啤酒課程設(shè)計(jì)計(jì)算書-劉卓完美版

-.z.啤酒糖化發(fā)酵工藝設(shè)備課程設(shè)計(jì)計(jì)算書作者：**：院系：專業(yè)：題目：云南省**市年產(chǎn)13.5萬噸12°淺色啤酒廠糖化發(fā)酵工藝設(shè)備設(shè)計(jì)重點(diǎn)設(shè)備——糖化鍋指導(dǎo)教師：2015年11月-.z.目錄TOC\o"1-3"\h\u28806第1章工藝計(jì)算 328511.1計(jì)算依據(jù) PAGEREF_Toc28513134551.2以100Kg混合原料生產(chǎn)11°淺色啤酒物料計(jì)算 3170061.2.1糖化物料的計(jì)算 3226841.2.2澄清冷卻物料的計(jì)算 6317781.2.3主發(fā)酵的計(jì)算 6120471.2.4后發(fā)酵的計(jì)算 737691.2.5成品啤酒的計(jì)算 7214011.2.6換算成100L成品啤酒的各項(xiàng)數(shù)據(jù) 7HYPERLINK\l_Toc127591.2.7換算成13.5萬噸成品啤酒量各項(xiàng)數(shù)據(jù) 7182261.2.8換算成每日生產(chǎn)量各項(xiàng)數(shù)據(jù) 74813第2章設(shè)備計(jì)算 9310132.1貯箱計(jì)算 9261322.2碎機(jī)生產(chǎn)能力的計(jì)算 1033452.3糖化 1196462.3.1糊化鍋 11282322.3.2糖化鍋12275432.3.3過濾槽 147722.3.4蒸煮鍋 1542612.4旋渦沉淀槽 42611697852.5薄板冷卻器 18152442.6水箱 2113012.7糖化用泵的選擇 21104662.8發(fā)酵設(shè)備計(jì)算 2195842.9硅藻土過濾機(jī) 27318272.10清酒罐 2717588第3章重點(diǎn)設(shè)備及其計(jì)算 28啤酒糖化發(fā)酵設(shè)備一覽表29第1章工藝計(jì)算1.1計(jì)算依據(jù)(1)以100Kg混合原料計(jì)算，麥芽：玉米=70:30，釀造12°淺色啤酒。(2)工藝損耗以國(guó)家公布的一級(jí)企業(yè)先進(jìn)指標(biāo)為計(jì)算依據(jù)。(3)根底數(shù)據(jù)：選澳大利亞麥芽，年產(chǎn)13.5萬噸12°淺色啤酒，麥芽：玉米=70:30，重點(diǎn)設(shè)備糖化鍋。圖1-1生產(chǎn)原料數(shù)據(jù)圖工程名稱代號(hào)%說明定額指標(biāo)原料利用綠麥芽水分大米水分無水麥芽浸出率無水大米浸出率無水玉米浸出率фWmWnEmEn985.212819392.2原料配比麥芽大米mn7030損失率冷卻損失發(fā)酵損失過濾損失包裝損失1.01.01.52.0啤酒總損失率5.5年生產(chǎn)320天，生產(chǎn)旺季每天糖化6次，生產(chǎn)淡季每天糖化3次，每年總糖化次數(shù)為1440次。1.2以100Kg混合原料生產(chǎn)11°淺色啤酒物料計(jì)算1.2.1糖化物料的計(jì)算(1)谷物清凈磨碎損失重量〔kg〕采用干法粉碎：麥芽清磨損失：gm=m×Pm=70×0.66%=0.462〔kg〕大米清磨損失：gn=n×Pn=30×0.60%=0.180〔kg〕總損失：g=gm+gn=0.642(2)100kg混合原料中含浸出物重量〔G〕(濕法粉碎)麥芽：Gm=(m-gm)×(1-Wm)×Em=〔70-0.462〕×(1-5.2%)×81%=53.40〔kg〕〔干法破碎〕=m(1-Wm〕×Em=70×(1-5.2%)×81%=53.75(kg)(濕法破碎)大米：Gn=(n-gn)×(1-Wn)×En=〔30-0.180〕×(1-12%)×93%=24.40〔kg〕〔干法破碎〕=n(1-Wm〕×En=30×(1-12%)×93%=24.55(kg)(濕法破碎)則：E=Gm+Gn=53.5+24.5=78(kg)(3)糖化用水計(jì)算〔G水〕釀造12°淺色啤酒的頭號(hào)麥汁的濃度一般為12%—14%，現(xiàn)取13%，糖化時(shí)原料利用率Φ=98%，原料含水率和糖化時(shí)水分蒸發(fā)量忽略不計(jì)。