发酵工厂工艺设计.doc

发酵工厂工艺设计
题　　目：　　 年产17.4万吨啤酒工厂工艺设计
学　　院：　　　　 嘉兴学院南湖学院　　　
专　　业：　　　　　　 生物工程　　　　　　　
班　　级：　　　　　　 生物N21　　　　　
学　　号：　　　　　 201245849215　　　　　
姓　　名：　　　　　　黄运佑　　　　　　　　　
指导教师：　　　　　 　　　　　　　　　

前言
酒是全世界分布最广，也是历史最悠久的酒精性饮料，它的酒精度低、营养丰富、有益于人的健康，因而有“液体面包之美称，受到众人的喜爱。啤酒也是人类最古老的酒精饮料，是水和茶之后世界上消耗量排名第三的饮料。啤酒于二十世纪初传入中国，属外来酒种。啤酒是根据英语Beer译成中文“啤”，称其为“啤酒”，沿用至今。啤酒以大麦芽﹑酒花﹑水为主要原料﹐经酵母发酵作用酿制而成的饱含二氧化碳的低酒精度酒。
我国最新的国家标准规定：啤酒是以大麦芽（包括特种麦芽）为主要原料，加酒花，经酵母发酵酿制而成的、含二氧化碳的、起泡的、低酒精度（2.5％7.5％，V/V）的各类熟鲜啤酒。目前，我国人均啤酒消费量虽然已接近22升，但中西部地区仅在10升左右，8亿多人口的农村人均连5升不到。因此，我国啤酒市场还拥有很大的挖掘潜力，消费量仍将保持增长，所以建设新的、大型的啤酒厂，增加产量，就可以满足人们将来物质生活的需求。

