食品科學(xué)與工程專業(yè)?食品廠設(shè)計?課程設(shè)計指導(dǎo)書 一、課程設(shè)計的目的 ?食品廠設(shè)計?課程主要講述食品工廠設(shè)計的根本原理、設(shè)計方法。目的是向?qū)W生傳授根本的設(shè)計理論和培養(yǎng)學(xué)生實際設(shè)計食品廠工藝設(shè)計的根本技能。課堂教學(xué)和課外作業(yè)等教學(xué)環(huán)節(jié)已完成了，但未進行系統(tǒng)、獨立的設(shè)計。為使學(xué)生較全面的受到設(shè)計技能的鍛煉，還需要進行食品工廠設(shè)計根底的課程設(shè)計。本課程設(shè)計應(yīng)到達以下目的： 1.穩(wěn)固和具體應(yīng)用食品廠設(shè)計及有關(guān)課程的理論知識，了解食品工廠設(shè)計的一般方法和步驟，培養(yǎng)學(xué)生進行食品工藝設(shè)計的根本技能，為今后閱讀和設(shè)計食品廠工藝設(shè)計圖紙及編寫有關(guān)資料奠定根底。 2.通過擬定食品廠工藝設(shè)計方案和初步設(shè)計，讓學(xué)生掌握具體實踐與理論要求相結(jié)合的方法。通過閱讀和初步設(shè)計還可以使學(xué)生熟悉有關(guān)食品廠工藝設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)等并在設(shè)計中培養(yǎng)獨立思考和解決問題的能力。 二、設(shè)計條件 〔一〕擬建食品工廠地址： 全國各地，按照指導(dǎo)教師要求指定擬建廠所在地，也可以按照設(shè)計者自己的意圖更改并說明原因。 〔二〕有關(guān)設(shè)計題目： 5萬噸的大米生產(chǎn)車間工藝設(shè)計； 2萬噸的大米生產(chǎn)車間工藝設(shè)計； 3.年生產(chǎn)能力為5000噸的碳酸飲料廠生產(chǎn)車間工藝設(shè)計； 5000噸的果汁飲料廠生產(chǎn)車間工藝設(shè)計； 萬噸的啤酒廠啤酒車間工藝設(shè)計； 萬噸的啤酒廠啤酒車間工藝設(shè)計； 7.日處理鮮奶50噸的乳制品廠液體乳制品生產(chǎn)車間工藝設(shè)計； 8.日處理鮮奶100噸的乳制品廠液體乳制品生產(chǎn)車間工藝設(shè)計； 9.年生產(chǎn)能力2000噸的豆乳制品生產(chǎn)車間工藝設(shè)計； 10.年生產(chǎn)能力3000噸的豆乳制品生產(chǎn)車間工藝設(shè)計； 11.日處理鮮奶50噸的乳粉生產(chǎn)車間工藝設(shè)計； 12.日處理鮮奶100噸的乳粉生產(chǎn)車間工藝設(shè)計； 13.年生產(chǎn)能力為1萬噸的碳酸飲料廠生產(chǎn)車間工藝設(shè)計； 14.年生產(chǎn)能力2萬噸的果汁飲料廠生產(chǎn)車間工藝設(shè)計； 15.年生產(chǎn)能力1萬噸的啤酒廠啤酒車間工藝設(shè)計； 16.年生產(chǎn)能力為10萬噸的啤酒廠啤酒車間工藝設(shè)計； 17.年生產(chǎn)能力1萬噸的大豆油生產(chǎn)車間工藝設(shè)計； 16.年生產(chǎn)能力為5萬噸的大豆油生產(chǎn)車間工藝設(shè)計； 以上題目也可以按照指導(dǎo)教師和學(xué)生的具體情況來自行擬定。 三、要求 〔一〕應(yīng)當(dāng)完成的文字資料 1.食品廠工藝設(shè)計說明書； 內(nèi)容為：設(shè)計任務(wù)書、產(chǎn)品方案、物料衡算、水氣電用量估算、設(shè)備選擇和計算、管路計算、車間面積、車間布置情況說明。 2.主要設(shè)備明細(xì)表； 將所有設(shè)備用一覽表表示出來。 〔二〕應(yīng)繪制的圖紙 1.食品生產(chǎn)工藝流程圖，要求為生產(chǎn)工藝流程草圖。A1 2.食品生產(chǎn)車間設(shè)備平面圖；A1 按照施工圖的畫圖標(biāo)準(zhǔn)進行繪制設(shè)備平面布置圖。 