啤酒糖化车间设计说明书.docx

1、啤酒糖化车间设计说明书五、 30000t/a 啤酒厂糖化车间的物料衡算啤酒厂糖化车间的物料平衡计算主要项目为原料（麦芽、大米）和酒花用量，热麦汁和冷麦汁量，废渣量（糖化糟和酒花糟）等。1. 糖化车间工艺流程示意图（图 5-1 ）图 5-1 啤酒厂糖化车间工程流程示意图麦糟麦 汁 煮 沸 回 旋 沉 淀 薄 板 冷 却 发酵车间热凝固物 冷凝固物2. 工艺技术指标及基础数据基础数据见表 5-1表 5-1 啤酒生产基础数据项目名称百分比（ %）项目名称百分比（ %）原料利用率98原料配比麦芽70定额指 标麦芽水分6大米30大米水分12冷却损失7无水麦芽浸出率78啤酒损失率 （ 对热麦汁 ）发酵损失

2、1.5无水大米浸出率90过滤损失1.5麦芽清净和磨碎损失0.1装瓶损失2.0总损失12根据上表的基础数据首先进行 100kg 原料生产 12淡色啤酒的物料衡算，然后进行 1000L12淡色啤 酒的物料衡算，最后进行 100000t/a 啤酒厂糖化车间的物料平衡计算。3. 100kg 原料（ 70%麦芽，30%大米）生产 12P 淡色啤酒的物料衡算（1）热麦汁量根据表 5-1可得原料收率分别为：麦芽收率为：0.78（1006）100=73.32%大米收率为：0.90（10012）100=79.2%混合原料收得率为：0.7 73.32%+0.3 79.2% 98%=73.58%由上述可得 100k

3、g 混合原料可制得的 12热麦汁量为：（ 73.58 12）100= 613.17 （kg）又知 12汁在 20时的相对密度为 1.084 ，而 94热麦汁比 20时的麦汁体积增加 1.04 倍，故热麦汁94）体积为：（ 613.17 1.084）1.04=58 8.28L2）添加酒花量：613.170.2%=12.26kg3）冷麦汁量为：588.28（ 1 0.07 ）=547.10L4）发酵成品液量：547.10（ 1 0.015 ）=538.89L5）清酒量（过滤）为： 538.89 （ 1 0.015 ）=530.81L6）成品啤酒量为：530.81（ 1 0.02 ）=520.19L

4、4. 生产 1000L12P淡色啤酒的物料衡算根据上述衡算结果知， 100kg 混合原料可生产 12成品啤酒 520.19L ，故可得出下述结果：1） 生产 1000L12淡色啤酒需耗混合原料量为：1000520.19 ）100=192.24kg2） 麦芽耗用量： 192.24 70%=134.568kg3） 大米耗用量： 192.24 134.568=57.672kg4） 酒 花 用 量 为 对 淡 色 啤 酒 ， 热 麦 汁 中 加 入 的 酒 花 量 为 2%， 故 酒 花 耗 用 量 为 ：588.28/520.19 ）10002%=22.62kg（ 5） 热麦汁量为： （ 588.2

5、88/540.2 ）1000=1089.0L（ 6） 冷麦汁量为： （ 547.10/540.2 ）1000=1012.8L（ 7） 湿糖化糟量： 设排出的湿麦糟水分含量为 80%，则湿度糟量为： （ 1 0.06 ）（100 78） / （10080）134.568=139.14kg 湿大米糟量为： （10.1 2）（10090） / （ 100 80） 57.672=25.38kg 故湿糖化糟量为： 139.14+25.38=164.52kg（ 8） 酒花糟量 设麦汁煮沸过程干酒花浸出率为 40%，且酒花糟水分含量为 80%，则酒花糟量为： （10040） / （10080） 22.67=

