年產(chǎn)8萬噸9度淡色啤酒廠糖化車間煮沸鍋鍋體設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上目 錄30155223 第一章 緒 論 啤酒是以麥芽為主要原料，添加酒花，經(jīng)酵母發(fā)酵釀制而成的，是一種含二氧化碳、起泡、低酒精度的飲料酒。由于其含醇量低，清涼爽口，深受世界各國的喜愛，成為世界性的飲料酒。啤酒的原料是大麥。大麥?zhǔn)鞘澜缟戏N植最早的谷物之一，幾乎世界上所有地區(qū)都可種植，它的產(chǎn)量在谷物排名上，在小麥、玉米、稻谷之下，居第四位，而且大麥不是人類主要的糧食，習(xí)慣上作飼料。釀酒后的麥糟中，蛋白質(zhì)含量得到相對富集，更適宜于做飼料，于是，用大麥制啤酒得到發(fā)展。中國近代啤酒是從歐洲傳入的，據(jù)考證在1900年俄羅斯技師在哈爾濱建立了第一家啤酒作坊。第一家現(xiàn)代化啤酒廠是19

2、03年在青島由德國釀造師建立的英德啤酒廠。1915年在北京由中國人出資建立了雙合盛啤酒廠。從1905年到1949年的40多年中，中國只有在青島、北京、哈爾濱、上海、煙臺(tái)、廣州等地建立了不到10年工廠，年產(chǎn)啤酒近一萬噸，從1949年到1993年，我們用43年的時(shí)間，發(fā)展成為世界啤酒第二生產(chǎn)大國，這樣的發(fā)展速度舉世矚目。我國啤酒工業(yè)的未來主要有以下幾方面的變化：產(chǎn)量的發(fā)展；規(guī)模的擴(kuò)大；技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)還有差距，要不斷的提高；原料的發(fā)展；啤酒品種向多樣化發(fā)展；高濃度釀造技術(shù)；非熱消毒的純生啤酒釀造；人才的培養(yǎng)等。隨著世界的發(fā)展，啤酒的生產(chǎn)技術(shù)逐步成為重點(diǎn)。當(dāng)今，純生啤酒的生產(chǎn)技術(shù)，膜過濾技術(shù)，微生物檢測

3、和控制技術(shù)，糖漿輔料的使用逐步發(fā)展起來。相信不久的將來，中國的啤酒業(yè)將以嶄新的面貌躋身于世界啤酒先進(jìn)領(lǐng)域。 第二章 設(shè)計(jì)概論2.1 設(shè)計(jì)目的 通過本次課程設(shè)計(jì)，使本專業(yè)的學(xué)生初步掌握工廠工藝設(shè)計(jì)的程序和方法，受到一次工程設(shè)計(jì)的嚴(yán)格訓(xùn)練，使其具有一定的工程設(shè)計(jì)能力。這對于即將從事科研，生產(chǎn)或技術(shù)管理工作的學(xué)生具有十分重要的意義。2.2 設(shè)計(jì)依據(jù)本設(shè)計(jì)以生物工程學(xué)院生物工程教研室的“生物工程專業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書”為依據(jù)。2.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容本設(shè)計(jì)為年產(chǎn)5萬噸 12Bx淺色啤酒工廠重點(diǎn)工段：糖化工段重點(diǎn)設(shè)備：煮沸鍋設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容如下：1.啤酒生產(chǎn)工藝流程的選擇、設(shè)計(jì)及論證。2.全廠物料衡算，水、汽、冷衡算。3

4、.糖化工段設(shè)備及重點(diǎn)設(shè)備的選型及設(shè)計(jì)。4.發(fā)酵工段設(shè)備選型及技術(shù)論證。5.附屬設(shè)備的選型。設(shè)計(jì)的繪圖內(nèi)容：(1).糖化及發(fā)酵工藝流程圖(2).煮沸鍋總裝配圖(3).糖化車間平面圖及立面圖2.4 設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想本設(shè)計(jì)在確定工藝流程和選擇設(shè)備時(shí)，在工藝上力求其合理性和先進(jìn)性，在設(shè)備上盡量采用先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備，做到技術(shù)上先進(jìn)，生產(chǎn)過程機(jī)械化、自動(dòng)化，減輕繁重的體力勞動(dòng)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。盡量采用已成熟的生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備，使建廠后即能順利投產(chǎn)，并能達(dá)到設(shè)計(jì)能力。經(jīng)濟(jì)上合理，因地制宜，管理方便，合理降低能耗，保護(hù)環(huán)境。生產(chǎn)出能滿足人們口味的優(yōu)質(zhì)啤酒，達(dá)到投資少，見效快的效果。2.5 原料、輔料等物料的選擇標(biāo)準(zhǔn)2

5、.5.1原料的選擇釀造啤酒所需原料的質(zhì)量直接影響所生產(chǎn)的啤酒質(zhì)量、啤酒釀造所需的原料主要是大麥、酒花和酵母。1.大麥大麥?zhǔn)瞧【粕a(chǎn)中最重要的原料，他發(fā)芽不僅含有較高的淀粉，同時(shí)也為糖化生產(chǎn)提供了各種豐富的酶系和含氮物質(zhì)。對于其選用要經(jīng)過質(zhì)量判斷，達(dá)標(biāo)后才能選用，質(zhì)量判斷包括：感官判斷，物理分析，化學(xué)分析，生理檢驗(yàn)。2.酒花酒花是啤酒生產(chǎn)重要的原料，它賦予啤酒以純正的苦味和啤酒香氣，同時(shí)它還具有一定的防腐和澄清麥汁的能力。對其選用需要通過質(zhì)量評價(jià)，達(dá)標(biāo)后才能選用。質(zhì)量包括：酒花的感官，酒花的化學(xué)鑒定，壓縮酒花技術(shù)要求。3酵母酵母是單細(xì)胞微生物，在麥汁中起著物質(zhì)轉(zhuǎn)化作用。再有氧情況下將發(fā)酵糖轉(zhuǎn)化為

