生化工程課程設(shè)計(jì)

1、 生化工程課程設(shè)計(jì)啤酒發(fā)酵中粉碎機(jī)的設(shè)計(jì)生化工程課程設(shè)計(jì) 班 級： 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師：生化工程課程設(shè)計(jì) 目錄目錄第一篇 啤酒生產(chǎn)工藝11.1啤酒工藝過程   11.2 典型啤酒生產(chǎn)工藝流程21.3 物料衡算51.4 熱量衡算8第二篇 粉碎機(jī)設(shè)計(jì)142.2 麥芽的處理 142.1.1 麥芽粉碎的意義 142.1.2 麥芽粉碎的方法 142.1.3 麥芽粉碎的標(biāo)準(zhǔn) 142.2 粉碎機(jī)的選擇與計(jì)算152.2.1 麥芽粉碎機(jī)152.2.2 大米粉碎機(jī)152.2.3 粉碎機(jī)的選擇15

2、2.3 對輥式粉碎機(jī)概述 162.3.1 對輥式粉碎機(jī)的工作原理結(jié)構(gòu) 162.3.2 對輥式粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu) 162.3.3 對輥式粉碎機(jī)基本參數(shù)的確定 182.3.4 粉碎機(jī)基本參數(shù)的估算 202.3.5 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)21參考文獻(xiàn)26生化課程設(shè)計(jì) 第一篇 啤酒生產(chǎn)工藝第一篇 啤酒生產(chǎn)工藝1.1啤酒工藝過程   啤酒生產(chǎn)工藝流程可以分為制麥、糖化、發(fā)酵、包裝四個(gè)工序?，F(xiàn)代化的啤酒廠一般已經(jīng)不再設(shè)立麥芽車間，因此制麥部分也將逐步從啤酒生產(chǎn)工藝流程中剝離。）21.1.1麥芽

3、制造 麥芽制造主要有三大步驟：浸麥、發(fā)芽、干燥，流程如下： 浸漬原料（大麥）除根干燥發(fā)芽浸麥  使麥芽吸收發(fā)芽所需要的一定量水分的過程，稱為大麥的浸漬，簡稱浸麥。經(jīng)浸漬后的大麥稱為浸漬大麥。 浸麥?zhǔn)菫榱斯┙o大麥發(fā)芽時(shí)所需的水分，給以充足的氧氣，使之開始發(fā)芽。與此同時(shí)還可洗滌麥粒，除去浮麥，除去麥皮中對啤酒有害的物質(zhì)。 浸麥水最好使用中等硬度的飲用水，不得存在有害健康的有機(jī)物，應(yīng)無漂浮物。水中亞硝酸鹽含量達(dá)到一定量時(shí)，對發(fā)芽有抑制作用。水中含鐵、錳過多，會使麥芽表面呈灰白色。堿性的水，會提高皮殼的辦滲透性，增加水的鐵含量，限制沉降作用，甚至影響色澤。3&#

4、160;發(fā)芽 浸漬大麥在理想控制的條件下發(fā)芽，生成適合啤酒釀造所需要的新鮮麥芽的過程，稱為發(fā)芽。然后送入焙燥系統(tǒng)制成啤酒麥芽。因此，發(fā)芽是一種生理生化過程。 大麥發(fā)芽的目的：激活原有的酶；生成新的酶；物質(zhì)轉(zhuǎn)變。 干燥 未干燥的麥芽稱為綠麥芽，綠麥芽含水分高，不能貯存，也不能進(jìn)入糖化工序，必須經(jīng)過干燥。通過干燥，可以使麥芽水分下降至5%以下，利于貯藏；終止化學(xué)生物學(xué)變化，固定物質(zhì)組成；去除綠麥芽的生青味，產(chǎn)生麥芽特有的色、香、味；容易除去麥根。  除根 根芽對啤酒釀造沒有意義，并影響啤酒質(zhì)量。根芽吸濕性強(qiáng)，能夠很快吸收環(huán)境的水

5、分，使干燥麥芽含水量重新提高；根芽含有不良的苦味，影響啤酒的口味；根芽能使啤酒的色度增加。所以麥芽干燥后應(yīng)將根芽除掉。41.2 典型啤酒生產(chǎn)工藝流程一個(gè)典型的啤酒生產(chǎn)工藝流程圖如下 圖1 （不包括制麥） 圖1 啤酒生產(chǎn)工藝流程注：本圖來源于中國輕工業(yè)出版社出版 管敦儀主編啤酒工業(yè)手冊一書圖中代號所表示的設(shè)備為：原料貯倉 麥芽篩選機(jī) 提升機(jī) 麥芽粉碎機(jī) 糖化鍋 大米篩選機(jī) 大米粉碎機(jī)  糊化鍋  過濾槽  麥糟輸送 貯罐 煮沸鍋/回旋槽  外加熱器  、酒花添加罐  、麥汁冷卻器  、空氣過濾器  、酵母培養(yǎng)及添加罐

6、  發(fā)酵罐  啤酒穩(wěn)定劑添加罐  緩沖罐  硅藻土添加罐  硅藻土過濾機(jī)  啤酒精濾機(jī)  清酒罐 洗瓶機(jī)  灌裝機(jī) 殺菌機(jī) 貼標(biāo)機(jī) 裝箱機(jī)1.2.1原料處理 為了使原料中的有效成分最大限度得到利用，有害物質(zhì)減少，要進(jìn)行原料處理。原料處理包括麥芽處理，輔料處理，酵母處理等。 制麥的主要過程為：大麥進(jìn)入浸麥槽洗麥、吸水后，進(jìn)入發(fā)芽箱發(fā)芽，成為綠麥芽。綠麥芽進(jìn)入干燥塔/爐烘干，經(jīng)除根機(jī)去根，制成成品麥芽。從大麥到制成麥芽需要10天左右時(shí)間。制麥工序的主要生產(chǎn)設(shè)備為：篩（風(fēng)