6、68.01kg（9） 发酵成品液量： （532.39/513.92 ）100=103.60L（ 10）清酒量： （ 530.81/520.19 ）1000=1020.42L（ 11）成品酒量： 520.19/520.19 1000=1000L（ 12）发酵液量： 538.89/520.19 1000=1035.95L5. 100000t/a 12 P 淡色啤酒糖化车间物料衡算全年生产天数为 300天，设旺季生产 150 天，淡季生产 150天。旺季每天糖化数为 8次，淡季每天生 产次数为 4 次，则全年糖化次数为：8 5 30+45 30=1800（次） 计算的基础数据可算出每次投料量及其他项

7、目的物料平衡。（ 1）年实际生产啤酒： 300001.012= 29382.96L（ 2）清酒产量： 29382.96 （ 1 0.02 ）=29982.61L（ 3）发酵液总量： 29982.61 （ 10.015 ） =30439.2L（ 4）冷麦汁量： 30439.2 （ 1 0.015 ）=30902.74L（ 5）煮沸后热麦汁量： 30902.74 （ 10.078 ） =33517.07L20麦汁体积： 33517.07 1.04= 32227.95L12P麦汁质量为（ 20）： 32227.95 1.084= 34935.1Kg（ 6）混合原料量： 34935.1 Kg 12%

8、73.58%=5697.49Kg（ 7）麦芽耗用量： 5697.49 Kg 0. 70=3988.24Kg大米耗用量： 5697.49 3988.24=1709.25Kg（ 8）酒花耗用量： 33517.07 2%=670.34Kg根据经验估算，混合原料量定为 5694.49Kg ，实际产量才大于 30000t 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30000t/a 啤酒生产混合原料Kg100192.243165.275697490

9、麦芽Kg70134.5682215.693988240大米Kg3057.672949.591709250酒花Kg12.2622.62372.41670340热麦汁L588.281089.018620.5933517070冷麦汁L547.101012.817168.1930902740湿糖化糟Kg84.42164.528228.81816293060湿酒花糟Kg3.6668.01342.088677333.66发酵成品液L538.891035.9516910.6730439200清酒液L530.811020.4216657.0129982610成品啤酒L520.19100016323.87293

10、82960备注： 12P 淡色啤酒的密度为 1012kg/m3，实际年生产啤酒为 29382.96t六、 100000t/a 啤酒厂糖化车间热量衡算 本设计采用国内常用的双醪一次煮出糖化法，下面就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以下对糖化过程各步操作的热量分别进行计算：（一）糖化用水耗热量 Q1根据工艺，糊化锅加水量为：G1=（949.58+949.58 0.2 ） 4.5= 5127.73kg式中， 949.58 为糖化一次大米粉量， 189.92 为糊化锅加入的麦芽量（为大米量的 20%）。糖化锅加水量为： G 2=（ 2215.69-189.

11、92 ）3.5= 7090.195kg式中， 2025.77 为糖化一次麦芽粉量，即（ 2215.69-189.92 ） kg，而 2215.69 为糖化一次麦芽定额量。 故糖化总用水量为：Gw=G1+G2=5127.73+7090.195=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=（ G1+G2）cw（t 2-t 1） =12217.925 4.18 32=1634000kJ图 6-1 啤酒厂糖化工艺流程示意图（二）第一次米醪煮沸耗热量 Q2由工艺流程图可知Q2=Q21 +Q22+Q231.糊化锅内米醪由初温 t 0 加热至 10

12、0耗热 Q21Q21=G米醪 c 米醪 （ 100-t 0）（1） 计算米醪的比热容 c 米醪 根据经验公式 c 谷物 =0.01 （ 100-W） c0+4.18W进行计算。式中 W为含水百分率； c0为绝对谷物比热容，取 c 0=1.55kJ/ （kgK）。c 麦芽=0.01 （100-6 ）1.55+4.18 6=1.708 kJ/ （kgK）c 大米 =0.01 （ 100-12 ） 1.55+4.18 1 2=1.8656 kJ/ （ kg K）c 米醪 =（G大米 c 大米+G麦芽 c 麦芽+G1cw） / （ G大米+G麦芽+ G1）=（ 949.58 1.8 656+189.9