G水==〔98%×78×〔100-13%〕〕/16=477.13〔kg〕式中 E——混合原料混合物重量〔kg〕B——頭號(hào)麥汁濃度〔13%〕(4)麥糟的計(jì)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〔g’m〕為：g’m=m×(1-Wm)×(1-Em)×=70%×(1-5.2%)×(1-81%)×98%=12.36(kg)玉米中非浸出物〔gˊn〕為：g’n=n×(1-Wn)×(1-En)×=30×(1-12%)×(1-93%)×98%=1.81(kg)則：100kg混合原料中含非浸出物g為：g=g’m+g’n=14.17(kg)設(shè)：由過濾糟排出的非浸出物即為麥糟，其含水率為80—85%，現(xiàn)取85%則：濕麥糟重量=14.17/〔1-85%〕=94.4(kg)(5)麥糟吸麥汁量當(dāng)頭號(hào)麥汁濾出后，殘留在麥糟內(nèi)液體是被原料中非浸出物吸收的頭號(hào)麥汁，其吸收率即為麥糟的含水率〔85%〕麥糟吸頭號(hào)麥汁量為：〔94.47×85%〕/〔1-B〕=92.30〔kg〕(6)頭號(hào)麥汁收量由100kg混合原料可得11%的麥汁量為：〔原料浸出物含量×原料利用率〕+糖化用量即：(E×Φ)+W水=(78×98%)+477.13=553.57(kg)由于原料中非浸出物吸收局部麥汁，所以實(shí)際頭號(hào)麥汁收量為：553.57-92.30=461.27〔kg〕(7)洗糟用水量計(jì)算由麥汁帶走的水量〔W4〕設(shè)：最終麥汁濃度為10%，麥汁煮沸后經(jīng)沉淀槽和板式熱交換器冷卻時(shí)，由于麥汁自然蒸發(fā)，其濃度提高了0.2%所以，在蒸發(fā)后麥汁重量==78×99%/9.8%=787.96〔kg〕設(shè)：麥汁在煮沸鍋內(nèi)大蒸發(fā)強(qiáng)度為10%，大蒸發(fā)時(shí)間為1.5h，蒸煮鍋內(nèi)蒸發(fā)水分為W*W*=蒸煮前麥汁量×蒸發(fā)強(qiáng)度×蒸發(fā)時(shí)間即：W*=(W*+787.96)×10%×1.5所以：W*=139.05〔kg〕則：煮沸前麥汁量=787.96+139.05=927.01〔kg〕煮沸前麥汁濃度〔B’〕為：B’〔%〕=×100%=78×99%/927.01=8.33%過濾槽排出所有麥汁的水分W4為：W4=煮沸前麥汁量-其中浸出物含量=927.01-78×99%=849.79(kg)②麥糟帶走的水量〔W5〕W5=濕麥糟重量-濕麥糟中干物質(zhì)重量=94.4-14.7=79.7〔kg〕③原料帶走的水量〔W3〕W3=(70)×5.2%+(30)×12%=7.24(kg)則：洗糟用水量W2=W5+W4-W1-W3W2=79.7+849.79-461.27-7.24=460.98(kg)(8)熱麥汁體積由上計(jì)算可知，煮沸完畢后得濃度為9.8%的熱麥汁，重量為787.96kg，麥汁比重1.004kg/L,而100℃時(shí)熱麥汁比20℃時(shí)，其體積膨脹系數(shù)為1.04所以，熱麥汁的體積V=787.96/1.004×1.04=816.21L(9)酒花的計(jì)算設(shè)：酒花用量為每百升熱麥汁添加干酒花量為0.1—0.2kg，現(xiàn)取0.12kg則：每百升熱麥汁的酒花用量=816.21×0.12/100=0.98〔kg〕設(shè)：酒花在麥汁煮沸時(shí)浸出率為40%，濕酒花含水量為80%則：濕酒花糟重=0.98×(1-40%)/(1-80%)=2.94〔kg〕1.2.2澄清冷卻物料的計(jì)算設(shè)：澄清冷卻損失占熱麥汁體積的1.0%，則：冷麥汁產(chǎn)量：816.21×〔1-1.0%〕=808.05(L)1.2.3主發(fā)酵的計(jì)算發(fā)酵度計(jì)算E=(0.0665A+n)/(100+1.0665A)A=3.3%;E=10%;n=3.53%真正發(fā)酵度=〔10-3.53〕/10×100%=64.70%(1)發(fā)酵中排出的CO2量設(shè)：10%麥汁比重為1.0040kg/L則：主發(fā)酵時(shí)被發(fā)酵的浸出物〔以麥汁糖汁〕為：790.33×1.0040×10%×64.70%=51.33〔kg〕C12H12O114C2H5OH+4CO2分子量3424×44則：由反響式可算出發(fā)酵生成CO2量WCO2為：342：4×44=49.47：WCO2所以，WCO2=26.42〔kg〕設(shè)：主發(fā)酵液〔嫩啤酒〕中CO2的溶解量為0.35—0.45%〔w/w〕，現(xiàn)取0.40%則：溶解在嫩啤酒中CO2量為：790.33×1.0040×0.40%=3.17〔kg〕所以，發(fā)酵排出的CO2量WCO2為：26.42-3.17=23.25〔kg〕設(shè)：CO2在20℃，常壓下，1.832kg/m3則：游離的CO2體積=21.80/1.832=12.69m3(2)酵母產(chǎn)量設(shè)：每百升麥汁在發(fā)酵后形成1.5—2.5kg的泥狀酵母，現(xiàn)取2.0kg則：酵母產(chǎn)量=700.93×2.0/100=15.81kg設(shè)：主發(fā)酵形成泥狀酵母〔含水率為85%〕平均40%用于再生產(chǎn)菌重，60%用于制造商品干酵母粉〔含水率為7%〕則：商品干酵母=(3)主發(fā)酵后嫩啤酒產(chǎn)量設(shè)：麥汁經(jīng)過主發(