年產(chǎn)十萬噸啤酒廠糖化鍋設(shè)計

1/1年產(chǎn)十萬噸啤酒廠糖化鍋設(shè)計年產(chǎn)十萬噸啤酒廠糖化車間糖化鍋設(shè)計

目錄

一、糖化的定義(1)

二、糖化的方法(1)

三、糖化過程熱量及物料衡算(1)

（一）、熱量衡算(1)

（二）糖化過程物料衡算(3)

四、糖化鍋設(shè)備設(shè)計(4)

（一）、功能用途(4)

（二）、糖化鍋的分類(4)

（三）、糖化鍋型號的選擇(4)

（四）、糖化鍋的相關(guān)計算(5)

（1）、攪拌功率計算(6)

（2）、電機(jī)的選擇(8)

（3）、軸承選型(8)

（4）、糖化鍋排醪管（至濾過槽）(8)

（5）、糖化醪出口管(8)

（6）、下粉筒(9)

（7）、糖化鍋進(jìn)水管(9)

（8）、加熱蒸汽進(jìn)管(9)

（9）、冷凝水接管(10)

（10）、不凝蒸汽出口(10)

（11）、鍋內(nèi)冷凝水出口(11)

（12）、人孔(11)

（13）視鏡(11)

一、糖化的定義

糖化是指將麥芽和輔料中高分子貯藏物質(zhì)及其分解產(chǎn)物(淀粉、蛋白質(zhì)、核酸、半纖維素等及其分解中間產(chǎn)物)，通過麥芽中各種水解酶作用以及水和熱力作用使之分解并溶于水的過程。原料麥芽的冷水浸出物，僅占17％左右，非發(fā)芽谷物更少。經(jīng)過糖化過程的酶促分解和熱力的作用，麥芽的浸出率提高到75％～80％，大米的無水浸出率提高到90％以上糖化過程提高了原料和輔料的浸出率。糖化過程中原料和輔料的分解深度即分解產(chǎn)物的基本要求是：

淀粉被最大限度的分解成可溶性無色糊精和麥芽糖等可發(fā)酵性糖類，二者之間有一定的比例。

淀粉的分解產(chǎn)物占到麥汁組成的90％以上。麥汁中以麥芽糖為主的可發(fā)酵糖類供

酵母發(fā)酵產(chǎn)生酒精及副產(chǎn)物，低聚糊精是構(gòu)成啤酒殘余浸出物的主體，它給啤酒帶來粘度和口味的濃醇性。啤酒原料的利用率主要取決于淀粉的利用率，優(yōu)良的糖化工藝可使淀粉分解以后99％進(jìn)入麥汁。

二、糖化的方法

糖化方法有多種。煮出糖化法是指麥芽醪利用酶的生化作用和熱力的物理作用，使有效成分分解和溶解，通過部分麥芽醪的熱煮沸、并醪，使醪液逐步梯級升溫至糖化完畢。部分麥芽被幾次煮沸即為幾次煮出法。

本設(shè)計采用國內(nèi)常用的雙醪一次煮出糖化法

三、糖化過程熱量及物料衡算

（一）、熱量衡算

本設(shè)計采用二次煮出糖化法糖化工藝流程為:

糊化鍋糖化鍋

大米粉麥芽粉

6048.82kg

料水比1﹕4.5料水比1﹕3.5

麥芽粉567.08kg46.7℃60min

10min

10min

t℃63℃60min

70℃

10min冷卻5min

7min

90℃20min100℃30min70℃25min

20min

過濾糖化結(jié)束78℃100℃

由于本設(shè)計采用國內(nèi)常用的雙醪一次煮出糖化法，下面就一氣工藝為基準(zhǔn)進(jìn)行糖化車間的熱量衡算。工藝流程如6-1圖，數(shù)據(jù)根據(jù)表5-2

