年產(chǎn)十萬噸啤酒廠糖化鍋設計

年產(chǎn)十萬噸啤酒廠糖化車間糖化鍋設計目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"一、糖化的定義 1\o"CurrentDocument"二、糖化的方法 1\o"CurrentDocument"三、糖化過程熱量及物料衡算 1\o"CurrentDocument"（一）、熱量衡算 1\o"CurrentDocument"（二）糖化過程物料衡算 3\o"CurrentDocument"四、糖化鍋設備設計 4（一）、功能用途 4\o"CurrentDocument"（二）、糖化鍋的分類 4\o"CurrentDocument"（三）、糖化鍋型號的選擇 4\o"CurrentDocument"（四）、糖化鍋的相關計算 5（1）、攪拌功率計算 6（2）、電機的選擇 8（3）、軸承選型 8（4）、糖化鍋排醪管（至濾過槽） 8（5）、糖化醪出口管 8（6）、下粉筒 9（7）、糖化鍋進水管 9（8）、加熱蒸汽進管 9（9）、冷凝水接管 10（10）、不凝蒸汽出口 10（11）、鍋內(nèi)冷凝水出口 11（12）、人孔 11（13）視鏡 11\o"CurrentDocument"參考文獻 13\o"CurrentDocument"附圖如下： 14、糖化的定義糖化是指將麥芽和輔料中高分子貯藏物質(zhì)及其分解產(chǎn)物（淀粉、蛋白質(zhì)、核酸、半纖維素等及其分解中間產(chǎn)物），通過麥芽中各種水解酶作用以及水和熱力作用使之分解并溶于水的過程。原料麥芽的冷水浸出物，僅占17％左右，非發(fā)芽谷物更少。經(jīng)過糖化過程的酶促分解和熱力的作用，麥芽的浸出率提高到75%?80％，大米的無水浸出率提高到90％以上糖化過程提高了原料和輔料的浸出率。糖化過程中原料和輔料的分解深度即分解產(chǎn)物的基本要求是：淀粉被最大限度的分解成可溶性無色糊精和麥芽糖等可發(fā)酵性糖類，二者之間有一定的比例。淀粉的分解產(chǎn)物占到麥汁組成的90%以上。麥汁中以麥芽糖為主的可發(fā)酵糖類供酵母發(fā)酵產(chǎn)生酒精及副產(chǎn)物，低聚糊精是構(gòu)成啤酒殘余浸出物的主體，它給啤酒帶來粘度和口味的濃醇性。啤酒原料的利用率主要取決于淀粉的利用率，優(yōu)良的糖化工藝可使淀粉分解以后99%進入麥汁。二、糖化的方法糖化方法有多種。煮出糖化法是指麥芽醪利用酶的生化作用和熱力的物理作用，使有效成分分解和溶解，通過部分麥芽醪的熱煮沸、并醪，使醪液逐步梯級升溫至糖化完畢。部分麥芽被幾次煮沸即為幾次煮出法。本設計采用國內(nèi)常用的雙醪一次煮出糖化法三、糖化過程熱量及物料衡算（一）、熱量衡算本設計采用二次煮出糖化法糖化工藝流程為:自來水，18°C糖化鍋麥芽粉糖化鍋麥芽粉大米粉2835.39kg熱水50C1/15料水比1：3.546.7C60min10min10mint°C63°C60min70C10min5min7min90C20min100C30min25min7020min78C100料水比1：3.546.7C60min10min10mint°C63°C60min70C10min5min7min90C20min100C30min25min7020min78C1006048.82kg料水比1：4.54 麥芽粉567.08kg10min由于本設計采用國內(nèi)常用的雙醪一次煮出糖化法，下面就一氣工藝為基準進行糖化車間的熱量衡算。工藝流程如6-1圖，數(shù)據(jù)根據(jù)表5-2糖化用水耗熱量Q根據(jù)工藝，糊化鍋加水量為：G=(3898.990+779.80)X4.5=21054.555kg1式中，3898.990為糖化一次大米粉量，779.80為糊化鍋加入的麥芽量(為大米量的20%)。糖化鍋加水量為： G=5068.69X3.5=17740.415kg2式中，5068.69為糖化一次麥芽粉量，即(5848.489-779.8)kg,而5848.489為糖化一次麥芽定額量。故糖化總用水量為：G=G+G=21054.555+17740.415=38794.97kgw12自來水平均溫度取t=18°C，而糖化配料用水溫度t=50°C，故耗熱量為：12Q=(G+G)c(t-t)=5189215.187kJ112w21(二)糖化過程物料衡算全年生產(chǎn)天數(shù)為300天，設旺季生產(chǎn)240天，淡季生產(chǎn)60天。旺季每天糖化數(shù)為7次，淡季每天生產(chǎn)次數(shù)為5次，則全年糖化次數(shù)為：240X7+60X5=1980(次)計算的基礎數(shù)據(jù)可算出每次投料量及其他項目的物料平衡。