fā)酵，由于泡蓋，酵母沉淀及輸送等體積損失為冷麥汁的2.0%則：嫩啤酒產(chǎn)量=700.93×(1-2.0%)=744.52〔L〕1061.2.4后發(fā)酵的計(jì)算設(shè)：啤酒在后發(fā)酵期間損失為：貯酒桶沉淀為：0.2—0.5%，桶口溢出損失等為0.2—0.5%，現(xiàn)取后酵損失為嫩啤酒量的0.5%〔v〕則：后發(fā)酵的啤酒收量=700.93×(1-2%)=686.91〔L〕1.2.5成品啤酒的計(jì)算(1)過濾后酒量為：744.52×〔1-2.5%〕=725.91〔L〕取成品啤酒損失為后酵啤酒體積的2%(2)品啤酒產(chǎn)量=725.91×(1-2%)=711.39〔L〕成品啤酒總收率=成品啤酒量÷熱麥汁量=711.39÷798.31=89.11%即：總損失率為=1-89.11%=10.89%(3)設(shè)瓶裝啤酒含量：0.64L/瓶瓶裝數(shù)n=711.39/0.64=1111.55瓶(4)啤酒噸酒耗糧設(shè)10°啤酒每升重1.010kg,則噸酒耗糧=〔100×1000〕/(711.39×1.010)=143.1kg/T=11°噸酒耗糧157.41kg/T<158kg/T1.2.6換算成100L成品啤酒的各項(xiàng)數(shù)據(jù)生產(chǎn)100L成品啤酒相當(dāng)于100kg混合原料生產(chǎn)啤酒的倍數(shù)：n=100/711.39=0.1406(倍)所有數(shù)據(jù)乘以n1.2.7換算成13.5萬噸成品啤酒量各項(xiàng)數(shù)據(jù)生產(chǎn)13.5萬噸啤酒相當(dāng)于100kg混合原料生產(chǎn)啤酒的倍數(shù)：n=(135000×1000)/(711.39×1.010)=187890.42(倍)所有數(shù)據(jù)乘以n1.2.8換算成每日生產(chǎn)量各項(xiàng)數(shù)據(jù)設(shè)每年生產(chǎn)320天，則每日生產(chǎn)啤酒相當(dāng)于100kg混合原料生產(chǎn)啤酒的倍數(shù)物料名稱單位對(duì)100kg原料對(duì)100L12°啤酒糖化一次生產(chǎn)13.5萬噸混合原料Kg10014.3113415.61.93×106大麥Kg7010.01793911.35×106大米Kg304.2934024.75.8×105酒花Kg1.220.211197.82.85×104熱麥汁L613.5105.7099093.751.43×108冷麥汁L607.37104.64981001.41×108發(fā)酵液L601.30103.60971251.40×108過濾液L592.28102.0495662.51.38×108成品啤酒L580.43100.0937501.35×108n=(135000×1000)/(320×711.39×1.010)=587.16(倍)所有數(shù)據(jù)乘以n圖1-2年產(chǎn)13.5萬噸12°淺色啤酒廠物料衡算本廠年生產(chǎn)日320天,生產(chǎn)旺季每天糖化6次，生產(chǎn)淡季每天糖化3次，每年總糖化次數(shù)為1440次。第2章設(shè)備計(jì)算設(shè)本廠年生產(chǎn)日320天日投料量：〔126130〕72679.5kg其中麥芽量：〔81984.50〕50875.65kg玉米量：〔44145.50〕21803.85kg設(shè)日糖化批次：4.5次/天每批次糖化投料量：72679.5/4.5=16151kg每批次糖化投麥芽量：50875.65/4.5=11305.7kg每批次糖化投玉米量：21803.85/4.5=4845.3kg2.1貯箱計(jì)算(1)麥芽貯箱 成品麥芽容重500kg/m3V1=50875.65÷500=101.75m3設(shè)成品麥芽貯箱容積系數(shù)φ=0.8成品麥芽貯箱總?cè)萘浚篤==127.19m3一般采用方形錐底，構(gòu)造內(nèi)襯白鐵皮，定箱尺寸A=6m a=0.4mB=5.5m b=0.3m圖2-1麥芽貯箱示意圖H=3.5m h=2mV總=A×B×H+〔2A×B+A×b+B×a+2ab〕=138.91m3(2)玉米貯箱成品大米容量500kg/m3 V1=21803.85÷500=43.61m3設(shè)成品大米粉貯箱容積系數(shù)φ=0.8成品大米貯箱總?cè)萘浚篤==62.29m3一般采用方形錐底，構(gòu)造內(nèi)襯白鐵皮，定箱尺寸A=6m a=0.4mB=5.5m b=0.3mH=2m h=0.2mV總=A×B×H+〔2A×B+A×b+B×a+2ab〕=68.34m3(3)玉米粉貯箱φ=0.7大米粉比容1.73m3/噸大米粉貯箱總?cè)萘浚篤==1.73×2.18/0.7=5.39m3一般采用方形錐底，構(gòu)造內(nèi)襯白鐵皮，定箱尺寸A=3m a=0.2mB=2m