1、年产11W吨啤酒厂址设计1概要课 程 设 计 课程名称: 生物工程工厂课程设计 题目名称: 啤酒厂的厂址选择与总平面设计学生学院: 环境工程学院专业班级: 生物0921班学生姓名: 陈卓 丁静 朱行健 学 号: 0914151030 0914151008 0914151017指导教师: 赵丽荣 2012 年 5 月 24日 武汉纺织大学课程设计 年产11W吨啤酒厂址设计摘要厂址选择是基本建设前期工作的重要环节，在工厂建设中有明显的政治经济技术的意义。厂址选择正确与否，不仅关系到建厂过程中能否以最省的投资费用，按质量按期完成工厂设计。厂中所提出的各项指标，而且对投产后的长期生产，技术管理和发展，
2、都有着很大的影响，并同国家地区的工业布局和城市规划有着密切的关系，厂址的选择应该做到深思熟虑和严禁从事。【关键词】厂址的选择1.厂址选择的原则 厂址选择一般包含地点和厂址选择，地点选择就是对所建厂在某地区的方位及其所处的自然环境状况，进行勘察。场地选择就是对所建厂在某地点的面积大小，场地外形及其潜藏的技术经济性，进行的调查，预测，对比分析，作为确定厂的依据，这个概念选择厂址的一般原则如下: 1.地理位置选择厂址时应当了解所选厂址的方位及其城镇的关系，周围地段的地理情况和在该处建厂的有利条件和不利条件。 2.地形，地势与地质现代化的发酵工厂，从原料到糖化到发酵到分离提纯到精制，包装是一条流水作业
3、线。车间占地面积大且多的为矩形，因此要求厂址地形及外形整齐为好，最适宜者为矩形，这样有利于工厂总平面的布置。 3.水文要有丰富的水源，包括地表水，深层水（深井水），水库水（雨水），江河水（露天水）及泉水和城市自来水等根据发酵工厂的特点，水质要满足生产工艺要求，包括满足引用水质标准及酿造用水标准，硬水及软化水等。一般深井水及泉水的水量，水温，水质均较适宜；地表水，水库水，江河水的水量大而水质不高；城市自来水来源方便单价个不便宜。使用时要注意合理性与经济性。4.气象气象资料是工厂总评面布置的重要依据之一，也是厂房设计和排水系统设计的主要依据。主要内容包括以下各项：（1）.温湿度（2）.降雨量（3）
4、.冬季积雪情况（4）.冰冻期及地层冰冻深度、土壤温度（5）.风玫瑰图及风级表等（6）.最高最低气压及全年平均气压2.重要设备的占地面积计算.2.1 麦芽及大米立仓2.1.1 麦芽立仓 一次糖化麦芽用量：5989.75千克 按贮存2个月计，一天糖化8次 故贮存麦芽的量为：5989.752308=2875080kg 设麦芽的密度为500kg/m3,则： 麦芽立仓的容积为2875080/500=5750.16m3 取有效容积为6000m3,选用底边倾斜200的2000m3的立仓3个，麦芽立仓的高度为22m，则：V=3/4D2H，得出D=6.2m，取7m2.1.2 大米立仓 一次糖化大米用量：3225
5、.25kg 大米立仓贮存原料2个月，则贮存量为：3225.253028= 1548120kg大米的密度为800kg/m3 则所需立仓容积为1548120/800= 1935.15m3，取750m3大米立仓3个，大米立仓的高度以16m为宜，取16m，长为10m，宽为5m，即立仓的容积为16105=800m32.1.3 麦芽暂贮箱(1) 所需容量 每次投料量：G=5989.75kg 麦芽密度：500 kg/m3，有效容积系数=0.8 所需容积：V=5989.75/（5000.8）=14.97 m3(2) 结构 采用方形斜锥底、角钢支架、钢板结构，如图1所示图1其中： A=2000mm a=300m
