六、啤酒设备选择
（一）设备选择原则 食品工厂设备大体分四个类型：计量和储存设备、定型专用设备，通风机械设备，在选择设备时，要按下列原则进行。
（1）满足工艺要求，保证产品的质量和产量。
（2）一般大型食品厂应选用较先进的机械化程度高的设备，中型厂则看具体备件，一些产品可以选用机械化、连续化程度高的设备，小型厂则选用较简单的设备。
（3）设备能充分利用原料，能耗少效率高、体积小、维修方便、劳动强度底，并能一机多用。
（4）所选设备应符合食品卫生要求，易清洗装拆，与食品接触的材料不易腐蚀不致对食品造成污染。
（5）设备结构合理，材料性能可适应各种工作条件（如温度、湿度、酸碱度）。
（6）在温度、压力、真空、浓度、时间、速度、流量、液位、计数和程序等方面有合理的控制系统，尽量采用自动控制方式。
（二）设备的选择
以下以啤酒厂糖化车间和发酵车间为例介绍设备的选择。
1.糖化车间
糖化车间是进行麦汁的制备这项重要的工艺。将粉碎后的麦芽和辅料中的非水溶性组分通过酶的分解尽可能的转化成水溶性组分。
该设计中采用的是六锅式即在糊化锅，糖化锅，过滤槽，煮沸锅的基础上增加一个过滤槽和煮沸锅。因为糊化锅和糖化锅利用率较低，形成六器组合可增大产量，也为啤酒厂扩建糖化车间所采用的方法。
（1）糊化，糖化设备。采用不锈钢的糊化锅和糖化锅，而且是球形锅底便于清洗和料液排尽。锅内装有螺旋浆搅拌器及挡板。糊化锅升温速度达0-5℃/min。糖化锅的升温速度达1℃/min。采用点状加热夹套。因为它从加热效果上优于弧形盘管加热器。糖化锅的容积为25m3，糊化锅的容积为18m3。采用的是常压蒸煮。
（2）过滤设备。
过滤槽是最古老也是应用最广泛的麦汁过滤设备，过滤槽配置湿法辊粉碎较完善，该设计中采用的是过滤槽对麦汁过滤，将麦糟和麦汁分开。与传统的压滤机法，快速渗出法，膜式压滤机法相比，具有麦汁相对浊度较好，节省原料消耗的优点。
（3）煮沸设备。
①煮沸锅。
煮沸加热设备加热方式有直接加热与间接加热方式。直接加热方式由于操作困难，劳动力强度大，工作环境差的原因等缺点而在该设计中不被采用。所采用的热源为饱和蒸汽或过热蒸汽。
②外加热器。
该设计中采用的是外加热盘管的煮沸锅。外加热器克服了内加热器清洗困难以及加热时易局部过热的缺点，但是它需要一个大容量的耐热泵，使动力电耗增加。外加热式煮沸锅除了用于煮沸外还可以兼做回旋沉淀槽，省去了一个设备，另外两个麦汁煮沸锅与一个外加热器组合，煮沸锅兼做回旋沉淀槽和麦汁暂存槽使用。
（4）酒花添加设备。添加系统可采用2个或2个以上的自动添加罐，避免事故发生，麦汁煮沸时能回收。
（5）麦槽储罐。
被分离出来的麦糟被用来做饲料的原料。
（6）分离设备。
①酒花分离器。
煮沸结束后，采用酒花分离器尽快分离出酒花糟。如果使用的是酒花制品（酒花粉，颗粒酒花，酒花浸膏）或者使用粉碎的酒花，则酒花分离器不再需要。
②回旋沉淀槽。
热凝固物分离的传统方法为自然沉淀法——冷却盘法或沉淀槽法。冷却盘法劳动强度大，麦汁易染杂菌，沉淀槽还需结合离心机和压滤机进行处理，现在几乎不再使用。本设计中采用的是回旋沉淀槽法过滤热麦汁，特点是尽可能减小作为过滤介质的麦槽层厚度，以强化过滤速度，又不扩大过滤器的直径。
（7）冷却设备。
麦汁的冷却主要是开放式和密闭式。开放式冷却较封闭式传热效率更低。
本设计中采用的是密闭式冷却器——薄板冷却器。冷却效果好，且冷却温度较易控制。
（8）麦汁通风设备。
①空气过滤器。
麦汁通风是使麦汁内含有一定量的溶氧，所以麦汁必须在发酵前通入空气，为了不混入杂菌，通入的空气须经过空气过滤器。
②文丘里管。
在冷麦汁进入发酵罐的管路上安装文丘里管，使无菌空气与麦汁充分混合。
2.发酵车间
（1）酵母培养及添加罐。
①酵母培养罐。
发酵所需酵母通过纯种培养获得的，从优良菌株的获取到培养出满足接种所需添加量，酵母还须经历实验室扩大培养和生产现场扩大培养两个阶段。该设计中在发酵车间就设计了酵母培养罐，使生产现场扩大培养在其中实现。
②酵母添加罐。
实现使酵母添加到准备发酵的麦汁中。
第二节速冻蔬菜工厂