全厂工艺论证
本设计是年产17.4万吨12°P啤酒发酵车间的工艺设计。此啤酒的酿造方法采用采用下面发酵法，原料选取75%的麦芽，25%的大米，经过糊化、糖化、煮沸、过滤、冷却、发酵而成。发酵设备采用圆筒体锥底发酵罐,体积为479m3，发酵周期为24天。糖化设备采用六器组合即糊化锅一只、糖化锅一只、过滤槽两只、煮沸锅两只。
采用锥形罐一罐法下面酵母发酵（即发酵温度为5~10℃）。一罐法发酵由于操作简单，温度，压力和风味可以很方便的进行自动控制，回收酵母液比较方便，而且一罐法生产啤酒可以省去两罐法的倒灌操作，较少了接触空气的机会，清洗消耗少，酒损失低。
啤酒发酵工艺流程简介：传统的下面发酵法，发酵容器安置在空气过滤，绝热良好和清洁卫生的发酵室内，保持室温5～6℃，采用开放式或密闭式发酵容器：①采用下面的酵母，主发酵温度较低，发酵进程比较缓慢。主发酵完毕后，大部分酵母沉降容器底部。②下面发酵啤酒的后发酵期较长，酒液澄清良好，酒的泡沫细致，风味柔和，保存期较长。传统式分批发酵，每批（一锅或两锅）定型麦汁，经过添加酵母，前发酵（酵母增殖），主发酵，后发酵和贮酒等阶段。一般为前酵期（10.5～11℃），主酵期（12.8～13℃），后酵和贮酒期（0～-1℃）。
1.前发酵: 所谓前发酵，就是指接种酵母泥处于休眠阶段，酵母和麦汁接触后，有较长（数小时至十小时）的生长滞缓期，之后才能加入出芽繁殖，当酵母克服生长缓滞期，出芽繁殖细胞浓度达到20×106个/ml，发酵麦汁表面开始气泡，此阶段即为前发酵。但由于工艺改进，前发酵时期已缩短至20～30个小时。
2. 主发酵： 主发酵前期酵母吸收麦汁中氨基酸和营养物质，应用糖类发酵合成细胞并产生热量。此时糖降比较缓慢，而氨基酸下降迅速。由于有机酸和麦汁缓冲物质减少，PH下降迅速。酵母达到最高浓度时，糖降最快，每天外观浓度降可达1.5～2.0°P。此阶段大量废热产生，必须进行冷却。发酵度达到酵母凝聚点时（一般发酵度在35%～45%），酵母开始凝聚，发酵液中悬浮酵母细胞数开始下降，糖降速率随之降低。为凝聚和保存凝聚酵母的活性，发酵后期应逐步降低温度，使发酵温度趋近后酵母温度。
3．后发酵和储酒: 过滤麦汁经主发酵后的发酵液较嫩啤酒，又叫新啤酒。此时酒的二氧化碳含量不足，口味不成熟，不适于饮用。啤酒的成熟和澄清均在后发酵期中完成。 后发酵的作用:①嫩啤酒中残留的可发酵性糖性糖继续发酵，产生的二氧化碳在密闭的贮酒容器中，不断溶解酒内，使之达到饱和状态。②后发酵初期产生的CO2 在排出贮酒罐外时，降去酒内所含的一些酒类的挥发性成分，如乙醛，硫化氧，双乙酰等同时排出，减少啤酒的不成熟味觉，加快啤酒成熟。 ③在较长的后发酵期中，悬浮的酵母，冷凝固物和酒花树脂等。在低温和低PH值的情况下，缓慢沉淀下来，使啤酒逐渐澄清。④在较低的贮酒温度下，一些易形成混浊的蛋白质－单宁复合物逐渐析出而先行沉淀下来或被过滤除去，改善了啤酒的非生物稳定性，从而提高了成品啤酒的保存期。
4.圆筒体锥底发酵罐发酵及其工艺: ①发酵方法分类：主要分单酿罐发酵和两罐法发酵两种。本次设计选择单酿罐法发酵。 ②设备的结构特点： ⑴设备的外型特点：外筒体蝶形或拱形盖，锥形体底，罐筒体壁和锥底有各种形式的冷却夹套。单酿罐一般的D：H=1:1-5。发酵罐底角，考虑到发酵中酵母自然沉降最有利，取排出角73-75°。 ⑵罐材料：大型C.C.T均采用碳钢加涂料或是不锈钢两种材料。 ⑶冷却夹套：国内C.C.T大多用低温低压（-3℃,0.03MPa）液态冷媒在半圆管，弧形管的夹套，或米勒板式夹套内流动换热。冷却夹套的单酿罐内一般分三段：上段距发酵液面15cm向下排列，中段在筒体的下部距支座15cm向上排列，锥底段尽可能接近排酵母口，向上排列。 ⑷隔热层和防护层：绝热材料常用绝热材料聚酰氨树脂或自熄式聚苯乙烯泡沫。外防护层采用0.7-1.5mm厚的合金铝板或0.5-0.7mm的不锈钢板，特别是瓦楞型板更受欢迎。 ⑸罐主要附件：智能型铂温度传感器，清洗取样阀，安全阀，真空破坏阀，CIP执行机构，上视镜，灯镜，空气和二氧化碳排出管装置。圆筒体锥底发酵罐发酵工艺： ⑴进罐方法：采用直接进罐方法。 ⑵接种量和起酵温度：麦汁直接进罐法，为了缩短起酵时间，大多采用较高接种量，0.6%～0.8%，接种后细胞浓度为（15加或减3）×106个/ml。麦汁接种温度是控制发酵前期酵母繁殖阶段温度的，一般低于主发酵温度2～3℃。目的是使酵母繁殖在较低温度下进行，减少酵母代谢副产物过多积累。 ⑶主发酵温度：采用低温发酵 ⑷VDK还原：在大罐发酵中，后发酵一般称VDK还原阶段。VDK还原初期一般不排放酵母，也就是发酵全部酵母参与VDK还原，这可缩短还原时间。 ⑸冷却、降温：VDK还原终点是根据成品啤酒应VDK的含量而定。 ⑹罐压控制：利用N2备压0.6～0.8Mpa。 ⑺酵母的排放和收集：酵母回收循环使用五代。

