【正文】 OH+4CO2+560kJ 設(shè)麥芽汁 中的浸出物均為麥芽糖構(gòu)成，則 CO2 生成量為： 4 44247。 P啤酒含二氧化碳為 %，酒中含 CO2 量為： ﹪ = 則釋放出的 CO2量為： 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 = 而 1m3CO2在 20℃常壓下重 故釋放出的 CO2的體積為： 247。 P 淡色啤酒糖化車間物料衡算 生產(chǎn)旺季以 170 天計(jì)，占總產(chǎn)量 的 70%，則旺季日產(chǎn)量為： 60000 70%247。 4=（噸 /天） 由此可算出每次投料量和其他項(xiàng)目的物料平衡。（ 11%）247。 70=6359（ kg） (3) 大米用量： 61745247。 =67324（ L） (6) 冷麥汁量： 61745247。 =8160（ kg） (8) 濕酒花糟量： 61745247。 =62998（ L） 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 (10) 過濾酒量： 61745247。 =135（ kg） 由于生產(chǎn)旺季占到全年產(chǎn)量的 70%，由此可算得全年產(chǎn)量： （ 61745 4 170） /70%= 106 （ L） 年實(shí)際產(chǎn)量為： 10^3 1011=（萬噸） 以單次糖化生產(chǎn)做基準(zhǔn)，可算得各個(gè)項(xiàng)目全年?duì)顩r如下： (1)全年混合原料需要量： 9084 4 170247。 70%= 106（ kg） (3)全年大米耗量： 2725 4 170247。 70%= 105（ kg） (5)熱麥汁量： 67324 4 170247。 70%= 106（ L） (4)全年濕糖化糟量： 8160 4 170247。 70%= 105（ kg） (9)全年發(fā)酵液量： 62998 4 170247。 70%= 106（ L） (11)全年成品啤酒量 : 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 61745 4 170247。 P啤酒 糖化一次定額 6 萬噸 /年 啤酒生產(chǎn) 混合原料 麥芽 大米 酒花 熱麥汁 冷麥汁 濕糖化糟 濕酒花糟 發(fā)酵液 過濾酒 成品啤酒 ㎏ ㎏ ㎏ ㎏ L L ㎏ ㎏ L L L 100 70 30 100 9084 6359 2725 135 67324 63999 8160 404 62998 62369 61745 106 106 106 106 106 106 106 106 106 106 106 備注： 10176。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 第四章 耗冷量的計(jì)算 發(fā)酵車間工藝流程 94℃熱麥汁→冷麥汁（ 6℃）→錐形罐發(fā)酵→過冷卻 1℃→貯酒→過濾→清酒罐 發(fā)酵車間工藝流程圖 工藝技術(shù)指標(biāo)及 基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 年產(chǎn) 10OP 淡色啤酒 6萬 噸 旺季每天糖化 4次， 170 天，產(chǎn)量占全年總產(chǎn)量 70%， 2 鍋可裝滿一個(gè)錐形發(fā)酵罐 主發(fā)酵時(shí)間為 6天 10度 Bx 麥汁比熱容 c1=() 冷媒用 15%酒精稀溶液，比熱容可視為 c2=() 麥芽糖厭氧發(fā)酵熱 q=麥汁發(fā)酵度 60% 根據(jù)發(fā)酵車間耗冷性質(zhì)，可分為工藝耗冷量和非工藝耗冷量?jī)深?，即? Q=Qt+Qnt 麥汁冷卻耗冷量 Q1 本設(shè)計(jì)采用一段式串聯(lián)逆流式麥汁冷卻方法，使用的冷卻介質(zhì)為 2℃的冷卻水，出 口溫度為 85℃，糖化車間送來的熱麥汁溫度為 94℃，冷卻至發(fā)酵起始溫度 6℃。 P 麥汁的比熱容為 kj/()工藝要求在 1h 內(nèi)完成冷卻過程。 則麥汁冷卻每罐耗冷： Qf= 2Q1=23228840 2=46457680kJ/罐 相應(yīng)的冷凍介質(zhì)（ 2℃的冷水 C 水 = kJ/()）耗量為： 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 M1=Q1247。