年產(chǎn)15萬噸經(jīng)典啤酒廠糖化車間設(shè)計(jì)

78/90齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目年產(chǎn)15萬噸12°經(jīng)典啤酒廠糖化車間設(shè)計(jì)（煮沸鍋）學(xué)院食品與生物工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)生工111班 學(xué)生姓名#### 指導(dǎo)老師 王路 成績 2015年6月30日摘要經(jīng)典啤酒口味新奇、酒花香味突出、泡沫雪白細(xì)膩同時(shí)營養(yǎng)豐富，是人們所喜愛的飲料之一。它是一種綠色食品。隨著人們健康意識(shí)的增加，啤酒消費(fèi)將出現(xiàn)熱潮。啤酒是以麥芽和大米為要緊原料，添加酒花，采納啤酒酵母發(fā)酵釀制而成的一種低二氧化碳、起泡、低酒精度的飲料酒。本設(shè)計(jì)對(duì)15萬噸12°經(jīng)典啤酒廠進(jìn)行生產(chǎn)工藝流程論證，物料衡算，糖化工段熱量衡算，水量衡算等等。并對(duì)啤酒廠要緊設(shè)備的體積，外形尺寸，壁厚，附件及重點(diǎn)設(shè)備煮沸鍋進(jìn)行研究設(shè)計(jì)。糖化方法采納雙醪浸出糖化法。在降低能耗、減少水污染、啤酒糟的回收與利用等方面進(jìn)行了探討研究。關(guān)鍵詞：啤酒廠；工藝論證；物料衡算；熱量衡算；煮沸鍋AbstractTheclassicbeertastesfreshandlight.Thehops′fragrancefromthebeerisprominent.Thebubbleofitiswhiteandexquisite.Andalsothenutritionisrich.ItisaGreenfood.Withtheincreaseinhealthawareness,beerconsumptionwillappearboom.Thebeerusesmaltandriceasthemainrawmaterials,addinghopsandalsowithsomebeeryeasttofermentandbrew.It′sonekindofdrinkingwinewhichincludinglowCarbonDioxide,sudsyandlowalcoholdegree.Anproductionprocessdemonstrationforthedesignof1500,000tonsof12°lightbeerandalsoProductionmaterialbalance,Glycosylatedsectionheatbalance,Calculationofconsumptionofcoldonfermentationsection，Waterbalancewerecarriedon.Thebreweryofthevolumeofthemajorequipment,profilesize,area,thethicknessofcylinder,attachment,themajorequipmentofBoilingPothasbeendesignedandresearched.ThemethodofGlycosylatedusedouble-infusionmashingsyetem..Thereducionofpowerconsumption,.waterpollution,recoveryandutilizationofbrewer'sgrainswereresearchedanddiscussed.Keywords:Brewery;Technologydemonstration;Materialsbalancecalculate;Heatbalancecalculate;Boilingpot目錄摘要 IAbstract II第1章緒論 11.1啤酒的起源 11.2我國啤酒工業(yè)進(jìn)展簡況 11.3啤酒的種類 21.4廠址選擇 21.4.1廠址選擇的原則 21.4.2廠址選擇依據(jù) 31.4.3廠址的地點(diǎn)及條件 31.4.4自然條件 41.4.5工廠占地面積估算 4第2章工藝選擇及論證 52.1啤酒生產(chǎn)工藝流程 52.2啤酒釀造原輔料 52.2.1麥芽 52.2.2大米 62.2.3酒花 62.2.4釀造用水 62.3糖化工藝 72.3.1糖化方法 72.3.2糊化方法及工藝 72.3.3過濾 72.3.4麥汁煮沸 82.3.5麥汁后處理 10第3章三大衡算 113.1糖化車間的物料衡算 113.2150000t/a啤酒廠糖化車間熱量衡算 163.2.1糖化用水耗熱量 163.2.2第一次米醪煮沸耗熱量 173.2.3第二次煮沸前混合醪升溫至70℃的耗熱量 183.2.4第二次煮沸混合醪的耗熱量 193.2.5洗糟水耗熱量 203.2.6麥汁煮沸過程耗熱量 203.2.7糖化一次總耗熱量 213.2.8糖化一次耗用蒸汽量 213.2.9糖化過程每小時(shí)最大蒸汽耗量 213.2.10蒸汽單耗 223.3耗水量衡算 223.3.1工藝用水 223.3.2啤酒生產(chǎn)用水量衡算 24第4章糖化車間要緊設(shè)備選型計(jì)算 254.1麥芽粉暫貯槽 254.2大米粉暫貯槽 254.3糊化鍋 254.4糖化鍋 264.5過濾槽 274.6回旋沉淀槽 27第5章重點(diǎn)設(shè)備計(jì)算及論證 285.1容積和直徑 285.2圓柱筒體的厚度計(jì)算 285.3鍋體下封頭的選擇與厚度計(jì)算 295.4鍋體上封頭的選擇與計(jì)算 305.5內(nèi)加熱器的計(jì)算 315.6換熱器的面積 345.7換熱器蒸汽進(jìn)管的計(jì)算 345.8麥汁排醪管徑計(jì)算 355.9麥汁倒醪入口管徑計(jì)算 355.10鍋重及支座選型 365.11升氣管 365.12人孔 375.13視鏡 37第6章啤酒廠的三廢治理 386.1三廢治理 386.1.1啤酒廠廢水來源 386.1.2啤酒廠廢水的分類 386.1.3啤酒廢水處理方法 386.2副產(chǎn)物的利用 396.2.1麥糟的利用 396.2.2二氧化碳的回收 39結(jié)論 41參考文獻(xiàn) 42附錄 43致謝 44第1章緒論1.1啤酒的起源啤酒是世界上歷史最悠久且分布范圍最為廣泛的飲料。啤酒的酒精度低、營養(yǎng)豐富同時(shí)有益于人的軀體健康，因而有“液風(fēng)光包”之美稱，受到眾人的喜愛。