7、）選機(jī)、分級機(jī)、永磁筒、去石機(jī)等除雜、分級設(shè)備；浸麥槽、發(fā)芽箱/翻麥機(jī)、空調(diào)機(jī)、干燥塔（爐）、除根機(jī)等制麥設(shè)備；斗式提升機(jī)、螺旋/刮板/皮帶輸送機(jī)、除塵器/風(fēng)機(jī)、立倉等輸送、儲存設(shè)備。51.2.2 糖化工序麥芽、大米等原料由投料口或立倉經(jīng)斗式提升機(jī)、螺旋輸送機(jī)等輸送到糖化樓頂部，經(jīng)過去石、除鐵、定量、粉碎后，進(jìn)入糊化鍋、糖化鍋糖化分解成醪液，經(jīng)過濾槽/壓濾機(jī)過濾，然后加入酒花煮沸，去熱凝固物，冷卻分離麥芽在送入釀造車間之前，先被送到粉碎塔。在這里，麥芽經(jīng)過輕壓粉碎制成釀造用麥芽。糊化處理即將粉碎的麥芽/谷粒與水在糊化鍋中混合。糊化鍋是一個(gè)巨大的回旋金屬容器，裝有熱水與蒸汽入口，攪拌裝置如攪拌棒

8、、攪拌槳或螺旋槳，以及大量的溫度與控制裝置。在糊化鍋中，麥芽和水經(jīng)加熱后沸騰，這是天然酸將難溶性的淀粉和蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)變成為可溶性的麥芽提取物，稱作"麥芽汁"。然后麥芽汁被送至稱作分離塔的濾過容器。6麥芽汁在被泵入煮沸鍋之前需先在過濾槽中去除其中的麥芽皮殼，并加入酒花和糖。煮沸：在煮沸鍋中，混合物被煮沸以吸取酒花的味道，并起色和消毒。在煮沸后，加入酒花的麥芽汁被泵入回旋沉淀槽以去處不需要的酒花剩余物和不溶性的蛋白質(zhì)。糊化鍋：首先將一部分麥芽、大米、玉米及淀粉等輔料放入糊化鍋中煮沸。 糖化槽：往剩余的麥芽中加入適當(dāng)?shù)臏厮?，并加入在糊化鍋中煮沸過的輔料。此時(shí)，液體中的淀粉將轉(zhuǎn)變成麥芽

9、糖。 麥汁過濾槽：將糖化槽中的原漿過濾后，即得到透明的麥汁（糖漿）。煮沸鍋：向麥汁中加入啤酒花并煮沸，散發(fā)出啤酒特有的芳香與苦味。7 1.2.3發(fā)酵工序發(fā)酵罐成熟罐：在冷卻的麥汁中加入啤酒酵母使其發(fā)酵。麥汁中的糖分分解為酒精和二氧化碳，大約一星期后，即可生成"嫩啤酒"，然后再經(jīng)過幾十天使其成熟。 啤酒過濾機(jī)：將成熟的啤酒過濾后，即得到琥珀色的生啤酒。 冷卻、發(fā)酵：潔凈的麥芽汁從回旋沉淀槽中泵出后，被送入熱交換器冷卻。隨后，麥芽汁中被加入酵母，開始進(jìn)入發(fā)酵的程序。在發(fā)酵的過程中，人工培養(yǎng)的酵母將麥芽汁中可發(fā)酵的糖份轉(zhuǎn)化為酒精和二氧化碳，生產(chǎn)出啤酒。發(fā)酵在八個(gè)小時(shí)內(nèi)發(fā)生并以加快

10、的速度進(jìn)行，積聚一種被稱作"皺沫"的高密度泡沫。這種泡沫在第3或第4天達(dá)到它的最高階段。8從第5天開始，發(fā)酵的速度有所減慢，皺沫開始散布在麥芽汁表面，必須將它撇掉。酵母在發(fā)酵完麥芽汁中所有可供發(fā)酵的物質(zhì)后，就開始在容器底部形成一層稠狀的沉淀物。隨之溫度逐漸降低，在810天后發(fā)酵就完全結(jié)束了。整個(gè)過程中，需要對溫度和壓力做嚴(yán)格的控制。當(dāng)然啤酒的不同、生產(chǎn)工藝的不同，導(dǎo)致發(fā)酵的時(shí)間也不同。通常，貯藏啤酒的發(fā)酵過程需要大約6天，淡色啤酒為5天左右。9發(fā)酵結(jié)束以后，絕大部分酵母沉淀于罐底。釀酒師們將這部分酵母回收起來以供下一罐使用。除去酵母后，生成物"嫩啤酒"被

11、泵入后發(fā)酵罐（或者被稱為熟化罐中）。在此，剩余的酵母和不溶性蛋白質(zhì)進(jìn)一步沉淀下來，使啤酒的風(fēng)格逐漸成熟。成熟的時(shí)間隨啤酒品種的不同而異，一般在721天。經(jīng)過后發(fā)酵而成熟的啤酒在過濾機(jī)中將所有剩余的酵母和不溶性蛋白質(zhì)濾去，就成為待包裝的清酒。1.2.4包裝工序裝瓶、裝罐機(jī)：釀造好的啤酒先被裝到啤酒瓶或啤酒罐里。然后經(jīng)過目測和液體檢驗(yàn)機(jī)等嚴(yán)格的檢查后，再被裝到啤酒箱里出廠。 洗瓶機(jī)：洗凈回收的啤酒瓶。 空瓶檢驗(yàn)機(jī)：極其細(xì)小的傷痕也不會放過。 感官檢查：每天新釀制的啤酒，由專門的負(fù)責(zé)人員進(jìn)行實(shí)際品嘗。只有在確保其品質(zhì)后，才將鮮美可口的啤酒呈送給您。 每一批啤酒在包裝前，還會通過嚴(yán)格的理化檢驗(yàn)和品酒師