糖化用水耗熱量Q

根據(jù)工藝，糊化鍋加水量為：

G

=（3898.990+779.80）×4.5=21054.555kg

1

式中，3898.990為糖化一次大米粉量，779.80為糊化鍋加入的麥芽量（為大米量的20%）。

=5068.69×3.5=17740.415kg

糖化鍋加水量為：G

2

式中，5068.69為糖化一次麥芽粉量，即（5848.489-779.8）kg，而5848.489為糖化一次麥芽定額量。

故糖化總用水量為：

Gw=G

1

+G

2

=21054.555+17740.415=38794.97kg

自來水平均溫度取t

1=18℃，而糖化配料用水溫度t

2

=50℃，故耗熱量為：

Q1=（G

1

+G

2

）c

w

（t

2

-t

1

）=5189215.187kJ

（二）糖化過程物料衡算

全年生產(chǎn)天數(shù)為300天，設(shè)旺季生產(chǎn)240天，淡季生產(chǎn)60天。旺季每天糖化數(shù)為7次，淡季每天生產(chǎn)次數(shù)為5次，則全年糖化次數(shù)為：

240×7+60×5=1980（次）

計算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可算出每次投料量及其他項目的物料平衡。

（1）年實際生產(chǎn)啤酒：100000÷1.012=98814229.25L

（2）清酒產(chǎn)量：98814229.25÷（1－0.02）=100830846.2L

（3）發(fā)酵液總量：100830846.2÷（1－0.015）=102366341.3L

（4）冷麥汁量：102366341.3÷（1－0.016）=104030834.6L

（5）煮沸后熱麥汁量：104030834.6÷（1－0.075）=112465767.2L

20℃麥汁體積：112465767.2÷1.04=108140160.8L

12°P麥汁質(zhì)量為（20℃）：108140160.8×1.084=117.2×106Kg（6）混合原料量：117.2×106Kg×12%÷73.16%=19.23×106Kg

（7）麥芽耗用量：19.23×106Kg×0.60=11.54×106Kg

大米耗用量：（19.23－11.54）×106=7.69×106Kg

（8）酒花耗用量：112465767.2×0.2%=224931.53Kg

根據(jù)經(jīng)驗估算，混合原料量定為19.3×106Kg，實際產(chǎn)量才大于100000t啤酒。

把前述的有關(guān)啤酒糖化間的三項物料衡算計算結(jié)果，整理成物料衡算表：如表5-2所示。

表5-2啤酒廠糖化車間物料衡算表

備注：12°P淡色啤酒的密度為1012kg/m3，實際年生產(chǎn)啤酒為100376t。

四、糖化鍋設(shè)備設(shè)計

（一）、功能用途：糖化鍋是用來進(jìn)行麥芽粉的蛋白分解，并與以糊化的大米醪混合，使醪液保持一定的溫度，進(jìn)行淀粉糖化的設(shè)備。用于糖化的設(shè)備使糖化鍋。

（二）、糖化鍋的分類

糖化鍋的品種按啤酒成套糖化設(shè)備每次糖化的熱麥汁產(chǎn)量劃分為14，25，

35.5，50，63，90m3等五種。糖化鍋的結(jié)構(gòu)形式按鍋身形狀和介質(zhì)加熱方式劃分

為六種，見表7-3

（三）、糖化鍋型號的選擇

根據(jù)QB917－89標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，常用的糖化鍋產(chǎn)品型號見表7-4

表7-4常用糖化鍋型號表

根據(jù)實際情況，本設(shè)計采用JYV型糖化鍋。

（四）、糖化鍋的相關(guān)計算

根據(jù)物料以及熱量衡算所得數(shù)據(jù)可知，一次糖化糖化鍋中需要麥芽粉量為5068.69kg，加水17740.415kg，糊化鍋中大米麥芽混合物量為（3898.990+779.80）＝4678.79kg，加水21054.555kg，糊化時蒸發(fā)量為857.778kg。

因此第一次煮沸后，

糊化醪量+糖化醪量＝5068.69+17740.415+4678.79+21054.555-857.778

＝47684.672kg

可知，大米粉含水量為13％，麥芽粉含水量為6％糖化醪干物質(zhì)％＝%53.18%100672

.47684%)

131(79.4678%)61(69.5068=?-?+-?

相對密度為1.08，則：糖化鍋有效體積＝

)(15.441000

08.1672.476842m=?

