糖化锅设计文档.doc

2.糖化工艺技术条件(1)糖化温度： 表14 糖化温度的阶段控制温度控制阶段与作用1.3540浸渍阶段：此时的温度称浸渍温度，有利于酶的浸出和酸的形成，并有利于-葡聚糖的分解2.4555蛋白质分解阶段：此时的温度称为蛋白分解温度，其控制方法如下：温度偏向下限，氨基酸生成量相对地多一些；温度偏向上限可溶性氮生成量较多一些。对溶解良好的麦芽来说，温度可以偏高一些，蛋白分解时间可以短一些。对溶解特好的麦芽，也可放弃这一阶段。对溶解不良的麦芽，温度应控制偏低，并延长蛋白质分解时间在上述温度下-葡聚糖的分解作用继续进行3.6270糖化阶段：此时的温度通称糖化温度，其控制方法如下：在6265下，生成的可发酵性糖比较多，非糖的比例相对较低，适于制造高发酵啤酒若控制在6570，则麦芽的浸出率相对增多，可发酵性糖相对减少，非糖比例增加，适于制造低发酵度啤酒控制65糖化，可以得到最高发酵浸出物收得率通过调整糖化阶段的温度，可以控制麦汁中糖与非糖之比糖化温度偏高，有利于-淀粉酶的作用，糖化时间（指碘反应完全的时间）缩短，生成的非糖比例偏高4.7578糊精化阶段：在此温度下，-淀粉酶仍起作用，残留的淀粉可进一步分解，而其他酶则受到抑制或失活(2)麦芽的-淀粉酶作用于糖化醪的最适PH为5.86.0。-淀粉酶为5.05.5。一般在6370温度范围内，和-淀粉酶的最适PH范围选用5.25.8(3)化醪浓度：糖化醪浓度以20%40%。超过40%会降低浸出物的收率。3.糖化设备：糖化锅第2章 全厂物料衡算、糖化车间热量衡算、耗水、耗冷计算2.1 全厂物料衡算基础数据：项目 名称 百分比 项目 名称 百分比 原料利用率 98 原料 麦芽 70定 麦芽水分 6 百分比 大米 30额 大米水分 12 啤酒损 冷却损失 4.5指 无水麦芽浸出率 75 失率 发酵损失 1标 无水大米浸出率 95 （对热 过滤损失 0.8 麦汁） 装瓶损失 0.7 总损失 7根据基础数据，先进行100kg原料（麦芽、大米）生产11P淡色啤酒的物料计算，然后进行100L11P淡色啤酒物料衡算最后进行10万吨/年 啤酒厂的物料衡算2.1.1. 100kg原料（70麦芽、30大米）生产11P淡色啤酒的物料衡算1.热麦汁量：由基础数据可得原料收得率分别为 麦芽收率：0.75（1006）10070.5 大米收率：0.95（10012）10083.6 混合原料收率为：0.98（0.7070.50.3083.6）10072.94 由此，100kg混合原料可制得11P热麦汁量为：72.94/11 100 663.09kg 又知11P麦汁在20时的相对密度为1.0442，而100热麦汁比20时的体积增加1.04倍，故100热麦汁体积为：663.09/1.04421.04660.42 L2.冷麦汁量：660.42（14.5）630.70 L3.发酵液量：630.70（11）624.39L4.过滤酒量：624.39（10.8）619.39 L5.成品啤酒量：619.39（10.7）615.05 L2.1.2. 生产100L11P淡色啤酒需进行的物料衡算由上面计算可知100kg混合原料可生产11P成品啤酒615.05L1.生产100L11P淡色啤酒需耗混合原料为：100/615.05 10016.26kg2.麦芽耗用量：16.267011.38kg3.大米耗用量：16.26304.88kg5.热麦汁量：660.42/615.05100107.38 L6.冷麦汁量：630.70/615.05100102.54 L2.1.3. 批次产量100t 雪花11P啤酒发酵罐的物料衡算(（原文为此）生产旺季每天糖化7次，旺季以170天计，占年产量70，淡季每天糖化4次，均留10天检修，以170天计。则每年总糖化次数7170+41701870次10万吨11P淡色啤酒糖化车间物料衡算：旺季二、三季度，预留10天检修，按170天算，设每天糖化7次，共糖化1190次，旺季产量占全年70（11P淡色啤酒密度1012 kg/m3）1.糖化1次成品酒定额量（1010410310370%）/（10121190）58126.02L)(参考修改)100t 11P雪花啤酒糖化车间物料衡算：已知，11P雪花啤酒密度为1012 kg/m31.糖化一次成品酒定额量10010001000/101298814.23L2.消耗混合原料58126.0216.26/1009451.29 kg 3.麦芽9451.29706615.9 kg4.大米9451.29302835.39kg6.热麦汁107.3858126.02/10062415.72 L7.