6、水和二氧化碳，再無氧情況下將發(fā)酵糖轉(zhuǎn)化為乙醇和二氧化碳，酵母的選用要根據(jù)實(shí)際情況，從以下幾點(diǎn)出發(fā)選用優(yōu)質(zhì)酵母。如：凝聚性和沉淀能力，發(fā)酵度，發(fā)酵速度，抗熱能力，產(chǎn)孢子能力，對維生素的要求。4.大米大米是最常用的一種麥芽輔助原料，其特點(diǎn)是價(jià)格較低廉，而淀粉高于麥芽，多酚物質(zhì)和蛋白質(zhì)含量低于麥芽。糖化麥芽汁收得率提高，成本降低，又可改善啤酒的風(fēng)味和色澤，啤酒泡沫細(xì)膩，酒花香氣突出，非生物穩(wěn)定性比較好，特別適宜制造下面發(fā)酵的淡色啤酒。大米的用量一般是25%-35%，質(zhì)量要求如表2-1：表2-1大米的質(zhì)量要求項(xiàng) 目要 求色澤香 味夾雜物浸出物蛋白質(zhì)脂肪水 分潔白，富有新鮮光澤，無黃色，棕色和青綠色不成

7、熟粒，無霉粒 有新鮮糧香，無異味不超過0.2%，不得含有米胚芽 92%以上（無水物計(jì)）10%以下（無水物計(jì)）1%以下12.5%以下2.5.2輔料的選擇啤酒生產(chǎn)中使用輔料是因?yàn)檩o料可提供廉價(jià)的浸出物或糖類，這樣會(huì)減少麥芽的使用量，降低啤酒的生產(chǎn)成本。主要的輔料有大米、玉米、小麥、大麥、糖和淀粉糖漿，使用輔料應(yīng)注意以下幾個(gè)問題：1.加入輔料的品種和數(shù)量應(yīng)根據(jù)麥芽的質(zhì)量情況和所要釀造的啤酒類型來決定。2.添加輔料量過大或麥芽力不足時(shí)應(yīng)適當(dāng)加入相應(yīng)的酶制劑。3.輔料的加入通常情況下使麥汁中蛋白質(zhì)含量偏低，可通過降低蛋白質(zhì)休止溫度或加入中性蛋白酶等方法彌補(bǔ)以上不足，若仍達(dá)不到擬定的標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)考慮降低輔料的

8、比例。4.輔料的使用不應(yīng)對啤酒質(zhì)量指標(biāo)產(chǎn)生太大的影響。 第三章 生產(chǎn)工藝的選擇及論證3.1 全廠工藝的選擇及論證3.1.1全廠工藝流程 大米粉碎糊化濁液麥芽篩選粉碎糖化過濾煮沸回旋沉淀冷卻充氧發(fā)酵過濾清酒灌裝3.1.2設(shè)備流程麥芽麥芽粉碎機(jī)糖化鍋過濾槽煮沸鍋回旋沉淀槽 大米大米粉碎機(jī)糊化鍋 暫 存 槽 薄板換熱器 成品啤酒裝酒機(jī)清酒罐 硅藻土過濾機(jī) 發(fā)酵罐 3.2 糖化工藝的選擇及論證3.2.1工藝方法的選擇 1.麥芽粉碎方法麥芽的粉碎方法隨著時(shí)間的推移先后出現(xiàn)了干法粉碎，浸濕粉碎，回潮干法粉碎，連續(xù)濕法粉碎四種方法。干法粉碎可調(diào)節(jié)麥芽粉碎度，根據(jù)麥芽質(zhì)量來控制，此法成本較低，可以節(jié)省浸泡這一

9、環(huán)節(jié)，但粉塵污染較大，本設(shè)計(jì)采用干法粉碎。輔料也用同樣的方法。2.糖化方法糖化過程是一項(xiàng)非常復(fù)雜的生化反應(yīng)過程，也是啤酒生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)。糖化的目的就是要將原料（包括麥芽和輔助原料）中的可溶性物質(zhì)盡可能多的萃取出來，并且創(chuàng)造有利于各種酶的作用條件，使很多的不溶性物質(zhì)在酶的作用下變成可溶性物質(zhì)而溶解出來，制成符合要求的買麥芽汁收得率。糖化方法可分為以下幾大類：三次浸出糖化法煮出糖化法 二次浸出糖化法一次浸出糖化法升溫浸出糖化法浸出糖化法糖化方法 降溫浸出糖化法復(fù)式一次煮出糖化法復(fù)式煮浸糖化法谷皮分離糖化法外加酶制劑糖化法其它特殊糖化法現(xiàn)今，出于節(jié)省投資成本，使用了大量的輔料代替了原有的部分麥芽，

10、從而出現(xiàn)了一種新的糖化方法，復(fù)式浸出糖化法，它是由這兩種方法演變而來的方法。它對于生產(chǎn)色澤極淺（5.06.0 EBC左右），高發(fā)酵度（12Bx啤酒的真正發(fā)酵度為66%左右），殘余可發(fā)酵性糖少的啤酒有較好的應(yīng)用。它具有加水比大，避免添加過多的麥芽，再糊化煮沸時(shí)。處進(jìn)皮殼溶解和形成焦糖、類糊精的特點(diǎn)。因此本設(shè)計(jì)采用復(fù)式浸出糖化法。生產(chǎn)過程簡單，糖化時(shí)間短（一般在3小時(shí)以內(nèi)），耗能少，故設(shè)計(jì)中采用的是復(fù)式浸出糖化法。3.過濾方法采用過濾槽法。此法雖然古老，但槽的結(jié)構(gòu)日新月異，可有效的提高過濾速度，保證分離效果。由于表面積大，過濾的也較為充分，效率較高。4.煮沸設(shè)備：煮沸鍋的種類有夾套式、內(nèi)加熱式和外