工艺计算

我国啤酒质量标准为GB4927-1991，实验方法GB4928-1991[8]。
12°啤酒理化指标： 外观 透明度：清亮透明，无明显悬浮物和沉淀物 浊度，EBC≤1.0 泡沫 形态：洁白细腻，持久挂杯 泡持性S≥180 色度 5.0—9.5 香气和口味 明显的酒花香气，口味纯正、爽口，酒体柔和，无异香、异味 酒精度％（m/m） ≥3.7 原麦汁浓度％（m/m） 12±0.3 总酸 mL/100mL ≤2.6 二氧化碳％（m/m） ≥0.40 双乙酰 mg/L ≤0.1
根据表1的基础数据，先进行100kg原料生产12°P啤酒的物料衡算，然后进行100L12°P啤酒的物料衡算，最后进行10000t/a啤酒厂的物料衡算。
表1
项目
名称
百分比%
项目
名称
百分比%
定额指标
原料利用率
98.5
原料配比
麦芽
75
麦芽水分
6
大米
25
大米水分
13
啤酒损失率
冷却损失
7.5
无水麦芽浸出率
75
发酵 损失
1.6
我水大米浸出率
92
过滤损失
1.5
麦芽清静和磨碎损失
0.1
瓶装损失
2
总损失
12.6
以100kg原料（75%麦芽，25%大米）为基准 （1）热麦汁量 根据表1可得原料收得率分别为：
原料麦芽收得率为：
0.75(100-6)÷100=70.5%
原料大米收得率为：
0.92(100-13)÷100=80.04%
混合原料收得率为
（0.75×70.5%+0.25×80.04%）×98.5%=71.79%
由上述可得100kg混合原料可制得的12°P热麦汁量为：
（71.79÷12）×100=598.3(kg)
又知12°P麦汁在20℃时的密度为1.084kg/L，而100℃热麦汁比20℃时的麦汁体积增加1.04倍，故热麦汁（100℃）体积为：
（598.3÷1.084）×1.04=574(L)
（2）冷麦汁量 574×(1-0.075)=531(L)
（3）发酵液量 531×(1-0.016)=522.5(L)
（4）过滤酒量 522.5×(1-0.015)=514.7(L)
（5）成品啤酒量514.7×(1-0.02)=504.4(L)
以100L12°P淡色啤酒为基准 根据上述衡算结果知，100kg混合原料可生产12°P淡色啤酒约504.4L，故可得下述结果：
（1）生产100L12°P淡色啤酒需耗混合原料量
（100/504.4）×100=19.83(kg)
（2）麦芽耗用量 19.83×75%=14.87(kg)
（3）大米耗用量 19.83×25%=4.96(kg)
（4）酒花耗用量 对淡色啤酒，热麦汁中加入的酒花量为0.2%，故酒花耗用量为：
（574/504.4）×100×0.2%=0.228(kg)
（5）热麦汁量 （574/504.4）×100=103.8(L)
（6）冷麦汁量 （531/504.4）×100=105.3(L)
（7）发酵液量 100×(522.5/504.4)=103.59(L)
(8) 过滤酒量 100×（514.7/504.4）=102.04（L）
（9） 成品酒量 100×（504.4/504.4）=100（L）
（10）湿糖化糟量：
设排出的湿麦糟水分含量为80%，则湿度糟量为：
14.87×（1-0.06）×（100-75）÷（100-80）=17.47（kg）
湿大米槽量为：
4.96×（1-0.13）×（100-92）÷（100-80）=1.73（kg）
故湿糖化槽量为：
17.47＋1.73=19.2（kg）
（11）湿酒花糟量：
设麦汁煮沸过程干酒花浸出率为40%，且酒花糟水分含量为80%，则酒花糟量为：

（12）酵母量（以商品干酵母计）
生产100L啤酒可得2kg湿酵母泥，其中一半作生产接种用，一半作商品酵母用，即为1kg。湿酵母泥含水分85%
酵母含固形物量:

则含水分7%的商品干酵母量为：

（13）.二氧化碳量
因12°P冷麦汁密度为1.084kg/L，则105.3L冷麦汁质量为：

所以，12°P冷麦汁114.15kg中浸出物量为：
12%×105.3=12.64(kg)
设麦汁的真正发酵度为80%，则可发酵的浸出物量为：
12.64×80%=10.11(kg)
麦芽糖发酵的化学反应式为：
C12H22O11+H2O 2C6H12O6
2C6H2O6 4C2H5OH+4CO2+560kJ
设麦芽汁中的浸出物均为麦芽糖构成，则CO2生成量为：

式中 44—CO2分子量
342—麦芽糖（C12H22O11）分子量
设12°P啤酒含二氧化碳为0.35%，酒中含CO2量为：
105.3×0.35=0.37(kg)
则释放出的CO2量为：
5.20-0.37=4.83(kg)
而1m3CO2在20℃常压下重1.832kg
故释放出的CO2的体积为：

每年生产320天，淡季160天，每天糖化四次；旺季160天，每天糖化八次。故得知一年共糖化1920次，年产17.4万吨，所以每次糖化产酒量为
174000÷1920=90.625
计算的基础数据可算出每次投料量及其他项目的物料平衡。
（1）年实际生产啤酒量：
174000÷（1-0.126）=199084.67（t）
（2）清酒产量：
199084.67÷（1－0.02）=203147.62（t）
（3）发酵液总量：
203147.62÷（1－0.015）=2236698.09（t）
（4）冷麦汁量
：2236698.09÷（1－0.016）=2273067.17（t）
（5）煮沸后热麦汁量：
2273067.17÷（1－0.075）=2457369.91（t）
20℃麦汁体积：
2457369.91÷1.04=2362855.682（t）
12°P麦汁质量为（20℃）：
2362855.682×1.084=2561335.559（t）
（6）干酵母用量：
0.16×（199084.67÷100）=318.535472（t）
（7）二氧化碳用量：
2.6×（199084.67÷100）=5176201.42

年产17.4万吨啤酒工厂物料衡算表
物料名称
单位
对100kg混合原料
100L 12°P淡色啤酒
糖化一次定额量
混合原料
Kg
100
19.46
19635.625
麦芽
Kg
60
11.68
10585
大米
Kg
40
7.78
7050.625
酒花
Kg
1.22
0.2276
206.2625
热麦汁
L
584.92
103.82
94086.75
冷麦汁
L
541.05
105.28
95410
湿糖化糟
Kg
84.42
16.43
14889.6875
湿酒花糟
Kg
3.66
0.683
618.96875
清酒液
L
524.41
102.04
92473.75
成品啤酒
L
513.92
100
90625
干酵母
Kg

0.16
145
二氧化碳
m3

2.6
2356.25
备注：12°P淡色啤酒的密度为1012kg/m3，实际年生产啤酒为171936759L

啤酒生产热力衡算
根据工艺，糊化锅加水量为：
G1=（3898.990+779.80）×4.5=21054.555kg
式中，3898.990为糖化一次大米粉量，779.80为糊化锅加入的麦芽量（为
大米量的20%）。
糖化锅加水量为：
G2=5068.69×3.5=17740.415kg
式中，5068.69为糖化一次麦芽粉量，即（5848.489-779.8）kg，而5848.489为糖化一次麦芽定额量。
故糖化总用水量为：
Gw=G1+G2=21054.555+17740.415=38794.97kg
自来水平均温度取t1=18℃，而糖化配料用水温度t2=50℃，故耗热量为： Q1=（G1+G2）cw（t2-t1）=5189215.187kJ