啤酒距今大約已有9000多年的歷史，起源于古代的巴比倫和亞述地帶、幼發(fā)拉底河、底格里斯河流域、尼羅河下游和九曲黃河之濱，后傳入歐美及東亞等地。公元前3000年左右，古埃及人就差不多開始使用啤酒和葡萄酒來作為飲料。隨著科學(xué)技術(shù)以及生產(chǎn)實(shí)踐的不斷進(jìn)步，啤酒釀造技術(shù)也同樣日趨完善，公元9世紀(jì)日耳曼人在啤酒釀造中使用酒花來代替香料，使得啤酒釀造技術(shù)向前跨進(jìn)了一大步。18世紀(jì)后期，由于歐洲資產(chǎn)階級(jí)的興起和產(chǎn)業(yè)革命的進(jìn)展，使得科學(xué)技術(shù)取得了極大的進(jìn)步，啤酒工業(yè)開始從手工業(yè)生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變成為大規(guī)模機(jī)械生產(chǎn)模式。1.2我國啤酒工業(yè)進(jìn)展簡況我國啤酒工業(yè)開始于近代。19世紀(jì)末，帝國主義的侵略我國，我國啤酒產(chǎn)業(yè)開始進(jìn)入市場消費(fèi)模式。1900年，沙皇俄國在哈爾濱八王子建立了烏盧布列夫斯基啤酒廠這是我國建立的第一個(gè)啤酒廠，即現(xiàn)在的哈爾濱啤酒廠前身。50~60年代，隨著國家經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇與進(jìn)展，政府開始斥資興建啤酒廠，我國啤酒工業(yè)初具規(guī)模。80年代，隨著經(jīng)濟(jì)的快速增長，我國啤酒產(chǎn)業(yè)得到了空前的進(jìn)展，啤酒消費(fèi)及生產(chǎn)能力也隨之提高，我國也隨之成為了啤酒大國。2014年，世界經(jīng)濟(jì)持續(xù)“復(fù)蘇疲弱”狀態(tài)，中國國內(nèi)經(jīng)濟(jì)情況同樣受到阻礙，從而使我國的釀酒行業(yè)進(jìn)入了調(diào)整期。啤酒行業(yè)則開始了銷量減少，盈利增長的模式。至2015年，中國啤酒產(chǎn)業(yè)進(jìn)入進(jìn)展的重要時(shí)期，是由成長期進(jìn)入成熟期的關(guān)鍵時(shí)期[2]。早期的啤酒生產(chǎn)，啤酒生產(chǎn)工藝及添加劑的使用極其落后，科研水平不高，其監(jiān)控過程大多采納人工方式，隨著啤酒生產(chǎn)量的加大，也使得工作人員的人工任務(wù)量過大，使得啤酒產(chǎn)量無法達(dá)到人們所需求的量，同時(shí)也容易出現(xiàn)質(zhì)量問題。盡管采納了一些監(jiān)控設(shè)備，但其操縱簡單、可視性差，不能良好地完成對(duì)啤酒生產(chǎn)過程的操縱，使得所生產(chǎn)的啤酒產(chǎn)品質(zhì)量不高。隨著我國啤酒工業(yè)水平的迅猛進(jìn)展，啤酒釀造技術(shù)也在不斷改進(jìn)創(chuàng)新，傳統(tǒng)啤酒釀造技術(shù)差不多被打破，尤其是在添加劑的使用、啤酒的后修飾等方面更為突出。啤酒釀造設(shè)備也在不斷完善，從而啤酒產(chǎn)量及品質(zhì)更加完善。本設(shè)計(jì)內(nèi)容為，年產(chǎn)15萬噸12°P經(jīng)典啤酒糖化車間的設(shè)計(jì)，重點(diǎn)設(shè)備為煮沸鍋。了解經(jīng)典啤酒釀造工藝及原料，對(duì)啤酒生產(chǎn)過程中進(jìn)行物料衡算、熱量衡算、耗冷量計(jì)算。并對(duì)重點(diǎn)設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)與選型。繪制工藝流程圖、廠區(qū)平面圖及設(shè)備圖。1.3啤酒的種類啤酒是全世界分布最廣，也是歷史最悠久的酒精性飲料，啤酒酒精含量低、營養(yǎng)豐富、有益于人的健康，因而有“液風(fēng)光包”之美稱，受到眾人的喜愛。我國最新的國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：啤酒是以大麥芽（包括特種麥芽）為要緊原料，加酒花，經(jīng)酵母發(fā)酵釀制而成的、含二氧化碳的、起泡的、低酒精度（2.5％～7.5％，V/V）的各類熟鮮啤酒。啤酒品種專門多，一般可依照生產(chǎn)方式、產(chǎn)品濃度、啤酒的色澤、殺菌種類、啤酒的包裝容器、啤酒發(fā)酵所用的酵母菌等種類來分類。1.依照麥汁濃度性質(zhì)分類啤酒酒標(biāo)上的度數(shù)并非指酒精度，它的含義為原麥汁濃度，即啤酒進(jìn)罐發(fā)酵時(shí)的原麥汁濃度。要緊的度數(shù)有18、16、14、12、11、10、8度啤酒。日常生活中我們飲用的啤酒多為11、12度啤酒。2.依照啤酒色澤分類（1）淡色啤酒：色度在5-14EBC之間。淡色啤酒是啤酒中最為常見的一種。淺色啤酒又分為淺黃色啤酒、金黃色啤酒。淺黃色啤酒口味淡爽，酒花香味突出。金黃色啤酒口味清爽而醇和，酒花香味也突出。（2）濃色啤酒：色澤呈紅棕色或紅褐色，色度在14-40EBC之間。濃色啤酒麥芽香味突出、口味醇厚、酒花苦味較清。（3）黑色啤酒：色澤呈深紅褐色乃至黑褐色，產(chǎn)量較低。黑色啤酒麥芽香味突出、口味濃醇、泡沫細(xì)膩。3.依照殺菌種類分類（1）鮮啤酒：不經(jīng)巴氏殺菌出產(chǎn)的啤酒。鮮啤酒味道鮮美但易變質(zhì)，保質(zhì)期僅為7天左右。（2）熟啤酒：通過巴氏滅菌的啤酒。啤酒保質(zhì)期為120天。1.4廠址選擇1.4.1廠址選擇的原則（1）廠址選擇需要依照國家的法律法規(guī)以及建設(shè)前期工作規(guī)定進(jìn)行，且需要符合工業(yè)布局及所在地區(qū)的都市規(guī)劃要求。（2）廠址選擇需要符合國家現(xiàn)行土地治理及環(huán)境愛護(hù)法的相關(guān)規(guī)定，應(yīng)充分利用該地區(qū)的有利條件，例如人力、物力、財(cái)力及自然資源。避開并克服不利條件，如節(jié)約用地，遠(yuǎn)離自然愛護(hù)區(qū)及風(fēng)景名勝，有利于三廢處理。（3）廠址選擇應(yīng)處于交通便利的地點(diǎn)，使企業(yè)接近原料、產(chǎn)地及消費(fèi)區(qū)，降低企業(yè)成本；使得總體經(jīng)濟(jì)效益提高，提升企業(yè)水平。1.4.2廠址選擇依據(jù)講明所選廠址的自然條件及其具備的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件，并附有講明材料。通常包括以下10項(xiàng)：