內(nèi)容有：定位軸線、車間建筑物和構(gòu)件的輪廓、設(shè)備外形輪廓、設(shè)備在平面圖上的安裝定位尺寸、軸線尺寸、設(shè)備名稱及相關(guān)的設(shè)計說明，字體采用仿宋體書寫。圖之格式同機械制圖。 A2 至少要繪制一張設(shè)備剖視布置圖，繪圖要求同車間平面圖。 4.管路布置圖；A2 在車間平面圖的根底上，繪制車間管路的平面布置圖，線型按照標(biāo)準(zhǔn)繪制。 四、設(shè)計說明 在設(shè)計過程中應(yīng)多參考相關(guān)專業(yè)的知識，設(shè)計的內(nèi)容要附合其他專業(yè)的要求，盡量使設(shè)計在各方面到達高質(zhì)量。 五、對學(xué)生要求 1、 按照任務(wù)書的要求按時完成。 2、 課程設(shè)計期間任何學(xué)生不準(zhǔn)缺席，不準(zhǔn)緩考。 3、 在指定教室進行。 4、 具體設(shè)計方法按指導(dǎo)老師的指導(dǎo)進行。 六、時間安排 1、在2021-2021第一學(xué)期10、11周進行。 2、日期從10月22號-11月2號。 3、10月18號-22號進行計算、查找資料、選擇設(shè)備。 4、10月23號-11月1號期間在綜合樓10樓繪圖紙。在此期間每天點一次名。 5、11月1號每位學(xué)生自己收圖紙，倒出繪圖教室。 6、11月2-3號辯論。評定成績。 附一、年產(chǎn)1萬噸啤酒設(shè)計說明書實例 1 設(shè)計任務(wù)書 設(shè)計工程：年產(chǎn)10 000t啤酒廠設(shè)計 設(shè)計地點：黑龍江省哈爾濱市 設(shè)計規(guī)模：淡季日產(chǎn)20t，旺季日產(chǎn)60t 原料：大麥麥芽、大米、酒花 成品：12度淡色啤酒 ⑴產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 感官指標(biāo)： 透明度 清亮透明，無明顯懸浮物和沉淀物 濁度〔保質(zhì)期〕/EBC單位 ≤ 形態(tài) 泡沫潔白細(xì)膩，持久掛杯 泡持性/s 　 ≥210 香氣和口味有 明顯的酒花香氣，口味純粹，爽口，酒體諧調(diào)， 柔和，無異香、異味 理化指標(biāo)： 酒精含量/% ≥ 原麥汁濃度/% 總酸含量/0.1mL·L-1 ≤ 二氧化碳含量/% ≥ 雙乙酰含量/mg·L-1 ≤ ⑵產(chǎn)品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)：衛(wèi)生指標(biāo)按GB2758執(zhí)行 產(chǎn)品用途：廣泛用于食品及餐飲行業(yè)。 2 產(chǎn)品方案 2.1 生產(chǎn)規(guī)模 啤酒廠年產(chǎn)量為1.0×104t 廠建設(shè)采取統(tǒng)一的規(guī)劃布局，標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，科學(xué)化管理，規(guī)?；a(chǎn)，一體化經(jīng)營，完全采用現(xiàn)代化企業(yè)管理模式將逐漸形成規(guī)模。 2.2 主要原料的規(guī)格 本工藝采用符合我國啤酒麥芽標(biāo)準(zhǔn)QB1686—93的優(yōu)質(zhì)麥芽。 2.3 生產(chǎn)品種及數(shù)量 ×104t。采用640mL瓶裝生產(chǎn)。設(shè)計淡季日產(chǎn)量為20t，旺季日產(chǎn)量為60t。 2.4 產(chǎn)品質(zhì)量及標(biāo)準(zhǔn) GB191 包裝儲運圖示標(biāo)志 GB2758 發(fā)酵酒衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) GB4544 啤酒瓶 GB4789.1～4789.28 食品衛(wèi)生檢驗方法 微生物學(xué)局部 GB4928 啤酒試驗方法 GB5739 啤酒塑料周轉(zhuǎn)箱 GB6543 瓦楞紙箱 GB10344 飲料酒標(biāo)簽標(biāo)準(zhǔn) GB4927—91 啤酒質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 質(zhì)量特征：富有潔白、細(xì)膩又持久的泡沫，悅目明快的色澤，酒液清亮，飲后有爽口和醇厚感。 