年产10万吨黑色啤酒厂糖化车间糖化锅的设计

年产10万吨黑色啤酒厂糖化车间糖化锅的设计 - Xxxxx学校毕业设计() 年产10万吨黑色啤酒厂糖化车间糖化锅设计 学 生:xx 学 号:xx 专 业:xx 班 级:xx 指导教师:xx xxx学校xx学院 xx年 x月 --- - xx 学 院 题 目 年产10万吨黑色啤酒厂糖化车间糖化锅设计 学 生 xx 二 级 学 院 xxx 专 业 班 级 xxxxx 学 号 xx 指 导 教 师 xx II - xxx 学 校 毕业设计(论文)任务书 设计(论文)题目: 年产10万吨黑色啤酒厂糖化车间糖化锅设计 学院:xx 专业:xx 班级:xx 学号:xx 学生: xx 指导教师xx 接受任务时间 xx 教研室主任 (签名) 院长 (签名) 1(毕业设计(论文)的主要内容及基本要求 a.全厂工艺流程及工艺参数的选择与论证; b.糖化车间物料衡算、热量衡算及耗水量的计算; c.糖化车间糖化锅和相关设备的计算与选型; d.绘制糖化车间带控制点工艺流程图，糖化锅装配图设计说明书一份。 2(指定查阅的主要参考文献及说明 [1] 顾国贤.酿造酒工艺学(第二版)[M].北京:中国轻工业出版社,1996,12 [2] 吴思方.发酵工厂设计概论[M].北京:中国轻工业出版社,2006,1(第一版) [3] 陈敏. 机械制图[M].成都:四川科学技术出版社，2003.8(第一版) [4] 管敦仪. 啤酒工业[M].北京:中国轻工业出版社，1985，7(第二次印刷) [5]《化工设备设计手册》编写组.材料与零部件[M].上海:上海人民出版社,1973 [6] 梁世中.生物工程设备[M].北京:中国轻工业出版社，2005，2(第一版) [7]刁玉伟,王立业.化工设备机械基础[M].大连:大连理工大学出版社,2003.1(第五版) [8] 姚玉英.化工原理[M].天津:天津大学出版社，1999.8(第一版) 3(进度安排 设计(论文)各阶段名称 起 止 日 期 1 全厂工艺论证及工艺参数的确定 xx.4.15-xx.4.24 2 物料衡算、热量衡算及耗水量的计算 xx.4.25-xx.5.10 3 糖化车间主体设备及附属设备的计算与选型 xx.5.11-xx.5.17 4 糖化车间设计及绘制图纸 xx.5.18-xx.5.24 5 撰写设计说明书 xx.5.25-xx3.6.10 III - xx学校毕业设计开题报告 设 计 名 称 年产10万吨黑色啤酒厂糖化车间糖化锅设计 D 指导教师 xx 设 计 类 型 学生 学院、专xx 学号 xx xx 姓名 业、班级 一、选题依据:(简述研究现状或生产需求情况，说明该设计(论文)目的意义) 啤酒上世界上产量最大，酒精含量最低，营养含量非常丰富的酒种。早在1977年7月2日在墨西哥举行的第9届“国际营养食品会议”上就被正式列为营养丰富食品。据统计，除茶，碳酸饮料和牛奶外，啤酒与咖啡并列2001年世界人均消费量第四位，达到23L。 黑啤酒,又叫浓色啤酒,酒液一般为咖啡色或黑褐色,原麦芽汁浓度12至20度,酒精含量在3.5%以上,其酒液突出麦芽香味和麦芽焦香味,口味比较醇厚,略带甜味,酒花的苦味不明显。 我国的啤酒业是季节性效益比较明显的一个行业，近年来啤酒行业的火爆，以及自然灾害的影响导致啤酒生产链上的原料辅料，能源，运输成本等一再提高，因此，建立一个提高原料、能源利用率，先进工艺控制的啤酒厂已经迫在眉睫。 二、设计(论文研究)思路及工作方法 首先查看黑啤酒相关参考书籍，了解黑啤酒现阶段的生产技术，获取相关工艺参数;其次，对黑啤酒的设计进行工艺设计论证，对全厂的物料进行衡算，对重点车间的热量及水汽进行衡算;再而对主体设备进行计算和选型，最后用AutoCAD绘出主体设备及相关的工程图纸。 三、设计(论文研究)任务完成的阶段内容及时间安排。 xx-4-15至xx-4-24进行全厂工艺流程及工艺参数的选择论证 xx-4-25至xx-5-10进行重点车间物料热量及水汽衡算 xx-5-11至xx-5-17进行糖化锅的计算与选型 xx-5-18至xx-5-24进行主体设备及相关设备的图纸绘制 xx-5-25xx-6-10进行设计任务书的撰写 指导教师意见 指导教师签字: 年 月 日 综合训练难度 分量 程度 教研室毕业设计 (论文)工作组审 核意见 教研室主任: 年 月 日 设计(论文)类型:A—理论研究;B—应用研究;C—软件设计;D-其它等。 IV - V - 目 录 前 言 ................................................................ 1 第一章 全厂工艺论证 ...................................................... 5 1 麦芽制备 ........................................................... 5 2 麦芽汁制备工艺 ..................................................... 5 2.1 概述 .......................................................... 5 麦汁制造的工艺要求 ............................................ 5 2.2 2.3 选取辅助原料 .................................................. 1 2.4 焦麦芽和黑麦芽的制作 .......................................... 4 2.5麦芽与大米的粉碎 .............................................. 4 2.6糖化原理 ...................................................... 5 2.7麦芽醪的过滤 .................................................. 9 2.8麦汁的煮沸和酒花的添加 ....................................... 12 2.9麦汁的处理 ................................................... 12 2.10麦汁的充氧 .................................................. 16 2.11麦汁收率的麦汁质量 .......................................... 20 3 啤酒发酵 .......................................................... 17 3.1啤酒酵母 ..................................................... 17 3.2啤酒发酵机理 ................................................. 21 3.3啤酒发酵 ..................................................... 22 3.4啤酒的生物稳定性 ............................................. 20 3.5啤酒的非生物稳定性 ........................................... 20 4 成品啤酒 .......................................................... 20 4.1啤酒的过滤与分离 ............................................. 20 4.2啤酒的包装和灭菌 ............................................. 21 第二章 工 艺 计 算 ...................................................... 22 1 物料衡算 .......................................................... 22 1.1定额指标 ..................................................... 22 1 - 1.2糖化车间物料衡算 ............................................. 22 2 热量平衡计算 .................................... 错误～未定义书签。29 3 工艺耗水量计算(含冷却水) ...................... 错误～未定义书签。38 第三章 主体设备的设计与选型 ............................................. 40 1 糖化车间主要设备选型 .............................................. 40 1.1 糊化锅 ........................................................ 40 1.2 过滤糟 ........................................................ 41 1.3 粉碎机.. ...................................................... 42 1.4 麦汁暂存罐 ................................................... 42 1.5 麦汁冷却器 .................................................... 43 1.6 麦芽暂存箱 .................................................... 43 1.7大米暂存箱 .................................................... 44 1.8 大米粉暂存箱 .................................................. 45 1.9麦汁煮沸锅与回旋沉淀槽 ....................................... 46 2 糖化锅设计及选型 .................................................. 46 2.1 型式与结构 .................................................... 46 2.2 容积及锅身壁厚 ................................................ 46 2.2.1糖化醪液密度计算 .......................................... 46 2.2.2锅身和锅底厚度计算 ........................................ 47 2.3 管径计算 ...................................................... 48 2.3.1升气管的选型 .............................................. 48 2.3.2物料下粉筒 ................................................ 48 2.3.3进水管 .................................................... 49 2.3.4糖化醪排醪管 .............................................. 49 2.3.5蒸汽进口管 ................................................ 51 2.3.6冷凝水出口管 .............................................. 51 2.3.7不凝汽出口管 .............................................. 51 2.3.8锅内冷凝水出口 ............................................ 52 2.3.9糖化锅接管尺寸 ............................................ 52 2.4 搅拌器设计 .................................................... 52 2 - 2.5 锅底加热面积计算 .............................................. 55 2.6 夹套壁厚 ...................................................... 56 2.7 糊化锅的主要表 ............................................ 57 3 糊化锅附属设备选型 ................................................ 57 3.1 减速器选择 .................................................... 