第一次米醪煮沸耗热量Q2
Q2=Q21+Q22+Q23
1.糊化锅内米醪由初温t0加热至100℃耗热Q21 Q21=G米醪c米醪（100-t0） （1） 计算米醪的比热容c米醪根据经验公式c谷物=0.01[（100-W）c0+4.18W]进行计算。式中W为含水百分率；c0为绝对谷物比热容，取 c0=1.55kJ/（kg·K）。 c麦芽=0.01[（100-6）1.55+4.18×6]=1.708 kJ/（kg·K） c大米=0.01[（100-13）1.55+4.18×13]=1.891 kJ/（kg·K） c米醪=（G大米c大米+G麦芽c麦芽+G1cw）/（G大米+G麦芽+ G1） =（3898.990×1.891+779.8×1.708+21054.555×4.18）÷（3898.990+779.8+21054.555） =3.758 kJ/（kg·K） （2） 米醪的初温t0设原料的初温为18℃，而热水为50℃， 则 t0=[（G大米c大米+G麦芽c麦芽）×18+G1cw×50]/ G米醪c米醪=47.12℃ 其中：G米醪=3898.990+779.8+G1=25733.345kg （3）把上述结果代回Q21=G米醪c米醪（100-t0），得
- 13 - Q21=25733.345×3.758（100-47.12） =5113808.548kJ 2. 煮沸过程蒸汽带出的热量Q22 设煮沸时间为40min，蒸发量为每小时5%，则蒸发水分为： V1=G米醪×5%×40÷60=857.778kg 故Q22=V1I=857.778×2257.2=1936176.502kJ 式中，I为煮沸温度（约为100℃）下水的汽化潜热（kJ/kg）。 3．热损失Q23 米醪升温和第一次煮沸过程的热损失约为前二次耗热量的15%，即：
Q23=15%（Q21+Q22） 4.由上述结果得： Q2=1.15（Q21+Q22）=8107482.807kJ
第二次煮沸前混合醪升温至70℃的耗热量Q3 按糖化工艺，来自糊化锅的煮沸的米醪与糖化锅中的麦醪混合后温度应为63℃，故混合前米醪先从100℃冷却到中间温度t。 1. 糖化锅中麦醪的初温t麦醪 已知麦芽粉初温为18℃，用50℃的热水配料，则麦醪温度为： t麦芽=（G’麦芽c麦芽×18+G2cw×50）/G麦醪c麦醪 =（5068.69×1.708×18+17740.415×4.18×50）/（22809.105×3.631） =46.65℃ 其中：G麦醪=G’麦芽+G2=5068.69+17740.415=22809.105kg c麦醪=（G’麦芽c麦芽+G2cw）/（G’麦芽+G2） =（5068.69×1.708+17740.415×4.18）/（5068.69+17740.415） =3.631kJ/（kg·K） 2. 根据热量衡算，且忽略热损失，米醪与麦醪并合前后的焓不变，则米醪的中间温度为： t=（G混合c混合t混合- G麦醪c麦醪t麦醪）/ G’米醪c米醪 =（48542.45×3.765×63-22809.105×3.631×46.65）/（24875.567×3.758） =81.84℃ 其中：G’米醪= G米醪－V1=25733.345-857.778=24875.567kg G混合=G米醪+G麦醪=25733.345+22809.105=48542.45kg c混合=（G米醪c米醪+ G麦醪c麦醪）/（G’米醪+G麦醪） =（25733.345×3.758+22809.105×3.631）/（24875.567+22809.105）
- 14 - =3.765 kJ/（kg·K） 因此温度比煮沸温度只低20℃左右，考虑到米醪由糊化锅到糖化锅输送过程的热损失，可不必加中间冷却器。 3. Q3=G混合c混合（70－63）=1279336.27kJ （四）第二次煮沸混合醪的耗热量Q4 由糖化工艺流程可知： Q4= Q41+ Q42 +Q43 1. 