（1）地理位置及廠址環(huán)境

講明廠址所在地理圖上的坐標(biāo)、海拔高度；行政歸屬及名稱；廠址近鄰距離與方位（包括城鎮(zhèn)、河流、鐵路、公路、工礦企業(yè)及公共設(shè)施等），并附上比例1：50000的地理位置圖及廠址地形測量圖。

（2）廠址場地外形、地勢(shì)及面積

講明可利用的場地、地勢(shì)坡度及現(xiàn)場平坦措施，附上總平面布置規(guī)劃方案圖。

（3）廠址地質(zhì)與氣象

講明土壤類型、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地下水位及廠址地區(qū)全年氣象情況。其中風(fēng)向、風(fēng)速變化情況的表示法，詳見本章附件資料講明。

（4）土地征用及遷民情況

講明土地征用有關(guān)事項(xiàng)、居民遷居的措施等。

（5）交通運(yùn)輸條件

講明依據(jù)地區(qū)條件，提出公路、鐵路、水路等可利用的運(yùn)輸方案及修建工程量。

（6）原材料、燃料情況

講明其產(chǎn)地、質(zhì)量、價(jià)格及運(yùn)輸、貯存方式等。

（7）給排水方案

講明依據(jù)地區(qū)水文資料，提出對(duì)廠區(qū)給水取水方案及排水或污水處理排放的意見。

（8）供熱供電條件

講明依據(jù)地區(qū)熱電站能力及供給方式，提出所建廠必須采取的供熱供電方式及協(xié)作關(guān)系問題。，

（9）建筑材料供應(yīng)條件

講明場地施工條件及建筑廠房的需要，提出建筑材料來源、價(jià)格及運(yùn)輸方式問題，尤其就地取材的協(xié)作關(guān)系等。

（10）環(huán)保工程及公共設(shè)施

講明廠址的衛(wèi)生環(huán)境和投產(chǎn)后對(duì)地區(qū)環(huán)境的阻礙，提出三廢處理與綜合利用方案及地區(qū)公共福利和協(xié)作關(guān)系的可利用條件等。1.4.3廠址的地點(diǎn)及條件本設(shè)計(jì)的廠址選擇在黑龍江省龍江縣。龍江縣位于黑吉蒙三省區(qū)交匯處、齊齊哈爾市西部、雅魯河畔，地處大興安嶺南麓與松嫩平原過渡地帶，西鄰內(nèi)蒙古自治區(qū)，距齊齊哈爾市72公里，距滿洲里市600公里。龍江縣位于三省交界處，交通便利，戰(zhàn)略位置突出，具有專門強(qiáng)的市場潛力和輻射力。在那個(gè)地點(diǎn)建廠，緣故有以下幾個(gè)方面：第一：市場寬敞。優(yōu)越的地理位置、龐大的消費(fèi)市場、寬闊的輻射區(qū)域，為投資者提供了寬敞的市場前景。第二：勞動(dòng)力資源豐富。1.4.4自然條件1.氣候龍江縣屬于中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，春季風(fēng)大少雨干旱，夏季溫?zé)岫檀?，雨熱同季，秋季氣溫變化迅速，易旱霜，小氣候特征明顯，冬季漫長嚴(yán)寒干燥。年平均氣溫4.6℃，最冷月平均氣溫為-16.9℃，極端最低氣溫達(dá)-36.4℃；最熱月平均氣溫22.9℃，極端最高氣溫達(dá)41.5℃。降水量西北多，東南少，年平均降水量469.8毫米。年平均溫度55%，最小相對(duì)濕度為0%。無霜期比較短，年平均無霜期148天。全年日照2661.1小時(shí)，占可照時(shí)數(shù)的59.8%。年平均風(fēng)速每秒2.9米，最多風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng)。年平均蒸發(fā)量1503.4毫米，大于等于10℃活動(dòng)積溫平均在2774.8℃。要緊氣象災(zāi)難有干旱、洪澇、大風(fēng)、冰雹、霜凍、雷暴等自然災(zāi)難，尤以干旱嚴(yán)峻。2.水資源龍江縣內(nèi)流域面積100平方公里以上的河流要緊有嫩江、雅魯河、濟(jì)沁河、綽爾河、罕達(dá)罕河等29條，總長度1111.63公里。要緊湖泊有龍江湖、調(diào)洪泡、鴻雁泡等3個(gè)，水面面積33km3，均為淡水湖泊。全縣地表、地下水資源總量8.9億立方米，目前可利用利用水量為6.9億立方米，實(shí)際年利用量為：2.8億立方米占水資源總量的31.5%。依照《龍江縣水資源開發(fā)利用規(guī)劃報(bào)告》，全縣地表水資源量為3.2億立方米，全縣地下水總補(bǔ)給量為4.85億m3/a；在河谷平源最為豐富，在山前臺(tái)地中地下水資較貧乏，地下補(bǔ)給量要緊是大氣降水滲入補(bǔ)給，占總補(bǔ)給量78.71%，最小為渠系滲入量，僅占2.47%。采納開采量系數(shù)計(jì)算的可開采量為3.86億m3/a。1.4.5工廠占地面積估算估算該啤酒廠占地面積為8-10萬平方米。第2章工藝選擇及論證2.1啤酒生產(chǎn)工藝流程啤酒生產(chǎn)分為兩大部分：麥芽制造和啤酒釀造。過去建筑的啤酒廠規(guī)模比較小，將麥芽制造作為啤酒廠的一個(gè)車間，即麥芽車間。隨著建廠規(guī)模的擴(kuò)大，新建啤酒廠往往不再建麥芽車間，而是由專門的麥芽廠商供應(yīng)，如此可降低成本、便于治理。啤酒釀造工藝流程：沉淀槽冷卻器粉碎機(jī)大米糊化鍋加酒花麥芽粉碎機(jī)糖化鍋過濾槽煮沸鍋灌裝滅菌沉淀槽冷卻器粉碎機(jī)大米糊化鍋加酒花麥芽粉碎機(jī)糖化鍋過濾槽煮沸鍋灌裝滅菌清酒罐過濾機(jī)發(fā)酵罐擴(kuò)培罐2.2啤酒釀造原輔料2.2.1麥芽麥芽是啤酒生產(chǎn)的要緊原料，生產(chǎn)中是先將大麥制成麥芽，再用來釀造啤酒。將大麥在人工操縱的外界條件下進(jìn)行發(fā)芽和干燥的過程，即為麥芽制造，簡稱“制麥”。發(fā)芽后的新奇麥芽稱綠麥芽。綠麥芽經(jīng)干燥后稱干麥芽。麥芽應(yīng)外觀整齊，除根潔凈，不含雜草、谷粒、塵埃、枯芽、半粒、霉粒、損傷殘缺粒等。麥芽應(yīng)有一定的顏色及光澤，如淺色麥芽，與大麥一樣應(yīng)具有淡黃色而有光澤，深色麥芽，應(yīng)呈琥珀色、深褐色且有光澤。發(fā)霉的麥芽呈綠色、黑色活紅斑色；含鐵質(zhì)的水也能阻礙麥芽的色澤。使其發(fā)暗。麥芽應(yīng)有專門的香味，不應(yīng)有霉味，潮濕味，酸味、焦苦味及煙熏味等，麥芽香味與麥芽類型有關(guān)，淺色麥芽香味輕些，深色麥芽香味重些，長期儲(chǔ)存或保管不善的麥芽會(huì)逐漸失去其固有的香味。2.2.2大米大米是最常用的輔助原料。添加大米的啤酒，色澤淺、口味清爽、泡沫細(xì)膩、酒花香味突出、非生物性好。大米淀粉含量高，蛋白質(zhì)、多酚類物質(zhì)、脂肪含量較麥芽低。大米要緊為啤酒釀造提供淀粉來源，一般大米用量為25%~45%。大米中，淀粉含量比大麥、玉米高出10%~20%，蛋白質(zhì)含量比兩者低3%左右，使用大米代替部分麥芽，能夠提高發(fā)酵醪糖濃度并減少含氮組分。有利于提高出酒率并改善啤酒風(fēng)味。2.2.3酒花酒花是釀制啤酒的一種貴重原料，它能夠給予啤酒專門的清香和適口的苦味，可增加啤酒的防腐能力，并有利于啤酒泡沫的持久性。酒花在啤酒釀造中最要緊的成分是酒花樹脂、酒花油和多酚物質(zhì)，它們給予啤酒特有的苦味和香味。（1）酒花樹脂酒花樹脂是啤酒苦味的要緊來源，要緊成分是α–酸和β–酸以及其氧化產(chǎn)物。（2）酒花油酒花中含0.5%～2.0%的酒花油，為黃綠色至棕色液體，易揮發(fā)，溶于乙醚、酯及濃乙醇，不溶于水和麥汁。酒花油一直被認(rèn)為是酒花香味的要緊來源。（3）多酚物質(zhì)酒花含4%～10%的多酚物質(zhì)，它是非結(jié)晶混合物，也是阻礙啤酒風(fēng)味和引起啤酒渾濁的要緊成分。