年實際生產(chǎn)啤酒：100000F1.012=98814229.25L清酒產(chǎn)量：98814229.25三(1—0.02)=100830846.2L發(fā)酵液總量：100830846.2三(1—0.015)=102366341.3L冷麥汁量：102366341.3^(1—0.016)=104030834.6L煮沸后熱麥汁量：104030834.6三(1—0.075)=112465767.2L20C麥汁體積：112465767.2F1.04=108140160.8L12°P麥汁質(zhì)量為(20C)：108140160.8X1.084=117.2X106Kg混合原料量：117.2X106KgX12%F73.16%=19.23X106Kg麥芽耗用量：19.23X106KgX0.60=11.54X106Kg大米耗用量：(19.23—11.54)X106=7.69X106Kg酒花耗用量：112465767.2X0.2%=224931.53Kg根據(jù)經(jīng)驗估算，混合原料量定為19.3X106Kg，實際產(chǎn)量才大于100000t啤酒。把前述的有關啤酒糖化間的三項物料衡算計算結(jié)果，整理成物料衡算表如表5-2所示。表5-2啤酒廠糖化車間物料衡算表物料名稱單位對100kg混合原料100L12°P淡色啤酒糖化一次定額量100000t/a啤酒生產(chǎn)混合原料Kg10019.469747.47519300000麥芽Kg6011.685848.48911580000大米Kg407.783898.9907720000酒花Kg1.220.2276114.029225777.89熱麥汁L584.92113.8257014.618112888943.8冷麥汁L541.05105.2852738.522104422273濕糖化糟Kg84.4216.438228.81816293060

濕酒花糟Kg3.660.683342.088677333.66發(fā)酵成品液532.39103.6051894.705102751516.6清酒液524.41102.0451116.285101210243.9成品啤酒513.9210050093.95999186039.01濕酒花糟Kg3.660.683342.088677333.66發(fā)酵成品液532.39103.6051894.705102751516.6清酒液524.41102.0451116.285101210243.9成品啤酒513.9210050093.95999186039.01備注：12°P淡色啤酒的密度為1012kg/m3，實際年生產(chǎn)啤酒為1003761。四、糖化鍋設備設計（一） 、功能用途：糖化鍋是用來進行麥芽粉的蛋白分解，并與以糊化的大米醪混合，使醪液保持一定的溫度，進行淀粉糖化的設備。用于糖化的設備使糖化鍋。（二） 、糖化鍋的分類糖化鍋的品種按啤酒成套糖化設備每次糖化的熱麥汁產(chǎn)量劃分為14，25，35.5,50,63,90m3等五種。糖化鍋的結(jié)構(gòu)形式按鍋身形狀和介質(zhì)加熱方式劃分為六種，見表7-3表7-3糖化鍋的分類表結(jié)構(gòu)型式代號圓柱形鍋身、平形夾套式加熱底YP圓柱形鍋身、球形夾套式加熱底YQ圓柱形鍋身、錐形夾套式加熱底YZ圓柱形鍋身、環(huán)管式加熱裝置YH圓柱形鍋身、“V”形加熱底YV矩形鍋身、“V”形加熱底JV三）、糖化鍋型號的選擇根據(jù)QB917-89標準的規(guī)定，常用的糖化鍋產(chǎn)品型號見表7-4表7-4常用糖化鍋型號表型號結(jié)構(gòu)型式成套糖化設備每次糖化熱麥汁成品量（m3/次）有效容積（m3）JYP14X10圓柱形鍋身、平形夾套式加熱底1410

JYQ35.5X23圓柱形鍋身、球形夾套式加熱底35.523JYH35.5X32JJV35.5X30JJV50X39JYZ50X37JYV50X39JYH50X40JYZ90X73圓柱形鍋身、環(huán)管式加熱裝置矩形鍋身、“V”形加熱底矩形鍋身、“V”形加熱底圓柱形鍋身、錐形底圓柱形鍋身、“V”形加熱底圓柱形鍋身、環(huán)管式加熱裝置圓柱形鍋身、錐形夾套式加熱底35.535.550505050903230JYQ35.5X23圓柱形鍋身、球形夾套式加熱底35.523JYH35.5X32JJV35.5X30JJV50X39JYZ50X37JYV50X39JYH50X40JYZ90X73圓柱形鍋身、環(huán)管式加熱裝置矩形鍋身、“V”形加熱底矩形鍋身、“V”形加熱底圓柱形鍋身、錐形底圓柱形鍋身、“V”形加熱底圓柱形鍋身、環(huán)管式加熱裝置圓柱形鍋身、錐形夾套式加熱底35.535.5505050509032303937394073JYN90X78圓柱形鍋身、“V”形加熱底9078根據(jù)實際情況，本設計采用JYV型糖化鍋。