年产10万吨12176啤酒发酵车间工厂设计(编辑修改稿)

年产10万吨12176啤酒发酵车间工厂设计(编辑修改稿)内容摘要：

续杀菌并冷却后，进入发酵罐，加入菌种和净化压缩空气后进行发酵； 发酵液经升温、过滤处理后，进入中和罐，用 3CaCO 中和处理； 再经过过滤洗涤，得到柠檬酸钙固体，送入酸解罐，再添加 42SOH 酸解，并加入活性炭进行脱色； 然后，通过带式过滤机过滤、酸解过滤，除去 4CaSO 及废炭； 酸解过滤液经离子交换处理后，进行蒸发、浓缩，再进行结晶； 结晶后，用离心机进行固液分离，对得到的湿柠檬酸晶体进行干燥与筛选，最后得到成品柠檬酸。 (见附图 1) 原料的处理 根据发酵的要求，对薯干原料，采用直接粉碎、磨粉、调浆、液化、连续灭 14菌的处理方法；以薯干原料生产时，根据我国薯干粗料的特征，发酵工艺要求将薯干从平仓运至备料车间，经过磁选装置除去原料中含铁杂质，以保护设备。 然后进入粗粉碎机，将薯干先轧成 13cm 大小的小块，以提高磨粉机的效率，便于物料的输 送。 粗碎后，由斗式提升机提送至中间粉仓，由粉仓落入磨粉机粉碎，粉碎后进入粉仓再经计量送至配料罐。 配料罐内加水调浆，同时加入淀粉酶升温液化。 液化完成后送至连消装置连续灭菌，再送至发酵车间。 发酵工序 由备料车间提供的经连续灭菌并冷却的料液，通过灭菌管道泵入已空消灭菌待料的发酵罐，通过差压法或零磅火焰倒种法，接入已培养好的柠檬酸菌种，在通风、搅拌情况下，进行发酵或培养。 在发酵培养过程中，对罐温、罐压、通风量、搅拌转速等实行连续记录监控，并定期检测原糖消耗情况、菌种生长状态、pH 值、泡沫等变化情况。 根据发酵的工艺特性要求，及时调整控制发酵工艺过程，以获得最佳工艺产酸率或种罐菌活力，一般经 66 小时（种罐约 25小时）培养，大罐在残糖指标、产酸情况达到放罐条件即可放罐；种罐菌活力及菌群数量达标后，即可移种。 在发酵或陪种过程的定期检测中，若发现异常情况，如染菌等，应针对具体情况及时处理，对中、前期染菌，可加大种量形成主菌群生长优势，或及时罐实消，补入适当营养源重新接种发酵；后期时可加强监控，提前放罐；对倒罐等应予灭菌排放处理，并认真查找原因，进一步强化灭菌操作中的各个环节。 醪液处理工序 柠 檬酸发酵完成后，应即时进行热处理，以灭活发酵，絮凝蛋白、提高收率，为提高设备利用率，增设醪液贮罐，通过热交换器，及时将醪液加热至 80℃后进入醪液热贮罐，再经泵压入过滤机，除掉固形物及菌体残渣，将清醪液泵入下道工序。 15 提取工序 由压滤工段送来的柠檬酸清醪液泵入中和罐，在 80℃下进行中和。 碳酸钙经密闭的输送机送入车间，经无级调速下料螺旋分散投入中和罐，以防止局部浓度过高，使中和沉淀反应均匀，经终点检测合格后，将柠檬酸钙悬浮液排入带式过滤机中，将固体柠檬酸钙从悬浮液中分离出来，为满足玉米原料及薯干 原料生产工艺的双重要求，中和带式过滤机用特定的加长、强洗型，生产原料操作灵活，以确保粗原料生产时的中和洗糖要求及成品的指标控制，又热水或酸解液调浆，浓硫酸由酸碱站泵入，再计量到酸碱桶中与柠檬酸钙在 80℃下生成硫酸钙与柠檬酸的悬浊液送入酸解带式过滤机进行过滤，清洗液即酸解液收集用于调浆，硫酸钙运至渣场综合利用，柠檬酸酸解送至精制工段。 精制工序 离子交换与脱色 柠檬酸液从暂贮罐中泵送离交纯化工序，经由阳离子交换塔，阴离子交换塔和活性炭脱色塔，离交脱色出去色泽及影响成品质量加速设备腐蚀的阴阳离 子，阴阳树脂需经过酸洗、碱洗再生处理，离交后的柠檬酸精制母液送入蒸发工序。 蒸发与结晶 在提纯溶液进入蒸发部分前，通过精过滤出去清 液 中的微小树脂颗粒。 精滤后的溶液经热交换器预热后送至双效真空浓缩器经浓缩至特定浓度后，转入真空结晶器，或者低温结晶器进行结晶。 以确定产品（一水成品或无水产品），再经分离将柠檬酸晶粒从液相中分离出来，液相在分离后分别放至各级母液贮罐，根据其杂质离交浓度情况，送往重新蒸发式回流到前工序处理提纯，晶体送往干燥机。 干燥与包装 从离心机分离出来的湿柠檬酸晶粒被送到流化床干燥器，根据生 产品种控制干燥空气、温度及冷却空气量进行干燥，排空经湿式旋风分离器处理排放，干燥后的柠檬酸晶粒通过传送装置运到筛选机，不合格颗粒被筛选分出来，溶解后返回到结晶系统，柠檬酸成品进行定量、包装，存放。 