年產(chǎn)5萬(wàn)噸11°淡色啤酒廠糊化鍋設(shè)計(jì)-生物工程論文

生物工程論文題目年產(chǎn)5萬(wàn)噸11°淡色啤酒廠糊化鍋設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)生物工程TOC\o"1-3"\h\z前言 3第一章.全廠工藝論證 4一.原料 4（一）大麥 6（二）啤酒糖化的其他輔料 7(三)啤酒釀造用水 9二.麥芽制備 9三．麥芽汁制備工藝 9（一）概述 9（二）麥汁制造的工藝要求 10（三）麥芽與大米的粉碎 10四.啤酒發(fā)酵 12（一）啤酒發(fā)酵機(jī)理 12（二）啤酒發(fā)酵 12五.成品啤酒 13第二章.工藝計(jì)算 13一．物料衡算 13（一）定額指標(biāo) 14（二）糖化車(chē)間物料衡算 14二.熱量平衡計(jì)算 20三.工藝耗水量計(jì)算（含冷卻水） 28第三章.糖化車(chē)間主要設(shè)備選型計(jì)算 30.糖化鍋 30第四章參考文獻(xiàn) 41前言啤酒的原料是大麥。大麥?zhǔn)鞘澜缟戏N植最早的谷物之一，它的產(chǎn)量在谷物排名上，位于小麥、玉米、稻谷之下，位居第四，并且大麥不是人類(lèi)的主食，習(xí)慣上用作飼料。啤酒是酒類(lèi)中酒精含量最低的飲料，而且營(yíng)養(yǎng)豐富，人們適量飲用時(shí)對(duì)身體是影響相對(duì)較小。在1972年世界第九次營(yíng)養(yǎng)食品會(huì)議上，曾推薦啤酒為營(yíng)養(yǎng)食品，也有人把啤酒稱(chēng)作營(yíng)養(yǎng)食品、可口食品、衛(wèi)生食品、方便食品等。目前我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，成績(jī)令世界矚目，啤酒隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人民生活水平的提高，逐步從城市走向農(nóng)村，成為人民大眾最喜愛(ài)的飲料之一。啤酒生產(chǎn)將有較大的發(fā)展，平均年增長(zhǎng)率在8％～10％左右。我國(guó)的發(fā)展規(guī)劃為：2000年達(dá)到年產(chǎn)2100萬(wàn)噸，人均年占有量為15L：到2010年產(chǎn)量達(dá)3000～3500萬(wàn)噸，人均占有量達(dá)到世界平均水平。此外我國(guó)農(nóng)業(yè)處于世界先列，農(nóng)作物產(chǎn)量位居世界第一，大麥等啤原料在國(guó)內(nèi)許多地區(qū)都有種植，且產(chǎn)量巨大，客觀上發(fā)展啤酒工業(yè)的條件比較成熟。本設(shè)計(jì)將原料到制成成品啤酒中的各環(huán)節(jié)涉及的工藝、設(shè)備、控制條件等有關(guān)情況作一簡(jiǎn)單的闡述，希望能和各位共同討論，不足之處請(qǐng)多多指正。第一章.全廠工藝論證原料（一）大麥大麥?zhǔn)轻勗炱【频闹饕?。大麥之所以適合于啤酒釀造，主要由于以下四點(diǎn)原因：(1).大麥便于發(fā)芽，并產(chǎn)生大量的水解酶類(lèi)。(2).大麥種植范圍極廣。(3).大麥的化學(xué)成分適合啤酒釀造。（4）.大麥非人類(lèi)食用主糧。1.啤酒對(duì)大麥的質(zhì)量要求:(1)感觀eq\o\ac(○,1)色澤良好的大麥應(yīng)有光澤，淡黃，不成熟大麥呈微綠色；受潮大麥發(fā)暗，胚部呈深褐色；受霉菌侵蝕的大麥呈灰色或微藍(lán)色。eq\o\ac(○,2)氣味良好大麥具新鮮稻草香味，受潮發(fā)霉的則有霉臭味eq\o\ac(○,3)谷皮優(yōu)良大麥皮薄，有細(xì)密紋道；厚皮大麥則紋道粗糙。eq\o\ac(○,4)麥粒形態(tài)麥粒以短胖者比瘦長(zhǎng)者為佳，前者浸出物高，蛋白質(zhì)低，發(fā)芽快。eq\o\ac(○,5)雜物雜谷粒和砂土等應(yīng)在2％以下。(2)物理檢驗(yàn)eq\o\ac(○,1)千粒重以無(wú)水物計(jì)千粒重應(yīng)為30～40g。二棱大麥教六棱大麥重。千粒重越高浸出物也就越高。eq\o\ac(○,2)粒均勻度按國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)，2.5mm以上麥粒占85％者屬于一級(jí)大麥，2.5～2.2者為二級(jí)，2.2mm以下的為次大麥，原則上不用作啤酒釀造。eq\o\ac(○,3)胚乳性質(zhì)胚乳斷面可分為粉狀、玻璃質(zhì)和半玻璃質(zhì)三種狀態(tài)。優(yōu)良大麥粉狀粒為80％以上。(3)化學(xué)檢驗(yàn)eq\o\ac(○,1)水分測(cè)定水分是計(jì)算干物質(zhì)的基礎(chǔ)。原料大麥水分不能高于13％，否則不能儲(chǔ)藏，易發(fā)生霉變，呼吸損失大。eq\o\ac(○,2)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)含量一般要求為9％～12％。蛋白質(zhì)含量過(guò)高，制麥不易管理，易生成玻璃質(zhì)，溶解度差，浸出物相應(yīng)也低，成品啤酒易混濁。eq\o\ac(○,3)浸出物間接衡量淀粉含量的方法，一般為72％～80％（干物質(zhì)計(jì)）2.大麥的儲(chǔ)藏(1).大麥儲(chǔ)藏及后熟的意義新收大麥水分含量高，有休眠，發(fā)芽率低，需要經(jīng)過(guò)一段后熟期才能使用，一般需要6～8周的時(shí)間，才能達(dá)到應(yīng)有的發(fā)芽率。同時(shí)作為現(xiàn)代化工廠，必須有足夠的原料儲(chǔ)備，以保證生產(chǎn)的連續(xù)進(jìn)行。從以上兩點(diǎn)考慮，大麥的儲(chǔ)藏是啤酒生產(chǎn)中較重要的環(huán)節(jié)。從下表可看出大麥儲(chǔ)藏前后發(fā)芽率的變化新收大麥儲(chǔ)藏60～70天發(fā)芽勢(shì)/％3492發(fā)芽率/％4296一般認(rèn)為新收大麥種皮的透氣性和透水性差，經(jīng)過(guò)后熟。由于受外界溫度、水分，氧氣的影響，改變了種皮性能，因而提高了大麥發(fā)芽率。以下方法可促進(jìn)大麥后熟，提早發(fā)芽：eq\o\ac(○,1)儲(chǔ)藏于1～5OC條件下，能促進(jìn)大麥生理變化，縮短后熟期，提早發(fā)芽。eq\o\ac(○,2)2）用80～170OC熱空氣處理大麥30～40s，能改善種皮透氣性，促進(jìn)發(fā)芽。eq\o\ac(○,3)用高錳酸鉀、甲醛、草酸、或赤霉酸等浸麥可打破種子休眠期。上述方法中以赤霉酸效果最好，也最方便。(2)大麥的儲(chǔ)藏方式大麥的儲(chǔ)藏方式有袋裝堆藏、散裝堆藏和立倉(cāng)堆藏。立倉(cāng)存放必須做到以下幾點(diǎn)：eq\o\ac(○,1)水分含量在12％以下。eq\o\ac(○,2)必須先除塵除雜，最好精選分級(jí)。eq\o\ac(○,3)入倉(cāng)前盡量可能降溫。儲(chǔ)藏期間保管的主要任務(wù)是：及時(shí)記錄麥溫，按時(shí)通風(fēng)、倒倉(cāng)。嚴(yán)格防潮、防蟲(chóng)、防鼠等。（二）啤酒糖化的其他輔料在啤酒麥汁制造的原料中，除了主要原料大麥麥芽以外，還包括特種大麥、小麥麥芽以及輔助原料。啤酒生產(chǎn)中使用輔助原料的意義如下：(1)降低啤酒生產(chǎn)成本(2)降低麥汁總氮，提高啤酒穩(wěn)定性(3)調(diào)整麥汁組分，提高啤酒某些特性（三）酒花酒花賦予啤酒柔和優(yōu)美的芳香和淡爽的微苦味，能加速麥汁中高分子蛋白的絮凝，提高啤酒泡沫起泡性和泡持性，也能增加麥汁和啤酒的非生物穩(wěn)定性。(1)酒花的主要化學(xué)成分酒花的化學(xué)組分中，對(duì)啤酒釀造有特殊意義的三大成分為酒花精油、苦味物質(zhì)和多酚。