混合醪升温至沸腾所耗热量Q41 （1）经第一次煮沸后米醪量为： G’米醪= G米醪－V1=25733.345-857.778=24875.567kg 糖化锅的麦芽醪量为： G麦醪=G’麦芽+G2=5068.69+17740.415=22809.105kg 故进入第二次煮沸的混合醪量为： G’混合=G’米醪+G麦醪= 24875.567+22809.105=47684.672kg （2）根据工艺，糖化结束醪为78℃，抽取混合醪的温度为70℃，则送到第二次煮沸的混合醪量为=G’混合（78－70）/[ G’混合（100－70）]=26.67% （3）麦醪的比热容 c麦醪=（G’麦芽c麦芽+G2cw）/（G’麦芽+G2） =（5068.69×1.708+17740.415×4.18）/（5068.69+17740.415） =3.631kJ/（kg·K） 混合醪的比热容： c’混合=（G’米醪c米醪+ G麦醪c麦醪）/（G’米醪+G麦醪） =（24875.567×3.758+22809.105×3.631）/（24875.567+22809.105） =3.697kJ/（kg·K） （4） 故Q41=26.67% G’混合c’混合（100－70）=1410498.149kJ 2.二次煮沸过程蒸汽带走的热量Q42 煮沸时间为10min，蒸发强度为5%，则蒸发水分量为： V2=26.67% G’混合×5%×10÷60=105.98kg 故Q42=IV2=2257.2×105.98=239218.056kJ 式中，I为煮沸下饱和蒸汽焓（kJ/kg）。 3.热损失Q43 根据经验有： Q43=15%（Q41+Q42）
- 15 - 4.把上述结果代回Q4= Q41+ Q42 +Q43 得 Q4=1.15（Q41+Q42） =1897173.636k
麦汁煮沸过程耗热量Q6 Q6=Q61+Q62+Q63 1.麦汁升温至沸点耗热量Q61 有表5-2糖化物料衡算表可知，100kg混合原料可得到609.66kg热麦汁，并设过滤完毕麦汁温度为70℃。则进入煮沸锅的麦汁量为： G麦汁=9747.475×609.66÷100=59426.456kg 又c麦汁=（5848.489×1.708+3898.99×1.891+9747.475×6.4×4.18）/（9747.475×7.4）=3.856 kJ/（kg·K） 故Q61= G麦汁c麦汁（100-70） =6874452.43kJ 2.煮沸过程蒸发耗热量Q62 煮沸强度10%，时间1.5h，则蒸发水分为： V3=59426.456×10%×1.5=8913.97kg 故Q62=IV3=2257.2×8913.97=20120613.08kJ 3.热损失为 Q63=15%（Q61+Q62） 4.把上述结果代回Q6=Q61+Q62+Q63可得出麦汁煮沸总耗热 Q6=115%（Q61+Q62）=31044325.34kJ
糖化一次总耗热量Q总
Q=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6=5885233.53(KJ)
啤酒生产主要设备工艺计算
本设计采用锥底圆柱形发酵罐，目前国内几乎所有的厂家都用这种发酵罐。发酵罐的个数为：
N=[(t³n)/A]+4
式中：t-发酵周期
N-每天糖化的次数（按旺季计算）
A-每个发酵罐可以容纳的麦汁的批次数
4-周转量数
根据工艺，规定4锅麦汁进1个发酵罐，每天最大糖化次数为8次，啤酒生产周期为24天，
则有N=[（24³8）/4]+4=52（个）
发酵罐的基本尺寸
容积 糖化一次可得冷麦汁量为94086.75L，4锅进一个发酵罐，则有效容积V=94.08675×4=376.347m3，取填充系数为0.8，以便为泡沫提供预留空间，则总容积
V总=376.347/0.8=470.43m3,取471m3
发酵罐的直径 径高比一般以（1:3）-（1:4）为宜，此处取H:D=4:1，圆锥底角一般为70-75°，这里选圆锥底角＠为74°，则锥高：
h=D/(2tanα/2),
5发酵罐的设计 - 49 -
总，代入相关数据得 D=5.26m,H=21m，h=3.49m 5.2.3 发酵罐总高 封 头 高 取 h0=D/4, 故 h0=5.26/4=1.315m,H 总 =H+h0+h=21.00+1.31+3.49=25.8m
发酵罐的材料 锥形发酵罐置于露天环境，要进行良好的保温，以降低生产中的耗冷量，所用保温材料要求热导率低，密度小，吸水率低，不易燃烧。 聚苯乙烯泡沫塑料式最佳绝缘材料，但价格较高，聚苯胺树脂价格较便宜，可现场发泡喷涂，施工方便，但易燃。两种材料的保温厚度为15-20cm，膨胀珍珠岩因易吸水，保温性能要差一些，但价格低廉，使用厚度为20-25cm为宜，结合本设计实际情况，综合考虑选价格中等的聚酰胺树脂作为保温材料。 保温材料外部设防护层，采用瓦楞型板材，罐体采用型号为0Cr18Ni9的不锈钢。 5.4 椭圆封头的设计 常见的上封头有球冠形封头、半球形封头、蝶形封头、椭圆形封头，由于椭圆部分经线曲率平滑连续，故封头中盈利分布计较均匀，另外椭圆形封头深度较半球形封头小得多，易于冲压成形，故本设计采用椭圆形封头。