［ （ 852）］ = (㎏ /h) 發(fā)酵耗冷量 Q2 發(fā)酵期間發(fā)酵放熱 Q2’ 設(shè)麥汁固形物均為麥芽糖，而麥芽糖的厭氧發(fā)酵放熱量為 ，設(shè)發(fā)酵度為60%，則 1L麥汁放熱量為 : qO= 10% 60%=（ kJ） 糖化一次得冷麥汁量 67324L 每錐形罐發(fā)酵放熱量： Q0ˊ = 67324 2=（ kJ） 由于工藝規(guī)定主發(fā)酵時(shí)間為 6天，每天糖化 4 鍋麥汁（旺季），并考慮到發(fā)酵放熱不平衡，取系數(shù) ，忽略主發(fā)酵的麥汁升溫，則發(fā)酵高峰期耗冷量為： Q2ˊ = Q0ˊ 4247。每天單罐降溫耗冷量為： Q0″ =2G c1[6(1)] =2 70017 7=（ kJ） 工藝要求此過程在 2天內(nèi)完成，則耗冷量為（麥汁每天裝 2 個(gè)錐形罐）： Q2″ =（ 2 Q0″） /(24 2)=(2 )/(24 2)=(kJ/h) 發(fā)酵總耗冷量 Q2 Q2= Q2ˊ + Q2″ =103286+=(kJ/h) 每酵用冷媒耗量 Q0 Q0= Q0ˊ + Q0″ =+=（ kJ) 發(fā)酵用冷媒耗量（循環(huán)量） M2 發(fā)酵過程冷卻用稀酒精液作冷卻介質(zhì) ，進(jìn)、出口溫度為 8℃和 0℃。（ 8） 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 =（ kg/h） 非工藝耗冷量 除上述的發(fā)酵過程工藝耗冷量外，發(fā)酵罐置于露天，由于太陽輻射、對(duì)流傳熱和熱傳導(dǎo)等造成冷量散失。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，年產(chǎn)6 萬噸啤酒廠露天錐形罐的冷量散失在 13000～ 30000kJ/t 啤酒之間。則旺季每天耗冷量為： Q5ˊ = Gb 18000= 18000=4446900 Gb—— 旺季成品啤酒日產(chǎn)量（ t） 若白天日曬高峰耗冷量為平均每小時(shí)耗冷量的 2倍，則高峰耗冷量為： Q 5 =2 Q5ˊ /24=370575（ kJ/h） 冷媒用量： M3= Q 5 /(cm 8) =370575/( 8) =11082 表 41 發(fā)酵車間冷量衡算表 耗冷分類 耗冷項(xiàng)目 每小時(shí)耗冷量kJ/h 冷媒用量 kg/h 每罐耗冷 kJ 工藝 發(fā)酵耗Q2 非工藝耗冷量 Q 5 370575 11082 合計(jì)耗冷量 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 第五章 發(fā)酵罐的設(shè)計(jì)與選型 發(fā)酵罐體積的確定 本次設(shè)計(jì)選用錐底發(fā)酵罐，由物料衡算可知，糖化設(shè)備一次性糖化麥汁量 64m3。選用發(fā)酵罐的有效容積（ 2 鍋裝一罐）為： Vs=64 2=128 m179。錐角 60— 85176。裝料系數(shù)取80%85%，這里取Φ =80%。 =160 m179。設(shè)錐形發(fā)酵罐的發(fā)酵周期為 17天，所以對(duì)發(fā)酵罐個(gè)數(shù)的最低要求： 發(fā)酵罐的個(gè)數(shù)： N=64 4 17/（ ） =25 （個(gè)） 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 經(jīng)計(jì) 算，富裕量不符合要求。 17) (**)*170247。 發(fā)酵罐材料的選擇 本設(shè)備采用不銹鋼制作， 0Cr18Ni9 不銹鋼。 發(fā)酵罐圓柱體部分壁厚確定： Sd=PcDi/(2【б】 tΦ Pc)+C 上式： Pc設(shè)計(jì)壓力 工作壓力的確定 發(fā)酵罐的高度（不加橢圓封頭）即筒體與錐體的高度 H： 錐體高度為 h 錐 : V 錐底 =π D3/[24tan(a/2)]= π D2π D3h 錐 h 錐 = D/[2 tan(a/2)]= m H =16+= m 封罐之前，由于與外界接觸，則罐內(nèi)的壓力只有液柱力，但如封罐以后，罐內(nèi)壓力上升，而封罐之后壓力最大 。 