我國(guó)酒花分三級(jí)，優(yōu)級(jí)酒花的主要指標(biāo)有：色澤：淺黃綠色，有光澤，褐色花片少于2％。香氣：富有濃郁的啤酒花香氣，無(wú)異雜氣味花體完整度：花體基本完整。夾雜物：莖、葉等無(wú)害夾雜物不超過(guò)1.0％。水分：8.0％～12％。α-酸含量（以干態(tài)計(jì)）：大于6.5％。β-酸含量（以干態(tài)計(jì)）：大于2.0％。(2)酒花的品種酒花按世界市場(chǎng)上供應(yīng)的可分為四類(lèi)：A類(lèi)：優(yōu)質(zhì)香型酒花。優(yōu)質(zhì)香型酒花的α-酸含量為4.5％～5.5％，α-酸/β-酸的比值為1.1，酒花精油含量為2.0％～2.5％。B類(lèi)：香型酒花（兼型）。普通香型酒花的α-酸含量為5.0％～7.0％，α-酸/β-酸的比值為1.2～2.3酒花精油含量為0.85％～1.6％。C類(lèi)：沒(méi)有明顯特征的酒花。D類(lèi)：苦型酒花。優(yōu)質(zhì)苦型酒花的α-酸含量為6.5％～10.0％，α-酸/β-酸的比值為2.2～2.6。(3)酒花的儲(chǔ)藏新收酒花在特制的干燥器具上用熱空氣干燥至水分為6％～8％，使花莖脫落，再經(jīng)人工回潮至水分10％左右，在壓制、打包，包裝密度在350～500kg/m3。我國(guó)一般有50、100kg/包兩種包裝。壓榨酒花應(yīng)在低溫、隔絕空氣、避光及有防潮措施的條件下儲(chǔ)藏，長(zhǎng)期保藏應(yīng)在干燥的條件下，并保證溫度低于－8OC.(四)啤酒釀造用水啤酒釀造水的性質(zhì)，主要取決于水中溶解鹽類(lèi)的種類(lèi)和含量、水的生物學(xué)純凈度及氣味。釀造水對(duì)啤酒生產(chǎn)全過(guò)程將產(chǎn)生很大的影響，如糖化時(shí)水解酶是活性和穩(wěn)定性、酶促反應(yīng)的速度、麥芽的酒花在不同含鹽水中溶解度的差別、鹽和蛋白質(zhì)及酚類(lèi)物質(zhì)的絮凝沉淀、酵母生長(zhǎng)、發(fā)酵風(fēng)味物質(zhì)的形成等，最終還將影響到啤酒的風(fēng)味物和穩(wěn)定性。1.水源啤酒釀造廣泛采用地表水，地表水有以下特性：eq\o\ac(○,1)水質(zhì)較軟，水中溶解雜質(zhì)、生物量和溫度受季節(jié)變化波動(dòng)較大。eq\o\ac(○,2)含有較多的懸浮性雜質(zhì)和膠體物及生物（微生物，微小動(dòng)物和植物。eq\o\ac(○,3)由于近代工業(yè)、農(nóng)業(yè)的發(fā)展人類(lèi)居住密度的增加，地表水容易受到非自然界的污染。清潔的未受污染的地表水一般可通過(guò)簡(jiǎn)單的機(jī)械過(guò)濾，直接用于啤酒生產(chǎn)，但大城市附近的水源經(jīng)常需要進(jìn)行復(fù)雜的處理后才能成為優(yōu)良的釀造水。2.地下水地下水有潛水、承壓水、泉水之分。地下水的水質(zhì)特點(diǎn)如下：eq\o\ac(○,1)清潔：地下水含有極少的有機(jī)物、懸浮物和膠體物質(zhì)。因?yàn)榈叵滤a(bǔ)給區(qū)極遠(yuǎn)，受長(zhǎng)距離地層過(guò)濾，并且補(bǔ)給區(qū)在未開(kāi)發(fā)地區(qū)，所受污染較少。eq\o\ac(○,2)水溫恒定：水溫一般在7～24OC之間，不受氣溫和季節(jié)影響，地下水越深溫度越高。eq\o\ac(○,3)生物少：地下水很少含有微生物，沒(méi)有致病菌，沒(méi)有水生植物和動(dòng)物。eq\o\ac(○,4)溶解無(wú)機(jī)物：地下水受地質(zhì)巖層影響，一般含鹽量高（200～2000mg/L），硬度大。3.啤酒釀造水的要求和處理方法由于天然水源存在各種缺陷，因此需要預(yù)先進(jìn)行改良和處理后才能用于釀造，水質(zhì)主要缺點(diǎn)以及相應(yīng)的改良方法如下：水質(zhì)缺點(diǎn)處理方法選擇意見(jiàn)1.懸浮雜質(zhì)多透明度低（1）機(jī)械過(guò)濾（2）加絮凝劑過(guò)濾絮凝劑不可過(guò)量2.單純暫硬和堿度大（<8度）（1）煮沸法（2）加石膏改良（3）加酸改良（1）能耗較大（2）、（3）可結(jié)合使用3.單純暫硬和堿度大（>8度）（1）加石灰處理（2）離子交換法或電滲析（1）經(jīng)濟(jì)、費(fèi)時(shí)，處理后pH上升；滲析經(jīng)濟(jì)，但操作較復(fù)雜。4.總鹽含量高（500mg/L）總硬度>30度（多級(jí)處理），石灰法－機(jī)械過(guò)濾－電滲析－離子交換－反滲透根據(jù)水質(zhì)選擇其中幾個(gè)組合5.單純有機(jī)物多、余氯高、耗氧量大活性炭過(guò)濾處理前水質(zhì)應(yīng)透明，無(wú)太多懸浮雜質(zhì)及膠體雜質(zhì)6.細(xì)菌總數(shù)超標(biāo)（1）砂濾（2）紫外線消毒（3）加氯處理后常用于洗酵母水和稀釋用水，使用前脫氯二.麥芽制備現(xiàn)代啤酒生產(chǎn)，工業(yè)化程度越來(lái)越高，啤酒工廠一般不自行生產(chǎn)麥芽，而是從專(zhuān)門(mén)的麥芽生產(chǎn)工廠購(gòu)買(mǎi)所需麥芽，以達(dá)到降低生產(chǎn)成本的目的。三．麥芽汁制備工藝（一）概述麥汁制造是將固態(tài)的麥芽、非發(fā)芽谷物、酒花用水調(diào)制加工成澄清透明的麥芽汁的過(guò)程。制成的麥汁供酵母發(fā)酵，加工制成啤酒。下圖為啤酒釀造工藝圖：粉碎粉碎糊化鍋過(guò)濾槽糖化鍋糟斗煮沸鍋澄清槽換熱器發(fā)酵設(shè)備制冷車(chē)間儲(chǔ)酒罐麥芽大米滅菌、包裝至麥糟儲(chǔ)罐粉碎（二）麥汁制造的工藝要求（1）原料中有效成分得到最大限度的萃取主要指原料和輔料中的淀粉轉(zhuǎn)變成可溶性無(wú)色糊精和可發(fā)酵性糖類(lèi)的程度。（2）原料中無(wú)用和有害的成分溶解最少主要指麥芽的皮殼物質(zhì)、原料的脂肪、高分子蛋白質(zhì)等。這些物質(zhì)會(huì)影響到啤酒的風(fēng)味和穩(wěn)定性。（3）制成麥汁的有機(jī)和無(wú)機(jī)組分的數(shù)量和配比應(yīng)符合淡色啤酒的要求，啤酒風(fēng)格和類(lèi)型的形成，除了酵母品種發(fā)芽技術(shù)外，麥汁組成是主要的物質(zhì)基礎(chǔ)。（4）保證上述三點(diǎn)原則的前提下，縮短生產(chǎn)時(shí)間，降低工時(shí)和能耗。（三）糖化原理1.目的、要求及控制方法糖化是將麥芽和輔料中高分子物質(zhì)機(jī)器分解產(chǎn)物（淀粉。蛋白質(zhì)、植酸鹽、半纖維素等機(jī)器分解中間產(chǎn)物）通過(guò)麥芽中各種水解酶的作用，以及水和熱能作用，使之分解并溶解于水，此過(guò)程稱(chēng)作糖化。溶解的各種干物質(zhì)稱(chēng)作浸出物，而構(gòu)成的澄清溶液稱(chēng)作麥芽汁或麥汁。麥汁中浸出物的含量和原料中干物質(zhì)的比稱(chēng)無(wú)水浸出率。糖化中的工藝控制，主要通過(guò)下列環(huán)節(jié)來(lái)進(jìn)行：（1）麥芽的質(zhì)量、輔料的種類(lèi)及其配料比（2）麥芽及非發(fā)芽谷物的粉碎度。（3）控制麥芽中各水解酶的作用條件及其，如溫度、pH、底物濃度、作用時(shí)間。（4）加熱的溫度和時(shí)間。（5）需通過(guò)外加酶制劑、酸、無(wú)機(jī)鹽進(jìn)行調(diào)節(jié)。2.