢V=45m3，采用内加热式煮沸锅，忽略加 器中麦汁D=1.153√V总=1.153*45.01=4.12m 圆整D=4.2m H：D=1：2，则圆柱部分高2.1m，椭圆封头及封底高为1.1m

9.旋涡沉淀槽

（1）糖化一次得热麦汁1.67*105*10-3/5=33.4m3 圆整得34 m3

空余系数为1.2，则V总=34*1.2=40.8 m3 （2）尺寸

取D/H=2/1,V（3）泵

煮沸后麦汁量为34 m3，要求在20min内打入薄板冷却器， 故泵流量为V/（20/60）=34*3=102 m3/h

旋涡沉淀槽设在一楼，则选F型耐腐蚀离心泵F100-25 Q=300 m3/h H=1.75m 配电机功率N=17Kw 转速2960r/min

有效

=∏*D2/2*H=∏H3=34m，则H=2.21圆整H=2.5m

H′=2.5*1.2=3m，D=5m

10. 薄板冷却器

通过氨蒸发将常温水直接降到3-4℃

Q总=G麦汁C麦汁（95-8）=1.65*105/5*1.048*4.8*8.7=1444227.84KJ

用冰水冷却，入口温度3℃，出口温度80℃，麦汁由95℃冷却至8℃ 所以Tm=[(95-80)-(8-3)] /ln[(95-80)-(8-3)]=9.1℃ 传热系数取K=9000*3.6KJ/ m2·h·℃=32400 KJ/ m2·h·℃

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校正系数为3.6

则由Q=AKTm得A=Q/KTm=1444227.84/（32400*9.1）=4.898 m2 每块薄板有效面积为0.5 m2，所以薄板数为：N1=4.898/0.5=9.79≈10片 选用型号为RB0.9的薄板冷却器，按人字形波纹形式

选用离心式潜水泵3BA-6A,转数2900r/min配电机功率18.5KW

11.发酵罐的尺寸计算

①数量：

N=t*n/A+3，则N=20*5/4+3=28个 ②尺寸：

糖化一次发酵液的量为32400L，四锅进一罐，则发酵罐有效容积为 V有效=32400*4/1000=129.6 m3，设填充系数Φ=0.8，

则V总=129.6/0.8=162 m3，取径高比D：H=1：4，锥角为75°，Tg37.5°=D/2h，h=D/2 Tg37.5°，V总=∏D2/4H+∏D3*24* Tg37.5° 将以上数据带入公式，整理得D=2.6m，H=4D=10.4m

12.过冷却器

采用卧式套管换热器 （1）换热面积：F=Q/K△Tm

①Q=GC（t2-t1） G-过冷却器每小时处理量（Kg/h）

每天发酵后啤酒辆1.58*105L，12°啤酒比重1.012 Kg/L，每天处理时间8h，则G=1.58*105*1.012/8=19987Kg/h，12°啤酒比热C=0.955Kcal/Kg·℃ （t1-过冷前酒温2℃，t2-过冷后酒温-1℃） Q=19987*0.955*（2+1）=57262.8 Kcal/h

②△tm，冷却介质为冰盐水，进口温度-8℃，出口温度-3℃ △t1=-1-（-8）=7 △t2=2-（-2）=4

△tm =（△t1-△t2）/ln（△t1/△t2）=3/ln（7/4）=5.36℃ 取K=430kal/ m2·h·℃（查《啤酒工业手册》P65下册） 则F=57262.8/（430*5.36）=24.85 m2

（2）取内套管直径0.1m，外套管直径0.15m，设管长6m，则需管子数量

n=F/∏DL=24.85/（3.14*0.1*6）=13.19，取n=14， 则F=14*∏DL=14*3.14*0.1*6=26.376 m2

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13.硅藻土过滤机

每天过滤量为1.58*102t/d，每天过滤时间8h，则每小时处理量为1.58*102/8=19.75t/h

14.清酒罐

一个发酵罐的发酵液放入两个清酒罐中，则清酒罐有效容积65m2，由物料衡算可知每天过滤酒量为158 m3，所以选用清酒罐为158/65=2.4≈3个 基本尺寸Φ2800*3200，上下封头高均为700mm

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6.4 车间布置设计的有关技术和参数 6.4.1有关技术