13、2 1.708+ 5127.73 4.18 ）（ 949.58+189.92+5127.73 ）=3.75 kJ/ （kgK）（2） 米醪的初温 t 0设原料的初温为 18，而热水为 50，则 t 0= （G 大米 c 大米 +G麦芽 c 麦芽 ）18+G1cw50 / G 米醪 c 米醪 =47. 2其中： G 米醪 =949.58+189.92+5127.73=6267.23kg（ 3）把上述结果代回 Q21=G米醪c 米醪（100-t 0），得Q21=6267.23 3.75 （ 100-47.2 ）=1240000kJ2.煮沸过程蒸汽带出的热量 Q22设煮沸时间为 40min，蒸发量为

14、每小时 5%，则蒸发水分为：V 1=G米醪5%4060= 6267.23 5%4060= 208.91kg故 Q22=V1I=208.91 2257.2= 471550kJ式中， I 为煮沸温度（约为 100）下水的汽化潜热（ kJ/kg ）。3热损失 Q23米醪升温和第一次煮沸过程的热损失约为前二次耗热量的 15%，即：Q23=15%（ Q21+Q22）4.由上述结果得：Q2=1.15 （ Q21+Q22） =1.15 （1240000+471550）=1970000kJ（三）第二次煮沸前混合醪升温至 70的耗热量 Q3按糖化工艺，来自糊化锅的煮沸的米醪与糖化锅中的麦醪混合后温度应为 63，

15、故混合前米醪先从100冷却到中间温度 t 。1.糖化锅中麦醪的初温 t 麦醪已知麦芽粉初温为 18，用 50的热水配料，则麦醪温度为：t 麦芽 = （G 麦芽 c 麦芽 18+G2cw50） /G 麦醪 c 麦醪=（ 2025.77 1.70818+ 7090.195 4.18 50） / （9115.965 3.63）=46.66 其中： G麦醪 =G 麦芽+G2=2025.77+7090.195=9115.965kgc 麦醪 = （G 麦芽 c 麦芽 +G2cw） / （G 麦芽 +G2）=（2025.77 1.708+ 7090.195 4.18 ） /9115.965=3.63kJ/

16、（kgK）2.根据热量衡算，且忽略热损失，米醪与麦醪并合前后的焓不变，则米醪的中间温度为：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=（ 15383.2 3. 6863-9115.965 3.6346.6 6） / （ 6267.23 3.75 ）=86.05 其中：G 米醪= G米醪V1=25733.345-857.778=24875.567kgG混合=G米醪+G麦醪 =6267.23+9115.965=15383.2kgc 混合 =（G米醪 c 米醪 + G 麦醪 c 麦醪） / G 混合=（ 6267.23 3. 75+9115.96

17、5 3.63 ） /15383.2=3.68 kJ/ （kgK）因此温度比煮沸温度只低 20左右， 考虑到米醪由糊化锅到糖化锅输送过程的热损失， 可不必加中间冷却器。3.Q3=G混合 c 混合（ 70 63） =15383.2 3.68 7=396000kJ（四）第二次煮沸混合醪的耗热量 Q4由糖化工艺流程可知：Q4= Q41+ Q42 +Q431.混合醪升温至沸腾所耗热量 Q41（1）经第一次煮沸后米醪量为：G 米醪 = G 米醪 V1=6267.23-208.91=6058.32kg糖化锅的麦芽醪量为：G麦醪 =G 麦芽+G2=2025.77+7090.195=9115.965kg 故进入

18、第二次煮沸的混合醪量为：G 混合 =G 米醪 +G麦醪= 6058.32+9115.965=15174.29kg（2）根据工艺， 糖化结束醪为 78，抽取混合醪的温度为 70，则送到第二次煮沸的混合醪量为 =G 混合（ 78 70）/ G 混合（100 70） =15174.29 8/15174.29 30=26.67%（3）麦醪的比热容c 麦醪 = （G 麦芽 c 麦芽 +G2cw） / （G 麦芽 +G2）=（2025.77 1.708+ 7090.195 4.18） /9115.965=3.63kJ/ （kgK）混合醪的比热容：c 混合 =（G 米醪 c 米醪 + G 麦醪 c 麦醪 ）