糖化時(shí)的主要物質(zhì)變化糖化過(guò)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(wú)色糊精和麥芽糖等可發(fā)酵性糖類(lèi)，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(lèi)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(lái)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。麥芽中高分子物質(zhì)和肽類(lèi)，在糖化時(shí)得到進(jìn)一步分解，但分解程度及比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)芽過(guò)程。3.糖化方法及設(shè)備選擇糖化方法是指麥芽和非發(fā)芽谷物原料中不溶行固型物轉(zhuǎn)化成可溶性的、有一定比例的浸出物，所采用的工藝方法和工藝條件：包括配料濃度、各物質(zhì)分解溫度、pH、熱能的利用等，還包括酶制劑、添加劑的選擇使用等糖化方法可以分成以下幾大類(lèi)： 三次煮出糖化法煮出糖化法二次煮出糖化法 一次煮出糖化法 升溫浸出糖化法糖化方法 浸出糖化法降溫浸出糖化法 復(fù)式一次煮出糖化法 其它方法 復(fù)式煮浸糖化法 谷皮分離糖化法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(guò)部分麥芽醪的熱煮沸、并醪，使醪液逐步梯級(jí)升溫至糖化完畢。浸出糖化法是指麥芽醪只利用酶的生化作，用不斷加熱或冷卻調(diào)節(jié)醪液的溫度，使糖化完成。麥芽醪未經(jīng)煮沸。本設(shè)計(jì)中采用二次煮出糖化法二次煮出糖化法適合于淡色啤酒釀造，其特點(diǎn)如下(1)輔料加水比較大（1：6以上），并且盡可能外加α-淀粉酶，協(xié)助幫助糊化、液化，避免過(guò)多添加麥芽，在糊化煮沸時(shí)促進(jìn)促進(jìn)皮殼溶解形成焦糖、類(lèi)黑精。(2)輔料比較大，大米可占到總投料的30％～40％。(3)輔料糊化醪分兩次倒入糖化鍋。(4)大米糊化醪倒入時(shí)，調(diào)整ｐH至5.3。蛋白質(zhì)休止溫度為50～520C,時(shí)間為２０分鐘。(5)采用二段式糖化溫度，提高可發(fā)酵性糖含量。(6)第二段700C糖化休止，由碘試至醪不變色時(shí)，再升溫至750C時(shí)糖化結(jié)束。四.啤酒發(fā)酵（一）啤酒發(fā)酵機(jī)理啤酒是依賴(lài)于純種啤酒酵母，對(duì)麥汁某些組分進(jìn)行一系列的代謝過(guò)程，產(chǎn)生酒精等各種風(fēng)味物質(zhì)，構(gòu)成有獨(dú)特風(fēng)味的飲料酒。影響啤酒質(zhì)量的主要因素：1.麥汁組成，2.啤酒酵母的品種的菌株特性，3.投入酵母的數(shù)量的質(zhì)量狀況，以及發(fā)酵中酵母的生長(zhǎng)情況，4.發(fā)酵容器的形狀、尺寸、材料，5.發(fā)酵工藝條件（ｐH、溫度、溶氧水平、發(fā)酵時(shí)間等）。（二）啤酒發(fā)酵傳統(tǒng)式分批發(fā)酵，每批定型麥汁經(jīng)過(guò)添加酵母、前發(fā)酵、主發(fā)酵、后發(fā)酵和儲(chǔ)酒等階段。相應(yīng)的設(shè)備是：酵母添加器、前發(fā)酵池、主發(fā)酵池、后發(fā)酵罐和儲(chǔ)酒罐。1.酵母的添加和前發(fā)酵（1）酵母的添加本設(shè)計(jì)分批發(fā)酵采用低溫、緩慢發(fā)酵，因此接種量比較小，接種量后細(xì)胞濃度控制在（5～12）×10６個(gè)/ｍｌ。本設(shè)計(jì)采用干道法添加酵母：在酵母添加器中加入每批麥汁所需的酵母泥，再加上二倍量的冷卻麥汁用無(wú)菌壓縮空氣充分混合，壓到前酵池中，再用無(wú)菌空氣攪拌均勻即可。（2）前發(fā)酵所謂前發(fā)酵，就是指接種酵母泥處于休眠階段，酵母和麥汁接觸后，有較長(zhǎng)（數(shù)小時(shí)至十小時(shí)）的生長(zhǎng)滯緩期，之后才能加入出芽繁殖，當(dāng)酵母克服生長(zhǎng)緩滯期，出芽繁殖細(xì)胞濃度達(dá)到20×106個(gè)/ml，發(fā)酵麥汁表面開(kāi)始起泡，此階段即為前發(fā)酵。2.啤酒主發(fā)酵主發(fā)酵前期酵母吸收麥汁中氨基酸和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，應(yīng)用糖類(lèi)發(fā)酵合成細(xì)胞并產(chǎn)生熱量。此時(shí)糖降比較緩慢，而氨基氮下降迅速。此階段大量廢熱產(chǎn)生，必須進(jìn)行冷卻。發(fā)酵后期應(yīng)逐步降低溫度，使發(fā)酵溫度趨近后酵溫度。3.后酵和儲(chǔ)酒主發(fā)酵結(jié)束后，下酒至密閉式后發(fā)酵罐前期進(jìn)行后發(fā)酵，后期進(jìn)行低溫儲(chǔ)藏。后酵和儲(chǔ)酒的目的是：糖類(lèi)繼續(xù)發(fā)酵、促進(jìn)啤酒風(fēng)味成熟、增加CO2溶解、促進(jìn)啤酒澄清。五.成品啤酒經(jīng)過(guò)后發(fā)酵的成熟酒，大部分蛋白質(zhì)顆粒和酵母已沉降，少量懸浮于酒中，必須濾除后才能包裝。啤酒過(guò)濾的常用方法有：1.濾棉過(guò)濾，2.硅藻土過(guò)濾，3.板式過(guò)濾，4.離心分離法，5.微孔薄膜過(guò)濾法。啤酒過(guò)濾操作原則是：產(chǎn)量大，質(zhì)量高，損失小，勞動(dòng)條件好，CO2損失小，不易污染，不影響風(fēng)味，啤酒不吸氧。第二章.工藝計(jì)算一．物料衡算（一）定額指標(biāo)1.物料情況eq\o\ac(○,1)麥芽含水量：5％，大米含水量11％eq\o\ac(○,2)原料利用率：98.5％eq\o\ac(○,3)無(wú)水浸出率：麥芽75％，大米95％eq\o\ac(○,4)原料配比：麥芽：大米＝70％：30％2.熱麥汁損失eq\o\ac(○,1)冷卻損失：5.0％eq\o\ac(○,2)過(guò)濾損失：1.0％ eq\o\ac(○,3)發(fā)酵損失：1.5％eq\o\ac(○,4)瓶裝損失：1％eq\o\ac(○,5)總損失：8.5％每年第二、三季度為生產(chǎn)旺季，產(chǎn)量占年總產(chǎn)量的70％，工作日以170天計(jì)，年產(chǎn)11°P淡色啤酒5萬(wàn)噸。（二）糖化車(chē)間物料衡算糖化車(chē)間的物料平衡計(jì)算主要項(xiàng)目為原料（麥芽、大米）、酒花用量，冷、熱麥汁量，廢渣量等。1.糖化車(chē)間物料流程示意圖如下：麥芽、粉碎麥芽、粉碎糊化過(guò)濾水、蒸汽糖化酒花糟薄板冷卻器回旋沉淀槽酒花分離器麥汁煮沸鍋麥糟熱凝固物冷凝固物大米粉碎發(fā)酵車(chē)間根據(jù)額定指標(biāo)，首先進(jìn)行100kg原料生產(chǎn)11°淡色啤酒的物料衡算，然后進(jìn)行100L11°淡色啤酒的物料衡算，最后進(jìn)行50000噸/年糖化車(chē)間的物料衡算。2.100kg原料（70％麥芽、30％大米）生產(chǎn)11°P淡色啤酒的物料衡算。（1）熱麥汁量根據(jù)定額指標(biāo)可得到原料收率分別為：麥芽收率為：0.75×（100－5）＝71.25％大米收率為：0.95×（100－11）＝84.55％混合原料收得率為：（0.70×71.25％＋0.30×84.55％）×98.5%＝74.11％由上述算得100kg混合原料可制得的11°P熱麥汁量為：（74.11÷11）×100＝673.73（kg）又知11°麥汁在20°C時(shí)的相對(duì)密度為1.0442，而100°C熱麥汁比20°C時(shí)的體積增加1.04倍，故熱麥汁體積為：（673.73÷1.0442）×1.04＝671.02（L）（2）冷麥汁量為：671.02×（1－0.05）＝637.47（L）（3）發(fā)酵液量為：637.47×（1－0.015）＝627.91（L）（4）過(guò)濾酒量為：627.91×（1－0.01）＝621.63（L）（5）成品啤酒量為：621.63×（1－0.01）＝615.41（L）3.