11、加熱式。夾套式是比較古老的加熱方式，他加熱循環(huán)好，但是煮沸麥汁的量受限制，制作也比較麻煩，實(shí)用于中小型廠。外加熱式在國內(nèi)不是很常用。本設(shè)計(jì)采用內(nèi)加熱式，麥汁通過垂直安裝在煮沸鍋內(nèi)的列管式換熱器的列管而被加熱向上沸騰，同時(shí)蒸汽被冷凝為液體。在加熱器的上方裝有傘型的分布罩，借此使上升的麥汁反射向四周，同時(shí)可避免泡沫的形成，保證麥汁在煮沸鍋中較好的循環(huán)。5.麥汁澄清設(shè)備采用回旋沉淀槽。熱麥汁由切線方向進(jìn)入回旋沉淀槽，在槽內(nèi)回旋，可產(chǎn)生離心力。由于在槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)，離心力的和其反作用力的合力把顆粒推向槽底部中央，達(dá)到沉淀的目的。由于該設(shè)備占地面積小，可縮短沉淀時(shí)間，提高麥汁的澄清度，降低了損失。6.麥汁暫存

12、槽麥汁在過濾后溫度為78度左右，經(jīng)薄板換熱器使溫度升至90度左右，再進(jìn)入暫存槽，提高了糖化次數(shù)，節(jié)省了投資能耗，在煮沸鍋中加熱時(shí)可縮短到沸騰的時(shí)間。3.2.2糖化工藝流程中工藝參數(shù)及操作規(guī)程1.大米的比例為30%，麥芽的比例為70%。2.糊化：糊化鍋料水比為1：5，投料后升溫至50C，50C是蛋白酶最適溫度，有利于氨基酸的產(chǎn)生，調(diào)PH，加入耐溫淀粉酶，保溫10分鐘。加熱至90C，然后升溫至100C，保溫30分鐘。3.糖化：糖化鍋料水比為1：3.5，加入39C的水使其混合后溫度為37C，保持30分鐘，升溫至51C，保持75分鐘，進(jìn)行蛋白休止，將換熱后的88C糊化醪打入糖化鍋，保持在63C，保溫3

13、0分鐘，升溫至70C以碘液檢查為主，直至變色，表示糖化徹底，升溫至78C，保溫5分鐘，將醪液泵入過濾槽。由于采用了高輔糖化，所以投料糖化前應(yīng)加入耐高溫的淀粉酶。4.PH值的調(diào)整：淀粉酶最適PH值是5.65.8，葡聚糖酶最適PH值是4.67.0，則加入磷酸調(diào)節(jié)PH值控制在5.6。5.甲醛的加入：在糖化時(shí)加入0.025%的甲醛來降低麥汁中花色苷的含量。6.過濾：過濾時(shí)醪液的溫度保持不變，（控制在73-76C），PH值保持在5.57.5之間，洗糟水溫度為80C。當(dāng)洗糟殘液濃度達(dá)到工藝規(guī)定值，過濾結(jié)束。7.酒花的添加：煮沸90分鐘，酒花分三次加入第一次：煮沸5-15分鐘，添加總量的5-10%，主要是消

14、除煮沸時(shí)的泡沫;第二次：煮沸30-40分鐘后，添加總量的55-60%，主要是萃取酸，促其異構(gòu);第三次：煮沸完成前15分鐘，加入35%，萃取酒花油，提高酒花香.3.2.3糖化工藝的控制原理糖化曲線1.酸休止，利用麥芽中磷酸酯酶對麥芽中菲訂的水解，產(chǎn)生酸性磷酸鹽，此工藝條件是：溫度為3537C，PH在5.25.4，時(shí)間為3090分鐘2.蛋白質(zhì)休止，利用麥芽中羧基肽酶分解多肽形成氨基酸（-氨基酸）和利用內(nèi)切肽酶分解蛋白質(zhì)形成多肽和氨基酸為4550C，形成可溶性多肽為5055C，作用時(shí)間為1020分鐘。3.糖化分解，淀粉分解成可溶性糊精和可發(fā)酵性糖，對麥芽中-淀粉酶催化形成可發(fā)酵性糖，最適溫度為606

15、5C，-淀粉酶最適活性溫度為70C，這個(gè)酶共同作用，最適PH為5.55.6，作用時(shí)間為30120分鐘。4.糖化終了，糖化終了必須使醪中除了-淀粉酶以外，其它水解酶會(huì)失活（鈍化），此溫度為7080C，再此溫度范圍內(nèi)主要依據(jù)需保留-淀粉酶的量及考慮到過濾的要求。采用上限溫度，醪黏度小，過濾加快，有害物質(zhì)溶解多，-淀粉酶殘留少。4酶制劑和添加劑的應(yīng)用，-淀粉酶，-淀粉酶，糖化酶，R-酶等酶制劑再衛(wèi)生規(guī)范下，根據(jù)工藝要求，適時(shí)適量的使用，對改善工藝和麥汁組分有一定的作用。3.2.4流程論證本設(shè)計(jì)引用了的輔料，而輔料都為不發(fā)芽谷物，谷物中淀粉是包含在胚乳細(xì)胞壁中的生淀粉，只有經(jīng)過破除淀粉細(xì)胞壁，使淀粉溶

16、出，再經(jīng)糊化和液化，使之形成稀薄的淀粉漿，才能受到麥芽中淀粉酶的充分利用，形成可發(fā)酵性糖和可溶性低聚糊精。此未發(fā)芽谷物的預(yù)處理，一般在糊化加水加麥芽后，生溫生至煮沸。而本設(shè)計(jì)選用的復(fù)式浸出糖化法，能很好的完成輔料的酶和煮沸處理。此法對輔料糊化有兩大特點(diǎn)：一是大加水比，二是盡可能利用外加-淀粉酶，協(xié)助糊化、液化，避免添加過多的麥芽，再糊化煮沸時(shí)，促進(jìn)皮殼溶解和形成焦糖，類黑精。并且此法采用兩段式糖化溫度，提高了可發(fā)酵性糖的含量。綜上所述，復(fù)式浸出糖化法對本設(shè)計(jì)是非常實(shí)用的。3.3 發(fā)酵工藝及設(shè)備的選擇及論證3.3.1工藝流程的說明1.麥汁的冷卻過程：采用薄板冷卻器。冷卻介質(zhì)為2C的冷水，經(jīng)換熱后