5.4.1 设计参数的确定 1设计压力P
设计压力是指发酵罐顶部的最高工作压力，与相应的设计温度一起作为设计载荷条件，其值不得低于工作压力。本设计发酵罐上装有安全阀，考虑到安全阀开启动作的滞后，容器不能及时泄压，设计压力P不能低于安全阀的开启压力，通常设计压力为安全阀开启压力的1.05-1.1倍，本设计采用设计压力为安全阀开启压力的1.1倍。
本设计采用一罐法发酵工艺发酵，在发酵过程中安全阀的最大开启压力为0.16Mpa。则设计压力P 气 =1.1³0.16=0.176MPa 2设计温度 设计温度是指容器在正常工作情况下，在相应的设计压力下，设定的受压元件的金属温度，它用于确定材料的许用应力，本设计发酵罐最高的工作温度为16℃，为安全起见，考虑到发酵罐有保温和保冷措施，及一定的安全性。设计温度取18℃。 3许用应力 许用应力是容器壳体、封头等受压元件的材料允许的最高强度。本设计选用的材料为不锈钢0Cr18Ni9型号，查表知其许用应力为137Mpa。 4焊接接头系数 通过焊接制成的容器，其焊缝的强度比较薄弱，为了补偿焊接时可能出现的焊接缺陷对容器强度的影响，引入了焊接接头系数φ，它反映了由于焊接连接时材料强度的削弱程度，本设计采用焊接方式为双面焊接，全部无损探伤，故焊接系数为1。 5厚度附加量按公式计算得到的容器厚度，不仅要满足强度和刚度要求，而且还要根据实际情况加入一定的厚度附加量C。 C=C1+C2 式中 C1——厚度负偏差，C2——腐蚀裕量 本设计取C1=0.3mm，C2=1mm，故C=1.3mm。 5.4.2
CIP系统
（1）CIP系统的设置
洗涤过程：清水喷淋10min，热水喷淋洗涤10min，80℃,2%热碱水淋洗15min，热水洗涤10min，清水10min，甲醛水（0.015%）或双氧水（2%）淋洗15min，无菌水淋洗15min。
（2）洗涤罐设置
清水罐2个，热水罐2个，碱水罐1个，甲醛水或双氧水罐1个，无菌水罐1个。
8.2.5泵的选型
（1）酒精生产过程中需要运送的是密度为1.076t/m³的糖化醪液，其粘度范围在（1.6-0.5）×10-3Pa•s，温度在115℃以下。
（2）介质中无固体颗粒，澄清，透明。
（3）介质中基本上无气体。
（4）操作条件：
温度为30-70℃；
压力：进口侧靠调浆罐液位压送，出口侧设备压力为0.4-0.5MPa；
流量：最大流量qm，max=120m³/h，最小流量qm,min=100 m³/h，正常流量qm=110 m³/h。
（5）据上，查有关书籍图表，可确定离心式泵即可满足生产要求