12、感官評定合格后才能送到包裝流水線。成品啤酒的包裝常有瓶裝、聽裝和桶裝幾種包裝形式。再加上瓶子形狀、容量的不同，標(biāo)簽、頸套和瓶蓋的不同以及外包裝的多樣化，從而構(gòu)成了市場中琳瑯滿目的啤酒產(chǎn)品。瓶裝啤酒是最為大眾化的包裝形式，也具有最典型的包裝工藝流程，即洗瓶、灌酒、封口、殺菌、貼標(biāo)和裝箱。1.3 物料衡算啤酒廠糖化車間的物料平衡計(jì)算主要項(xiàng)目為原料(麥芽、大米和酒花)用量，熱麥汁、冷麥汁、廢渣的量的計(jì)算等。10根據(jù)我國啤酒生產(chǎn)現(xiàn)狀，有關(guān)生產(chǎn)原料配比、工藝指標(biāo)及生產(chǎn)過程的損失數(shù)據(jù)4如下表1-1所示：表1-1工藝技術(shù)指標(biāo)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)項(xiàng)目名稱百分比(%)項(xiàng)目名稱百分比(%)定額指標(biāo)原料利用率98.5原料配比

13、麥芽75麥芽水分6啤酒損失率(相對熱麥汁)大米25大米水分13冷卻7.5無水麥芽浸出率75發(fā)酵損失1.6過濾損失1.5無水大米浸出率92瓶裝損失2.0總損失12.6根據(jù)上表的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，首先進(jìn)行100 kg原料生產(chǎn)12°淡色啤酒的物料衡算，然后進(jìn)行100 L 12°淡色啤酒的物料衡算。100 kg原料(70%麥芽、30%大米)生產(chǎn)12°啤酒的物料衡算 熱麥汁量：根據(jù)上表可得到原料收得率分別為：麥芽收得率： 0.75×(100-6)/100 =70.5%大米收得率：0.92×(100-13)/100 =80.04%混合原料收得率： (0.7

14、5;70.5% + 0.3×80.04%)×100 =73.36%由上述可得100 kg原料可制得的12°熱麥汁為： (73.36÷12)×100 =611.3 kg加熱后的麥汁體積增加1.04倍，12°麥汁在20時(shí)的相對密度為1.084kg/L9故熱麥汁100的體積為：(611.3÷1.084)×1.04 =586.5 L添加酒花量：611.3×0.2%=1.2226 kg100熱麥汁在 20時(shí)冷麥汁的量為：586.5×(1-0.075)=542.5 L發(fā)酵液量為：542.5×(1-

15、0.016)=533.8 L過濾酒量為：533.8×(1-0.015)=525.8 L成品啤酒量為：525.8×(1-0.02)=515.3 L 生產(chǎn)100 L12度淡色啤酒需耗混合原料根據(jù)上述衡算結(jié)果，100 kg混合原料可生產(chǎn)12度成品啤酒515.3 L。故可得出下述結(jié)果。生產(chǎn)100 L 12度啤酒需消耗混合原料為： (100÷515.3)×100 =19.41 kg麥芽耗用量為：19.41×70= 13.58 kg大米耗用量為：19.41×30= 5.82 kg酒花的耗用量：對淺色啤酒而言，熱麥汁中加入的酒花量為0.2，故酒花用

16、量為：(586.5÷ 515.3)×100 ×0.2= 0.228 kg熱麥汁量為：(586.5÷ 515.3)×100= 113.8 L冷麥汁量為：(542.5÷ 515.3)×100= 105.28 L濕糖化糟量：設(shè)排出的濕麥糟水分含量為80麥糟 (1-0.06)×(100-75)÷(100-80)×13.58 =15.96 kg米糟 (1-0.13)×(100-92)÷(100-80)×5.82=2.03 kg故： 濕糖化糟量為：15.96+2.0317.98

17、 kg設(shè)麥汁煮沸過程中酒花浸出率為40，且酒花糟水分含量為80，則酒花糟量為：(100-40)÷(100-80)×0.228 =0.684 kg發(fā)酵成品液量：(533.8÷513.3)×100=104 L清酒量：(525.8÷513.3)×100=102.4 L由以上設(shè)計(jì)中可得出100kg原料可得成品啤酒515.3L，12°P啤酒的密度為=1.012kg/m3，515.3L啤酒的質(zhì)量M=515.3×1.012=521.48 kg，由此可得出年產(chǎn)12萬噸的啤酒所需要的量為：120000000×100/521

18、.48=2.30×10000000 kg所以年產(chǎn)12萬噸啤酒需麥芽質(zhì)量：2.30×10000000×0.7=1.61×10000000 kg年產(chǎn)12萬噸啤酒需的大米質(zhì)量：2.30×10000000×0.3=0.69×10000000 kg3.2.1 .3糖化一次需耗物料衡算設(shè)每年工作300天，旺季200天，每天糖化7次；淡季100天，每天糖化5次。每年共糖化200×7+100×5 =1900次啤酒的密度為1.012g/cm3，則12萬t即1.2×108 L糖化一次所得啤酒為：120000

19、7;1900=63.16(噸/次) 63158÷1.012=62409.0L計(jì)算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可算出每次投料量及其他項(xiàng)目的物料平衡混合糖化一次所得清酒產(chǎn)量：62409.0÷(1-0.02)=63682.7L發(fā)酵液總量：63682.7÷(1-0.015)=64652.5L冷麥汁量：64652.5÷(1-0.016)=65703.8 L煮沸后熱麥汁量：65703.8 ÷(1-0.075)=71031.1L20麥汁體積：71031.1÷1.04=68299.2 L12°P麥汁質(zhì)量為(20)：68299.2×1.084=740

