31000ta啤酒厂糖化车间工艺流程设计

31000ta啤酒厂糖化车间工艺流程设计 目录目录 2前言 4一、绪论41.1 设计目的41.2 设计思想41.3啤酒酿造业存在的问题5二、设计任务书5三、生产工艺流程图及说明53.1 啤酒工艺流程53.2 原辅料预处理63.2.1 原辅料预处理流程及说明63.2.2水质要求73.23辅料的储存方式73.2.4 原料的粉碎方法73.2.5 粉碎机的选择83.2.6 原料输送的选择83.3麦芽汁的制备83.3.1 糊化83.3.2糖化93.3.3糖化醪的过滤93.3.4麦芽汁煮沸与酒花的添加93.3.4.1麦汁煮沸方法93.3.4.2酒花添加93.3.5麦汁热凝固的沉淀103.3.6麦汁冷却10四、310000t/a 啤酒厂糖化车间的物料衡算104.1工艺技术指标及基础数据104.2 100kg 原料(75麦芽，25大米)生产12淡色啤酒的物料衡算）114.3 生产l00Ll2淡色啤酒的物料衡算124.4 31000ta 12淡色啤酒糖化车间物料衡算134.5 31000t/a啤酒厂糖化车间热量衡算14五、设备的工艺计算和设备选型20六、环境保护276.1、三废概况276.2 三废的治理276.2.1降低废水污染强度的措施276.2.2废水处理方法286.3防尘、除尘296.4 噪音的防治29七设计评价29总结 30参考文献 30前言啤酒是以优质大麦芽、水为主要原料，啤酒花（包括酒花制品）为香料，经过制麦芽、糖化、发酵等工序制成的富含营养物质和二氧化碳的酿造酒。啤酒的酒精含量仅为3%6%（体积分数），有酒花香和爽口的苦味，深受消费者欢迎，因此消费面广，消费量大，是世界上产量最大的酒种。啤酒的历史悠久，大约起源于9000年前的地中海南岸地区，以后逐渐传入欧美及东亚地区。我国的啤酒生产只有100年的历史。啤酒是世界上产销量最大酒种，近几年来，啤酒的产销量几乎以15%的速度巨增，我国去年啤酒增长量为10亿升。2002年以来，中国的啤酒产销量已超过了美国，跃居世界第一位。2008年我国啤酒产销量超过5500万吨1。啤酒中高级醇、有机酸、双乙酰、醛、酯等物质的存在量不多，但影响啤酒的风味，它们的数量及配比，造成了啤酒色香味上的差别，造就品牌啤酒的个性。未来几年我国啤酒行业将会出现几大趋势：一：集团化、规模化发展，企业总体数量下降；二是一业为主、多元化发展，一些啤酒企业将逐步进入茶饮料业、葡萄酒业、生物制药业等领域；三是科技化，更多的企业将在啤酒保鲜度、延长保鲜期等方面进行科技创新；四是品种多样化，各种功能性保健啤酒、果汁啤酒、无醇啤酒等特色啤酒的消费量将越来越大。此外，纯生啤酒生产技术，膜过滤技术、微生物检测技术、糖浆辅料的使用、PET包装的应用、啤酒错流过滤技术及ISO管理模式等将在啤酒生产中继续应用推广，啤酒质量将得明显提高。一 绪论1.1 设计目的通过在学习所学的生化工艺学、生物工程设备、化工原理、发酵技术等课程的基本理论和基础知识的基础上，通过本次课程设计，我们可以应用所学，培养我们综合运用这些知识分析和解决实际问题的能力以及协作攻关的能力，训练我们使用文献资料和进行技术设计、运算的能力，提高文字和语言表达能力、画图看图的基础技能的能力，为其它专业课程的学习和毕业论文（设计）打下基础。1.2设计思想本设计以课程设计任务书为基础，以最新科研成果和实际经验为依据，通过文献检索、收集资料，综合分析；贯彻节省基建投资，充分重视技术先进，降低工程造价等思想，从节约能源和降低原料消耗，追求经济效益等角度出发，以“工艺先进、技术可靠、系统科学、经济合理、安全环保”为原则，同时注重“三废”治理和综合利用副产物，充分重视环保防污。尽量采用本地原料、定型设备，各种设计方案综合比较，取长补短，制定一个高产节能的设计方案，高效生产高质量的优质啤酒。1.3 啤酒酿造业存在的问题 我国啤酒企业多数还属于中小企业，由于技术、资金和认识上的不足，这些企业在节能减排和清洁生产技术的运用上，与国家的有关要求还存在很大的差距。全国以工厂数计，尚有40%50%啤酒厂的废水直接排放，而这些工厂的啤酒产量不足全国的15%。我国多数中小啤酒企业仍处在高投入、高消耗、高排放、低效率的粗放型发展模式中，啤酒工业推行清洁生产的现状和我国全球第一啤酒大国的地位不相符合，“如果不积极推行清洁生产，巨大的生产就意味着巨大的消耗”。二、设计任务书31000ta啤酒糖化车间工艺流程设计任务书1、完成31000ta啤酒糖化车间工艺流程的设计2、对主要设备进行设计与选型3、对啤酒糖化车间进行物料衡算4、对结果进行评价3、 生产工艺流程图及说明 3-1 啤酒工艺流程 啤酒是是一种以麦芽和水为主要原料，经糖化、添加酒花煮沸、过滤、啤酒酵母发酵等过程，酿造而成含二氧化碳、低酒精浓度的酿造酒。