生產(chǎn)100L11°淡色啤酒的物料衡算根據(jù)上述衡算結(jié)果知，100kg混合原料可生產(chǎn)11°成品啤酒615.41（L），故可得出下列結(jié)果：（1）生產(chǎn)100L11°淡色啤酒需混合原料量為：（100÷615.41）×100＝16.25kg（2）麥芽耗用量為：16.25×70％＝11.37kg）（3）大米耗用量為：16.25－11.37＝4.88（kg）（4）酒花耗用量：（淺色啤酒酒花加入量為0.2％）（671.02÷615.41）×100×0.2％＝0.218（kg）（5）熱麥汁量為：（671.02÷615.41）×100＝109.04(L)（6）冷麥汁量為：（637.47÷615.41）×100＝103.58(L)（7）濕糖化糟量：麥糟＋米糟設(shè)排出濕麥糟含水80％，則濕麥糟量為：[（1－5％）×（1－75%）÷（1－80%）]×11.37＝13.50kg）而濕大米糟量為：[（1－11％）×（1－95%）÷（1－80%）]×4.88＝1.09（kg）所以濕糖化糟量為：13.50+1.09＝14.59（kg）（8）酒花糟量設(shè)酒花浸出率為40％。且酒花糟含水80％則酒花糟量為：〔（1－40％）÷（1－80％）×0.218=0.654kg）（9）酵母量（以商品干酵母計(jì)）生產(chǎn)100L啤酒可得2Kg濕酵母泥，其中一半生產(chǎn)接種用，一半作商品酵母用，即為1Kg濕酵母泥含水85%酵母含固形物量=1×（100-85）÷100=0.15則需要含水分7%的商品干酵母量為:0.15×100÷(100-7)=0.16(Kg)(10)空瓶需要量設(shè)每瓶裝酒量為0.64L,則每100L需瓶量為:100÷0.64×1.01=157.81(個(gè))(11)瓶蓋需要量設(shè)爆瓶率為0.1%,則瓶蓋需要量為:100÷0.64×1.01=157.81(個(gè))(12)商標(biāo)需用量100÷0.64×1.001=156.40(張)(13)易拉罐需用量設(shè)每罐裝酒量為0.355L,則100L需要易拉罐數(shù)為:100÷0.355×1.01=284.5(個(gè))4.年產(chǎn)5萬(wàn)噸11°淡色啤酒糖化車(chē)間物料衡算表生產(chǎn)旺季以170天計(jì)，占總產(chǎn)量的70％，則旺季日產(chǎn)量為：50000×70％÷170＝205.88（噸/天）設(shè)生產(chǎn)旺季每天糖化6次，旺季總糖化次數(shù)為1020次（淡季根據(jù)需要酌情調(diào)整糖化次數(shù)），可算得每次糖化可產(chǎn)成品啤酒量（灌裝后）為：205.88÷6＝34.31（噸/天）由此可算出每次投料量和其它項(xiàng)目的物料平衡。（1）成品啤酒量（罐裝前）34.31×1000÷（1—1％）÷1.0095＝34986（L）（2）麥芽用量34986÷615.41×70＝3979.47(kg）（3）大米用量34986÷615.41×30＝1705.50（kg）（4）混合原料用量3979.47＋1705.50＝5684.97（kg）（5）熱麥汁量34986÷615.41×671.02＝38147.42（L）（6）冷麥汁量34986÷615.41×637.47＝36240.11（L）（7）濕糖化糟量34986÷100×14.59＝5104.46kg）（8）濕酒花糟34986÷100×0.654＝228.81（kg）（9）發(fā)酵液量34986÷615.41×627.91＝35696.62（L）（10）過(guò)濾酒量34986÷615.41×621.63＝35339.61（L）(11)酒花耗用量（5684.97×0.218×615.41)÷10000=76.27（kg）由于旺季產(chǎn)量占到全年產(chǎn)量70%，由此可算得全年產(chǎn)量3498634986×6（次/每天）×170（天）＝50.98×106（L）70％以單次糖化生產(chǎn)做基準(zhǔn)，可算得各個(gè)項(xiàng)目全年?duì)顩r如下：（1）全年混合原料需要量：5684.97×6×170/70％＝82.84×105（kg）（2）全年麥芽耗量：3979.47×6×170/70％＝57.99×106（kg）（3）全年大米耗量：1705.50×6×170/70％＝24.85×106（kg）（4）全年酒花耗量：76.27×6×170/70％＝11.11×104（kg）（5）熱麥汁量：38147.42×6×170/70％＝55.59×106（L）（6）冷麥汁量：36240.11×6×170/70％＝52.81×106（L）（7）全年濕糖化糟量：5104.46×6×170/70％＝74.38×105（kg）（8）全年濕酒花糟量：228.81×6×170/70％＝3.33×105（kg）（9）全年發(fā)酵液量：49045×6×170/70％＝7.15×107（L）（10）全年過(guò)濾酒量：35339.61×6×170/70％＝51.49×106（L）（11）全年成品啤酒量：34986×6×170/70％＝50.98×106（L）糖化車(chē)間物料衡算表物料名稱(chēng)單位對(duì)100kg混合原料100L11°淡色啤酒糖化一次定額5萬(wàn)噸/年啤酒生產(chǎn)混合原料Kg10016.255684.9782.84×105麥芽Kg7011.373979.4757.99×105大米Kg304.881705.524.85×105酒花Kg1.340.21876.2711.11×104熱麥汁L671.02109.0438147.4255.59×106冷麥汁L637.47103.5836240.1152.81×106濕糖化糟Kg89.7914.595104.4674.38×105濕酒花糟Kg4.0250.654228.813.33×105發(fā)酵液L627.91102.0435696.6252.02×106過(guò)濾酒L621.63100.9535339.6151.49×106成品啤酒L615.411003498650.98×106二.熱量平衡計(jì)算在論證部分，選用二次煮出糖化法生產(chǎn)麥汁，下面就以此工藝為基準(zhǔn)進(jìn)行糖化車(chē)間的熱量計(jì)算。工藝流程示意圖如下所示，投料量為糖化一次所需原料。操作示意圖如下：糊化鍋 自來(lái)水，18°C大米粉1705.5kg大米粉1705.5kg麥芽粉341.1kgt0（°C），40分鐘麥芽粉3638.37kg46.7°C，60分鐘回旋沉淀槽薄板冷卻器冷麥汁料水比1：4.5料水比1：3.5熱水，50°C 10分鐘 10分鐘 t（°C） 63°C，60分鐘70°C 5分鐘 10分鐘 7分鐘 70°C，25分鐘90°C，20分鐘 100°C，40分鐘 20分鐘 過(guò)濾 糖化結(jié)束 78°C 100°C，10分鐘麥糟 90分鐘 麥汁 煮沸鍋 煮沸強(qiáng)度10％酒花 酒花糟 冷凝固物 去發(fā)酵罐熱凝固物以下對(duì)糖化過(guò)程各步操作的熱量分別進(jìn)行計(jì)算：（一）糖化用水耗熱量根據(jù)工藝，糊化鍋加水量為：G1=(1705.5＋341.1)×4.5＝9209.7（kg）式中，1705.5為糖化一次大米耗用量，341.1為糊化鍋加入的麥芽粉量（大米量的20％）。糖化鍋加水量為：G2=3638.37×3.5＝12734.3（kg）式中3638.37為糖化一次糖化鍋投入的麥芽量，即3979.47－341.1＝3638.37（kg）。3457為糖化一次麥芽定額。糖化總用水量為：GW=G1＋G2＝9209.7＋12734.3＝21944（kg）自來(lái)水溫度取t1=18°C，而糖化配料用水溫度t2＝50°C，一次耗熱量為：Q1＝(G1＋G2)cW（t1－t2）＝21944×4.18×32＝2935229.44（kJ）（二）第一次米醪煮沸耗熱量Q2由流程圖可知：Q2＝Q2A＋Q2B＋Q2C1.