低分子的多酚對(duì)啤酒是有益的，能夠增加啤酒的醇厚性，然而氧化了的高分子多酚則會(huì)導(dǎo)致啤酒風(fēng)味生硬粗糙。同時(shí)多酚物質(zhì)有沉淀蛋白質(zhì)的作用，使麥汁澄清，然而這種作用會(huì)持續(xù)到裝瓶后的成品啤酒中，導(dǎo)致啤酒渾濁，因此在生產(chǎn)中要專門好的操縱酒花多酚。2.2.4釀造用水啤酒的要緊成分是水，因此水的好壞對(duì)啤酒的阻礙專門大。用于釀造啤酒的水應(yīng)該是無色、透明、無沉淀、無味、總?cè)芙恹}150～200mg/L、pH值6.8～7.2、有機(jī)物（高錳酸鉀耗氧量）0～3mg/L、鐵鹽（以Fe計(jì)）＜0.3mg/L、錳鹽（以Mn計(jì)）＜0.1mg/L、氨態(tài)氮（以N計(jì)）＜0.1mg/L、氯化物（以Cl計(jì)）20～60mg/L、游離氯＜0.1mg/L。質(zhì)量指標(biāo)應(yīng)符合啤酒大麥國家標(biāo)準(zhǔn)。通常，軟水適于釀造淡色啤酒，碳酸鹽含量高的硬水適于釀制濃色啤酒。淡色啤酒用水要求為：無色，無臭，透明，無浮游物，味純正，無生物污染；硬度低；鐵、錳含量低（含量高對(duì)啤酒的色、味有害，而且能引起噴涌現(xiàn)象）；不含亞硝酸鹽。2.3糖化工藝2.3.1糖化方法糖化是指將麥芽和輔料中的高分子貯藏物質(zhì)及其分解產(chǎn)物，通過麥芽中各種水解酶類作用，以及水和熱力作用，使之溶解并溶解于水。糖化一般分為浸出糖化法和煮出糖化法兩大類，本次工藝要緊采納浸出糖化法中的雙醪浸出糖化法。糖化醪與糊化醪兌醪后，醪液不再煮沸，而是直接在糖化鍋升溫，達(dá)到糖化各時(shí)期所要求的溫度。由于只有部分醪液進(jìn)行煮沸，胚乳細(xì)胞壁的高分子麥膠物質(zhì)及其他雜質(zhì)溶出較少，所制麥汁色澤淺，粘度低，口味柔和，發(fā)酵度高，特不適合釀造淺色淡爽型啤酒喝干啤酒；而且操作簡單，糖化時(shí)刻短。設(shè)計(jì)采納雙醪浸出糖化法，料水比為1:3.5。為了提高日糖化批次以達(dá)到增產(chǎn)的目的,糖化方法應(yīng)采納雙醒浸出法比較合理,它結(jié)合了傳統(tǒng)“煮出法”和“浸出法”兩方面的特點(diǎn),僅對(duì)輔料進(jìn)行一次煮沸,兌醒后全部采納浸出法步驟,工藝過程較簡單,操作也易于操縱,在原有的一個(gè)糊化鍋和一個(gè)糖化鍋設(shè)備條件下,只需要增加一個(gè)糖化鍋,同時(shí),加強(qiáng)麥汁過濾和煮沸的能力,日糖化批次就能夠提高一倍,生產(chǎn)設(shè)備的利用率和靈活性均有所提高[1]。2.3.2糊化方法及工藝在啤酒糖化過程中，糊化是啤酒糖化過程中的重要步驟，在糊化過程中淀粉濃度高,則在升溫過程中形成的高粘度,阻礙淀粉的吸水膨脹,造成糊化不均勻。因此,淀粉糊化須在一定濃度下才能順利的進(jìn)行,淀粉濃度越低,淀粉與耐高溫一淀粉酶的接觸越好,糊化效果也越好[3]。進(jìn)入糊化鍋中的料水比為1:4.5。輔料采納較大加水比進(jìn)行糊化，并盡可能利用外加-淀粉酶，協(xié)助糊化、液化，幸免添加過多的麥芽，在糊化煮沸時(shí)，促進(jìn)皮殼溶解和形成焦糖、類黑精。輔料糊化醪一次倒入糖化鍋。經(jīng)糊化后的大米醪與麥芽醪混合后，直接通過68℃保溫30min，升溫到78℃保溫15min到過濾溫度，然后過濾。2.3.3過濾糖化過程結(jié)束后，對(duì)糖化醪中的可溶性浸出物與不溶性的麥糟進(jìn)行分離的過程。在最短的時(shí)刻內(nèi)盡可能獲得多的澄清麥汁。過濾在整個(gè)生產(chǎn)中盡管工藝參數(shù)較少，但操作技術(shù)卻是要求最高的一個(gè)過程。過濾操縱不當(dāng)，不僅阻礙到最終麥汁產(chǎn)量，而且會(huì)給啤酒的泡沫、風(fēng)味、非生物穩(wěn)定性等帶來不良的阻礙。麥芽醪的過濾設(shè)備，通常有三類：（1）依靠于液柱靜壓力為推動(dòng)力的過濾槽法。（2）依靠泵送醪的正壓力為推動(dòng)力的壓濾機(jī)法。（3）依靠于液柱正壓力和麥汁泵抽吸局部負(fù)壓的滲出過濾槽法。本設(shè)計(jì)采納壓濾法：板框式壓濾機(jī)是由容納糖化醪的框和分離麥汁的濾布及收集麥汁的濾板各若干組組成過濾元件，再配以頂板、支架、壓緊螺桿或液壓系統(tǒng)組成。采納此法麥汁收得率高，可實(shí)現(xiàn)自控，而且操作費(fèi)用低、水耗小。糖化醪過濾多采納過濾糟進(jìn)行間歇操作，包括：過濾槽預(yù)熱、進(jìn)醪、靜置、打回流、過濾得頭號(hào)麥汁、洗糟得洗滌麥汁。2.3.4麥汁煮沸（1）煮沸工藝采納低壓煮沸法，通過調(diào)節(jié)麥汁煮沸時(shí)蒸汽壓力，使得麥汁煮沸時(shí)煮沸強(qiáng)度低于2％，同時(shí)麥汁在煮沸前通過真空冷卻器，形成1.2%以上的后蒸發(fā)量，從而使麥汁蒸發(fā)強(qiáng)度降低，但蒸汽耗量減少，以達(dá)到節(jié)能的目的。煮沸時(shí)刻過長阻礙啤酒口感，通過優(yōu)化煮沸條件，同樣能夠達(dá)到啤酒的口感標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)減少能量損失，滿足工藝要求[4]。（2）操作過程由板框過濾機(jī)泵入煮沸鍋的麥汁液位置達(dá)到一定高度后，開始向列管加熱器通入蒸汽，令麥汁保持沸騰60min，蒸發(fā)強(qiáng)度10%，當(dāng)出現(xiàn)溢鍋時(shí)，打開冷卻水閥門，冷水通過冷環(huán)管進(jìn)入鍋內(nèi)，同時(shí)關(guān)蒸汽閥，降低蒸發(fā)強(qiáng)度。本設(shè)計(jì)采納列管加熱器加熱，內(nèi)加熱器由于結(jié)構(gòu)緊湊，不需要?jiǎng)恿?，有利于?jié)約蒸汽耗量，還省去了其他外加熱器的附件，節(jié)約了成本投資。酒花分兩次添加：第一次，煮沸5～10分鐘，添加總量的30%～40%；第二次，煮沸30～45分鐘，添加總量的60%～70%糖麥芽粉+50℃釀造水46麥芽粉+50℃釀造水46℃30min20min大米粉+耐溫α-淀粉酶+52℃釀造水1℃/min70℃20min47℃104℃30min5min68℃30min70℃25min78℃15min20204060801001201401601802002202401030405060708090100糖化時(shí)刻/min5min碘試不呈色圖2-1糖化工藝曲線[9]糖化溫度/糖化溫度/℃曲線講明：（1）大米在糊化鍋中與水混合，并升溫煮沸糊化，與此同時(shí)麥芽與水在糖化鍋內(nèi)混合，46.76℃保溫，進(jìn)行蛋白質(zhì)休止。（2）糊化過程是：糊化是在47.09℃恒溫20min，加熱到70℃保溫20min，再加熱到104℃煮沸30min.糖化過程是：在46.76℃保溫30min進(jìn)行蛋白質(zhì)休止，對(duì)醪加熱到糖化溫度68℃，恒溫60min再加熱到78℃結(jié)束糖化過程。糖化工藝論證：占投料總量30%的大米先在糊化鍋中煮沸糊化。大米糊化溫度高，若直接與麥芽一起糊化會(huì)造成大米糊化不完全，大米浸出率下降，白費(fèi)原料等。有時(shí)會(huì)破壞麥芽中的水解酶類，阻礙到原料的利用率。由于麥芽糖化力和粉碎度的因素，麥芽糖化宜采納分段式糖化方法：首先，在46.76℃進(jìn)行蛋白質(zhì)休止，目的是減少高分子氮比例，限制蛋白質(zhì)過度分解。