年产十万吨啤酒厂糖化锅设计.docx

100000吨啤酒厂糖化锅设计 年产十万吨啤酒厂糖化车间糖化锅设计目录一、糖化的定义1二、糖化的方法1三、糖化过程热量及物料衡算1（一）、热量衡算1（二）糖化过程物料衡算2四、糖化锅设备设计4（一）、功能用途4（二）、糖化锅的分类4（三）、糖化锅型号的选择4（四）、糖化锅的相关计算5（1）、搅拌功率计算6（2）、电机的选择8（3）、轴承选型8（4）、糖化锅排醪管（至滤过槽）8（5）、糖化醪出口管8（6）、下粉筒9（7）、糖化锅进水管9（8）、加热蒸汽进管9（9）、冷凝水接管10（10）、不凝蒸汽出口10（11）、锅内冷凝水出口11（12）、人孔11（13）视镜11参考文献13附图如下：13一、糖化的定义糖化是指将麦芽和辅料中高分子贮藏物质及其分解产物(淀粉、蛋白质、核酸、半纤维素等及其分解中间产物)，通过麦芽中各种水解酶作用以及水和热力作用使之分解并溶于水的过程。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7580，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。淀粉的分解产物占到麦汁组成的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。二、糖化的方法糖化方法有多种。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。部分麦芽被几次煮沸即为几次煮出法。本设计采用国内常用的双醪一次煮出糖化法三、糖化过程热量及物料衡算（一）、热量衡算本设计采用二次煮出糖化法糖化工艺流程为:自来水，18糊化锅 糖化锅热水50 大米粉2835.39kg 麦芽粉6048.82kg 料水比14.5 料水比 13.5 麦芽粉 567.08kg 46.7 60min 10min 10min t 63 60min 70 10min 冷却 5min 7min90 20min 100 30min 70 25min 20min 过滤 糖化结束 78 100 10min由于本设计采用国内常用的双醪一次煮出糖化法，下面就一气工艺为基准进行糖化车间的热量衡算。工艺流程如6-1图，数据根据表5-2糖化用水耗热量Q根据工艺，糊化锅加水量为：G1=（3898.990+779.80）4.5=21054.555kg式中，3898.990为糖化一次大米粉量，779.80为糊化锅加入的麦芽量（为大米量的20%）。糖化锅加水量为： G2=5068.693.5=17740.415kg式中，5068.69为糖化一次麦芽粉量，即（5848.489-779.8）kg，而5848.489为糖化一次麦芽定额量。故糖化总用水量为：Gw=G1+G2=21054.555+17740.415=38794.97kg自来水平均温度取t1=18，而糖化配料用水温度t2=50，故耗热量为：Q1=（G1+G2）cw（t2-t1）=5189215.187kJ（二）糖化过程物料衡算全年生产天数为300天，设旺季生产240天，淡季生产60天。旺季每天糖化数为7次，淡季每天生产次数为5次，则全年糖化次数为：2407+605=1980（次）计算的基础数据可算出每次投料量及其他项目的物料平衡。（1）年实际生产啤酒：1000001.012=98814229.25L（2）清酒产量：98814229.25（10.02）=100830846.2L（3）发酵液总量：100830846.2（10.015）=102366341.3L（4）冷麦汁量：102366341.3（10.016）=104030834.6L（5）煮沸后热麦汁量：104030834.6（10.075）=112465767.2L 20麦汁体积：112465767.21.04=108140160.8L 12P麦汁质量为（20）：108140160.81.084=117.2106Kg （6）混合原料量：117.2106Kg 12%73.16%=19.23106Kg（7）麦芽耗用量：19.23106Kg 0.60=11.54106Kg 大米耗用量：（19.2311.54）106=7.69106Kg（8）酒花耗用量：112465767.20.2%=224931.53Kg根据经验估算，混合原料量定为19.3106Kg，实际产量才大于100000t啤酒。 把前述的有关啤酒糖化间的三项物料衡算计算结果，整理成物料衡算表：如表5-2所示。