【正文】 根據(jù)工藝設(shè)計(jì)，每月需進(jìn)行一次酵母純培養(yǎng)，培養(yǎng)時(shí)間為 12d，即 288h。 =(KJ/h) （ 57） 冷媒（ 8℃稀酒精）用量： M6=Q6/[cw(t2t1)]= ( 179。25= （ 4）升氣管 取糖化鍋升氣管的面積為鍋柱體直徑的 1/5 設(shè)糊化鍋升氣管的直徑為 d 則 d=1247。 各種封頭比較如下 封頭形式 相同條件（材質(zhì)、溫度、 D、δ）下的承載能 力 相同條件（材質(zhì)、溫度、 P、D、 δ）下的壁厚 相同條件（材質(zhì)、溫度、 P、D、 δ）下的壁厚金屬耗量 單位容積的表面積 制造難易程度 半球形 最 大 最 小 最 少 最 小 難 橢圓形 次 之 次 之 次 之 次之 易 碟形 再次之 再次之 再次之 與橢圓形封頭接近 易 帶折邊的錐形封頭 差 α大，則 δ大α小，則 δ小 與 α、 Dis 有關(guān) 與半錐角 α有關(guān) 較復(fù)雜 本設(shè)計(jì)力求承壓能力好，焊接容易方便的原則，下封頭采用球形，上封頭采用錐圓形的封頭。AB) =2380667x1000/(20x60x69x1200) =24m2 2)加壓煮沸段 (1040C)的換熱面積計(jì)算 ① 平均溫度及平均溫度下的物性參數(shù) 平均 溫 度 tm=104oC 麥汁的物性參數(shù) 粘度 μ= s 密度 p = 1008kg/m3 導(dǎo)熱 系 數(shù) λ= /(m K ) 比熱 CP =3 .9785kJ/ （ kg K） Tm =155OC 時(shí) 飽和蒸汽的物性參數(shù) 粘度 μ= s 28 密度 p = 汽化潛熱 r =② 麥汁升溫所需的熱量 麥汁煮沸強(qiáng)度一般取 8%，但是考慮到加壓煮沸段的煮沸強(qiáng)度實(shí)際要比其它段強(qiáng)，因此在計(jì)算水份汽化所需熱量時(shí)，煮沸強(qiáng)度按 10%來計(jì)算 。可以認(rèn)為該內(nèi)加熱器的設(shè)計(jì)可以滿足加熱段的傳熱要求。AB= 1200W/(m2K ) 相應(yīng)可 以確定所需的換熱面積 K39。 煮沸溫度從 1000C 升至 102104 0C 約 1015min 內(nèi) 。5222100﹪ =﹪ 查表得相對密度為 ㎏ /m3 22 則糊化鍋的有效容積 =5222247。 6 179。(301)]/2=(kg/h) （ 49） 所耗冷凍介質(zhì)量為： M3=Q3[cw(t2t1)]/r=( 179。 179。 =(kJ) (41) 相應(yīng)地冷凍介質(zhì)（ 2℃的冷凍水）耗量為： Mf=Q1/[Cm （ t4t3 ） ]= [(852)]=(kg/h) (42) 式中， t3和 t4—— 分別表示冷凍水的初溫和終溫（℃） Cm—— 水的比熱容 [KJ/（ kg178。 8=(kg/d) 至于糖化過程的冷卻，如熱麥汁被冷卻成熱麥汁后才送井發(fā)酵車間，必須盡量回收其中的熱量。 (8018)=797405486(kJ) （ 29） 麥汁煮沸過程耗熱量 Q6 6362616 ??? （ 30） 麥汁升溫至沸點(diǎn)耗熱量 Q61 由表 2 啤酒廠釀造車間物料衡算表可知， 100kg 混合原料可得到 ，并設(shè)過濾完畢麥汁溫度為 70℃，則進(jìn)入煮沸鍋的麥汁量為： G麥汁 =179。 ） /（ 179。 ） / （ + ） （ 12） =() t 麥醪 =（ G 麥芽 C 麥芽 179。 18+ G1cw179。 =7(噸 /時(shí) ) 啤酒生產(chǎn)中蒸汽耗量的計(jì)算 二次煮出糖化法是啤酒常用的糖化工藝，下面就以為基準(zhǔn)進(jìn)行糖化車間的勢量衡算。 107 濕糖化糟 Kg 179。 %=(kg) （ 5）熱麥汁量為：（ ） 179。10%=(kg) 又知 10176。再降溫、排酵母、貯酒中， VDK 有少量下降，則可達(dá)到要求。 — 時(shí)封罐保壓， 11186。 107 個(gè) /ml，保證發(fā)酵順利進(jìn)行。并且此法采用兩段式糖化溫度，提高了可發(fā)酵性糖的含量 。 第二次：煮沸 3040 分鐘后，添加總量的 5560%，主要是萃取α — 酸，促其異構(gòu) 。 ：糖化鍋料水比為 1： ，加入 39186。 夾套式是比較古老的加熱方式，他加熱循環(huán)好，但是煮沸麥汁的量受限制，制作也比較麻煩，實(shí)用于中小型廠。 。三廢要符合國家標(biāo)準(zhǔn)。 設(shè)計(jì)依據(jù) 本設(shè)計(jì)以 長江師范學(xué)院生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 “生物工程專業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書 ”為依據(jù)。 1 目錄 第 1章 緒論 第 2章 設(shè)計(jì)概論 設(shè)計(jì)目的 設(shè)計(jì)依據(jù) 設(shè)計(jì)內(nèi)容 設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想 廠址的選擇 原料、輔料等物料的選擇標(biāo)準(zhǔn) 第 3 章 生產(chǎn)工藝的選擇及論證 全廠工藝的選擇及論證 糖化工藝的選擇及論證 發(fā)酵工藝及設(shè)備的選擇及論證 第 4 章 工藝計(jì)算 物料平衡計(jì)算 啤酒生產(chǎn)中蒸汽耗量的計(jì)算 冷耗平衡計(jì)算 第 5 章 啤酒生產(chǎn)設(shè)備的選型及設(shè)計(jì)計(jì)算 糖化設(shè)備的選型及計(jì)算 重點(diǎn)設(shè)備的設(shè)計(jì)選型 發(fā)酵 設(shè)備的設(shè)計(jì)及計(jì)算 2 第 6 章 啤酒廠三廢的處理和副產(chǎn)物的利用 廢水的處理和綜合利用 啤酒生產(chǎn)的副產(chǎn)物的利用 第 7 章 設(shè)計(jì)說明書 3 第 1 章 緒論 啤酒是以麥芽為主要原料，添加酒花，經(jīng)酵母發(fā)酵釀制而成的，是一種含二氧化碳、起泡、低酒精度的飲料酒。 設(shè)計(jì)內(nèi)容 本設(shè)計(jì)為年產(chǎn) 20 萬噸淺色啤酒工廠 重點(diǎn)工段：糖化工段 重點(diǎn)設(shè)備：煮沸鍋 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容如下： 1. 啤酒生產(chǎn)工藝流程的選擇、設(shè)計(jì)及論證。 原料、輔料等物料的選擇標(biāo)準(zhǔn) 原料的選擇 釀造啤酒所需原料的質(zhì)量直接影響所生產(chǎn)的啤酒質(zhì)量、啤酒釀造所需的原料主要是大麥 、酒花和酵母。 