6、m B=4000mm b=400mm H=1800mm h=500mm则有：V总=ABH+ (AB+ab+)=16.23m3故暂贮箱可贮麦芽：G=V0.8500=16.230.8500=6492kg2.1.4 麦芽粉暂贮箱(1) 所需容量计算每次投料量为：G=5989.75kg麦芽粉比容为: 2.56m3/t有效容积系数：0.7则所需容积为：5.989752.56/0.7=21.29m3(2) 结构 结构简图如下图2所示：图2其中： A=4000mm a=500mm B=2000mm b=300mm H=2500mm h=1000mm则有：V总= ABH+ (AB+ab+)=23.6721.9
7、1m3,故此设计符合要求。2.1.5 大米暂贮箱(1) 所需容量 每次投料量：G=3225.25kg 大米密度为800kg/m3,有效容积系数为0.8 则所需容积为：3225.25/（8000.8）=5.04m3(2) 结构 采用方形斜锥底、角钢支架、钢板结构，其图同麦芽暂贮箱所示 定箱尺寸为：A=3000mm a=300mm B=1500mm b=300mm H=1000mm h=300mm 则有： V总= ABH+ (AB+ab+)=5.175.04m3,故此设计符合要求。2.1.6 大米粉暂贮箱(1) 所需容量 每次投料量：G=3225.25kg麦芽粉比容为: 1.73m3/t有效容积系
8、数：0.7则所需容积为：3225.251.73/0.7=7.97m3(2) 结构 其结构图如麦芽粉暂贮箱所示 定箱尺寸为：A=3000mm a=300mm B=2000mm b=300mm H=1000mm h=800mm 则有： V总= ABH+ (AB+ab+)=8.287.97m3,故此设计符合要求。 锅的主要尺寸糊化锅是圆柱形的器身，球形或椭圆形封头的底，其容积计算分两部分：、圆柱体部分计算V1=0.785D2h1式中：D圆柱部分直径，m，取D=3.2m h1圆柱部分的高度，m，取h1=3.2mV1=0.785D2h1=0.7853.223.2= 25.72m3、球底体积V2=(R-)
9、式中：h2球底部分高度，m，取1.0mR球底半径，m R2=(R-1.0)2+1.62，得出R=1.78mV2=3.14(1.78-)=4.54m3故V总=V1+V2=25.72+4.54=30.26m3根据实际情况，有效容积应在人孔间以下0.5m故有效容积为：V有=30.26-0.7853.220.5=26.24m325.09 m3，故符合要求。、夹套高度L= = =1.3米2.2糖化锅2.2.1 容积糖化锅最大投料量为并醪到63的混合量：G混=44126.04kg 混合醪的比重为1.018kg/L 则糖化锅的有效容积：V =44126.04/1.018=43345.82L=43.35m3
10、取空隙系数为1V总=1.243.35=52.02m32.2.2 锅的主要尺寸 一段糖化锅的轮廊比例为D：H=2：1，糖化锅的有效容积 V有=52.02m3 则：V有=D2H/4=D3/8 则：D=5.10m ，则H=2.55m圆柱面与锅底表面积为：S底 =()2 = 20.42m2S直 =DH = 40.84m2 S总=()2 +DH = 61.26m22.2.3 夹套加热高度夹套的高度 L = = = 1.28m2.2.4 容积确定按物料衡算，每次糖化物料总量为：G=G水+G混=35620.58+9215=44835.58kg 糖化醪密度：=1018kg/m3 生产所需1.2的空隙系数 故所
11、需容积为：V有=44835.58/1018=44.04m3V总=1.244.04=52.85m32.2.4 过滤面积确定每100kg干麦芽产生180L含水的滤糟，最适宜的糟层厚度取0.35m，则每100kg干麦芽的过滤面积为：0.18/0.35=0.42m2，取0.5m2则所需过滤面积为：F=0.55989.75/100=29.95m22.2.5 过滤槽尺寸的确定 V有=44.04m3，F=29.95m2 则：F=D2/4，求得：D=6.18m 取D/=6.2m 则有：F/=6.22/4=30.2m2 V= F/H，求得：H=1.46m，取1.5m 即确定了过滤槽的尺寸为：直径6200mm，高