在《發(fā)酵工廠設(shè)計(jì)概論》和工藝手冊(cè)中查得 Dg=4000mm,一米高的筒節(jié)鋼板重 790kg,則 16米的筒體重： 790 16=12640kg 標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭壁厚計(jì)算 一般中低壓容積采用橢圓形封頭，為了便于設(shè)計(jì)加 工，本設(shè)計(jì)選用標(biāo)準(zhǔn)橢 圓形封頭，也是用不銹鋼 0Cr18Ni9 制作起許用應(yīng)力【б】 t134 S=PcDi/(2【б】 tΦ )+C = 4000/(2 )+ = 圓整后取 Sd=8mm 由《發(fā)酵工廠設(shè)計(jì)概論》表 15 和《材料與零部件》（上）得： 表 51 橢圓封頭系數(shù) 公稱直徑 曲面高度 直邊高度 內(nèi)表面積 容積 V б Dg(mm) H1 h F(㎡ ) m179。 30176。 r/Di =, 查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》 表 417， K= б = 4000/（ 2 ） += mm圓整為 7mm ② 與過渡段相接處的錐殼厚度： б =fPcDi/(【б】 tΦ )+C 查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》表 418，得 f= б = 4000/（ ） + = mm 圓整后取 9 mm 進(jìn)料管及排酒管的直徑與選型 本設(shè)計(jì)選用直型接管 即 進(jìn)料管與 排 酵母為 同一管道。 由工廠實(shí)際經(jīng)驗(yàn)知，一般裝滿一發(fā)酵罐麥汁需要 6h，則進(jìn)醪速度： Vs=V/τ =160/（ 6 3600） = m179。 則管徑 D= uVsπ/4 = ）（ ?? =109 mm 則管徑取 125mm 在《材料與零部件》（上） P154查得Φ 133 4的無縫鋼管內(nèi)徑為： di=125 校核： u=4Vs/π di178。) =, （在 — 1m/s 范圍內(nèi)，所以可采用此管。=4 ( 178。 表 52 管法蘭連接尺寸 （ mm） 公稱直徑DN D K L Th n 125 240 200 18 M16 8 100 210 170 18 M16 4 冷媒進(jìn)出管 由前面的冷量衡算可知，發(fā)酵過程冷媒流量為 ,設(shè)酒精密度 為 971kg/m179。 環(huán)境耗熱量為 370575KJ/H 質(zhì)量流量 m=370575/( 8)= M=+=所以管內(nèi)流量為： Vs=(971 3600) = m179。 取冷媒流速 u= m/s。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 33 =4 （ 178。） 表 53 管法蘭連接尺寸 （ mm） 公稱直徑DN D K L Th n 50 140 110 14 M12 4 發(fā)酵罐夾套的選取 a．冷卻面積的計(jì)算 F=Q/Kt 由于發(fā)酵時(shí)產(chǎn)熱高峰為 （ ），則每罐放熱高峰： Q= V 有 = 160 103=575168kJ 采用夾套安裝罐外壁，用間接冷卻法冷卻，冷卻介質(zhì)為酒精，分三段冷卻，冷卻介質(zhì)進(jìn)出口溫度為 8℃和 0℃。.h. ℃ ) ∴ 冷卻面積 F=Q/K△ tm =575168/（ 220 ） =178。 由于發(fā)酵后期散熱較大，故以后期面積 178。 ： 一般為三段夾套冷卻，大概比例為上段 30%、中段 55%、下段 15%，故： S 上 = 30%= ㎡ S 中 = 55%= ㎡ S 下 = 15%= ㎡ 上段距發(fā)酵液面 15cm 排列，中段在筒體的下部距支座底 15cm 向上排列，錐底盡可能接近排酵母口排列。又設(shè)洗滌時(shí)間為 。 則洗滌體積流量 Vs=Q/t=179。 =4 178。） 表 54 管法蘭連接尺寸 （ mm） 公稱直徑DN D K L Th n 40 130 100 14 M12 4 其他選型 ： 查表得到溫度計(jì)的接管應(yīng)選用Φ 14 3的無縫鋼管 為檢查設(shè)備使用過程中是否產(chǎn)生裂紋、變形、腐蝕等缺陷，應(yīng)開設(shè)檢查孔。本設(shè)計(jì)選圓形人孔。回轉(zhuǎn)蓋式人孔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所占空間較