(四)、糖化鍋的相關計算根據(jù)物料以及熱量衡算所得數(shù)據(jù)可知，一次糖化糖化鍋中需要麥芽粉量為5068.69kg，加水17740.415kg，糊化鍋中大米麥芽混合物量為(3898.990+779.80)=4678.79kg,加水21054.555kg,糊化時蒸發(fā)量為857.778kg。因此第一次煮沸后，糊化醪量+糖化醪量=5068.69+17740.415+4678.79+21054.555-857.778=47684.672kg可知，大米粉含水量為13％，麥芽粉含水量為6％糖化醪干物質(zhì)％=5068.69%(1一6%)+4678.79x(1-13%)%I。。％二18.53%47684.672相對密度為1.08，則：47684.672糖化鍋有效體積= =44.15(m2)1.08%1000糖化鍋的容量系數(shù)在0.77?0.82之間，鍋身與高度之比一般取2:1。設計估算可以按下式估算D,設底高部分為空余系數(shù)部分，取圓筒直徑D與高度H之比為2:1,貝V

「 兀D2―兀D3V= xH= 所以，D=4.8m 有4 8圓整取D=5.0mH=2.5m取容量系數(shù)為0.8，計算Q、K、A(假設加熱用P=248.4Pa(絕)飽和蒸汽加熱。依熱量衡算部分數(shù)據(jù)，在雙醪二次煮出糖化法中，最大傳熱是在第二次煮沸前混合醪由63°C升溫至70°C，所需熱量為Q=Gc (70-63)=1279336.27kJ3混合混合Q=GXc X(70-63)X60混合混合 5=1279336.27X罟=15352035.24kJ/h.加熱面材料取不銹鋼板6=8mm,入=17.4W/(m?K)不銹鋼總傳熱系數(shù)，由于不銹鋼板的導熱系數(shù)很小，所以a和a可忽略不計,12因此K冷=磊=2175[W"m2-K)]廠17.4壁考慮實際熱效率比理論K值降低20%即K=2175X0.8=1740W/(m2?K)實傳熱面積：(⑵-63)-(127-傳熱面積：(⑵-63)-(127-70)=60.43C,(127-63)In(127-70A=KAt實均15352035.24x10003600x1740x60.43=40.56m2取A=41m2(1)、攪拌功率計算設攪拌器寬b=0.40m，鍋內(nèi)液柱高H=2.9m，按永田公式：設攪拌器折角液0=60°〔b](d 、0.6A二14+670—-0.6+185<D丿1D丿0.40(3.3 \0.6=14+670-0.6+1855.015丿=38.71B二10"TDE4D_=0.6950(hj(d jP(hj(d jP=1.1+4-2.5—-0.5'D丿'D丿\2=1.1+4-2.5{33-0.5丿/0.4Y—( I5丿=1.3112Re=pnd2Re=pnd2/pmpnd23.32x0.33x10645.17x10-4=7395931.915A103+1.2Re0.66prh]A103+1.2Re0.66prh]+B m xRe103+3.2Re0.66LDJNpmm0.35+:jx(Sin0)27395931.915+°"聖°103+1.2x7395931.9150.66103+3.2x7395931.9150.661.3112x]善J'0呎x(Sin60)2=0.1304N=Npn3d5=0.1304x1064x0.333x3.35=1.951kW軸pKN+0.5KN+0.5二K——1_■■軸二1.4x1.3x1.951+0.504二10.6kW相關參數(shù)：d一攪拌漿葉長度（m）n一漿葉轉(zhuǎn)數(shù)（r/s）p一流體密度（kg/m3）卩一流體粘度（N?s/m2）（Pa?s）D—糊化鍋直徑（m）b一攪拌漿葉寬度（m）H一液層高度（m）液0—攪拌漿折葉角，一般為45?；?0°n—傳動機構(gòu)總效率，取0.4-0.5K—電機功率儲備系數(shù)1.2-1.4K一攪拌阻力系數(shù)1.1-1.31根據(jù)實際計算，本設計選取JYV50X45型糖化鍋，主要的技術參數(shù)為型號 JYV50X45 型號 JYV50X45全容積（m3）56鍋體高度（mm）2500有效容積（m3）45攪拌器：直徑（mm）3300加熱面積41轉(zhuǎn)速（r/min）20工作溫度：加熱底（°C）167電動機：功率（kW）10.5工作壓力：鍋內(nèi)（MPa）常壓轉(zhuǎn)速13.5加熱底（MPa）0.65設備質(zhì)量（kg）13700鍋身直徑（mm）5000外型尺寸（直徑X高度，不含排氣筒）（mm）5200X8250（2）、電機的選擇：所以本實驗選擇11kw的電動機，選擇上海滬迪電機有限公司生產(chǎn)的型號為YY180L-8的電動機。