17、麥汁的溫度為8C，熱麥汁進(jìn)口溫度為8C，水出口溫度為80C，冷卻時(shí)間為1小時(shí)。此流程的優(yōu)點(diǎn)如下：（1） 有效解決啤酒生產(chǎn)中生產(chǎn)用水的問題。經(jīng)過一段冷卻后的本身被加熱到80C左右;（2） 可以做為糖化和洗滌用水;（3） 冷卻面積大;（4） 降低能耗。操作簡單。2.麥汁充氧：麥汁冷卻到發(fā)酵接種溫度后，接觸氧，此時(shí)氧反應(yīng)微弱，氧在麥汁中成溶解狀態(tài)，它是酵母前期發(fā)酵繁殖所必須的。它可使酵母自身的數(shù)量增殖（560）107個(gè)/mL，保證發(fā)酵順利進(jìn)行。通入無菌空氣，使麥汁含氧量達(dá)到8mg/L麥汁。3.麥汁的發(fā)酵：采用圓筒錐底發(fā)酵罐，它同傳統(tǒng)發(fā)酵罐比有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）加速發(fā)酵 由于發(fā)酵基質(zhì)（麥汁）和酵母對流獲

18、得強(qiáng)化，可加速發(fā)酵（2）廠房投資節(jié)省 發(fā)酵和貯酒可以大部分或全部分在戶外，而且罐數(shù)、罐總?cè)莘e減少，廠房投資節(jié)省（3）冷耗節(jié)省 冷卻是直接冷卻發(fā)酵罐和酒液，而且冷卻介質(zhì)再強(qiáng)制循環(huán)下，傳熱系數(shù)高，比傳統(tǒng)發(fā)酵節(jié)省40-50%的冷耗（4）發(fā)酵罐清洗、消毒 依賴CIP自動(dòng)化清洗消毒，工藝衛(wèi)生易得到保證4.麥汁的過濾 ： 采用硅藻土過濾機(jī)。通過不斷的添加助濾劑，使過濾性能得到更新，補(bǔ)充，具有過濾性強(qiáng)，對過濾很渾濁的酒比棉餅過濾省氣、省水、省工的特點(diǎn)。3.3.2發(fā)酵工藝1.麥汁進(jìn)罐溫度，第一鍋8.5C，第二鍋是8C，第三鍋是8C，滿鍋溫度8C。2.冷卻的麥汁用酵母計(jì)量泵定量添加酵母，直接泵入C.C.T發(fā)酵，

19、接種量為0.60.8%，接種后細(xì)胞濃度為（153）106個(gè)/L。3.麥汁（五鍋）在20小時(shí)必須滿罐。4.滿罐8C，開始敞口自然發(fā)酵，維持8C 24小時(shí)，排冷凝物及死酵母。5.進(jìn)冷控制升溫，使溫度在24小時(shí)升至9.59C，恒溫發(fā)酵24小時(shí)，然后生溫，在24小時(shí)升至11C。6.當(dāng)糖度降至5.55.8BX時(shí)封罐保壓，11C恒溫35天，進(jìn)行雙乙酰還原。7.當(dāng)雙乙酰降至0.15mg/L以下時(shí)，以0.33C/h速度在12h降至6C，然后0.25C/h速度在12h降至5C，恒溫發(fā)酵24h，排第一次酵母35min.8.以0.33C/h速度降溫至-1C(24h)，恒溫24h，排第二次酵母35min .9.罐壓保

20、持在0.150.2Mpa，如果壓力不夠，可通入其它罐旺盛時(shí)排出的，使其達(dá)到要求，出酒前排第三次酵母。3.3.3發(fā)酵工藝參數(shù)的確定1.進(jìn)罐方法以前采用冷卻麥汁混合酵母后分批進(jìn)入繁殖罐，使酵母克服滯緩期，進(jìn)入對數(shù)生長期再泵入C.C.T。而現(xiàn)在采用直接進(jìn)罐法。即冷卻通風(fēng)后的麥汁用酵母計(jì)量泵定量添加酵母，直接泵入C.C.T發(fā)酵。操作方便，控制容易。2.接種量和起酵溫度麥汁直接進(jìn)罐法，為了縮短發(fā)酵時(shí)間，大多采用較高接種量，0.60.8，接種后細(xì)胞濃度為（153）106個(gè)/ml,麥汁是分批進(jìn)入C.C.T，為了減少VDK前驅(qū)位置，-乙酰乳酸的生成量，要求滿罐時(shí)間在1218h之內(nèi)。麥汁接種溫度是控制發(fā)酵前期酵

21、母繁殖階段溫度的，一般低于主發(fā)酵溫度23，目的是使酵母繁殖在較低溫度下進(jìn)行，減少酵母代謝副產(chǎn)物過多積累。3.主發(fā)酵溫度大罐發(fā)酵就國內(nèi)采用的酵母菌株而言，多采用低溫發(fā)酵（89）和中溫發(fā)酵（1012），低溫發(fā)酵適用于11度麥汁濃度。中溫發(fā)酵適用于新菌株，釀造淡爽啤酒，而本設(shè)計(jì)恰好為10度淡爽啤酒，故選用中溫發(fā)酵。4.VDK還原大罐發(fā)酵中，后發(fā)酵一般稱做”VDK”還原階段。VDK還原初期一般均不排放酵母，就是發(fā)酵全部酵母參與VDK還原，這樣可縮短還原時(shí)間。5.冷卻、降溫VDK還原階段的終點(diǎn)，是根據(jù)成品啤酒應(yīng)控制的含量而定，現(xiàn)代優(yōu)質(zhì)啤酒要求VDK0.1mg/L才稱還原階段結(jié)束，可降溫。再降溫、排酵母、

22、貯酒中，VDK有少量下降，則可達(dá)到要求。本設(shè)計(jì)采用C.C.T冷卻夾套對啤酒降溫，有效的起到了還原，使酵母凝聚和絮凝沉淀的效果。6.罐壓控制再傳統(tǒng)式發(fā)酵中，主發(fā)酵是在無罐壓或微壓下進(jìn)行的。發(fā)酵中是酵母的毒物，會(huì)抑制酵母繁殖和發(fā)酵速率。本設(shè)計(jì)選用的C.C.T發(fā)酵，主發(fā)酵階段均采用微壓（0.01MP0.02MP），主發(fā)酵后期才封罐逐步升高，還原階段才12d才升至最高制，這樣一來有效的提高了酵母繁殖和發(fā)酵速率。綜上所述，本設(shè)計(jì)選用的圓筒錐底發(fā)酵罐大大優(yōu)越于傳統(tǒng)發(fā)酵罐。 第四章 工藝計(jì)算4.1 物料平衡計(jì)算4.1.1啤酒生產(chǎn)的物料衡算糖化車間工藝流程示4.1.2 工藝技術(shù)指標(biāo)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：表4-1項(xiàng) 目名