3 生產(chǎn)工藝流程設(shè)計 3.2 工藝流程圖 大米、大麥→粉碎→糊化←水　　　　　 酒花　 麥糟　 　　　　　　　 ↓　　　　　　　　　↓　 ↑　　　　　 麥芽→粉碎→糖化→過濾→麥芽汁→煮沸→過濾→冷卻→ ↑ 　　酵母　　　　　 水 ↓ 前發(fā)酵→后發(fā)酵→過濾→包裝→殺菌 ↓ ↓　　↓　　↓ 　 CO2 酒腳 鮮啤酒 熟啤酒 3.3 工藝要點 ⑴粉碎 粉碎使原料外表積增加，與水接觸面積增加，糖化時間減少，收得率增加。 麥芽可粉碎成麥皮、粗粒、細(xì)粒、粗粉、細(xì)粉五個局部。 要求麥芽皮殼破而不碎，胚乳局部盡可能細(xì)一些。 ⑵糖化 制備麥芽汁的主要過程是糖化。將粉碎后的麥芽，在帶底部攪拌的糖化鍋中與45℃的水混合，利用麥芽自身的酶，使麥芽和輔料中的淀粉和蛋白質(zhì)等的不溶性高分子物質(zhì)水解成為可溶性低分子物質(zhì)，如糊精、糖類、胨、肽、氨基酸等，這就是糖化過程。 本工程采用的糖化方法是國內(nèi)常用的糖化方法──二次煮出糖化法。 該方法簡單來說，首先將輔料與局部麥芽在糊化鍋中與45℃溫水混合，保溫20min，然后用10min時間升溫到70℃，再保溫20min，其后再用15min時間升溫煮沸，讓其沸騰40min，稱第一次煮沸，得到糊化醪。與次同時，麥芽和水在糖化鍋內(nèi)混合，45～55℃保溫30～90min，使麥芽所含蛋白質(zhì)分解，稱為蛋白質(zhì)休止。將煮沸之糊化醪泵入糖化鍋中，使混合醪溫到達65～68℃，保溫攪拌進行糖化。待糖化醪無碘色反響后，從糖化鍋中取出局部醪液進入糊化鍋進行第二次煮沸，此后再次泵入糖化鍋混合，使糖化鍋中醪液升溫至75～78℃〔液化溫度〕，靜置10min即可送去過濾。 ⑶過濾 糖化工序結(jié)束后,意味著麥芽汁已經(jīng)形成。采用過濾方法盡快將麥汁和麥糟別離。過濾的好壞，對麥汁的產(chǎn)量和質(zhì)量有重要的影響。 麥汁過濾分為過濾和洗糟兩個操作過程。 過濾的目的是獲得清亮的麥汁和較高的麥汁收得率。 要求麥汁過濾速度正常，過濾應(yīng)在規(guī)定時間內(nèi)完成，麥汁低吸氧，具有正常的色、香、味。 ⑷煮沸 煮沸在煮沸鍋中進行。使多余的水分蒸發(fā)，使麥芽汁濃縮到規(guī)定濃度；使酒花有效成分溶入麥汁中，賦予麥汁獨特的酒花香氣和爽口的苦味；使麥汁中可凝固蛋白質(zhì)凝固析出，以提高啤酒的非生物穩(wěn)定性；破壞全部的酶活性，麥汁進行滅菌，以獲得定型的麥汁。 煮沸要求適當(dāng)?shù)闹蠓袕姸?，分批添加酒花，在預(yù)定煮沸時間內(nèi)，使麥汁到達規(guī)定濃度，保持有明顯酒花香味和柔和的苦味，以保證成品啤酒有光澤、風(fēng)味好、穩(wěn)定性高。 煮沸時間70～90min，麥汁的煮沸強度應(yīng)到達8%～10%，凝固性氮達1.5～20mg/L。 ⑸冷卻 麥汁煮沸定型后，必須立即進行冷卻，使溫度適合酵母發(fā)酵的需要。 要求冷卻時間短，麥汁無細(xì)菌，并且不混濁，沉淀損失少，操作簡單，可減少人力。 本工藝采用“下面〞酵母發(fā)酵，因此麥汁溫度應(yīng)冷卻至4～8℃。 ⑹發(fā)酵 本工藝采用“前錐后臥〞發(fā)酵方式。先在錐形發(fā)酵罐中進行啤酒發(fā)酵和雙乙酰復(fù)原，然后送入臥式貯酒罐中進行后發(fā)酵。 在主發(fā)酵結(jié)束，外觀發(fā)酵達65%左右，酒溫降至5～6℃時，先回受酵母，再將嫩啤酒送入貯酒罐內(nèi)。此時雙乙酰復(fù)原需在貯酒罐內(nèi)繼續(xù)進行，貯酒罐兼有后發(fā)酵、成熟和貯酒三重作用。貯酒罐需設(shè)有和發(fā)酵罐同樣的冷卻夾套降溫設(shè)施。