其一般的工艺流程2如下：啤酒生产工艺流程图 图1 啤酒 生产总体工艺流程示意图 啤酒生产首先要经过预处理、糖化、过滤、煮沸，才能供酒母发酵所用，这段工艺的水准将直接影响到糖化收得率、过滤时间、麦汁澄清度、发酵进程、双乙酰还原速度、啤酒澄清状况等质量参数，因此这是关系到啤酒质量的一个重要工艺流程。麦芽汁制备俗称糖化，就是指麦芽及辅料的粉碎，醪的糖化、过滤，以及麦汁煮沸、冷却的过程。其流程图如图2所示：麦芽、大米粉碎 糊化糖化水、蒸汽过滤麦槽麦汁煮沸 锅酒花渣分离器回旋沉淀槽酒花槽薄板冷却器热凝固物冷凝固物图2 啤酒厂糖化工艺流程示意图糖化工序主要将大米和麦芽等原料经除尘、粉碎、调浆后送入糊化、糖化锅内，严格按照啤酒生产的工艺曲线进行升温、保温，并在酶的作用下，使麦芽等辅料充分溶解，再将麦汁与麦糟过滤分离。过滤后的麦汁经煮沸、蒸发、浓缩以达到工艺要求的浓度，同时，在这个工艺过程中添加酒花，煮沸后的麦汁送入回旋沉淀槽中进行澄清，再经过薄板冷却至78左右送入发酵罐3。3.2 原辅料预处理 在本设计中原料为麦芽，辅料为大米，在原辅料处理阶段主要包括麦芽及水的选择，原辅料的贮存及粉碎方式4。3.2.1原辅料处理流程与说明斗式提升机 斗式提升机 大米粉碎 至糖化下料坑 立仓 除杂机 麦芽干粉碎 图3 原辅料处理流程图将大米和麦芽分别用斗式提升机从下料坑提到立仓，再将其提到除杂机中处理，然后将大米和麦芽用粉碎机粉碎，最后送至糖化。麦芽和大米的粉碎对啤酒质量的好坏有直接影响。3.2.2水质要求 啤酒中水的含量占90%以上，因此水质对啤酒口味的影响极大。国内外的著名啤酒之所以质量较好，其酿造用水的水质优良是原因之一，同时水也要用于洗涤、冷却、消防和生活等各个方面。酿造用水是指糖化用水、酵母洗涤用水以及高浓度酿造时的稀释用水。酿造用水必须达到饮用水标准，一般由深井水经改良处理而成。改良和处理的方法主要机械过滤、软化处理、脱盐处理等5。而冷却用水，只要求干净、硬度低、金属离子含量少，一般的自来水即可达到要求。3.2.3 辅料的贮存方式本设计选用立仓贮存麦芽和大米，目前国内的贮存有散装、袋装和立仓贮存三种方式。钢筋混凝土所制立仓具有一下优点：容积利用高，容量大，传热性小，节省劳动力，杀菌方便。由于麦芽和大米需注意防潮，故本设计选用钢筋混凝土制立仓贮存麦芽和大米。3.2.4 原料粉碎方法麦芽在进行糖化前，必须粉碎，粉碎后的麦芽，可溶性物质容易浸出，也有利于酶的作用，使麦芽的不溶性物质进一步溶解。 目前国内啤酒厂麦芽和大米的粉碎方法有干法、湿法，都是为了增加原料的表面积，提高热处理效果；增加物料流动性，提高生产自动化程度。干法粉碎：设备投资少，占地面积少。生产操作简单灵活，粉碎程度易于控制，便于设备维修。且多采用粗碎和细碎两级粉碎工艺，是麦芽及大米粉碎的理想选择。湿法粉碎：可获得良好的过滤层，解决了粉尘的危害。另外，麦芽和大米经过温水浸泡，糖化时间可减少。但设备大，占地面积大，操作复杂，维修困难，粉碎程度不易控制，此外，其耗电量要比干法粉碎高出8%10%6。所以，本设计采用干法粉碎。3.2.5 粉碎机的选择啤酒厂粉碎麦芽和大米的方法有辊式粉碎机和湿式粉碎机。由上面可知，我们采用的是干法粉碎，所以湿式粉碎机就不考虑了。辊式粉碎机常用的有两辊式、四辊式、五辊式和六辊式等7。两辊式粉碎机主要工作机构为两个相对旋转的平行装置的圆柱形辊筒。工作时，装在两辊之间的物料由于辊筒对物料的摩擦作用而被拖入两辊的间隙中被粉碎。两辊式粉碎机制造简便，结构紧凑，运行平稳。四辊式粉碎机由两对辊筒和一组筛子所组成。原料经第一对辊筒粉碎后，由筛选装置分离出皮壳排出，粉碎再进入第二对辊筒粉碎。五辊式粉碎机前三个是光棍，组成两个磨碎单元；后两个辊筒是丝辊，单独成一磨碎单元。通过筛选装置的配合，可以分离出细粉、细粒和皮壳。该机性能很好，在啤酒加工过程中，通过调节可以应用于各种麦芽。六辊式粉碎机性能与五辊式相同。它由三对辊筒组成，前两对用光棍，主要以挤压作用粉碎原料，可以使得生物质原料的皮壳不至粉碎得太细而影响后一工序的操作。第三对辊筒用丝辊，将筛出的粗碎粉碎成细粉和细粒，有利于糖化时充分浸出有用物质。根据上面的内容，我们对麦芽粉碎采用六辊式粉碎机，对大米粉碎采用两辊式粉碎。3.2.6 原料输送设备的选择8在现代化工业生产中，输送的方式有两种：一种是机械输送，利用机械运动输送物料；另一种是气力输送，借助风力输送物料。我们选择机械输送，因为气力输送与机械输送相比要求动力较大，且不适合间歇操作。