长江大学
发酵工厂设计课程设计
题 目 名 称： 学 院（系）： 专 业 班 级： 学 生 姓 名： 指 导 教 师：
年产200吨啤酒糖化车间设计
生命科学学院
课程设计日期： 2013年10月23日-2014年1月10日
目录
引言
1 发酵工厂总平面设计方案
1.1 工厂的选址 1.2 工厂总平面设计方案 2 生产工艺流程设计
2.1 生产工艺概述 2.2 原料及产品质量 2.3 生产工艺流程 3 设计计算说明
3.1 物料平衡计算 3.2 水平衡计算 3.3 热量平衡计算 3.4 无菌空气平衡计算 3.5 班产量计算与人员安排 3.6 设备的选型与校核计算 4 车间设备布置设计
4.1 车间布置说明
4.l 车间布置图纸（平面图、立面图、主要设备图） 总结
年产200吨啤酒糖化车间设计
学 生：李文清 吴宇 徐宗凯 滕炎桐 生命科学学院
指导老师：夏 帆，生命科学学院
引言
啤酒是以麦芽为主要原料，添加酒花，经酵母发酵酿制而成的，是一种含二氧化碳、起泡、
低酒精度的饮料酒。由于其含醇量低，清凉爽口，深受世界各国的喜爱，成为世界性的饮料酒。 啤酒的原料是大麦。大麦是世界上种植最早的谷物之一，几乎世界上所有地区都可种植，它的产量在谷物排名上，在小麦、玉米、稻谷之下，居第四位，而且大麦不是人类主要的粮食，习惯上作饲料。酿酒后的麦糟中，蛋白质含量得到相对富集，更适宜于做饲料，于是，用大麦制啤酒得到发展。 中国近代啤酒是从欧洲传入的，据考证在1900年俄罗斯技师在哈尔滨建立了第一家啤酒作坊。第一家现代化啤酒厂是1903年在青岛由德国酿造师建立的英德啤酒厂。1915年在北京由中国人出资建立了双合盛啤酒厂。从1905年到1949年的40多年中，中国只有在青岛、北京、哈尔滨、上海、烟台、广州等地建立了不到10年工厂，年产啤酒近一万吨，从1949年到1993年，我们用43年的时间，发展成为世界啤酒第二生产大国，这样的发展速度举世瞩目。
我国啤酒工业的未来主要有以下几方面的变化：产量的发展；规模的扩大；技术经济指标还有差距，要不断的提高；原料的发展；啤酒品种向多样化发展；高浓度酿造技术；非热消毒的纯生啤酒酿造；人才的培养等。
随着世界的发展，啤酒的生产技术逐步成为重点。当今，纯生啤酒的生产技术，膜过滤技术，微生物检测和控制技术，糖浆辅料的使用逐步发展起来。相信不久的将来，中国的啤酒业将以崭新的面貌跻身于世界啤酒先进领域。
1 发酵工厂总平面设计方案
1.1 工厂的选址
1.1.1厂址选择的原则
厂址选择是设计工作的基本内容之一。厂址选择的好坏直接影响设计质量、建设进度、投资大小和投产后经营管理条件。因此，厂址选择是一项包括政治、经济、技术的综合性的复杂工作，具有较高的原则性和广泛的技术性。
1、厂址要符合国家下达建厂计划任务书中所作的规定和要求。
2、厂址应符合当地城镇总体发展规划的要求，并尽量与附近工业企业相配合，以节约基建投资。 3、厂址的面积和外形要满足啤酒生产工艺的要求，并留有适当的扩建余地。
4、厂址地形宜平坦，地面倾斜坡度最好不超过3% ,便于厂区运输线路布置，并尽可能减少土方工程量。
5、厂址应符合国家有关卫生、防火、人防等要求。如:厂区应在居民点下风侧;河流的上游;厂区附近不得有细菌，传染病病源或其他污染的来源;不应选择在低洼窝风的地形做厂区，应避开军事措施地区等等。
6、厂址应在当地最高洪水水位之上，如果低于洪水位则须有坚固堤防保护.同时，要防止内涝水的浸淹.