糊化鍋內(nèi)米醪由初溫t0加熱至100°C耗熱Q2’Q2A＝G米醪×c米醪（100－t0）（1）計(jì)算米醪的比熱容c米醪，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式c谷物＝0.01〔（100－W）c0＋4.18W〕進(jìn)行計(jì)算。式中W為含水量；c0為絕對(duì)谷物比熱容，取c0＝1.55kJ/（kg.K）c麥芽＝0.01〔（100－5）×1.55＋4.18×5〕＝1.68[kJ/（kg.K）]c大米＝0.01〔（100－11）×1.55＋4.18×11〕＝1.84[kJ/（kg.K）]GG大米×c大米＋G麥芽×c麥芽＋G1cwG大米＋G麥芽＋G11705.5×1.84＋341.1×1.68＋9209.7×4.181705.5＋341.1＋9209.7c米醪＝ ＝＝4.26[kJ/（kg.K）]（2）米醪初溫t0設(shè)原料初溫為18°C，而熱水為50°C，則（G大米×c（G大米×c大米＋G麥芽×c麥芽）×18＋G1×cW×50G米醪×c米醪（1705.5×1.84＋341.1×1.68）×18＋9209.7×4.18×50×50（1705.5＋341.1＋9209.7）×4.26＝＝41.54（°C）（3）米醪煮沸耗熱量：Q2A＝G米醪×c米醪×（100－41.54）＝（1705.5＋341.1＋9209.7）×4.26×58.46＝2803264（kJ）2.煮沸過(guò)程蒸汽帶走的熱量Q2’’糊化時(shí)間定為40分鐘，蒸發(fā)強(qiáng)度為5％，則水分蒸發(fā)量為V1＝G米醪×5％×40÷60＝11256.3×5％×40÷60＝375.21（kg）Q2B＝V1I(I為煮沸溫度下，水的汽化潛熱)Q2B＝375.21×2257.2＝846924（kJ）3.損失熱Q2C米醪升溫和第一次煮沸過(guò)程的熱損失約為前兩次耗熱量的15％，即：Q2C＝（Q2A＋Q2B）×15％＝（2803264＋846924）×15％＝547528（kJ）4.由上述各項(xiàng)可得出：Q2＝Q2A＋Q2B＋Q2C＝2803264＋846924＋547528＝4197716（kJ）（三）第二次煮沸前混合醪液升溫至70°C的耗熱量Q3從示意圖上可看出，糊化鍋內(nèi)的煮沸米醪與糖化鍋中的麥醪混合后溫度約為63°C，故混合前米醪從100°C降溫到中間溫度t。1.麥醪初溫t麥醪已知麥芽粉溫度為18°C，用50°C熱水配料，由前面數(shù)據(jù)可算得麥醪比熱容c麥醪：GG麥芽×c麥芽＋G2×cwG麥芽+G23638.37×1.68＋12734.3×4.183638.37+12734.3c麥醪＝ ＝＝＝3.62[kJ/（kg.K）]結(jié)合前面麥醪的比熱容可算得麥醪和米醪混合后的比熱容：GG麥醪c麥醪＋G米醪c米醪G麥醪＋G米醪（3638.37+12734.3）×3.62＋11256.3×4.263638.37＋12734.3+11256.3c混合＝＝＝3.88[kJ/（kg.K）]則可算得麥醪溫度為：GG麥芽×c麥芽×18＋G2×cW×50G麥醪×c麥醪t麥醪＝46.76（°C）根據(jù)熱量衡算，且忽視熱損失，麥醪與麥醪混合前后的焓不變，則米醪的中間溫度為：GG混合c混合t混合－G麥醪c麥醪t麥醪G米醪c米醪27253.76×3.83×63－16372.67×3.63×46.7610881.09×4.26t＝＝＝83.93（°C）3.混合醪液從63°C升溫到70°C所需熱量：Q3＝G混合c混合（70－63）＝27253.76×3.88×7＝740212.12(KJ)（四）第二次煮沸混合醪和耗熱量Q4由工藝流程可知：Q4＝Q4A+Q4B+Q4C(1)經(jīng)過(guò)第一次煮沸后米醪量為：G’米醪＝G米醪－V＝11256.3－375.21＝10881.09（kg）（2）G麥醪＝G麥芽＋G2＝3638.37＋12734.3＝16372.67（kg）因此進(jìn)入第二次煮沸的混合醪量為：G混合＝G’米醪+G麥醪＝10881.09＋16372.67＝27253.76（kg）（3）根據(jù)工藝，糖化結(jié)束醪溫為78°C，抽取混合醪時(shí)的溫度為70°C，則送到第二次煮沸的混合醪量為：G混合G混合（78－70）100－70÷G混合×100%＝26.7％（4）因此：Q4A＝26.7％G混合c混合（100－70）＝26.7％×27253.76×3.88×30 ＝847014.16（kJ）2.第二次煮沸蒸汽帶走熱量Q4B煮沸時(shí)間為10分鐘，煮沸強(qiáng)度5％，則水分蒸發(fā)量為：V2＝26.7G混合×5％×10÷60 ＝26.7％×27253.76×5％×10÷60 ＝60.64（kg）則可算得：Q4B＝IV2＝2257.2×60.64＝136876.61（kJ）3.熱損失Q4C根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式Q4C＝（Q4A＋Q4B）15％＝（847014.16＋136876.61）×15％ ＝147583.62（kJ）4.由上述三項(xiàng)可算出Q4：Q4＝Q4A＋Q4B＋Q4C＝847014.16＋136876.71＋147583.62＝1131474.39（kJ）（五）洗糟水耗熱量Q5洗糟水平均溫度為80°C，每100kg原料洗糟用水450kg，則用水量為：G洗＝5684.97÷100×450＝25582.37（kg）則Q5＝G洗cW（80－18）＝25582.37×4.18×62＝6629925.71（kJ）（六）麥汁煮沸過(guò)程耗熱量Q6Q6＝Q6A＋Q6B＋Q6C1.麥汁升溫至沸點(diǎn)耗熱量Q6A由糖化物料衡算表可知，每100kg混合原料可得到熱麥汁673.73kg，過(guò)濾后麥汁溫度約為70°C，則進(jìn)入煮沸鍋的麥汁量為：G麥汁＝5684.97÷100×673.73＝38301.35（kg）麥汁比熱容：3979.473979.47×1.68＋1705.5×1.85＋21944×4.18×6.43979.47＋1705.5＋21944×7.4c麥汁＝＝3.55（kJ/kg.C）則Q6A＝G麥汁c麥汁（100－70）＝38301.35×3.55×30＝4079093.78（kJ）2.煮沸過(guò)程蒸發(fā)耗熱量Q6B煮沸強(qiáng)度10％，持續(xù)時(shí)間1.5小時(shí)，則水分蒸發(fā)量為：V3＝38301.35×10％×1.5＝5745.2（kg）由此算得：Q6B＝V3I＝5745.2×2257.2＝12968065.44（kJ）3.煮沸熱損失：Q6c＝15％（Q6A＋Q6B）＝15％×（4079093.78＋12968065.44） ＝2557073.88（kJ）4.綜合以上三項(xiàng)可算得麥汁煮沸總耗熱：Q6＝115％（Q6A＋Q6B）（kJ） ＝19604233.1（kJ）（七）一次糖化總耗熱量Q總Q總＝Q1＋Q2……Q6=2935229.44＋4197716＋740212.12＋1131474.39＋6629925.71＋19604233.1＝35238790.76（kJ）（八）一次糖化蒸汽耗用量D使用表壓為0.2Mp的飽和蒸汽，熱焓為2728.1kJ/kg，相應(yīng)冷凝水的焓為：i＝558.52kJ/kg，汽熱效率η＝95%。則：QQ總（I－i）ηD＝＝35238790.76/(2728.1-558.52)×95％＝17097.07（kg）（九）糖化小時(shí)最大蒸汽耗用量D最大糖化操作中，麥汁煮沸時(shí)耗熱量最大，已知煮沸時(shí)間1.5小時(shí)，熱效率95％，則：Q最大＝Q6÷1.5÷95％＝13757356.56（kJ）相應(yīng)最大蒸汽消耗量為：D最大＝Q最大÷（I－i）＝6341（kg/h）（十）噸酒蒸汽消耗量根據(jù)生產(chǎn)設(shè)計(jì)，旺季糖化次數(shù)為1020次，共產(chǎn)啤酒34986噸（占到全年產(chǎn)量70％）。