12、度：1500mm2.2.6 麦汁煮沸锅的主要尺寸 H：D=1：2，V有=28.5m3 V有=D2H/4=D3/8，故可求得D=4.17m，取D=4.2m=4200mm所以，H=2.1m=2100mm 煮沸锅用圆柱形器身，球形封头的底，其容积计算包括两部分圆柱部分和球底部分，即： V总=V圆柱+V球底 =0.785D2h1+(R-) 式中：D圆柱部分直径，为4200mm h1圆柱部分高度，取2100mm h2球底部分高度，取1800mm R球底半径 根据：R2=（R-1.8）2+（4.2/2）2，求得：R=2.13m 则：V总=0.7854.222.1+3.141.82（2.13-）=44.65
13、m2 根据实际生产情况，有效容积在人孔下0.5m 则：V有=V总-0.785D20.5=44.65-0.7854.220.5=37.72m22.3 麦汁冷却器2.3.1 型式麦汁冷却器采用薄板式热交换器2.3.2 所需冷却面积的计算(1) 第一段冷却（冷却介质为深井水） 麦汁温度 6025，冷水温度1730 冷却时间60min，Q=GC（t1-t2） 式中：G=57040.85kg C=1kcal/kg. t1=60，t1/=17，t2=25，t2/=30 则：Q=57040.851（60-25）=1996429.75kcal/h 逆流传导时的平均温度差 t1=t1-t2/=60-30=30
14、t1=t2-t1/=25-17=8 tm=16.64 现取用麦汁冷却器为薄板冷却器，其传热系数 k=3000kcal/m2.h. 则：F1=39.99m2 故所需薄板数为：n=块(2) 第二段冷却（冷却水为冰盐水）麦汁温度 256，冷水温度-80 冷却时间60min，Q=GC（t1-t2） 式中：G=57040.85kg C=1kcal/kg. t1=25，t1/=-8，t2=6，t2/=0 则：Q=57040.851（25-6）=1083776.15kcal/h 逆流传导时的平均温度差 t1=t1-t2/=25-0=25 t1=t2-t1/=6-（-8）=14 tm=18.97 取k=732
15、kcal/m2.h. 则：F2=70.05m2 盐水耗用量：G=，其中C盐水=0.731kcal/kg. 故G=185324.24kg/h故所需薄板数为：n=块则换热器的冷却面积总和为： F=39.99+70.05=110.04m2所需薄板数为54+94=148块薄板换热器的主要技术特征冷却面积110.04m2薄板块数148最大工作压力2.5kg.f/cm2最高工作温度30每片薄板有效换热面积0.75m2麦汁进口温度60麦汁出口温度60盐水进口温度-8盐水出口温度02.4锥形发酵罐罐下部为倒圆锥体, 麦汁、酵母、啤酒均由锥底口进入或排出, 发酵结束后回收酵母方便, 所采用的酵母菌株应该是凝集沉
16、淀性好的酵母菌种。一般认为锥底角度为600850最为适宜。在设计中采用锥底角度为600, 锥底表面尽可能打光, 这样有利于酵母的沉降和排除。罐内的发酵液由于罐体的高度而产生二氧化碳梯度并控制冷却方位, 可以使发酵液形成自下而上或自上而下自然对流运动, 对流可保证整个酒液的温度是均匀的。一般罐体愈高, 对流作用愈强, 所以罐体高度应适当控制, 以免对流过盛。实践证明罐内液位高度达20 米, 就会影响酵母沉淀, 而且还会影响双乙酰充分还原和酯含量过小, 从而影响啤酒的风味。因此,设计中采用圆筒直径与圆筒高度比为DH = 112.5 , 直径可达56米, 可保证啤酒的质量。2.4.1 所需容积计算