冷麦汁102.5458126.02/10059602.42 L由前可得出整个物料衡算表：表21全厂物料衡算表物料名称单位100混合原料100L10淡色啤酒糖化一次定额10万吨/年啤酒生产混合物料Kg10016.269451.291.77107麦芽Kg7011.386615.91.24107大米Kg304.882835.391.47107热麦汁L660.42107.3862415.721.17108冷麦汁L630.70102.5459602.421.11108成品啤酒L615.0510058126.021.09108 全年实际生产啤酒量为：1.091081.012110308吨2.2 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麦糟 90min 回旋沉 酒花槽 麦汁 煮沸锅 淀槽 热凝固物 煮沸强度5% 薄板冷却器 冷麦汁 去发酵2.2.1 糖化用水耗热量Q1根据工艺，糊化锅加水量为:G1（2835.39+567.08）4.515311.12kg式中，2835.39为糖化一次的大米粉量，567.08kg为糊化锅中加入的麦芽粉量(大米的20) 而糖化锅中的加水量为 G26048.823.521170.87kg式中，6048.82为糖化一次糖化锅投入的麦芽量，即 6615.9567.086048.82kg综上所述，糖化总用水量为：GwG1G215311.1221170.87= 36481.99kg自来水平均温度取t18，而糖化配料用水温度t50 比热容 Cw 4.18kJ/kg.K故耗热量Q1GwCw(tt)36481.994.18(5018)4879830.99kJ2.2.2 第一次米醪煮沸耗热量Q21.糊化锅内米醪由初温t0加热至100，耗热量:Q2G米醪.C米醪(100t0)(1)计算米醪的比热容：C米醪由经验公式 C谷物0.01（100W）C04.18w进行计算，式中w为含水百分率，C0为绝对谷物比热容，去C01.55 kJ/kg.KC麦芽0.01(1006)1.554.1861.71 kJ/kg.KC大米0.01(10012)1.554.18121.87 kJ/kg.KC米醪(G大米C大米G麦芽C麦芽G1Cw)/(G大米G麦芽G1) (2835.391.87567.081.7115311.124.18)/（2835.39567.0815311.12）3.76kJ/kg.K(2)米醪的初温t0设原料初温为18，而热水为50，则G米醪G大米G麦芽G12835.39567.0815311.12 18713.59kgt0(G大米C大米G麦芽C麦芽)18G1Cw50/G米醪C米醪(2835.391.87567.081.71)1815311.124.1850/18713.593.76 47.10 (3)代入式Q2G米醪C米醪（100t0） 18713.593.76（10047.10） 3722207.91kJ2.煮沸过程蒸汽带出的热量Q2煮沸时间30min，蒸发量为每小时5，则蒸发水份量V1G米醪530 /6018713.59530/60467.84kg故， Q2V1I467.842257.21056007.88 kJ式中，I为煮沸温度约100下水的汽化潜热（kJ/kg）3.热损失Q2米醪升温和第一次煮沸过程的热损失为前两次耗热量的15，即：Q215（Q2Q2）4.综上可得Q21.15（Q2Q2）1.15（3722207.911056007.88）5494948.16kJ2.2.3 第二次煮沸前混合醪升温到70的耗热量Q3按糖化工艺，来自糊化锅的煮沸的醪与糖化锅中的麦醪混合后 温度应为63，所以混合前米醪应先从100冷却到中间温度t01.糖化锅中麦醪的初温t麦醪 已知，麦芽粉初温为18，用50热水配料，则麦醪温度t麦醪（G麦芽C麦芽18G2Cw50）/G麦醪C麦醪其中，G麦醪6048.8221170.8727219.69kgC麦醪（G麦芽C麦芽G2Cw）/（G麦芽G2） （6048.821.7121170.874.18）/（6048.8221170.873.63 kJ/kg.K t麦醪（6048.821.711821170.874.1850）/27219.693.6346.67 2.经第一次煮沸后米醪量为G米醪G米醪V118713.59467.8418245.75kg进入第二次煮沸的混合醪量 G混合G米醪G麦醪18245.7527219.6945465.44 kg3.混合醪比热容C混合（G麦醪C麦醪G米醪C米醪）/G混合 （27219.693.6318713.593.76）/45465.443.72 kJ/kg.K根据热量衡算，且忽略热损失，米醪与麦醪合并前后的焓不变，则米醪中间温度为：t（G混合C混合t混合G麦醪C麦醪t麦醪）G米醪C米醪（45465.443.726327219.693.6346.67）18245.753.7688.10因为此温度只比煮沸温度低10度多，考虑到米醪由糊化锅到糖化锅的输送过程的热损失，可不必加中间冷却器。综上可得:Q3G混合C混合（7063）45465.443.7271183920.06 kJ2.2.4 第二次煮沸混合醪的耗热量Q4据工艺糖化结束醪温度78，抽取混合醪的温度70，沸的混合醪量G(G混合G)（7870）C混合GC混合（10078）G/G混合26.7%1.