啤酒工藝設(shè)計

啤酒工藝設(shè)計資料內(nèi)容僅供參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請聯(lián)系本人改正或者刪除。…目錄摘要…………………2第二篇工藝流程……………3第三篇物料衡算和熱量衡算………………4物料衡算…………4第二章熱量衡算………………………9第四篇設(shè)備設(shè)計計算……………………15第一章糖化設(shè)備………………………15發(fā)酵…………31包裝…………34其它設(shè)備………………………35第五篇耗水估算……………39第六篇耗電估算……………41耗汽估算……………42耗冷估算……………43人員配置……………44啤酒生產(chǎn)工藝流程圖……………附頁糖化車間平面設(shè)計圖……………附頁糖化車間立面圖………………附頁20萬噸啤酒廠生產(chǎn)流程圖………附頁全廠總平面布置圖…………………附頁全廠總平面布置……………………46投資概算…………47參考文獻…………………49第一篇摘要啤酒它是以大麥和水為原料,并添加少量酒花,采用制麥芽,糖化,發(fā)酵等特定工藝釀造而成的是一種含有少量酒精和充分二氧化碳,具有酒花香和爽口苦味,營養(yǎng)豐富,風(fēng)味獨特的低度釀造酒。啤酒是當(dāng)今風(fēng)靡世界最流行飲料之一,在以后,中國已成為世界上啤酒產(chǎn)量最大的國家,達到2386.83萬千升,在最近今年公司大幅度發(fā)展,雪花單品牌已達到500萬噸。本次設(shè)計對年產(chǎn)20萬噸啤酒廠進行初步設(shè)計(其中包含10萬噸純生啤酒),原料采用麥芽和淀粉,因為小麥糖蛋白含量較高,泡沫好,花色苷含量低,有利于啤酒非生物穩(wěn)定性,風(fēng)味也很好,其發(fā)發(fā)酵速度快,富含α和β－淀粉酶,因此使用一定量的小麥芽為輔料;為使成品口感符合中國人的需求,并結(jié)合成本和能源消耗,提高糖化、發(fā)酵、過濾設(shè)備的利用率,本次設(shè)計采用高濃稀釋的生產(chǎn)方式。為減少在生產(chǎn)過程中與氧的接觸機會,糖化過程的醪液倒出方式均采用底部進料方式,本設(shè)計對啤酒生產(chǎn)過程中的糖化、發(fā)酵、過濾、包裝進行了詳細的物料平衡和熱量平衡計算,對各工序的設(shè)備能力進行較為詳細的計算和選型,采用國產(chǎn)、進口先進水平的設(shè)備,對工藝技術(shù)的實施提供有力的保障;對生產(chǎn)過程當(dāng)中的耗水、耗電、耗汽、耗冷進行基礎(chǔ)估算,并對成本進行簡單的概算。在此基礎(chǔ)上,對整個生產(chǎn)過程、全廠總布置進行簡單的繪制。第二篇工藝流程工藝流程簡介本設(shè)計選用中糧麥芽廠生產(chǎn)的中糧澳芽與承德麥芽按1:1的比例混合,然后用增濕粉碎機粉碎,加入糖化鍋與水混合浸漬一段時間,使麥芽粉吸水膨脹,使酶溶出、恢復(fù)活力,再將麥芽醪液逐步加熱升溫。讓麥芽醪液先在較低的溫度下(50度)進行蛋白質(zhì)分解,保持40分鐘,使蛋白酶將蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化為易溶于水的胨、肽、氨基酸。在糖化鍋進行的同時,將淀粉加入糊化鍋與水、酶制劑混合進行糊化。當(dāng)?shù)矸垡夯Y(jié)束后,將糊化醪打入糖化鍋內(nèi),與完成蛋白質(zhì)分解的麥芽醪混合,使混合醪液達到淀粉糖化溫度(68度),并保持40分鐘,然后升溫至72度保溫10分鐘,糖化徹底后,升溫至78度并將醪液打入過濾槽進行過濾、洗糟,得到一定濃度的麥汁在煮沸鍋內(nèi)進行煮沸,在煮沸過程中加入酒花或酒花制品,最終得到定型熱麥汁。熱麥汁進入回旋沉淀槽,分離酒花糟和熱凝固物,經(jīng)過板式換熱器,使其冷卻至發(fā)酵所需溫度,進入發(fā)酵罐,在酵母的發(fā)酵作用下,將可發(fā)酵性糖分解為酒精和CO2。發(fā)酵結(jié)束后經(jīng)過濾機過濾后,得到清酒。清酒經(jīng)包裝車間灌裝,得到成品啤酒。純生啤酒生產(chǎn)在包裝灌裝之前,進行膜過濾除菌,刷洗干靜的瓶子在灌裝之前進行沖瓶滅菌確保無菌灌裝,與酒液接觸的氣源必須經(jīng)過頗爾過濾器過濾除菌,瓶蓋和瓶蓋輸送系統(tǒng)在線滅菌,現(xiàn)代生產(chǎn)一般不對車間進行封閉,但沖瓶與灌裝系統(tǒng)需要全封閉,車間應(yīng)保持清潔干燥,純生啤酒生產(chǎn)需要每生產(chǎn)兩小時后,對灌裝設(shè)備和車間進行刷洗滅菌。流程示意圖成品成品淀粉糊化麥芽糖化混合醪液糖化過濾麥汁麥糟煮沸沉淀冷卻發(fā)酵過濾包裝酵母酶制劑CO2洗糟水酒花、麥汁澄清劑熱凝固物冷凝固物脫氧水第三篇物料衡算和熱量衡算第一章物料衡算(一)計算依據(jù)工藝采用雙醪浸出糖化法、露天錐形發(fā)酵罐一罐法發(fā)酵100公斤混合原料投料,麥芽:淀粉:小麥芽＝55％:40％:5%(重量比)糖化冷麥汁濃度14°P原麥汁濃度B=17％啤酒生產(chǎn)損失率如下表項目名稱代號％備注額定指標(biāo)原料利用率φ98.5麥芽水分Wm5淀粉水分Wn13無水麥芽浸出率Em75無水淀粉浸出率En103原料配比麥芽m60淀粉n40損失率麥芽磨碎和清凈損失Pm0.66投料量對發(fā)酵損失2.0％對冷麥汁量過濾損失0.5％對發(fā)酵液量釀造酒損2.5對冷麥汁量包裝酒損1.5對清酒量(二)糖化物料計算麥芽清凈磨碎損失重量(g)gm=m×Pm=60×0.66%=0.396公斤100公斤混合原料中含浸出物重量(E)G麥芽＝φ(m－gm)(1－Wm)Em=98.5%×(60－0.396)×(1－5%)×75%=41.8公斤G淀粉＝φn(1－Wn)×En=98.5%×40×(1－13%)×103%=35.3公斤則:E=G麥芽+G淀粉=41.8+35.3=77.1公斤糖化用水量計算(G水)糖化時原料利用率φ＝98.5％,原料含水量和糖化時水分蒸發(fā)量忽略不計。φ×E×(100－B)98.5%×77.1×(100－17)G水＝==370.78公斤B17麥糟的計算原料非浸出物＝原料重量×(1－原料水分)×(1－原料浸出率)×原料利用率麥芽中非浸出物＝60×(1－5％)×(1－75％)×98.5％＝14.04公斤淀粉中非浸出物忽略不計則每100公斤混合原料中含非浸出物與麥芽中非浸出物重量相等為14.04公斤設(shè):由過濾槽排除的非浸出物即為麥糟,其含水量為80％－85％,現(xiàn)取80％則:濕麥糟重量＝14.04÷(1－80％)＝70.2公斤麥糟吸麥汁量當(dāng)頭號麥汁濾出后,殘留在麥糟內(nèi)液體是被原料內(nèi)非浸出物吸收的頭號麥汁,其吸收率即為麥糟的含水率(80％)。麥糟吸頭號麥汁量為:70.2×80％÷(1－17％)＝67.66公斤頭號麥汁收量:由100公斤混合原料可得17％麥汁量為:(原料浸出物含量×原料利用率)＋糖化用水量即:(E×φ)+W水＝(77.1×98.5％)＋370.78＝446.72公斤由于原料中非浸出物吸收部分麥汁,因此實際頭號麥汁收量為:446.72－67.66＝379.06公斤洗糟用水量計算過濾槽的水平衡進出W1－糖化用水量＝370.78W4－麥汁帶走的水量W2－洗糟用水量W5－麥糟吸收的水量W3－原料帶進來的水量(1)由麥汁帶走的水量(W4)最終麥汁濃度14％,麥汁煮沸后經(jīng)沉淀槽和薄板換熱氣冷卻時,由于麥汁自然蒸發(fā),其濃度提高0.2％,因此,在煮沸鍋煮沸后麥汁濃度為13.8％則煮沸后麥汁重量＝E×φ÷B=77.1×98.5%÷13.8%=550.31公斤按集團要求,取麥汁煮沸強度為8.5％,煮沸時間為75分鐘,設(shè)煮沸鍋內(nèi)蒸發(fā)水分為W蒸。