57 3.2 视镜 .......................................................... 58 3.3 人孔 .......................................................... 58 3.4 支座设计 ...................................................... 58 3.4.1升汽筒重量的计算 .......................................... 58 3.4.2锥形封头重量的计算 ........................................ 58 3.4.3锅身重量的计算 ............................................ 59 3.4.4锅底重量的计算 ............................................ 59 3.4.5夹套重量的计算 ............................................ 59 3.4.6锅体总重量计算 ............................................ 59 3.4.7支座的选取 ................................................ 59 3.5糖化锅安装要求及使用说明 ...................................... 60 第四章 车间布置设计 .................................................... 60 参考文献 ................................................................ 62 致谢 .................................................................... 63 3 - 前 言 啤酒是世界上产量最大，酒精含量最低，营养含量非常丰富的酒种。早在1977年7月2日在墨西哥举行的第9届“国际营养食品会议”上就被正式列为营养丰富食品。据统计，除茶，碳酸饮料和牛奶外，啤酒与咖啡并列2001年世界人均消费量第四位，达到23L。 黑啤酒,又叫浓色啤酒,酒液一般为咖啡色或黑褐色,原麦芽汁浓度12至20度,酒精含量在3.5%以上,其酒液突出麦芽香味和麦芽焦香味,口味比较醇厚,略带甜味,酒花的苦味不明显。 该酒主要选用焦麦芽,黑麦芽为原料,酒花的用量较少,采用长时间的浓糖化工艺而酿成。黑啤酒的营养成份相当丰富，除含有一定量的低分子糖和氨基酸外，还含有维生素C，维生素H，维生素G等。其氨基酸含量比其它啤酒要高3至4倍，而且发热量很高。每100毫升黑啤酒的发热量大约100千卡。因此，人们称它是饮料佳晶，享有“黑牛奶”的美誉。起源于德国，以慕尼黑啤酒最为著名。 一般的黑啤酒的源头可以追溯到明翰啤酒。这种明翰啤酒就是19世纪下半叶在德国的明翰地区发展起来的下层发酵啤酒。 其特征是使用3种混合麦芽、减少啤酒酒花使用量、采用硬度较高的水酿制。明翰啤酒是一种具有色浓、味香、有着柔和的麦芽香的啤酒。 黑啤酒目前在国内还比较少见，但是其越来越受到人们的重视，不仅是因为西风东渐使得黑啤酒成为一种新潮的时尚，并且黑啤酒还是具有丰富营养成份的啤酒。 国内的黑啤酒主要是由蓝带集团北京蓝宝出品的黑啤酒，蓝宝黑啤酒的瓶身全为黑色，还加上巨大的STOUT BEER的字样，以突出其和普通啤酒的与众不同。这款产品在北京制造，保质期为一年。 蓝白黑啤酒的原麦汁浓度为13度，酒精度?4.7%vol。 本设计将原料到制成成品啤酒中的各环节涉及的工艺、设备、控制条件等有关情况作一简单的阐述，希望能和各位共同讨论，不足之处请多多指正。 4 - 第一章 全厂工艺论证 1 麦芽制备 现代啤酒生产，酒厂一般直接购买麦芽，而不自己制备，这里就不介绍麦芽的制备过程。 2 麦芽汁制备工艺 2.1 概述 麦汁制造是利用麦芽所含的各种水解酶，在适宜的条件(温度、PH值、时间)下，将，麦芽和其辅助原料中的不溶解性高分子物质(淀粉、蛋白质、半纤维素及其中间分解产物等)，逐步分解为可溶性的低分子物质，这个分解过程称为麦芽汁制备，所得浸除物溶液称为麦芽汁。 麦汁制造过程包括:原料的粉碎，原料的糊化、糖化，糖化醪的过滤，混合麦汁加酒花煮沸，麦汁处理(澄清、冷却、通氧)等一系列物理学、化学、生物的过程。 麦汁的组成是酿造的物质基础之一，近代生物化学知识和分析技术，使麦汁制造中复杂的变化被人们所掌握，复杂的工艺过程也被酿造师的理论和技术所调节与控制，麦汁制造在造型优美的巨型铜或者不锈钢的锅中进行，设计师把糖化室布置的宽敞明亮，金碧辉煌，豪华气派，使啤酒厂具有艺术格调的参观”橱窗”。新技术的新设备不能被采用，因此麦汁制造历来受到酿造师的青睐。 2.2 麦汁制造的工艺要求 (1)原料中有效成分得到最大限度的萃取主要指原料和辅料中的淀粉转变成可溶性无色糊精和可发酵性糖类的程度。这关系到麦汁的收得率和原料利用率，和啤酒生产成本直接挂钩。 (2)原料中无用和有害的成分溶解最少，主要指麦芽的皮壳物质、原料的脂肪，高分子蛋白质等。这些物质会影响到啤酒的风味和稳定性。在麦汁制造中减少溶解这些物质或通过麦汁处理使其减少是提高啤酒质量的关键之一。 (3)制成麦汁的有机和无机组分的数量和配比应符合淡色啤酒的要求，啤酒风格和类型的形成，除了酵母品种发芽技术外，麦汁组成是主要的物质基础。 (4)保证上述三点原则的前提下，缩短生产时间，降低工时和能耗。麦汁制造是加 5 - 热和冷却的过程，所需热能占啤酒制造总热能的55,以上，麦汁制造工艺和设备应注意热能的利用。 麦汁制造是加热和冷却的过程，所需要的热能占啤酒生产热能消耗的55%以上，近代麦汁制造工艺和设备注意了热能的利用与良好的热能回收体系，可节能30%,40%。 2.3 选取辅助原料 2.3.1 使用辅助原料的作用 1 以廉价而富含淀粉质的谷类作为麦芽的辅助原料，可以提高麦汁的收得率，制? 取廉价麦汁，降低成本，并节约粮食; 2 适宜糖类或糖浆为辅助原料，可以节省糖化设备容量，调节麦芽糖与非糖的比? 列，以提高啤酒发酵度; 3 适宜辅助原料，可以降低麦汁中蛋白质含量和易氧化的多酚物质的含量，从而? 降低啤酒色度、改善啤酒风味和啤酒的非生物稳定性; 4 使用部分谷类原料，可以增加啤酒中糖蛋白的含量，从而改善啤酒泡沫性能。 ? 2.3.2 辅助原料的选择 在我国，大多数啤酒厂生产采用大米作为辅助原料，其比列为20,30%。大米的特点是价格低廉，而且淀粉含量高于麦芽，多酚物质和蛋白质的含量则比麦芽的低。添加大米的啤酒口味清爽，泡沫细腻，酒花香味突出，非生物稳定性好。 2.3.3. 酿造用水 啤酒生产用水包括加工水及洗涤、冷却水两大部分。加工用水中投料水、洗糟水、啤酒稀释用水直接参与啤酒酿造，是啤酒的重要原料之一，称为酿造用水。 2.4 焦麦芽与黑麦芽的制作 2.4.1 焦麦芽的制作 将回潮成品淡色麦芽水浸8-10h，捞出沥干，然后装入转筒炒炉，慢慢升温至50?-55?保持60min，使蛋白质分解，再升温至65?-70?保持60min，然后在30min内升温至170?-200?15-20min，使之产生类似黑精物质，再用文火炒20-30min，直至麦芽外观完全符合规定。 2.4.2 黑麦芽的制作 6 - 将干麦芽加水浸渍6-8h，沥干后，加入炒炉，缓慢升温至48?-52?维持30-40min，进行蛋白质分解。然后升温到60?-68?，进行20-30min的糖化，再在30min内加热到160?-180?。随后加热至200?-210?保持30min。当闻到浓郁的焦香味时，再加热麦芽至220?-230?保持10-20min，即可出炉摊冷。 表1-1 三种麦芽的质量指标(实测值) 项目 淡色麦芽 浓香焦香麦芽 黑麦芽 外观 呈淡黄色，有光泽，呈琥珀色，具有悦的 呈深褐色，有浓郁 具有麦芽香味，无霉人焦香味，无异味无 焦香味，无异味无 粒 霉粒。 霉粒。 水分(%) 6.25 4.56 1.92 糖化时间 10min -- -- 色度(EBC) 4.20 110 3 无水物浸出率 78.40% 72.18% 70.30% 2.5 麦芽与大米的粉碎 麦芽和大米的粉碎是为了使整粒谷物经过粉碎后，一较大的比表面积，使物料中储藏的物质增加和水、酶的接触面积，加速酶促反应及物料的溶解。 在啤酒生产中，不单要考虑物料粉碎操作的经济性，更应考虑啤酒酿造特殊要求: (1) 麦芽皮壳若粉碎过细，会增加皮壳有害物质的溶解，影响啤酒风味。 (2) 皮壳和原料物质中不溶性物质粉碎过细，会增加过滤阻力，影响过滤操作。 (3)淀粉等储藏物质的粉碎细度，不但影响酶促反应速率，也影响到反应深度即影响到麦汁组成。 麦芽粉碎的方法有:1干粉粉碎;2湿法粉碎;3回潮干法粉碎;4连续调湿????粉碎。 因此粉碎虽然属简单的物理操作，但在啤酒酿造过程中特别重视麦芽粉碎度的控制，麦芽的粉碎方法也不断地得到改造。 2.5.1 麦芽的粉碎 长期以来，麦芽的粉碎采用干法粉碎，直至60年代起相继出现了干法粉碎、湿法 7 - 粉碎、回潮干法粉碎以及连续调湿粉碎。 在现代中小型酒厂多一干发粉碎为主。 本设计中淡色麦芽湿法粉碎，要求谷皮破而不碎;焦麦芽和黑麦芽粉碎时，需适度喷水，要求粉碎的粗细均匀。 2.5.2 大米的粉碎 由于大米未经发芽，胚乳比较坚硬，磨碎时比麦芽耗能大，原则上大米的粉碎越细越好，以便利于糊化和糖化。 辅料(大米)粉碎采用三辊或四辊的二级粉碎机，第一和第二辊之间的辊间距为0.2,0.3mm，大米在此进行粗粉碎，经过筛分后粗粉和细粉分别进储仓，筛面粗粉再进入第二、三辊之间，辊间距为0.15,0.25mm，粉碎成细粉，三辊均是拉丝辊。 国内不少工厂采用磨盘式磨米机，它是由两片金刚砂磨盘(或铸槽钢磨盘)进行平面磨碎，一次就能将原料粉碎到足够的细度，粉碎比可达1:20。 表1-2 辅料(大米)的粉碎度要求 ABC筛筛孔净宽分级 粉碎度/, 号 /mm 名称 大米 玉米 带壳大麦 10 2.00 皮壳，粗粒 / 15 25,30 18 1.00 粗粒 10 15 25 60 0.250 细粒 60 40 25 100 0.149 粉 30 30 15,30 +筛底 2.6 糖化原理 2.6.1目的和要求及控制方法 糖化是将麦芽和辅料中高分子物质机器分解产物(淀粉、蛋白质、植酸盐、半纤维素等机器分解中间产物)通过麦芽中各种水解酶的作用，以及水和热能作用，使之分解并溶解于水，此过程称作“糖化” 。溶解的各种干物质称作“浸出物”(extract)，而构成的澄清溶液称作“麦芽汁”或“麦汁”(Wort)。麦汁中浸出物的含量和原料中干物质之比(质量比)称“无水浸出率”。 8 - 麦汁的组成、颜色将直接影响到啤酒的品种和质量;糖化工艺和原料;水、电、汽以及热量的消耗，与生产成本密切相关。因此糖化过程是啤酒生产中的重要环节。 糖化过程是原料的分解和萃取的过程，它主要是依靠麦芽中各种水解酶的酶促分解，而水和热力的作用是协助酶促分解和萃取过程。 糖化中的工艺控制，主要通过下列环节来进行: (1) 麦芽的质量、辅料的种类及其配料比; (2) 麦芽及非发芽谷物的粉碎度; (3) 控制麦芽中各水解酶的作用条件，如温度、pH、底物浓度(加水比)、作用时间; (4) 加热的温度和时间; (5) 需通过外加酶制剂、酸、无机盐进行调节。 2.6.2 糖化时的主要物质变化 原料麦芽的冷水浸出物，仅占17,左右，非发芽谷物更少。经过糖化过程的酶促分解和热力的作用，麦芽的浸出率提高到75,,80,，大米的无水浸出率提高到90,以上糖化过程提高了原料和辅料的浸出率。糖化过程中原料和辅料的分解深度即分解产物的基本要求是: 淀粉被最大限度的分解成可溶性无色糊精和麦芽糖等可发酵性糖类，二者之间有一定的比例。 淀粉的分解产物是构成麦汁的主要成分(占90,以上)。麦汁中以麦芽糖为主的可发酵糖类供酵母发酵产生酒精及副产物，低聚糊精是构成啤酒残余浸出物的主体，它给啤酒带来粘度和口味的浓醇性。啤酒原料的利用率主要取决于淀粉的利用率，优良的糖化工艺可使淀粉分解以后99,进入麦汁。 麦芽中高分子物质和肽类，在糖化时得到进一步分解，但分解程度及比例远远低于发芽过程。大多数辅料(大米)的蛋白质几乎很少变化，糖化后麦汁可溶性蛋白质，肽类和氨基酸三类的绝对量及相对比例应符合酿造啤酒的平中特性的要求。 (1) 非发酵谷物中淀粉的糊化和液化 作为啤酒酿造辅料的大米，未经过发芽变化，其淀粉存在胚乳中，一些大小不等的颗粒存在淀粉细胞中，颗粒被包裹在细胞壁中。在淀粉之间还有蛋白质，葡萄糖等物质。当淀粉颗粒经过加热，迅速吸水膨胀，当温度升至70?左右，淀粉细胞壁出现裂纹，淀粉颗粒被裂解成多层，淀粉进入水中，链淀粉折叠绕卷的长链，开始舒展， 9 - 连结的氢键断裂，淀粉亲水基团充分暴露并和大量水结合，再升高温度，继续吸水膨胀，形成“凝胶状”。此淀粉受热吸水膨胀，从细胞壁中释放，破坏晶状结构，并形成凝胶过程称“糊化”。 淀粉在热水中糊化形成高粘度凝胶，如继续加热或受到淀粉酶的水解，使淀粉长链断裂成断链状，粘度迅速降低，此过程称为“液化”，其本质是淀粉水解形成糊精的过程。 (2) 淀粉的糖化 在啤酒酿造中糖化过程是指辅料的糊化醪和买业中淀粉受到麦芽中淀粉酶的分解形成低聚糊精和一麦芽糖为主的可发酵性糖的过程。 n/x(CHO)x (CHO)n a-淀粉酶 61056105 (CHO)x + x/2HO a，b淀粉酶 x/2 CHO 61052122211 (3) 糖化过程中蛋白质的水解 大麦在发芽阶段，不少于55%的大麦含氮物质得到水解后形成氨基酸，但同时在大麦胚芽中又重新合成新的不溶性蛋白质(占其中的25%,35%)。