一、概述
速冻食品，是指在-30℃以下将处理过的新鲜原料或加工后的食品在短时间（10～30min）内迅速冻结起来，特别是以最快的速度通过最大冰晶生成区（通常为-1℃～-5℃）。产品以小包装的形式在-18℃的条件下储藏和流通。食品冻结过程中会发生各种各样的变化，如物理变化（重量、导热性、比热、干耗等），化学变化（蛋白质变性等），细胞组织变化以及生物、微生物变化等。
速冻食品的特点是：创造一定的低温环境，使制品在储存或运输过程中所发生的物理变化和化学变化降至最小，以达到最大限度地保持食品原有营养价值和风味的目的。
如今市场上速冻食品大致可以分为果蔬类、水产类、肉禽类、调理方便食品等四大类。
随着世界经济的飞速发展，生活节奏的不断加快，目前国内外速冻蔬菜的消费量逐年增加，需要的品种也越来越多。另外，随着世界贸易环境的改善，蔬菜的国际间相互补充和调剂得到了充足的发展，随着消费需求的增长及生产成本的提高，发达国家的蔬菜供应更趋于依赖进口。
目前，我国的蔬菜种植面积占世界蔬菜总种植面积的1/3以上，是蔬菜第一生产国。中国速冻食品生产仅始于20世纪60年代末，当时主要是以出口为主，速冻装置都是从国外引进的。从20世纪80年代末以来，随着我国人们生活水平的不断提高，国内对速冻蔬菜需求量也开始不断地提高，为我国速冻蔬菜加工的发展提供了良好的机遇。
作为一个食品专业技术人员，必须要了解速冻蔬菜厂的设计工作。对于一个新建的速冻蔬菜厂的设计，食品专业技术人员除了要配合非工艺技术人员做好厂址选择、总平面设计、公用工程和技术经济分析等设计工作外，主要对生产车间内与食品加工系统直接相关的内容进行设计。
二、速冻蔬菜工厂的总体布局
总体布局是工厂设计的重要组成部分，包括对工厂的房屋建筑、设备、装置、厂内的物流、人流、能源流、信息流等所作的有机组合和合理配置。良好的总体布局能使整个生产系统安全、高效地运行，并为工厂获得较好的经济效益创造条件。
总体布局包括工厂的总体布置（或称厂区布置）和车间布置两部分。其主要工作内容如下。
①对外部条件、生产工艺和物流进行分析，划分各生产、辅助、动力和仓库等区段，并分配所需面积。
②确定物流和人流的路线和出入口，选择物料搬运的方法和设备。
③对建筑物、设备、管线、材料场地、运输线路等进行平面定位和竖向布置，并绘制出布置图。
④根据劳动卫生和生产安全要求，配置各种环境保护和绿化美化设施。
总体布局要求达到：
①生产流程合理衔接，物料搬运线路流畅短捷；
②生产车间、辅助车间、生活建筑和其他设施的组合与配置，便于生产管理，便于职工的劳动和休息；
③在合理布置的基础上尽量节约用地和减少土石方工程量；
④符合工厂建设规划和发展要求；
⑤符合环境保护、卫生、绿化、抗震、防火、安全等国家规范；
⑥空间布置能表现良好的建筑艺术格局。总体布局应有利于缩短建设周期，节约建设投资，提高生产效率，降低生产费用，提高产品质量，方便职工生活，从而取得最大限度的经济效果。
三、速冻蔬菜工厂的建筑或构建物
（1）原料仓库。
不用专门建设原料仓库，以预处理车间旁的高温库替代，收购的原料如不能及时进行加工生产，就放置于高温库中，保持温度0～10℃。
（2）预处理车间。
紧邻高温库，在更衣室旁，主要进行加工、分级、浸泡、清洗等。在生产旺季，由于原料量较大，也可在室外洁净的场地进行。
（3）生产车间：
速冻蔬菜的主要加工车间，也是耗能和最影响速冻蔬菜质量的加工区域。原料经拣选等初步加工以后，进行浸泡、清洗，然后进行漂烫、冷却、沥水和速冻。
（4）低温冷库：与主要生产车间比邻，是存放加工、包装后的速冻蔬菜产品的区域，按照冷库设计的要求使用材料和安排布局，整个冷库分成两个区域，中间有门连通，根据实际需要使用冷库。采用双冷库设计可以有效降低能耗、便于管理，实际运行成本可以大大降低。
（5）制冷车间：
近邻低温库和速冻车间，靠近配电动力中心和维修中心，水泥地面加厚，并预留孔穴。
（6）包装车间：
地坪加高到与低温库标高一致，在加工车间相同的建筑要求之上，增加吊顶，墙壁四周加隔热材料，并有专用门通向包装材料库，包装完毕后直接入库。