20、36.3 kg原料量：74036.3×12%÷0.7376=12045.0 kg糖化一次所需麥芽量：12045.0×0.7=8431.5kg糖化一次所需大米量：12045.0×0.3=3613.5kg1.4 熱量衡算 雙醪一次煮出糖化法是啤酒生產(chǎn)中常用的糖化工藝，下面就是以該工藝為基準(zhǔn)進(jìn)行糖化車間的熱量衡算，工藝流程示意圖1-2如下： 去發(fā)酵煮沸強(qiáng)度10%冷凝固物冷麥汁酒花糟熱凝固物薄板冷卻器回旋沉淀槽90 min酒花煮沸鍋麥汁麥糟過濾70糖化結(jié)束78 i10 min7 min13min12 min料水比1：4.5熱水，50 70，25 min5 min

21、自來水18 糊化鍋大米粉 3613.5kg麥芽粉722.7kgt0()，20 min麥芽粉7708.8 kg46.7，60min料水比1：3.588.05()100，10 min90 20 min10030min63，60 min糖化鍋圖1-2 啤酒廠糖化工藝流程示意圖以上流程圖中的投料為糖化一次的用料量，以下對過程中各步驟操作的熱量分別進(jìn)行計(jì)算： 糖化用水耗熱量Q1：根據(jù)糖化工藝，糊化鍋用水量為G1=(3613.5+722.7)×4.5=19512.9 kg式中，3613.5為糖化一次大米粉量，722.7為糊化鍋加入的麥芽量(為大米量的20%)。糖化鍋加水量為：G2=7708.8&

22、#215;3.5=26980.8 kg式中，7708.8為糖化一次麥芽粉量，即(12045.0-722.7)kg，而12045.0為糖化一次麥芽定額量。故糖化總用水量為：Gw=G1+G2=19512.9+26980.8=46493.7 kg自來水平均溫度取t1=18，而糖化配料用水溫度t2=50 ，故耗熱量為：Q1=(G1+G2)Cw(t2-t1)=6218997.3KJ其中Cw1 kcal/ kg.4.18 KJ/( kg.) 第一次米醪煮沸耗熱量Q2由糖化工藝流程可知： Q2Q2+ Q2+ Q21 糊化鍋米醪由初溫t0加熱到100耗熱Q2 Q2G米醪×C米醪×(100t

23、0)(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×(100W)C0+4.18W進(jìn)行計(jì)算，式中W為含水百分比，C0為絕對谷物比熱容，取C01.55 KJ/( kg.) C麥芽= 0.01×(1006)×1.55+4.18×61.71 KJ/( kg.) C大米= 0.01×(10013)×1.55+4.18×131.89 KJ/( kg.)所以 C米醪= (G大米C大米+G麥芽C麥芽+ G1Cw)/(G大米+G麥芽+ G1) =(3613.5×1.89+722.7×1.71 + 19512

24、.9×4.18)/(3613.5+722.7+19512.9) =3.76 KJ/( kg.)(2)米醪的初溫t0，設(shè)原料的初溫為18，而熱水50則G米醪G大米+G麥芽+ G13613.5+722.7+19512.9=23849.1kg則 t0= (G大米C大米+ G麥芽C麥芽)×18+ G1Cw×50 ÷( G米醪×C米醪)(3613.5×1.89+722.7×1.71)×18+19512.9×4.18×50÷(23849.1×3.76)47.1(3)把上述結(jié)果代回可得：

25、Q2 G米醪×C米醪×(100t0) =23849.1×3.76×(10047.1) =4743681.39 KJ2 煮沸過程蒸汽帶出的熱量Q2設(shè)煮沸時(shí)間為30min，蒸發(fā)量為每小時(shí)5，則蒸發(fā)水分量為：V1G米醪 ×5 ×30÷6023849.1×0.05×30÷60=596.23 kg故： Q2V1I=596.23×2257.21345804.71 KJ其中，I為煮沸溫度(約為100)時(shí)水的汽化潛熱(2257.2 KJ/kg)3 熱損失Q2米醪升溫和第一次煮沸過程的損失約為前兩次耗熱

26、量的15即Q215×(Q2+Q2)=0.15×(4743681.39+1345804.71 )=913422.915 KJ由上述結(jié)果，可得：Q2= 1.15×(Q2+Q2) = 1.15×(4743681.39+1345804.71) = 7002909.02KJ 第二次煮沸前混合醪升溫至70 的耗熱量Q3 按糖化工藝，來自糊化鍋的煮沸米醪與糖化鍋中的麥醪混后，溫度為63 ，故混合前米醪先從表面上100 冷卻到溫度t糖化鍋中的麥醪的初溫為t麥醪其中：G麥醪=G麥芽+G2=7708.8+26980.8=34689.6 kg C麥醪=(G麥芽C麥芽+G2Cw

27、)/(G麥芽+G2) =(7708.8×1.71+26980.8×4.18)÷(7708.8+26980.8) =3.63 KJ/(kg·K)已知麥芽粉的初溫為18，用50的熱水配料，則麥醪 t麥醪 (G麥芽C麥芽×18+ G2Cw×50)/ G麥醪C麥醪 =(7708.8×1.71×18+26980.8×4.18×50)÷(34689.6×3.63) =46.7 根據(jù)熱量衡算，且忽略熱損失，米醪與麥醪并合前后的焓不變，則米醪的中間溫度為：其中G米醪=G米醪V1=23849.