那么:W蒸＝煮沸前麥汁量×煮沸強度×煮沸時間即:W蒸＝(W蒸＋550.31)×8.5％×75÷60計算得W蒸＝65.34公斤則:煮沸前麥汁重量＝65.34＋550.31＝615.65公斤煮沸前麥汁濃度(B`)為B`=E×φ÷麥汁總量×100％＝77.1×98.5％÷615.65×100％＝12.34％過濾槽排出所有麥汁帶出得水分W4為:W4=煮沸前麥汁重量－其中浸出物含量＝615.65－77.1×98.5％＝539.71公斤(2)麥糟帶走得得水量(W5)w5=濕麥糟重量－濕麥糟中干物質(zhì)重量＝70.2－14.04＝56.16公斤(3)原料帶進的水量(W3)W3=(60－0.396)×5％＋40×13％＝8.18公斤則洗糟水量W2＝W5＋W4－W1－W3即W2＝56.16＋539.71－370.78－8.18＝216.91公斤熱麥汁體積由上計算可知,煮沸結(jié)束后得濃度為13.8％的熱麥汁,重量為550.31公斤,此13.8％麥汁的比重γ＝1.0552公斤/升,而100℃時的熱麥汁比20℃時其體積膨脹系數(shù)為1.04因此熱麥汁體積V=550.31÷1.0552×1.04=542.38升酒花計算設(shè):酒花用量為每百升熱麥汁添加干酒花量為0.2公斤則:每百公斤混合原料的酒花用量＝542.38×0.2÷100＝1.08公斤設(shè):酒花在麥汁煮沸時浸出率為40％,濕酒花糟含水量為80％。則:濕酒花糟重=1.08×(1－40％)÷(1－80％)＝3.24公斤(三)澄清冷卻物料計算澄清冷卻損失占熱麥汁體積的％,包括:1、酒花糟帶走麥汁0.3％2、輸送管路損失麥汁0.3％3、水分蒸發(fā)、體積收縮、熱凝固物7.4％澄清冷卻總損失8％則冷麥汁產(chǎn)量為:542.38×(1－8％)＝498.99升(四)主發(fā)酵計算發(fā)酵過程排出的CO2量每100升14％的發(fā)酵液可發(fā)酵性糖為9.3公斤,每2公斤可發(fā)酵性糖可生成1公斤CO2,則每100升發(fā)酵液可產(chǎn)生CO2量為9.3÷2＝4.67公斤由上述計算知每100Kg混合原料可得498.99升發(fā)酵液,發(fā)酵液中CO2的溶解量為0.3％則溶解在發(fā)酵液中的CO2含量為498.99×0.3%=1.50公斤每100Kg混合原料可回收CO2量為4.67－1.5＝3.17公斤主酵時間為6天則每100Kg混合原料每天可回收CO2量為3.17÷6＝0.53公斤酵母產(chǎn)量設(shè):每百升麥汁在發(fā)酵后形成1.5－2.5公斤泥狀酵母,取其平均值2.0公斤則:酵母產(chǎn)量＝498.99×2.0÷100＝9.97(公斤)設(shè):主酵形成泥狀酵母,(含水量為85％),平均40％用于再生產(chǎn)菌種,60％用于制造商品干酵母粉(含水量為7％)。則:商品干酵母＝9.97×(1－85％)×60%÷(1－7％)＝0.966公斤(五)發(fā)酵后啤酒收量設(shè):啤酒在發(fā)酵期間損失為:泡蓋、酵母沉降及輸送等體積損失為冷麥汁的2.0％。那么(嫩啤酒)發(fā)酵液產(chǎn)量＝498.98×(1-2.0％)＝489.0升(六)過濾清酒量過濾酒損為0.5％(由于酒頭排放而形成的損失,過濾機內(nèi)酒液和管路內(nèi)酒液采用CO2備壓進行回收)。得到14％濃度清酒量＝489×(1－0.5％)=486.5升由14％高濃稀釋為11％的清酒量＝486.5×14÷11＝619升釀造酒損＝(冷麥汁量－清酒量)÷冷麥汁量＝(498.98－486.56)÷498.98＝2.5％(七)成品酒的計算包裝酒損為1.5％14度高濃成品啤酒量＝486.5×(1-1.5％)＝479.211度成品酒產(chǎn)量＝619×(1－1.5％)＝609.7升成品酒總收率＝成品啤酒量÷熱麥汁量＝479.2÷548.32＝88.36％瓶裝啤酒容量為0.63升/瓶則瓶裝啤酒數(shù)＝609.7÷0.63＝967.77瓶11度啤酒每升重1.012公斤噸啤酒糧耗＝投料量÷成品啤酒量÷密度＝100×1000÷609.7÷1.012＝162.07公斤(八)釀造車間物料消耗如下:項目消耗(對11度清酒)過濾硅藻土Kg/Kl清酒1.1酸＋堿性洗滌劑Kg/Kl清酒0.20堿片Kg/Kl清酒0.45消毒劑Kg/Kl清酒0.35過濾袋個/Kl清酒0.0007(八)包裝車間各種物料消耗如下:項目消耗堿片(Kg/Kl啤酒)1.7洗瓶劑(Kg/Kl啤酒)0.30商標(biāo)膠(不貼背標(biāo))0.33商標(biāo)膠(貼背標(biāo))0.50潤滑劑(Kg/Kl啤酒)0.08過濾袋(個/Kl啤酒)0.0017瓶耗用(個/Kl啤酒)(630ml)1595蓋耗用(個/Kl啤酒)(630ml)1597標(biāo)耗用(個/Kl啤酒)(630ml)1589噴碼油墨(升/Kl啤酒)0.0005噴碼清洗液(升/Kl啤酒)0.0008噴碼稀釋液(升/Kl啤酒)0.0008美容劑(升/Kl啤酒)0.07啤酒瓶數(shù)量=609.7÷1000×1595=972.47個蓋耗用＝609.7÷1000×1597＝973.69個標(biāo)耗用＝609.7÷1000×1589＝968.81個年產(chǎn)11度20萬噸成品啤酒其體積為19.76萬米3由上述物料平衡計算可知1米3成品啤酒和20萬噸成品啤酒(1.976×105M3)的物料消耗如下:物料名稱單位以100公斤混合原料為計算依據(jù)以1米3成品啤酒為計算依據(jù)20萬噸成品啤酒為計算依據(jù)混合原料用量公斤100164.01324.08×105麥芽用量公斤5590.2178.23×105小麥芽用量公斤58.216.18×105淀粉用量公斤4065.6129.63×105酒花公斤1.081.773.50×105熱麥汁量公斤542.38889.501757.65×105冷麥汁量升498.99818.341617.04×105發(fā)酵液量升489.0801.961584.67×105CO2回收量公斤3.175.210.28×105商品干酵母量公斤0.9661.583.12×10514度清酒量升486.5797.861576.57×10511度清酒量升6191015.16.96×10511度成品啤酒量升609.710001976×105瓶裝酒瓶數(shù)個967.771587.143136.19×105過濾硅藻土Kg/Kl清酒0.681.112.2×105濕麥糟量公斤70.2115.13227.50×105濕酒花糟量公斤3.245.3110.49×105糖化用水量公斤370.78608.081201.57×105洗糟用水量公斤216.91355.73702.92×105啤酒瓶數(shù)量個972.471594.853155.38×105瓶蓋數(shù)量個973.691596.853155.38×105標(biāo)數(shù)量個968.811588.843139.55×105第二章熱量計算本設(shè)計采用雙醪浸出糖化法。