倒灌之后，進行后發(fā)酵和雙乙酰復(fù)原，氣壓緩慢上升至0.08MPa左右，待雙乙酰下降到達要求后，急劇降溫至0～1℃，進行貯酒。貯酒時間7～14d。 4 工藝計算 4.1 物料衡算 4 根底數(shù)據(jù) 表1 啤酒生產(chǎn)根底數(shù)據(jù) 工程 名稱 % 說明 原料利用率 麥芽水分 6 定額指標(biāo) 大米水分 13 無水麥芽浸出率 75 無水大米浸出率 95 原料配比 麥芽 75 大米 25 冷卻損失 7 對熱麥汁言 發(fā)酵損失 過濾損失 2 損失率 包裝損失 2 空瓶 瓶蓋 1 商標(biāo) 0.1 總損失率 啤酒總損失率 對熱麥汁言 4.1.2 100kg原料〔麥芽+大米〕生產(chǎn)12度淡色啤酒的物料計算 ⑴熱麥汁量　　 原料麥芽收得率=0.75(100－6)%=70.5% 原料大米收得率=0.95(100－13)%=82.65% ××82.65%)×98.5%=72.43% 那么100kg原料產(chǎn)12度熱麥汁量為： ×100= 12度麥汁在20℃ 100℃的麥汁比20℃ ×1.04= ⑵冷麥汁量 ×(1－0.07)= ⑶發(fā)酵液量 ×(1－0.015)= ⑷濾過酒量 ×(1—0.02)= ⑸成品酒量 ×(1—0.02)= 4 生產(chǎn)100L12度淡色啤酒的物料計算 100公斤混合原料生產(chǎn)成品啤酒量為 ⑴那么生產(chǎn)100L12度啤酒需用混合原料量為： 100×100/527.5= ⑵麥芽耗用量 ×75%= ⑶大米耗用量 ×25%= ⑷酒花耗用量 100L熱麥汁參加酒花量定為 100××0.2%= ⑸熱麥汁量 100× ⑹冷麥汁量 100× ⑺發(fā)酵液量 100× ⑻濾過酒量 100× ⑼成品酒量 100×100L ⑽濕糖化糟量 設(shè)排出的濕麥糟含水分80% ×= ×= 濕糖化糟量=16.68＋1.03= ⑾酒花糟量 設(shè)酒花在麥汁中浸出率為40%，酒花糟含水分以80%計，那么酒花糟量為： × = ⑿酵母量〔以商品干酵母計〕 生產(chǎn)100L啤酒可得2kg濕酵母泥，其中一半作生產(chǎn)接種用，一半作商品酵母用 即為1kg。 濕酵母泥含水分85% 酵母含固形物量=1×= 那么含水分7%的商品干酵母量為： ×= ⒀二氧化碳量 12度的冷麥汁中浸出物量為： 12%×105.7= 設(shè)麥汁的真正發(fā)酵度為55%，那么可發(fā)酵的浸出物量為： ×55%= 麥芽糖發(fā)酵的化學(xué)反響式為： C12H22O11＋H2O2C6H12O6 2C6H12O64C2H5OH＋4CO2＋56kcal 設(shè)麥芽汁中浸出物均為麥芽糖構(gòu)成，那么CO2生成量為： ×= 式中44──CO2分子量 342──麥芽糖分子量 設(shè)12度啤酒含二氧化碳為0.4%，酒中含CO2量為： × 1m3CO2在20℃常壓下重 故釋出的CO23 ⒁空瓶需用量 × ⒂瓶蓋需用量 × ⒃商標(biāo)需用量 × 表2 啤酒生產(chǎn)物料衡算表 物料名稱 單位 對于100㎏混合原料〔麥芽＋大米〕 對于100L成品啤酒 混合原料用量 kg 麥芽 kg 大米 kg 酒花 kg 熱麥〔芽〕汁 L 冷麥〔芽〕汁 L 發(fā)酵液 L 濾過酒 L 成品酒 L 527.5 100 濕糖化槽 kg 濕酒花槽 kg 商品干酵母 kg 游離二氧化碳 kg 表3 啤酒生產(chǎn)物料衡算表 物料名稱 單位 1 000t/y啤酒廠糖化一次定額 混合原料用量 kg 1 800 麥芽 kg 1 350 大米 kg 450 熱麥汁 L 10 799 冷麥汁 L 10 042 發(fā)酵液 L 9 891 濾過酒 L 9 692 成品酒 L 9 500 濕糖化糟 kg 1 682 游離二氧化碳 kg 301 空瓶 個 14 918 瓶蓋 個 14 992 商標(biāo) 張 14 858 4.2 熱力衡算 4 耗水量計算 ⑴糖化用水 100kg混合原料大約需用水量400kg 糖化用水量=1 800×400/100=7 