在机械输送中，用于输送固体原料的主要有带式输送机、斗式提升机、刮板输送机、螺旋输送机。在这些输送机中，只有斗式提升机用于物料从低的地方提升到高的地方。所以，我们在输送麦芽和大米的时候选择斗式提升机。3.3 麦芽汁的制备3.3.1 糊化辅料需先在糊化锅中煮沸糊化，然后再与麦芽粒一起进行糖化。辅料的淀粉颗粒在温水中吸水膨胀，当液温升到70 左右时，颗粒外膜破裂，内部的淀粉呈糊状物溶出而进入液体中，使液体黏度增加。如果对淀粉糊继续加热，那么淀粉长链断裂变成短链的糊精，糊状淀粉成为半透明的均质胶体。又糊状淀粉变成可流动的糊精的过程，称为液化。在糊化大米时，可按100kg大米加入20kg的麦芽，利用麦芽中的酶使大米中的淀粉有一定程度的分解，以加速糖化酶作用，同时也可降低糊化醪的黏度。3.3.2糖化糖化是利用麦芽自身的酶（或外加酶制成剂代替部分麦芽）将麦芽和辅料中不溶性的高分子物质分解成可溶性的低分子物质等的麦汁制备过程。整个过程主要包括：淀粉分解，蛋白质分解， 葡聚糖分解，酸的形成和多酚物质的变化。麦芽自身的酶含量丰富足以用于糖化。在我们的设计中糖化是利用麦芽自身的酶。糖化主要有煮出糖化法、浸出糖化法、双醪煮出糖化法三种方法9。生产淡色啤酒，一般采用二次煮出糖化法。这个方法的特点是在糊化锅中前后进行过2次煮沸操作，第1次是将辅助原料在糊化锅中煮沸糊化，然后再进入糖化锅糖化。煮沸糊化的目的是使糖化时糖化酶充分发挥作用。第2次煮沸的对象是部分糖化醪液，煮沸的目的是为了除酶，避免其对啤酒泡沫和口味醇厚性有益的物质的过度分解，而影响啤酒的质量水准。3.3.3糖化醪的过滤10糖化醪的过滤方法有过滤槽法、压滤机法及快速渗出槽法。目前国内的啤酒厂多采用过滤槽法。糖化结束后，从过滤槽底通入7678的热水，以浸没滤板为度。过滤操作如下：将糖化醪充分搅拌，并尽快泵入过滤槽后，使用耕槽机将其翻拌均匀，再静置20分钟左右，让醪在过滤槽内自然沉降，形成过滤层。最先沉下的是谷皮之类，随后是未分解的淀粉和蛋白质，滤层厚度要求在3045cm，如果糖化效果较好，醪槽表面的黏稠物就少，且醪槽上面的糖化液清凉。糖化醪温度控制在5570。滤层形成后开始过滤操作。起始流出的原麦芽汁混浊不清，必须用泵将其泵回过滤槽后再次过滤，直至得到澄清原麦芽汁，然后将原麦芽汁泵入煮沸锅。自正式过滤开始后1530分钟起检查原麦芽汁的糖度、澄清度以及色、香、味。糖化过滤期间，一般可不翻动麦槽层，但若过滤速度太慢，则可用耕槽机进行耕槽，从上至下将醪槽层耕松，注意不要在同一深度反复翻耕，以免压实槽层。3.3.4麦汁煮沸与酒花的添加经过滤得到的原麦芽汁须经煮沸，并在煮沸过程中添加酒花，其目的是：蒸发多余水分，使麦芽汁浓缩到规定浓度；溶出酒花中有效成分，增加麦汁香气苦味；促进蛋白质凝固析出，增加啤酒稳定性；破坏全部酶，进行热杀菌。3.3.4.1麦汁煮沸方法 常用间歇常压煮沸，原麦汁过滤期间，当麦汁已将加热层盖满后，开始加热保持80左右，酶继续对残存淀粉分解，洗槽结束时加热至沸，煮沸时间一般为12小时。3.3.4.2酒花添加 添加酒花都在麦芽汁煮沸过程中进行，不同的添加时间和不同的添加量会有不同的结果，因此掌握好添加时间和各次添加量十分重要。酒花的添加分为3个步骤见下表1次数时间占总量的百分数主要目的第一次10分钟左右20%利用其苦味以及防止泡沫升起第二次45分钟左右40%利用其苦味以及防止泡沫升起第三次80分钟左右40%为获得酒花香气3.3.5 麦汁热凝固物的沉淀在麦汁用于发酵之前，先要去除热凝固物和冷凝固物，也就是进行麦汁的澄清。我们使用回旋沉淀槽除热凝固物。回旋沉淀槽是最常用的热凝固物分离设备，与其他分离设备相比，具有结构简单、操作方便、分离效果好的特点。回旋沉淀槽是立式柱形槽，热麦芽汁沿切线方向泵入，形成旋转流动。由于回旋效应，使热凝固物颗粒沿着重力和向心力所形成的合力的方向，以较坚实的丘状沉积于槽底中央，达到固、液分离的目的，清亮麦芽汁则从侧面麦汁出口排出。3.3.6 麦汁冷却麦芽汁冷却的目的主要是使麦芽汁达到发酵接种的温度810。同时，使大量的冷凝固物析出。近年来都使用薄板冷却器冷却麦芽汁，冷却时间通常为12h。麦芽汁冷却结束后，可用无菌压缩空气将薄板冷却器中的麦芽汁顶出。整个冷却操作，要防止外界杂菌污染11。麦汁冷却时使用薄板冷却器要注意麦汁冷却是最容易引起污染的工序，薄板冷却器使用前，必须将麦汁一侧及麦汁管路彻底杀菌； 控制好麦芽汁和冷却水流量，使冷麦芽汁温度符合要求； 薄板两侧麦汁和冷媒压力要尽可能保持均衡，避免压差大造成渗漏； 控制好冷却开始和结束时的麦汁浓度，使之符合要求； 每次冷却麦芽汁结束后，及时用热水清洗杀菌，定期清洗薄板； 冷却的水质应使用碳酸盐硬度较低的水，以减少水垢。 