（7）化验室：
在办公大楼一侧，用于进行产品的原料和产品的质量检验。
（8）更衣室、卫生间：
位于进入各个车间的必经之地，分左右男女更衣室，不同工段的工人可以分别从不同更衣室进入不同的生产车间，避免交叉污染。
（9）配电室、机修车间靠近主动力中心。
（10）废水处理区：
预留空地由环保部门设计废水处理池。
四、速冻蔬菜工厂的车间设计
以下以速冻玉米穂生产车间为例介绍相关的设计工作。
（一）工艺选择
（二）工艺计算
1.冷却用水量的估算
蒸煮后的玉米采用两段冻却法，先用自来水将玉米冷却至60℃左右，再用冰水冷却至30℃。
（1）自来水冷却用水量：
玉米100℃→60℃，自来水25℃→50℃
G玉米×Cp玉米×Δt1=W自×Cp水×Δt2
式中：G玉米——玉米的质量，t；
Cp玉米——玉米的比热容，kJ/（kg·K）；
Cp水——水的比热容，kJ/（kg·K）。
G玉米×Cp玉米×Δt1=W自×Cp水×Δt2
即：100×3-31×（100-60）=W自×4-18×（50-25）
W自=126-7（t/d）
(2）冰水冷却用水量：
玉米60℃→30℃，冰水5℃→20℃
G玉米×Cp玉米×Δt1′=W冰水×Cp冰水×Δt2′
式中：Cp玉米——玉米的比热容；
Cp冰水——冰水的比热容。
即：100×3-31×（60-30）=W冰水×4-18×（20-5）
W冰水=158-4(t/d)
2.耗冷量计算
（1）冰水冷却耗冷量：
Q1=G玉米×Cp玉米×Δt1/t(kW)
式中：t——冷却时间，24h。
Q1=100000×3-31×(60-30)/24=413750（kJ/h）=115（kW）
(1W=3-6kJ/h)
（2）冻结过程耗冷量：
从初温30℃的玉米冻结至-18℃需要的耗冷量包装三个部分：
①从初温冷却至冰点（开始冻结时的温度，取-1℃）时的放热量；
②冻结过程中形成冰时放出的潜热；
③冻结完成后产品从冰点继续降至终温-18℃所放出的热量。
Q2=G［C1(t1-tf)+335ωφ+C2(tf-t2)］/(3600τ)（kW）
式中：G——每天处理量100t/d，15t/班，2-5h/班；
C1——冻结前比热容，取3.31kJ/(kg·K)；
C2——冻结后比热容，取1.3kJ/(kg·K)；
335——水的冻结潜热，kJ/(kg·K)；
ω——含水量；
φ——冻结后的冻结率，约为99%；
τ——冻结时间，2.5h。
计算得：
Q2=15000×［3.31×31+335×0.739×0.99+1.3×17］/(3600×2.5)
=15000×369.8/9000=616-33（kW）
（3）冷藏库耗冷量：
①通过冷库维护结构的散热量：
冷库吨位G=∑Vρη/1000（t）
式中：G——冷库贮藏吨位，t；
V——冷库实际堆货体积，m3；
ρ——食品的密度，kg/m3；
η——冷库容积利用系数。
对于2000t冷库来说，可取容积利用系数为0.6，新鲜玉米的密度为300kg/m3，
则冷库的容积为：V=1000G ρη=1000×2000/(300×0.6)=11111-11（m3）
取净高4m，则库面积F=11111.11/4=2777-8（m2）
设冷库为正方形，则正方形边长为53m。
维护结构的面积分别为：
墙：A1=53×4×4=850（m2）
顶：A2=53×53=2800（m2）
地：A3=53×53=2800（m2）
维护结构的传热面积A=A1+A2+A3=6450（m2）
通过冷库维护结构的传热量可用下式计算：
Q3=αAK（tw-tn）
式中：α——冷库维护结构两侧温差修正系数；
A——冷库维护结构的总传热面积，m2；
K——冷库维护结构的传热系数，kJ/(m2·h·℃)；
tw——冷库外侧温度，℃；
tn——冷库内侧温度，℃。
参考食品常用数据手册，冷库维护结构的修正系数α取1-3；室内外温差为35~50℃时，传热系数K的取值范围是0.29~0.35，则：
Q3=αAK（tw-tn）=1.3×6450×0.35×43=126.2（kW）
②开门、照明、操作人员等耗冷量：