1.1.2厂址选择从投资和经济效益考虑
1、厂址应有较方便的运输条件，若需建公路或专用铁路时，距离最短为好，以节省投资。 2、有一定供电条件，满足生产需要。
3、所选厂址附近不仅有充足的水源，而且水质应较好。
4、厂址最好选在居民区附近，这样可以减少宿舍，商店，学校等职工的生活福利设施。
1.1.3厂址的选择依据
1、要有可靠的水源，在满足啤酒厂生产用水的水质、水量及水温的条件之下，应尽可能靠近水似，以缩短管路及动力电缆的铺设工程.如用山泉水、地下水、水库水，自来水或江河水等水源，可单独采取一种水源，也可取二种或三种水源以分别用于生产。
2、根据交通运输方式的不同而考虑厂址的位置.如原材料、成品以水运为主，则应尽可能靠近河流，并考虑码头的适当位置:如以陆运为主，则须靠近铁路或公路，并尽量减少沿途修建桥、隧洞的工程。 3、厂址应尽可能靠近一些已有的热，电源，以充分取得企业协作的条件。 4、厂址地质要符合啤酒厂设计的要求，一般地耐力宜在20吨/平方米以上为好，可节约基础工程投资，但应避免在地表过浅或已露头岩石的地区及喀斯特、土崩、滑坡、流砂地区或是古河道，古墓之上选择厂区。
5、一般啤酒厂厂址应避免选在地震基本烈度在七度或七度以上地区:当地展基本烈度为九度或超过九度的地区不宜建大型啤酒厂.
6、厂址不宜选在有矿产地区、有古迹文物地区。风景游览区、有化学废料，有机废料堆放的地区等。 7、厂址应尽量靠近城镇或啤酒销售区域，以减少大量的瓶箱运输。
8、选厂时应考虑职工生活区的位置，并尽可能靠近城镇，以减少集体事业设施的投资，改善职工生活福利的条件。
9、选厂中还应尽量了解施工期间水电供应，劳动力来源，施工工人居住生活，施工机械、预制场地、建材的运输、堆放等条件的利便情况。
10、要考虑啤酒厂的综合利用以及啤酒厂废料的处理及堆放场地。 1.1.4厂址选择结果
综合以各种因素，初步选择荆州近郊作为啤酒厂的厂址。这样，原料购买运输不成问题，产品又能及时的销往各中心城市，交通较为方便，是较为理想的选择。 1.1.5环境保护方案
工厂应远离市中心距大型的化工厂较远，尽量减少大气污染及水污染，污水先用活性污泥处理，达标后再排放。三废要符合国家标准。
1.2 工厂总平面设计方案
（1） 满足生产要求，工艺流程合理 工厂总体布局应满足生产要求，符合工艺过程，减少物流量，同时重视各部门之间的-关系密切程度。具体布置模式有两种：
① 按功能划分厂区，即将工厂的各部门按生产性质、卫生，防火与运输要求的相似性，将工厂划分为若干功能区段。如中、大型机械工厂的厂区，可划分为加工装配区，备料（热加工）区，动力区、仓库设施区及厂前区等。这种布置模式的优点是各区域功能明确，相互干扰少，环境条件好，但是，这种布置模式难以完全满足工艺流程和物流合理化的要求。
② 采用系统布置设计模式，即按各部门之间物流与非物流相互关系的密切程度进行系统布置，因此可以避免物料搬运的往返交叉，节省搬运时间与费用。
（2）适应工厂内外运输要求，线路短捷顺直 工厂总平面布置要与工厂内部运输方式相适应。根据生产产品产量特点，可以采用铁路运输、道路运输、带式运输或管道运输等。根据选定的运输方式，运输设备及技术要求等，合理地确定运输线路及与之有关的部门的位置。