啤酒麦汁中氨基酸的70%以上直接来自麦芽，而只有10%,30%的氨基酸是由糖化过程产生的.由大麦制麦芽，总可溶性氮约增加一倍，而麦芽在糖化过程总可溶性氮仅能增加20%,30%。由此可见，麦芽的蛋白质水解情况对麦汁组分具有决定性意义，而麦芽的糖化过程是可以起到调整麦汁组分的作用。 2.6.3糖化方法 糖化方法可以分成以下几大类: 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 升温浸出糖化法 糖化方法 浸出糖化法 降温浸出糖化法 10 - 复式一次煮出糖化法 复式煮浸糖化法 其它方法 谷皮分离糖化法 外加酶制剂糖化法 其他特殊糖化法 糖化方法是指麦芽和非发芽谷物原料中不溶性固形物转化成可溶性的、并有一定组成比例的浸出物，所采用的工艺方法和工艺条件:包括配料浓度、各物质分解温度、pH、热煮出的利用等，还包括酶制剂、添加剂的选择使用等。 煮出糖化法是指麦芽醪利用酶的生化作用和热力的物理作用，使其有效成分分解和溶解，通过部分麦芽醪的热煮沸、并醪，使醪液逐步梯级升温至糖化完毕。部分麦芽醪被煮沸几次即为几次煮出法。 浸出糖化法是指麦芽醪只利用酶的生化作用，用不断加热或冷却调节醪液的温度，使之糖化完成。麦芽醪未经煮沸。 其他糖化方法都由以上两种方法演变而来，以上两种方法用于最初的纯麦芽糖化，当采用不发芽谷物做辅料，在进行糖化时必须先对辅料进行预处理，即糊化和液化。这就是复式糖化法。我国啤酒生产大多数使用非发芽谷物做辅料，所有均采用复式糖化法。 在各种糖化方法中物料的主要变化是依据麦芽中各类水解酶的催化，糖化控制就是创造适合酶作用的最佳条件，各种糖化方法中有几段控制原理是相似的。 (1) 酸休止 利用麦芽中磷酸酯酶对麦芽中菲汀的水解，产生酸性磷酸盐，有时还 O利用乳酸菌繁殖产乳酸，此工艺条件是:温度为35,37C，pH5.2,5.4，时间为30,90分钟。 (2) 蛋白质休止 利用麦芽中羧基肽酶分解多肽形成氨基酸和利用内切肽酶分解蛋白质生成多肽和氨基酸。蛋白质休止最适pH为5.2,5.3，最适温度:形成α-氨基 O O氮为45,50C，形成可溶性多肽为50,55C，作用时间为10,120分钟。 (3) 糖化分解 淀粉水解成可溶性糊精和可发酵性糖，对麦芽中β-淀粉酶催化形 O成可发酵性糖，最适温度为60,65C(62.5?)。α-淀粉酶最适活性温度为70?。这两种酶共同作用，最适,H为5.5,5.6，作用时间为30,120分钟。 (4) 糖化终止 当糖化完成时，必须使醪液中的酶类(α-淀粉酶除外)失活，此 11 - O温度为70,80C O O(5) 100C煮出 部分糖化醪液加热至100C，主要利用热力作用，促进物料的水解，特别是使生淀粉彻底糊化、液化，提高浸出物收率。 (6) 酶制剂和添加剂的使用 α-淀粉酶、β-淀粉酶、糖化酶、R-酶、蛋白酶、葡聚糖酶等酶制剂，乳酸、磷酸、石膏等,H调整物质，HO等多酚消除剂等这些添加22 剂应在卫生规范下，根据工艺需要，适时、适量地使用。 本设计参照<<发酵工厂工艺设计概论>>一书采用二次煮出糖化法,具体工艺如下: ?，保持 原料粉碎后投入糖化锅中，用食物级磷酸调PH值为5.3，投料品温为3520min。将60%-65%的醪液泵至糊化锅，加热到50?保持15-20min，进行蛋白质休止。随后加热至64?保持15-25min，再升温至70?保持20min。迅速加热醪液至微沸，保持25min。后泵回糖化锅，与糖化锅中的原醪合并，使醪液温度为62?-64?，保持10-25min。再次将33%的醪液泵至糊化锅，加热至68?保持15-25min。迅速加热至沸，保持20min，随后泵回糖化锅，与原醪混合后要求品温达到76?，保持10min灭酶，检测碘反应是否完全。 2.7麦芽醪的过滤 2.7.1概述 糖化结束时，麦芽的辅料中高分子物质的分解和萃取已基本完成，因此必须在最短时间内将麦汁和麦糟分离，此过程即为麦芽醪的过滤。 将糖化醪泵入过滤槽后，静置15-20min。第一麦汁浓度为17.5%左右，洗槽水温度控制为76?-78?，洗槽残液含糖为0.8%-1.5%，混合麦汁浓度为12.5%。 麦芽醪的过滤方法一般有:以液柱静压为推动力的过滤槽法;依靠泵送醪的正压为推动力的压滤机法;依赖于液柱正压和麦汁泵抽吸局部负压的渗出过滤槽法。 酿造酒工艺学>>一书麦汁过滤采用过滤槽过滤. 本设计参照<< (1) 过滤槽 过滤槽是最古老的方法，也是至今采用最普遍的方法，它是以过滤筛板和麦糟构成过滤介质，用醪的液柱高度1.5,2.0,产生静压为推动力实现过滤。 过滤槽的主要结构: 过滤槽方法虽然十分古老，但槽的结构日新月异，目的是提高过滤速度，保证分离效果. 12 - 过滤槽是由不锈钢制成的圆筒形体，配有狐球形或锥形顶盖，槽底大多是平底(或锥形底)。平底槽有三层底，最上部是水平筛板，接着是麦汁收集底，最外层还有可通入热水保温的夹底，过滤槽中心有一可升降的轴，带动两至四臂的耕槽机。 ? 过滤槽容积和尺寸 我国啤酒厂通常酿造11 , 12?啤酒，每吨混合原料投料的加水比为1:4.2,4.6，即每吨投料大概需要5,5.5立方米槽有效容积。过滤槽填充系数为75% ,80,(过滤槽筒体高度由麦糟高度决定，麦糟厚度是过滤阻力的主要因素，由于本设计中麦芽采用湿法粉碎，麦糟层厚度须遵循以下原则:麦糟厚度在40,50;,之间，过滤槽的直径由麦糟厚度和单批投料量共同决定。 由于采用70,麦芽，30,大米的原料配比和湿法粉碎，槽底负荷量一般取230,280kg/?。 ? 过滤筛板 采用不锈钢梯形钢条焊接，开孔率15,,20,，上孔宽宜采用0.6,,，下孔宽可采用2.5,,。 ? 筛底间距 筛板和麦汁收集底间距一般为8,12,,，但由于辅料比较大，筛底间距增加至20,40,,便于收集酒泥，同时便于清洗。 ? 麦汁收集管 麦汁收集底上，每1.25,1.5?均匀分布一根麦汁收集管，管径为25,45,,在过滤槽液柱为0.1,1.0液压下，麦汁流速为1.4,4.4,,,，管出口高于筛板约5;,。 ? 糖化醪输入管 分散成2,4个进口从槽底接入，醪泵输送速度为2,/,，使醪均匀分布在筛面上，速度过快会造成麦糟分布不均匀。 ? 耕糟机 由双速电机、减速器、油压升降轴、耕糟臂、耕糟刀等组成，耕糟转速为0.4,0.5转/分钟，排糟时转速为3,4转/分钟。 ? 洗糟水喷洒装置 大中型过滤槽在槽盖内装有内、外二圆喷水管，喷嘴均匀分布，洗糟水在喷嘴以细液滴喷洒到糟面进行均匀洗糟。 (2) 过滤槽过滤程序 ? 在进醪前，从麦汁引出管进78?C热水直至溢过滤板，来预热槽壁及排除管、筛底的空气; ? 泵送糖化醪，送完后开动耕糟机保持3,5转，使糖化醪均匀分布; ? 静止10,30min，使糖化醪沉降，形成滤层; ? 通过麦汁阀或麦汁泵抽出混浊麦汁，回到槽内重新过滤，直至麦汁澄清;一般为10,15min。 13 - ? 进行正常过滤，注意调节麦汁流量(逐步减少)。收集滤过“头号麦汁”。一般持续45,90分钟; ? 待麦糟露出或将露出，开动耕糟机耕糟，将麦糟层疏松; ? 喷水洗糟，采用连续或分2,3次洗糟，同时收集“二滤麦汁”，开始较浑浊，需回流直至澄清。在洗糟时，如果麦糟板结，尚需耕糟数次。 ? 待洗糟残液浓度降到工艺值(0.7?P、1.0?P或3.0?P)时，结束过滤，旋转耕糟机刀或出糟刀，打开麦糟排出阀，排走麦糟，然后清洗过滤槽。 (3) 过滤槽过滤的工艺控制 ? 过滤槽过滤的质量是在较短时间下得到澄清透明的麦汁.它取决于溶解良好的麦芽，正确的糖化工艺，特别是粉碎度适当和精良的过滤槽. ? 良好的过滤 必须保证在过滤时醪温保持不变(一般在73,76?C之间)，麦糟降温将导致麦糟收缩，过滤阻力增加。 ? 糖化醪,H维持在5.5,5.75之间。 ? 头号麦汁收集量，取决于混合原料的浸出物含量和加水比。其计算方式如下: 投料量?混合原料浸出物含量?原料利用率?头号麦汁浸出物收率 ,, 头号麦汁浓度?相对密度?温度系数 ? 洗糟水将参与二、三滤麦汁，所以洗糟要用酿造水，洗糟时麦糟,H会逐步增加，若,H超过6.0，将不利于过滤和麦汁组分，此时应调节,H至5.3,5.6。并且水温应高于糖化醪过滤温度。 ? 洗糟终点随着洗糟进行，被选出麦汁浓度的降低，pH升高，被洗出浸出物中影响啤酒风味和稳定性的有害成分——高分子含氮化合物?多酚?无机盐的比例会增加。 ? 洗槽水用量手头号麦汁浓度，洗槽终点和由煮沸蒸发强度、煮沸时间制约的混合麦汁浓度的制约。一般为投料量的3,3.8倍左右。 ? 影响过滤槽过滤速度的主要因数 过滤速度和过滤层疏松性及过滤推动力成正比，和滤层厚度及麦汁黏度成反比。 2.7.2麦糟的输送 从过滤槽排出的麦槽(水分为72,,83,)为”干”式，进入过滤设备附近中间储槽，再通过输送，至厂边的麦槽出售罐。 14 - 麦槽输送方法有多种，如水压输送，泵压输送，活塞试气流输送等。 本设计采用单螺杆泵挤压输送，能输送水平距离100m ，垂直高度10m。 2.8麦汁的煮沸和酒花添加 2.8.1目的 蒸发水分、浓缩麦汁 过滤得到的头号麦汁和洗糟麦汁混合后，形成的混合麦(1) 汁，其浓度低于定型麦汁浓度(约1.0,1.5?P)，通过煮沸、蒸发浓缩，方可达到规定浓度。 (2)灭酶和杀菌 过滤后麦汁中残留有少量酶类，为保证酿造过程中麦汁组分(主要是糊精)的一致性，需通过加热使酶钝化。同时杀菌，以保证发酵的安全性。 (3)蛋白质变性和絮凝 煮沸时利用蛋白质热变性与单宁结合等反应使麦汁中高分子蛋白质变性和絮凝以便除去。 (4)酒花有效组分的浸出。 (5)排除麦汁异杂臭气。 2.8.2麦汁煮沸和酒花添加 在煮沸锅中对麦汁进行煮沸处理，煮沸强度为8%-12%，煮沸时间控制在120min内，在煮沸的同时添加酒花，酒花分三次添加，总量为5%。第一次在煮沸40min后，添加全量酒花的20%;70min后添加全量酒花的30%;第三次在煮沸终了前添加余下的50%酒花。同时可加入0.2%的糖色，以抑制啤酒氧化味的形成，并赋予成品酒良好的光泽和特有的焦香味。煮沸后定型麦汁浓度为(14?0.3)%。 2.9麦汁的处理 2.9.1概述 由煮沸锅放出的定型热麦汁，进入发酵以前还需要进行一系列处理。它包括:酒花糟分离、热凝固物分离、冷凝固物分离、冷却、充氧等一系列处理，才能制成发酵麦汁。 15 - 表1-3 原麦汁浓度为14%的麦汁成分分析数据表 批次 色度/EBC 酸度 麦芽糖含苦味值/Bu a-AN/定型麦汁 量/% (mg/L) 浓度/% 1 125 1.78 12.10 31 248 14.02 2 125 1.72 12.70 36 226 14.11 3 112 1.82 11.94 33 244 14.13 4 128 1.88 11.90 32 212 14.13 5 120 1.77 12.14 30 178 14.36 6 118 1.94 12.05 34 194 14.06 7 120 1.74 11.10 29 228 14.08 平均值 121 1.81 11.99 32 218 14.13 近代啤酒生产，大大缩短了发酵和储酒周期，发酵容器也增大到数百至上千立方米，因此，麦汁处理要求是: (1) 尽可能将引起啤酒非生物混浊的冷、热凝固物分离。 (2) 麦汁处于高温时，尽可能减少空气接触，防止氧化，麦汁冷却后，在发酵前，补充适量空气，供酵母前期呼吸。 (3) 麦汁处理各工序中，严格杜绝有害微生物的污染。 麦汁处理因使用设备和要求不同，流程很多，本设计考虑实际情况采用以下流程对麦汁进行处理。 热麦汁?泵?回旋沉淀槽?泵?薄板冷却系统?泵?离心机?通风 ? ? ? (酒花糟，热凝固物) (无菌空气) 发酵 2.9.2酒花的分离 使用酒花球果，并加入到煮沸锅的工艺，在煮沸结束后应采用酒花分离器。尽快分离出酒花糟。我国广泛使用带筛孔的酒花分离器。 16 - 本设计也采用带筛孔的酒花分离器。 2.9.3热凝固物的分离 2.9.3.1 热凝固物成分 糖化醪过滤后得到的麦汁中含有水溶性清蛋白和部分盐溶性球蛋白及水溶性高肽等，这些物质在煮沸时变性和多酚结合形成“热凝固物”，主要成分为: 粗蛋白质: 50,,60, 酒花树脂: 16,,20, 灰 分: 2,,3, 多酚有机物:20,,30, 湿热凝固物(含挥发物80,,85,)，占麦汁量的0.3,,0.7%，每立方米麦汁约得绝干热凝固物0.5,1.0kg。如不分离热凝固物，在发酵中，会引起热凝固吸附大量活性酵母，使发酵不正常。同时在发酵中被分散，将来带入啤酒，影响啤酒的非生物稳定性和风味。所以，工艺上应力求彻底分离热凝固物。 2.9.3.2 回旋沉淀槽分离热凝固物 本设计中采用回旋沉淀槽分离热凝固物，利用麦汁离心力实现分离。 (1)结构 近代流行的是平底圆筒体，热凝固物在水力喷射打碎后，用洗涤水冲洗排出。 其特性尺寸如下: H:D,1:1.5,2.0 麦汁 H?3.0(,) 麦汁 麦汁切线进槽速度v,10,20(,/,) (2)原理 热麦汁经泵输送，由槽切线方向进槽，麦汁在槽内旋转，产生的离心力，由于在槽内运动，离心力的反作用力的合力把颗粒(热凝固物)推向槽底部中央。 热凝固物在槽内的沉淀情况和以下因素有关: 麦汁切线速度 它决定麦汁在槽内的旋转速度，旋转速度应达到5,8周/分钟。 热凝固物大小。 麦汁粘度。 (3)操作工艺和效果 17 - 操作: 进罐:20,30min 静置:80,40 min 出罐:30,40 min 除渣情况:20,30 min 作业周期:100,140 min 效果: 热凝固物残留量和静置时间有关:(麦汁转速,5转/分钟) 表1-4 热凝固物残留量和静置时间的关系 静置时间(min) 10 15 20 25 30 35 45 热凝固氮(mg/L) 458 326 204 153 48 43 41 热麦汁回旋槽由于温度较高易形成羟甲基糠醛(HMF)和类黑精，使麦汁色度上升.此类反应均是Maillard反应. 