表5-2 啤酒厂糖化车间物料衡算表物料名称单位对100kg混合原料100L 12P淡色啤酒糖化一次定额量100000t/a啤酒生产混合原料Kg10019.469747.47519300000麦芽Kg6011.685848.48911580000大米Kg407.783898.9907720000酒花Kg1.220.2276114.029225777.89热麦汁L584.92113.8257014.618112888943.8冷麦汁L541.05105.2852738.522104422273湿糖化糟Kg84.4216.438228.81816293060湿酒花糟Kg3.660.683342.088677333.66发酵成品液L532.39103.6051894.705102751516.6清酒液L524.41102.0451116.285101210243.9成品啤酒L513.9210050093.95999186039.01备注：12P淡色啤酒的密度为1012kg/m3，实际年生产啤酒为100376t。四、糖化锅设备设计（一）、功能用途：糖化锅是用来进行麦芽粉的蛋白分解，并与以糊化的大米醪混合，使醪液保持一定的温度，进行淀粉糖化的设备。用于糖化的设备使糖化锅。（二）、糖化锅的分类糖化锅的品种按啤酒成套糖化设备每次糖化的热麦汁产量划分为14，25，35.5，50，63，90m3等五种。糖化锅的结构形式按锅身形状和介质加热方式划分为六种，见表7-3表7-3糖化锅的分类表结构型式代号圆柱形锅身、平形夹套式加热底YP圆柱形锅身、球形夹套式加热底YQ圆柱形锅身、锥形夹套式加热底YZ圆柱形锅身、环管式加热装置YH圆柱形锅身、“V”形加热底YV矩形锅身、“V”形加热底JV（三）、糖化锅型号的选择根据QB91789标准的规定，常用的糖化锅产品型号见表7-4表7-4 常用糖化锅型号表型号结构型式成套糖化设备每次糖化热麦汁成品量（m3/次）有效容积（m3）JYP1410圆柱形锅身、平形夹套式加热底1410JYQ35.523圆柱形锅身、球形夹套式加热底35.523JYH35.532圆柱形锅身、环管式加热装置35.532JJV35.530矩形锅身、“V”形加热底35.530JJV5039矩形锅身、“V”形加热底5039JYZ5037圆柱形锅身、锥形底5037JYV5039圆柱形锅身、“V”形加热底5039JYH5040圆柱形锅身、环管式加热装置5040JYZ9073圆柱形锅身、锥形夹套式加热底9073JYN9078圆柱形锅身、“V”形加热底9078根据实际情况，本设计采用JYV型糖化锅。 （四）、糖化锅的相关计算 根据物料以及热量衡算所得数据可知，一次糖化糖化锅中需要麦芽粉量为5068.69kg，加水17740.415kg，糊化锅中大米麦芽混合物量为（3898.990+779.80）4678.79kg，加水21054.555kg，糊化时蒸发量为857.778kg。因此第一次煮沸后，糊化醪量+糖化醪量5068.69+17740.415+4678.79+21054.555-857.77847684.672kg可知，大米粉含水量为13，麦芽粉含水量为6糖化醪干物质相对密度为1.08，则：糖化锅有效体积糖化锅的容量系数在0.770.82之间，锅身与高度之比一般取21。设计估算可以按下式估算D，设底高部分为空余系数部分，取圆筒直径D与高度H之比为21，则所以，D=4.8m圆整 取D=5.0m H=2.5m 取容量系数为0.8，计算Q、K、A （假设加热用P=248.4Pa（绝）饱和蒸汽加热。）依热量衡算部分数据，在双醪二次煮出糖化法中，最大传热是在第二次煮沸前混合醪由63升温至70，所需热量为Q3=G混合c混合（70-63）=1279336.27kJQ=G混合c混合（7063）=1279336.27=15352035.24kJ/h.加热面材料取不锈钢板=8mm，不锈钢=17.4W/（mK）总传热系数，由于不锈钢板的导热系数很小，所以1和2可忽略不计，因此考虑实际热效率比理论K值降低20%即K实=21750.8=1740W/（m2K） 传热面积：取A=41m2（1）、搅拌功率计算设搅拌器宽b=0.40m，锅内液柱高H液=2.9m，按永田公式：设搅拌器折角=60=38.71=0.6950=1.1+4-2.5-7=1.3112Rem=nd2/= =0.1304相关参数：d搅拌浆叶长度（m）n浆叶转数（r/s）流体密度（kg/m3）流体粘度（Ns/m2）（Pas）D糊化锅直径（m）b搅拌浆叶宽度（m）H液液层高度（m）搅拌浆折叶角，一般为45或60传动机构总效率，取0.4-0.5K电机功率储备系数 