200kg 糖化用水時間設(shè)為0.5h，故： 每小時最大用水量=7 200/0.5=14 400kg/h ⑵洗糟用水 100kg原料約用水450kg,那么需用水量： 1 800×450/100=8 100kg 用水時間為1h，那么每小時洗糟最大用水量=8 100/1.5=5 400kg/h ⑶糖化室洗刷用水 一般糖化室及設(shè)備洗刷用水每糖化一次，用水約6t，用水時間為2h故 洗刷最大用水量=6/2=3t/h ⑷沉淀槽冷卻用水 G=(冷卻時間為1h) 式中熱麥汁放出熱量Q=GPCP(t－t) 熱麥汁比重C麥汁 熱麥汁量GP=10 799×1.043=11 263kg/h 熱麥汁比熱CP℃ 熱麥汁溫度t=100℃ t=55℃ 冷卻水溫度t1=18℃ t2=45℃ 冷卻水比熱C=1kcal/kg℃ Q=11 263×0.98(100－55)=496 698 kcal/h G==18 459kg/h ⑸沉淀槽洗刷用水 ⑹麥汁冷卻器冷卻用水 ℃→6℃ 分二段冷卻，第一段：麥汁溫度55℃→25℃ 冷水溫度18℃→30℃ 冷卻水用量G= 麥汁放出熱量Q= 式中麥汁量GP=11 263kg 麥汁比熱CP℃ 麥汁溫度t=55℃ t=25℃ 水的比熱C=1kcal/kg℃ 冷卻水溫度t1=18℃ t2=30℃ 麥汁冷卻時間=1h ∴ Q==332 258kcal/h G==27 /h ⑺麥汁冷卻器沖刷用水 設(shè)沖刷一次用水4t，用水時間為0.5h，那么最大用水量為4/0.5=8t/h ⑻酵母洗滌用水〔無菌水〕 每天酵母泥最大產(chǎn)量約600L，酵母儲存期每天換水一次，新收酵母洗滌4次，每次用水量為酵母的二倍，那么連續(xù)生產(chǎn)每天用水量為〔4＋1〕×600×2=6 000L ⑼發(fā)酵室洗滌用水 每天沖刷體積為30m3的發(fā)酵罐2個，每個用水3t，沖洗地面共用水2t，每天用 水量=2×3＋2=8t ⑽貯酒室洗滌用水 每天沖刷貯酒桶一個，用水為2t，管路及地面沖刷用水1t，沖刷時間為1h，最大用水量為=2＋1=3t/h ⑾清酒罐洗刷用水 每天使用4桶，沖洗一次，共用水4t，沖刷時間為40min，那么最大用水量=4×60/40=6t/h ⑿過濾機用水 過濾機二臺，每臺沖刷一次，用水3t〔包括頂酒用水〕，使用時間為1.5h，那么 最大用水量=2×3/1.5=4t/h ⒀洗瓶機用水 洗瓶機最大生產(chǎn)能力為3 000瓶/h，沖洗每個瓶約需水，那么 用水量=3 000×1.5=4 500L/h 每班生產(chǎn)7h計，總耗水量=4 500×7=31 500L ⒁裝酒機用水 ⒂殺菌機用水 殺菌機每個瓶耗水量1L算 用水量=3 000×1=3 000L/h 3 000×7=21 000L/班 ⒃其他用水 包括沖洗地板、管道沖刷、洗濾布等，每班需用水10t，設(shè)用水時間為2小時， 那么每小時用水量=10/2=5t/h 4 蒸汽耗量計算 ⑴糖化工段耗用蒸汽量 以目前生產(chǎn)采用的二次煮出糖化法為計算依據(jù) 生產(chǎn)用最大蒸汽壓力/cm2〔絕對壓力〕 自來水平均溫度18℃ 糖化用水平均溫度50℃ 洗糟用水平均溫度80℃ 糖化用水耗熱量Q1 Q1=GC(t2－t2) 式中G=7 200kg C=1kcal/kg℃ t1=18℃ t2=50℃ Q1=7 200×1×(50－18)=230 400kcal 第一次蒸煮耗熱量Q2 Q2=Q+Q, Q=G醪C醪(100－t0) Q=540W(540kcal/kg──汽化潛熱) 大米用量為450kg，糖化時為了防止大米醪結(jié)塊及促進液化，在糊化時參加約占大米量20%的麥芽粉，那么： 麥芽粉用量=450×20%=90kg 第一次蒸煮物料量=450＋90=540kg 以100kg混合原料用水量450kg算： 用水量=540×450/100=2 430kg 加熱醪液所需熱量Q Q=G醪C醪(100－t0) G醪=2430+540=2 970kg C醪= 式中C大米或麥芽=C0×0.01(100－WW C0──℃ W──水分 C麥芽××6 ℃ C大米××13 ℃ C醪= ℃ t0=45℃ Q=2 970×0.899(100－45) =146 851kcal 在煮沸時蒸發(fā)量以每小時5%計，煮沸時間為40min 蒸發(fā)量W=2 970×5%×40/60=99kg Q=540×99=53 460kcal Q2=Q＋Q=146 851＋53 460=200 311kcal 第二次煮沸的耗熱量Q3 Q3=Q＋Q 經(jīng)過一次煮沸后的米醪量為： G=2970－99=2 871kg 糖化醪的量：G麥醪=G麥＋G水 式中G麥=1350－90=1 260kg G水=7200－2340=4 860kg G麥醪=1260＋4860=6 120kg 經(jīng)第一次煮沸的麥醪與糖化醪混合后數(shù)量為： G混=2 871＋6 120=8 991kg 二次煮沸時取混合醪量40%，煮沸時間為10min，蒸發(fā)量為每小時5% Q=GC混(100－t0) 式中G =8 991×40%=3 596kg C醪℃ C麥醪= 式中G麥=1 260kg C麥℃ G水=4 860kg C水=1kcal/kg℃ C麥醪= ℃ C混= = ℃ t0=60℃ Q=GC混(100－t0) =3 596× Q=540W 式中W=3 596×5%×10/60 = Q=540× Q3=Q＋Q=126 579.2＋16 183.8=142 763kcal 洗糟用水耗熱量Q4： 洗糟用水：每100kg原料用水450kg 用水量G×450=8 100kg 耗熱量Q4=GC(80－t) C=1kcal/kg℃ t=18℃ Q4=8100×1(80－18)=502 200kcal 麥汁煮沸耗熱量Q5： 取100kg原料加洗糟水后可得到700kg麥汁，過濾完畢麥汁的溫度約為65℃。 蒸煮時總耗熱量 Q5=Q＋Q 加熱麥汁耗熱Q=GC麥汁(100－t) 式中G×700=12 600kg C麥汁℃ t=65℃ Q=12 600×0.95(100－65)=418 950kcal 煮沸麥汁耗熱：Q=540W 麥汁煮沸時間為1.5h，設(shè)每小時蒸發(fā)量為10% W=12 600×10%×1.5=1 890㎏ Q=540×1 890=1 020 600㎏ Q5=Q＋Q=418 950＋1 020 600=1 439 550kcal 糖化一次需用蒸汽總量： D總=Q總/i 設(shè)蒸汽的熱效率=95% Q總= i=648.7－100 D總==4 825㎏ 糖化過程中每小時最大蒸汽用量： 糖化過程中，以麥汁煮沸時耗熱最大，麥汁煮沸時耗熱為1 020 600kcal， 煮沸時間1.5h，取熱效率95%。 D最大= 式中 Q最大= i=648.7－100 D最大==1 305㎏/h ⑵酵母培養(yǎng)耗熱量 一般每月培養(yǎng)一次或每季度培養(yǎng)一次，每次約用汽1 000㎏，使用時間2h，那么 最大用氣量D2=1 000/2=500㎏/h ⑶洗瓶機用汽量 D3=jN 式中 j──經(jīng)驗數(shù)據(jù)，16～58㎏/1 000瓶h N── D3=58×3.00=174㎏/h ⑷殺菌機用汽 D4=jN 式中 j──經(jīng)驗數(shù)據(jù)，150㎏/瓶h N── D4=150×3.00=450㎏/h 4 耗冷量計算 ⑴麥汁冷卻器耗冷量 耗冷量： 麥汁冷卻分兩段進行，第一段采用深井水，第二段用鹽水冷卻。二段冷卻麥汁溫度為：25℃→6℃ 麥汁在1h內(nèi)冷卻完畢。 Q1=GCP(t1－t2) 式中G=11 263/1=11 263㎏/h Cp=0.98kcal/㎏℃ t1=25℃ t2=6℃ ∴Q1=11 263×0.98(25－6)=209 717kcal/h 鹽水需量： D1= 鹽水溫度：t1=－8℃ t2=0℃ 式中Q1=209 717kcal/h C鹽℃ ∴D1==35 861kg/h ⑵啤酒過冷卻器耗冷量 耗冷量： ×2=19.782t，每班過濾時間以6h計，過冷卻時間也為6h。 