16 第三章 工艺计算 物料衡算 工艺技术指标及基础数据 ①生产规模 : 5000t/%一水柠檬酸折合 ； ②生产天数：每年 300天； ③无水柠檬酸日产量： ④产品质量：国际食用柠檬酸质量分数 %，实际产率 98%，副产品约 2%； ⑤薯干粉成分：含淀粉量 70%，水分 13%。 ⑥α 淀粉酶用量： 8U/g 原料； ⑦操作参数：淀粉糖转化率 %，糖转化率 95%，提取阶段分离回收率 95%，精制阶段收率 98%，得率 99%（倒罐率 1%），产酸率（即糖发酵液转化率） 13%，发酵周期 75h，发酵温度（ 35177。 1）℃，发酵通风量 10V/（ V 发酵液 178。 h） 原料消耗计算 (以一顿成品柠檬酸为基准 ) 年产 5000 吨一水柠檬酸，折合成无水柠檬酸，按中国发酵工业协会柠檬酸分会制定的“柠檬酸行业统计办法”， 无水柠檬酸为： 5000/=①生产无水柠檬酸的总化学反应式： (C6H10O5)n + nH2O +3n/2 O2 = n C6H8O7 +2nH2O 162 192 X 1000 ②生产 1000 ㎏ %无水柠檬酸所需的理论淀粉消耗量： X=1000179。 162247。 192179。 %= ㎏ ③生产 1000 ㎏ %无水 柠檬酸所需实际淀粉消耗量： 17X247。 ﹙ %179。 95%179。 95%179。 98%179。 99%﹚ = ㎏ ④生产 1000 ㎏ %无水柠檬酸所需实际薯干粉原料消耗量： 247。 70%= ㎏ ⑤α 淀粉酶消耗量：使用酶活力为 20200U/g 的α 淀粉酶使淀粉液化α 淀粉酶按 8U/g 原料计算 179。 1000179。 8247。 20200= ㎏ 发酵醪量的计算 根据发酵液转化率为 13%： 1000179。 %247。 （ 95%179。 98%179。 13%﹚ = ㎏ 接种量的计算 接种量为发酵醪 量 的 10%，则： 247。 （ 10%+100%）179。 10%= ㎏ 液化醪量的计算 因为成熟蒸煮醪 量 为： = ㎏ 则调浆浓度为： 247。 179。 100%=% 粉浆的干物质浓度为： 247。 179。 100%=% 蒸煮直接蒸汽加热，采用连续液化工艺： 操作流程： ①混合后粉浆温度为 50℃，应用喷射液化器迅速使粉浆升温至 100℃。 升温后进入维持罐，使料液保温 20~30min 以完成液化 ，进蒸汽压力保持在 ~表压。 ②液化完成的醪液由板式换热器降温至（ 35177。 1）℃备用。 ③调浆及液化灭菌时产生泡沫可用少量 炮敌 消泡。 工艺计算： 18 干物质含量 B0=70%的薯干原料比热容为： C0=179。 ()=(kg•℃ ) 粉浆的干物质浓度为 B1=% 液 化 醪 的 比 热 容 为 ： C1=B1C0+()CW=% 179。 +(%) 179。 =(kg•℃ ) CW— 水的比热容取 (kg•℃ ) 为简化计算 ，定液化醪的比热容在整个过程中维持不变。 经喷射液化器前的液化醪量为 X： X+X179。 179。 (10050)247。 (179。 )= ㎏ 得出 X= ㎏ 其中 是喷射液化器加热蒸汽 的焓。 成品柠檬酸 日产柠檬酸量为： 即结晶液中柠檬酸的含量为： 需精制液只能够柠檬酸含量为： 247。 98%=需分离液中柠檬酸的含量为： 247。 （ 95%179。 98%)= 年产 5000 吨一水柠檬酸总物料衡算（即对生产 檬酸的薯干原料柠檬酸厂进行计算） ①柠檬酸成品 日产无水柠檬酸量： 日产副产品量： 179。 2%= 日产总量： 年产无水柠檬酸量： 年产副产品量： 179。 300= 年产总量： 19②原料薯干用量 日耗量： 179。 （日产总量）247。 1000= 年耗量： 179。 300= 根据以上计算，将物料衡算结果列表如下 物料名称 每吨产品耗物量 年产 5000吨耗物量 （ kg) (t/d) (t/a) 柠檬酸 980 副产品 20 薯干原料 淀粉 α 淀粉酶 发酵醪 接种量 成熟蒸煮醪 薯干浆量 表 31 5000t/a 柠檬酸厂物料衡算表 热量衡算 液化热平衡计算 喷射加热器耗热 由工艺可知：经过喷射加热器温度由 50℃升温至 100℃ Q= kJ/(kg178。 ℃ )179。 179。 (10050)℃ = 发酵过程中蒸汽耗量的计算 ①计算公式 20整 个 生 产 过 程 采 用 蒸 汽 加 热 ， 蒸 汽 耗 用 量 计 算 公 式 为 ：  )(GCI Q 12iI ttiD   ）（）（ 总 式中：η ———— 为蒸汽的热效率，取η =95%； I———— 汽化潜热。 ②基础数据 在 28℃下，查的：淀粉的比热容为 kJ/(kg178。 ℃ )；水的比热容为(kg178。 ℃ )；加热蒸汽的热焓为 kJ/(kg178。 ℃ )；加热蒸汽的冷凝水的热焓为 kJ/(kg178。 ℃ ) 由物料衡算可知，日耗薯干粉量为 日耗淀粉量为 日耗薯干浆量为 则日耗调浆用水量为： = 日耗淀粉浆量为： += 淀粉浆中含水量为： 247。 179。 100%=% 淀粉浓度为 % 由此可算出淀粉浆的比热容为： C=179。 %+179。 %= kJ/(kg178。 ℃ ) ③生产过程中蒸汽耗量的计算 ⑴培养基灭菌及管道灭菌： 培养基采取连消塔连续灭菌，进塔温 90℃，灭菌 130℃ 每罐的初始体积 180m179。 ，除糖浓度是 13g/100ml,灭菌前培养基含糖量为 19%， 其数 量为 180179。 13%247。 19%= 灭菌过程中用 ，蒸汽 I= kJ/kg,由维持罐（ 90℃），进入连消塔加热至 130℃，糖液比热容 kJ/(kg178。 ℃ )。 每罐灭菌时间 3h,输料流量 247。 3=消毒灭菌用蒸汽量为 D=    %   =3200 ㎏ /h=； 每天培养基灭菌用蒸汽量： 179。 3179。 4=； 所有用罐灭菌及相关管道灭菌用蒸汽量，据经验取培养基灭菌用蒸汽量的10%，则 D1= ⑵加热发酵醪所用的蒸汽量 D6： 21柠檬酸水溶液的比热容可按下式近 似 计算： C=( +)179。 式中： —— 比热容 kJ/kg178。 ℃ ω —— 柠檬酸质量分数，ω =247。 179。 100%=% t—— 温度，℃ 带入上式，得： C=(179。 %+179。 35)179。 = kJ/kg178。 ℃ 因此可得 D6= )(GC 12iI tt  ）（ =  %   = 将发酵段蒸汽衡量列表如下 生产工序 日用蒸汽量 （ t/d) （ t/d） 平均蒸汽用量（ t/h) 年用蒸汽量 （ t/a） 培养基灭菌 1152 加热发酵醪 空罐灭菌 合计 7434 表 31 发酵车间蒸汽衡算表 发酵过程中冷却水耗量的计算 已知发酵过程中的发酵热为 179。 6000kJ/m179。 178。 h,200m179。 的发酵罐一般装料量为 180m179。 （填充系数为 ），则 )1528( 1 8 06 0 0 Q 12    ）（水发酵 ttW 22=83077 ㎏ /h=已知 25m179。 的种子罐（填充系数 ），装料量为 179。 )1528( . Q 12    ）（水种子 ttW =8077kg/h=将发酵段冷却水衡算列表如下： 生产工序 平均耗水量（ kg/h） 日耗水量（ t/d） 年耗水量（ t/a） 发酵罐用水 83077 种子罐用水 8077 58155 合计 91154 表 33 发酵车间冷却水衡算表 发酵过程中无菌空气耗量的计算 ①单个发酵罐耗用无菌空气量 计算公式： V=发酵罐体积179。 通气速率179。 填充系数 已知：发酵罐体积为 200m179。 ；通气速率为 ；填充系数为 60% 则 V=200179。 179。 60%=179。 /h ②单个种子罐耗用无菌空气量 取种子罐的无菌空气耗量为发酵过程无菌空气耗量的 25% 则 V=25%V=179。 =179。 /h 将发酵车间蒸汽衡算列表如下： 设备名称 单罐每小时通气量（ m179。 /h) 单罐每日用气量（ m179。 /d) 单罐每年用气量（ m179。 /a） 年总用量（ m179。 /a） 发酵罐 155520 311040 种子罐 38880 77760 23总用量 27 648 194400 388800 表 34 发酵车间无菌空气耗用量衡算表 生产成本 利润估算 柠檬酸的成本估算（每吨） 名称 单价（元 /kg） 用量（ kg） 金额（元） 薯干 1400 3640 糖浆。