麥汁中有適量的可溶性氮及其分解中間產(chǎn)物能給予啤酒醇厚豐滿的口感；升溫至68℃利用-和β-淀粉酶協(xié)助麥芽醪的糊化、液化，促進(jìn)果糖、葡萄糖、麥芽糖等可發(fā)酵性糖的形成；然后在78℃麥芽中的水解酶類鈍化；糖化醪的pH是隨麥芽質(zhì)量、釀造用水水質(zhì)而變化，關(guān)于啤酒的糖化，一般在63～70℃溫度范圍內(nèi)，-和β-淀粉酶的最適pH范圍較寬，能夠在pH5.2～5.8范圍內(nèi)波動(dòng)，阻礙不大。2.3.5麥汁后處理由煮沸鍋放出的定型熱麥汁，在進(jìn)入發(fā)酵往常還需要進(jìn)行一系列處理，包括：熱凝固物分離，冷凝固物分離、冷卻、充氧等系列處理，才能制成發(fā)酵麥汁。麥汁后處理要緊是通過物理方法將熱凝固物質(zhì)與麥汁分離，將麥汁冷卻。分離：本設(shè)計(jì)采納回旋沉淀槽分離熱凝固物。冷卻：本設(shè)計(jì)采納薄板換熱器。麥汁冷卻發(fā)酵接種溫度后，接觸氧，現(xiàn)在氧化反應(yīng)微弱，氧在麥汁中呈溶解態(tài)，它是酵母前期發(fā)酵生殖必需的。第3章三大衡算3.1糖化車間的物料衡算麥汁煮沸鍋麥糟糊化麥汁煮沸鍋麥糟糊化粉碎麥芽，大米糖化過濾水、蒸汽薄板冷卻器回旋沉淀槽熱凝固物冷凝固物發(fā)酵車間圖3-1啤酒廠糖化車間流程示意圖3.1.1工藝技術(shù)指標(biāo)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表3-1啤酒生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)項(xiàng)目名稱百分比（%）定額指標(biāo)原料利用率麥芽水分大米水分無水麥芽浸出率無水大米浸出率麥芽清凈和磨碎損失98.561375950.1原料配比啤酒損失率(對(duì)熱麥汁)麥芽大米冷卻損失發(fā)酵損失過濾損失裝瓶損失總損失75254111.57.5啤酒廠糖化車間的物料平衡計(jì)算要緊項(xiàng)目為原料（麥芽、大米）和酒花用量，熱麥汁和冷麥汁量，廢渣量（糖化糟和酒花糟）等。依照上表的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)首先進(jìn)行100kg原料生產(chǎn)12°經(jīng)典啤酒的物料衡算，然后進(jìn)行100L12°經(jīng)典啤酒的物料衡算，最后進(jìn)行150000t/a啤酒廠糖化車間的物料平衡計(jì)算。3.1.2100kg原料生產(chǎn)12°P經(jīng)典啤酒的物料衡算（1）熱麥汁量依照表4-1可得原料收率分不為：麥芽收率為：0.75（100－6）÷100=70.5%大米收率為：0.95（100－13）÷100=82.65%混合原料收得率為：[0.75×70.5%+0.40×80.04%]×98.5%=72.43%由上述可得100kg混合原料可制得的12°熱麥汁量為：（72.43÷12）×100=603.58kg又知12°汁在20℃時(shí)的相對(duì)密度為1.084，而100℃熱麥汁比20℃時(shí)的麥汁體積增加1.04倍，故熱麥汁（100℃）體積為：（603.58÷1.084）×1.04=579.08L（2）添加酒花量：603.58×0.2%=1.22kg（3）冷麥汁量為：579.08×（1－0.04）=555.92L（4）發(fā)酵成品液量：555.92×（1－0.01）=550.36L（5）清酒量（過濾）為：550.36×（1－0.01）=544.86L（6）成品啤酒量為：544.86×（1－0.015）=536.69L3.1.3生產(chǎn)100L12°P經(jīng)典啤酒的物料衡算依照上述衡算結(jié)果知，100kg混合原料可生產(chǎn)12°成品啤酒536.69L，故可得出下述結(jié)果：生產(chǎn)100L12°經(jīng)典啤酒需耗混合原料量為：（100÷536.69）×100=18.64kg麥芽耗用量：18.64×75%=13.98kg大米耗用量：18.64－13.98=4.66kg酒花用量為對(duì)經(jīng)典啤酒，熱麥汁中加入的酒花量為0.2%，故酒花耗用量為：（579.08/536.69）×100×0.2%=0.215kg（5）熱麥汁量為：（579.08/536.69）×100=107.90L（6）冷麥汁量為：（555.92/536.69）×100=103.58L（7）濕糖化糟量：設(shè)排出的濕麥糟水分含量為80%，則濕度糟量為：[（1－0.06）（100－75）/（100－80）]×13.98=16.42kg濕大米糟量：[（1―0.13）（100―95）/（100－80）]×4.66=1.01kg濕糖化糟量：16.42+1.01=17.43kg酒花糟量設(shè)麥汁煮沸過程干酒花浸出率為40%，且酒花糟水分含量為80%，則酒花糟量為：[（100―40）/（100―80）]×0.215=0.645kg（9）發(fā)酵成品液量：（550.36/536.69）×100=103.60L（10）清酒量：（544.86/536.69）×100=102.04L3.1.4150000t/a12°P經(jīng)典啤酒糖化車間物料衡算全年生產(chǎn)天數(shù)為300天，設(shè)旺季生產(chǎn)170天，淡季生產(chǎn)130天。旺季每天糖化數(shù)為6次，淡季每天生產(chǎn)次數(shù)為4次，則全年糖化次數(shù)為：170×6+130×4=1540計(jì)算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可算出每次投料量及其他項(xiàng)目的物料平衡。糖化一次所得啤酒為：150000÷1054=97.40t/次則糖化一次定額量：94.70×1012=18366L（1）混合原料量：(18366/536.69)×100=18366kg（2）麥芽耗用量：18336×75%=13477.5kg大米耗用量：18366－13477.5=4591.5kg（3）煮沸后熱麥汁量：（579.08/536.69）×18366=106354L（4）冷麥汁量：（555.92/536.69）×18366=102101L（5）發(fā)酵液總量：（550.36/536.69）×18366=101079L（6）清酒產(chǎn)量：（544.86/536.69）×18366=100069L（7）酒花耗用量：（579.08/536.69）×18366×0.2%=212.71kg（8）濕糖化糟量：濕麥糟量為：[（1－0.06）（100－75）/（100－80）]×13477.5=16185kg濕大米糟量為：[（1―0.13）（100―95）/（100－80）]×4591.5=998.7kg故濕糖化糟量為：16185+998.7=17183.7kg（9）酒花糟量：[（100―40）/（100―80）]×212.7=638.1kg把前述的有關(guān)啤酒糖化間的三項(xiàng)物料衡算計(jì)算結(jié)果，整理成物料衡算表：如表3-2所示。表3-2啤酒廠糖化車間物料衡算表物料名稱單位對(duì)100kg混合原料100L12°P經(jīng)典啤酒糖化一次定額量150000t/a啤酒生產(chǎn)混合原料Kg10018.641836628283640麥芽Kg7513.9813477.520755350大米Kg254.664591.57070910酒花Kg1.160.215212.7327558熱麥汁L579.08107.90106354163785160冷麥汁L555.92103.58102101157235540濕糖化糟Kg93.5617.4417183.726462898濕酒花糟Kg3.480.645638.1982674發(fā)酵成品液L550.36102.55101079155661660清酒液L544.86101.52100069154106260成品啤酒L536.6910098568.8151800備注：12°P經(jīng)典啤酒的密度為1012kg/m3，實(shí)際年生產(chǎn)啤酒為153621.6t。