糖化過程熱量計算(一)糖化工藝參數(shù)如下:糊化料水比1:3.7糖化加水比1:3.7工藝流程圖如下:其中的投料量為糖化一次用料量。糖化鍋50℃糊化鍋50℃↓↓(20～30min)↓70℃(15min)↓(30min)↓↓(10min)↓(25～30min)68℃(60min)←———————95℃(10min)↓72℃(10min)(碘液反應(yīng)完全)↓(15min)78℃——→麥汁過濾(3)每批次投料量的計算每年旺季生產(chǎn)量占總生產(chǎn)量的70％,投產(chǎn)天數(shù)為200天,日投產(chǎn)批次為8批每批使用混合原料量為324.08×105×70％÷200÷8＝1.42×104公斤麥芽用量＝1.42×104×55％＝7810公斤小麥芽用量＝1.42×104×5％＝710公斤淀粉用量＝1.42×104×40％＝5680公斤根據(jù)工藝糖化鍋水量＝(7810＋710)×3.7＝31524公斤糖化醪量＝7810＋710＋31524＝40044公斤糊化鍋水量＝5680×3.7＝21016公斤糊化醪量＝5680＋21016＝26696公斤糖化投料水量＝21016＋31524＝52540公斤(4)糊化醪和糖化醪比熱計算谷物干物質(zhì)比熱C0=0.37千卡/公斤℃水的比熱C水＝1.0千卡/公斤℃∴C麥芽＝0.37×(1－5％)＋1×5％＝0.401千卡/公斤℃C淀粉＝0.37×(1－13％)＋1×13％＝0.45千卡/公斤℃C淀粉×G淀粉＋C水×G水C糊化醪＝G淀粉＋G水＝(0.45×5680＋1×21016)÷(5680＋21016)＝0.88千卡/公斤℃C麥芽×G麥芽＋C水×G水C糖化醪＝G麥芽＋G水＝(8520×0.401＋1×31524)÷(8520＋31524)＝0.87千卡/公斤℃(5)糖化下料水耗熱量Q1糖化下料水由自來水和薄板冷卻用冰水與麥汁熱交換得到的熱水混合得到∴糖化下料水耗熱量Q1＝0(6)糊化鍋醪液有50度升至95時所耗用的熱量Q2:Q2＝糊化鍋醪液量×C糊化醪×溫差＝26696×0.88×(95－50)＝1057161.6千卡(7)糊化鍋水分蒸發(fā)帶走的熱量Q3設(shè)75度保溫和95度保溫時每小時蒸發(fā)量為4％、水汽化熱為539.4千卡/公斤Q3＝26696×0.04×539.5×(25÷60)＝240041.5千卡(8)合醪后溫度W計算由工藝知,糊化醪釋放熱量與糖化醪升溫?zé)崃肯嗟燃?0.88×26696×(95-W)=40044×0.87×(W-50)經(jīng)過計算得W＝68.1度與工藝要求相符(9)糖化鍋由68度升至78度耗熱量Q4由于糊化醪和糖化醪比熱相當(dāng),取合醪后糖化醪比熱為0.88千卡/公斤℃Q4＝52540×0.88(78－68)＝462352千卡(10)設(shè)在糖化過程中環(huán)境吸熱及加熱糊化鍋和糖化鍋等熱量損失為15％(11)糖化過程需熱量QQ=(Q2＋Q1＋Q3＋Q4)×1.15=(0＋1057161.6＋240041.5＋462352)×1.15=1775045.4千卡(二)麥汁過濾過程熱量計算洗糟水由薄板冷卻用冰水與麥汁熱交換得到的熱水得到洗糟水溫度控制76－78度,洗糟水量由物料平衡計算為1.42×104÷100×216.91＝30801.22公斤投料一次可得冷麥汁量由物料平衡計算為1.42×104÷100×498.99＝70856.58公斤麥汁冷卻水量與冷麥汁量比例為1:1,洗糟用水不用外加冷水由第十章好冷計算知,熱交換的熱水溫度能達到工藝要求(三)麥汁煮沸過程耗熱量Q根據(jù)物料平衡每100公斤原料得煮沸前麥汁615.65公斤,則每批次投料量得煮沸前麥汁量＝1.42×104÷100×615.65＝87422.3公斤,煮沸前麥汁初溫為75℃,麥汁(11°P~12°p)比熱為0.945千卡/公斤℃(1)麥汁由75℃加熱至沸點耗熱量Q1Q1＝87422.3×0.945×(100－75)＝2065351.8千卡(2)蒸發(fā)時耗熱量Q2麥汁煮沸時間75分鐘,煮沸強度8.5％則Q2＝87422.3×75÷60×8.5％×539.4＝5010281.3千卡(3)加熱煮沸鍋耗熱量Q3煮沸鍋采用不銹鋼材料,比重7900KG/m3每100公斤原料現(xiàn)需煮沸鍋容積為800～900升,取800參數(shù),則煮沸鍋容積V＝1.42×104÷100×800＝113600升,由后面計算知煮沸鍋重量W約23000公斤,不銹鋼比熱為0.097千卡/公斤℃,取煮沸鍋溫為30度Q3＝23000×0.097×(100－30)＝156170千卡(4)煮沸總耗熱量Q設(shè):煮沸時熱損失為15％,則Q=(Q1＋Q2＋Q3)×1.15＝(2065351.8＋5010281.3＋156170)×1.15＝8316573.6千卡(四)糖化一次耗用蒸汽量D使用表壓為0.25MPa的飽和蒸汽熱焓i=648.7千卡/公斤間接加熱得熱效率η＝0.95每糖化一次總熱量∑Q=糖化過程需熱量＋麥汁過濾過程熱量＋麥汁煮沸過程耗熱量=1775045.4＋0＋8316573.6=10091619千卡D＝∑Q÷(i-100)÷η=10091619÷(648.7-100)÷0.95=19359.9公斤化成每100公斤混合原料投料,糖化時耗蒸汽量為19359.9÷1.42×104÷100＝136.3公斤(五)、糖化過程每小時最大蒸汽耗量Qmax糖化過程各步驟中麥汁煮沸耗熱量最大,煮沸時間為1.25h,熱效率95%:Qmax=Q煮沸/1.5×95%=8316573.6/1.5×95%=5836192千卡相應(yīng)的最大蒸汽耗量為:Dmax=Qmax/(I-i)=5836192/(684.7-100)=9981.5公斤(六)、蒸汽單耗根據(jù)設(shè)計每年糖化次數(shù)200×8/0.7=2285次,生產(chǎn)啤酒20萬噸年耗蒸汽總量為:DT=D×2285=19359.9×2285=44237371.5kg(七)、釀造車間噸啤酒耗汽為44237371.5÷20萬噸＝0.22噸/噸酒發(fā)酵過程熱量衡算發(fā)酵工藝曲線:9℃保溫24h—24h升溫至11度保溫144h—48h降溫至3度—48h降溫至-1度貯酒(一)主酵間放熱Q1主發(fā)酵時麥汁的真正發(fā)酵度為50％主酵期間被發(fā)酵的麥芽糖為WW=498.99×1.42×104÷100×1.056×0.14×0.5=52377.08公斤麥芽糖發(fā)酵反應(yīng)總方程式如下:C12H22O11＋H2O＋4ATP＋4Pi＝4C2H5OH＋4CO2＋4ATP＋能量每分子麥芽糖發(fā)酵將釋放出-48.8～-72千卡的自由能,此自由能將轉(zhuǎn)化成熱能,使麥汁升溫,取平均值為58千卡/克分子則每公斤麥芽糖發(fā)酵的放熱量q為q=58÷342×1000=169.6千卡/公斤式中342為麥芽糖的分子量那么主發(fā)酵時發(fā)熱Q1＝W×q＝52377.08×169.6＝8883152.8千卡(二)發(fā)酵液降溫放熱Q2發(fā)酵液從11℃將至3℃放熱Q2＝498.99×1.42×104÷100×1.056×0.93×(11－3)＝556036.4千卡(三)后發(fā)酵放熱Q3后發(fā)酵時發(fā)酵度由50％提高到67％,則發(fā)酵的麥芽糖為W=489.0×1.42×104÷100×1.015×0.14×(67－50)＝167741.4公斤Q