（3）、軸承選型：《材料與零部件》中P389軸承型號dDbrd1D1akr重量kg31155120293651105621.37減速器選用臥式蝸輪減速器查《材料與零部件》下P612查表4-24-100選用pqH—180型減速器重量182kg聯(lián)軸器查《材料與零部件》中P567選用聯(lián)軸器型號為：SB1101/24-65-4（4）、糖化鍋排醪管（至濾過槽）：查《化工原理》上P表1—1水及低粘度液體（1X105?1X106Pa）流速范圍20為1.5?3.0m/s 則取醪液流速為2m/s工藝設計放醪時間10min糖化醪有效體積為21.31m3則兀D2——x2m/sx600s=21.314D=0.15m圓整取D=150mm s=4.5mm L=150mm校核1.27V|J= =2.00m/sD2t滿足設計要求（5）、糖化醪出口管27219.69至糊化鍋的醪液量為： x0.267二3633.83kg取醪液密度為1068kg/m3醪2液流速為J=2.0m/s

v=363383二3.4m31068兀D2x2m/sx300s=3.4m34D=0.085校核圓整取D=80mms=4mm L=150mm校核圓整取D=80mms=4mm L=150mm=2.2m/sD2t滿足設計要求6）、下粉筒：51粉量為6615.9/2=3307.95kg查《啤酒工業(yè)手冊》下P成品麥芽粉比容C=2.560m351粉量為6615.9/2=3307.95kg則V,=3.30795^2.56=8.47進料時間10min麥芽粉流速為》=lm/s4XE=0.134m3.14x1x600圓整取D=125mms=4mmL=150mm圓整取D=125mms=4mmL=150mm校核—凹V=1.1m/sD2t滿足設計要求7）、糖化鍋進水管：糖化鍋中一次加水量為：21170.87/2=10585.435kg加水時間20min自來水流速》=1.5m/sV=10585.435=10.61m3998D=:上冬=0.086m兀卩-1圓整取D=100mms=4mm圓整取D=100mms=4mmL=150mm校核卩==1.44m/sD2t滿足設計要求8）、加熱蒸汽進管：

1183920.06 1183920.06 二377.86D二—二max2(I-i) 2(2196.78-503.67)《化工工藝設計手冊》上P 0.2MP蒸汽密度p=1.23kg/m32—298《發(fā)酵工廠工藝設計概論》P表8—1取蒸汽流速卩=35m/s173匸37786二307.2m31.23圓整取D=200mmd=：圓整取D=200mmd=：'3V=0.175m、呻?ts=6mmL=150mm校核卩二1校核卩二1：27V=32m/sD2t滿足設計要求9）、冷凝水接管：假設蒸汽全部冷凝，20°C水的密度為:p假設蒸汽全部冷凝，20°C水的密度為:p取水流速U=1.5m/s查《化工原理》上P=998kg/m3則水V=377.86二0.38水998331DD=:4V=0.009m兀卩訂圓整取D=10mms=3mm圓整取D=10mms=3mmL=80mm校核滿足要求10）、不凝蒸汽出口:取蒸汽量的5%為不凝蒸汽取蒸汽通入時間校核滿足要求10）、不凝蒸汽出口:取蒸汽量的5%為不凝蒸汽取蒸汽通入時間1小時則D=377.86X5%=18.89kg蒸汽18.89V= =15m31.23D=:上匕=0.014兀p?tD=15mms=3mmL=80mm卩_1.27VD=15mms=3mmL=80mm卩_1.27V=30m/sD2t校核圓整取滿足要求（11）、鍋內(nèi)冷凝水出口：糖化鍋中糖化醪的蒸發(fā)強度取2%時間取加熱時間5min校核蒸發(fā)水量為45465.44x°.°2x5_37.892x60V=0.04m3i4VD= =0.01m兀卩-1圓整取D=10mm s=3mm L=80mm卩_1.27V=1.69m/sD2t滿足設計要求（12）、人孔：查《材料與零部件》上P474選用巾500mm人孔DgDD1HH1b數(shù)量直徑X長度螺栓不銹鋼碳鋼重量總重500600560221401216M16X5011.1616.8428標準圖號JB04—004613）視鏡：查《化工設備機械基礎》P本設計選用標準圖號為JB593—64—1視鏡。查《材料與零部件》上P圖查《化工設備機械基礎》P標記標準圖號重量視鏡Pg