车间设备布置
车间设备布置图是表现车间或工段的设备布置情况的图纸，他既反映了生产设备的相互位置及对生产流程的关系，又表现出了车间的面积与空间，生产管理与操作条件以及各工段间的相互关系。在初步设计阶段，设备布置图主要反映设备相互位置和总体布置情况，作为施工图涉及的基础和依据，供主管部门审查设计方案用。 生物发酵车间是耗能大户，因是从生产工艺选择、设备选型布局到管道布置等均要考虑节能措施。发酵过程生产周期较长，且为半连续过程，设备布局和管道系统设计应规范、顺畅。CIP清洗过程多使用酸，碱及有机溶剂，土建设计需要采取防腐和防火防爆措施。 发酵生产车间放热量大，排气点多，须重点考虑自然通风、采光等措施。须严格控制染菌，对生产环境须定期消毒灭菌并经常更换所使用的消毒剂。 车间按工艺过程分为三个工序，即热麦汁冷却、发酵和成品酒过滤及后处理，故车间由冷却区、发酵区、后处理区及人净更衣区组成。车间的区域布置按工艺流程及工序划分要求，合理布置，充分考虑发酵车间的自然通风和自然采光措施。遵循操作方便、生产安全、维修便利、布局美观的原则。 由于本车间与储酒车间联系紧密，实际生产中按照一个车间统一管理。为方便联系和管理，并节约用地，将本车间布置在储酒车间上游，门厅及更衣系统集中在两车间的中部，并共用车间维修、楼梯及卫生间
车间设备与辅助设备选型 - 65 - 等部分设施。该区域为四层，一层置门厅及发酵与储酒两个车间的更衣系统、车间维修、卫生间等；二层为发酵车间及储酒车间相关的管廊；三层布置生测、化验室两车间共用；四层布置两车间的办公、资料室等。 本车间为长110m，宽100m的近似正方形的五层厂房。每层层高5.2m，本车间上游一层可再分为三个区：麦汁冷却调速区、发酵大罐及空气处理区、全厂原料生产的淋浴区。该淋浴区直接对外开门供发酵车间、储酒车间、空压站、循环水站等部门生产人员使用。本车间上游二层为设备技术层，主要布置发酵大罐及麦汁冷却塔；三层为发酵及相关设备操作层，并设置配电及自控间。 根据工艺要求，本发酵车间共设0.5MPa饱和蒸汽系统、饮用水系统、循环水系统、冷冻水系统、热水系统和无菌空气系统等6套共用管道系统。 根据车间布置情况，共用管道系统主管集中敷设在三层楼板下。由于主管管径较大，设计时，应充分考虑管道支撑形式，并需向结构专业提出管架承重及预埋钢板条件，供结构专业核算梁、柱的受力情况，必要时采取加强措施，以确保结构安全。 由于发酵车间各个发酵罐及相配套设备配管较多，故本设计采用分配站方式，车间内设有冷却系统分配站、进出料分配站、CIP清洗系统分配站等

设计的自我评述及讨论
本次课程设计工作结束了，说实话本次设计时间上有些紧张，感觉还有许多的工作没有完成，许多细节没有交代清楚。在本次设计中，我以专业理论知识基础，以生产实习为依据，查阅了大量相关资料，并在指导教师的悉心指导下顺利的完成了此次设计。在这设计过程中我比较详细的了解的啤酒发酵的各个要求、原理以及啤酒厂的设备结构，让我对啤酒发酵有的全面的认识。 
 通过对设计重点的把握和难点的解决，使我们的专业知识得以进一步提高。采用一罐法高温发酵是本设计的一大亮点，让我了解生产的工艺流程及相关控制原理理论，让我受益很大，并且也得到了一些技术数据，这也是本设计的突出特点。 
    通过亲自动手设计计算，不仅使我们对专业知识的理解更加深入、系统，也使自己的专业水平有了大幅提高。更重要的是，让我们更加深刻地认识到理论联系实际的重要性，并为以后的学习和工作奠定了坚实的基础