四 31000ta啤酒厂糖化车间的物料衡算 啤酒厂糖化车间的物料平衡计算主要项目为原料(麦芽、大米)和酒花用量，热麦汁和冷麦汁量，废渣量(糖化糟和酒花糟)等。4.1、工艺技术指标及基础数据 根据我国啤酒生产现况，有关生产原料配比、工艺指标及生产过程的损失等数据如表5-1所示。啤酒生产基础数据项目名称百分比（）项目名称百分比（）定额指标原料利用率98.5原料配比麦芽75麦芽水分6大米25大米水分13啤酒缺失率（对热麦汁）冷却损失7.5发酵损失1.6无水麦芽浸出率75过滤损失1.5无水大米浸出率92装瓶损失2.0总损失12.6根据表的基础数据，首先进行l00kg原料生产120淡色啤酒的物料计算，然后进行l00L12淡色啤酒的物料衡算，最后进行31000ta啤酒厂糖化车间的物料平衡计算。表5-2啤酒生产过程参数表项目数值12麦芽（20时）相对密度1.047混合醪的比重1.018kg/L铜的导热系数1386KJ/m.h.糖化醪密度10.6kg/m3糖化醪比热3.47KJ/kg糖化醪粘度2.02104kJ/ms糊化醪的密度1068kg/m3麦汁的导热系数0.685w/m2K麦汁比热容3.31kJ/kgK麦汁粘度42.3751054.2、100kg原料(75麦芽，25大米)生产12淡色啤酒的物料衡算(1)热麦汁量 据表5-6可得到原料收率分别为： 麦芽收率为：0.75(100-6)100=70.5 大米收率为： 0.92 (100-13)100=80.04 混合原料收得率为： (0.7570.5+0.2580.04)98.5=71.79。 由上述可得l00kg混合原料可制得的12热麦汁量为： (71.7912)100=598.3(kg) 又知12麦汁在20时的相对密度为1.084，而100热麦汁比20时的麦汁体积增加1.04倍，故热麦汁(100)体积为： (598.31.084)1.04=574(L) (2)冷麦汁量为： 574(10.075)=531(L) (3)发酵液量为： 531(10.016)=522.5(L) (4)过滤酒量为： 522.5(10.015)=514.7(L) (5)成品啤酒量为： 514.7(1一0.02)=504.4(L)4.3、生产l00Ll2淡色啤酒的物料衡算 根据上述衡算结果知，l00kg混合原料可生产12成品啤酒504.4L，故可得出下述结果：(1)生产l00Ll2淡色啤酒需耗混合原料量为：(100504.4)100=19.83(kg) (2)麦芽耗用量为： 19.8375=14.87(kg) (3)大米耗用量为： 19.8314.87=4.96(kg) (4)酒花耗用量 对浅色啤酒，热麦汁中加入的酒花量为0.2，故酒花耗用量为： (574504.4)1000.2=0.228(kg) (5)热麦汁量为： (574504.4)100=113.8(L) (6)冷麦汁量为： (53l504.4)100=105.3(L) (7)湿糖化糟量 设排出的湿麦糟水分含量为80%，则湿糖化糟量为： （10.06）（10075）/（10080）14.87=17.84kg湿大米糟量为：（10.13）（10092）/（10080）4.96=1.73kg故湿糖化糟用量为17.84+1.73=19.57kg (8)酒花糟量 设麦汁煮沸过程干酒花浸出率为40%，且酒花糟水分含量为80%，则酒花糟量为：（10040）/（10080）0.228=0.684kg酒花糟量为： 0.684(kg)4.4、31000ta 12淡色啤酒糖化车间物料衡算表 设生产旺季每天糖化6次，而淡季则糖化4次，每年总糖化次数为1500次。由此可算出每次投料量及其他项目的物料平衡。计算的基础数据可算出每次投料量及其他项目的物料平衡。（1）年实际生产啤酒：310001.012=30632411.07L（2）清酒产量：30632411.07（10.02）=31257562.31L（3）发酵液总量：31257562.31（10.015）=31733565.8L（4）冷麦汁量：31733565.8（10.016）=322495588.74L（5）煮沸后热麦汁量：322495588.74（10.075）=34864387.83L 20麦汁体积：34864387.831.04=33523449.83L 12P麦汁质量为（20）：33523449.831.084=36.4106Kg （6）混合原料量：36.4106Kg 12%71.79%=6.09106Kg（7）麦芽耗用量：6.09106Kg 0.75=4.57106Kg 大米耗用量：（6.094.57）106=1.52106Kg（8）酒花耗用量：34864387.830.2%=69728.78Kg根据经验估算，混合原料量定为6.22106Kg，实际产量才大于31000t啤酒。 