28、1-596.23=23252.87kg G混合=G米醪+G麥醪=23252.87+34689.6=57942.47kg C混合=(G米醪C米醪+ G麥醪C麥醪)/(G米醪+G麥醪) =(23849.1×3.76+34689.6×3.63)÷(23252.87+34689.6) =3.72 KJ/(kg·K) t=(G混合C混合t混合G麥醪C麥醪t麥醪)/ G米醪C米醪 =(57942.47×3.72×63-34689.6×3.63×46.7)÷(23252.87×3.76) =88.05因此溫度

29、比煮沸溫度只低12左右，考慮到米醪由糊化鍋到糖化鍋輸送過程的熱損失，可不必加中間冷卻器。 Q3=G混合C混合(7063)=57942.47×3.72×7=1508821.9KJ 第二次煮沸混合醪的耗熱量Q4 由糖化工藝可知Q4Q4+ Q4+ Q4混合醪升溫至沸騰所耗熱量Q4按工藝，糖化結(jié)束醪溫度為78，抽取混合醪的溫度為70，則送到糊化鍋進(jìn)行第二次煮沸的混合醪量x：x·C混合(100-70)=G混合C混合(78-70)X=G混合(78-70)/(100-70)=26.7%G混合故：Q4= 26.7G混合C混合(10070) = 26.7×57942.47

30、×3.72×30 = 1726523.4 KJ二次煮沸過程中蒸汽帶走的熱量煮沸時(shí)間10 min，蒸發(fā)強(qiáng)度5，則蒸發(fā)水分量為： V2=26.7×G混合×5×10/60 = 0.267×57942.47×0.05×10/60 =128.92kg故：Q4=V2I=128.92×2257.2=290998.2KJI為相應(yīng)冷凝水的焓2257.2 KJ/kg9 熱損失Q4： Q4=15(Q4+Q4)=15×(1726523.4 +290998.2)=302628.24KJ則，Q4=1.15×(Q4

31、+Q4) = 1.15×(1726523.4+290998.2) = 2320149.84 KJ 洗糟水耗熱量Q5設(shè)洗糟用水平均溫度80，每100 kg原料用450 kg，則用水量為 G洗=12045.0×450÷100=54202.5kg 故：Q5=G洗×Cw×(8018)=54202.5×4.18×62 =14047119.9KJ 麥汁煮沸過程中耗熱量 Q6Q6+ Q6+ Q6麥汁升溫至沸點(diǎn)耗熱量由物料衡算，并設(shè)過濾完畢麥汁溫度為70，100 kg原料可制得的12°熱麥汁為611.3 kg由此可得，進(jìn)入煮沸鍋的

32、麥汁的量G麥汁= 12045.0×611.3÷100=73631.1 kg KJ/(kg·K)故：Q6= G麥汁×C麥汁×(10070) = 73631.1×3.85×30= 8504392KJ煮沸過程中蒸發(fā)耗熱量Q6，煮沸強(qiáng)度10%，時(shí)間1.5h，則蒸發(fā)水分為水分蒸發(fā)量為：V3=73631.1×10%×1.5 = 11044.7 kg 故：Q6 =V3I = 11044.7×2257.2= 24930096.8KJ 熱損失Q6 Q6=15%( Q6+ Q6)因此可得Q6= 1.15×

33、(Q6+Q6) = 1.15×(8204092.1+24930096.8) =38104317.2KJ 糖化一次總耗熱量Q總 Q總 Q總=6218997.3+7002909.0+1508821.9+2320149.8+14047119.9+38104317.2 =69202315.1KJ 糖化一次耗用蒸汽量D 設(shè)使用表壓0.3 MP的飽和蒸汽I =2725.3 KJ/ kg kg式中i為相應(yīng)冷凝水焓(561.47 KJ/ kg)，為蒸汽的熱效率，取的是95。 糖化過程中每小時(shí)最大蒸汽耗熱量QMAX在糖化過程中，麥汁煮沸耗熱量Q6最大，且知煮沸時(shí)間為90 min，熱效率為95，故： Q

34、MAX= Q6/(1.5×95%) =38104317.2÷(1.5×95%) = 26739871.7KJ/h相應(yīng)的最大蒸汽耗量為： DMAXQMAX/( I- i)=26739871.7÷(2725.3-561.47)=12357.66kg/h 蒸汽單耗根據(jù)設(shè)計(jì)，每年糖化次數(shù)為1900次，年耗汽量為： DT=30382.33×190057726429kg/年每噸啤酒成品耗蒸汽(對糖化)： Ds=57726429÷120000=481.0 kg/t啤酒每晝夜耗蒸汽量(生產(chǎn)旺季算)為： Dd=30382.33×7=21267

35、6.3kg/d表2-2將上述計(jì)算結(jié)果列成熱量消耗綜合表名稱規(guī)格(MPa)每噸產(chǎn)品消耗定額(kg)每小時(shí)最大用量(kg/h)每晝夜消耗量(kg/d)年消耗量(kg/a)備注蒸汽0.3(表壓)48112357.66212676.357726429 為節(jié)省能耗，在冷卻過程中，可用糖化用水作為冷媒回收熱量，可減少熱耗。 13生化課程設(shè)計(jì) 第二篇 粉碎機(jī)設(shè)計(jì)第二篇 粉碎機(jī)設(shè)計(jì)2.2 麥芽的處理  麥芽的粉碎工作雖然簡單，但麥芽粉碎度對釀造影響作用深遠(yuǎn)。因此，要麥芽進(jìn)行處理。 2.1.1 麥芽粉碎的意義 粉碎是一種純機(jī)械加工過程，麥芽粉碎后可增大比表面，是