厂内道路承担着物料运输，人流输送，消防通行的任务，还具有划分厂区的功能；道路系统的布局对厂区绿化、美化，排水设施布置，工程管线铺设，也有重大影响。
工厂内部运输方式，道路布局等应与厂外运输方式相适应，这也是工厂总平面布置应给予重视的问题。
（3）合理用地 节约用地是我国的一项基本国策。工业企业建设中，在确保生产和安全的前提下，应尽量合理地节约建设用地。在工厂总平面布置时可以采取如下措施：
① 根据运输、防火、安全，卫生、绿化等要求，台理确定通道宽度以及各部门建筑物之间的距离，力求总体布局紧凑合理。
② 在满足生产工艺要求的前提下，将联系密切的生产厂房进行合并，建成联合厂房。此外，可以采用多层建筑或适宜的建筑物外形。 ③ 适当预留发展用地。
（4）充分注意防火、防爆、防振与防噪声 安全生产是工厂布局首先要考虑的问题，在某些危险部门之间应留出适当的防火、防爆间距。
振动会影响精密作业车间的生产，因此精密车间必须远离振源或采用必要的隔振措施。如机械厂的精加工车间及计量部门应远离锻造车间或冲压车间。 噪声不仅影响工作，而且还会摧残人的身体健康。因此，在工厂总平面布置时要考虑防噪声问题，一是可以采取隔音措施，降低噪声源发出的噪声级；二是可以采取使人员多的部门远离噪声源的方法。 （5）利用风象、朝向的自然条件，减小环境污染 生产中产生的有害烟雾和粉尘会严重影响工作人员的身体健康，并会造成环境污染。进行工厂总平面布置前，必须了解当地.全年各季节风向的分布和变化转换规律，绘制成风象图，拽出全年占优势的盛行风向及最小风频风向。如我国北方大部分地区春，夏季盛行东南风，秋，冬季盛行西北风。散发有害烟雾或粉尘的车间，应分布在两盛行风向间的最小频风向的上风侧。
另外，建筑物的朝向也是工厂总平面布置时应注意的问题，特别是对日照、采光和自然通风要求较高的建筑物，更应注意这个问题。 （6）充分利用地形、地貌、地质条件。
（7）考虑建筑群体的空间组织和造型，注意美学效果。 （8）考虑建筑施工的便利条件。
2 生产工艺流程设计
2.1 生产工艺概述
啤酒厂的生产工艺主要包括麦汁的制备和啤酒的发酵。
麦汁的制备主要在糖化车间进行。粉碎后的麦芽和辅料和水混合进入糖化锅和糊化锅，原料中的非水溶性物质在酶作用下，经过糖化、糊化过程被分解为水溶性浸出物。滤槽将麦汁中的水溶性浸出物和非水溶性麦槽等物质分开。麦汁经煮沸加入颗粒酒花，然后经迴旋沉淀槽将热麦汁与热凝固物分离。分离后的麦汁进入薄板冷却器冷却，再利用过滤设备等分离出麦汁中的冷凝固物[4]。麦芽汁组分直接影响酵母生长、发酵，进而影响啤酒的风格和风味稳定性[5]。处理后的麦汁进入发酵罐发酵。 2.2.1 麦汁的制备
热水 蒸汽
↓ ↓ 麦槽贮槽 大米粉————→糊化锅 ↑
蒸汽 ↓ 麦槽 75－85 ℃热水洗槽 ↓ ↓ ↑ ↓
麦芽粉浆——→糖化锅————————→ 板框式压滤机——→
颗粒酒花 ↓ ——→麦汁暂存罐————→薄板热交换器———→煮沸锅 蒸汽 冰水 供O2
↓ ↓ ↓ 煮沸锅——→迴转沉淀槽——→麦汁冷却器——→发酵罐 ↓ ↓ ↓ 二次蒸汽 热凝固物 80 ℃热水罐 ↓