沸醪耗热量为: Q426.7%G混合C混合（10070）26.7%45465.443.72301354742.81 kJ2.二次煮出过程蒸汽带走的热量Q4煮沸时间为10min，蒸发强度为5%，则蒸发水分量为：V226.7%G混合5%10/60101.2kg则 Q 4IV22257.2101.2228339.72kJ式中，I为煮沸温度下饱和蒸汽的焓（kJ/kg）3.热损失Q4据经验 Q415%(Q4+Q4)4.综上可得 Q41.15(Q4+Q4) 1.15(1354742.81228339.72)1820544.9kJ2.2.8 糖化一次耗用蒸汽量D使用表压为0.2MPa的饱和蒸汽 I2196.78kJ/kgDQ总/(-)i-相应冷凝水的焓503.67kJ/kg（化工工艺设计手册上2-297）-蒸汽的热效率，取95%第4章 糖化锅的结构设计和强度计算4.1 糖化锅的结构设计4.1.1 糖化锅尺寸计算1. 糊化锅糊化醪量根据前面物料计算可得：18713.59kg根据工艺设计糊化锅中糊化醪煮沸时每小时蒸发5%的水分，第一次煮沸30min则 蒸发量18713.595%30/60467.84kg第一次煮沸后糊化醪量18713.59467.8418245.75kg糖化醪量27219.69kg第一次煮沸后糖化锅中醪液量为：18245.7527219.6945465.44kg糖化醪中干物质量% 19.17%查发酵工厂工艺设计概论P310得糖化醪相对密度为1.079则糖化锅有效容积42.14m3取糖化锅充满系数为0.7，则糖化锅的总容积42.14/0.760.19m3（此处为原文）根据工艺设计每糖化一次用两个糖化锅 则每个糖化锅的V有效42.14/221.07m3V总60.87/230.10m3本设计采用平底糖化锅，上封头采用120锥形封头。取糖化锅径高比为21 则D4.25m圆整取 D4400mm（此处为我的计算结果，供参考）根据工艺设计每糖化一次用一个糖化锅 则糖化锅的V有效71.63m3V总102.33m3本设计采用平底糖化锅，上封头采用120锥形封头。取糖化锅径高比为21 则D6.39m圆整取 D6400mmHD2200mm糖化锅升气管的直径为d，根据工艺要求则 d0.7m 圆整取d700mm校核： V有效=25.9 m3 其中H取人孔以下500mm V设 V有效 符合设计要求。4.1.2 搅拌器设计搅拌器设计采用近似折叶桨式搅拌器根据设计要求 D搅拌器直径 D0糖化锅直径B搅拌桨叶宽度则 D0.7D03080mm 圆整取 3100mm B0.04D0176mm 圆整取 180mm1. 雷诺准数 ReD搅拌器搅拌叶直径 醪液容重n搅拌器转速 液体绝对粘度醪液密度 取2厘泊0.002kg/m.s本设计搅拌器转速取n30r/min0.5r/s查啤酒工业手册下P4231068kg/m3则Re25658702. 功率准数Np式中A、B、p均可查啤酒工业手册下图得到其中搅拌叶与旋转平面所成的角度 本设计为60H为锅内液面高度H1.4查图得 A21.5 B0.41 p1 则Np 0.08523. 搅拌器需要功率N需 3.25KW电机功率N电 14.175其中K1.21.4 取1.2 K11.11.3 取1.3 总0.4若取K1.4 则 N电16.54所以 本设计采用17KW电机4. 相关选型查材料与零部件中P856选用JO2系列小型鼠笼型电动机电机型号额定数据功率因数功率%启动电流额定电流启动转矩额定起矩最大转矩额定转矩重量kgJO2-71-6容量KW额定电压V 电流A转速r/min1738034.89700.8488.56.51.41.8236电机选用轴承：查材料与零部件中P854机座号 非轴伸端 1000r/min71 311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kg 311 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SB1101/24-65-44.1.3 糖化锅排醪管（至滤过槽）查 花工原理上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4.1.4 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4.1.5 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4.1.6 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4.1.7 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4.1.8 