3＝169.6×167741.4＝28448941.4千卡1.015—嫩啤酒的比重(四)發(fā)酵液從3℃將到－1℃放熱量Q4Q4=489.0×1.42×104÷100×1.015×0.955×(3＋1)=269232.0千卡0.955—后酵啤酒比熱千卡/公斤℃(五)冰水從18度降至2度放熱量Q5由耗冷估算知每批麥汁冷卻需冰水量為72940.4公斤,設(shè)每次制造冰水量為80噸,則放熱量Q5＝1280000千卡(六)發(fā)酵過程總放熱量∑Q＝Q1＋Q2＋Q3＋Q4＋Q5=8883152.8＋556036.4＋28448941.4＋269232.0＋1280000=39195153.6千卡三、包裝過程熱量(一)洗瓶機用汽量計算公式:D=jN式中:j—每1000瓶洗瓶時,每小時所耗蒸汽量,經(jīng)驗數(shù)據(jù)為15公斤N—千瓶數(shù),每1000瓶為1由物料衡算知,每批需洗瓶量為967.77×142＝137423.34個洗瓶機為36000瓶/h洗瓶機工作時間為137423.34÷36000＝3.8小時洗瓶機每小時耗汽360000÷1000×15＝540公斤每批耗汽540×3.8＝2052公斤全年耗汽2052×2285＝4688820公斤(二)殺菌機用汽量據(jù)實際經(jīng)驗,每1000瓶啤酒經(jīng)過殺菌機耗蒸汽量為100公斤則每批耗汽量為100×137423.34÷1000＝13742.3公斤全年耗汽量為100×3155.38×105÷1000＝31553800公斤(三)包裝耗汽量為4688820＋31553800＝36242620公斤噸啤酒包裝＝362620÷20萬噸＝0.18噸/噸酒四、其它耗汽為0.02噸/噸酒五、總耗汽量為0.02＋0.18＋0.22＝0.42噸/噸酒第四篇設(shè)備計算糖化設(shè)備一、斗式提升機斗式提升機常見于將物料垂直提升到一定高度,以便物料借重力自流下降。當(dāng)前中國生產(chǎn)的斗式提升機的型式有D型,HL型,PL型。D型是采用橡膠帶為牽引構(gòu)件,HL型是以鍛造的環(huán)型鏈條為牽引構(gòu)件,PL型是采用板鏈為牽引構(gòu)件。發(fā)酵工廠最常見的是以橡膠帶牽引的D型斗式提升機。1、麥芽輸送機的計算麥芽由斗式提升機運送到貯箱,要求在1小時內(nèi)完成,麥芽糖化一次定額8520㎏,干麥芽密度為500㎏/m3。輸送一次麥芽體積V＝8520/500＝17.04m3麥芽每小時輸送量為17.04/1＝17.04m3/h淀粉輸送機的計算淀粉上料采用斗式提升機糖化一次淀粉定額5680㎏,淀粉密度800㎏/m3輸送一次淀粉體積V＝5680／800＝7.1m3上料時間為40分鐘淀粉每小時輸送量7.1÷60×40＝4.7m3/h麥芽和淀粉的輸送各用一臺斗式提升機能夠滿足輸送需要。3、斗式提升機選型查《發(fā)酵工廠設(shè)計概論》P134選型。選用D250型深斗S制P134表6-10輸送量35m3/h料斗寬250mm容量3.2L斗距400MM輸送膠帶寬度300㎜層數(shù)5外層厚1.5㎜每米長料斗及帶重10.2㎏料斗運行速度1.25m/s轉(zhuǎn)動滾筒轉(zhuǎn)速47.5r/min電機功率5.5kw生產(chǎn)能力計算Q=3.6(v/a)rω?式中Q－斗式提升機的生產(chǎn)能力V－斗的容積(L)a－相鄰兩斗的距離(m)ω－料斗的提升速度(m/s)?－料斗的填充系數(shù),一般為0.7－0.8,取0.8r－物料的重度(t/m3)Q＝3.6×(3.2/0.4)×0.5×1.25×0.8＝14.4(t/h)>17.04(t/h)∴本設(shè)計選用D250型斗式提升機完全符合要求。二、原料暫貯罐1、麥芽暫貯罐(1)所需容積的計算每批投料量G＝8520㎏麥芽容積γ＝500㎏/m3有效容積系數(shù)φ＝0.8實際容積V＝G/φγ＝8520/(500×0.8)＝21.3m3(2)結(jié)構(gòu):采用方型斜錐底,鐵皮鋼架結(jié)構(gòu)。設(shè)定箱內(nèi)尺寸長:3500mm寬:3000mm高:2500mma＝500mmb＝500mmh＝1800mmV＝Abh+h/6×(2AB+Ab+aB+2ab)＝33.675m3>21.3m3∴符合要求三、粉碎機1、粉碎的意義:啤酒廠原料的粉碎大多使用輥式粉碎機,主要用于粉碎麥芽和大米。常見的有兩輥式、四輥式、五輥式和六輥式。在啤酒生產(chǎn)中,為了加速蒸發(fā)、糖化、發(fā)酵的反應(yīng)速度,對于使用的固體原料常需將其粉碎。粉碎效果的好壞,不但直接反應(yīng)出粉碎操作的合理性和經(jīng)濟性,而且會間接影響到蒸煮、糖化、發(fā)酵的效果。由于本次設(shè)計采用淀粉原料不需粉碎,只對麥芽粉碎機進行計算2、麥芽粉碎機的計算(1)、生產(chǎn)能力的計算每批投麥芽量為8520㎏,粉碎時間為0.5小時,能力為17噸/小時粉碎機的生產(chǎn)能力Q=60bLπDnγφ(㎏/h)式中:Q——粉碎機的生產(chǎn)能力(㎏/h)b——兩輥間隙,取b=0.00035L——輥子長度,取L=10000mmD——輥子直徑,D=420mmN——輥子的轉(zhuǎn)數(shù)(r/min)n=60v/πDV——輥子的圓周速度,一般為2-5m/s,取4m/sγ——麥芽的容重,500㎏/m3φ——容積系數(shù),一般φ=0.5-0.7,取φ=0.7所選粉碎機符合要求(2)、功率的計算據(jù)經(jīng)驗,粉碎機每500㎏麥芽的功率消耗為1KW。每批次消耗的功率為8520/500×1=17.04K選型:采用能力為20噸/小時的MSK-A型增濕粉碎機特點:由料位、變頻供料及水溫調(diào)節(jié)組成的浸麥控制系統(tǒng),能滿足不同質(zhì)量的麥芽得到最佳浸泡效果混合倉液位及變頻料漿泵系統(tǒng)能確保料、液均勻混合,自動調(diào)節(jié)進醪速度,能有效的防止進料時吸入多量的氧氣(選配)自動充入CO2進行絕氧粉碎(選配)粉碎供料變頻調(diào)速,料、水比恒定能防止塞機阻糊化鍋設(shè)計糊化鍋為圓柱形器身,半球形夾層底和弧形頂盤組合的容器。夾層底通入2㎏/㎝2蒸汽。靠近鍋底處有螺旋式攪拌器,鍋底下裝有出料閥。蒸汽冷凝水從夾套底部排管排出。不凝性氣體從蒸汽夾套上方的導(dǎo)出管用旋塞間歇放出。糊化醪與糖化醪在兩鍋間的輸送經(jīng)底部的管用泵壓送。鍋側(cè)身有8個耳架,借以安裝在樓層的橫梁上。鍋蓋上開設(shè)1個孔,鍋蓋的頂部設(shè)有排氣管;設(shè)有一個用于刷洗的噴球。根部還設(shè)有排氣孔門,根據(jù)需要調(diào)節(jié)其啟閉程度。頂上設(shè)有風(fēng)帽,防止飛鳥進入及風(fēng)雨倒灌,鍋蓋上裝有下粉筒裝置。為避免粉塵揚起,在下粉時有冷熱水同時進入。鍋蓋上還裝有壓力表、溫度和照明燈,并設(shè)有醪液進口。糊化鍋的材料采用不銹鋼制成。不銹鋼材料結(jié)實,美觀,耐熱,耐壓,價格低廉,性能好。(一)、糊化鍋設(shè)計計算1、糊化鍋主體尺寸計算(1)、糊化鍋容積計算糊每批次投料糊化醪量為26696公斤糊化醪密度為γ=1059㎏/m3V有=G1/γ=26696/1059=25.21m3糊化鍋容積V=V有/φ=25.21/0.7=36m3式中φ——糊化鍋的容積系數(shù),取φ=0.7(2)、糊化鍋直徑主體尺寸以半球底計算。