把前述的有关啤酒糖化间的三项物料衡算计算结果。整理成物料衡算表，如表所示。表5-2 啤酒厂糖化车间物料衡算表物料名称单 位100kg混合原料100Ll2淡色啤酒糖化一次定额量31000ta啤酒生产混合原料kg10019834146.676220 x10麦 芽kg7514873100.003.498x10大 米kg254961036.671555 x 10酒 花kg120022849.767.145x 10热麦汁L574113821313.8535.700x 10冷麦汁L531105322018.2833.035 x 10湿糖化糟kg96841924015.646.024x 10湿酒花糟kg3450684143.052.145x 10发酵液L5225103621666.3532.498 x 10过滤酒L5149102121351.20.132.027x l0成品啤酒L504410020915.8131.374x 10备注：12度淡色啤酒的密度为1012kgm3，实际年生产啤酒31.374x 10/(10001.012)=31002tt。4.5 31000t/a啤酒厂糖化车间热量衡算本设计采用国内常用的双醪一次煮出糖化法，下面就工艺为基准进行糖化车间的热量衡算。工艺流程如6-1图，数据根据表5-2以下对糖化过程各步操作的热量分别进行计算：（一）糖化用水耗热量Q1去发酵煮沸强度10%冷凝固物冷麦汁酒花糟热凝固物薄板冷却器回旋沉淀槽90min酒花煮沸锅麦汁麦糟过滤70糖化结束7820min10min7min13min12min料水比1：4.5糖化锅热水，5070，25min5min自来水18糊化锅大米粉1036.67kg麦芽粉 207.334kgt0（），20min麦芽粉2892.666kg46.7， 60min料水比1：3.5t（）100，10min90 20min100，40min63，60min根据工艺，糊化锅加水量为：G1=（1036.67+207.334）4.5=5473.618kg式中，1036.67为糖化一次大米粉量，207.334为糊化锅加入的麦芽量（为大米量的20%）。糖化锅加水量为： G2=2892.6663.5=10124.331kg式中，2892.666为糖化一次麦芽粉量，即（3100-207.334）kg，而3100为糖化一次麦芽定额量。故糖化总用水量为：Gw=G1+G2=5473.618+10124.331=15597.9497kg自来水平均温度取t1=18，而糖化配料用水温度t2=50，故耗热量为：Q1=（G1+G2）cw（t2-t1）=2096364.44kJ图6-1 啤酒厂糖化工艺流程示意图（二）第一次米醪煮沸耗热量Q2由工艺流程图可知Q2=Q21+Q22+Q231. 糊化锅内米醪由初温t0加热至100耗热Q21Q21=G米醪c米醪（100-t0）（1） 计算米醪的比热容c米醪根据经验公式c谷物=0.01（100-W）c0+4.18W进行计算。式中W为含水百分率；c0为绝对谷物比热容，取 c0=1.55kJ/（kgK）。c麦芽=0.01（100-6）1.55+4.186=1.708 kJ/（kgK）c大米=0.01（100-13）1.55+4.1813=1.891 kJ/（kgK） c米醪=（G大米c大米+G麦芽c麦芽+G1cw）/（G大米+G麦芽+ G1）=（1036.671.891+207.3341.708+5473.6184.2）（1036.67+207.334+5473.618）=3.766 kJ/（kgK）（2） 米醪的初温t0设原料的初温为18，而热水为50，则 t0=（G大米c大米+G麦芽c麦芽）18+G1cw50/ G米醪c米醪=47.12其中：G米醪=1036.67+207.334+G1=6717.622kg（3）把上述结果代回Q21=G米醪c米醪（100-t0），得Q21=6717.6223.758（100-47.12）=1334946.265kJ 2. 煮沸过程蒸汽带出的热量Q22 设煮沸时间为40min，蒸发量为每小时5%，则蒸发水分为： V1=G米醪5%4060=223.92kg故Q22=V1I=223.922257.2=505432.224kJ式中，I为煮沸温度（约为100）下水的汽化潜热（kJ/kg）。3热损失Q23米醪升温和第一次煮沸过程的热损失约为前二次耗热量的15%，即：Q23=15%（Q21+Q22）4.