糖化鍋的容量系數(shù)在0.77～0.82之間，鍋身與高度之比一般取2∶1。設(shè)計估算可以按下式估算D，設(shè)底高部分為空余系數(shù)部分，取圓筒直徑D與高度H之比為2∶1，則

所以，D=4.8m

圓整取D=5.0mH=2.5m取容量系數(shù)為0.8，

計算Q、K、A（假設(shè)加熱用P=248.4Pa（絕）飽和蒸汽加熱。）

依熱量衡算部分?jǐn)?shù)據(jù)，在雙醪二次煮出糖化法中，最大傳熱是在第二次煮沸前混合醪由63℃升溫至70℃，所需熱量為

Q3=G混合c混合（70-63）=1279336.27kJ

Q=G混合×c混合×（70－63）×5

60

=1279336.27×560

=15352035.24kJ/h.

加熱面材料取不銹鋼板δ=8mm，λ不銹鋼

=17.4W/（m·K）

總傳熱系數(shù)，由于不銹鋼板的導(dǎo)熱系數(shù)很小，所以α1和α2可忽略不計，

因此

考慮實際熱效率比理論K值降低20%即K實=2175×0.8=1740W/（m2·K）

傳熱面積：℃）

（）（（均43.607012763127)

70127()63127==

?Int

取A=41m2

（1）、攪拌功率計算

設(shè)攪拌器寬b=0.40m，鍋內(nèi)液柱高H液=2.9m，按永田公式：設(shè)攪拌器折角θ=60°

=???

?????+???

??-+1856.053.36700.540.0146

.0=38.71

]/[21754

.17008.01

1

2）（壁

KmWK?==

=

λδ2

56.4043

.60174036001000

24.15352035mtKQA=???=?=

均實??

?

?????+???

??-?????+=1856.0670146

.0DdDbA8

4

3

2

DHDVππ=

?=

有

??

?

?????-???

??--=DdDbB14.15.043.1210=0.6950

=1.1+4??

?

??54.0-2.52

5.053.3???

??--74

54.0?????=1.3112

Rem=ρnd2

/μ=915.739593110

17.51064

33.03.3422=???=-μρnd

=0.1304

相關(guān)參數(shù)：

d—攪拌漿葉長度（m）n—漿葉轉(zhuǎn)數(shù)（r/s）ρ—流體密度（kg/m3）

μ—流體粘度（N·s/m2）（Pa·s）D—糊化鍋直徑（m）b—攪拌漿葉寬度（m）H液—液層高度（m）

θ—攪拌漿折葉角，一般為45°或60°η—傳動機(jī)構(gòu)總效率，取0.4-0.5K—電機(jī)功率儲備系數(shù)1.2-1.4K1—攪拌阻力系數(shù)1.1-1.3

根據(jù)實際計算，本設(shè)計選取JYV50×45型糖化鍋，主要的技術(shù)參數(shù)為

4

2

75.05.241.1?

??

??-?????--?????+=DbDdDbP()

2

.135.066.03

66

.03

Re2.310Re2.110ReθSinDHBA

NpDbp

mmm???

???????????+++=?

???

?

+()

2

.154.035.03112

.166.03

66

.03

6059.2915.73959312.310915.73959312.1106950.0915.739593141

Sin???

?

??????

?????+?++=

?

???

?

+kWdnNNP951.13.333.010641304.05353=???==ρ軸kW

NKK

N6.104.05

.0951.13.14.15

.01=+??

=+=η

軸電

（2）、電機(jī)的選擇：

所以本實驗選擇11kw的電動機(jī)，選擇上海滬迪電機(jī)有限公司生產(chǎn)的型號為YY180L-8的電動機(jī)。（3）、軸承選型：

《材料與零部件》中P389

軸承型號dDbrd1D1akr重量kg31155120293651105621.37減速器選用臥式蝸輪減速器查《材料與零部件》下P612查表4-24-100選用PЧH—180型減速器重量182kg聯(lián)軸器查《材料與零部件》中P567選用聯(lián)軸器型號為∶SB1101/24-65-4（4）、糖化鍋排醪管（至濾過槽）：