糊化鍋的直徑為D=1.15V0.33=1.15×360.33=3.75m糊化鍋的高度H,為了有利于液體循環(huán)及有更大的加熱面積,取D:H=3:2則H=2D/3=2×3.75/3=2.5m升氣筒直徑d1,查《啤酒工程原理及設(shè)備》P207,升氣筒的截面積為液體蒸發(fā)面積的1/30——1/50,取1/40則d1=(1/40)0.5×D=0.593m升氣筒長15m人孔設(shè)計為單門圓形,直徑d人=0.55m.(3)糊化鍋厚度計算糊化鍋圓筒體鍋體壁厚計算依據(jù)《化工機械基礎(chǔ)》進行計算σ=PD/{2[σ]φ}+C式中:P——試壓壓力,P=3kg/cm2D——鍋體直徑,D=4.02m[σ]——材料的抗拉壓能力,[σ]=1100kg/cm2φ——爆封強度系數(shù),φ=0.7C——腐蝕強度,C=0σ=3×3.75/(2×1100×0.7)+0=0.0073m取σ=8mm,即壁厚b1=8mm糊化鍋鍋底厚度計算鍋底為半球形,依據(jù)《化工機械基礎(chǔ)》進行計算σ=PD/{4[σ]φ-P}+C1+C2+C3式中:P——試壓壓力,P=3kg/cm2D——鍋體直徑,D=4.02m[σ]——材料的抗拉壓能力,[σ]=1270kg/cm2φ——爆封強度系數(shù),φ=0.7C——腐蝕強度,C1=0.002,C2=0,C3=0.004σ=3×3.75/[(4×1270×0.7)-3]+0.002+0+0.004=0.0092m取σ=10mm,即鍋底b2=10mm2、攪拌器選型計算(1)攪拌器的作用,形式攪拌器的作用是對糊化醪進行攪拌,使鍋內(nèi)醪液混合均勻,強化傳熱使各處溫度相當(dāng)。這樣就能較好的控制工藝條件,加速糊化工藝的進程,縮短操作時間,提高工作效率。攪拌器的結(jié)構(gòu)形式和外觀尺寸由工藝條件確定,攪拌器由生產(chǎn)過程的控制類型及主要控制因素選定。糊化鍋的攪拌器是用于攪拌物料的,選擇彎曲葉漿式攪拌器。攪拌器的轉(zhuǎn)動是經(jīng)過電機帶動攪拌軸轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)的。攪拌器轉(zhuǎn)速取20-40r/min,圓周速度取3-4m/s。(2)攪拌器直徑攪拌葉直徑不宜過大,過大則消耗功率大,過短,過小則攪拌效果差,達不到預(yù)定目的。因此攪拌葉直徑適中為佳,一般取鍋體的2/3。d2=2/3×3.75=2.5m(3)攪拌軸的計算攪拌軸截面積,強度,剛度的計算校核是保證攪拌器能夠正常安全工作的前提。攪拌軸的特點是軸細長,攪拌器設(shè)在軸一端,軸主要載荷是扭轉(zhuǎn)載荷,彎曲載荷和軸向載荷等。由于軸向載荷可忽略,彎曲載荷不易計算,因此軸載荷按扭轉(zhuǎn)載荷計算。軸強度計算軸扭轉(zhuǎn)強度條件:τ最大=Mn/Wn≤[τ]式中:τ最大——截面上最大剪切力,公斤力/cm2Mn——軸所傳遞的扭矩,公斤力/cmWn——圓軸的抗扭矩,cm3[τ]——軸材料的許用剪應(yīng)力,公斤力/cm2對于實力轉(zhuǎn)軸:Wn=16π/d3⑴又:Wn=Mn/[τ]⑵攪拌軸的扭矩Mn是由工藝上選定的軸傳遞功率N和轉(zhuǎn)速n求出,即Mn=97400N/n⑶N——攪拌軸的傳遞功率,Kwn——攪拌軸轉(zhuǎn)速,r/min將⑴,⑶代入⑵中,得πd3/16≥97400N/n[τ]即d≥{97400×16/π[τ]}1/3×(N/n)1/3令A(yù)={97400×16/π[τ]}1/3則d≥A(N/n)1/3以45號鋼作軸材料,取[τ]=310kg.N/cm2則A=11.7,n=30r/min算得d≥9.45cm=94.5mm,圓整到96mm軸剛度計算攪拌軸需進行剛度計算校核是為了防止軸產(chǎn)生過大的扭轉(zhuǎn)變形,而在運轉(zhuǎn)中引起震動,造成密封失敗。因此應(yīng)把軸的扭轉(zhuǎn)變形限制在一個允許的范圍內(nèi)。工程上是以單位長度的扭轉(zhuǎn)角φ0不得超過許用扭轉(zhuǎn)角[φ0]作為扭轉(zhuǎn)的剛度條件,即:φ0=Mn/GJn×100×180/π≤[φ0]式中:φ0——軸扭轉(zhuǎn)變形的扭轉(zhuǎn)角度,米G——剪切彈性系數(shù),kg.N/cm2,對于碳鋼和合金鋼,G=8.1×105kg.N/cm2Jn——截面的橫貫性矩,cm4,對于實心圓軸Jn=πd3/32φ0——許用扭轉(zhuǎn)角,依據(jù)實際情況確定,選擇φ0=1/2度/米將Mn=71620N/n和J=πd4/32代入φ0得d≥B(N/n)1/4或 d≥eMn1/4式中:B,e為系數(shù),當(dāng)軸材料為G=8.1×105kg.N/cm2,φ0=1/2度/米時,B=10e=0.62N=17×0.93=15.81Kwn=30r/min算得d=8.64cm=86.4mm因軸為固定連接時,會在同一截面上開有兩個鍵槽或淺孔,因此軸徑應(yīng)增大7-10%,即:軸徑d=86.4×(1+8%)=93.3mm依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選取d=94mm。(4)糊化鍋攪拌器功率的計算1.雷諾準(zhǔn)數(shù)Re=D02nγ/μ式中:D0——攪拌器直徑,mn——攪拌器轉(zhuǎn)速,取n=0.5r/sγ——醪液密度,γ=1059㎏/m3μ——液體絕對粘度,μ=0.002㎏/m.s代入得Re=2.52×0.5×1059/0.002=1654687.5功率準(zhǔn)數(shù)Np=A/Re+B1[(103+1.2Re0.66)/(103+3.2Re0.66)]P(HL/D)(0.35+B/D)(sinθ)1.2糊化醪重26696kg,則V糊化醪=26696/1059=25.21m3液面高HL=4V/πD2=2.28m先求出D0/D,B/D之值,公式中A,B1,P之值均可由表查出。D0/D=0.667B/D=0.11/3.75=0.0293式中D0——攪拌器直徑D——鍋身直徑B——攪拌液實際寬度根據(jù)D0/D、B/D之值,查《啤酒工藝手冊》得A=19.7;B1=0.40;P=1.1攪拌葉與旋轉(zhuǎn)平面所成角度θ=600代入得Np=0.09kw3.攪拌器需要功率N需=NPγn3D05/102g式中g(shù)——重力加速度,9.81m/sD0——攪拌器直徑,mn——攪拌器轉(zhuǎn)速,取n=0.5m/sγ——醪液密度,γ=1059kg/m5代入得N需=NPγn3D05/102g=0.09×1059×0.53×2.55/(102×9.81)=1.163kw4.電動機所需功率N電=K(K1N需+NT)/η總式中:K——電動機貯備系數(shù),K=1.2-1.4,取K=1.3K1——阻力系數(shù),K1=2-2.4,取K=2.2NT——克服傳動機結(jié)構(gòu)和軸封中損失功率取NT=0.5η總——傳動機總效率,取η總=0.4N電=K(K1N需+NT)/η總=1.3×(2.2×1.163+0.5)/0.4=9.94kw選電機型號IH65-40-250功率15Kw轉(zhuǎn)速30r/min4、糊化鍋重量計算設(shè)計中,糊化鍋壁和頂蓋厚b1=8mm,鍋底壁厚b2=10mm,升氣筒壁厚b1=3mm,升氣筒長15m.