b=0.1mH=1m h=2mV總=A×B×H+〔2A×B+A×b+B×a+2ab〕=10.25m3(4)麥芽粉貯箱φ=0.7麥芽粉比容2.56m3/噸大米粉貯箱總?cè)萘浚篤==2.56×50.88/0.7=186.08m3一般采用方形錐底，構(gòu)造內(nèi)襯白鐵皮，定箱尺寸A=7m a=0.4mB=6m b=0.3mH=4m h=2mV總=A×B×H+〔2A×B+A×b+B×a+2ab〕=197.58m32.2碎機(jī)生產(chǎn)能力的計(jì)算(1)麥芽粉碎機(jī)每天處理麥芽重50875.65kg，每天工作7h則：粉碎機(jī)生產(chǎn)能力為 ’=50875.65/6=8479.28kg/h≈10噸選用六輥型麥芽粉碎機(jī)，生產(chǎn)能力為5噸/小時(shí)，棍子規(guī)格Φ150×1000mm配電機(jī)Y160L-6112千瓦；970轉(zhuǎn)/分；2臺(tái)(2)玉米粉碎機(jī)每天處理玉米重21803.85kg，每天工作6h則：粉碎機(jī)生產(chǎn)能力為 =21803.85/6=3633.98kg/h2.3糖化2.3.1糊化鍋糊化鍋投料量5670kg(玉米)糊化鍋加水量：471.55×=199.89kg加水比 m1==5.00糊化鍋投料量為：G1=(m1+1)×G01=5+1)×5670=34020kg糊化時(shí)煮沸20min，每小時(shí)蒸發(fā)水含量為5%蒸發(fā)量=5%×34020×=567kg則：糊化時(shí)加水量為：5×5670+567=28917〔kg〕為保持糊化鍋中水分和溫度校核m1==5.1實(shí)際糊化鍋投料量為：〔5.1+1〕×567=34587kg干物質(zhì)重量百分比：=14.5%查干物質(zhì)比重?fù)Q算表r=1.11/m3糊化鍋有效容積 V1有效==30.65m3設(shè)：糊化鍋容積系 Φ=0.65則：糊化鍋總?cè)莘e V===47.15m3各局部尺寸，采用圓柱底式鍋V總=V體+V底=D2H+〔R3〕設(shè)：H：D=1：2D==4.16 圓整D=4.20m校核：V總=D3=×3.14×〔4.2〕3=47.09m3===63.7%②升氣筒直徑，按工業(yè)發(fā)酵設(shè)備 d1D=根據(jù)糖化間平面布置，為確保蒸汽暢通上升，故取d=所以，D1=×D=×3.80=0.76m 圓整D1=0.8m校核：〔〕2=〔〕2=0.0333=③加熱面積 A=a×V 取不銹鋼材質(zhì) a=0.6—1.2，取a=1.2則：A=1.2×30.65×63.7%=24.65m3而鍋底球面積A’=2R2=2×3.14×2.082=27.17m2即采用鍋底〔半球體〕為加熱面積即可滿足要求④鍋重，取鍋皮厚8mm，查表r不銹鋼=7900kg/m3W=⑤附屬設(shè)備：電機(jī)一臺(tái)攪拌器：n1=30rPm2.3.2糖化鍋投麥芽量8500kg/h糖化加水比 m2==4.53糖化投料量 G2=〔1+m2〕Go2=(1+4.53)×8500=47005kg糖化T糊化鍋投料量為：34587kg 蒸發(fā)水分：567kg實(shí)際糊化醪量：34587-567=34020kg糊化鍋干物質(zhì) 14.5%淀粉干物質(zhì)比熱C=0.37kcal/kg℃則：糊化醪比熱C1=0.37×14.5%+(1-14.5%)×1=0.9087kcal/kg℃麥芽醪干物質(zhì)重量干物質(zhì)重%==11.18%麥芽醪比熱C2=0.37×17.5%+〔1-17.5%〕×1=0.9296kcal/kg℃醪液濃度控制在18左右，根本不影響酶的作用，糖化鍋內(nèi)參加麥芽；50℃保溫時(shí)，只有pr分解，干物質(zhì)百分對(duì)糖化的影響不大。糖化醪干物質(zhì)重量百分比%==18.48%糖化醪比熱 C=0.37×18.48%+1×〔1-18.48%〕=0.88357kcal/kg℃糖化溫度pr休止溫度50℃t===70.69℃所以m1,m2合理。糖化鍋尺寸糖化醪量為81025，糖化醪干物質(zhì)重量百分比11.18%，r=1.025/m3糖化鍋有效容積 V有效==72.10m3取糖化鍋容積系數(shù)Φ=0.8 V總=72.10/0.8=90.125m3各局部尺寸：采用圓柱底式鍋H：D=1：2V總=V體+V底=D2H+〔R3〕=D3D=1.15×=1.15×=4.79m 圓整 D=4.80 H=2.40校核：V總=V總=D3=×3.14×〔4.80〕3=89.95m3==72.10/89.95×100%=80.16%升氣筒直徑：同糖化鍋，糖化鍋蒸汽量不大，取=1/50所以，d=D=2.2×=0.792m 圓整 d=0.8m加熱面積：糖化鍋采用不銹鋼，球底為鋼質(zhì)，中有加熱夾套〔備用〕A=a×V a取0.8則：A=0.8×79.05×68.81%=43.52m3鍋重計(jì)算：鍋厚取8mm r鋼=7900kg/m3,r銅=8900kg/m3,則：W=f．