啤酒過冷溫度要求：2℃→－1℃ Q3= 式中G=19 782t C=1kcal/kg℃ t1=2℃ t2=－1℃ =6 ∴Q3==9 891kcal/h 鹽水需量D3： 鹽水溫度變化為－8℃→－2℃ D3= 式中Q3=9 891kcal/h C鹽℃ t1=－8℃ t2=－2℃ ∴D3==2255kg/h ⑶無菌冷水耗冷量 耗冷量Q4： 無菌水使用量最大為4t，一般要求在6h內(nèi)把水溫從18℃冷卻到2℃。 Q4=GC(t1－t2)/ 式中G=4 000㎏ C=1kcal/kg℃ t1=18℃ t2=2℃ =6h ∴Q4==10 666kcal/h 鹽水需量D4： 鹽水溫度變化：－8℃→－2℃ D4= 式中Q4=10 666kcal/h C鹽℃ t1=－8℃ t2=－2℃ ∴D4==2432kg/h ⑷酵母培養(yǎng)室耗冷量： 酵母培養(yǎng)期,最大耗冷量約為10 000kcal/h Q5=10 000kcal/h 鹽水需量D5： 鹽水溫度變化為－8℃→－2℃ D5= 式中Q5=10 000kcal/h C鹽℃ t1=－8℃ t2=－2℃ ∴D5==2 280kg/h 4 壓縮空氣用量 ⑴酒花別離器用氣量 使用壓力2kg/m2 別離器有效容積2m2 當(dāng)壓送殘液時，考慮一定的損失，故乘2倍平安系數(shù)，吹風(fēng)次數(shù)設(shè)為4次，吹風(fēng)時間約40min，那么每次風(fēng)量： q=2×2×4=16m3 每小時最大風(fēng)量q1=16×60/40=24m3/h ⑵酵母培養(yǎng)室用氣 使用壓力/cm2 通風(fēng)管口徑為2mm,壓縮空氣流速為8m/s 每小時最大用氣量q2=8××60×60=3/h ⑶貯酒桶用氣 使用壓力1～1.5kg/cm2 過濾酒時，用壓縮空氣將酒頂出，設(shè)空氣量為酒容量的1.5倍，每班放酒一桶,放酒時間為6h，那么每小時用氣量q3×1.5=3/h ⑷清酒罐用氣 設(shè)用氣量為濾過酒用氣的兩倍,那么用氣量： q4×2=3/h ⑸裝酒機用氣 裝酒機的生產(chǎn)能力為3 000瓶/h 用氣壓力5kg/cm2 按經(jīng)驗數(shù)據(jù)，裝1 000瓶啤酒(640ml)需耗氣8m3，那么用氣量q5×8=3/h 5 主要設(shè)備選擇計算 5.1 麥芽倉 用途：儲存麥芽 所需容量計算： 每次投料量G=1 350kg 麥芽容重 r=500kg/m3 有效系數(shù) 所需容積V==m3 5.2 麥芽粉倉 用途：儲存麥芽粉 所需容積計算： 每次投料量G 麥芽粉容重C=3/t 有效容積系數(shù) 所需容積V===3 5.3 大米倉 用途：儲存大米 所需容積計算： 每次投料量G=450kg 大米容量r=800kg/m3 有效容積系數(shù) 所需容積V===3 5.4 大米粉倉 用途：儲存大米粉 所需容積計算： 每次投料G 大米粉容重C=3/t 有效容積系數(shù) 所需容積V===3 5.5 糊化鍋 一般糊化鍋的輪廓比例為D∶H=2∶1 取糊化鍋的有效容積V有效=5m3計算： V有效==5 D== 故取直徑D= 鍋身H= 5.6 糖化鍋 按物料衡算，每次糖化物料總量G=7 200+1 800=9 000kg 糖化醪的密度為1 065kg/m3 故所需容積：V有效=9 000/1 065=3 V總×1.2=3 D∶H=2∶1 D== 故取直徑D=3m 鍋身H= 5.7 過濾槽 按物料衡算，每次糖化物料總量G=7 200+1 800=9 000kg 糖化醪的密度為1 065kg/m3 故所需容積：V有效=9 000/1 065=3 V總×1.2=3 D∶H=2∶1 D== 故取直徑D=3m 鍋身H= 5.8 煮沸鍋 按物料衡算，每次糖化物料總量G=7 200+1 800=9 000kg 糖化醪的密度為1 065kg/m3 故所需容積：V有效=9 000/1 065=3 V總×1.4=3 D∶H=2∶1 D== 故取直徑D= 鍋身H= 5.9 麥汁冷卻器 用途：將沉清后的麥汁冷卻至發(fā)酵溫度4～7℃。 