不銹鋼比重7900㎏/m3(1)鍋身重G1=πDδ1Hr=3.14×3.75×2.5×0.008×7900=1860.5㎏(2)鍋底重G2=0.5πD2δ2r=0.5×3.14×3.752×0.01×7900=1744.2㎏(3)鍋頂重G3=[π(D/2+d1/2)(D/2-d1/2)/sin120°]δ3r+πd1lδ3r=[π(3.75/2+0.593/2)×(3.75/2-0.593/2)/sin120°]×0.003×7900+3.14×0.593×15×0.003×7900=956.5㎏(4)其它設(shè)電動機,減速器,攪拌器,G=350㎏糊化鍋總重量G=1860.5+1744.2+956.5+350=4911.2㎏糊化鍋主要規(guī)格表項目單位規(guī)格項目單位規(guī)格有效容積ｍ325.21鍋身壁厚㎜8實際容積ｍ336鍋底壁厚㎜10工作壓力鍋內(nèi)鍋底夾層㎏/㎝2常壓鍋頂壁厚㎜3㎏/㎝20.75升氣筒長㎜1500最高工作溫度℃100升氣筒直徑㎜593鍋直徑㎜3750攪拌器功率KW1.774圓柱高度㎜2500電動機功率KW14.31攪拌器直徑㎜2500總重㎏4911.2五、糖化鍋設(shè)計糖化鍋主要作用是進行麥芽粉的蛋白分解作用,并與糊化醪混合,維持醪液在一定的溫度,使醪液進行淀粉糖化。1、型式與結(jié)構(gòu)采用不銹鋼材料,圓柱形器身,半圓形夾層底和弧形頂蓋的容器,底部附有夾套,靠近鍋底處設(shè)有槳式攪拌器,鍋底下有2個出料閥,鍋蓋上開設(shè)1個人孔拉門。鍋蓋頂部設(shè)有排氣管和照明燈及刷洗用噴球一個,鍋底設(shè)有溫度傳感器,并設(shè)有醪液進出口。2、糖化鍋的計算(1)、糖化鍋容積計算糖化鍋加水比為1:3.7麥芽醪重量G2=40044㎏并醪后總重G=26696＋40044＝66740㎏查《啤酒工藝手冊》,糖化醪密度為:γ=1074㎏/m3則糖化醪體積V有=G/γ=66740/1074=62.14m3糖化鍋容積V=V有/ф=62.14/0.7=88.77m3其中:ф——糖化鍋容積系數(shù),取ф=0.7糖化鍋直徑D為:D=1.366V0.33=1.366×88.770.33=6.0m糖化鍋高度H,為有利于液體的循環(huán)及有更大的加熱面積,取D:H=2:1則H=0.5D=0.5×6.0=3.0m糖化鍋升氣筒直徑d1=(1/40)0.5D=0.945m升氣筒長15m攪拌器直徑d2=2D/3=2×6/3=4m(2)、糖化鍋攪拌器功率的計算(1)雷諾準(zhǔn)數(shù)Re=D02nγ/μ式中:D0——攪拌器直徑,mn——攪拌器轉(zhuǎn)速,取n=0.5r/sγ——醪液密度,γ=1074㎏/m3μ——μ液體絕對粘度,μ=0.002㎏/m.s代入得Re=42×0.5×1074/0.002=4296000(2)功率準(zhǔn)數(shù)Np=A/Re+B1[(103+1.2Re0.66)/(103+3.2Re0.66)]×(H/D)(0.35+B/D)(sinθ)1.2D0/D=4/6=0.67B/D=0.11/6=0.018式中D0——攪拌器直徑D——鍋身直徑B——攪拌葉實際寬度由D0/D、B/D之值,查《啤酒工藝手冊》圖8-2-6得A=17.3圖8-2-7得B1=0.37圖8-2-8得P=1.08糖化鍋液面高度H=V/(πD2/4)=62.14/(3.14×6.02/4)=2.2m攪拌葉與旋轉(zhuǎn)平面所成角度θ=600代入得Np=0.082(3)攪拌器需要功率N需=NPγn3D05/102g式中g(shù)——重力加速度,9.81m/sD0——攪拌器直徑,mN——攪拌器轉(zhuǎn)速,取n=0.5m/sγ——醪液密度,γ=1074㎏/m3代入得N需=19.63KW(4)電動機所需功率N電=K(K1N需+NT)/η總式中:K——電動機貯備系數(shù),K=1.2-1.4,取K=1.3K1——阻力系數(shù),K1=1.1-1.3,取K=1.2NT——克服傳動機結(jié)構(gòu)和軸封中損失功率取NT=0.5η總——傳動機總效率,取η總=0.5N電=1.3×(1.2×19.63+0.5)/0.5=62.55查《材料與零部件》選電動機型號(5)糖化鍋鍋體重量設(shè)鍋外壁厚8mm,鍋底內(nèi)壁厚10mm,升氣筒厚18mm.不銹鋼比重7900㎏/m3,鍋頂壁厚3mm,夾層空隙30mm(一)鍋身重G1=πDHδ1Hr3.14×6.0×3.0×0.008×7900=3572.1㎏(二)鍋底重G2=0.5πD2δ2r=0.5×3.14×6.02×0.01×7900=4465.08㎏(三)鍋頂升氣筒重(近似看成錐形)G3=π[(D/2+d/2)(D/2-d/2)/2]/sin120°δ1r+πdlδ3r=3.14×[(6.0+0.945)/2×(6.0-0.945)/2]/sin120°×0.003×7900+3.14×0.945×0.003×15×7900=1620㎏(四)估計電動機,減速器,攪拌器,CIP等近似G4=500㎏(五)糖化鍋總重=3572.1+4465.08+1620+500=10157.18㎏(6)糖化鍋主要規(guī)格表名稱糖化鍋有效容積m362.14容積m388.77工作壓力㎏/㎝2鍋內(nèi)常壓鍋底夾層0.75最高工作溫度0c100鍋身8(不銹鋼)鍋底10(不銹鋼)鍋頂3(不銹鋼)攪拌器直徑㎜4000升氣筒直徑直徑㎜945糖化鍋重量㎏10157.18六、過濾槽1、型式與結(jié)構(gòu)過濾槽用于過濾糖化后的麥糟使麥汁與麥糟在短時間內(nèi)分開,從而得到澄清的麥芽汁。采用不銹鋼圓柱形槽身,在平底上面有一層與平底平行的過濾篩板,采用國際水平的銑槽篩板,可液壓升降耕刀,槽頂為圓錐體,槽頂開有封閉人孔,可嘹望,鍋頂設(shè)有4個噴球,由于洗糟和工藝刷洗2、過濾槽的主體計算(1)、麥層厚度麥糟層厚度不宜太厚或太薄,太厚會延長過濾時間,太薄麥汁濾出太快,麥汁澄清度低,麥糟易冷卻,過濾效率減弱,一般麥糟層厚度0.3-0.4m適宜,取0.4m.(2)篩板面積S=(G0y1+G01y)/h式中:G0——每次投料的麥芽量(t)y1——每噸麥芽產(chǎn)生的麥糟體積(m3/t),取y=0.4m3/tS=8520×1.9/0.4=40.47㎡(3)、有效容積麥汁過濾槽的有效容積與糖化鍋的有效容積相同則V有=62.14m3H有=V有/S=62.14/40.47=1.53m(4)、過濾槽高度H=H有+H余式中:H余為300-400㎜,取H余=400㎜則H=1.53+0.4=1.93m(5)、過濾槽直徑D=(4S/π)0.5=(4×40.47/3.14)0.5=7.18m(6)升氣筒直徑升氣筒的截面積為液體蒸發(fā)面積的1/30-1/50,取1/40則d1=(1/40)0.5D=(1/40)0.5×7.18=1.14m升汽筒長15m(7)過濾槽內(nèi)耕糟裝置的轉(zhuǎn)速A、耕糟時轉(zhuǎn)速0.25-0.4r/minB、出槽時轉(zhuǎn)速4-5r/min(8)過濾槽槽底與篩板間距槽底與篩板間距至少應(yīng)大于槽底管口直徑的1/4,設(shè)麥汁管口直徑d=40㎜查《啤酒工業(yè)手冊》表8-2-3得,過濾槽槽底與篩板間距為d/4+(5-8),則間距為40/4+8=18㎜因此,篩底裝置清洗管噴嘴和排污閥,可在不拆開篩板時進行清洗排污。