年产十万吨啤酒厂糖化锅设计

1/1年产十万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(3)

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)

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75％～80％，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:

糊化锅糖化锅

大米粉麦芽粉

6048.82kg

料水比1﹕4.5料水比1﹕3.5

麦芽粉567.08kg46.7℃60min

10min

10min

t℃63℃60min

70℃

10min冷却5min

7min

90℃20min100℃30min70℃25min

20min

过滤糖化结束78℃100℃

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：

G

=（3898.990+779.80）×4.5=21054.555kg

1

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%）。

=5068.69×3.5=17740.415kg

糖化锅加水量为：G

2

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=G

1

+G

2

=21054.555+17740.415=38794.97kg

自来水平均温度取t

1=18℃，而糖化配料用水温度t

2

=50℃，故耗热量为：

Q1=（G

1

+G

2

）c

w

（t

2

-t

1

）=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：

240×7+60×5=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：100000÷1.012=98814229.25L

（2）清酒产量：98814229.25÷（1－0.02）=100830846.2L

（3）发酵液总量：100830846.2÷（1－0.015）=102366341.3L

（4）冷麦汁量：102366341.3÷（1－0.016）=104030834.6L

（5）煮沸后热麦汁量：104030834.6÷（1－0.075）=112465767.2L

20℃麦汁体积：112465767.2÷1.04=108140160.8L

12°P麦汁质量为（20℃）：108140160.8×1.084=117.2×106Kg（6）混合原料量：117.2×106Kg×12%÷73.16%=19.23×106Kg

（7）麦芽耗用量：19.23×106Kg×0.60=11.54×106Kg

大米耗用量：（19.23－11.54）×106=7.69×106Kg

（8）酒花耗用量：112465767.2×0.2%=224931.53Kg

根据经验估算，混合原料量定为19.3×106Kg，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

备注：12°P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

（三）、糖化锅型号的选择

根据QB917－89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

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+21054.555-857.778

＝47684.672kg

可知，大米粉含水量为13％，麦芽粉含水量为6％糖化醪干物质％＝%53.18%100672

.47684%)

131(79.4678%)61(69.5068=?-?+-?

相对密度为1.08，则：糖化锅有效体积＝

)(15.441000

08.1672.476842m=?

糖化锅的容量系数在0.77～0.82之间，锅身与高度之比一般取2∶1。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2∶1，则

所以，D=4.8m

圆整取D=5.0mH=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）=1279336.27kJ

Q=G混合×c混合×（70－63）×5

60

=1279336.27×560

=15352035.24kJ/h.

加热面材料取不锈钢板δ=8mm，λ不锈钢

=17.4W/（m·K）

总传热系数，由于不锈钢板的导热系数很小，所以α1和α2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=2175×0.8=1740W/（m2·K）

传热面积：℃）

（）（（均43.607012763127)

70127()63127==

?Int

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θ=60°

=???

?????+???

??-+1856.053.36700.540.0146

.0=38.71

]/[21754

.17008.01

1

2）（壁

KmWK?==

=

λδ2

56.4043

.60174036001000

24.15352035mtKQA=???=?=

均实??

?

?????+???

??-?????+=1856.0670146

.0DdDbA8

4

3

2

DHDVππ=

?=

有

??

?

?????-???

??--=DdDbB14.15.043.1210=0.6950

=1.1+4??

?

??54.0-2.52

5.053.3???

??--74

54.0?????=1.3112

Rem=ρnd2

/μ=915.739593110

17.51064

33.03.3422=???=-μρnd

=0.1304

相关参数：

d—搅拌浆叶长度（m）n—浆叶转数（r/s）ρ—流体密度（kg/m3）

μ—流体粘度（N·s/m2）（Pa·s）D—糊化锅直径（m）b—搅拌浆叶宽度（m）H液—液层高度（m）

θ—搅拌浆折叶角，一般为45°或60°η—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JYV50×45型糖化锅，主要的技术参数为

4

2

75.05.241.1?

??

??-?????--?????+=DbDdDbP()

2

.135.066.03

66

.03

Re2.310Re2.110ReθSinDHBA

NpDbp

mmm???

???????????+++=?

???

?

+()

2

.154.035.03112

.166.03

66

.03

6059.2915.73959312.310915.73959312.1106950.0915.739593141

Sin???

?

??????

?????+?++=

?

???

?

+kWdnNNP951.13.333.010641304.05353=???==ρ轴kW

NKK

N6.104.05

.0951.13.14.15

.01=+??

=+=η

轴电

（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dDbrd1D1akr重量kg31155120293651105621.37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PЧH—180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1—1水及低粘度液体（1×105～1×106Pa）流速范围为1.5～3.0m/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

31.21600/24

2

=??ssmDπ

D＝0.15m

圆整取D＝150mms＝4.5mmL＝150mm

校核

μ＝

smt

DV

/00.227.12

=满足设计要求（5）、糖化醪出口管至糊化锅的醪液量为：kg83.3633267.02

69.27219=?取醪液密度为1068kg/m3

醪液流速为μ＝2.0m/s

V＝

34.31068

83

.3633m=32

4.3300/24

mssmD=??π

D＝0.085

圆整取D＝80mms＝4mmL＝150mm

校核

t

DV

2

27.1=

μ＝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C＝2.560m3/t一次糖化锅进麦芽粉量为6615.9/2＝3307.95kg则V总＝3.30795×2.56＝8.47进料时间10min麦芽粉流速为μ＝1m/s

=?=

t

Vs

Dπμ4600

114.347

.84???＝0.134m

圆整取D＝125mms＝4mmL＝150mm

校核

t

DV

2

27.1=

μ＝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：21170.87/2＝10585.435kg加水时间20min自来水流速μ＝1.5m/s

V＝

998

435

.10585＝10.61m3

=?=

t

V

Dπμ40.086m圆整取D＝100mms＝4mmL＝150mm

校核

t

DV

2

27.1=

μ＝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

86.377)

67.50378.2196(206

.1183920)(23max=-=-=

iIQD

查《化工工艺设计手册》上P2—2980.2MP蒸汽密度ρ＝1.23kg/m3查《发酵工厂工艺设计概论》P173表8—1取蒸汽流速μ＝35m/s

V＝32.30723

.186.377m=

=?=

t

V

Dπμ40.175m圆整取D＝200mms＝6mmL＝150mm

校核

t

DV

2

27.1=

μ＝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μ＝1.5m/s查《化工原理》上P33120℃水的密度为：ρ水＝998kg/m3则

V水＝=998

86.3770.38

=?=

t

V

Dπμ40.009m圆整取D＝10mms＝3mmL＝80mm

校核

t

DV

227.1=

μ＝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＝377.86×5%＝18.89kg

V＝23

.189.18＝15m3

=?=

t

V

Dπμ40.014

圆整取D＝15mms＝3mmL＝80mm

校核

t

DV

2

27.1=

μ＝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6025

02.044.45465???＝37.89

V＝0.04m3

=?=

t

V

Dπμ40.01m圆整取D＝10mms＝3mmL＝80mm

校核t

DV

2

27.1=μ＝1.69m/s满足设计要求（12）、人孔：

查《材料与零部件》上P474选用ф500mm人孔

标准图号JB04—0046（13）视镜：

本设计选用标准图号为JB593—64—1视镜。查《材料与零部件》上P494图2—5—1

查《化工设备机械基础》P