36、物料中貯藏物質(zhì)增加和水、酶的接觸面積。加速酶促反應(yīng)及物料的溶解。但應(yīng)注意粉碎度，若過細(xì)則會使多酚物溶入。 2.1.2 麥芽粉碎的方法 麥芽粉碎方法分為三種，即干法粉碎、增濕粉碎和濕法粉碎。干法粉碎是一種傳統(tǒng)的并且一直延續(xù)至今的粉碎方法，其中濕法粉碎能使麥芽表皮比較完整，過濾時(shí)間縮短，糖化效果好，麥芽汁清亮。對溶解不良的麥芽可提高浸出率（1%2%）。故此次設(shè)計(jì)采用濕法粉碎法，麥芽粉碎度以破而不碎為準(zhǔn)。而增濕粉碎和濕法粉碎被越來越多的廠家采用。 2.1.3 麥芽粉碎的標(biāo)準(zhǔn) （1） 麥芽粉碎水分要求  倉貯麥芽要求麥粒含

37、水量在5%8%。水分越高麥芽越具有彈性，粉碎越困難，粉碎物越粗糙，麥芽浸出率越低。如果水分過高，則易化成薄片，若水分過低，低于4%，麥芽記憶粉碎成小碎片，造成過濾困難，也不利于洗槽，同樣會導(dǎo)致糖化麥芽汁收得率降低，并且影響啤酒的色澤與口味。 （2） 溶解性要求  麥芽皮殼部分主要由纖維素，半纖維素，木質(zhì)素，無機(jī)鹽，色素物質(zhì)等組成。在糖化時(shí)很少溶解，占浸出物的比例低。麥芽粗粒部分是有麥芽中胚乳溶解較差的部分組成（對一粒麥芽常常是麥尖部分胚乳）。在糖化時(shí)溶解困難，如這部分比例小，浸出物收率就會降低。麥芽粉和微粉是溶解特別好的胚乳，糖化時(shí)極容易被酶分解成麥芽糖。如這部分

38、比例大，浸出物收得率高，但由于蛋白質(zhì)國都分散可能造成過濾困難或麥芽汁不澄清。 （3）粗細(xì)粉比例  一般情況粗細(xì)粉比例為1:（23）。 2.2 粉碎機(jī)的選擇與計(jì)算2.2.1 麥芽粉碎機(jī) 按工藝要求在8 h內(nèi)把四次糖化的麥芽粉碎完，所以要求其生產(chǎn)能力為8431.5×4÷8=4215.8kg/h ，取5500 kg/h，選型c型麥芽粉碎機(jī)，生產(chǎn)能力：Q =5500 kg/h電機(jī)型號：JQ224， N =15 Kw2.2.2 大米粉碎機(jī) 按工藝要求在4h內(nèi)將四次糊化的大米粉碎完，所以要求生產(chǎn)能力為： 3613.5×4÷4=

39、3613.5kg/h，取5500 kg/h，選型c型粉碎機(jī)，生產(chǎn)能力： Q =5500 kg/h，電機(jī)型號： JQ224， N =15 Kw2.2.3 粉碎機(jī)的選擇 啤酒廠粉碎麥芽和大米的方法有輥式粉碎機(jī)和濕式粉碎機(jī)。由上面可知，我們采用的是干法粉碎，所以濕式粉碎機(jī)就不考慮了。輥式粉碎機(jī)常用的有兩輥式、四輥式、五輥式和六輥式等。 兩輥式粉碎機(jī)主要工作機(jī)構(gòu)為兩個(gè)相對旋轉(zhuǎn)的平行裝置的圓柱形輥筒。工作時(shí)，裝在兩輥之間的物料由于輥筒對物料的摩擦作用而被拖入兩輥的間隙中被粉碎。兩輥式粉碎機(jī)制造簡便，結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)行平穩(wěn)。 四輥式粉碎機(jī)由兩對輥筒和一組篩子所組成。原料經(jīng)第一對輥筒粉碎后，由篩選裝置分離出皮殼

40、排出，粉碎再進(jìn)入第二對輥筒粉碎。 五輥式粉碎機(jī)前三個(gè)是光棍，組成兩個(gè)磨碎單元；后兩個(gè)輥筒是絲輥，單獨(dú)成一磨碎單元。通過篩選裝置的配合，可以分離出細(xì)粉、細(xì)粒和皮殼。該機(jī)性能很好，在啤酒加工過程中，通過調(diào)節(jié)可以應(yīng)用于各種麥芽。 六輥式粉碎機(jī)性能與五輥式相同。它由三對輥筒組成，前兩對用光棍，主要以擠壓作用粉碎原料，可以使得生物質(zhì)原料的皮殼不至粉碎得太細(xì)而影響后一工序的操作。第三對輥筒用絲輥，將篩出的粗碎粉碎成細(xì)粉和細(xì)粒，有利于糖化時(shí)充分浸出有用物質(zhì)。根據(jù)上面的內(nèi)容，我們對麥芽粉碎采用六輥式粉碎機(jī)，對大米粉碎采用兩輥式粉碎。2.3 對輥式粉碎機(jī)概述 2.3.1 對輥式粉碎

41、機(jī)的工作原理結(jié)構(gòu)  對輥破碎機(jī)也叫雙輥破碎機(jī)或輥式破碎機(jī)，本機(jī)的工作原理是使落入齒輥之間的物料，在兩齒輥相對方向旋轉(zhuǎn)作用下，遭到機(jī)器獲得要求粒度的物料。2.3.2 對輥式粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu)  結(jié)構(gòu)特征：規(guī)格齊全，結(jié)構(gòu)特征不一，根據(jù)不同型號，設(shè)計(jì)由帶傳動(dòng)裝 置和齒輪傳動(dòng)裝置。齒輪傳動(dòng)裝置的主要結(jié)構(gòu)有固定齒輥、活動(dòng)齒輥、傳動(dòng) 軸、機(jī)體、底架、罩殼、長齒輪罩殼等部分組成，機(jī)器動(dòng)力是由電動(dòng)機(jī)上的 皮帶輪傳出，再通過一對中間減速齒輪，使固定軋輥旋轉(zhuǎn)，再借助固定軋輥 另一端的一對長齒輪、驅(qū)動(dòng)活動(dòng)軋輥，兩軋輥成相對運(yùn)動(dòng)而擠壓物料。簡圖 