由上述结果得：Q2=1.15（Q21+Q22）=2116090.262kJ（三）第二次煮沸前混合醪升温至70的耗热量Q3按糖化工艺，来自糊化锅的煮沸的米醪与糖化锅中的麦醪混合后温度应为63，故混合前米醪先从100冷却到中间温度t。 1. 糖化锅中麦醪的初温t麦醪已知麦芽粉初温为18，用50的热水配料，则麦醪温度为：t麦芽=（G麦芽c麦芽18+G2cw50）/G麦醪c麦醪=(2892.6661.70818+10124.334.250）/（13016.9963.631）=45.09其中：G麦醪=G麦芽+G2=2892.666+10124.33=13016.996kg c麦醪=（G麦芽c麦芽+G2cw）/（G麦芽+G2）=（2892.6661.708+10124.334.18）/（2892.666+1024.33）=1.16kJ/（kgK） 2. 根据热量衡算，且忽略热损失，米醪与麦醪并合前后的焓不变，则米醪的中间温度为： t=（G混合c混合t混合- G麦醪c麦醪t麦醪）/ G米醪c米醪=（19734.5883.76563-13016.9963.63146.65）/（6493.7023.758）=101.46其中：G米醪= G米醪V1=2717.622-223.92=6493.702kgG混合=G米醪+G麦醪=6717.622+13016.966=19734.588kgc混合=（G米醪c米醪+ G麦醪c麦醪）/（G米醪+G麦醪）=（6717.6223.758+13016.9663.631）/（6493.702+13012.966）=3.717 kJ/（kgK）因此温度比煮沸温度只高不到2度，考虑到米醪由糊化锅到糖化锅输送过程的热损失，可不必加中间冷却器。3. Q3=G混合c混合（7063）=19734.5883.7657=520105.067kJ（四）第二次煮沸混合醪的耗热量Q4 由糖化工艺流程可知：Q4= Q41+ Q42 +Q431. 混合醪升温至沸腾所耗热量Q41（1）经第一次煮沸后米醪量为：G米醪= G米醪V1=6717.622-223.92=6493.702kg糖化锅的麦芽醪量为：G麦醪=G麦芽+G2=2892.666+10124.331=13016.997kg故进入第二次煮沸的混合醪量为：G混合=G米醪+G麦醪= 6493.702+13016.997=19510.699kg（2）根据工艺，糖化结束醪为78，抽取混合醪的温度为70，则送到第二次煮沸的混合醪量为=G混合（7870）/ G混合（10070）=26.67%（3）麦醪的比热容 c麦醪=（G麦芽c麦芽+G2cw）/（G麦芽+G2）=（2892.6661.708+10124.3314.18）/（2892.666+10124.331）=3.631kJ/（kgK）混合醪的比热容：c混合=（G米醪c米醪+ G麦醪c麦醪）/（G米醪+G麦醪）=（6493.7023.758+13016.9973.631）/（6493.702+13016.997）=3.697kJ/（kgK）（4） 故Q41=26.67% G混合c混合（10070）=577120.565kJ2.二次煮沸过程蒸汽带走的热量Q42煮沸时间为10min，蒸发强度为5%，则蒸发水分量为：V2=26.67% G混合5%1060=43.363kg故Q42=IV2=2257.243.363=97878.964kJ式中，I为煮沸下饱和蒸汽焓（kJ/kg）。3.热损失Q43 根据经验有：Q43 =15%（Q41+Q42）4.把上述结果代回Q4= Q41+ Q42 +Q43 得Q4=1.15（Q41+Q42）=1.15（97878.964+577120.565）=674999.129kJ（五）洗糟水耗热量Q5设洗糟水平均温度为80，每100kg原料用水450kg，则用水量为：G洗=4146.67450100=18660.015kg故Q5=G洗cw（8018）=18660.0154.262=4859067.906kJ（六）麦汁煮沸过程耗热量Q6Q6=Q61+Q62+Q631.麦汁升温至沸点耗热量Q61有表5-2糖化物料衡算表可知，100kg混合原料可得到113.8kg热麦汁，并设过滤完毕麦汁温度为70。则进入煮沸锅的麦汁量为：G麦汁=4146.67113.8100=4718.910kg又c麦汁=（31001.708+1036.671.891+4146.0676.44.18）/（4146.677.4）=3.851kJ/（kgK）故Q61= G麦汁c麦汁（100-70）=4718.9103.85130=545175.672kJ2.