表1-5 Maillard反应. 煮沸结束 泵送结束 静置30min 泵出后40min 色度(EBC) 8.9 7.35 7.65 8.4 +1.5EBC MHF(mg/L) 12.7 13.14 14.42 15.27 +2.57 2.9.4冷凝固物分离 O冷凝固物是分离热凝固物后澄清的麦汁，在冷却到50C以下，随着冷却进行，麦 OO汁重新析出的混浊物质，并在25C左右析出最多。若把此麦汁重新加热到60C以上，麦汁又恢复澄清透明，所以此过程是可逆的. 麦汁中冷雾浊物质的组成为:多肽45,,65,、多酚30,,45,、多糖2,,4,、 45灰分1,,3%，相对分子量在10,10之间，具有2个等电点，pH3.9和pH8.0。在麦汁中带有负电荷。 18 - 冷凝固物分离方法:1.酵母增殖法、2.冷置沉降法、3.硅藻土过滤法、4.麦汁离心分离法、5.浮选法。 本设计选用采大多数中小酒厂采用硅藻土过滤法过滤，其流程为: 煮沸锅?麦汁缓冲罐?麦汁过滤机?麦汁冷却器 此流程主要除去热凝固物，也能同时吸附冷凝固蛋白质，过滤介质，直接投入煮沸锅. 2.10麦汁的充氧 2.10.1热麦汁的氧化 麦汁在高温下接触氧，此时氧很少以溶解形式存在，而是和麦汁中糖类、蛋白质、酒花树脂、多酚等物质发生氧化反应。 对热麦汁吸氧的利弊，酿造师们有不同看法，这里我们就不仔细讨论了。 2.10.2冷麦汁的充氧 麦汁冷却至发酵接种温度以后，接触氧，此时氧反应微弱，氧在麦汁中呈溶解状态，是酵母前期发酵繁殖必需的。 麦汁中氧气的溶解量，符合”亨利-道尔顿”定律，氧在麦汁中的溶解度和麦汁氧分压成正比，与麦汁温度成反比。麦汁浸出物浓度增加，将减少饱和溶氧量，但影响较小。 OO在6C以下，空气通风12P麦汁，饱和溶氧量约为9.5ml/L。 冷麦汁通风方法: 绝大多数啤酒厂采用压缩空气通风。即将无菌、无油的压缩空气在麦汁冷却的输送线路中，通过文丘里管或不锈钢舌片混合器、肽管混合器，在线上通风充氧。 大发酵罐工艺认为若分多批(4,5批)进罐，冷麦汁通风时间取分批进罐，冷宜早不宜晚，最后1,2批进罐麦汁不再通风。因为通风太迟，会延长酵母停滞期，增加双乙酰，并使罐中泡沫增加，影响罐容积。 大罐分批麦汁通风，应根据分批次数、间隔时间酵、母类型接、种方法、温度等调整。 19 - 2.11麦汁收率和麦汁质量 2.11.1浸出得率和原料利用率 为了比较和其他原料的糖化完全程度和过滤时浸出物的回收情况，常采用浸出物收得率或原料利用率考察糖化车间量的关系。具体计算方法后面设计中有，这里暂不讨论。 一般来说原料移用率可达98%,99%。 若原料利用率低于96%，应分析原因，在排除“跑，冒，滴，漏”这些非正常损失外，其主要原因有: (1) 原料中淀粉没有全部被糖化; (2) 麦糟洗涤不充分。 2.11.2最终麦汁质量 最终麦汁是指加酒花煮沸，麦汁定型并分离凝固物后的麦汁。最终麦汁质量，因原料质量，配料和制造啤酒类型不同而有较大不同。 3 啤酒发酵 3.1啤酒酵母 3.1.2 卡尔酵母的一般特性 3.1.2.1 生物学分类特性 (1) 形状 :圆形，卵圆形，椭圆形 (2) 细胞大小 如:8.5?6.5μm 3 3 (3) 细胞体积 由计算得:如188μm。由粒子数器测定:195μm。 (4) 呼吸缺陷型 (5)巨大菌落(25?培养2周) 颜色(正、背面):乳白色。 尺寸:24mm。 菌落边缘性:呈波浪形不整齐。 菌落特性:突起、易挑起。 (6) 絮凝型 可以分成强凝聚型、中等凝聚型、弱凝聚型和粉末性。 另外还有:碳水化合物糖类的同化、啤酒酵母的培养和酿造特性、酿造啤酒特性。这里不一一叙述可参照《酿造酒工艺学》(第二版)，顾国贤 主编。 20 - 3.1.2.2啤酒优良酵母的评估和筛选方法 生产优良酵母的筛选是啤酒工厂的经常性工作，但啤酒优良菌株的评估体系十分 困难，其原因是: (1) 缺乏一个统一的尺度，各个工厂由于设备工艺不同或习惯观点不同，造成对优良菌株的观点也不一样，有时甚至是矛盾的. (2) 实验室各种评估测定很难和大生产十分吻合. (3) 评估缺乏指标体系，缺乏筛子，特别是有否决权的筛子(指标)。 啤酒优良酵母的评估:(1)形态学上的要求 (2)生理学要求 (3)发酵力的要求 (4)凝聚性和沉淀能力 (5)双乙酰峰值和还原速度 (6)挥发性风味物质 (7)酵母对压力的耐受性 (8) 酵母的稳定性 (9)主发酵液和成品啤酒的风味品尝 (10)啤酒泡沫特性 生产菌的筛选方法: (1)底物和处理 (2)单细胞分离 (3)第一级筛--菌株形态和大小测量 (4)第二级筛--低温发酵能力的测定 (5)第三级筛--凝聚性测定(6)第四级筛--EBC管发酵性能测定。 详细可见:参照《酿造酒工艺学》(第二版)，顾国贤 主编。 3.1.2.3啤酒酵母扩大培养 最能决定啤酒品质的因素是啤酒酵母，最能影响啤酒工艺和控制的也是啤酒酵母.啤酒工厂从单细胞分离得到一个酵母细胞，经鉴定确认为是本厂生产用的优良菌株， 1314然后经过若干次扩大培养，最后制备成10,10个细胞/ml后供发酵用。酵母的扩大培养关键在于: (1) 出发菌株的选择 (2) 扩培过程的无菌操作 (3) 优良的培养基 (4) 恰当的扩大比例 (5) 恰当的移种时间 (6) 严格控制培养条件 (7) 汉生培养罐的留种 3.2啤酒发酵机理 啤酒是依赖于纯种啤酒酵母，对麦汁某些组分进行一系列的代谢过程，产生酒精 21 - 等各种风味物质，构成有独特风味的饮料酒。 影响啤酒质量的主要因素: (1)麦汁组成. (2)啤酒酵母的品种的菌株特性. (3)投入发酵的酵母数量和质量状况，以及在整个发酵中酵母细胞的生活状况. (4)发酵容器的形状、尺寸、材料，它会影响到发酵流态和酵母的分布、CO的排出。 2 (5)发酵工艺条件(,H、温度、溶氧水平、发酵时间等)。 这些都是影响因数的重要次序，受啤酒类型和各工厂酿造强矿而有显著差别. 3.3啤酒发酵 传统式分批发酵，每批(一锅或二锅)定型麦汁，经过添加酵母、前发酵(酵母增殖)、主发酵、后发酵和储酒等阶段。相应的设备是:酵母添加器、密闭或敞口式前发酵池和主发酵池、密闭式后发酵罐和贮酒罐。各阶段发酵均在有绝热围护层，并具有室温调节的厂房内进行，一般分为前酵室(7,8?,)、主酵室(6,7?,)、后酵和储、贮酒室(2,0?,)等部分。 3.3.1酵母的添加和前发酵 (1)酵母接种量 本设计分批发酵采用低温、缓慢发酵，因此接种量比较小，接种后细胞浓度常控 ,制在(5,12)?10个/,,。 ,,设酵母泥浓度为20?10个/,，工艺规定接种后酵母浓度为:8?10个/,,，则每K,麦汁接种酵母泥克数(,): ,,,,8?10?1000/(20?10)=4,即接种量为0.4,。 (2)酵母添加法 酵母添加方法有:干道添加法，湿道添加法，倍量添加法，分割法，递加法。 本设计选用干道法添加酵母:在酵母添加器中加入每批麦汁所需的酵母泥，再加上二倍量的冷却麦汁，用无菌压缩空气充分混合，压到前酵池麦汁中，再用无菌压缩空气搅拌均匀，即可。 (3)前发酵 所谓前发酵，就是指接种酵母泥处于休眠阶段，酵母和麦汁接触，有较长(数小时至十小时)的生长滞缓期，才能进入出芽繁殖，当酵母克服生长滞缓期，出芽繁殖 22 - 6细胞浓度达到20?10个/ml，发酵麦汁表面开始起泡，此阶段即为前发酵。 由于前发酵是酵母启动阶段，室温一般控制比接种温度略高(1,2?)，无菌要求比主发酵室更严格，发酵池内不设冷却排管。 3.3.2啤酒主发酵 麦汁分三次满罐，温度分别为6.5?、7?、7.5?，溶解量为9mg/L，以满足酵母繁殖需要。满罐后麦汁自然升温进行主发酵，控制最高发酵温度为9.5?，并保持2-3天。当外观糖浓度降至4.5%时封罐，升温至12?，罐压为0.12Mpa，在此条件下继续发酵并还原双乙酰。当外观糖浓度降为3.0时，将罐压升至0.14Mpa。待发酵液中双乙酰含量降为0.08mg/L时，按0.3?/h的速率将发酵液温度降至5?左右，保持24h后排放酵母，主发酵期为12-15天。再以0.1?/h的速率降至0-1?，保持罐压0.08-0.12Mpa，贮酒30-40天。 3.3.3后酵和贮酒 在主发酵结束后，下酒至密闭式后发酵罐,前期进行后发酵，后期进行低温贮藏。后酵和贮酒的目的是:糖类继续发酵、促进啤酒风味成熟、增加CO溶解、促进啤酒澄2 清。 3.4啤酒的生物稳定性 啤酒是由啤酒酵母发酵，后经过滤得到的产品。经过一般过滤的成品啤酒中或多 23或少存在培养酵母和其他细菌、野生酵母等，由于存在数量少(10,10个/ml)，啤酒 45还是澄清、透明的。若在啤酒保存期中，这些微生物繁殖到10-10个/ml以上，啤酒就会发生口味的恶化，变成浑浊和有沉淀物，此时啤酒就称“生物稳定性破坏”或“生物混浊”。 3.5啤酒的非生物稳定性 经过过滤澄清透明的啤酒并不是“真溶液”，而是胶体溶液，它还含有颗粒直径大 -3于10μm的大分子物质，如糊精、β-葡聚糖、蛋白质和它的分解产物多肽、多酚、酒花树脂，还有少量的酵母等生物。这些胶体物质，在O、光线和振动及保存时会发生2 一系列变化--化合、凝聚等使胶体溶液稳定性破坏，形成混浊至沉淀。啤酒的澄清、透明是暂时的，有时间限制的，而浑浊、沉淀终究将会发生，啤酒之间的差别，仅仅在于稳定时间的长短。 啤酒生产者在生产啤酒时，都把主要精力放在减少成品啤酒中这些不稳定的大分 23 - 子物质，使啤酒在保质期内始终是稳定的，即保持澄清、透明。这些大分子胶体物质又是口味物质，非生物稳定性长的啤酒并不一定口味最好。 4 成品啤酒 4.1啤酒的过滤与分离 经过后发酵的成熟酒，大部分蛋白质颗粒和酵母已沉淀，少量悬浮于酒中，必须 .滤棉过滤 ,b.硅藻土过滤，c.板式过滤，滤除后才能包装。啤酒过滤的常用方法有:a d.离心分离法，e.微孔薄膜过滤法。 啤酒过滤操作原则是:产量大，质量高，损失小，劳动条件好，CO损失小，不易2污染，不影响风味，啤酒不吸氧。实际上不论任何方法要达到十全十美的效果都是很困难的。 本设计采用大家比较熟悉的硅藻土过滤法对老熟啤酒进行过滤操作。 操作采用柱式硅藻土过滤机进行。过滤单元似蜡烛状，过滤机每根柱中28mm,长 31067mm，单台机过滤面积93,150m，滤速75000,130000L/h。该机可连续工作8h以 56上。含酵母0.5?10,1.5?10个/ml的啤酒，可一次滤清，浊度为0.4,0.6EBC单位或更低，清酒酵母数10,20个/L。 过滤前必须预涂硅藻土二次，第一次400,500g/?粗粒，第二次涂粗细混合粒400,500g/?。先在混合罐内将硅藻土和脱氧水配成10,浓度的悬浮液，泵入滤机，并让溶液在混合罐和滤机系统内循环至无颗粒流出为止;接着进行第二次预涂。每次涂1,2mm厚，预涂毕酒液通过混合罐入滤机，可根据酒的混浊度添加80,300 g/100L硅藻土。过滤时压差每小时上升0.02 MPa,0.04 MPa，待压力上升至0.3MPa,0.4 MPa时，停止进酒，更新滤床。 4.2啤酒的包装和灭菌 4.2.1啤酒的包装 过滤完毕的啤酒，在清酒罐低温存放准备包装，通常同一批酒应在24h内包装完毕，包装容器可分为瓶装、罐装和桶装。瓶装产品比重最大。桶装较古老，目前世界很流行，主要是鲜啤酒罐装;罐装虽然容器成本高，由于节省包装容器的运费，省去贴标签，降低灭菌蒸汽量，便于旅游携带，所以现在很受人们的欢迎。 其工艺过程如下: 24 - 玻瓶?卸箱机?验瓶?洗瓶机?检验?灌酒机灌酒?压盖?检验?杀菌机?检验?标机?喷码?检验?装箱机?成品 空瓶的洗涤:新旧瓶均需洗涤，回收瓶还须经挑洗，回收瓶一般不装出口酒或优质酒。洗涤剂要求无毒性，排污水必须经过严格处理。 4.2.2灭菌 主要采取巴式灭菌，其要求如下: 灭菌用水应尽可能用低硬度水，以防止钙镁盐沉积喷咀。必要时水中可添加多价络合剂，如聚磷酸盐，用量为5,10mg/L。 为防止破瓶中的酒液降低杀菌水的pH，以致腐蚀瓶盖，可在水中加适量碱液，降低酸度，使pH保持8.0. 25 - 第二章 工艺计算 1 物料衡算 1.1 定额指标 1.1.1 物料情况 (1)麦芽含水量:6,，大米含水量:13,，焦麦芽: 4,，黑麦芽: 2, (2)原料利用率:98.5, (3)无水浸出率:麦芽75,，大米92,，黑麦芽70,，焦麦芽72,， (4)原料配比: 麦芽:大米:焦麦芽:黑麦芽,65,:15,:10,:10, 1.1.2 热麦汁损失 (1)冷却损失:7.5, (2)过滤损失:1.5, (3)发酵损失:1.6, (4)瓶装损失:2.0, (5)总损失: 12.6, 每年第二、三季度为生产旺季，产量占年总产量的60,，工作日以150天计，年 º产14P黑色啤酒10万吨。 1.2 糖化车间物料衡算 糖化车间的物料平衡计算主要项目为原料(麦芽、玉米)、酒花用量，冷、热麦汁量，废渣量等。 1.2.1 糖化车间物料流程 糖化车间物料流程示意图见图2,1。 26 - 蒸汽 粉碎 糖化粉碎糊化过滤大米 粉碎 粉碎 粉碎 粉碎 黑麦芽+ 粉碎麦芽 麦糟焦麦芽 粉碎 粉碎 回旋沉淀槽酒花分离器粉碎薄板冷却器 麦汁煮沸锅 粉碎 粉碎 粉碎 酒花糟冷凝固物 热凝固物 粉碎 发酵车间 图2,1 糖化车间工艺流程图 根据额定指标，首先进行100kg原料生产14?P黑色啤酒的物料衡算，然后进行100L 14?P黑色啤酒的物料衡算，最后进行100000吨/年发酵车间的物料衡算。 1.2.2 100kg原料(65,麦芽，15,大米，10,焦麦芽，10,黑麦芽)生产黑色14?P 啤酒的物料衡算 (1)热麦汁量 根据定额指标可得到原料收率分别为: 麦芽收率为:75,?(100,6),70.5, 大米收率为:92,?(100,13),80.04, 黑麦芽收率:70,?(100-2)=68.6, 焦麦芽收率:72,?