(9)過濾槽攪拌器功率計算雷諾準(zhǔn)數(shù)ReRe=D02nγ/μ式中:D0——攪拌器直徑,取6.8mn——攪拌器轉(zhuǎn)速,取n=4r/min=0.067r/sγ——醪液密度,γ=1074㎏/m3μ——液體絕對粘度,μ=0.002㎏/m.s帶入得Re=1663668阻力系數(shù)由Re值,查《啤酒工業(yè)手冊》圖8-2-13得,ξ′=0.85取校正系數(shù)f=2則ξ=f×ξ′=2×0.85=1.7攪拌器需要功率N需=ξγn3D05/102g式中:g——重力加速度,9.81m/s2D0——攪拌器直徑,mN——攪拌器轉(zhuǎn)速,取n=0.067r/sγ——醪掖密度,γ=1074㎏/m3帶入得N需=1.7×1074×0.0673×6.85/(102×9.81)=7.98KW電動機所需功率N電=K(K1N需+NT)/Η總式中:K——電動機貯備系數(shù),K=1.2-1.4,取K=1.3K1——阻力系數(shù),K1=1.8NT——克服傳動機結(jié)構(gòu)和軸封中阻力損失功率0.5η總——傳動機總效率,取η總=0.4N電=1.3×(1.8×7.98+0.5)/0.4=48.3KW(10)、過濾槽的重量計算設(shè)槽身壁厚8㎜,槽底內(nèi)壁厚10㎜,升氣筒厚3㎜,升氣筒長15m,鋼比重7900㎏/m31.槽身重G1=πDHδ1r=3.14×7.18×1.93×0.008×7900=2750㎏2.槽底重G2=0.5πD2δ2r×3.14×7.182×0.01×7900=6394㎏3.槽頂及升氣筒重G3=π[(D/2+d/2)(D/2-d/2)]/sin120°δ6r+πdlδ3r=3.14×[(7.18+1.14/2×(7.18-1.14)/2)/sin120°×0.003×7900+3.14×1.14×15×0.003×7900=1888㎏G總=2750+6394+1888=11032㎏過濾槽主要規(guī)范如下:名稱過濾槽有效容積m362.14液面高度m1.53工作壓力㎏/㎝2(槽內(nèi))常壓槽身直徑m7.18圓柱高度m1.93壁厚㎜槽身8(不銹鋼)槽底10(不銹鋼)槽頂3(不銹鋼)重量㎏11032七、麥汁暫存罐麥汁暫存箱以裝下頭號麥汁為宜,頭號麥汁過濾時間為45—90分鐘,取1.5小時,能夠給糖化節(jié)約1.5小時。1、體積計算由物料衡算得頭號麥汁量為379.06×14200÷100＝53826.52公斤換算成體積為:53826.52/1042=51.66ｍ3則麥汁暫存箱體積為:51.66m3取容積系數(shù)為0.85,則總?cè)莘e為51.66/0.85=60.77m3取65m3取D:H=1:2V總=πD2H/4+2πD3/24得D=3.28mH=6.56m查表得公稱直徑Dg=3400mm曲邊高度h1=850㎜直邊高度h2=50㎜內(nèi)表面積F=13.0㎡容積V=5.60m32、重量計算(設(shè)壁厚為10㎜)G=(πDHδ+2Fδ)r=(3.14×3.28×6.56×0.01+2×0.01×13.0)×7900=7391.46kg八、煮沸鍋煮沸鍋用于麥汁的煮沸和濃縮,蒸發(fā)掉多余的水分,使麥汁達到一定濃度,并加入酒花,使酒花中所含的苦味及芳香物質(zhì)進入麥汁。(一)、型狀與結(jié)構(gòu)麥汁煮沸鍋的結(jié)構(gòu)形式與糊化鍋基本相同,因為麥汁煮沸鍋需要容納全部麥汁,因此容積較大。在鍋頂上有人孔,便于觀察麥汁量,鍋內(nèi)設(shè)有液量標(biāo)尺。在鍋身上部還有一圈開有小孔的噴水管,便于清洗鍋壁,其它與糖化鍋相同。(二)、主體尺寸有效體積:有物料衡算得熱麥汁量G=542.38×142=77017.96公斤體積V＝77017.96÷1042＝73.9m32、煮沸鍋容積V=V有/Φ=73.9/0.7=105.6m3鍋身高H=D/2;V=D/2×π×(D/2)2帶入數(shù)據(jù)得D=6.45m;H＝3.2m4、升氣筒直徑dH=(1/40)1/2D=1.02m6、攪拌器直徑D0=2/3D=4.3m7、攪拌器功率r=1048kg/m3n=0.5r/s雷諾準(zhǔn)數(shù)Re=D02nr/μ=4.32×0.5×1048/0.002=56812.45功率準(zhǔn)數(shù)Np=A/Re+B1×[(103+1.2Re0.66)/(103+3.2Re0.66)]P×(H/D0)(0.35+B/D)(sinθ)1.2液面高H=V有/(πD2/4)=3.11D0/D=4.3/6.45=0.667B/D=0.11/6.45=0.017查《啤酒工藝手冊》P448,A=17B1=0.35P=1.0NP=0.075攪拌器所需功率N需=NPrn3D05/102g=21.68電動機功率N電=K×(K1N需+NT)/η總K——電動機貯備系數(shù)K=1.2-1.4,取1.2K1——阻力系數(shù)K1=1.1NT——克服傳動機結(jié)構(gòu)和軸封中阻力損失功率,0.5η總——傳動機總效率,取0.4N電=73.0448、重量計算鍋身壁厚8㎜,鍋底夾套夾層10㎜,鍋頂壁厚8㎜,升汽筒厚3㎜,升氣筒高18m,以上均為不銹鋼材料,比重7900㎏/m3(1)、鍋身G1=πDHδ1r=3.14×6.45×3.2×0.008×7900=4096㎏(2)、鍋底重G2=0.5πD2δ2r×3.14×6.452×0.01×7900=5160㎏(3)鍋頂及升氣筒重G3=π[(D/2+d/2)(D/2-d/2)]/sin120°δ6r+πdlδ3r=3.14×[(6.45+1.02)/2×(6.45-1.02)/2]/sin120°×0.003×7900+3.14×1.02×15×0.003×7900=1692.6㎏(4)總重G=4096+5160+1692.6=10948.6Kg煮沸鍋主要規(guī)格表名稱煮沸鍋有效容積m373.9容積m3105.6鍋身8(不銹鋼)鍋底10(不銹鋼)鍋頂3(不銹鋼)煮沸鍋直徑mm6450攪拌器直徑㎜4300升氣筒直徑直徑㎜1020升氣筒長mm1500煮沸鍋重量㎏10948.6九、回旋沉淀槽回旋沉淀槽是一種分離熱麥汁中熱凝固物的設(shè)備。其操作原理即熱麥汁以切線方向泵入圓柱形回旋槽內(nèi),不斷回旋運動,直至熱麥汁中的熱凝固物與麥汁分離,以圓堆丘狀沉淀于槽的底部中央。待麥汁排出后,再用請水從槽中沖洗和排除熱凝固物。一、型式與結(jié)構(gòu)回旋沉淀槽采用不銹鋼制成,槽身圓柱形,槽頂采用錐形結(jié)構(gòu),上有刷洗噴球一個,槽底為便于流出,設(shè)計成平底傾斜(小于2%的傾斜度),采用圓形密閉人孔,切線進料,麥汁進口有兩個,一個位于距圓柱體高度的1/3處,另一個位于離底部80cm處,開始進料時先有底部進料口進入,流速控制1.5m/s,在液面接近或達到第二麥汁進料口位置時,改由第二進料口進料,流速控制在10m/s.(進料口高,麥汁流出進料口后由于重力作用向前下方?jīng)_擊,加上開始動能較大,待麥汁接觸到槽底或低層液面時會在接觸處形成沖擊浪花而使麥汁飛濺,與空氣接觸面激增大,麥汁氧化作用加劇)麥汁出口導(dǎo)管三根,便于上部澄清麥汁先排出,最后一根導(dǎo)管位于底部。