第 3 章 生產(chǎn)工藝的選擇及論證 全廠工藝的選擇及論證 全廠工藝流程 大米→粉碎→糊化 濁液 麥芽→篩選→粉碎→糖化→過濾→煮沸→回旋 沉淀→冷卻→充氧→發(fā)酵→過濾→清酒→灌裝 設(shè)備流程 麥芽→麥芽粉碎機(jī)→糖化鍋→過濾槽→煮沸鍋→回旋沉淀槽 ↑ ↓ ↑ ↓ 大米→大米粉碎機(jī)→糊化鍋 暫存槽 薄板換熱器 ↓ 成品啤酒←裝酒機(jī)←清酒罐 ←硅藻土過濾機(jī) ←發(fā)酵罐 3. 2 糖化工藝的選擇及論證 工藝方法的選擇 ：麥芽的粉 碎方法隨著時(shí)間的推移先后出現(xiàn)了干法粉碎，浸濕粉碎，回潮干法粉碎，連續(xù)濕法粉碎四種方法。 外加熱式在國內(nèi)不是很常用。C 的水使其混合后溫度為 37186。 第三次：煮沸完成前 15 分鐘，加入 35%，萃取酒花油，提高酒花香 . 糖化工藝的控制原理糖化曲線 ，利用麥芽中磷酸酯酶對麥芽中菲訂的水解，產(chǎn)生酸性磷酸鹽，此工藝條件是：溫度為 3537186。 3． 3 發(fā)酵工藝及設(shè)備的選擇及論證 工藝流程的說明 ：采用薄板冷卻器。通入無菌空氣，使麥汁含氧量達(dá)到 8mg/L 麥汁 ：采用圓筒錐底發(fā)酵罐，它同傳統(tǒng)發(fā)酵罐比有以下優(yōu)點(diǎn)： （ 1）加速發(fā)酵 由于發(fā)酵基質(zhì)（麥汁）和酵母對流獲得強(qiáng)化，可加速發(fā)酵 （ 2）廠房投資節(jié)省 發(fā)酵和貯酒可以大部分或全部分在戶外，而且罐數(shù)、罐總?cè)莘e減少，廠房投資節(jié)省 （ 3）冷耗節(jié)省 冷卻是直接冷卻發(fā)酵罐和酒液，而且冷卻介質(zhì)再強(qiáng)制循環(huán)下，傳熱系數(shù)高，比傳 統(tǒng)發(fā)酵節(jié)省 4050%的冷耗 （ 4）發(fā)酵罐清洗、消毒 依賴 CIP 自動(dòng)化清洗消毒，工藝衛(wèi)生易得到保證 ： 采用硅藻土過濾機(jī)。C 恒溫 3— 5 天，進(jìn)行雙乙酰還原。 再傳統(tǒng)式發(fā)酵中，主發(fā)酵是在無罐壓或微壓下進(jìn)行的。麥汁在 20℃時(shí)的相對密度為 ，而 100℃熱麥汁比 20℃時(shí)的麥汁體積增加 ，故熱麥汁 （ 100℃）體積為： 247。 =(L) （ 6）冷麥汁量為：（ ）179。 107 濕酒花糟 Kg 179。 工程流程示意圖如圖 2所示，其中的投料量為糖化一次的用料量（計(jì)算參表 2） 糖化用水耗熱量 Q1 根據(jù)工 藝，糊化鍋加水量為： 12 G1=（ +）179。 50]/( G 米醪 C 米醪 ) （ 6） =[(179。 18+G2Cw179。） =℃ Q3 Q3=G 混合 C 混合 （ 7063） =179。 （ kg） 又 C 麥汁 =（ 179。最后若需要耗用冷凍水，則在以下“耗冷量計(jì)算”中將會(huì)介紹 最后，把上述結(jié)果列成熱量消耗綜合表，如表 3 表 3 202100t/a啤酒廠糖化車間總熱量衡算表 名稱 規(guī)格 （ MPa） 每噸消耗定額（ kg） 每小時(shí)最大用量（ kg/h） 每晝夜消耗量（ kg/d） 每年消耗量（ kg/a） 蒸汽 （表壓） 863805136 冷耗平衡計(jì)算 啤酒發(fā)酵工藝有上面發(fā)酵和下面發(fā)酵兩大類，而后者有傳統(tǒng)的發(fā)酵槽發(fā)酵和錐形罐發(fā)酵等之分 [8]。 