17、以120淡色啤酒生产，每天糖化8次（按旺季计） 由物料衡算知：糖化一次得冷麦汁量：52477.58L=52.478m3 则每罐发酵的麦汁量为：V=52.4784=209.912 要求酵母添加量为1.0%，则V有=209.912（1+1%）=212.01m3 取空隙系数为1.2，则： V总=212.011.2=254.41m3，取V总=255m32.4.2 罐的尺寸计算 取罐的直径为5.0m 罐体体积由三部分组成(其结构简图如右图3所示：V封头+V圆柱+V锥底 V封头=h1() =3.141.4() =15.17m3 又：V封头=h12-(r-) =15.17 得出r=3.92mV圆柱=h2D2
18、/4=19.625 h2h3=DSin600=5Sin600=4.33m图3V锥底=28.33m3由V总=15.17+19.625 h2+28.33=255m3求得：h2=10.78m，取10.8m则：H总=1.4+10.8+4.33=16.53m2.5 酵母培养罐采用立式圆柱形容器，上下端球形与罐身焊接，底与身均设有夹套，以便通入冰水或冷却水，使罐保持一定的温度，以利于酵母的培养设V有=0.5m3，空隙系数为1.2 则：V总=0.51.2=0.6m3 为了使罐内温度均匀，取圆柱部分高度H=1.3DV总=D2H/4，即：D=0.84mH=1.3D= 1.092m，取1.1m酵母培养罐的主要规范
19、表有效面积0.6m2工作压力罐内1kg.f/cm2，夹套：常压工作温度发酵温度：10罐身直径840mm夹套直径900mm夹套壁厚8mm厚钢板罐身壁厚8mm紫铜钢板2.6 酵母扩培罐由酵母培养罐引出的种酵母，进一步扩大培养，本设计采用扩大培养，每次扩大培养10倍，采用3个小罐，2个大罐 每个小罐的有效容积1.7m3，大罐17m3 总容积：小罐2.0m3，大罐 20m3罐直径：小罐1.4m，大罐2.7m罐高度：小罐 1.82m 大罐 3.51m3.车间分布优势 1.从生产工艺流程开始，整个过程呈流水线工作，能够避免浪费劳动力，节约成本，故能够带来更多的利益。 2.卸麦间处于北门路口，方便原材料的运
20、输。 3.生产区包括制麦，糖化，发酵，包装等车间，所组成流水作业线短畅通，减少一些不必要的麻烦。 4.厂前区包括办公楼、接待室、礼堂餐厅、车库、员工宿舍、幼儿园，充分体现行政技术管理和后勤生活的重要作用。其部署处于整座工厂的北上方，原理车间消除噪音，环境卫生好。 5.变电配电所分别布置在制麦区、糖化区附近。糖化区的变电所是为制冷站和发酵罐服务的。分别布置变电所的优点是由于靠近负荷中心，线路短，比较安全，同时变电功率补偿较好，配电节省方便。缺点，对于安全的系数比较高。 6.对于菌种的贮藏位于较为偏僻的地方，减少杂菌污染的机会。 7.在联合部署中，还有生产区、产前区余留有余地，以协调发展的需要，充
21、分体现平面设计，追究技术先进性与最佳经济效果的原则。 参考文献1 酿造酒工艺学.中国轻工业出版社，1994.2逯家富.赵金海.啤酒生产技术.科学出版社，20043 吴思方.发酵工厂工艺设计概论.中国轻工业出版社，2007.4 啤摘世界.啤摘世界业界动态. 5 管敦仪.啤酒工业手册，上册.轻工业出版社，1985.6 吴国杰，泰燕，卢业玉.外加酶糖化法在干啤中的应用.广东化工，1999，9：25-26.7 徐凤，李崎.啤酒连续发酵的现状和发展.酿酒，2001，28(2）：30-32.8 高建梅.啤酒两罐发酵工艺.SCI.TECH技术交流,2006:24-25.9 朱月海.啤酒废水处理工艺浅析. 给
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