23、 稱百分比（%）項(xiàng) 目名 稱百分比（%）定額指標(biāo)無水麥芽浸出率75原料配比麥 芽70大 米30無水大米浸出率95啤酒損失率（對熱麥汁）冷卻損失5發(fā)酵損失1.5原料利用率98.5過濾損失1麥芽水分5裝瓶損失1大米水分11總 損 失8.54.1.3糖化物料計(jì)算1.100Kg混合原料中含浸出物的重量（E）麥芽：Gm=m(1-Wm)Em=70(1-5%)75%=49.88kg大米：Gn=n(1-Wn)En=30(1-11%)95%=25.37kg其中：m為100Kg混合原料中麥芽的質(zhì)量;n為100Kg混合原料中大米的質(zhì)量Wm為麥芽的含水量:Em為麥芽的污水浸出率;En為大米的污水浸出率則E=Gm+Gn

24、=49.88+25.37=75.25kg混合原料的收得率=75.2598.5%100=74.12%其中：98.5%為原料的利用率100kg原料產(chǎn)12度熱麥汁量為:74.1210012=617.7kg12度麥汁在20時(shí)的相對密度為1.084100麥汁比20麥汁體積增加1.04倍熱麥汁體積=617.71.041.084=592.6L冷麥汁量=592.6(1-0.05)=563.0L發(fā)酵液量=563.0(1-0.015)=554.6L濾過酒量=554.6(1-0.01)=549.1L成品酒量=549.1(1-0.01)=543.6L酒花耗用量：（592.6543.6）0.2%100=0.218kg2

25、.生產(chǎn)100L12度淡色啤酒的物料計(jì)算100kg原料生產(chǎn)成品酒543.6L生產(chǎn)100L10度啤酒需用混合原料為100(100543.6)=18.40kg麥芽耗用量=18.4070%=12.88kg大米耗用量=18.40-12.88=5.52kg酒花耗用量 592.6543.61000.2%=0.218 kg熱麥汁量=100592.6543.6=109.0L 冷麥汁量=100563.0543.6=103.6L成品酒量=100L3.年產(chǎn)5萬噸12度淡色啤酒的物料計(jì)算每年生產(chǎn)300天，旺季170天，每天糖化6次，占生產(chǎn)任務(wù)的70%。12度淡色啤酒的密度為1.084Kg/L旺季產(chǎn)量：5000070%1

26、70=205.88（噸/ 天）設(shè)每年旺季糖化次數(shù)為6次，則總糖化次數(shù)為1540次成品啤酒量=205.886=34.31（噸/天）計(jì)算方法同上，這里不再重述。表4-2啤酒廠車間物料衡算，列表如下；物料名稱單位對100Kg混合原料100L 12度淡色啤酒糖化一次定額量5萬噸每年啤酒生產(chǎn)混合原料Kg10018.4062389.61106大麥Kg7012.8843676.73106大米Kg305.5218722.88106酒花Kg1.540.21843.916.76105熱麥汁L592.6109.0369545.69107冷麥汁L563.0103.6351245.41107發(fā)酵液L554.6102.0

27、2345885.33107過濾酒L549.1101.01342465.27107成品啤酒L543.6100.00339035.22107共生產(chǎn)啤酒：5.22107/1.012=51581噸(備注：12度淡色啤酒的密度為1012kg/m3)4.2 熱量衡算本設(shè)計(jì)采用二次煮出糖化法糖化工藝流程為:4.2.1 糖化用水耗熱量Q1根據(jù)工藝，糊化鍋加水量為:G1（1783+356.6）4.59628.2kg式中：1336.8kg為糖化一次的大米粉量，267.36kg為糊化鍋中加入的麥芽粉量(大米的20)而糖化鍋中的加水量為：G23803.43.513311.9kg式中：2845.9kg為糖化一次糖化鍋投

28、入的麥芽量，即：4016356.63803.4kg綜上所述，糖化總用水量為：GwG1G29628.21311.9= 22940.1kg自來水平均溫度取t18，而糖化配料用水溫度t50，比熱容 Cw 4.18kJ/kg.K故耗熱量Q1GwCw(tt)22940.14.18(5018)kJ4.2.2 第一次米醪煮沸耗熱量Q21.糊化鍋內(nèi)米醪由初溫t0加熱至100，耗熱量:Q2G米醪.C米醪(100t0)(1)計(jì)算米醪的比熱容：C米醪由經(jīng)驗(yàn)公式 C谷物0.01（100W）C04.18w進(jìn)行計(jì)算，式中w為含水百分率，C0為絕對谷物比熱容，去C01.55 kJ/kg.K C麥芽0.01(1005) 1.

29、554.1851.682 kJ/kg.K C大米0.01(10011) 1.554.18111.84 kJ/kg.KC米醪(G大米C大米G麥芽C麥芽G1Cw)/(G大米G麥芽G1) (17831.84356.61.689628.24.18) （1783356.69628.2）3.75kJ/kg.K(2)米醪的初溫t0設(shè)原料初溫為18，而熱水為50，則G米醪G大米G麥芽G1 1783356.69628.2 11767.8kgt0(G大米C大米G麥芽C麥芽)18G1Cw50/G米醪C米醪(17831.84356.61.68)189628.84.185011767 3.7547.2 (3)代入式 Q