(100-4)=69.12, 混合原料收得率为:(65,?70.5,，15,?80.04,+10,?68.6,+10,?69.12,)?98.5%,70.53, 27 - 由上述算得100kg混合原料可制得的14?P热麦汁量为: (70(53?14)?100,503.8(kg) 3又知14?P麦汁在20?时的相对密度为1.055g/cm，而100?C热麦汁比20?时 的体积增加1.04倍，故热麦汁体积为: (503.8?1.055)?1.04,496.64(L) (2)冷麦汁量为: 496.64?(1,7.5%),459.4(L) (3)发酵液量为: 459.4?(1,1.6%),452.5(L) (4)过滤酒量为: 452.5?(1,1.5%),445.7(L) (5)成品啤酒量为: 445.7?(1,2.0%),436.8(L) 1.2.3 生产100L14?P黑色啤酒的物料衡算 根据上述衡算结果知，100kg混合原料可生产成品14?P啤酒436.8L，故可得出 下列结果: (1)生产100L 14?P黑色啤酒需混合原料量为: (100?436.8)?100,22.9 (kg) (2)麦芽耗用量为: 22.9?65,,14.9(kg) (3)大米耗用量为: 22.9?15%,3.44(kg) (4)黑麦芽耗用量: 22.9?10%=2.29(kg) (5)焦麦芽耗用量: 22.9-14.9-3.44-2.29=2.27(kg) (6)酒花耗用量:(黑色啤酒酒花加入量为0.2,) (496.64?436.8)?100?0.2,,0.228(kg) (7)热麦汁量为: 28 - (496.64?436.8)?100,113.7(L) (8)冷麦汁量为: (459.4?436.8)?100,105.2(L) (9)发酵液量为: (452.5?436.8)?100 = 103.5(L) (10)过滤酒量为: (445.7?436.8)?100 =102(L) (9)湿糖化糟量:麦糟，米糟+黑麦芽糟+焦麦芽糟 设排出湿麦糟含水80,，则湿麦糟量为: [(1,6%)?(100,75)?(100,80)]?14.9,17.51(kg) 而湿大米糟量为: [(1,13%)?(100,92)?(100,80)]?3.44,1.2(kg) 黑麦芽糟量为: [(1-2%)?(100-70) ?(100-80)]?2.29=3.37(kg) 焦麦芽糟量: [(1-4%)?(100-72) ?(100-80)]?2.27=3.05(kg) 所以湿糖化糟量为: 17.51 + 1.2 + 3.37 + 3.05,25.13(kg) (10)酒花糟量 设酒花浸出率为40,。且酒花糟含水80,,则酒花糟量为: 〔(100,40)?(100,80)〕?0.228 = 0.684(kg) (11)酵母量(以商品干酵母计) 生产100L啤酒可得2kg湿酵母泥，其中一半生产接种用，一半作商品酵母用，即为1kg 湿酵母泥含水85% 酵母含固形物量=1?(100-85)?100=15% 则需要含水分7%的商品干酵母量为: 15%?100?(100-7)=0.16(kg) 29 - (12)空瓶需要量 设每瓶装酒量为0.64L,则每100L需瓶量为: 100?0.64?(1+0.0015)=159(个) (13) 瓶盖需要量 设爆瓶率为0.1%,则瓶盖需要量为: 100?0.64?(1+0.01)=158(个) (14)商标需用量 100?0.64?(1+0.001)=157(张) 1.2.4 年产10万吨14?P 黑色啤酒糖化车间物料衡算表 以150天计，占全年产量的60%;设生产旺季每天糖化6次;旺季总糖化次数为 900次(淡季根据需要调整糖化次数); 可得100000?60%/150=400(t/d); 400?6=66.7(t/d) 糖化一次定额物料衡算 (1) 成品啤酒量(灌装前): 66.7?1000/(1-2%)/1.015=67055.4(L) (2) 消耗麦芽 67055.4?436.8?65,9978.5(kg) (3) 消耗大米 67055.4?436.8?15=2302.73(kg) (4) 消耗黑麦芽 67055.4?436.8?10=1535.2(kg) (5) 消耗焦麦芽 67055.4?436.8?10=1535.2(kg) (6) 酒花耗用量 67055.4?436.8?0.996=153 (kg) (7) 混合原料总用量 :9978.5 + 2302.73 + 1535.2 + 1535.2 =15351.63 (kg) (8) 酒花耗用量 67055.4?436.8?0.996=153 (kg) (9) 热麦汁 67055.4?436.8?496.64,76242.34(L) (10) 冷麦汁 67055.4?436.8?459.4,70525.4(L) (11) 湿糖化糟 67055.4?436.8?109.8,16856(kg) (12)湿酒花糟 67055.4?436.8?2.99,459(kg) (13)发酵液量 67055.4?436.8?452.5,69465.6(L) (14)过滤液量 67055.4?436.8?445.7,68421.7(L) 30 - 由于旺季产量占全年产量的60%，由此可算得全年产量 =67055.4?6(次/天)?150(天)/60% 7 =10.06?10(L) 以单次糖化生产做基准，可算得各个项目全年状况如下: (1)全年混合原料需要量: 7 15351.63?6?150/60,,2.303?10(kg) (2)全年麦芽耗量: 79978.5?6?150/60,,1.5?10(kg) (3)全年大米耗量: 6 2302.73?6?150/60,,3.46?10(kg) (4)全年黑麦芽耗量: 6 1535.2?6?150/60,,2.303?10(kg) (5)全年焦麦芽耗量: 6 1535.2?6?150/60,,2.303?10(kg) (6)全年酒花耗量: 5 153?6?150/60,,2.3?10(kg) (7)热麦汁量: 7 72323?6?150/60,,10.85?10(L) (8)冷麦汁量: 7 66856?6?150/60,,10.03?10(L) (9)全年湿糖化糟量: 7 16856?6?150/60,,2.53?10(kg) (10)全年湿酒花糟量: 5 459?6?150/60,,6.89?10(kg) (11)全年发酵液量: 7 69465.6?6?150/60,,10.42?10(L) (12)全年过滤酒量: 31 - 7 68421.7?6?150/60,,10.2633?10(L) (13)全年成品啤酒量: 7 67055.4?6?150/60,,10.06?10(L) 表2-1 糖化车间物料衡算表 物料名称 单位 100kg混合原100L黑色啤酒 糖化一次定额 10万吨/年啤酒 料 生产 7混合原料 kg 100 22.9 15351.63 2.303?10 7麦芽 kg 65 14.9 9978.5 1.5?10 6黑麦芽 kg 10 2.29 1535.2 2.303?10 6焦香麦芽 kg 10 2.27 1535.2 2.303?10 6大米 kg 15 3.44 2302.73 3.46?10 5酒花 kg 0.996 0.228 153 2.3?10 7热麦汁 L 496.64 113.7 76242.34 10.85?10 7冷麦汁 L 459.4 105.2 70525.4 10.03?10 7湿糖化糟 kg 109.8 25.13 16856 2.53?10 5湿酒花糟 kg 2.99 0.684 459 6.89?10 7发酵液量 L 452.5 103.5 69465.6 10.42?10 7过滤酒 L 445.7 102 68421.7 10.2633?10 7 成品啤酒 L 436.8 100 67055.4 10.06?10 3备注:14?黑色啤酒的密度为1055kg/m,实际年生产啤酒106133t。 32 - 2.热量平衡计算 在论证部分，选用二次煮出糖化法生产麦汁，下面就此工艺为基准进行糖化车间的热量计算。工艺流程示意图如下所示，投料量为糖化一次所需原料。操作示意图如图2—2: 糊化锅 自来水，18ºC 糖化锅 大 米 粉2302.73kg 麦芽粉 9626.35kg 料水比1:4.5 料水比1:3.5 麦芽352.15kg 黑麦芽粉1481kg 焦香麦芽和黑麦芽分别焦香麦芽粉 1481kg 为54.2kg 46.7 ºC，60 分钟 热水，50 ºC t(ºC)，20分钟 0 10分钟 13分钟 t ( ºC ) 63 ºC,60 分钟 70 ºC 5分钟 12分钟 冷 7分钟 却 70 ºC，25分钟 90 ºC，20分钟 100 ºC，40分钟 20分钟 过滤 糖化结束 78 ºC 100 ºC，10分钟 麦糟 回旋 薄板 90分钟，煮沸强度10% 麦汁 煮沸锅沉淀槽 冷却器 冷麦汁 ,,,,,,,, 酒花 酒花糟 冷凝固物 去发酵罐 热凝固物 图2—2 糖化工艺流程图 33 - 2.1糖化用水耗热量 根据工艺，糊化锅加水量为: G=(2302.73+54.2+54.2+352.15)?4.5=12434.76(kg) 1 式中，2302.73为糖化一次大米耗用量，(54.2+54.2+352.15)为糊化锅加入的麦芽粉 量(大米的20%)。 糖化锅加水量为 G=(9626.35+1481+1481)?3.5=44059.23(kg) 2 式中(9626.35+1481+1481)为糖化一次糖化锅投入的麦芽量，即 15351.63-(352.15+54.2+54.2)=(9626.35+1481+1481)(kg)。 15351.63为糖化一次麦芽定额量。 糖化总用水量为 Gw=G+G=12434.76+44059.23=56493.99( kg) 12 自来水温度取t=18?C,而糖化配料用水温度 t=50?C，一次耗热量为: 12 Q=(G+G)Cw(t,t) 1 1221 =56493.99?4.18?32 =7556636.1(kJ) 2.2第一次米醪煮沸耗热量Q 2 由流程图可知 Q=Q+Q+Q 22A2B2C 1. 糊化锅内米醪由初温 t加热至100?C耗热Q 02A Q=GC(100,t) 2A米醪米醪0 (1) 计算米醪的比热容C，根据经验公式 米醪 C=0.01[(100,W)C+ 4.18W] 谷物0 34 - 进行计算。式中W为含水量;C为绝对谷物比热容，取C=1.55kJ/(kg.K) 00 C=0.01[(100,6)?1.55，4.18?6]=1.71[kJ/(kg.K)] 麦芽 C=0.01[(100,13)?1.55，4.18?13]=1.89[kJ/(kg.K)] 大米 C=0.01[(100,2)?1.55，4.18?2]=1.60[kJ/(kg.K)] 黑麦芽 C=0.01[(100,4)?1.55，4.18?4]=1.66[kJ/(kg.K)]焦麦芽 G?C，G?C，GC+GC+GC 大米大米麦芽麦芽黑麦芽黑麦芽焦麦芽焦麦芽1W C= ----------------------------------------------------- 米醪 G+G+G+G+G 玉米麦芽黑麦芽焦麦芽1 2302.73?1.89，352.15?1.71，54.2?1.60 + 54.2?1.66 + 12434.76?4.18 = ---------------------------------------------------------- 2302.73+352.15+54.2+54.2，12434.76 =3.76[KJ/(Kg.K)] (2)米醪初温t 0 设原料初温为18?C,而热水为50?C,则 (G?C，G?C+GC+GC)?18，G?C?50 玉米玉米麦芽麦芽黑麦芽黑麦芽焦麦芽焦麦芽1W t= ------------------------------------------------------- 0 G?C 米醪米醪 ( 2302.73?1.89，352.15?1.71，54.2?1.60 + 54.2?1.66)?18，12434.76?4.18?50 = -------------------------------------------------------------------- (2302.73+352.15+54.2+54.2，12434.76)?3.76 =47.1(?C) (3)米醪煮沸耗热量 Q=G?C?(100,47.1) 2A米醪米醪 =(2302.73+352.15+54.2+54.2，12434.76)?3.76?(100,47.1) =3022951(kJ) 2. 煮沸过程空气带走的热量Q 2B 35 - 糊化时间定为40分钟，蒸发强度为每小时5%，则水分蒸发量为 V=G?5%?40?60 1米醪 =15198.04?5%?40?60 =506.6(Kg) Q=VI (I为煮沸温度下，水的汽化潜热) 2B 1 =506.6?2257.2 =1143497.5(kJ) 3. 损失热Q 2C 米醪升温和第一次煮沸过程的热损失约为前两次耗热量的15%，即Q =(Q，Q)2C2A2B?15% 4. 由上述各项可得出 Q=1.15?(Q，Q) 2 2A2B =1.15?