煮沸过程蒸发耗热量Q62煮沸强度10%，时间1.5h，则蒸发水分为：V3=4718.91010%1.5=707.837kg故Q62=IV3=2257.2707.837=1597729.676kJ3.热损失为 Q63=15%（Q61+Q62）4.把上述结果代回Q6=Q61+Q62+Q63可得出麦汁煮沸总耗热Q6=115%（Q61+Q62）=1.15(545175.672+1597729.676)=2464341.15kJ(七)糖化一次总耗热量Q总（八）糖化一次耗用蒸汽量D使用表压为0.3MPa的饱和蒸汽，I=2725.3kJ/kg，则 式中，i为相应冷凝水的焓（561.47kJ/kg）；为蒸汽的热效率，取=95%。（九）糖化过程每小时最大蒸汽耗量Qmax在糖化过程各步骤中，麦汁煮沸耗热量Q6为最大，且知煮沸时间为90min，热效率95%，故：Qmax 1729362.211kJ/h相应的最大蒸汽耗量为：（十）蒸汽单耗根据设计，每年糖化次数为1500次，共生产啤酒30002t。年耗蒸汽总量为：DT=6193.1941500=9289791kg每吨啤酒成品耗蒸汽（对糖化）：Ds=928979130002=309.64kg/t啤酒每昼夜耗蒸汽量（生产旺季算）为：Dd=6193.1946=37159.164kg/d将上述计算结果列成热量消耗综合表名称规格（MPa）每吨产品消耗定额（kg）每小时最大用量（kg/h）每昼夜消耗量（kg/d）年消耗量（kg/a）备注蒸汽0.3（表压）309.64799.21437159.1649289791五设备的工艺计算和设备选型(一).啤酒厂糖化设备的组合方式六器组合方式，一只糊化锅，一只糖化锅，一只过滤槽和两只麦汁煮沸锅，一只回旋沉淀槽，一只麦汁冷却器。（二）糊化设备介绍1.功能用途糊化设备是用来加热、煮沸谷物辅料（大米粉或玉米粉）和部分麦芽粉醪液，使淀粉糊化和液化的设备，用于糊化的设备有糊化锅和糊化煮沸锅。3.型号根据QB91789和ZBY9903090标准的规定，常用的糊化锅产品型号见表7-2表7-2 常用糊化锅型号表型号结构型式成套糖化设备每次糖化热麦汁量（m3/次）有效容积（m3）JYQ1416圆柱形锅身、球形夹套式加热底146JYQ35.513圆柱形锅身、球形夹套式加热底35.513JYZ35.513圆柱形锅身、锥形夹套式加热底35.513JJV35.517矩形锅身、“V”形加热底35.517JJV5015矩形锅身、“V”形加热底5015JYG5018圆柱形锅身、盘管式加热装置5018JYV5025圆柱形锅身、“V”形加热底5025JYZ5020圆柱形锅身、锥形夹套式加热底5020JYZ9027圆柱形锅身、锥形夹套式加热底9027JYZ9043圆柱形锅身、“V”形加热底90434.根据实际情况，本设计采用JYV型糊化锅。（1）锅体 JYV的锅体是由圆柱形锅身，“V”形加热底和锥形锅盖组成的容器。这种糊化锅是引进德国斯坦尼克公司的技术设计制造的，是我国目前啤酒成套糖化设备一次糖化热麦汁成品量最大的糊化锅之一。虽然圆形糊化锅的“V”形加热底的形状与矩形糊化锅不同，但其基本结构是相同的，即通入蒸汽的气室都是焊在锅底下的许多角钢构成。这种锅在锅身上还装有与其高度相近并带有容量刻度的视镜，设在锅盖上的人空门打开时，电源被切断，搅拌器停止转动。糊化锅的锅体由裙座来支撑，在裙座上开有方形人孔门，供拆装和检查传动装置之用。糊化锅锅体的材质为0Cr19Ni9，裙座为碳钢。（三）糖化设备选型1.功能用途 糖化设备是用来进行麦芽粉的蛋白分解，并与以糊化的大米醪混合，使醪液保持一定的温度，进行淀粉糖化的设备。用于糖化的设备使糖化锅。如图72所示。2.分类糖化锅的品种按啤酒成套糖化设备每次糖化的热麦汁产量划分为14，25，35.5，50，63，90m3等五种。糖化锅的结构形式按锅身形状和介质加热方式划分为六种，见表7-3表7-3糖化锅的分类表结构型式代号圆柱形锅身、平形夹套式加热底YP圆柱形锅身、球形夹套式加热底YQ圆柱形锅身、锥形夹套式加热底YZ圆柱形锅身、环管式加热装置YH圆柱形锅身、“V”形加热底YV矩形锅身、“V”形加热底JV3.型号根据QB91789标准的规定，常用的糖化锅产品型号见表7-4表7-4 常用糖化锅型号表型号结构型式成套糖化设备每次糖化热麦汁成品量（m3/次）有效容积（m3）JYP1410圆柱形锅身、平形夹套式加热底1410JYQ35.523圆柱形锅身、球形夹套式加热底35.523JYH35.532圆柱形锅身、环管式加热装置35.532JJV35.530矩形锅身、“V”形加热底35.530JJV5039矩形锅身、“V”形加热底5039JYZ5037圆柱形锅身、锥形底5037JYV5039圆柱形锅身、“V”形加热底5039JYH5040圆柱形锅身、环管式加热50404. 