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4.1.9 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4.1.10 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4.1.11 人孔查材料与零部件上 P474 选用500mm人孔 螺栓 重量Dg D D1 H H1 b 数量 直径长度 不锈钢 碳钢 总重500 600 560 222 140 12 16 M1650 11.16 16.84 28标准图号 JB0400464.1.12 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Pg6Dg50 JB593641 2.3查化工设备机械基础P347 管口法兰总表：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DKLnThCB1190150184M161890.5265225188M1620170.5240200188M1620141.5210170184M1618116320280188M1622221.58055114M1012227550114M1012187550114M101218法兰质量Kg2.945.144.533.416.850.410.360.364.2 糖化锅锅体设计及强度计算4.2.1 锅体结构设计糖化锅锅身采用不锈钢材料 1Cr18Ni9Ti 锅底采用紫铜板 锅低夹套采用不锈钢 1Cr18Ni9Ti 锅内最高工作压力 P最高P0gh h锅内液面高度P最高工作1.0110510689.811.41.161054.2.2 锅身壁厚的计算及强度校核 锅身采用不锈钢材料 1Cr18Ni9Ti 查化工设备机械基础P299附表5b520MP s206MP 查化工设备机械基础P91 得钢材的安全系数 b3.0 s1.5则 tb/b173MP s/s137MP取二者中较小者 所以t137MP查化工设备机械基础P92 焊接接头系数0.8 则则 SnSeC1C22.85mm C10.25 C20查化工设备机械基础 P95 圆整取Sn12mm水压实验T139.42MP0.9s0.90.8206148.32MP139.42MP满足设计强度要求锥形封头采用与锅身同一规格设计。4.2.3 锅底厚度的计算校核查化工设备机械基础P8 紫铜的导热系数384.95弹性模量E1.12105夹套中通入的蒸汽压力为0.2MP 而锅内最高工作压力为0.116MP所以计算锅底厚度采用外压容器壁厚计算方法计算设锅底厚度为15mm夹套蒸汽P0.2MP Pc1.1P0.22MP锅底外半径：R0DiSe152215mmA0.0008B2/31.121050.000859.7MPP 0.204MPP0.2MP 且十分接近P所以取Se15mm则 SnSeC16mm C14.2.4 夹套设计 夹套采用的是和锅身一样的不锈钢材料 1Cr18Ni9TiS2.26 取C0.25圆整取夹套厚度为10mm4.2.5 支座设计1.锅体重量的计算锅体重量分为：升汽筒，锥形封头，锅身，锅底，夹套的重量的总和。(1)升汽筒重量的计算：升汽筒式一个不锈钢圆筒。选用厚度8mm 长度：13.70m 直径为：700mmV3.14（0.708/2）2（0.7/2）213.70.12m3查化工设备设计基础P291 材料密度为：7900kg/m3m10.127900948kg(2)锥形封头重量的计算：锥形封头是采用的120锥形。高为：1.27m 直径为：4.4m 厚度取与锅身一样的12m 近似算作圆锥的体积。 则V3.14(4.412/2)2(4.4/2)21.270.035m3m20.0357900276.5kg(3)锅身重量的计算锅身是圆筒形 厚： 12mm 高： 2.2m 直径： 4.4mV3.14（4.412/2）2（4.4/2）22.20.18m3m30.1879001422kg(4)锅底重量的计算锅底采用略带锥形的平底，采用紫铜作材料。厚度：16m 直径：4.4m 近似看作平底计算。查化工设备机械基础P8 得紫铜的密度为：8900kg/m3V3.14（4.4/2）20.0160.23m3m40.2389002047kg(5)夹套重量的计算夹套也使采用略带锥形的平底，采用不锈钢做材料。厚度： 12mm 直径： 4.2m近似看作平底计算。V3.14（4.2/2）20.0120.17m3m50.1779001314kg锅体总重量计算M948276.51422204713146036.5kg糖化一次的糖化醪量为： 45465.44kg则 糖化一次糖化锅的总重量为：M总6036.545465.4451501.94kg2.支座的选取：查化工设备设计基础 P363选用B型耳式支座4.2.6 锅底加热面积计