(3022951+1143497.5) =4791415.8(kJ) 2.3 第二次煮沸前混合醪液升温至70?C的耗热量Q3 2.3.1麦醪初温t的计算 麦醪 已知麦芽粉温度为18?C，用50?C热水配料，由前面数据可算得麦醪比热容C 麦醪 G?C，G?G + G?C+G?C 麦芽麦芽2W黑麦芽黑麦芽焦麦芽焦麦芽 C= ----------------------------------------------- 麦醪 G 麦醪 9626.35?1.71+44059.23?4.18+1481?1.60+1481?1.66 = ------------------------------------------------- 9626.35+44059.23+1481+1481 =3.63 [KJ/(kg.K)] 综合前面麦醪的比热容可算得麦醪和米醪混合后的比热容 36 - ， GC，GC麦醪麦醪米醪米醪 C= --------------------------------- 混合 ， G，G 麦醪米醪 56647.58?3.63，(15198.04-506.6)?3.76 = ----------------------------------------------------- 56647.58+(15198.04-506.6) =3.66 [kJ/(kg.K)] 同时也可算得麦醪温度为: ( GC?50 C+ GC+GC)?18，G黑麦芽黑麦芽焦麦芽焦麦芽麦芽麦芽2W t= -------------------------------------------------------- 麦醪 GC 麦醪麦醪 =46.65(?C) 2.3.2 t 的计算 混合 热量衡算，且忽视热损失，米醪与麦醪混合前后的焓不变，则混合后的温度为 ， G Ct+GCt 米醪米醪米醪麦醪麦醪麦醪 t= ----------------------------------------- 混合 GC 混合混合 =57.9(?C) (1)工艺要求在63(?C)和70(?C)时都是糖分解的重要温度。 混合醪液从57.9(?C)度升温到63(?C)，所需热量 Q=GC(63-57.9) 3a混合混合 =1331614.15(KJ) (2)混合醪液从63?C升温到70?C所需热量 Q=GC(70-63)= 1827705.7(KJ) 3b混合混合 (3) 所以计算可得Q3 37 - Q= Q，Q=3159319.85(KJ) 33a3b 2.4第二次煮沸混合醪和耗热量Q 42.4.1 Q的计算 4A 由工艺流程可知 Q=Q，Q，Q 4A4A4B4C (1) 经过一次煮沸后米醪量为 ， G= G,V 米醪 米醪 =15198.04-506.6 =14691.44(kg) (2) G=G +G+ G，G=56647.58(kg) 麦醪麦芽黑麦芽焦麦芽2 因此进入第二次煮沸的混合醪量为 ， G=G，G =71339.02(kg) 混合米醪麦醪 (3)根据工艺，糖化结束醪温为78?C，抽取混合醪时的温服度为70?C，则送到第 二次煮沸的混合醪比例为: G(78,70) 混合 -------------------- ?G?100% = 26.7% 混合 100,70 (4)因此 Q=26.7%GC(100-70) 4A混合混合 =26.7%?71339.02?3.66?30 =2091417.5(kJ) 2.4.2第二次煮沸蒸汽带走热量Q 4B 煮沸时间为10分钟，煮沸强度为5%，则水分蒸发量为 V=26.7%G?5%?10?60 2混合 38 - =26.7%?71339.02?5%?10?60 =158.73(kg) 则可算得 Q=IV=2257.2?158.73=358285.36(KJ) 4B2 2.4.3热损失Q 4C 根据经验公式Q=(Q，Q)15% 4C4A4B 2.4.4由上述三项可得出Q 4 Q=1.15?(Q，Q) 44A4B =1.15?(2091417.5+358285.36) =2817158.3(KJ) 2.5洗糟水耗热量Q 5 洗糟水平均温度为80?C，每100kg原料洗糟用水450kg，则用水量为 G=15351.63?100?450=69082.34(kg) 洗 则 Q=GC(80-18) 5 洗W =69082.34?4.18?62 =17903379.2(KJ) 2.6麦汁煮沸过程耗热量Q 6 Q=Q，Q，Q 66A6B6c 2.6.1麦汁升温至沸点耗热量Q 6A 由糖化物料衡算表可知，每100kg混合原料可得到热麦汁为503.8kg，过滤后麦汁 温度约为70?C，则进入煮沸锅的麦汁量为: G=15351.63?100?503.8=77341.5(kg) 麦汁 麦汁比热容 GC+ GC+ GC，GC，GC 黑麦芽黑麦芽焦麦芽焦麦芽麦芽麦芽大米大米水水 C= -------------------------------------------------------- 麦汁 39 - G， G+ G，G，G 麦芽黑麦芽 焦麦芽 大米水 =3.65(KJ/kg. ?C) 则 Q=GC(100-70) 6A麦汁麦汁 =77341.5?3.65?30 =8468894.3(kJ) 2.6.2煮沸过程蒸发耗热量Q 6B 煮沸强度10%，持续时间1.5小时，则水分蒸发量为 V=77341.5?10%?1.5=11601.23(kg) 3 由此算得 Q=VI=2257.2?11601.23=26186296.4(kJ) 6B3 2.6.3煮沸热损失Q 6C Q=15%(Q，Q) 6C6A6B 2.6.4总耗热Q 6 综合以上三项可算得麦汁煮沸总耗热Q 6 Q=115%(QQ) 66A，6B =39853469.3(KJ) 2.7一次糖化总耗热量Q 总 Q=Q，Q„„Q 总126 =7556636.1+4791415.8+3159319.85+2817158.3+17903379.2+39853469.3 =76081378.55(KJ) 2.8一次糖化蒸汽好用量D 使用表压为0.2Mpa的饱和蒸气，热焓为2728.1KJ/kg，相应冷凝 40 - 水的焓为: i=558.52kJ/kg，汽热效率η=95%。则 Q 总 D= ------------ (I,i)η =76081378.55 ?[(2728.1,558.52)?95%] =36912.98(kg) 2.9 糖化一小时最大蒸气耗用量D 最大 糖化操作中，麦汁煮沸时耗热量最大，已知煮沸时间1.5小时，热效率95%，则 Q=Q?1.5?95% 最大6 =39853469.3?1.5?95% =27967346.9(KJ) 相应最大蒸气消耗量为 D=Q?(I,i) 最大最大 =12890.7(kg/h) 2.10每吨酒蒸气消耗量 根据生产设计，旺季糖化次数为900次(占到全年产量的60%)。每年糖化次数1500 次，共生产啤酒106133t,则全年蒸汽消耗量为 D=36912.98?1500=55369470(kg) 每年 每吨酒蒸气消耗量为 D=55369470/106133=521.7(kg/t啤酒) 啤酒 旺季每天蒸气消耗量为 D=36912.98?6=221477.88(kg/d) 每天 各部热量消耗综合如下表: 41 - 表2—2 10万吨啤酒厂糖化车间总热量衡算表 名规格(MPa) 每吨酒消耗每小时最大消耗量每昼夜消耗量年消耗量称 (kg) (kg) (kg) (kg) 蒸0.2 521.7 12890.7 221477.88 55369470 气 (表压) 3 工艺耗水量计算(含冷却水) 3.1糖化用水 糖化锅加水比为1:3.5，糊化锅加水比为1:4.5。混合原料每次加入量为15351.63kg; 其中糊化锅中加料量为2763.28kg，糖化锅加料量为12588.35kg。 则每次糖化锅中用水量为 12588.35?3.5=44059.23(kg) 每次糊化锅中用水量为 2763.28?4.5=12434.76(kg) 单次糖化用水总量为 44059.23+12434.76=56493.99(kg) 糖化用水时间为0.5小时，因此 每小时最大用水量=56493.99?0.5=112987.98(kg/h) 3.2洗糟水用量 每100kg混合原料洗糟水用量为450kg，则洗糟水用量为 15351.63?450?100=69082.34(kg) 洗糟时间定为1.5小时，则洗糟水最大用量为 69082.34?1.5=46054.9(kg/h) 3.3糖化室洗刷用水 糖化室及设备洗刷用水单次用水定为20吨，清洗时间为2小时，则 洗刷最大用水量=20?2=10(t/h) 3.4麦汁冷却器冷却用水 麦汁冷却时间定为1小时，麦汁冷却温度为96?C降至8?C，冷却水温度为2?C 42 - 升至80?C。 冷却水用量 G=Q/C(t,t) 水水21 ,, 麦汁放出热量 Q=GC(t,t) 麦麦12 式中:麦汁量G=76242.34?1.055=80435.7(kg) 麦 热麦汁比热C=3.65(KJ/kg. ?C) 麦 ,,, 麦汁温度t=95?C t=10?C 12 C=4.18(kJ/kg. ?C) 水 冷却水温度 t=80?C t=2?C 21 冷却时间t=1小时 Q=80435.7?3.65?(96,8)=25835946.8(KJ/h) 所以 G=25835946.8? [4.18?(80,2)]=79.24(t/h) 水 3.5 澄清槽洗刷用水 单次洗刷耗水量为8吨，冲洗时间0.5小时，则 洗刷最大用水量=8?0.5=16(t/h) 3.6 麦芽汁冷却器清洗用水 假设一次冲洗用水6t，清洗时间0.5小时，则 最大用水量=6?0.5=12(t/h) 3.7 CIP 装置洗涤用水 设配洗液一次用水6t，用水时间为1小时，则 最大用水量=6?1=6(t/h) 3.8 CIP系统配洗液用水 配洗液每次用水20t，用水时间为1小时，则 最大用水量=20?1=20(t/h) 3.9 过冷却器洗涤用水 过冷却器每次洗刷用水为4t，洗刷地面用水为2t，用水时间为1.5小时，则 最大用水量=(4，2)?1.5=4(t/h) 3.10 硅藻土过滤机洗刷用水 43 - 设硅藻土过滤机洗刷用水为10t，地面洗刷用水2t，用水时间为1小时，则最大 用水量为12t/h. 3.11 清酒罐洗刷用水 每天洗刷清酒罐两个，用水为10t，地面清洗用水3t,用水时间1小时，则最大用 水量13t/h . 3.12 洗瓶机用水 洗瓶机最大生产能力按20000瓶/h计，单瓶清洗用水量1.5kg，则总用水量为 -3 20000?1.5?10=30(t/h) 3.13 装酒机洗刷用水 每冲洗一次用水5t，冲洗时间为40分钟，则最大耗水量为 5?60?40=7.5( t/h) 3.14 杀菌机用水 杀菌机单瓶耗水量1kg总耗水量为 -3 20000?1?10=20(t/h) 3.15 包装车间地面洗刷用水 包装车间地面洗刷用水为15t，用水时间为0.5小时，最大用水量为 15?0.5=30(t/h) 3.16 发酵罐洗刷用水 一个发酵罐用水为3t，每罐洗涤时间0.5h，则最大用水量为 3?0.5=6(t/h) 3.17 其他用水 以上未计算的地面用水，管道冲洗用水，每班计20t，用水时间为2小时，则每小时用水量为 20?2=10(t) 44 - 第三章 主体设备计算及选型 1 糖化车间主要设备选型 1.1 糊化锅 容积的计算: 第一次煮沸前米醪量为15198.04kg。其中大米粉2302.73kg，含水量13%;麦芽粉352.15kg，含水量6%;焦麦芽粉54.21kg,含水量4%;黑麦芽粉54.2kg,含水量2%;所以: 米醪干物质=(2302.73?87%+352.15?94%+54.3?96%+54.2?98%)/15198.04?100%= 16.05% 3查《发酵工厂工艺设计概论》附录表9，得相对密度为1067kg/m， 则: 3 V=15198.04/1067=14.2m有效 生产需要0.8的填料系数，故所需容积: 3 V=14.2/0.8=17.75 m 总 糊化锅采用圆柱形锅身.椭圆形底的容器.取圆筒的直径D与高度h之比为2:1， 1则: 2h (1)糊化锅圆柱部分的体积为:V=0.785D 11 22(2)椭圆形底的体积:V=a ,h223 2232h总(3)锅的全体积为:V= V+ V=0.785D+a=7 兀D/48=17.75 ,h11223 h 式中:D=2 1 1 a=D 2 11h =a= D224 所以:可得:D= 3.4m h1= 1.7m h2= 0.85m a=1.7m 又因为:V大于V 所以设计合格。 总有效 设糊化锅升气管直径D: 1 45 - 22 2Π/4D=1/50?π/4D=1/50?π/4(3.4)1 所以D=0.48m圆整取D=0.5m。 11 1.2 过滤槽 容积计算 (1)以100kg 麦芽作计算单位, 33 100kg的干麦芽需过滤槽容量为0.7~0.8m; 取0.8m 3 V=0.8 ?13048.9/100 = 104.4m总 2 (2)底面积下 F = G/200 = 13048.9/200 =52.2m 2 200—lm槽低面积所能容纳麦芽量约为 125~250kg 则取200kg G—每次槽糖化所用的麦芽量(kg) F—所需槽底面积. (3)高度 H = 1.2 V/F = 2.4m 总 (4)槽直径 1/2 D =( 4F/兀) = 8.2 m 1.3 粉碎机 在本设计中，选用江苏正昌集团有限公司生产的SSLG二辊式粉碎机。 其技术条 件如下: 型号: SSLG15?80 产量(t/h): 3.5 功率(KW): 4.5 重量(kg): 450 1.4 麦汁暂存罐 100 kg麦芽产生800,900L麦汁，这里取900L，而一次糖化投入麦芽量为13048.9 kg，则生产麦汁的量为: 46 - 3V=900?13048.9?100=117440.1(L)=117.44( m) 麦汁 11V，117.44麦汁232 麦汁暂贮罐的体积为:V= ==61.81( m) 0.950.95 H DD D H:D=2:1 2 所以:V=π(D/2)H 解得D=3.4m H=2D=3.4?2=6.8(m) 1.5 麦汁冷却器 把经过回旋沉淀后的冷麦汁冷却到发酵温度，一般都采用薄板冷却器。在本设计 中采用一段式冷却，用薄板冷却器把热麦汁从96?