30、2G米醪C米醪（100t0）11767.83.79（10047.2）.4kJ2.煮沸過程蒸汽帶出的熱量Q2煮沸時(shí)間40min，蒸發(fā)量為每小時(shí)5，則蒸發(fā)水份量V1G米醪5406011767.8540/60392.26kg故，Q2V1I392.262257.2.3 kJ式中，I為煮沸溫度約100下水的汽化潛熱（kJ/kg）3.熱損失Q2米醪升溫和第一次煮沸過程的熱損失為前兩次耗熱量的15，即：Q215（Q2Q2）4.綜上可得Q21.15（Q2Q2）1.15（.4.3） .7kJ4.2.3 第二次煮沸前混合醪升溫到70的耗熱量Q3按糖化工藝，來自糊化鍋的煮沸的醪與糖化鍋中的麥醪混合后 溫度應(yīng)為63，

31、所以混合前米醪應(yīng)先從100冷卻到中間溫度t01.糖化鍋中麥醪的初溫t麥醪 已知，麥芽粉初溫為18，用50熱水配料，則麥醪溫度t麥醪（G麥芽C麥芽18G2Cw50）/G麥醪C麥醪其中，G麥醪3803.413311.917115.3kgC麥醪（G麥芽C麥芽G2Cw）/（G麥芽G2） （2845.941.6811383.764.18） 14229.73.63kJ/kg.K t麥醪（3803.41.6821813311.94.1850）17115.33.644.95 2.經(jīng)第一次煮沸后米醪量為 G米醪G米醪V19624.96240.6249384.336kg進(jìn)入第二次煮沸的混合醪量 G混合G米醪G麥醪

32、9384.33614229.723614.066 kg3.混合醪比熱容 C混合（G麥醪C麥醪G米醪C米醪）/G混合 （38043.613311.93.79）23614.0663.68 kJ/kg.K根據(jù)熱量衡算，且忽略熱損失，米醪與麥醪合并前后的焓不變，則米醪中間溫度為：t（G混合C混合t混合-G麥醪C麥醪t麥醪）G米醪C米醪（28883.13.6863-17115.33.644.95）(11767.83.75)88.13因?yàn)榇藴囟戎槐戎蠓袦囟鹊?0度多，考慮到米醪由糊化鍋到糖化鍋的輸送過程的熱損失，可不必加中間冷卻器。綜上可得:Q3G混合C混合（7063）28883.13.687 kJ4.2

33、.4 第二次煮沸混合醪的耗熱量Q4據(jù)工藝糖化結(jié)束醪溫度78，抽取混合醪的溫度70，沸的混合醪量G (G混合G)（7870）C混合GC混合（10078）G/G混合26.7%1. 沸醪耗熱量為: Q426.7%G混合C混合（10070）26.7%28883.13.6830 kJ2.二次煮出過程蒸汽帶走的熱量Q4煮沸時(shí)間為10min，蒸發(fā)強(qiáng)度為5%，則蒸發(fā)水分量為：V226.7%G混合5%106064.26kg則： Q 4IV22257.264.26kJ式中，I為煮沸溫度下飽和蒸汽的焓（kJ/kg）3.熱損失Q4據(jù)經(jīng)驗(yàn)：Q415%(Q4+Q4)4.綜上可得：Q41.15(Q4+Q4)1.15()kJ

34、4.2.5 洗糟水耗熱量Q5設(shè)洗糟水平均溫度為80，每100kg原料用水450kg，則用水量：G洗594345010026743.5kgQ5G洗Cw（8018） 26743.54.1862 .942kJ4.2.6 麥汁煮沸過程耗熱量Q61.麥汁升溫至沸點(diǎn)耗熱量Q6由前物料衡算知：100kg混合原料可得741.2kg熱麥汁，設(shè)過濾完畢麥汁溫度70。則進(jìn)入煮沸鍋的麥汁量為：G麥汁5943617.610036704kg此時(shí)麥汁比熱容為: C麥汁（41601.682+17831.84+59436.44.18）（59436+1783+59437.4）3.27 kJ/kg.KQ6G麥汁C麥汁（100-70

35、）367043.2730=.4KJ2煮沸過程蒸發(fā)耗熱量Q6 煮沸強(qiáng)度10%，時(shí)間90min，則蒸發(fā)水分為：V33670410%90605505.6 kg由上可得Q6 IV32257.25505.6 kJ3.熱損失Q6:Q615%(Q6+Q6)4.綜上可得麥汁煮沸總耗熱量Q615%(Q6+Q6) 1.15(.4+).36 kJ4.2.7 糖化一次總耗熱量Q總Q總+.7+.8 .3kJ4.2.8 糖化一次耗用蒸汽量D使用表壓為0.2MPa的飽和蒸汽I2196.78kJ/kg DQ總/(-)14896 kgI為相應(yīng)冷凝水的焓503.67kJ/kg（化工工藝設(shè)計(jì)手冊上2-297）為蒸汽的熱效率，取95

36、%4.2.9 糖化過程每小時(shí)最大蒸汽量Qmax在糖化過程各步驟中，麥汁煮沸耗熱量Q6最大，且知煮沸時(shí)間為90min，熱效率95%，故QmaxQ6/(90/60)95%.46kJ/h相應(yīng)的最大蒸汽耗熱量為:DmaxQmax(-)=5962 kg/h4.2.10 蒸汽單耗據(jù)設(shè)計(jì)，每年糖化次數(shù)為1020次，共生產(chǎn)啤酒49276.2噸每年耗蒸汽總量為 :DT148961020/70%kg每噸啤酒成品耗蒸汽（對糖化）:D0841000427.6kg/t啤酒每天耗蒸汽量（按生產(chǎn)旺季計(jì)算）:Dg/d綜上可得，10萬噸/a啤酒廠糖化車間總熱量衡算表：名稱規(guī)格

37、MPa每噸產(chǎn)品消耗定額kg每小時(shí)最大用量kg/h每天耗量kg/d年耗kg/a蒸汽0.3427.6596289376表22全廠糖化車間熱量衡算4.3 耗水量的計(jì)算4.3.1 糖化用水100kg混合原料糖化大約需用水量1:3.5，糊化1:4.5。糖化用水量3803.435010013311.9kg護(hù)花用水量 =2139.64.5=9628.2糖化用水時(shí)間設(shè)為0.5小時(shí)。4.3.2 洗糟用水量100kg混合原料約用洗糟水450kg，則需水量為： 594345010026743.5kg用水時(shí)間為1.5小時(shí)。則每小時(shí)洗糟最大用水量為:26743.51.517829kg/h4.3.3 糖化室洗刷用水量一般