附屬設(shè)備：電機(jī)J02-62-8F一臺(tái)：I=25，N2=30rPm2.3.3過濾槽(1)所需容積計(jì)算:按物料衡算，每次糖化總量81025kg,糖化醪干物質(zhì)重量分?jǐn)?shù)11.18%。查干物質(zhì)比重?fù)Q算得r=1.075/m3V有效==79.05m3生產(chǎn)需要1.2的容積系數(shù)V總=1.2×V有效=94.86m3(2)過濾面積：采用圓柱平底 F×h=G×yG：每批糖化時(shí)，投麥芽量8500kgy：每噸麥芽形成糟量1.8—2.0m3/T取1.8m3/Th：糟層厚度0.3—0.45m取0.4F===38.25m2過濾槽的直徑高度：D===6.98m 圓整 D=7.00mH’===2.07H’’容積高度，一般0.3—0.4m，取0.3所以H總=H’+H’’=2.07+0.3=2.37m校核：F’=D2=(7)2=38.465m3V’總=D2H=×〔7〕2×2.37=91.16m3===86.72%②升氣筒直徑d 取d=×D所以，d=×D=×7=0.99m 圓整 d=1m③出料管，做底出料分布，根據(jù)啤酒工業(yè)手冊(cè)P435，1個(gè)管/1.25—1.5m2取1個(gè)管/1.25m2有出料管n=d==25.5 圓整 n=26個(gè)管導(dǎo)出管直徑 25—40mm，取Φ=40mm④過濾槽內(nèi)耕槽裝置轉(zhuǎn)速a．耕槽時(shí)，為防止麥槽揚(yáng)起，一般轉(zhuǎn)速為0.25—0.4r/min，圓周轉(zhuǎn)速0.04—0.07m/sb．槽時(shí)轉(zhuǎn)速，根據(jù)實(shí)際約4—5r/min，圓周轉(zhuǎn)速0.4—0.7m/s太快：達(dá)不到出槽目的太慢：出槽時(shí)間太長(zhǎng)⑤過濾槽與篩板間距，至少應(yīng)大于槽底管中直徑的1/4查手冊(cè)〔下〕P438表8—2.3間距為：d+5—8，取×40+7=17mm⑥洗糟用水量：由物料衡算W=365.57×14158.13/100=51757.88kg/次⑦附屬設(shè)備 ：電機(jī)J03/60S-4T2一臺(tái)：轉(zhuǎn)速120轉(zhuǎn)/分2.3.4蒸煮鍋(1)鍋容積確定，以每批次麥汁為準(zhǔn)V成品=24×10000×1000÷〔320×8×1016〕=92.27m3啤酒生產(chǎn)總損失為：7.5%V2===99.76m3蒸發(fā)水分百分率：a=e×t=1.5×10%=15%(蒸煮1.5h)蒸煮前麥汁體積：V1===101.28m3設(shè)蒸煮鍋容積分?jǐn)?shù)Φ=0.6鍋容積 V===168.80m3采用內(nèi)加熱式煮沸鍋，忽略加熱器中麥汁量 H：D=1：2D=1.15×=1.15=6.36 圓整 D=6.40mmH=D=3.20mm(2)升氣筒直徑：與糊化鍋一樣，蒸汽量大，取〔〕2=所以，d=D=×6.40=1.17m(3)煮沸鍋加熱面積的計(jì)算煮沸前麥汁濃度B*1=B*2=Х10.7=10.64B由"釀造酒工藝學(xué)"F︰V=1.3～1.4︰1取1.35︰1F=1.35×101.28=136.73㎡采用內(nèi)加熱式煮沸鍋設(shè)加熱管直徑100mm，長(zhǎng)1.5m,加熱器直徑1.5m,加熱面積136.73m2,加熱管數(shù)nπ×0.12×1.5n+π×1.5×1.5+2×[×1.52-n×π×0.12/4]=113.4m2得n=2009個(gè)所以：n=2009個(gè)成三角形排列(4)洗滌器用φ50×5mm不銹鋼管一圈，設(shè)在柱體與球缺蓋的交接處，管子具鍋壁1毫米，其上對(duì)著鍋比壁，開有小孔，當(dāng)洗鍋時(shí)把泵加壓的水管〔橡膠〕接在該管管口，利用壓力使水從小孔噴出，刷洗鍋壁。(5)鍋重取壁厚=8毫米r=7900kg/m3W=π×D×H×r×σ+π×D×R×r×σ2.4旋渦沉淀槽麥制制備完成后，得到適宜濃度的麥汁，將麥汁中熱凝固蛋白質(zhì)別離，同時(shí)在冷卻時(shí)使麥汁吸收，溶解一局部氧氣，以利發(fā)酵。槽底可用平底〔斜度2%〕或錐型底麥汁泵入槽內(nèi)時(shí)間10-20分，切線速度為10-25m/s，噴嘴直徑為40-80mm，加工成收縮噴嘴，安裝在槽底1/3液面下，為使麥汁中沉淀物質(zhì)析出，熱麥汁在槽內(nèi)靜止20-40分，而去往冷卻器，沉淀物用水洗滌至下水道。