查《化工原理》上P20表1—1水及低粘度液體（1×105～1×106Pa）流速范圍為1.5～3.0m/s則取醪液流速為2m/s工藝設(shè)計放醪時間10min糖化醪有效體積為21.31m3則

31.21600/24

2

=??ssmDπ

D＝0.15m

圓整取D＝150mms＝4.5mmL＝150mm

校核

μ＝

smt

DV

/00.227.12

=滿足設(shè)計要求（5）、糖化醪出口管至糊化鍋的醪液量為：kg83.3633267.02

69.27219=?取醪液密度為1068kg/m3

醪液流速為μ＝2.0m/s

V＝

34.31068

83

.3633m=32

4.3300/24

mssmD=??π

D＝0.085

圓整取D＝80mms＝4mmL＝150mm

校核

t

DV

2

27.1=

μ＝2.2m/s滿足設(shè)計要求（6）、下粉筒：

查《啤酒工業(yè)手冊》下P51成品麥芽粉比容C＝2.560m3/t一次糖化鍋進(jìn)麥芽粉量為6615.9/2＝3307.95kg則V總＝3.30795×2.56＝8.47進(jìn)料時間10min麥芽粉流速為μ＝1m/s

=?=

t

Vs

Dπμ4600

114.347

.84???＝0.134m

圓整取D＝125mms＝4mmL＝150mm

校核

t

DV

2

27.1=

μ＝1.1m/s滿足設(shè)計要求（7）、糖化鍋進(jìn)水管：

糖化鍋中一次加水量為：21170.87/2＝10585.435kg加水時間20min自來水流速μ＝1.5m/s

V＝

998

435

.10585＝10.61m3

=?=

t

V

Dπμ40.086m圓整取D＝100mms＝4mmL＝150mm

校核

t

DV

2

27.1=

μ＝1.44m/s滿足設(shè)計要求（8）、加熱蒸汽進(jìn)管：

糖化鍋最大耗用蒸汽量為：5min升溫階段

86.377)

67.50378.2196(206

.1183920)(23max=-=-=

iIQD

查《化工工藝設(shè)計手冊》上P2—2980.2MP蒸汽密度ρ＝1.23kg/m3查《發(fā)酵工廠工藝設(shè)計概論》P173表8—1取蒸汽流速μ＝35m/s

V＝32.30723

.186.377m=

=?=

t

V

Dπμ40.175m圓整取D＝200mms＝6mmL＝150mm

校核

t

DV

2

27.1=

μ＝32m/s滿足設(shè)計要求（9）、冷凝水接管：

假設(shè)蒸汽全部冷凝，取水流速μ＝1.5m/s查《化工原理》上P33120℃水的密度為：ρ水＝998kg/m3則

V水＝=998

86.3770.38

=?=

t

V

Dπμ40.009m圓整取D＝10mms＝3mmL＝80mm

校核

t

DV

227.1=

μ＝1.34m/s滿足要求

（10）、不凝蒸汽出口：

取蒸汽量的5%為不凝蒸汽取蒸汽通入時間1小時則

D蒸汽＝377.86×5%＝18.89kg

V＝23

.189.18＝15m3

=?=

t

V

Dπμ40.014

圓整取D＝15mms＝3mmL＝80mm

校核

t

DV

2

27.1=

μ＝30m/s滿足要求

（11）、鍋內(nèi)冷凝水出口：

糖化鍋中糖化醪的蒸發(fā)強(qiáng)度取2%時間取加熱時間5min

蒸發(fā)水量為6025

02.044.45465???＝37.89

V＝0.04m3

=?=

t

V

Dπμ40.01m圓整取D＝10mms＝3mmL＝80mm

校核t

DV

2

27.1=μ＝1.69m/s滿足設(shè)計要求（12）、人孔：

查《材料與零部件》上P474選用ф500mm人孔

標(biāo)準(zhǔn)圖號JB04—0046（13）視鏡：

本設(shè)計選用標(biāo)準(zhǔn)圖號為JB593—64—1視鏡。查《材料與零部件》上P494圖2—5—1

查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》P