根据实际情况，本设计采用JYV型糖化锅，其锅体结构与特点，搅拌，材料均与本设计中糊化锅相似。5.糖化锅的相关计算 根据物料以及热量衡算所得数据可知，一次糖化糖化锅中需要麦芽粉量为2892.666kg，加水10124.331kg，糊化锅中大米麦芽混合物量为（1036.67+207.334）1244.004kg，加水5473.618kg，糊化时蒸发量为223.92kg。因此第一次煮沸后，糊化醪量+糖化醪量2892.666+10124.331+1244.004+5473.618-223.9218266.368kg由表5-1可知，大米粉含水量为13，麦芽粉含水量为6糖化醪干物质相对密度为1.08，则：糖化锅有效体积糖化锅的容量系数在0.770.82之间，锅身与高度之比一般取21。设计估算可以按下式估算D，设底高部分为空余系数部分，取圆筒直径D与高度H之比为21，则所以，D=4.8m圆整 取D=5.0m H=2.5m取容量系数为0.8，则糊化锅的全容积为V全16.910.820.1375m3升气管截面积为液体蒸发面积的1/301/50，取1/50，则 所以d=0.80m 选搅拌器为二折叶旋浆搅拌器d=2/3D=3.3m =60 n=20r/min=0.33r/s（2）计算Q、K、A （假设加热用P=248.4Pa（绝）饱和蒸汽加热。）依热量衡算部分数据，在双醪二次煮出糖化法中，最大传热是在第二次煮沸前混合醪由63升温至70，所需热量为Q3=G混合c混合（70-63）=19734.5883.7657=520105.067kJQ=G混合c混合（7063）=520105.067=6241260.804kJ/h.加热面材料取不锈钢板=8mm，不锈钢=17.4W/（mK）总传热系数，由于不锈钢板的导热系数很小，所以1和2可忽略不计，因此考虑实际热效率比理论K值降低20%即K实=21750.8=1740W/（m2K） 传热面积：A=Q/(K实t实）=16.49 m2 取A=17m26.根据实际计算，本设计选取JYV5025型糖化锅，主要的技术参数为型号JYV5025型号JYV5025全容积（m3）有效容积（m3）加热面积工作温度： 加热底（）工作压力：锅内（MPa）V型 加热底（MPa）锅身直径（mm）502517167常压0.655000锅体高度（mm）搅拌器：直径（mm） 转速（r/min）电动机：功率（kW）转速设备质量（kg）外型尺寸（直径高度，不含排气筒）（mm）250033002012.513.513700520082507.安装调试与使用维护均与糊化锅相同。（四）过滤槽过滤槽容积的确定16.71m3生产需要1.2的空余系数，故所需容积： V 1.220.052m3设过滤槽的径高比为2：1，即D:H2:1，则有：3800mm 1900mm过滤筛板用不锈钢焊制而成，过滤筛板上分布条形筛孔，尺寸约为0.40.720mm，平底上有均匀的麦汁倒出管，每1.251.5m2的筛板上有一根倒出管，导管直径通常为2545mm。（五）蒸煮锅煮沸锅容积的确定由表4可知：进入煮沸锅的热麦芽汁量为21313.85L故21.31385m3生产需要1.2的空余系数，则总容积为 21.313851.225.577m3煮沸锅的主要尺寸15一般煮沸锅的轮廓比例为，如设底高部分为空余系数的情况下，则有： 取煮沸锅有效容量22 m3计算。HD/2，则： 则 D=3.826m故取直径4000mm ；锅身D/22000 mm 因此，得到糊化锅的实际主要尺寸：有效容积21.31385m3，直径D4000mm,柱高H2000 mm，底高h800 mm(球底)则实际总容量 46.89 m3容量系数1.2，则： 46.89/1.239.1 m3 升气管直径升气管面积为料液面积的1/501/30，取1/40 则： 得出d0.632m，圆整后取d640mm（六）回旋沉淀槽技术参数：麦芽汁进口速度8m/s，进料时间20min，麦汁停留时间40min，麦汁转速10转/分。容积V有21.31L 取空余系数为1.2，则 V 1.225.5726m3尺寸：设其径高比为2:1，即 D=3.768m圆整后取直径4000mm 2000mm设备选型汇总序号设备名称附属设备名称单位数量规格型式11麦芽粉碎机台1要求能力55t/时MF35型22大米粉碎机台1要求能力30t/时MF350型23麦芽贮仓200200刚板个1方形锥底44大米贮仓200200刚板个1