42、;如下（圖2-1）。  固定軋輥和活動(dòng)軋輥：軋輥部分是破碎機(jī)的主要部分，由軸、輪殼、 輥軋、齒輪、長齒輪、軸承端蓋、以及滾動(dòng)軸承等零件組成。固定軋輥和活 動(dòng)軋輥軸上，都有鍵聯(lián)接著兩個(gè)輪殼，輪箍裝在輪殼上，軸的一端裝有長齒 輪，在固定軋輥的另一端裝有一只圓柱齒輪，軋輥兩側(cè)有調(diào)心滾子軸承。輥 軋是擔(dān)負(fù)破碎工作的主要零件，根據(jù)使用情況定，因軋輥直接與物料接觸是 常更換的易損件， 所以輪箍材料采用ZG50Mn2 經(jīng)過調(diào)質(zhì)熱處理后， 具有堅(jiān)固、 耐用、拆卸方便等優(yōu)點(diǎn)。19  活動(dòng)裝置：活動(dòng)軸承旁

43、裝有活動(dòng)裝置，當(dāng)機(jī)器在工作時(shí)如有不能破 碎機(jī)的物體或者不慎把金屬掉入機(jī)器中，而且其尺寸大小不能在兩軋輥之間 的縫隙中通過，為不致使機(jī)器受到損壞，因此裝有活動(dòng)裝置，其原理是活動(dòng) 軸承往后移動(dòng)，讓不能破碎的物體或金屬通過，來適應(yīng)此種情況的發(fā)生?；?#160;動(dòng)裝置主要有螺母、螺栓、彈簧以及壓板等組成。11將活動(dòng)軸承架放在底架上，活動(dòng)軸承可順底架前后滑動(dòng)，在活動(dòng)軸承架前端裝有彈簧，在裝配時(shí)要求彈 簧作用力應(yīng)保護(hù)裝置，當(dāng)碰到不能破碎的物料，在通不過軋輥間隙時(shí)，軋輥 所受的壓力增長，迫使彈簧壓縮，于是活動(dòng)軋棍就離開其原來的位置，使軋 輥間隙擴(kuò)大

44、，這樣不能破碎的物料就能通過。調(diào)整活動(dòng)裝置軸承架移動(dòng)行程 時(shí)必須注意，扎輥間空隙增到最大限度，而一對長齒輪必須保證齒合，以防 脫落。 圖 2-1 破碎機(jī)結(jié)構(gòu)圖  傳動(dòng)軸：傳動(dòng)軸實(shí)際是一個(gè)齒輪軸，其上裝有大帶輪，齒輪兩側(cè)有 兩只深溝球軸承。  底架：底架由鋼板和槽鋼制成一個(gè)金屬結(jié)構(gòu)，上面有六個(gè)遞交螺釘 孔可使底架固定在基礎(chǔ)上，傳動(dòng)軸上兩尺軸承座及固定扎輥上2只軸承體均 用螺栓固定在底架上，活動(dòng)軋輥上兩尺軸承體放在底架上可前后活動(dòng)，不固 定在底架上，以便調(diào)整。  機(jī)體：機(jī)體由角鋼

45、和鋼板制成，它固定在底架上，把兩扎輥的工作 面圍成封閉狀，用于防止料塊不經(jīng)破碎，即從扎輥兩側(cè)掉出的現(xiàn)象發(fā)生，在 進(jìn)行定期檢查和修理時(shí)，這個(gè)部分可拆下。  長齒輪罩殼：長齒輪罩殼用鋼板與角鋼焊成，由螺栓固定在底架上。2.3.3 對輥式粉碎機(jī)基本參數(shù)的確定 （1）粉碎機(jī)的破碎及排料機(jī)理分析 雙齒輥破碎機(jī)的主要工作部件為兩個(gè)平行安裝的齒輥,每個(gè)齒輥沿軸向 布置一定數(shù)量的齒環(huán),通過齒輥的對轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)對物料的破碎。其結(jié)構(gòu)如圖 2-2所 示： 圖 2­2 破碎機(jī)理  齒對

46、物料的作用過程可分為 3 個(gè)階段。12在第 1 階段,旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中的輥齒 遇到大塊物料,首先對它進(jìn)行沖擊剪切作用,接著對它進(jìn)行撕拉作用。如果碎 塊能被輥齒咬入則進(jìn)入第2階段破碎,否則輥齒沿物料表面強(qiáng)行滑過,靠輥齒 的螺旋布置迫使物料翻轉(zhuǎn),等待下一對齒的繼續(xù)作用。在圖2-2中,這一階段為 齒從 1­1 位置到 2­2 位置。第 2 階段從物料被咬入開始,到前一對齒脫離咬 合終止。在圖2-2中表現(xiàn)為齒從2­2位置運(yùn)動(dòng)到3&

47、#173;3位置的過程。這一階段兩 齒包容的截面由大逐漸變到最小,然后再增大。粒度大的物料由于包容體積 逐漸變小而被強(qiáng)行擠壓剪碎,破碎后的物料被擠出,從齒側(cè)間隙漏下。  前一對齒開始脫離嚙合時(shí),破碎的物料大量下漏排出,個(gè)別粒度仍然偏大 的物料被劈裂棒阻擋。當(dāng)齒運(yùn)動(dòng)到劈裂棒附近時(shí),與劈裂棒共同作用,將大塊 物料劈碎并將其強(qiáng)行排出,這就是第3階段破碎。  至此,一對齒的破碎過程結(jié)束。每對齒環(huán)上有多少齒,齒輥運(yùn)行一周時(shí)同 樣的過程就進(jìn)行多少次,循環(huán)往復(fù)。（2）對輥式破碎機(jī)功率的確定及電動(dòng)機(jī)的選型  破碎機(jī)功率計(jì)算是破碎機(jī)