為保證槽內(nèi)麥汁旋轉(zhuǎn)速度的要求，熱麥汁輸送管內(nèi)液體壓力不小于6㎏/㎝2，同時(shí)為測(cè)定麥汁輸送管內(nèi)的液體壓力，可安裝液體壓力計(jì)，旋渦沉淀槽技術(shù)條件要求槽體高度：直徑=1：1.14液面高：槽直徑=1：1.76麥汁進(jìn)口速度：15m/s進(jìn)料時(shí)間20min麥汁停留時(shí)間20min麥汁深度一般〈3m〔2.44m〕麥汁進(jìn)口位置：約在麥汁高度的1/3～1/2處〔即0.81m〕麥汁在槽內(nèi)回轉(zhuǎn)速度10r/min左右麥汁出口位置：上部出口位置在麥汁高度的2/3處，主要出口在麥汁高度的1/10處，并有閥門控制底部出口，第一位置1.63m，第二位置0.24米。槽壁：要求光滑，否則易產(chǎn)生旋渦，干擾自由流動(dòng)。旋渦沉淀槽頂部為封頭，中部為圓柱體，底采用2%斜底，有兩個(gè)進(jìn)料管〔同一水平線上，相差1800〕,出口管在槽體2個(gè)。槽底1個(gè)?！?〕有效容積：按每次處理一鍋麥汁定V有=99.76m3,取空余系數(shù)1.2設(shè)麥汁進(jìn)口切線速度為16m/s[1-(rg/R)2]=V液/πR2由W=VR/rR，Vp=WR得：VR=Vp×rR/RrR=0.512將結(jié)果代入得：(Vp×0.5×R/R)2×[1-(rR/R)2]=V液/πR23Vp2/32g=V液/πR2R=R=/Vp=/15=2.7圓整取2.80mD=2×R=2×3.8=5.60m〔2〕液柱高h(yuǎn)=V液/πR2=2.20m入口處高度h1=1/3h=1/3×2.20=0.73m〔3〕旋渦時(shí)液體邊緣最高處H=h+1/2h=1.5h=3.3m選此數(shù)為主體高度D:H=7.6：3.3=2.30：1〔4〕總?cè)莘e取φ=0.7V總=V有/φ=99.76/0.7=142.51m3〔5〕升氣管直徑，蒸汽量不大，選D則：d=×7.60=1.07m圓整取d=1.1m〔6〕進(jìn)口管徑確定Vλ=5～20m/s取Vλ=15m/s進(jìn)料時(shí)間取20min (4/π)d2Vλt=V液d===0.084m取d=85mm進(jìn)料管個(gè)數(shù)2個(gè) 實(shí)際外徑d=90mm核算流速u==14.66m/s〔7〕出口位置確定第一位置h1=2/3h=(2/3)×2.20=1.47m第二位置h2=1/10h=1/10×2.20=0.22m〔8〕出口管徑確定：設(shè)液體流出速度2m/s,在1h內(nèi)冷卻完π/4d2ut′=vd===0.133m取d=130mm核算流體流速u=V//4×d2t’=4×99.76/3.14×0.1332×3600=2.09m/s體積流量Q=2.00×3.14/4×0.1332=0.0283/s=99.76m3/h〔9〕凝固物與清水管徑d取150mm〔10〕升氣管沿有調(diào)節(jié)氣流裝置Φ=600mm〔11〕冷凝水排出管管徑取Φ=25mm由上部液槽引出〔12〕人孔選用，常壓不銹鋼制人孔J04-0045，DY500選兩個(gè)〔13〕選兩個(gè)液面計(jì)L=1200HG5-226-65-16〔14〕洗槽管管徑d取60mm〔15〕取樣口，用來檢查沉淀情況PG6G3/4〔16〕底座用混凝土制成用20#工字鋼將槽體架在混凝土底座上〔17〕保證入槽麥汁切線速度的最大壓頭H0=up2/2g=14.662/2×9.81=10.95m〔18〕泵出口全壓設(shè)h核=25mV流量=/4d2u=3.14/4×0.052×14.66=0.0288m3/s=103.57m3/h選F100-57型泵兩個(gè)Q150m3/h；H揚(yáng)程42.5；轉(zhuǎn)速2910轉(zhuǎn)/分；軸功率24.23KW；配用電機(jī)功率40KW；泵效率η=62%，允許吸上真空度4m。2.5薄板冷卻器〔1〕溫度確實(shí)定：冷卻時(shí)間1h由物料平衡計(jì)算可知：100kg混合原料得：708.60L熱麥汁每批麥汁量為：708.60×3280/100=100375kg每小時(shí)冷卻麥汁量為100375kg/h取3臺(tái)薄板冷卻器，2臺(tái)正常工作，備用1臺(tái)每臺(tái)每小時(shí)工作量為100375/2=50187.5kg/h·臺(tái)〔2〕麥汁比熱c=0.37×11%+1×〔1-13%〕=0.9107kcal/kg℃冷水段：冷水段換熱量設(shè)麥汁冷卻至7℃，中間溫度30℃，采用18℃深井水，3℃冷水冷卻的麥汁Q1=50187.5×0.911×(90-30)=2742345.38kcal/hQ2=50187.5×0.911×(30-7)=1051232.39kcal/h冷水段冰水段終溫冷水用量是麥汁的3倍〔經(jīng)歷數(shù)據(jù)〕t2=t1+Q1/G1C1×3=18+2742345.38/50187.5×3×0.999)=36.23℃t2’=t1’+Q2/G2C2×3=3+1051232.39/50187.5×1.002×3)=9.97℃冷水，冰水平均溫度冷水：△tm1==33.39℃冰水：△tm2==10.87℃〔3〕傳熱系數(shù)K(冷水段)=1\*GB3①流通系數(shù)m確實(shí)定m=G/ρfu經(jīng)歷取薄板冷卻的流速u=0.3m/sm—每程并聯(lián)流通數(shù)G—流體流量〔㎏/h〕ρ—流體密度〔㎏/m3〕取麥汁1000f—每一流道橫截面積0.285×0.003m2w—流體平均流速〔m/s〕根據(jù)經(jīng)歷取0.2～0.9m/s,取0.3m/sm==54.35≈54個(gè)=2\*GB3②校正麥汁流速u==0.302m/s=3\*GB3③冷水麥汁α，計(jì)算麥汁平均溫度為60℃查"發(fā)酵生產(chǎn)設(shè)備"ρ=1040㎏/m3,u=0.99Cp,C=0.9364kcal/㎏℃,λ=0.5184kcal/khRe=2huρ/μ=2×0.003×0.302×1040/0.99×10-3=1903.52Pr=1000Cμ/λ=1000×0.9364×0.99×10-3×40187/0.5184×1.163=6.44w/mkα1=0.1×α/de(Re)0.7(Pr)0.43(Pr/Prc)0.25=0.1××(1903.52)0.7×(6.44)0.43×0.95=4200.76=4\*GB3④水面α2的計(jì)算，平均溫度為27.21℃查得:ρ=997.00㎏/m3μ=0.9101CPλ=0.522kcal/w.h.℃C=4.177KJ/㎏℃u水=3u=3×0.302=0.906m/sRe=2huρ/μ=2×0.003×0.906×997.00/0.9101×10-3=5955.05Pr=1000Cμ/λ=1000×0.998×4.187×0.9101×997/0.522×1.163=6.26α2=0.1×0.522×1.163×(5955.05)0.7×(6.26)0.43×1.05/2×0.003=9773.40=5\*GB3⑤K值計(jì)算K1===2488.87w/m2k=6\*GB3⑥冷水段F1,Z1,i1換熱面積F1=Q1/K1△tm1==38.38m2板片數(shù)Z1=F1/f設(shè)每片薄板有效換熱面積f=0.21m2則板片數(shù)Z1=38.38/0.21=182.76≈183片麥芽計(jì)程數(shù)i1=(Z1－1)/2m=(183-1)/2×54=1.69≈2程〔4〕冰水段傳熱系數(shù)K=1\*GB3①冰水段麥汁平均溫度為18.5℃，α1的計(jì)算查得：ρ=1048.8㎏/m3C=0.916kcal/㎏℃μ=2012Cpλ=0.5kcal/m2hkRe=2×0.003×0.302×1048.8/2.12×10-3=944.55Pr=1000×0.916×4.187×2.12×10-3/0.5×1.163=13.98α1=0.1××(944.55)0.7×(13.98)0.43×0.95=3462.16=2\*GB3②冰水段α2的計(jì)算冰水段平時(shí)溫度為6.52℃查得：ρ=999.8㎏/m3 C=1.003KJ/㎏℃μ=150.22×10-5kgf/m2λ=56.635×10-2w/mq則：Re=2×0.003×0.906×999.8/150.22×10-5=3617.97Pr=1000×1.003×4.187×1.5×10-3/〔0.487×1.163〕=11.12α2=0.1×(3617.97)0.7×(11.12)0.43×1.05=8647.63=3\*GB3③K2的計(jì)算K2===2146.41=4\*GB3④冰水段F2,Z2,i2F2=Q2/K2△tm2==52.40m2Z2=F2/f=52.4/0.21=249.5≈250片i2=(250-1)/2×54=2.31≈2程共用薄板Z=Z1+Z2=183+250=433片冷卻面積F=F1+F2=38.38+52.40=90.78m2應(yīng)選用BR3-82-38板式換熱器三臺(tái)=5\*GB3⑤冷水耗量G1=Q1/C1(t2-t1)=2742345.38/0.997×(36.23-18)=150883.00㎏/h臺(tái)=150.88T/臺(tái)h=6\*GB3⑥冰水耗量G2=Q2/C2(t2’-t2)=1051232.39/[1.002×(9.97-3)]=150521.39㎏/h臺(tái)150.52T/臺(tái)h2.6水箱〔1〕洗糟水箱：水溫度為80℃，貯水量按可供二次糖化之用取105噸5000×7000×3000毫米3設(shè)在糖化間三樓取深水井，用泵打入洗糟水箱中，升高度為18米左右選型：選用離心式潛水泵3BA-6A總揚(yáng)程50米，轉(zhuǎn)數(shù)2900r/min配用電機(jī)功率15KW〔2〕糖化水箱：水溫度為50℃，取四次糖化用水270噸尺寸：9000×6000×5000毫米3水箱取40米選型：選用離心式潛水泵3BA-6A總揚(yáng)程44.5米，轉(zhuǎn)數(shù)2900r/min配用電機(jī)功率18.5KW〔3〕冷水箱：取155m3；7×5×5m。