(1)厂房的布置

① 厂房整体布置 分为集中式和分离式

② 厂房立体布置：单层厂房，多层厂房，混合厂房 a) 力求简单、充分利用空间、经济合理、施工方便

b)厂房层高应满足：最高设备的要求，设备安装、拆卸、维修所需的空间，车间、厂房的通风与采光。 c) 厂房剖面高度：

A.单层厂房：地面标高：厂房内地面高度比厂外地面高150mm ,柱顶标高常采用300mm的倍数

B.多层厂房:5.1、6.0m最低不能低于4.5m,层高尽量要相同 ③ 厂房平面布置 A长方形、L形、T形 B厂房柱网结构的选择

a.单层厂房：跨度：≤18m 采用3的倍数，18m 15m 12m 9m

＞18m时，采用6的倍数:24m 30m 36m 柱距：采用6或6的倍数 6m 12m 9m

b.多层厂房:跨度:12m 14.4m 15m 18m

柱距：6m

C常用柱网结构 方格式柱网结构 6*6

较大的柱网结构 9*9 9*12 9*15 (2)设备的布置原则：

① 按主要工艺流程的流向顺序排列设备 ② 尽可能利用工艺位差 ③尽可能缩短设备间管线的距离 (3)设备的平面布置图：

①设备平面布置的形式：一字形、二字形、方形、L形，在啤酒生产的大多数工序，如糖化车间、冷却车间、发酵间、过滤间、在独立房间中进行，但所有的设备布置形式通常为一字形或二字形，车间设备布置图中，机械设备的外形尺寸为实际大小的0.02或0.01 ②车间主要设备的布置：

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A.糖化室：麦芽粉碎装置通常在糖化室的上面，占两层楼面积，上层为粉碎机，下层为贮料箱，单式设备为两锅组合式，即糖化锅兼做过滤槽用，糊化锅兼做煮沸锅用，以一上一下的一字形为多。复式设备为四锅组合式，包括：糊化锅、糖化锅、过滤槽以及煮沸锅各一个，其中糖化锅与过滤槽设在同一平面上，位置比糊化锅与煮沸锅高，糖化设备要布置整齐，操作面一款长些。

B.主发酵室及贮酒罐通常为上下两个或品字形三个相叠布置、出口端稍低、出酒口离地面50cm以上

C.包装车间：可长条或迂回布置，以长条形为多，以两边留走到，其中一边更应为宽阔一些，便于手推车的通行。

6.4.2有关参数

（1）厂房建筑

①门：至少要有两个安全门

②窗：通风采光：宽300mm倍数 高600mm倍数 ③楼梯：主楼梯1500—1650mm 坡度30°

辅助楼梯：1000—1200mm 坡度45°

（2）设备之间的安全距离 （3）通道宽度

6.5 设备布置图

(1)车间布置设计的图样

设备布置图、首页图、设备安装详图、管口方位图 (2)设备布置图的绘制 ①视图内容 A一组视图

a.表示：厂房建筑基本结构，设备的布置排列

b.种类：平面图、剖面图 c.数量：表达清楚为原则 B尺寸标注

C安装方位标：设备安装定位的基准 D说明与附注 E设备一览表 F标题栏 （3）表示方法

①分区原则

②比例与图幅 1：100

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③视图的配置 平面布置图 剖面图 ④表示方法

厂房建筑基本结构——中实线

设备——粗实线 （4）尺寸标注 ①厂房建筑基本结构 a平面图

b标高 基准：室内地面作零点标高±0.00 ②设备

平面尺寸 标高 位号 名称

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结束语

首先我一定要感谢我们专业的专业课老师。是他们以自己渊博的学识一次又

一次的为我指点迷津，是他们用孜孜不倦的教诲让我从一个一个的困惑中走出，让我对以前所学的知识有了更进一步的掌握，同时又学到了很多工厂实际操作过程中的经验。在他们身上我同样也看到了严谨的治学态度，拼搏进取的精神。老师对我的帮助将使我受益一生。近年来，我国的啤酒工业正以前所未有的速度飞速发展，产量直线上升。1993年我国啤酒产量已1225万千升首次超过德国，成为世界第二啤酒生产国，仅次于美国。2002年，我国啤酒产量再创新高，达到创纪录的2386.83万千升，成为世界最大啤酒生产国。2005年，中国啤酒产量达到3061.55万千升，较上一年同比增长5.21%，连续四年居世界首位。今天中国啤酒工业已成为一个现代化的工业体系，在我国国民经济中占有举足轻重的地位。我也决心为啤酒事业的发展出自己的一份力！

课程设计虽然结束了，但学习是永无止境的，在将来的学习生活中我会更加努力。再次向这些在这次设计中给我帮助的老师和同学们致以最真诚的感谢！

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参考文献

[1]《啤酒工业手册》上、下册 管敦仪主编 中国轻工业出版社 [2]《酿造酒工艺学》 顾国贤主编 中国轻工业出版社 [3]《生物工程设备》高孔荣 中国轻工业出版社 [4]《化工原理》 天津大学出版社

[5]《生物工业分析》 王福荣 中国轻工业出版社 [6]《生物工厂设计概论》中国轻工业出版社 [7]《化学工程手册》 化学工业出版社， 1989 [8]《啤酒酿造》 唐明官主编 中国轻工业出版社 [9]《酿造工艺与设备选用手册》 化学工业出版社

[10]《发酵工程与设备》 华南工学院 大连轻工学院 天津轻工业学院 无锡

轻工业学院编著 中国轻工业出版社

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/3akr.html