年产十万吨啤酒厂糖化锅设计.docx
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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
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
参考文献13
附图如下：
13
、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。
、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，18C
糖化锅
麦芽粉
糊化锅
大米粉2835.39kg
料水比1:
4.5
料水比1:
3.5
—►
60min
麦芽粉567.08kg
46.7
C
10
min
10min1
f
tC
---
63
1
r
C
60min
70
Cj
I
10
min
冷
1
》却
j
5min,
r
7min
6048.82kg
90C20min
C30min
100
25min
20min
过滤
*
糖化结束y-78
C"-
100
C
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：
G=（3898.990+779.80）X4.5=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=5068.69X3.5=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：
G=G+G=21054.555+17740.415=38794.97kg
自来水平均温度取ti=18C，而糖化配料用水温度12=50^，故耗热量为:
Q=（G+G）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：
240X7+60X5=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
20C麦汁体积：
112465767.2-1.04=108140160.8L
12°P麦汁质量为（20C）：
108140160.8X1.084=117.2X106Kg
（6）混合原料量:
117.2X106KgX12%73.16%=19.23X106Kg
（7）麦芽耗用量：
19.23X106KgX0.60=11.54X106Kg
大米耗用量：
（19.23—11.54）X106=7.69X106Kg
（8）酒花耗用量：
112465767.2X0.2%=224931.53Kg
根据经验估算，混合原料量定为19.3X106Kg,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
100L12°P淡色
啤酒
糖化一次定
额量
100000t/a啤
酒生产
混合原料
Kg
100
19.46
9747.475
麦芽
Kg
60
11.68
5848.489
大米
Kg
40
7.78
3898.990
酒花
Kg
1.22
0.2276
114.029
225777.89
热麦汁
L
584.92
113.82
57014.618
112888943.8
冷麦汁
L
541.05
105.28
52738.522
104422273
湿糖化糟
Kg
84.42
16.43
8228.818
湿酒花糟
Kg
3.66
0.683
342.088
677333.66
发酵成品液
L
532.39
103.60
51894.705
102751516.6
清酒液
L
524.41
102.04
51116.285
101210243.9
成品啤酒
L
513.92
100
50093.959
99186039.01
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。
（二八糖化锅的分类
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,
35.5，50,63,90吊等五种。
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
（三八糖化锅型号的选择
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
型号
结构型式
成套糖化设备每次
糖化热麦汁成品量
（m/次）
有效容积
（用）
JYP14X10
圆柱形锅身、平形夹套式加热底
14
10
JYQ35.5X23
圆柱形锅身、球形夹套式加热底
35.5
23
JYH35.5X32
圆柱形锅身、环管式加热装
置
35.5
32
JJV35.5X30
矩形锅身、“V'形加热底
35.5
30
JJV50X39
矩形锅身、“V'形加热底
50
39
JYZ50X37
圆柱形锅身、锥形底
50
37
JYV50X39
圆柱形锅身、“V'形加热底
50
39
JYH50X40
圆柱形锅身、环管式加热装
置
50
40
JYZ90X73
圆柱形锅身、锥形夹套式加
热底
90
73
JYN90X78
圆柱形锅身、“V'形加热底
90
78
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％=5068.69（16%）4678.79（113%）100%18.53%
47684.672
相对密度为1.08，贝
糖化锅有效体积二47684.67244.15（m2）
1.081000
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，贝U
所以，D=4.8m
D2
V有〒H
D3
8
圆整取D=5.0mH=2.5m取容量系数为0.8,
计算QK、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63C升温至70E，所需热量为
Q=G混合c混合（70-63）=1279336.27kJ
Q=G合Xc混合X（70-63）X60
5
=1279336.27X60=15352035.24kJ/h.
5
加热面材料取不锈钢板S=8mm入不锈钢=17.4W/（m-K）总传热系数，由于不锈钢板的导热系数很小，所以a1和a2可忽略不计,
因此
12
2175[W/（m2?