則全年蒸汽消耗量為：D每年＝17097.07×1020/70％＝24912873.43（kg）噸酒蒸汽消耗量為：D噸酒＝17097.07/(34986/70%)＝484.08（kg/t啤酒）旺季每天蒸汽消耗量：D每天＝17907.07×6＝102582.42(kg/d）各步熱量消耗綜合表如下：8萬(wàn)噸啤酒廠糖化在加納總熱量衡算表名稱(chēng)規(guī)格（MPa）噸酒消耗、kg每小時(shí)最大消耗量kg每晝夜消耗量kg年消耗量kg蒸汽0.3(表壓)484.086341102582.4224912873.43三.工藝耗水量計(jì)算（含冷卻水）1.糖化用水糖化鍋加水比為1：3.5，糊化鍋加水比為1：4.5?；旌显厦看渭尤肓繛?684.97kg，其中糊化鍋中加料量2046.6kg，糖化鍋加料量為3638.37kg。則每次糖化鍋中用水量為：3638.37×3.5＝12734.3（kg）每次糊化鍋中用水量為：2046.6×4.5＝9209.7（kg）單次糖化用水總量為12734.3＋9209.7=21944（kg）糖化用水時(shí)間為0.5小時(shí)，因此：每小時(shí)最大用水量＝21944÷0.5＝43888（kg/h）2.洗糟水用量每100kg混合原料洗糟水用量為450kg，則洗糟水用量為：5684.97×450÷100＝25582.37（kg）洗糟時(shí)間定為為1.5小時(shí)，則洗糟水最大用量為：25582.37÷1.5＝17054.91（kg/h）3.糖化室洗刷用水糖化室及設(shè)備洗刷用水單次用水定為20噸，清洗時(shí)間為2小時(shí)，則：洗刷最大用水量＝20÷2＝10（t/h）5.麥汁冷卻器冷卻用水麥汁冷卻時(shí)間定為1小時(shí)，麥汁冷卻溫度為95°C降至10°C，冷卻水溫度為2°C升至80°C。冷卻水用量G水＝Q/c水（t2－t1）麥汁放出熱量Q＝G麥c麥（t1′－t2′）式中：麥汁量G麥＝38011×1.04＝39531.4（kg）熱麥汁比熱c麥＝3.55（kJ/kg.C）麥汁溫度t1′＝95°Ct2′＝6°Cc水＝4.18（kJ/kg.C）冷卻水溫度t2＝85°Ct1＝2°C冷卻時(shí)間t＝1小時(shí)所以Q＝39531.4×3.55×（95-6）≈12489946（kJ/h）G水＝12489.9÷〔4.18×（85-2）〕＝36.0（t/h）5.澄清槽洗刷用水單次洗刷耗水量為8t，沖洗時(shí)間0.5小時(shí)，則，洗刷最大用水量＝8/0.5＝16（t/h）6.麥芽汁冷卻器清洗用水假設(shè)一次沖洗用水6t，清洗時(shí)間0.5小時(shí)，則最大用水量＝6÷0.5＝12（t/h）7.CPI裝置洗滌用水設(shè)配洗液一次用水6t，用水時(shí)間為1小時(shí)，則：最大用水量＝6/1＝6（t/h）8.CPI系統(tǒng)配洗液用水配洗液每次用水20t用水時(shí)間為1小時(shí)，則：最大用水量＝20/1＝20（t/h）9.過(guò)冷卻器洗刷用水過(guò)冷卻器每次洗刷用水為4t，洗刷地面用水為2t，用水時(shí)間為1.5小時(shí)，則：最大用水量＝（4+2）/1.5＝4（t/h）10.硅藻土過(guò)濾機(jī)洗刷用水設(shè)硅藻土過(guò)濾機(jī)洗刷用水為10t，地面洗刷用水2t，用水時(shí)間1小時(shí)，則最大用水量為12t/h。11.清酒罐洗刷用水每天洗刷清酒罐2個(gè)，用水量為10t，地面清洗用水量3t，用水時(shí)間1小時(shí)，則最大用水量為13t/h。12.洗瓶機(jī)用水洗瓶機(jī)最大生產(chǎn)能力按20000瓶/h計(jì)，單瓶清洗用水量1.5kg，則，總用水量為：20000×1.5×10－3＝3（t/h）13.裝酒機(jī)洗刷用水每沖洗一次用水5t，沖洗時(shí)間為40分鐘，則最大耗水量為：5×60/40＝7.5（t/h）14.殺菌機(jī)用水殺菌機(jī)單瓶耗水量1kg總耗水量為：20000×1×10－3＝2（t/h）15.鮮啤酒桶洗刷用水鮮啤酒桶容量為30kg/桶，沖洗用水為桶容量1.5倍，則每個(gè)鮮啤酒桶洗刷用水：30×1.5＝45（kg）16.包裝車(chē)間地面洗刷用水包裝車(chē)間地面洗刷用水為15t，用水時(shí)間為0.5小時(shí)，則最大用水量為：15/0.5＝30（t/h）17.其他用水以上未計(jì)算的地面用水，管道沖洗用水，每班計(jì)20t，用水時(shí)間為2小時(shí)，則每小時(shí)用水量為：20/2＝10（t）第三章.設(shè)備選型計(jì)算糊化鍋工藝尺寸1.容積單次糊化投料量為2046.6kg，按每100kg原料所需體積為600～700L做計(jì)算基準(zhǔn)，則糊化鍋所需容積V＝2046.6×700/100×10－3＝14.33（m3）圓柱部分體積V1＝0.785D2h1h1=D/2橢圓底部容積V2＝2/3πa2h2h2=D/4a=D/2V總＝V1＋V2＝14.33即：14.33＝0.785D2h1＋2/3πa2h2＝0.785D2D/2＋2/3π（D/2）2D/4DaDah1h2D＝3.02（m）圓整為D＝3.10m則糊化鍋有效體積為V有＝0.785D2(h1－0.5)＋πD3/24＝11.82（m3）管徑計(jì)算1.排氣管排氣管的截面積與鍋底面積d2/D2=(1/30～1/50)取1/40d—排氣管直徑D—糊化鍋直徑d2/D2=1/40d=（D2/40）-1/2=474mm取整d=480mm復(fù)核d2/D2=(480/3000)2=1/39.0符合要求2.物料進(jìn)口（下粉管）成品麥芽粉比重t/m3麥芽總重量為：2046.6kgV總=2046.6×2.560/1000=5.24（m3）設(shè)30min投料完成Vs=5.24/(30×60)=0.0029（m3/s）設(shè)u=1.0m/s則v=0.0056m3d=（4×0.0190/π）-1/2=0.056m取整65mm3．蒸汽進(jìn)口管D=Q/（I-i）η，Q=Q4=1131474.39kJI=蒸汽熱焓2728.5KJ／KGi=冷凝水的焓560.38KJ／KGη=蒸汽熱效率取0.95所以D==551.6kg單位時(shí)間內(nèi)Ds=D/5min=551.6/(5×60)=1.83kg/s0.3Mpa下，ρ蒸汽=1.621kg/m3V汽=Ds/ρ蒸汽=1.83/1.621=1.13m3/s查表得飽和蒸氣u=20～40m/s取u=38m/sd=(4Vs/πu)0.5=(4×1.13／3.14×38)0.5=194mm圓整到d=200mmu=4Vs/πd2=4×1.13／(3.14×0.252)=23.03m/s符合要求4．冷凝液出口D=0.95×D蒸汽=0.95×551.6=524.020.3Mpa下，ρ水=932.0kg/m3V洗=D/ρ水=524.02/932.0=0.56m3設(shè)排出時(shí)間為5minVs=V洗/(5×60)=0.0019u=1～1.5m/su取1m/sd=(4Vs/πu)0.5=(4×0.0019／π×1.0)0.5=0.049m圓整后d取50mm復(fù)核u=(4×0.0019／π×0.0492)=1.06符合要求5．不凝氣出口V’汽=0.05V汽=1.13×0.05=0.0565m3/su=20～40m/su取30m/sd=(4Vs/πu)0.5=(4×0.0565／3.14×30)0.5=0.048m圓整d取50mm復(fù)核u=4Vs/πd2=(4×0.0565／3.14×0.052)=28.7m/s符合要求6．