型式：板式冷卻器 所需冷卻面積計算： 第一段冷卻 (冷卻介質(zhì)為冷水)： 麥汁溫度55℃→25℃ 冷水溫度18℃→30℃ 冷卻時間60min F=GC(t1－t2) 式中G=11 263kg/h C℃ t1=55℃ t=18℃ t2=25℃ t=30℃ Q1=11 263× F= = 逆流傳導(dǎo)時的平均溫度差： ℃ ℃ ℃ 現(xiàn)取用麥芽冷卻器為薄板冷卻器，其傳熱系數(shù)K值取2 000kcal/m2h℃ 那么F==2 第二段冷卻(冷卻介質(zhì)為鹽水)： 麥汁溫度25℃→6℃ 鹽水溫度－8℃→0℃ 冷卻時間60min Q2=GC(t1－t2) G=11 263kg/h C℃ t1=25℃ t=－8℃ t2=6℃ t=0℃ Q2=11 263×0.98(25－6)=209 717kcal/h F2= ℃ ℃ =℃ 取K=2 000kcal/kg℃ F2==2 鹽水耗用量G= C──℃ 鹽水量G==35 861kg/h 5.10 發(fā)酵罐 每天糖化兩次，故一次投入冷麥汁量為10 042×2=20 082L 徑高比：D∶H=1∶ V總×1.2=3 按規(guī)格取30m3 D== H= 發(fā)酵周期11～12天。考慮到進出料周轉(zhuǎn)、清洗時間和發(fā)酵時間可能延長，故罐數(shù)取18個。 5.11 酵母洗滌槽 用途：把回收的酵母泥進行反復(fù)洗滌。 容量：每個洗滌槽要求儲存酵母泥100L，在洗滌及儲存時均參加2倍無菌水，按生產(chǎn)經(jīng)驗每個容量確定為350L。 數(shù)量：生產(chǎn)旺季，每天需洗滌兩池酵母，酵母反復(fù)洗滌及儲存時間以3天計，故共需洗滌槽6個。 型式：選用活動式半球面洗滌槽。 5.12 冰水箱 用途：把水從常溫冷卻至1～2℃，作為麥汁冷卻用。 容量：要求有效容量9m3。 型式：鋼結(jié)構(gòu)長方形箱，內(nèi)壁涂料。 5.13 酵母培養(yǎng)設(shè)備 用途：麥汁經(jīng)冷卻殺菌后，放入酵母培養(yǎng)罐接種進行培養(yǎng)。經(jīng)24h左右擴大培養(yǎng)，以供繁殖槽繁殖酵母用。 選型：麥汁殺菌罐1個用效容積3 酵母培養(yǎng)罐2個有效容積3 擴大培養(yǎng)罐1個有效容積3 5.14 啤酒過濾器 用途：過濾啤酒，除去混濁物，酵母細(xì)胞，殘渣等。 型式：板框式硅藻土過濾器。 5.15 清酒罐 用途：暫貯過濾后的啤酒液。 型式：立式圓筒形。 設(shè)備：按生產(chǎn)需要，選用有效容量為5m3的清酒罐4個，鮮、熟啤酒兩個品 種可以輪換清洗使用。 5.16 瓶裝包裝線 選用3 000瓶/h聯(lián)合自動包裝設(shè)備一套〔包括洗瓶、灌酒、壓蓋、殺菌、貼標(biāo)等〕。 5.17 設(shè)備一覽表 6.車間布置說明 6.1 糖化車間 糖化車間是啤酒廠的主要生產(chǎn)車間，其主要設(shè)備有糖化鍋、糊化鍋、過濾槽、煮沸鍋和盤旋沉淀槽。原料大麥進入糖化鍋進行糖化，大米〔或玉米〕等輔料進入糊化鍋進行糊化后將糖化醪與糊化醪混合再糖化，將該糖化醪泵入過濾槽進行過濾。麥汁經(jīng)煮沸后進入旋渦沉淀槽，經(jīng)板式換熱器使其進一步冷卻至發(fā)酵所需溫度，進入發(fā)酵罐。糖化車間的面積為360 m2。 6.2 發(fā)酵車間 麥汁進發(fā)酵罐后同時添加酵母。發(fā)酵過程分為兩個階段：第一個階段在相對較高的溫度下〔7～16℃〕進行，時間需6～10天。將前發(fā)酵嫩啤酒留在罐內(nèi)或倒灌，在低溫下〔0℃580 m2。 6.3 車間建筑特點 門：車間采用雙扇折疊門，各個門尺寸根據(jù)需要而定。 窗：鋁合金推拉窗戶，窗下離地1500mm，窗戶尺寸3000mm×2000mm。 地坪：采用水磨石地面。 排水：墻壁靠墻兩內(nèi)側(cè)開始300mm寬水溝，深300mm，地面為圓弧，便于清洗每隔20000mm設(shè)置一個穿墻的出水管道[16]。 墻壁：除特殊的隔音需要外，墻壁適當(dāng)增加其厚度。 通風(fēng)：排氣扇通風(fēng)，增加通風(fēng)量。 7.管路計算 附二、課程設(shè)計繪圖相關(guān)圖例