38、糖化室及設(shè)備每糖化一次洗刷用水約20用水時(shí)間約2h故：洗刷最大用水量為20210t/h4.3.4 沉淀槽冷卻用水量GQ/C(t2t1) (冷卻時(shí)間為0.5小時(shí))熱麥汁放出熱量 QGpCp(t1t2)熱麥汁比重 C1.04熱麥汁量 Gp32972.61.0434291.5/h熱麥汁比熱 Cp0.98Kcal/kg.熱麥汁溫度 t1100 t255冷麥汁溫度 t118 t245冷卻水比熱 C1Q34291.50.98(10055).15Kcal/hG.151(4518).05Kg4.3.5沉淀糟洗刷用水每次洗刷用水2噸.沖洗時(shí)間設(shè)為0.25h，則每天最大用水用水量為 20.25 =8 t/h4.3

39、.6 麥汁冷卻器冷卻用水麥汁冷卻時(shí)間為1小時(shí) 麥汁溫度： 946 冷凍水溫度：285耗用冷凍水量為 :M1.83/h4.3.7 麥汁冷卻器沖刷用水沖刷一次,用水2t用水時(shí)間為0.25h,則每次最大用水量為 :20.25 8噸/h4.3.8 酵母洗滌用水(無菌水)在計(jì)工藝耗冷量時(shí)得無菌水 2281.1kg/班 每天有3班用無菌水,冷卻操作1h內(nèi)完成 則 無菌水耗用量為8.23t/h4.3.9 發(fā)酵室洗刷用水每天洗刷二個(gè)發(fā)酵室,每個(gè)用水1t洗刷地面共用1噸 .每天用水2113 噸設(shè)時(shí)間0.75h 最大用水量 : 30.754t/h4.3.10 貯酒室洗刷用水每天沖刷貯酒桶一個(gè)，用水為1噸，管路及地

40、面沖刷用水為0.5t，沖刷時(shí)間為0.5小時(shí)。最大用水量為:(10.5) 0.53t/h4.3.11 清酒罐洗刷用水每天用4桶,沖洗一次.共用水4t, 時(shí)間40分鐘，則最大用水量 460/406t/h4.3.12 過濾機(jī)用水過濾機(jī)兩臺(tái),每臺(tái)沖刷一次,用水1.5t(包括頂酒用水)使用時(shí)間0.75h, 則最大用水量: 21.50.754 t/h4.3.13 洗瓶機(jī)用水按設(shè)備規(guī)范表，洗瓶機(jī)最大生產(chǎn)能力為1500瓶/時(shí)，沖洗每個(gè)瓶需水0.75L。則用水量為 :15000.754500L/h每班生產(chǎn)7小時(shí)計(jì),總耗水量 :4500731500L4.3.14 裝酒機(jī)用水 每沖洗一次用水1.25t,每班沖洗一次

41、,每間次0.25h最大用水量 : 1.250.255 t/h4.3.15 殺菌機(jī)用水殺菌機(jī)每瓶耗水量1L用水量為:150011500L/h 1500710500L/班4.3.16其它用水包括沖洗地板,管道沖刷.洗濾布.每班需用水5噸,用水時(shí)間1h則：每小時(shí)用水量 :515t/h。 重點(diǎn)設(shè)備的設(shè)計(jì)選型糖化工段的重點(diǎn)設(shè)備：煮沸鍋的單體設(shè)計(jì)煮沸工藝:麥汁的煮沸時(shí)間對啤酒的質(zhì)量影響很大，在常壓下煮沸，淡色啤酒(10%-12%)的煮沸時(shí)間一般在90-120分鐘，濃色啤酒可適當(dāng)延長一些。在加壓0.11-0.12 MPa條件下煮沸，時(shí)間可縮短一半左右。合理的延長煮沸時(shí)間，對蛋白質(zhì)的凝固、提高酒花利用率和還原

42、物質(zhì)的形成是有利的，對泡沫性能不利。過分的延長煮沸時(shí)間，不僅經(jīng)濟(jì)上不合理，麥汁質(zhì)量也會(huì)下降。例如:麥汁色澤深、口味粗糙、苦味減輕、泡沫不佳等，對淡色啤酒來說影響更嚴(yán)重一些。因此合理的煮沸時(shí)間是很重要的。本次煮沸工藝是按照常用煮沸方法設(shè)定78OC麥汁打入煮沸鍋進(jìn)行煮沸。在麥汁淹沒內(nèi)加熱器加熱區(qū)后往內(nèi)加熱器殼程中通入0.5 MPa 155的飽和蒸汽，麥汁由92加熱到1040C并維持一段時(shí)間。其整個(gè)煮沸過程如下:在煮沸鍋內(nèi)麥汁從780C升至1000C約22m in內(nèi);1000C預(yù)煮沸l(wèi)0min左右;煮沸溫度從1000C升至102-104 0C約10-15min內(nèi);在壓力O.03MPa,溫度102-1

43、040C下煮沸35min左右;蒸汽在15min內(nèi)卸壓麥汁降至1000C;在100 后煮沸IOmin.采用圓筒球底內(nèi)加熱式煮沸鍋1.容積 進(jìn)入煮沸鍋的麥汁量=3803.4L V有效=34.23m3 取充滿系數(shù)為0.7,所以V鍋=48.9m32.尺寸 V有效3803.4100090085034.23m3V總26.51.2548.9m3R=0.8D, h1=1/2D h2=0.18D又V有效34.23D4.53m圓整取 D4600mm R=3.624m,h1=2.3m,h2=1.15m3.排氣管：排氣管的截面積與鍋底面積 /=(1/30-1/50) 取1/40 d-排氣管直徑 /=1/40 D-煮沸