進(jìn)水管進(jìn)水量9209.7，加水時(shí)間30min，自來(lái)水流速u(mài)=1～1.5m/s，取1m/sρ水=988.1kg/m3V總=9209.7/(988.1×3×60)=0.0518（m3）D=（0.0518×4/π）-1/2=0.257復(fù)核：u=(4×0.0518／π×0.2572)=1.063符合要求查得各管的參數(shù)如表:(mm)名稱(chēng)公稱(chēng)直徑外徑壁厚內(nèi)孔截面積（m2）物料進(jìn)出口657640.03632蒸汽進(jìn)口20021960.33654冷凝液出口50573.50.01964不凝汽出口50573.50.01964進(jìn)水管30032580.075壁厚計(jì)算本設(shè)計(jì)選用16MnR制作的罐體和封頭，工作壓力為0.3Mpa，溫度不超過(guò)200°C1．筒壁的厚度筒壁內(nèi)徑Di=3.10H=1.55m壓力p=p+=0.116Mpap=1.1p=1.1×0.116=0.1276Mpa查《化工設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表4-8取φ=0.8，C2=1mm[δ]t=170Mpa[δ]s=345MpaS=Pc×Di／(2[δ]tφ-Pc)=1.5mmSd=S+C2=2.5mm根據(jù)《化工原理設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》表4–9得C1=0.25mmSn=Sd+C1=2.5+0.25=2.75mm圓整后Sn=3mm復(fù)核Sn×6%=3×6%=0.18<0.25，故最后取C1=0，則Sn=Sd+C1=2.50，鍋體壁厚可用Sn=2.5mm厚的16MnR鋼板制作復(fù)核水壓實(shí)驗(yàn)δT=PT(Di+Se)／2Se<0.9φ[δ]sPT=1.25P[δ]／[δΘ]t=1.25×0.116=0.145Se=Sn–C1–C2=1.50.9φ[δ]s=0.9×0.8×345=248.4δr=0.145×(3100+1.5)／2×1.5=149.9<248.4水壓實(shí)驗(yàn)強(qiáng)度足夠，符合要求2．錐形封頭厚度S=Pc×Di／(4[δ]tφ-Pc)=0.1276×3100／(2×170×0.8–0.5×0.1276)=1.50mm查《化工原理設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》表4–8取C2=1，φ=0.8Sd=S+C2=1.5+1=2.50根據(jù)Sd查得C1=0.25Sd+C1=2.5+0.25=2.75圓整后取Sn=3mm厚鋼板復(fù)核Sn×6%=3×6%=0.18<0.25，最后取C1=0則封頭厚度Sn=Sd+C1=2.5，取整后Sn=2.5mm3．夾套壁厚選用碳素鋼δb=375Mpa，δs=235Mpa，φ=1，C2=1mmPc=1.1×P=1.1×0.3=0.33nb=3,ns=1.6[δ]t=δb/nb=375/3=125Mpa許用應(yīng)力[δ]t=125Mpa，夾層與筒體間距取200mmD夾i=3100+200×2=3500mm壁厚計(jì)算S=Pc×D夾i／(2[δ]tφ-Pc)=0.33×3500／(2×125×1–0.33)=4.63mm查得Ｃ1=0.5Sn=S+C=4.63+0.5+1=6.13圓整后取厚度7mm則壁厚Se=Sn–c=7–0.5–1=5.5mm水壓力實(shí)驗(yàn)強(qiáng)度PT=1.25P[δ]／[δ]t=1.25×0.33=0.4125δT=PT(Di+Se)／2Se=1.25×0.33×(3500+5.5)／（5.5×2）=131.50.9φ[δ]s=0.9×1×235=211.5MpaδT<0.9φ[δ]s水壓實(shí)驗(yàn)強(qiáng)度足夠，符合要求加熱面積計(jì)算F=Q／ＫΔT,Q最大=Q4=1131474.39KJΔt=t1–t2t1=加熱蒸汽絕對(duì)壓力時(shí)的溫度133.3°Ct2=麥汁溫度由70°C升至90°CK=(1/α1+1/α2+S／λ)-1S—加熱面材料厚度銅板18mmλ—加熱面材料系數(shù)330①α1=0.068×(3600λ2γ2γ0.3／μΔt）1/3設(shè)t壁=123.3°C平均溫度=（123.3+133.3）/2=128.3℃在平均溫度下，水的物理常數(shù)γ=936.2kg/m3,μ=0.221/9810kg.s/m2導(dǎo)熱系數(shù)λ=0.682×0.8598kcal/m.h.℃在0.3Mpa下蒸汽物理常數(shù)蒸汽密度γ0.3=932kg/m3Δt=t–t壁=133.3–123.3=10℃α1=0.68×[3600×(0.682×0.8598)2×936.22×9322／0.221/9810×10]1/3=11567(kcal/m2.h.℃)②α2=0.36λ/D(d2nρ)2/5(3600μgc/λ)1/3(μ/μw)0.14λ—麥汁導(dǎo)熱系數(shù)0.686kcal/m.h.℃d—攪拌器直徑3.5mn—攪拌器轉(zhuǎn)速30r/min=0.5r/sD—夾套內(nèi)徑3.50mρ—麥汁密度1.040×103kg/m3=106.0kg.s2/m4g—重力加速度9.81m/s2C—麥汁比熱3.68/4.186=0.88kcal/kg.kμ—麥汁黏度比為1.5即μ/μw=1.5μw—水黏度128.3℃時(shí)，μw=0.221/9810kg.s/m2α2=0.36×（0.686/3.50）×[3.52×0.5×106／1.5×(0.211/9810）]2/3×[(3600×1.5×(0.221/9810)×9.81×0.88／0.686]1/3×1.50.14=6171.9(kcal/m2.h.℃)K=(1/α1+1/α2+S／λ)-1=(1/11567+1/6171.9+0.018/330)-1=3300(kcal/m2.h.℃)考慮實(shí)際熱效率比理論效率K值降低20%K=80%K理論=3300×80%=2640(kcal/m2.h.℃)F=Q／ＫΔT=1131474.39／（3300×4.186×52.63）=1.56m2功率計(jì)算雷諾準(zhǔn)數(shù)Re=D2nr/μD=2.6m,n=0.5r/s，γ=1016kg.m/s2,μ=0.002kg.m/s2Re=2.62×0.5×1016／0.002=1717040功率準(zhǔn)數(shù)Np=A/Re+B‘[（103+1.2Re0.66）/(103+3.2Re0.66)]p[H液/D](0.35+b/D)×（sinθ）1.2液面高度H=1.28m,B=0.11m,θ=60°D/D。=2.6/3=0.87B/D。=0.11/3=0.037查得A=23.9，B‘=0.26，p=0.73Np=23.9/1717040+0.26[（103+1.2×17170400.66）/(103+3.2×17170400.66)]1.13[1.28/3](0.35+0.11/5.65)×（sin60）1.2=0.0876kw攪拌所需功率N需=Npγn3D5／102g=0.0876×1016×0.532.65／102×9.81=1.32KW電動(dòng)機(jī)所需功率N電=K×（K1N需+NT）/η總K1—阻力系數(shù)2～2.4取2.4K=1.4，NT=0.5,η總=0.4～0.5取0.4N電=1.4(2.4×1.32+0.5)/0.4=12.8KW．附設(shè)備選型1.電動(dòng)機(jī).又前面電動(dòng)機(jī)衡算中求得糖化鍋電動(dòng)機(jī)功率為19KW型號(hào)容量(千瓦)額定電壓(伏)轉(zhuǎn)數(shù)(轉(zhuǎn)/分)重量(KG)JQ-71-4223509702722.軸承查得電動(dòng)機(jī)采用滾珠及柱軸承牌號(hào)311型號(hào)軸承尺寸工作能力系數(shù)極限轉(zhuǎn)數(shù)許用靜電荷重量dDbrd1D1ak1231155120293651105628400630041001373.