冷却到8?，冰水初温为2?，最终 温度为80?。 1.求麦汁放出的热量Q Q=25835946.8kJ 设麦汁冷却的时间为1h，则麦汁放出的热量为: 25835946.8?1=25835946.8(kJ) 2.计算所需的冷却面积 Q S= k,t t——对数平均温度 , k——传热系数，取为11000kJ/?.h.? (96,80),(8,2) 96,80,t,,t12ln t== =10.2(?) ,,t8,21,n,t2 47 - 25835946.8Q 则S===230.3(?) k,t10.2，11000 设薄板每片的换热面积为1?，则所需的薄板数为 N=103.94/1=231(片) 1.6 麦芽暂存箱 1.所需容量计算. 每次投料量.G = G+G+G=1535.2?2+9978.5=13048.9(kg) 麦芽黑麦芽焦麦芽 3 麦芽容重 γ = 500kg/m 有效容积系数φ= 0.8 3 所需容积V = G/γφ= 32.6m 2.结构 采用圆形斜锥底.木结构内衬铁皮,箱内尺寸为: H=3.4m D=3.4m h=1.7m H D D h r 3 22 所以V=1/4πDH+1/12πDh=35.99m容 因为r远小于D所以忽略不计。 1.7大米暂贮箱 1.所需容量计算. 每次投料量G = 2302.73kg 3 大米容重 γ = 800kg/m 有效容积系数φ= 0.8 所需容积: 48 - 3 V = G/γφ= 3.4m 2.结构 采用圆形斜锥底.木结构内衬铁皮,箱内尺寸为: H=1.6m D=1.6m h=0.8m H D D h r 223V=1/4πDH+1/12πDh=3.75m 容 1.8 大米粉贮箱 1.所需容量计算. 每次投料量.G = 2302.73kg 3 大米容重 c =1.73m/t 有效容积系数φ= 0.8 所需容积: 3 V = Gc/φ= 5.0m 2.结构 采用圆形锥底.木结构内衬铁皮,箱内尺寸为: H=1.8m D=1.8m h=0.9m H D h r 3 22V=1/4πDH+1/12πDh=5.34m容 49 - 1.9 麦汁煮沸锅与回旋沉淀槽 (1) 麦汁煮沸锅 查《啤酒工业手册》下P 100kg麦芽需煮沸锅容量为800,900L 448 且有25%,30%作为麦汁运动空间 则 取容量为850L 3V,13048.9/100?850/1000,111m 有效 3V,111?1.25,138.75m 总 22DD3.14,DH又V,,,138.75 有效424 D,7.1m 圆整取 D,7100mm 222,hDHD32,()V,138.75m,，h， 2总486 H,3.5m 圆整取 H,3600mm (2) 回旋沉淀槽 煮沸后热麦汁量为:76242.34L 3 3V,76242.34/1000,76.2mV,76.2?1.2,91.44m 有效有效 22,DH,DH1 91.44, 76.2, 44 H取液面高度:槽体直径D,1:2,2.5 1 3.1412,76.2，D，D D,6.24m 42.5 2,DH带入91.44, 则 H,3m ，园整 取H,3000m。 4 2 .糖化锅设计及选型 2.1 型式与结构 糖化锅圆柱形锅身,平底;圆形夹套和锥形顶盖组成。夹层底内通入1.5kg/cm2的蒸气, 因醪液质重而粘,并易结块及粘在锅底阻碍传热,所以靠近锅底处设有搅拌器,锅底装 有出料阀。锅身材料采用不锈钢,锅底采用紫铜，顶盖采用不锈钢。 50 - 2.2 容积及锅身壁厚 2.2.1 糖化醪液的密度计算 已知糊化醪液在第一次煮沸后的量为:15198.04-506.6=14691.44 kg 糖化锅中麦醪的质量:9626.35+1481?2+44059.23=56647.58kg 总质量为:14691.44+56647.58=71339.02kg G干物质的量,,，100% 干物质含量 G糖化醪液的量 = (2302.73?87%+1535.2?96%+1535.2?98%+9978.5?94%)/71339.02?100% = 20.13% 根据计算数据查《发酵工厂工艺设计概论》附录表9，得糖化醪液的相对密度为 3'=1.082(t/m) , 由糖化醪的密度和重量可以计算出糖化醪的体积V=m/，所以 ,有效 71339.023V==65.93(m ) 有效31.082，10 取装填系数为0.9，则糖化锅的全容积为; 65.933V ==73.26(m) 全0.9 2 糖化锅的体积为:V=π(D/2)H 全 D:H=2:1 所以可得:D=5.7m H= 2.85m 体积验证: 因为V,V，所以此糖化锅的结构设计合符要求。 全有效 2.2.2 锅身和锅底厚度计算 t (1)在此设计中采用不锈钢0Cr18Ni10Ti，其 ,,=137MPa(100?下的许用应力), Φ=0.8 Di=D=5.7m MPa ,,189s 设计压力P=P+gh ,O ,610=0.101+1082?9.81?2.85? =0.131(MPa) P 计算压力=1.1P=1.1?0.131=0.1441(MPa) C 51 - t,,,查《化工设备机械基础》附录表,，得厚度为S=2,60?，150?以下=137Mpa,焊 接处无局部探伤，取=0.8(为单面焊) , PD0.1441，5.7ci S= ,,0.004mt2，137，0.8,0.1441,,,,2,Pc 圆整到5mm，取C=4mm,C= 0mm,所以S=5mm, S=5+4+0=9mm。 由于是使用0Cr18Ni10Ti12dn 不锈钢作为材料，材料加工时取S为14mm。 n 锥形封头采用与锅身同一规格设计。 (2)锅底厚度的计算校核 查《化工设备机械基础》P 紫铜的导热系数λ,384.95 8 5弹性模量E,1.12?10 夹套中通入的蒸汽压力为0.2MP 而锅内最高工作压力为0.1441MP所以计算锅底厚 度采用外压容器壁厚计算方法计算 设锅底厚度为20mm 夹套蒸汽P,0.2MP Pc,1.1P,0.22MP 57001锅底外半径:R,D，Se,，20,2870mm 022 0.1250.125A,,,0.00087 2870R0 20Se 5B,2/3?1.12?10?0.00087 ,64.96MP 64.96[P] ,,0.228MP,P,0.2MP 且十分接近P 5.70.02 所以取Se,20mm 则 Sn,Se，C,21mm C,1 52 - 2.3 管径计算 2.3.1 升气管的选型 22根据经验值，升气管的截面积为液体蒸发面的1:30,50，取 d:D=1:50 在本 设计中D=5700mm ，所以 d=806mm 圆整取810mm。查表知取818?4 符合要求。 ,2.3.2 物料下粉筒 3查《啤酒工业手册》下P成品麦芽粉的比重是2.56 m /t，成品焦麦芽的比重是2.45 51 33 /t 则: m /t，成品黑麦芽的比重是 2.4m G，GV= +G，G+G，G 总比重麦芽焦麦芽焦麦芽比重黑麦芽黑麦芽比重 3=2.45?1481/1000+9626.35?2.56/1000+2.4?1481/1000=31.83 m 设在15分钟内下完料，则: 3V=31.83/(15?60)=0.0354 m/s S 设μ=1m/s，则: 4VSd,,0.212m ,, 圆整240mm，复核d=240符合要求。 查表知取Φ250?5mm 符合要求。 2.3.3 进水管 进水量为44059.23kg，设加水时间为20分钟，自来水的流速为1,1.5m/s取1.5m/s， 3水的密度为1000kg/ m则: 3GCV =/=44059.23/1000=44.06 m 总W水 则: 3V= V/t=44.06/(20?60)=0.037 m/s s总 4VSd,,0.18m ,u 圆整到200mm 复核d=200mm符合要求。 取外径Φ208?4mm。又因为进水管与下粉筒内径都差不多大所以可以取相同值:Φ250 53 - ?5mm 2.3.4 糖化醪排醪管 (1) 糊化醪进口 3 已知 G′=(G- G)=14691.44kg，所以V= G′/ρ=14.2m, 设从糊糊糊水蒸发糊糊化锅输送浆液到糖化锅中的时间为20min，则: 3 V= V/t=0.012m/s s糊 查《化工原理》上P 取u=1.0m/s 则 26 4VSd1,,0.12m ,u 圆整取d1=125mm 查《材料与零部件》上 得 表3-1 糊化醪进口管尺寸 公称直径 外径 壁厚 125 131 3 表3-2 相应法兰尺寸 Dg D D D f b d 重量 螺栓 直径 12 125 235 200 172 3 14 17 5.1 8 M16 (2).糖化醪出口(至糊化锅) 在第二次进入糖化锅煮沸的糖化醪液为:G2=71339.02?26.7%=19047.52kg, 3所以V2=19047.52/1082=17.6m,设从糖化锅输送浆液到糊化锅的时间为10min,则: 3Vs=V2/t=0.03m/s 查《化工原理》上P 取u=2m/s 则: 26 4VSd2,,0.14m ,u 圆整后可得d2=140mm,查《材料与零部件》上得 54 - 糊化醪出口管尺寸 公称直径 外径 壁厚 140 148 4 由d1和d2 可知两者相差不大，所以可作为糊化锅与糖化锅的连接口， 取值为: d2=140mm (3).糖化醪出口(至过滤槽) 3 由前可知G=71339.02kg，所以V=G/=65.93m,设从糖化锅输送醪液到,糖化醪糖糖化醪过滤槽的时间为20min,则: 3V= V/t= 0.055m /s s 糖 查《化工原理》上P 取u=2m/s,则: 26 4VSd,,0.22m,u 圆整取d=225mm 查《材料与零部件》得 糊化醪出口管尺寸(mm) 公称直径 外径 壁厚 225 233 4 2.3.5 蒸汽进口管 糖化锅最大耗用蒸汽量为:锅内醪液从63?上升到70?的5min升温阶段 使用表压为0.2Mpa的饱和蒸气，热焓为2728.1KJ/kg，相应冷凝 水的焓为: i=558.52kJ/kg，汽热效率η=95%。则 Q71339.02，7，3.66D,,,886.8 kg max95%(I,i)95%(2728.1,558.52) 3 查《化工工艺设计手册》上 P 0.2MPa蒸汽密度ρ,1.23kg/m2—298 查《发酵工厂工艺设计概论》P 表8—1 取蒸汽流速μ,35m/s 173 886.83 V,,721m 1.23 4V设计采用两个蒸汽进口管，则其直径为:210mm d,,2,,,t 圆整取 d,210mm 则选取管为Φ216?3 mm, 55 - V4 校核 : ,34.7m/s 满足设计要求。 ,,2dtπ 2.3.6 冷凝水出口管 假设蒸汽全部冷凝，时间为5min，取水流速μ,1.5m/s 查《化工原理》上 P331 20?水的密度为:ρ水,998kg/m3 则: 721 m3 V,,0.72水998 4V水 设计采用两个冷凝水出口，则其直径为: 0.032m d,,2,,,t V4水圆整得d=35mm，则选取管为Φ41?3mm 校核:=1.5m/s，满足设计要求。 ,,2dtπ 2.3.7 不凝汽出口管 根据经验值，设不凝气为蒸汽的5%，取蒸汽通入时间1小时则 : 其不凝汽管计算如下: μ=20,40m/s 取30m/s D,886.8?5%,44.34kg 蒸汽 44.343 V,,36m1.23 设计采用两个不凝气出口，则其直径为: 4V0.015m d,,2,,,t 圆整取d=15mm复核μ=28.31m/s符合要求。 查表知取Φ21?3mm 符合要求。 2.3.8锅内冷凝水出口 糖化锅中糖化醪的蒸发强度取2%, 时间取加热时间5min 71339.02，0.02，5蒸发水量为D =,118.9kg 凝603 取μ=1.5m/s V,D/ρ水=0.12m 凝 V40.02m d,,,,,t 56 - 圆整得d=20mm,则选取管为Φ26?3mm V4 校核:=1.3m/s 符合要求。 ,,2dtπ 2.3.9 糖化锅接管尺寸 表3-3 糖化锅接管 管子名称 直径(mm) 材料 升气管 818?4 不锈钢 , 下粉筒 250?5 不锈钢 , 排醪管(至过滤槽) 233?4 不锈钢 , 排醪管(至糊化锅) 148?4 不锈钢 , 锅内进水管 208?4 不锈钢 , 蒸汽进口管 216?3 不锈钢 , 不凝蒸汽出口管 21?3 不锈钢 , 41?3 不锈钢 ,蒸汽冷凝水出口管 26?3 不锈钢 ,锅内冷凝水出口管 2.4 搅拌器设计 搅拌器设计采用二折叶旋桨式搅拌器 DB根据设计要求 ,0.7,0.04DD00 D—搅拌器直径 D—糖化锅直径 B—搅拌桨叶宽度 0 则 D,0.7D,3990mm 圆整取 4000mm 0 B,0.04D,228mm 圆整取 230mm 0 (1)雷诺准数 2 Re,Dnρ/μ D—搅拌器搅拌叶直径 γ—醪液容重 n—搅拌器转速 μ—液体绝对粘度 57 - ρ—醪液密度 取μ,2厘泊,0.002kg/m.s 本设计搅拌器转速取n,30r/min,0.5r/s 根据《发酵工厂工艺设计概论》附录表9，得糖化醪液的相对密度为 3 ρ,1082kg/m则 240.51082，，Re,,4328000 0.002 (2) 功率准数 B30.66(0.35，)AH10，1.2ReD'p1.20Np, B，()，()(sin,)30.66，DRe103.2Re00.6式中 A=14+(B/D){670(D/D-0.6)+185} 00 [1.3-4( B/D0-0.5)2-1.14D/D0] B’=10 24 -0,5)-7(B/D)P=1.1+4(B/D)-2.5(D/D000 其中θ—搅拌叶与旋转平面所成的角度 本设计为60? H为锅内液面高度 65.93，4 H,,2.6 23.14，5.7 可得 A,28.3 B′,0.45 p,1.2 则 0.2330.66(0.35，)28.310，1.2，43280002.61.201.25.7，0.45，()，()，(sin60)Np, 30.66432800010，3.2，43280005.7 ,0.09 (3) 搅拌器需要功率 N0.095335P,nd,，1082，0.5，4N, ,12.46KW 需1102g102，9.81 电机功率: KN，0.51需 N, ,50.1 K电,总 其中K,1.2,1.4 取1.2 K,1.1,1.3 取1.3 η,0.4 1总 若取K,1.3 则 N,54.3 所以 本设计采用55KW电机 电 (4) 相关选型 ? 