二、主體尺寸(一)、槽身尺寸每批次熱麥汁量為77017.96公斤則有效容積V有=73.9m3實際容積V=V有/φ=73.9/0.7=105.6m3式中:φ——旋渦沉淀槽容積系數(shù),取0.7由于麥汁高一般小于3m,因此設(shè)Hl=3mV有=π/4×D2Hl,得D=5.6m總高度H=4.29m升氣筒直徑d1=(1/40)D=(1/40)0.5×5.6=0.885m(二)、重量計算設(shè)槽身壁厚8㎜,槽底壁厚10㎜,升氣筒厚3㎜,升氣筒長15m,鋼比重7900㎏/m3(1)槽身重G1=πDHδ1r=3.14×5.6×4.29×0.008×7900=4767.5㎏(2)槽底重G2=0.5πD2δ2r×3.14×5.62×0.01×7900=3889.6㎏(3)槽頂及升氣筒重G3=π[(D/2+d/2)(D/2-d/2)]/sin120°δ6r+πdlδ3r=3.14×[(5.6+0.885)/2×(5.6-0.885)/2]/sin120°×0.003×7900+3.14×0.885×15×0.003×7900=1469.3㎏總重G總=4767.5+3889.6+1469.3=10126.4㎏(三)、麥汁切線進口管直徑進口速度在4-10m/s,可達良好分離效果,設(shè)u=10m/s,一般麥汁進料12-20min,在槽內(nèi)停留20min,達到所需澄清度。取t=20min.V=t×u×π×D2÷4帶入數(shù)據(jù)計算得D＝0.089m(四)、出口管位置(設(shè)三個)第一出口管位于麥汁高度2/3處,距槽底3×2/3=2m第二出口管位于麥汁高度1/10處,距槽底3×1/10=0.3m第三出口管位于槽底最低處,同時作為熱凝固物排出口?；匦恋聿壑饕?guī)范表名稱回旋沉淀槽直徑㎜7300圓柱高度㎜4870麥汁高度㎜3000麥汁進口(距槽底㎜)1000出口距底㎜一二300三0總?cè)莘em3177.52有效容積m3124.26材質(zhì)及鋼厚度不銹鋼8㎜重量16118.4第二章發(fā)酵、過濾設(shè)備一、薄板冷卻器(一)、型式與結(jié)構(gòu)薄板冷卻器的主要特點是板間間隙小,冷熱流以薄膜狀流動,因此傳熱效率高。傳熱壁由板片組成,因此在很小的空間內(nèi)擁有很大的穿熱面積,易于裝卸和清洗。該機主要由固定板、活動板、后撐架、上下軸、壓緊螺桿、緊封填圈、換熱板等物件組成,換熱板懸掛在上下軸上,前端有固定板,旋緊后撐架壓緊螺桿使端面板將換熱器迭合在一起,橡膠圈達到密封,每片波紋壓緊、兩極之間的間隙形成流體換熱通道,而所有板的角孔形成通道。冷卻目的是將麥汁冷卻至8℃左右進行發(fā)酵。(二)薄板冷卻器的設(shè)計計算采用一段式冷卻,冷卻時間為1小時,此工藝特點是以水為載冷劑,先將常溫自來水冷卻至20C,然后與熱麥汁進行熱交換,一次將麥汁冷卻到發(fā)酵前工藝要求的溫度。1、傳熱系數(shù)的計算熱麥汁950C——80C,冰水20C——850C。流通數(shù)的確定:m=G/(ρfu)式中:ρ——麥汁密度1007kg/m3f——每一薄板間間隙,即麥汁流動截面㎡,且f=bhu——麥汁流速,u=0.3m/sb——流道寬度,b=680mmh——平均板間距,h=4mm由物料衡算得每批次可得熱麥汁77017.96公斤則m=77017.96/(3600×1007×0.68×0.004×0.3)=26.03取m=27二、發(fā)酵罐(一)、形狀結(jié)構(gòu)本設(shè)計采用立式圓筒體錐底發(fā)酵罐,外筒體螺形或拱形,罐筒題壁和錐底有冷卻夾套,采用不銹鋼材料。罐頂裝置采用世界著名的丹麥設(shè)計,防真空閥可CIP刷洗,高精度制造的壓力安全閥與防真空閥均采用研磨配制。自動控制,便于回收酵母和CO2易于洗刷。(二)、主體尺寸1.每批次進入發(fā)酵罐冷麥汁498.99×142＝70856.58升,V有=70856.58×5=354282.9L每天1.6罐,每個發(fā)酵罐有效容積為354.3㎡,發(fā)酵罐容積系數(shù)0.8-0.85,取0.8,則發(fā)酵罐體積為:V=V有/0.8=354.3/0.8=442.9m3,選480m3的罐。2.由于D:H=1:4發(fā)酵罐容積V=1/2×4/3π×D3/8+1/3×πD2/4×D/2tg600+πD2/4×H則D=5.2m3.發(fā)酵罐罐身柱體高H=4D=20.8m錐底H1=D/2×tg600=4.5m,罐頂h=D/4=1.3mΣH=H+H1+h=26.6m(三)、重量計算δ2δ1(1)罐身G1=π/4[(D+2δ1)2-D2]×H×r=21928.5㎏(2)封頭和罐底G封=π/12[(D+2δ2)3-D3]×r×H=4385.7㎏G罐=π/12[(D+2δ2)2-D2]×H×r=1953.5㎏(3)、總重G=G1+G封+G罐=28267.7㎏(四)、發(fā)酵罐數(shù)量發(fā)酵時間一般為20-30天,設(shè)發(fā)酵時間為25天,一年共計生產(chǎn)2285批次,每5批次一罐,每天使用1.6個罐,共需發(fā)酵罐數(shù):25×1.6=40個(五)冷卻面積柱身液面高h=(V發(fā)-V罐)/(π/4×D2)=15.18m冷卻面積S=π×D×h=3.14×5.2×15.18=247.86㎡圓柱錐底發(fā)酵罐的主要規(guī)范表名稱圓柱錐底發(fā)酵罐有效容積m3442.9實際容積m3480罐身直徑m5.2柱體高度m20.8圓錐角°60罐身厚度mm8封頭及錐底厚度mm10夾套工作壓力㎏/㎝2罐內(nèi)工作壓力kg/cm22冷卻面積㎡247.86重量kg28267.7三、酵母擴培與回收貯存設(shè)備酵母擴培系統(tǒng):選用的系統(tǒng)及罐體設(shè)計無死角,每個罐體有獨立的加熱及冷卻夾套,每個罐有獨立的終端無菌空氣過濾器,具有PLC集中自動控制系統(tǒng),可自清洗的充氧攪拌。酵母貯存系統(tǒng):帶CIP的充氧攪拌系統(tǒng),符合無菌標(biāo)準(zhǔn),擁有加熱及冷卻夾套,可與發(fā)酵車間的整個控制系統(tǒng)連接(AlfaLaval/Apv/GEA)能夠保證最高的酵母活力,四、麥汁充氧及酵母添加設(shè)備麥汁充氧系統(tǒng):麥汁流量自動設(shè)定并調(diào)節(jié);連續(xù)高效充氧混合器;無菌衛(wèi)生級標(biāo)準(zhǔn),能滿足純生啤酒生產(chǎn)要求(AlfaLaval/Apv/GEA)酵母添加系統(tǒng):連續(xù)計量添加;自動設(shè)置添加比率(AlfaLaval/Apv/GEA)五、過濾機(一)、粗濾1、由物料衡算及選型可知,每發(fā)酵罐共生成發(fā)酵液的體積為489×142×5＝347190L,則質(zhì)量為347190×1.042/1000=362t;每天過濾為362×1.6＝579每天工作10小時,則過濾機能力為57.9t/h2、選擇考慮到品牌因素,便于機動選用選用燭式硅藻土過濾機,30噸/小時2臺(二)、精濾機板框式精濾機,它與普通的薄板式壓濾機相似只是在裝機時將預(yù)制的紙板插在濾板之間,過濾紙板是由30—50u寬的木材纖維和棉花纖維,石棉和硅藻土所組成,具有較高的吸附和滲透能力,為了提高成品啤酒的非生物穩(wěn)定性,以除去一部分多酚物質(zhì),常在紙板配方中添加少量PVPP(不溶性聚乙烯吡咯烷酮)。板框過濾機可連續(xù)使用,處理量與硅藻土過濾機匹配,30m3/h,過濾過程中過濾壓強不斷上升,但不得超過1.3(表壓),否則必須用水反沖,要及時更換紙板。六、脫氧水及高濃稀釋設(shè)備脫氧水裝置:自動流量調(diào)節(jié);氧含量自動在線檢測與控制;出口水含氧量小于0.02PPm;具有再次C