3.2150000t/a啤酒廠糖化車間熱量衡算本設(shè)計(jì)采納國內(nèi)常用的雙醪一次煮出糖化法，下面就工藝為基準(zhǔn)進(jìn)行糖化車間的熱量衡算。工藝流程如3-1圖，數(shù)據(jù)依照表3-2以下對(duì)糖化過程各步操作的熱量分不進(jìn)行計(jì)算：去發(fā)酵去發(fā)酵煮沸強(qiáng)度10%冷凝固物冷麥汁酒花糟熱凝固物薄板冷卻器回旋沉淀槽90min酒花煮沸鍋麥汁麥糟過濾70℃糖化結(jié)束78℃20min10min7min15min15min料水比1：4.5糖化鍋熱水，50℃70℃，25min5min自來水18℃糊化鍋大米粉4591.5kg麥芽粉918.30kgt0（℃），20min麥芽粉12559.2kg46.67℃，60min料水比1：3.5t（℃）100℃，10min90℃20min100℃，40min63℃，60min圖3-3啤酒廠糖化工藝流程示意圖3.2.1糖化用水耗熱量Q1依照工藝，糊化鍋加水量為：式中，4591.5為糖化一次大米粉量，918.30為糊化鍋加入的麥芽量（為大米量的20%）。糖化鍋加水量為：式中12559.2—糖化一次麥芽粉量，即（13477.5-918.3）kg13477.5—糖化一次麥芽定額量。自來水平均溫度取t1=18℃，而糖化配料用水溫度t2=50℃，故耗熱量為：（3-1）式中t1—糖化配料用水溫度，t1=50℃t2—自來水平均溫度，t2=18℃3.2.2第一次米醪煮沸耗熱量Q2由工藝流程圖可知（3-2）糊化鍋內(nèi)米醪由初溫t0加熱至100℃耗熱Q2.1（3-3）式中W—含水百分率c0—絕對(duì)谷物比熱容，取c0=1.55kJ/（kg·K）。c米醪—米醪比熱容，c谷物=0.01[(100-W)c0+4.18W]米醪的初溫t0設(shè)原料的初溫為18℃，而熱水為50℃，則（3-4）其中：G米醪=4591.5+918.3+24794.1=30303.9kg（3）把上述結(jié)果代回Q2，1=G米醪c米醪（100-t0）得：Q2，1=30303.9×3.76（100-47.1）=6.03×106kJ2.煮沸過程蒸汽帶出的熱量Q2，2設(shè)煮沸時(shí)刻為40min，蒸發(fā)量為每小時(shí)5%，則蒸發(fā)水分為：V1=G米醪×5%×40÷60=1010.1kg故Q2，2=V1I=1010.1×2257.2=2.28×106kJ式中I—煮沸溫度（約為100℃）下水的汽化潛熱（kJ/kg）。3．熱損失Q2，3米醪升和氣第一次煮沸過程的熱損失約為前二次耗熱量的15%，即：4.由上述結(jié)果得：Q2=1.15（Q2，1+Q2，2）=9.56×106kJ3.2.3第二次煮沸前混合醪升溫至70℃的耗熱量Q3按糖化工藝，來自糊化鍋的煮沸的米醪與糖化鍋中的麥醪混合后溫度應(yīng)為63℃，故混合前米醪先從100℃冷卻到中間溫度t。1.糖化鍋中麥醪的初溫t麥醪已知麥芽粉初溫為18℃，用50℃的熱水配料，則麥醪溫度為：（3-5）=46.65℃其中：（3-6）=12559.2+43957.2=56516.4kg（3-7）=3.63kJ/（kg·K）2.依照熱量衡算，且忽略熱損失，米醪與麥醪并合前后的焓不變，則米醪的中間溫度為：=92.14℃其中：=30303.9-1010.1=29293.8kg=30303.9+56516.4=48542.45kg因此溫度比煮沸溫度只低20℃左右，考慮到米醪由糊化鍋到糖化鍋輸送過程的熱損失，可不必加中間冷卻器。3.則第二次升溫前混合醪耗熱量Q3為：Q3=G混合c混合（70－63）=2.23×106kJ3.2.4第二次煮沸混合醪的耗熱量Q4由糖化工藝流程可知：Q4=Q4，1+Q4，2+Q4，31.混合醪升溫至沸騰所耗熱量Q4，1（1）經(jīng)第一次煮沸后米醪量為：=30303.9-1010.1=29293.8kg糖化鍋的麥芽醪量為：故進(jìn)入第二次煮沸的混合醪量為：（2）依照工藝，糖化結(jié)束醪為78℃，抽取混合醪的溫度為70℃，則送到第二次煮沸的混合醪量為=G’混合（78－70）/[G’混合（100－70）]=26.7%（3）麥醪的比熱容混合醪的比熱容：=3.67kJ/（kg·K）（4）故=2.52×106kJ2.二次煮沸過程蒸汽帶走的熱量Q4，2煮沸時(shí)刻為10min，蒸發(fā)強(qiáng)度為5%，則蒸發(fā)水重量為：V2=26.7%G’混合×5%×10÷60=190.9kg故：Q42=IV2=2257.2×190.9=0.431×106kJ式中，I為煮沸下飽和蒸汽焓（kJ/kg）。3.熱損失Q4，3依照經(jīng)驗(yàn)有：Q4,3=15%（Q4，1+Q4，2）4.把上述結(jié)果代回Q4=Q4，1+Q4，2+Q4，3得Q4=1.15（Q41+Q42）=2.95×106kJ3.2.5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，則用水量為：G洗=18366×450÷100=82647kg故：Q5=G洗cw（80－18）=2.95×106kJ3.2.6麥汁煮沸過程耗熱量Q6Q6=Q6，1+Q6，2+Q6，31.麥汁升溫至沸點(diǎn)耗熱量Q6，1有表4-2糖化物料衡算表可知，100kg混合原料可得到603.58kg熱麥汁，并設(shè)過濾完畢麥汁溫度為70℃。則進(jìn)入煮沸鍋的麥汁量為：G麥汁=18366×603.58÷100=110853.5kg又c麥汁=3.85kJ/（kg·K），故：Q6，1=G麥汁c麥汁（100-70）=12.80×106kJ2.煮沸過程蒸發(fā)耗熱量Q6，2煮沸強(qiáng)度10%，時(shí)刻1.5h，則蒸發(fā)水分為：V3=110853.5×10%×1.5=16628.0kg故：Q6，2=IV3=2257.2×16628.0=37.53×106kJ3.熱損失為Q6.3=15%（Q6，1+Q6，2）4.把上述結(jié)果代回Q6=Q6，1+Q6，2+Q6，3可得出麥汁煮沸總耗熱Q6=115%（Q6，1+Q6，2）=57.88×106kJ3.2.7糖化一次總耗熱量Q總（3-8）3.2.8糖化一次耗用蒸汽量D使用表壓為0.3MPa的飽和蒸汽，I=2725.3kJ/kg，則（3-9）式中I—相應(yīng)冷凝水的焓（561.47kJ/kg）—蒸汽的熱效率，取=95%3.2.9糖化過程每小時(shí)最大蒸汽耗量QmaxEQ\R(,)在糖化過程各步驟中，麥汁煮沸耗熱量Q6為最大，且知煮沸時(shí)刻為90min，熱效率95%，故：=40.62×106kJ/h相應(yīng)的最大蒸汽耗量為：（3-10）3.2.10蒸汽單耗依照設(shè)計(jì)，每年糖化次數(shù)為1540次，共生產(chǎn)啤酒153621.6t。年耗蒸汽總量為：Dt=49162.34×1540=75710003.6kg每噸啤酒成品耗蒸汽（對(duì)糖化）：Ds=75710003.6÷153621.6=492.8kg/t啤酒每晝夜耗蒸汽量（生產(chǎn)旺季算）為：Dd=49162.34×6=294974.04kg/d將上述計(jì)算結(jié)果列成熱量消耗綜合表表3-3熱量消耗綜合表名稱規(guī)格（MPa）每噸產(chǎn)品消耗定額（kg）每小時(shí)最大用量（kg/h）每晝夜消耗量（kg/d）年消耗量（kg/a）蒸汽0.3（表壓）492.818772.3294974.0475710003.63.3耗水量衡算3.3.1工藝用水1.糖化用水100kg混合原料大約需用水量400kg，糖化用水量：kg糖化用水時(shí)刻設(shè)為0.5小時(shí)，故每小時(shí)最大用水量：kg/h2.