生物工程-070504011025-王琦玮-年产20万吨淡色啤酒厂糖化车间糖(6)

北京理工大学珠海学院2010级本科生课程设计

3.2.11蒸汽单耗

据设计，每年糖化次数为 1870 次，共生产啤酒217786吨 每年耗蒸汽总量为：

DT＝64394.18×1870＝120417116.6kg 每吨啤酒成品耗蒸汽（对糖化）： Ds＝120417116.6÷217786＝552.92kg/t 每天耗蒸汽量（按生产旺季计算）： Dd＝64394.18×7＝450759.26kg/d

综上可得，20万吨/a 啤酒厂糖化车间蒸汽消耗衡算表：

表3-3 糖化车间蒸汽消耗衡算表

名称 蒸汽 规格MPa 0.2 每吨产品消耗kg 552.92 每小时最大用量kg/h 24562.84 每天耗量kg/d 450759.26 年耗kg/a 120417116.6

4.糖化车间相关设备设计计算与选型

糖化车间主要生产设备有：糊化锅、糖化锅、过滤槽、煮沸锅和回旋沉淀槽等。

4.1糊化锅

糊化锅投入大米粉5155.25kg，麦芽粉1031.05kg，投入水27838.35kg 糊化醪的量为：

5155.25+1031.05+27838.35＝34024.65 kg

查的糊化醪的相对密度为：1068 kg/m3，则糊化锅的有效容积为：

V 有效＝34024.65÷1068＝31.86m3 取糊化锅充满系数0.7则

V 总＝V 有效÷0.7 ＝45.51m3

故糊化锅设备的容积应选50m3，所需数量1个。

采用球形底糊化锅，取D：H＝2：1（糊化锅直径与圆筒高度比），升气管面积d为液料面积1/40，

由V 有效＝

?D2H4得D＝4.88m

圆整取D＝5000mm，H＝2500mm

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升气管直径d＝0.79m，取d＝0.80m

4.2过滤槽

查《啤酒工业手册》每100kg干麦芽所需过滤面积 0.5～0.6m2，本设计取0.55m2，则所需的总过滤面积为：

S＝0.55×12028.91÷100＝66.16m2 由 S＝πD2/4得,D＝9.18m 圆取整D＝9200mm

查《啤酒工业手册》下100k麦芽需过滤槽的容量0.7～0.8m3，取0.75则总过滤体积为：

12028.91/100×0.75＝90.22m3

由V＝

?D2H4得h1＝1.4m

设底部安装滤板等，约占总高度为0.3m。 则H＝h1＋0.3＝1.4＋0.3＝1.7m 圆整取H＝1700mm

4.3煮沸锅

查《啤酒工业手册》下100kg麦芽需煮沸锅容量为800～900L则取容量为850L，且有25%～30%作为麦汁运动空间

V有效＝12028.91/100×0.85＝102.25m3 V总＝102.25×1.25＝127.82m3

取D：H＝2：1（煮沸锅锅直径与圆筒高度比），升气管面积为液料面积1/40， 由V＝

?D2H4得D＝6.88m

圆取整后直径D＝7000mm，则H＝3500mm 升气管直径d＝1565mm 取整d＝1600mm

4.4回旋沉淀槽

沸后热麦汁量为：113483.11L V有效＝13483.11÷100＝113.49m3

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空余系数为1.2，则：V总＝113.49×1.2＝136.19m3 液面高度h与槽体直径D的比一般为1:2, 由V有效＝

?D2H4得 D＝6.62m

由V总＝

?D2H4得H＝3.99m

所以取整后D＝6700mm，H＝4000mm

5.糖化锅的结构设计和强度计算

5.1糖化锅的结构设计

根据QB917－89标准的规定，常用的糖化锅产品型号如下见表

表5—1 糖化锅产品型号表

型号 结构型式 成套糖化设备每次糖化热麦汁成品量（m3/次） 14 有效容积（m3） 10 YP14×10 圆柱形锅身、平形夹套式加热底 JYQ35.5×23 圆柱形锅身、球形夹套式加热底 35.5 23 JYH35.5×32 圆柱形锅身、环管式加热装置 35.5 32 JJV35.5×30 JJV50×39 JYZ50×37 JYV50×39 JYH50×40 矩形锅身、“V”形加热底 矩形锅身、“V”形加热底 圆柱形锅身、锥形底 圆柱形锅身、“V”形加热底 圆柱形锅身、环管式加热装置 35.5 50 50 50 50 30 39 37 39 40 22

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JYZ90×73 圆柱形锅身、锥形夹套式加热底 90 73

根据实际情况，本设计采用JYV型糖化锅

5.1.1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：34024.65kg

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＝34024.65×5%×30÷60＝850.62kg

第一次煮沸后糊化醪量＝34024.65－850.62＝33174.03kg 糖化醪量＝49490.37kg

第一次煮沸后糖化锅中醪液量为：

33174.03＋49490.37＝82664.4kg

查《发酵工厂工艺设计概论》得糖化醪相对密度为 1.079kg/L 则糖化锅有效容积＝82664.4/1.079 × 1000＝76.62m3 取糖化锅充满系数为 0.7，

则糖化锅的总容积＝76.62÷0.7＝109.46m3

根据工艺设计每糖化一次用两个糖化锅 则每个糖化锅 V有效＝76.62÷2＝38.31m3 V总＝109.46÷2＝54.73m3

本设计采用平底糖化锅，上封头采用 120°锥形封头。取糖化锅直径与高比为2：1 由V有效＝

?D2H4得D＝4.62m

圆取整D＝5000mm，H＝2500mm

升气管面积为液料面积1/40，则升气管直径d＝790.57mm 圆整取d＝800mm

5.1.2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/D0＝2/3

其中d为搅拌器直径，D0为糖化锅直径。 则d＝0.7D0＝3300mm 雷诺准数

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Rem=ρnd2/μ

其中d为搅拌器搅拌叶直径，n为搅拌器转速，ρ为醪液密度，μ为液体绝对粘度。 本设计搅拌器转速取 n＝20r/min＝0.33r/s，查《啤酒工业手册》下γ＝1064kg/m3。 设搅拌器宽b=0.40m，锅内液柱高H液=2.9m，设搅拌器折角θ=60

?nd23.32?0.33?1064Rem=ρnd/μ=??7395931.915 ?4?5.17?102

?b??d??b?P?1.1?4???2.5??0.5??7???D??D??D?

24?0.4??3.3??0.4??-2.5??0.5?-7?? =1.1+4?5???5??5?=1.3112

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）＝82664.4×3.68×7＝2129434.94kJ

60Q＝G混合C混合×（70－63）×

5＝25553219.28 kJ

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

24K?1??壁?1?2175[W（/m2?K）]0.00817.4

考虑实际热效率比理论K值降低20% 即K实=2175×0.8=1740W/（m2·K）

（127?63)?(127?70)?60.43℃ 传热面积：?t均?（127?63）In（127?70）A＝Q/K实△t均＝67.51 m2 则

Np??10?1.2ReA?B?3Rem?10?3.2Re30.66m0.66m??H???????D?pb???0.35??D????Sin??1.2

=0.1304

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