查《材料与零部件》中P 856 58 - 选用JO系列小型鼠笼型电动机 2 电机 额定数据 功率 效率 启动 启动 最大 重量 型号 因数 % 电流 转矩 转矩 kg 额定 额定 额定 JO- 容量 额定 电流 转速 2 电流 起矩 转矩 91-6 KW 电压V A r/min 55 380 104 970 0.89 92 6.5 1.2 1.8 594 ? 电机选用轴承:查《材料与零部件》中P 854 机座号 非轴伸端 1000r/min 91 317 ? 轴承选型:《材料与零部件》中P 389 轴承型号 d D b r d D a k r 重量kg 11 317 85 180 41 4 100 165 5 8 2.5 4.3 ? 联轴器查《材料与零部件》中P 567 选用联轴器型号为?SB1101/26-90-10 相关尺寸 代dd2 D D1 D2 b L2 C1 C2 r r1 n d3 b1 d11 t1 ? 号 (D) 90 145 260 195 245 55 170 2 3 1 2 10 46 24 97.2 +0.2 2.5 锅底加热面积计算 糖化锅耗用最大蒸汽量为锅内醪液从63?上升到70?的5min时间内， 需要耗用热量为Q,71339.02?7?3.66?12,21932468.3KJ/h 所以加热面积也以此为基准进行计算 夹套内通入蒸汽为0.2MP 查《化工原理》上 P得0.2MP蒸汽温度为120.2? 339 (1) 平均温度?tm (120.2,63),(120.2,70)?tm,,53.6 120.2,63ln120.2,70 (2)K值的计算 1K, 11S，，,,,12 , ——蒸汽冷凝时的传热系数; 1 , ——蒸汽夹套加热面至糖化锅糖化醪的给热系数; 2 59 - ——被加热紫铜的锅底; S ——加热面材料的给热系数; , 2这里取数为:=21mm，=384.95?0.86 kcal/m.h.? S, (3)的计算 ,1122,,,36003,,0.068() 1,，(120.2-99.8)假设壁温为99.8? 则 Tcp,0.5?(120.2，99.8),110? 在110?下水的物理常数为 3 -62ρ,951.0kg/mμ,26.41?10kg.s/m 0.59kcal/m.h.? γ,513.1Kcal/?h? λ, 1223600，(0.59)，(951.0)，513.133,,0.068，[] ,6106.9kcal/m.h.? 1,626.41，10，30.4 锅底有一定的倾斜角根据实验取0.8的损失系数， 则: 6106.93 实际的,,7633.6 kcal/m.h.? ,10.8 (4) 的计算 ,2212,,,,3600dngC0.1433, ,0.36()()()2,,,Dw λ,0.68kcal/m.h.? d,4m D,5.7m n,0.5r/s 242 ρ,106.5kg.s/m g,9.81m/s C,0.98kcal/kg.? ,-6,因为,26.41?10 ,1.5 w,w ,-60.14,()所以,39.62?10 ,1.06 ,w 212,,dngC0.683600333,,0.36，()()，1.06则 ,4447.6 kcal/m.h.? 25.7,, 校核壁温 ,120.2,99.82, ,t,(120.2,53.6)1 t, 97.68? 假设的壁温为99.8? 十分接近实际的壁温, ,4又1w/???=0.86/kcal??h?? 1J=2.39?10kcal 60 - 1kcal=4.2kJ 1 所以 K, 110.021，，7633.64447.6384.95，0.86 2 K,2385.1kcal/m.h.? 2 K,2385.1/0.68=2773.4w/m.? 2 K,2773.4?0.86?4.2=10017.52KJ/m.h.? (5)夹套与加热面积的确定 21932468.32 所以 F,,40.8m 10017.52，53.6 则 锅底的加热夹套的直径为 40.8，4D,,7.2m>锅底的直径5.7m，所以多余的部分将折至锅身上。 3.14 2.6 夹套壁厚 夹套采用的是和锅身一样的不锈钢材料 1Cr18Ni9Ti DPc5700，0.14410 S,,,3.75mm t2[,],,Pc2，137，0.8,0.1441 Sd,S，C2,3.75，2,5.75mm根据 Sd,5.75mm，查《化工设备设计基础》表4-9 知 C1,0.25 mm 所以名义厚度Sn,Sd，C1,5.75，0.25=6mm 圆整后采用Sn,6mm厚的钢板 复验:Sn?6%=6?6%=0.36mm>0.25 mm， 最后确定C1,0.25 mm 故该夹套可采用6mm的不锈钢板制成 校核水压试验强度: Se=Sn- C1-C2=6-2.25=3.75mm δs=345 MPa，查《化工设备设计基础》附表9-1 又δT= PT(Di，Se)/2 Se?0.9Φδs PT =1.25 ?0.33=0.42 Mpa ?δT =0.42?(3000+3.75)/2?3.75=168.21 MPa 0.9Φδs =248.4 Mpa δT <0.9ΦδT 所以水压试验强度足够。夹套一般离锅底100mm,所以取100mm。 61 - 2.7 糖化锅的主要规范表 表3-4 糖化锅主要规范表 3 名称 73.26 m糖化锅 锅底壁内层(mm) 21(紫铜板) 厚 有效容积 65.93 外层(mm) 6(不锈钢板) 3(m) 工作压力 锅内 常压 搅拌器 直径(mm) Φ4000 锅底夹层0.2 转速 30 (MP) (转/分) 0.1441 出料阀液压 电动机 型号 JO-91-6 2 (mp) 最高工作温78 转速(转/分) 970 度(?) 锅身直径5700 功率(kw) 55 (mm) 圆柱高度2850 锅顶壁14 (mm) 厚(mm) 锅身壁厚14 外形尺Φ5728?14 (mm) 寸 3 糊化锅附属设备选型 3.1 减速器 选择卧式蜗轮减速器 查《材料与零部件》下P613 查表4-24-100 选用PЧH—180型 减速器 重量 182kg 62 - 3.2 视镜 选用双层玻璃安全视镜JB593-64，其尺寸如下: 表3-5 视 镜 选 型 公称压力P 视镜玻璃 公称直径D数量 双头螺栓 gg 2D?b 直径?长度 2(kg/?) 6 80 95?15 8 M10?32 表3-6 视 镜 尺 寸 D D b b b b d h ,H ,H31124H1145 120 25 14 18 21 89 50 57 82 3.3 人孔 查《材料与零部件》上 P 选用ф500mm人孔 474 螺栓 重量 Dg D D H H b 数量 直径?长度 不锈钢 碳钢 总重 11 500 600 560 222 140 12 16 M16?50 11.16 16.84 28 标准图号 JB04—0046 3.4 支座设计 锅体重量的计算，锅体重量分为:升汽筒，锥形封头，锅身，锅底，夹套的重量的总和。 3.4.1升汽筒重量的计算 升汽筒是一个不锈钢圆筒。选用厚度4mm ，长度:13.70m 直径为:810mm 223V,3.14?[(0.818/2),(0.81/2)]?13.7,0.14m 3查《化工设备设计基础》P 材料密度为:7900kg/m291 m,0.14?7900,1106kg 1 3.4.2锥形封头重量的计算 锥形封头是采用的120?锥形。高为:1.41m 直径为:5.7m 厚度取与锅身一样14mm 近似算作圆锥的体积。 则 63 - 1223V,?3.14?[(5.728/2),(5.7/2)]?1.41,0.12m 3 m,0.12?7900,948kg 2 3.4.3锅身重量的计算 锅身是圆筒形 厚: 14mm 高: 2.85m 直径: 5.7m 223V,3.14?[(5.728/2),(5.7/2)]?2.85,0.716 m m,0.716?7900,5656.4kg 3 3.4.4锅底重量的计算 锅底采用略带锥形的平底，采用紫铜作材料。厚度:21m 直径:5.7m 近似看作平底计算。 3查《化工设备机械基础》P 得紫铜的密度为:8900kg/m 8 23 V,3.14?(5.7/2)?0.021,0.536m m,0.536?8900,4770.4kg 4 3.4.5夹套重量的计算 夹套也使采用略带锥形的平底，采用不锈钢做材料。厚度: 6mm ，直径: 7.2m 近似看作平底计算，因为根据之前的计算夹套的直径大于锅的直径所以多余的部分将折在锅身之上。 23 V,3.14?(7.2/2)?0.006,0.25m m,0.25?7900,1975kg 5 3.4.6锅体总重量计算 M,1106+948+5656.4+4770.4+1975,14455.8kg 糖化一次的糖化醪量为:91339.02 kg， 则 糖化一次糖化锅的总重量为: M,14455.8，91339.02,105794.82kg 总 3.4.7支座的选取 查《化工设备设计基础》 P363 选用B型耳式支座 3.5 糖化锅安装要求及使用说明 (1)(安装时，锅身上的锅耳与楼面预面钢板焊接固定，焊前需调校4只锅耳应在同一水平面上。 64 - (2)(安装后，锅身及锅底，以及蒸汽进口管要加温保层。 (3)(锅底夹层的蒸汽管路上应安装温度计，压力表及安全阀，使用前应检查和调整安 2全阀的开启压力，使不得超过2.1千克/ 厘米 (4) (安装后应空转3小时，要求传动吻合正常，无噪音，轴承无发热现象，才能投入使用。 (5) (使用前应检查锅内，清楚一切赃物，关闭锅底阀门，放入适量的温水，开动搅拌机然后下料。 (6)(使用后一定要将锅内洗涮干净。 (7)(立式涡轮减速箱，搅拌装置的运转接触面处应当定期检查加油，保持良好的润滑。 (8)(最高工作温度为100?。 2(9)(糖化锅的工作压力，锅内常压，锅底2千克 / 厘米。 65 - 第四章 车间布置设计 根据工艺设计，糖化车间采用一个糊化锅、一个糖化锅、一个过滤槽、一个麦汁暂贮罐、一个煮沸锅、一个回旋沉淀槽的主体设备设计。 要求设备离墙壁1m左右，设备之间相距3,4m，并且为了操作方便和管理需要设计专门的通道和一个综合控制室。 根据计算知道各设备的相关尺寸:单位 m 表4—1糖化车间各设备相关尺寸 项目 直径 高 糊化锅 3.4 1.7 糖化锅 5.7 2.85 过滤槽 8.2 2.4 煮沸锅 7.1 3.6 回旋沉淀槽 6.24 3 麦汁暂贮罐直径为3.4m 长度为6.8m 根据以及设备尺寸设计车间整体布置为: 糖化车间采用4层钢筋混泥土框架结构建筑楼房。车间长35m，宽18m，楼层高5.1m。车间长边装1.8m双拉窗，宽边装1.5m双拉窗。并开3m宽双扇平开式钢木大门。车间内通道处设1.5m宽单跑主楼梯。其中糖化锅、糊化锅、过滤槽、煮沸锅、回旋沉淀槽均安置在二楼并穿过二楼楼板伸到一楼上顶部。麦汁暂贮罐以及薄板冷却器安置在一楼。并且暂贮罐接近煮沸锅，冷却器接近回旋沉淀槽。设备之间外壁相距3m。 2控制室共20m(5?4)。靠墙设计，其他三面使用钢化玻璃墙壁，并在宽边对开两个高2m，宽1.5m无门的出口。设备均离控制室尽量远。 66 - 参考文献 [1]. 管敦仪.啤酒工业手册.上、中、下 .[M]北京:中国轻工业出版社，1998 [2]. 吴思方主编.发酵工厂工艺设计概论.[M]北京:中国轻工业出版社，2005.8 [3]. 刁玉伟主编.化工机械设备设计基础.[M]大连:大连理工大学出版社，1988.8:51-347 [4]. 丁 浩.化工工艺设计.[M]上海:上海科学技术出版社，1989. [5]. 梁世中主编.生物工程设备.[M]北京:中国轻工业出版社.2005.2:188-194 [6]. 石光源编写.机械制图.[M]北京:高等教育出版社.1990.5:10-21 [7]. 顾国贤编写.酿造酒工艺学.[M]北京:中国轻工业出版社.1996.12:1-285 [8]. 赵国方编写.化工工艺设计概论.[M]上海:原子能出版社.1990. [9]. 化工设备设计手册编写组.材料与零部件.上、中、下、[M]上海:上海人民出版社.1973.10 [10]. 上海医药设计院.化工工艺设计手册.上、下册.[M]上海:化学工业出版社.1986 [11]. 姚玉英主编.化工原理.上.[M]天津:天津大学出版社.1999.8:327-339 67 - 致 谢 本设计主要在xx学校完成，在设计过程中得到了xx老师的悉心指导，并在其大力支持下完成。老师严谨的治学态度、勤勉的工作作风让我在做设计这段时间受益匪浅，同时xx老师还在业务知识、课题研究给予了我大量有益的启迪和明确的指导。在此，谨向xx老师致以最诚挚的感谢～希望他工作顺利，身体健康。 同时也感谢在毕业设计过程中其他本专业老师的指导以及本专业同学的帮助和支持，多亏和他们的讨论研究，让我发现错误，及时改正，才能顺利完成我的课程设计。在这里还要特别感谢与我并肩努力的寝室同学，有他们对于一些重点疑难问题的讨论，使我的设计得到了进一步的完善，也使我对本设计有了更深刻的理解。 68