44、鍋直徑 D=0.727m取整d=730mm，取11010mm復(fù)核/=1/40復(fù)合要求。4.麥汁進(jìn)口管 糖化一次可煮沸35.21麥汁，設(shè)30分鐘內(nèi)裝完一次糖化量，則： =35.21/(3060)=0.0196而麥汁的流速為V=0.5-1，現(xiàn)取V=0.55 A=0.213m=213mm 圓整后取213mm，查化工原理上冊知2196mm5.蒸氣進(jìn)口管在糖化過程各步驟中，麥汁煮沸耗熱量最大，且知煮沸時(shí)間為1.5小時(shí)，熱效率95%，故蒸汽進(jìn)口管能滿足最大進(jìn)氣量，就滿足該設(shè)備的需要。 由之前的計(jì)算可知 =.5KJ =5962Kg/h 每小時(shí)最大蒸汽耗量，KJ/h。 最大蒸汽耗量，Kg/h。 設(shè)有兩個(gè)蒸氣進(jìn)

45、口管 則每個(gè)管子最大蒸汽進(jìn)量D=2981Kg/h=0.83Kg/s 0.3Mpa下 查發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論得：在飽和蒸汽0.3Mpa（表壓）下，取 則 圓整到d=152mm ；符合要求查表知取符合要求。6.冷凝管出口管計(jì)算 0.3Mpa下 圓整后去40mm d=40mm查化工原理上冊知應(yīng)選mm。7.排料管管徑計(jì)算 設(shè)在20分鐘內(nèi)排盡麥汁，且流速為0.6m/s， 所以 圓整后去259mm，查表知8.不凝氣出口管徑計(jì)算 9.封頭的選擇和計(jì)算 （1）形狀選擇作為標(biāo)準(zhǔn)件的封頭，目前常用的主要有，橢圓形封頭，碟形封頭，半球形封頭，錐形封頭。表5-1 各種封頭比較如下封頭形式相同條件（材質(zhì)、溫度、D、）下

46、的承載能力相同條件（材質(zhì)、溫度、P、D、）下的壁厚相同條件（材質(zhì)、溫度、P、D、）下的壁厚金屬耗量單位容積的表面積制造難易程度半球形最 大最 小最 少最 小難橢圓形次 之次 之次 之次之易碟形再次之再次之再次之 與橢圓形封頭接近易帶折邊的錐形封頭 差大，則大小，則小與、Dis有關(guān)與半錐角有關(guān)較復(fù)雜本設(shè)計(jì)力求承壓能力好，焊接容易方便的原則，下封頭采用球形，上封頭采用錐圓形的封頭。（2）球形下封頭厚度與強(qiáng)度計(jì)算厚度：=PcDi/(4tPc) Pc為計(jì)算壓力0.15MPaDi為圓筒內(nèi)直徑3300mm為計(jì)算厚度, mm為焊接接頭系數(shù), 1.0t為設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力，本設(shè)計(jì)封頭選鋼后號(hào)為的高合金材

47、料Q235-A，105則=0.153300（41051-0.15）=1.3mm e=+C2=1.3+1.5=2.8mm查表1-7-9 C1=0.5,n=5mm計(jì)算應(yīng)力：=0.15(3300+3)(43)=41.25Mpa =41.25t=105 故符合標(biāo)準(zhǔn)最大工作壓力 ：Pw= 431051(3300+3)=0.382Mpa設(shè)液面高度h ： V液=21.3m3 V球=3.1412D3=12.2m3V柱=21.3-12.2=9.1=43.14h得h=0.9m =0.9+1.8=2.7m鍋底承受壓力 ：P=pgh=10489.82.7=27730Pa標(biāo)準(zhǔn)大氣壓 ：P總=0.1+0.028+0.00

48、09=0.129MPa取設(shè)計(jì)壓力為0.15MPa(3)折邊錐型封頭的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)壓力0.15MPa (標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)設(shè)計(jì)溫度200,錐殼大端直徑3600mm,大端過濾段轉(zhuǎn)角的半徑為140mm,錐殼半頂角為60度,腐蝕余量1mm,錐殼材料Q235-A,焊縫系數(shù)為0.85 ,厚度與主體一樣也為6mm10.筒體部分計(jì)算（1）鍋體材料選擇 選用型號(hào)為Q235-A. （2）鍋體壁厚的計(jì)算由于本設(shè)計(jì)選用球形封頭，球形封頭的薄膜應(yīng)力較其它封頭為最小，邊緣應(yīng)力影響也較小，為了焊接方便，標(biāo)準(zhǔn)上允許取封頭與筒體等厚度，本設(shè)計(jì)取=6mm的不銹鋼板(3) 鍋體重量計(jì)算圓柱形鍋體的體積：V1 =DiH =3.143.61.8

49、0.006=0.122 m3鍋底的體積：V2=S內(nèi)=0.53.143.63.60.005 =0.102 m3錐形頂蓋的體積：V3=0.5D+0.363.14=16.50.006=0.099 G=(V1+V2+V3)=(0.122+0.102+0.099)7800=2519.4()11.升氣筒計(jì)算設(shè)升氣筒面積為料液面積的1/40，則管徑d即 d2/4=（140）d24，即d=550mm =PcDi=5500.15(21051-0.1)=0.4 mm e=+C1+C2+=0.4+0.2+1.1+2.33=4mm12.支座的計(jì)算取鍋體重3t，醪液重22t則總重 G=3+22=25t本設(shè)計(jì)選用6個(gè)支座每個(gè)支座需承擔(dān)的負(fù)荷 Q=256=4.1t按標(biāo)準(zhǔn)取B型耳式支座6支。12.2.2煮沸鍋加熱面積的計(jì)算 煮沸鍋的內(nèi)加熱器和管殼式換熱器相似，可以采用管殼式換熱器的設(shè)計(jì)方法計(jì)算所需換熱面積。傳熱計(jì)算中的兩個(gè)基本方程式12.2.2.1傳熱方程式熱流體將熱量通過某固定壁面?zhèn)鹘o冷流體的過程稱為傳熱。傳熱的基本方程式稱為傳熱方程式，以下式表示: Q=kmFtm式中km-換熱器的平均傳熱系數(shù)，W/(m2 K)F為傳熱面積，m2;tm為兩個(gè)流體之間的平均溫差，K。由上式可知，為求傳熱面積F，必須先求取傳熱量Q，傳熱系數(shù)k