1.2-1.4K1搅拌阻力系数 1.1-1.3根据实际计算，本设计选取JYV5045型糖化锅，主要的技术参数为型号JYV5045型号JYV5045全容积（m3）有效容积（m3）加热面积工作温度： 加热底（）工作压力：锅内（MPa） 加热底（MPa）锅身直径（mm）564541167常压0.655000锅体高度（mm）搅拌器：直径（mm） 转速（r/min）电动机：功率（kW） 转速设备质量（kg）外型尺寸（直径高度，不含排气筒）（mm）250033002010.513.51370052008250（2）、电机的选择：所以本实验选择11kw的电动机，选择上海沪迪电机有限公司生产的型号为YY180L-8的电动机。（3）、轴承选型：材料与零部件中P389轴承型号 d D b r d1 D1 a k r 重量kg311 55 120 29 3 65 110 5 6 2 1.37减速器选用卧式蜗轮减速器 查材料与零部件下P612查表4-24-100 选用PH180型 减速器 重量182kg联轴器查材料与零部件中P567选用联轴器型号为SB1101/24-65-4（4）、糖化锅排醪管（至滤过槽）：查 化工原理上P20 表11 水及低粘度液体（11051106Pa）流速范围为1.53.0m/s 则取醪液流速为2m/s 工艺设计放醪时间10min糖化醪有效体积为21.31m3 则D0.15m圆整取 D150mm s4.5mm L150mm校核 满足设计要求（5）、糖化醪出口管至糊化锅的醪液量为： 取醪液密度为1068kg/m3醪液流速为2.0m/sVD0.085圆整取D80mm s4mm L150mm校核 2.2m/s满足设计要求（6）、下粉筒：查啤酒工业手册下P51成品麦芽粉比容C2.560m3/t 一次糖化锅进麦芽粉量为6615.9/23307.95kg 则V总3.307952.568.47 进料时间10min 麦芽粉流速为1m/s0.134m圆整取 D125mm s4mm L150mm校核1.1m/s满足设计要求（7）、糖化锅进水管：糖化锅中一次加水量为：21170.87/210585.435kg 加水时间20min 自来水流速1.5m/sV10.61m30.086m圆整取 D100mm s4mm L150mm校核 1.44m/s满足设计要求（8）、加热蒸汽进管：糖化锅最大耗用蒸汽量为：5min升温阶段查化工工艺设计手册上 P2298 0.2MP蒸汽密度1.23kg/m3查发酵工厂工艺设计概论P173 表81 取蒸汽流速35m/sV0.175m圆整取 D200mm s6mm L150mm校核 32m/s满足设计要求（9）、冷凝水接管：假设蒸汽全部冷凝，取水流速1.5m/s 查化工原理上 P331 20水的密度为：水998kg/m3 则V水0.380.009m圆整取 D10mm s3mm L80mm校核1.34m/s满足要求（10）、不凝蒸汽出口：取蒸汽量的5%为不凝蒸汽 取蒸汽通入时间1小时 则D蒸汽377.865%18.89kgV15m30.014圆整取 D15mm s3mm L80mm校核30m/s满足要求（11）、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 蒸发水量为 37.89V0.04m30.01m圆整取 D10mm s3mm L80mm校核 1.69m/s满足设计要求（12）、人孔：查材料与零部件上 P474 选用500mm人孔DgDD1HH1b数量直径长度螺栓不锈钢碳钢重量总重500600560221401216M165011.1616.8428标准图号 JB040046（13）视镜：本设计选用标准图号为 JB593641视镜。查材料与零部件上P494图251标记标准图号重量视镜Pg6Dg50JB5936412.3查化工设备机械基础P347 （14）管口法兰：表41管口法兰总表项目排醪管（至滤过槽）DN80排醪管(至糊化锅)DN150下粉筒DN125锅内进水管DN100蒸汽进口管DN200不凝蒸汽出口管DN15蒸汽冷凝水出口管DN10锅内冷凝水出口管DN10管子外径A188.9168139.7114.3219.121.317.217.2平面法兰DKLnThCB1190150184M161890.5265225188M1620170.5240200188M1620141.5210170184M1618116320280188M1622221.580551