洗澡用水100kg公斤原料約用水450kg，則需用水量kg用水時(shí)刻約為1.5小時(shí)，則每小時(shí)洗糟最大用水量：kg/h3.糖化室洗涮用水一般糖化室及設(shè)備洗涮用水每糖化一次，用水約6t，用水時(shí)刻約為2小時(shí)，故洗涮最大用水量：t/h4.沉淀槽冷卻用水（冷卻時(shí)刻為1小時(shí)）式中Q—熱麥汁放出熱量（3-11）熱麥汁比重c麥汁=1.043，熱麥汁量：kg/h熱麥汁比熱cp=4.10kJ/(kg·K)，熱麥汁溫度t1’=100℃t2’=70℃，冷卻水溫度t1=18℃t2=45℃，冷卻水比熱c=1kJ/hkJ/h5.沉淀槽洗涮用水每次洗涮用水3.5噸，沖洗時(shí)刻設(shè)為0.5小時(shí)，則每小時(shí)最大用水量：t/h6.麥汁冷卻器冷卻用水麥汁冷卻時(shí)刻設(shè)為1小時(shí)，麥汁冷卻溫度為5.5℃→6℃，分二段冷卻，第一段：麥汁溫度70℃→25℃，冷卻水溫度18℃→30℃，則冷卻水用量：（3-12）麥汁放出熱量：（3-13）式中—麥汁量665563kg—麥汁比熱=4.10kJ/kg·℃麥汁溫度—℃25℃水的比熱c=4.18kJ/kg·℃，冷卻水溫度=18℃=30℃kJ/hkg/h7.麥汁冷卻器沖涮用水設(shè)沖涮一次，用水4t，用水時(shí)刻為0.5小時(shí)，則最大用水量：t/h3.3.2啤酒生產(chǎn)用水量衡算表3-4啤酒用水量衡算表編號(hào)用水項(xiàng)目水質(zhì)需要日水量最大用水量t/ht/次t/日1糖化用水自來水70.435.2211.22洗糟用水自來水26.439.6237.63糖化室洗涮用水自來水36364沉淀槽冷卻用水深井水70.2070.204205沉淀槽洗涮用水深井水73.5216麥汁冷卻器沖涮深井水8424第4章糖化車間要緊設(shè)備選型計(jì)算4.1麥芽粉暫貯槽單次糖化麥芽投料量G＝13774.5kg，麥芽粉比容c＝2.560m3/t，有效容積系數(shù)：Φ＝0.7，所需容積：V＝Gc/Φ=13774.5×10－3×2.560/0.7＝50.4m3（4-1）結(jié)構(gòu)為方形錐底，木結(jié)構(gòu)，內(nèi)襯白鐵皮，規(guī)格如下：A＝4000mma＝300mmB＝4000mmb＝200mmH＝3000mmh＝1400mmV總＝ABH＋h(2AB+Ab+aB+2ab)/6（4-2）=56m34.2大米粉暫貯槽單次糊化大米投料量G＝4591.5kg，大米粉比容c＝1.73m3/t，有效容積系數(shù)：Ф＝0.7，所需容積：V＝Gc/Ф＝4591.5×103×1.73/0.7＝11.35m3該設(shè)備選用方形斜錐底，木結(jié)構(gòu)，內(nèi)襯白鐵皮，規(guī)格如下：A＝3000mma＝200mmB＝2000mmb＝200mmH＝2000mmh＝1200mmV總＝ABH＋h(2AB+Ab+aB+2ab)/6=m34.3糊化鍋1.容積單次糊化投料量為5509.8kg，按每100kg原料所需體積為600～700L做計(jì)算基準(zhǔn)，填充系數(shù)為0.7，則糊化鍋所需容積：m3m3圓柱部分體積：V1＝D2h1π/4h1=D/2橢圓底部容積：V2＝2/3πR2h2h2=D/4R=D/2V總＝V1＋V2（4-3）即：55.1＝0.785D2h1＋(2/3)πR2h2＝0.785D2D/2＋2π(D/2)2D/12由此可求得：D＝4.7m取D=5.0m，則H=2.5m，鍋底高為1.25m。4.4糖化鍋1.有效容積糖化鍋所需容積，按每100kg麥芽投料量作計(jì)算單位，則糖化鍋的容量約為700～800L，本設(shè)計(jì)中糖化鍋投入麥芽量12559.2kg，則糖化鍋理論所需容量為：m3設(shè)糖化鍋的填充系數(shù)為0.8，則：m3圓柱部分體積：V1＝0.785D2h，h1＝0.5D；橢圓底部容積：V2＝2/3πR2h2，h2=D/4，R=D/2則：109.9＝0.785D2h1＋(2/3)πR2h2解得：D＝5.9m取整后取6.0m。由鍋體徑高比D：h＝2：1則可算出：R＝0.5D＝3.0mh1＝1/2D＝3.0mh2＝0.25D＝1.5m有效容積取人孔底邊以下0.5m計(jì)算V=69.45m34.5過濾槽（1）所需容積計(jì)算，由物料衡算，每次糖化物料總量：G=12559.2+43957.2=56516.4kg糖化醪重度為1065kg/m3，生產(chǎn)需要1.2空余系數(shù)，故所需體積為：V有效=56516.4÷1065=53.07m3V總=53.07×1.2=63.68m3（2）設(shè)過濾槽輪廓比例為D:H=2：1，則D==5.45m取整D=5.5m,則H=2.75m4.6回旋沉淀槽近代使用的回旋沉淀槽多為平底圓筒體，因此：H麥汁=0.5D糖化一次熱麥汁的量為106.35m3，那么：解得：D=6.47m圓整后取D=6.5m麥汁切線進(jìn)口位置約為槽中麥汁量的1/3高度。第5章重點(diǎn)設(shè)備計(jì)算及論證5.1容積和直徑麥汁煮沸鍋采納的是圓柱型的器身，橢圓型封頭底和無折邊錐形封頭頂，頂角為60°。依照《啤酒工業(yè)手冊(cè)》P288所述，每100kg原料所需麥汁煮沸鍋的容量為800-900L，本設(shè)計(jì)取900L，單次糖化原料為12559.2kg，填充系數(shù)為0.6-0.7，取0.7。；分為兩個(gè)煮沸鍋計(jì)算，得：V總=161.4÷2=80.7m3圓柱部分體積橢圓部分體積R=D/2因此得D=5.36m圓整D=5.5m則V總=87.1m3那么h1=2.25mh2=1.38mR=2.25m5.2圓柱筒體的厚度計(jì)算設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)[10]設(shè)計(jì)壓力P=0.3Mpa，設(shè)計(jì)溫度150℃，圓柱內(nèi)徑為Di=5500mm，C2=1mm，筒體材料0Cr18Ni9-GB/T14976，焊縫系數(shù)φ=1，在設(shè)計(jì)溫度下材料許用應(yīng)力[σ]t=103Mpa，圓柱筒體的壁厚Scmm設(shè)計(jì)公式為[11]。（5-1）式中P—設(shè)計(jì)壓力MpaDi—圓筒內(nèi)徑mm[σ]t—設(shè)計(jì)溫度下圓筒材料的許用應(yīng)力Mpaφ—焊接接頭系數(shù)或許用應(yīng)力折減系數(shù)φ≤1C2—腐蝕裕量mm=9.02mm查鋼板厚度常用規(guī)格及其負(fù)偏差表知，可知C1=0.8mm；名義厚度取9.8mm；有效厚度9.8-（0.8+1）=8mm，其最大同意操作壓力（5-2）==0.29MPaPw<P符合標(biāo)準(zhǔn)。5.3鍋體下封頭的選擇與厚度計(jì)算本麥汁煮沸鍋下封頭選用橢圓形封頭。橢圓形封頭的厚度計(jì)算式能夠用半徑為Di的半球形封頭厚度乘以2倍形狀系數(shù)K表示。加上腐蝕裕量C2，其設(shè)計(jì)厚度（5-3）式中K—系數(shù)K值，關(guān)于=2的標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭K=1.0P—設(shè)計(jì)壓力MpaDi—圓筒內(nèi)徑mm[σ]t—設(shè)計(jì)溫度下圓筒材料的許用應(yīng)力Mpaφ—焊接接頭系數(shù)或許用應(yīng)力折減系數(shù)φ≤1C2—腐蝕裕量mm=9.42mm查鋼板厚度常用規(guī)格及其負(fù)偏差表，知C1=0.8mm；名義厚度取9.8mm；有效厚度mm；其最大同意操作壓力：(5-4)==0.29MPaP總<Pw符合標(biāo)準(zhǔn)。5.4鍋體上封頭的選擇與計(jì)算上封頭選用無折邊錐形封頭。