減數(shù)器由傳動(dòng)比=970/30=32.3由轉(zhuǎn)數(shù)1000查得臥式蝸輪減數(shù)器PYH-150中心矩傳動(dòng)比螺紋頭數(shù)蝸輪齒數(shù)軸向模數(shù)慢數(shù)軸最大扭矩M21803718813750進(jìn)軸轉(zhuǎn)數(shù)以連續(xù)工作所計(jì)功率計(jì)算效率總重2000轉(zhuǎn)/分778%1824.人孔常壓不銹鋼人孔J04-0046DgDD1約HH1b螺栓數(shù)直徑×長(zhǎng)度(螺栓)重量(kg)不銹鋼總重50060056022214012116M16×5011.16285.視鏡公稱(chēng)壓力Kg/cm2公稱(chēng)直徑Dg視鏡玻璃D2DD1b1b2b3b4DhH≈H≈H1雙頭螺栓數(shù)量直徑61501652302003018222515960701008M14標(biāo)記標(biāo)準(zhǔn)圖號(hào)重量(kg)視鏡Ipg6,Dg150JB593-64-49.16.支座P56A型懸掛式支座A3F標(biāo)記A8.0JB1165-73支座的允許負(fù)荷支座支承面積支承面上單位壓力安裝尺寸重量kg8.00t639cm212.5kg/cm2127021.5支座尺寸mmabcdefhsDg2402402703425120420141000管子Dg5065200250dH5776219273S3.5468平面法蘭D140155315370D1110125280335D290105257312D36681227283D48095243298D56580226282D68195244299b16162224b3771010b4881111f3333f1=f2444.54.5d14141818重量1.3481.596.258.03螺栓數(shù)量441012直徑M12M12M16M16焊縫K4469H558107.法蘭Pg=6kg/cm2第四章參考文獻(xiàn)[1]顧國(guó)賢.釀造就工藝學(xué)（第二版）[M].北京：中過(guò)輕工業(yè)出版社，1996，12（2004年重印）[2]管敦儀.啤酒工業(yè)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，1985，7（第二次印刷）[3]《化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫(xiě)組.材料與零部件.上海：上海人民出版社，1973.10（第一版）[4]梁世中.生物工程設(shè)備[J].北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2005，2（第一版）[5]吳思方.發(fā)酵工廠設(shè)計(jì)概論[J].北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2006，1（第一版）[6]陳敏.機(jī)械制圖[J].成都：四川科學(xué)技術(shù)出版社，2003.8（第一版）[7]姚玉英.化工原理[J].天津：天津大學(xué)出版社，1999.8（第一版）[8]刁玉偉，王立業(yè).化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)[J].大連：大連理工大學(xué)出版社，2003.1（第五版）基于C8051F單片機(jī)直流電動(dòng)機(jī)反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機(jī)MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對(duì)良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機(jī)的通用控制模塊的研究基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機(jī)控制的二級(jí)倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強(qiáng)型51系列單片機(jī)的TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的蓄電池自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機(jī)的作物營(yíng)養(yǎng)診斷專(zhuān)家系統(tǒng)的研究基于單片機(jī)的交流伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā)基于單片機(jī)的泵管內(nèi)壁硬度測(cè)試儀的研制基于單片機(jī)的自動(dòng)找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)基于單片機(jī)的液壓動(dòng)力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀開(kāi)發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機(jī)實(shí)現(xiàn)一種基于單片機(jī)的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機(jī)的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機(jī)的噴油泵試驗(yàn)臺(tái)控制器的研制基于單片機(jī)的軟起動(dòng)器的研究和設(shè)計(jì)基于單片機(jī)控制的高速快走絲電火花線切割機(jī)床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機(jī)的機(jī)電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)基于PIC單片機(jī)的智能手機(jī)充電器基于單片機(jī)的實(shí)時(shí)內(nèi)核設(shè)計(jì)及其應(yīng)用研究基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的煙氣二氧化硫濃度檢測(cè)儀的研制基于微型光譜儀的單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)軟件構(gòu)件開(kāi)發(fā)的技術(shù)研究基于單片機(jī)的液體點(diǎn)滴速度自動(dòng)檢測(cè)儀的研制基于單片機(jī)系統(tǒng)的多功能溫度測(cè)量?jī)x的研制基于PIC單片機(jī)的電能采集終端的設(shè)計(jì)和應(yīng)用基于單片機(jī)的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)的研制基于單片機(jī)的數(shù)字磁通門(mén)傳感器基于單片機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機(jī)的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機(jī)控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機(jī)的多生理信號(hào)檢測(cè)儀基于單片機(jī)的電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)Pico專(zhuān)用單片機(jī)核的可測(cè)性設(shè)計(jì)研究基于MCS-51單片機(jī)的熱量計(jì)基于雙單片機(jī)的智能遙測(cè)微型氣象站MCS-51單片機(jī)構(gòu)建機(jī)器人的實(shí)踐研究基于單