2.7糖化用泵的選擇〔1〕倒醪泵：考慮到倒醪高度10m左右，并限制在一定時(shí)間內(nèi)完成(10min)，以糊化醪量計(jì)算：Ｑ＝==193.95m3/h 選F型耐腐蝕離心泵F80-15Q=69.84m3/hH=11.6m 配用電機(jī)：J02-42-4N=5.5KW轉(zhuǎn)速2960轉(zhuǎn)/分〔2〕麥汁泵：煮沸后麥汁量為99.32m3/批，要求20min內(nèi)打入旋渦沉淀槽故泵流量為=99.32×3m3/h=297.96m3/h旋渦沉淀槽設(shè)在一樓，則選F型耐腐蝕離心泵F100-25Q=300m3/hH=1.75m配電機(jī)：功率N=17KW轉(zhuǎn)速2960轉(zhuǎn)/分 2.8發(fā)酵設(shè)備計(jì)算〔1〕采用露天錐形發(fā)酵罐機(jī)構(gòu)尺寸：一批次冷麥汁體積是701.51=99.32m3醪液入一個(gè)發(fā)酵罐發(fā)酵液容積：V1=8×99.32=794.57m3設(shè)有效容積系數(shù)Φ=0.85V總=V1/Φ=794.57/0.85=934.78m3用比較法，a=H’/D,b=h’/D,c=h2/D,設(shè)α=60?H：D=〔6~1〕：1，取H：D=4：1初步估算D=6.50mh2=D/2×ctg(60?/2)==5.63mV=V錐+V柱=×(6.5)2×H’+×(6.5)2×5.63所以，=26.31m圖2-1發(fā)酵罐示意圖/D=26.31/6.5=4.05,在〔4~6〕：1的范圍內(nèi)錐罐高H=h2+=31.94m發(fā)酵罐個(gè)數(shù)，鮮啤酒占年產(chǎn)量的10%==1/90(64800×24+7200×12)=18240N=/V1=18240/794.57=23個(gè)把錐形罐排成3排，每排8個(gè)罐，共設(shè)24個(gè)罐。〔2〕錐形發(fā)酵罐耗汽量計(jì)算：設(shè)發(fā)酵過程降糖速率相等①主酵階段：溫度由7℃ 10℃，糖度11B* 7B*,時(shí)間6天定性溫度：8.5?C，定性糖度；8.0B*升溫所需要熱量Q=Gc(t1-t2)G—罐內(nèi)液體量794.57m3c=0.37×8.5%+1×(1-8.5%)=0.9465kal/kg.℃1=794.57×103×1.0400×0.9465〔10-7〕=2.35×106kal/kg.℃發(fā)酵產(chǎn)生的熱量：反響式：C12H22O11+H2O 4C2H5OH+4CO2+Q/由"發(fā)酵工藝"第四章第一節(jié)可知，每克分子麥芽糖發(fā)酵時(shí)，將釋放出-48.8~-72kal的自由能，自由能將轉(zhuǎn)化成熱量，使麥汁升溫，現(xiàn)取平均放熱量58kal/g分子，每公斤麥芽糖發(fā)酵放出熱量q為：q=(58/342)×1000=169.6kal/kgQ2發(fā)酵=G(B*1-B*2)q=794.57×1000×1.04×〔11%-7%〕×169.6=4.20×106kal/kg.℃發(fā)酵時(shí)間為5天：則每小時(shí)放熱量為q/=Q2/tq/=4.20×106/〔24×5〕=3.5×104kal/kg.℃升溫所需時(shí)間為t/=Q//q/=2.35×106/3.5×104=67.14h故發(fā)酵階段所需冷凝劑帶出的熱量Q1=4.20×106-2.35×106/〔24×6-67.14〕=34998.11kal/h②高溫復(fù)原雙乙酰階段：溫度由10 12?C，定性溫度11?C，糖度由7B* 5B*，定性糖度6B*，c=0.37×6%+(1-6%)×1=0.9622kcal/kg?C,升溫所需熱量Q2/=Gc(t2-t1)=794.57×103×1.04×(12-10)×0.9622=1.59×106kcal發(fā)酵放熱Q2//=G(B*1-B*2)q=2.80×106kcal設(shè)從發(fā)酵完畢到雙乙酰復(fù)原完畢所需時(shí)間為5天，則每小時(shí)放出的熱量q//==2.80×106/〔24×5〕=22358.24kcal所需時(shí)間為t2==1.59×106/22358.24=71.11h則第二階段高溫復(fù)原雙乙酰所需冷凝劑帶出的熱量為：Q=③降溫階段：溫度由12℃-1℃，糖度由5.04.4B* 定性溫度：6.5℃ 定性糖度：4.7B* 比熱c=0.37×4.7%+1×(1-4.7%)=0.9704kcal/kg?C則降溫放出熱量：794.57×1.400×0.9704×〔12+1〕×1000=1.04×107kcal發(fā)酵放出的熱量：794570×1.0400×〔5.0%-4.4%〕×169.6=8.41×105kcal設(shè)降溫所需時(shí)間為2天，則降溫階段所需冷凝劑帶出的熱量為：=234185.35kcal〔3〕冷凝劑帶出總熱量Q計(jì)算：通過計(jì)算