取Pc=0.3Mpa，設(shè)計(jì)溫度t=150℃，焊縫系數(shù)φ=1.0，選用0Cr18Ni9-GB/T14976在設(shè)計(jì)溫度下其許用應(yīng)力[σ]t=103Mpa，錐殼下端內(nèi)直徑Di=5500mm，錐殼半頂角α=30°，取腐蝕裕量C2=1mm。無折邊錐形封頭的設(shè)計(jì)壁厚的計(jì)算式：式中—半錐頂角，以度為單位=10.26mm查鋼板厚度與負(fù)偏差表?？芍狢1=0.8mm；名義厚度取10.8mm；有效厚度：mm錐體殼最大的薄膜應(yīng)力應(yīng)為大端處的環(huán)向應(yīng)力式中—為錐形封頭壁厚=92.85Mpa因故錐殼無需進(jìn)行局部加強(qiáng)。5.5內(nèi)加熱器的計(jì)算采納列管式換熱器[12]。冷流體麥汁溫度從70℃升溫至100℃；飽和蒸汽壓0.3Mpa的飽和蒸汽，進(jìn)口溫度為120℃，出口溫度為85℃。表5-1麥汁和水蒸氣物性數(shù)據(jù)表項(xiàng)目密度/kg·m-3比熱容/kJkg-1·℃-1粘度/Pa·S熱導(dǎo)率/kg·m-1·℃麥汁10433.622×10-30．457水蒸氣958.44.2090．28×10-30．586依照熱量衡算，飽和蒸汽每小時(shí)耗量為18772.3kg/h。（1）試算和初選換熱器的型號(hào)計(jì)算熱負(fù)荷和蒸汽流量蒸汽流量qm，由熱量衡算知，麥汁煮沸過程蒸汽耗量Q為57.88×106kJ。熱負(fù)荷由單位換算知蒸汽流量kg/s計(jì)算兩流體的平均溫度差。先求逆流時(shí)平均溫差△℃假設(shè)換熱器流體流淌為錯(cuò)流，由圖查得=0.87△=△=0.87×17.5=15.23℃初選換熱器規(guī)格依照兩流體的情況，假設(shè)K估=6279W/(m2·℃)傳熱面積A估應(yīng)為m2兩流體均不發(fā)生相變的傳熱過程。為減少熱損失和充分利用麥汁的熱量?？刹杉{麥汁走殼程，蒸汽走管程。兩流體平均溫差℃，不考慮熱補(bǔ)償。流速的選擇：管內(nèi)流體流速取u=0.5m/s；管子采納一般無縫鋼管25mm×2.5mm其內(nèi)經(jīng)為=0.02m，外徑為=0.025m估算單程管子根數(shù)。kg/h=49根依照，估算管子長度為若采納4管程，則每程管長l=6.0m.據(jù)此，由換熱器系列標(biāo)準(zhǔn)，選定BES600-2.5-90-6125-6I型換熱器，有關(guān)參數(shù)如下。表5-1列管式換熱器數(shù)據(jù)表項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)殼經(jīng)/mm600管長/m6公稱壓強(qiáng)/Mpa2.5管子總數(shù)308管程數(shù)4管子排列方法正方形斜轉(zhuǎn)45°殼程數(shù)1管中心距/mm32管子尺寸/mm25×2.5折流擋板間距/mm200實(shí)際傳熱面積108.2折流板型式圓缺型由于取折流擋板間距h=200mm，擋板數(shù)應(yīng)為塊（1）校核總傳熱系數(shù)K管程對(duì)流傳熱系數(shù)α2，管程流通面積m2m/s殼程對(duì)流傳熱系數(shù)流體通過管間最大截面積m2水蒸氣的流速管子正方形排列的當(dāng)量直徑m殼程中麥汁被加熱，取，因此：=187.9W/m2·℃污垢熱阻管內(nèi)、外側(cè)污垢熱阻分不取m2·℃/W，=0.0002m2·℃/W總傳熱系數(shù)大，鋼的導(dǎo)熱率=45W/(m2·℃)總傳熱系數(shù)K(5-5)K=5520.32W/(m2·℃)傳熱面積Am2安全系數(shù)故所選擇的換熱器是合適的。5.6換熱器的面積m25.7換熱器蒸汽進(jìn)管的計(jì)算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)刻為90min，熱效率95%，故蒸汽進(jìn)口管能滿足最大進(jìn)汽量，就滿足該設(shè)備的需要。由之前的計(jì)算可知：Qmax=57.88×106kJDmax=18772.3kg/hQmax——每小時(shí)最大蒸汽耗量，kJ/hD最大—最大蒸汽耗量，kg/h采納兩管進(jìn)蒸汽ρ=1.65kg/m3，kg/sm3/s蒸汽流速取V=30m/sd=0.255m圓整到d=260mm,μ=4Vs/(πd2)=29.8m/s?[20,40];符合要求。5.8麥汁排醪管徑計(jì)算設(shè)排醪時(shí)刻為20min。在煮沸鍋中的容積為53.14m3，則流量：m3/h設(shè)流速u=1.5m/sd=0.194m因此取排醪出口的直徑為194mm。選取200mm。5.9麥汁倒醪入口管徑計(jì)算設(shè)排醪時(shí)刻為20min，在過濾沉淀槽的容積為53.07m3，則流量m3/h設(shè)流速u=1.5m/sd=0.194m取排醪入口的直徑為200mm5.10鍋重及支座選型（5-6）=1852.2kgkg==1802.0=5506.4kg由物料衡算可知，100kg混合原料煮沸前的麥汁量為603.58kg，則進(jìn)入煮沸鍋的麥汁量為(18366×603.58/100)/2=55426.75，取鍋體重6，酶液重56，則總體重為62，選用8個(gè)支座；每個(gè)支座承擔(dān)的負(fù)荷為Q=62/8=7.75，選用A型懸掛式支座查表得[13]，支座的支撐面積為714.3cm2，支撐面上的單位壓力為0.69MPa，尺寸為：H=395mmb=250mmδ=10mma=230mmc=315mmf=115mmδ1=16mm5.11升氣管取煮沸鍋升氣管的面積為料液面積的，設(shè)煮沸鍋升氣管的直徑為dd=0.9m5.12人孔人孔削弱了容器的強(qiáng)度，同時(shí)增加了漏液的機(jī)會(huì)。人孔必須考慮在成年人能夠進(jìn)出的前提下，尺寸應(yīng)盡量小些。由于設(shè)備內(nèi)徑大，頂蓋和筒體上都應(yīng)設(shè)置一個(gè)人孔。一般選用DN400mm人孔。5.13視鏡視鏡除受工作壓力外，還要承受高溫、熱應(yīng)力作用。選用DN125mm可供兩只眼睛窺視。視鏡選型為JB593-64-3第6章啤酒廠的三廢治理6.1三廢治理啤酒工業(yè)廢水要緊含糖類，醇類等有機(jī)物，有機(jī)物濃度較高，盡管無毒，但易于腐敗，排入水體要消耗大量的溶解氧，對(duì)水體環(huán)境造成嚴(yán)峻危害。啤酒廢水的水質(zhì)和水量在不同季節(jié)有一定差不，處于高峰流量時(shí)的啤酒廢水，有機(jī)物含量也處于高峰。6.1.1啤酒廠廢水來源啤酒廢水要緊來自麥芽車間（浸麥廢水），糖化車間（糖化，過濾洗滌廢水），發(fā)酵車間（發(fā)酵罐洗滌，過濾洗滌廢水），灌裝車間（洗瓶，滅菌廢水及瓶子破裂流出的啤酒）以及生產(chǎn)用冷卻廢水等。啤酒工業(yè)廢水要緊含糖類，醇類等有機(jī)物，有機(jī)物濃度較高，盡管無毒，但易于腐敗，排入水體要消耗大量的溶解氧，對(duì)水體環(huán)境造成嚴(yán)峻危害。國內(nèi)啤酒廠廢水中：CODcr含量為：1000～2500mg/L，BOD5含量為：600～1500mg/L，該廢水具有較高的生物可降解性，且含有一定量的凱氏氮和磷。6.1.2啤酒廠廢水的分類

啤酒廢水按有機(jī)物含量可分為3類：（1）清潔廢水如冷凍機(jī)冷卻水，麥汁冷卻水等。這類廢水差不多上未受污染。（2）清洗廢水如漂洗酵母水、洗瓶水、生產(chǎn)裝置清洗水等，這類廢水受到不同程度污染。（3）含渣廢水如麥糟液、冷熱凝固物。剩余酵母等，這類廢水含有大量有機(jī)懸浮性固體。6.1.3啤酒