K）]0.008
17.4
考虑实际热效率比理论K值降低20%
即K实=2175X0.8=1740W//mbK）
传热面积：
t均（127亀需70）60.43C
In
12770）
A40.56m2
K实t均3600174060.43
取A=41rn
/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
9=60°
0.6
A14
—670—0.6
DD
185
=14
0.403.3
6700.6
0.6
185
5.0
5
=38.71
2
1.3
4上0.51.14
D
d
D=C
B
10
）.6950
24
b
d
b
P1.1
4
——
2.5-
0.5
7—
D
D
D
24
=1.1+4
0.4
-2.53.3
0.5
-7°4
5
5
5
=1.3112
全容积（m）
56
锅体高度（mm
2500
有效容积（m）
45
搅拌器：
直径（mm
3300
加热面积
41
转速（r/min）
20
工作温度：
加热底「C）
167
电动机：
功率（kW
10.5
工作压力：
锅内（MPa
常压
转速
13.5
加热底（MPa
0.65
设备质量（kg）
13700
锅身直径（mr）i
5000
外型尺寸（直径x高度，不含排气筒）（mm
5200X8250
（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
重量kg
轴承型号dDbrdiD1akr
31155120293651105621.37
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PMH—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％表1—1水及低粘度液体（1X105〜1x106Pa）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
D=0.15m
圆整取D=150mms=4.5mmL=150mm
校核
127VU=—2.00m/s
D2t
满足设计要求
（5）、糖化醪出口管
至糊化锅的醪液量为：
272^9.690-2673633.83kg取醪液密度为1068kg/m'醪
液流速为卩二2.0m/s
D=0.085
圆整取D=80mms=4mmL=150mm
（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贝UV总=3.30795X2.56=8.47进料时间10min
（7）、糖化锅进水管:
校核
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
‘Q3
1183920.06
Dmax
2（Ii）
377.86
2（2196.78503.67）
3
P2—2980.2MP蒸汽密度卩=1.23kg/m
满足设计要求
（9）、冷凝水接管:
假设蒸汽全部冷凝，取水流速卩=1.5m/s查《化工原理》上P331
20r水的密度为:
P水=998kg/m3贝U
0.38
、/377.86
V水=
998
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=377.86X5%=18.89kg
18.893
V==15m
1.23
D
0.014
圆整取
校核
满足要求
D=15mms=3mm
L=80mm
1.27V
D2t
=30m/s
（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45465.440.025二37.89
260
圆整取D=10mms=3mmL=80mm
（12）、人孔：
查《材料与零部件》上P474选用巾500mm人孔
Dg
D
D
H
H
b
数量
直径x长度
螺栓不
锈钢
碳钢
重量总
重
500
600
560
22
140
12
16
M16X50
11.16
16.84
28
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》上图
2—5—1
标记
标准图号
重量
视镜Pg6Dg50
JB593-64—1
2.3
查《化工设备机械基础》
P347
（14）管口法兰：
表4—1管口法兰总表
项目排醪排醪下粉筒锅内进蒸汽进不凝蒸蒸汽冷锅内冷
管
管（至
水管
口管
汽出口
凝水出
凝水出
（至
糊化
管
口管
口管
滤过
锅）
槽）
DN125DN100
DN200
DN15
DN10
DN10
DN80
DN150
管子
A
88.9
168
139.7
114.3
219.1
21.3
17.2
17.2
外径
平
D
190
265
240
210
320
80
75
75
K
150
225
200
170
280
55
50
50
面
L
18
18
18
18
18
11
11
11
法
n
4
8
8
4
8
4
4
4
Th
M16
M16
M16
M16
M16
M10
M10
M10
C
B
18
20
20
18
22
12
12
12
90.5
170.5
141.5
116
221.5
22
18
18
法兰
Kg
2.94
5.14
4.53
3.41
6.85
0.41
0.36
0.36
质量
参考文献
[1]顾国贤•酿造就工艺学（第二版）[M].北京：
中过轻工业出版社，1996,12（2004年重印）
[2]管敦仪•啤酒工业手册[M].北京：
中国轻工业出版社，1985，7（第二次印刷）
[3]《化工设备设计手册》编写组.材料与零部件•上海：
上海人民出版社，1973.10（第一版）
[4]梁世中.生物工程设备[J].北京：
中国轻工业出版社，2005,2（第一版）
[5]吴思方.发酵工厂设计概论[J].北京：
中国轻工业出版社，2006，1（第一版）
[6]陈敏.机械制图[J].成都：
四川科学技术出版社，2003.8（第一版）
[7]姚玉英.化工原理[J].天津：
天津大学出版社，1999.8（第一版）
[8]刁玉伟，王立业.化工设备机械基础[J].大连：
大连理工大学出版社，
2003.1（第五版）
[9]管敦仪•啤酒工业手册.上、中、下[M].北京：
中国轻工业出版社，1998
[11]吴思方.发酵工厂工艺设计概论[M].北京：
中国轻工业出版社，2005.8
[12]刁玉伟.化工机械设备设计基础[M].大连：
大连理工大学出版社，
1988.8,51-347
[13]丁浩.化工工艺设计[M].上海：
上海科学技术出版社，1989
[14]梁世中.生物工程设备[M].北京：
中国轻工业出版社，2005.2,188-194
[15]石光源.机械制图[M].北京：
高等教育出版社,1990.5,10-12
附图如下:
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