K） ] 發(fā)酵耗冷量 Q2 （ 1）發(fā)酵期間發(fā)酵放熱 Q21，假定麥汁固形均為麥芽糖，而麥芽糖的厭氧發(fā)酵房熱量為。 179。 8)=(kg/h) （ 50） 式中， t1和 t2—— 冷凍酒精液熱交換前后的溫度，分別為 8℃和 0℃。 100000=12289726(Kj/d) （ 54） 式中， Gb—— 旺季成品啤酒日 產(chǎn)量（ t） 若白天日曬高峰耗冷為平均每小時(shí)耗冷量的 2倍，則高峰耗冷量為： Q5 =2Q5’ /24=2179。（ 103） = m3 取糊化鍋的充滿系數(shù)為 則總?cè)莘e為 （ 2）基本尺寸 采用圓底糊化鍋，其圓筒直徑與高度之比為 2： 1，即 D/H=2:1 球形鍋底高為 h=D/2，則有： =V=5則 D= 取 D=2200mm，則 H=1100mm， h=1100mm （ 2） 加熱面積的計(jì)算 加熱面 積 S= 生產(chǎn)用最大蒸汽壓力 （絕壓） 查得 t1=℃ ,t2=100℃ 則 Δtm= 耗熱量 Q=CMΔt/t=傳熱系數(shù) K 取經(jīng)驗(yàn)值 1710Kcal/(m2h℃ ) S== 以球底夾套進(jìn)行加熱 S1== （ 4）升氣管 取糊化鍋升氣管的面積為鍋柱體直徑的 1/5 設(shè)糊化鍋升氣管的直徑為 d 則 d=1/ 即 d= 糖化鍋 采用球底加熱式糖化鍋 （ 1） 糖化鍋容積 的確定 糊化鍋投麥芽粉： kg，水： 10644 kg 糊化液 :887+= 則糊化鍋的有效容積 =(+10644+)247。 在壓力 ,溫度 1021040C 下煮沸 35min 左右 。AB K39。 鍋底開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)：設(shè)計(jì)壓力 Pc= MPa；設(shè)計(jì)溫度為 200℃ ，標(biāo)準(zhǔn)球形封頭 Di=3500mm，封頭的厚度 δn=6mm，封頭中心設(shè)置 φ1505 的內(nèi)平齊接管，開孔未通過封頭焊接，腐蝕余量C2=，封頭材料為 Q235A， [ ]t =105 MPa，接管材料 Q235A， [ ]nt =105MPa （ 1）計(jì)算壁厚 封頭： δn= PcDi/{4[ ]tφ Pc} =（ 3600） /（ 4105） = 接管： δt=Pcdi/{2[ ]ntφ Pc} =(140)/(2) = （ 2）需要補(bǔ)強(qiáng)的面積 A=dδc+2δc(δntC)(1fr) = =(mm2) 式中， C1 是接管壁厚負(fù)偏差，查表 179 得， C。K39。 在 100℃ 后煮沸 IOmin. 鍋體設(shè)計(jì) 采用圓筒球底內(nèi)加熱式煮沸鍋 進(jìn)入煮沸鍋的麥汁量 = V有效 = 取充滿系數(shù)為 ,所以 V鍋 =30m3 采用圓柱形鍋身，球形鍋底 設(shè)鍋的徑高比為 2:1，即 D/H=2:1 球形鍋底高為 h=D/2，則有： 30=V=5/24* 則 D= 則 H=1800 mm， h=1800mm,D=3600mm 25 （ 1）形狀選擇 作為標(biāo)準(zhǔn)件的封頭，目前常用的主要有，橢圓形封頭，碟形封頭，半球形封頭，錐形封頭。1992247。通常，取 t %126 ? ，所以： Q6=12 ％ Q