48、設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),它是選擇電動(dòng)機(jī)的理論依 據(jù),電動(dòng)機(jī)選擇得適當(dāng)與否,直接關(guān)系到后續(xù)設(shè)計(jì)的成敗。在過去的破碎機(jī)設(shè) 計(jì)中,一般采用兩種方法確定功率,即經(jīng)驗(yàn)公式法和理論計(jì)算法。由于雙齒輥 破碎機(jī)是一種新型設(shè)備,無經(jīng)驗(yàn)可循,因此提出如下的理論計(jì)算方法。13 目前有 4 種不同的理論計(jì)算方法可以確定單位生產(chǎn)量的功耗,即 Rittinger 法,Kick­Kirpichev 法,Bond 法和 Holmes 法,其中 Rittinger 法適用于 

49、細(xì)磨,Kick­Kirpichev 法適用于粗碎,Bond 法介于二者之間,Holmes 法是對上 述3種方法的統(tǒng)一,其表達(dá)式為 下述方法是基于電機(jī)的功率應(yīng)與單位時(shí)間的破碎物料的功耗相同的原則,即認(rèn)為電動(dòng)機(jī)的功率應(yīng)如下求得：F=QW式中： Q設(shè)計(jì)要求的生產(chǎn)能力，50t/h； F電動(dòng)機(jī)的功率，kW h 破碎機(jī)的傳動(dòng)效率，0.85。故 F=QW=50×0.1690.85=9.94kW通過以上分析，考慮到破碎機(jī)工作環(huán)境和過載系數(shù)的影響，選取 YB180L­8電動(dòng)機(jī)，如圖2

50、­3所示：圖 2­3電動(dòng)機(jī) YB180L­8 技術(shù)特征： 額定功率：11kW ；滿載時(shí)額定電流：25.1A 滿載時(shí)額定轉(zhuǎn)速：730r/min ；滿載時(shí)效率：87.5% 滿載時(shí)功率因數(shù)：0.77 ；重量：215kg 2.3.4 粉碎機(jī)基本參數(shù)的估算 齒輥破碎機(jī)的轉(zhuǎn)速有快速和慢速兩種，快速齒輥的圓周速度約為 2.84.7m/s,慢速齒輥的圓周速度約為1.21.9m/s。14由于快速的齒輥生成煤粉 較多，所以目前煤用齒輥破碎機(jī)均采用

51、慢速。初步確定齒輥軸的轉(zhuǎn)速為  64 = n r/min  初步確定破碎機(jī)輥齒的形狀及比例如圖2­4所示，經(jīng)有關(guān)資料結(jié)合設(shè)計(jì) 要求，特制定以下估算方案： 15L輥軸有效長度，550mm； D齒輥直徑，500mm； D1輥齒大徑，528 mm； a輥軸中心距，500mm； R輥軸半徑，147mm； h輥齒高度，118mm； a1梯形上底，88mm； a2梯形下底，78mm； h1梯形高度，90mm； r 物料密度，1.

52、27t / m3 ；S梯形面積，mm2 圖 2­4 齒輥截面圖 2.3.5 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)（1）選定齒輪類型，精度等級，材料及齒數(shù)181) 按1.5所示的傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。2) 雙齒輥破碎機(jī)為一般重載工作機(jī)器，速度不高，故選用8級精度。3) 材料選擇。選擇小齒輪材料為40Cr（熱處理，調(diào)質(zhì),表面氮化，深度為0.20.3mm），硬度為HB260290，齒輪硬度Hv550；大齒輪材料為40Cr（熱處理，調(diào)質(zhì)），硬度為HB260290。4) 選小齒輪齒數(shù) =19，已知大齒輪轉(zhuǎn)速為 64r/min，小齒輪轉(zhuǎn)速為

53、 177r/min。5) 傳動(dòng)比 i=u=2.77，故=u×=19×2.77=52.63，取=53。（2）按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值試載荷系數(shù) =1.3計(jì)算小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩=95.5×10/ =95.5×10×/ =95.5×10 =789359N取齒寬系數(shù) =1查得材料的彈性影響系數(shù) =189.8MPa按齒面硬度查得大小齒輪的接觸疲勞極限為=600MPa,=600MPa計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)=60j式中j齒輪每轉(zhuǎn)一周時(shí)，同一齒面嚙合的次數(shù)； 齒輪的工作壽命h；假設(shè)破碎機(jī)壽命為10年（一年工作300天，每天工作10小時(shí)）=6

54、0×1×177×（15×300×10）=4.779×10=/u=1.725×10查得接觸疲勞壽命系數(shù)=0.95；=0.98計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力=式中S安全系數(shù) S=1，取失效概率為1%=0.95×600 MPa=570 MPa=0.98×600 MPa=588 MPa2）計(jì)算試算小齒輪分度圓直徑，帶入中較小的值2.32=124.584mm計(jì)算圓周速度 =1.15m/s計(jì)算齒寬 bb=1×124.584 mm=124.584 mm計(jì)算齒寬與齒高之比 b/h模數(shù) =/=124.584/19=6.55

55、7 mm齒高 h=2.25=2.25×6.557=14.75 mmb/h=124.584/14.7=8.45計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)=1.15 m/s，八級精度，查得動(dòng)載荷系數(shù) =1.1；直齒輪，假設(shè)<100 N/mm，查得=1.2；查得使用系數(shù)=1；查得8級精度，小齒輪相對支撐非對稱布置時(shí)=1.15+0.18（1+0.6）+0.31×10b =1.15+0.18(1+0.6×1)×1+0.31×10×124.584 =1.477由 b/h=8.45，=1.477查得 =1.38，故載荷系數(shù)K=1×1.1×1.2