19、 / （G 米醪 +G麦醪 ）= （6058.32 3.75 +9115.965 3.63 ） / （6058.32+9115.965 ）=3.68kJ/ （kgK）（4） 故 Q41=26. 7% G混合 c混合（10070）=0.26715174.293.6830 =447000kJ2.二次煮沸过程蒸汽带走的热量 Q42煮沸时间为 10min，蒸发强度为 5%，则蒸发水分量为：V2=26.67% G 混合 5%1060 =26.67% 15174.29 5%1060 =33.76kg故 Q42=IV 2=2257.2 33.67=76210kJ式中， I 为煮沸下饱和蒸汽焓（ kJ/kg

20、）。3.热损失 Q43根据经验有：Q43=15%（ Q41+Q42）4.把上述结果代回 Q4= Q41+ Q42 +Q43 得Q4=1.15 （Q41+Q42） =1.15 （ 447000+76210）=601700kJ（五）洗糟水耗热量 Q5设洗糟水平均温度为 80，每 100kg 原料用水 450kg，则用水量为：G 洗 =3165.27 450100= 14243.72kg故 Q5=G洗c w（ 80 18） =14243.72 4.18 62=3690000=3690000kJ（六）麦汁煮沸过程耗热量 Q6Q6=Q61+Q62+Q631.麦汁升温至沸点耗热量 Q61有表 5-2 糖化

21、物料衡算表可知， 100kg 混合原料可得到 588.28kg 热麦汁，并设过滤完毕麦汁温度为 70。则进入煮沸锅的麦汁量为：G麦汁 =3165.27 588.28 100=18620.65kg又c麦汁=（2215.69 1.708+ 949.58 1.8 656+3165.27 6.44.18） /（3165.27 7.4） =3.615 kJ/ （kgK） 故 Q61= G 麦汁 c 麦汁 （100-70 ）=18620.65 3.615 30=2020000kJ2.煮沸过程蒸发耗热量 Q62煮沸强度 10%，时间 1.5h ，则蒸发水分为：V3=18620.65 10%1.5= 2793

22、.098kg故 Q62=IV 3=2793.098 2257.2=6305000kJ3.热损失为Q63=15%（ Q61+Q62 ）4.把上述结果代回 Q6=Q61+Q62+Q63 可得出麦汁煮沸总耗热Q6=115%（Q61+Q62）=1249000kJ（ 七 ） 糖化一次总耗热量 Q 总6Q总 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 9540700kJi1（八）糖化一次耗用蒸汽量 D使用表压为 0.3MPa 的饱和蒸汽， I=2725.3kJ/kg ，则Q总D 总 4641.23kg（ I i）式中， i 为相应冷凝水的焓（ 561.47kJ/kg ）； 为蒸汽的热效率，取 =95%。（九）糖化

23、过程每小时最大蒸汽耗量 Qmax在糖化过程各步骤中，麦汁煮沸耗热量 Q6 为最大，且知煮沸时间为 90min，热效率 95%，故：Q6Qmax 6 3690000/1.5*0.95= 2590000kJ/h1.5 95%相应的最大蒸汽耗量为：Dmax Qmax 2590000 /（ 2725 .3 561 .47 ） 1196 .95 kg / h Ii（十）蒸汽单耗根据设计，每年糖化次数为 1980 次，共生产啤酒 100410t 。年耗蒸汽总量为：DT=4641.23 1800=8354214kg 每吨啤酒成品耗蒸汽（对糖化） ：Ds=8354214 29382.96=284.32kg/t

24、 啤酒每昼夜耗蒸汽量（生产旺季算）为：Dd=4641.23 8=37129.84kg/d将上述计算结果列成热量消耗综合表名称规格（MPa）每吨产品消耗定 额（ kg）每小时最大用量（ kg/h ）每昼夜消耗量（ kg/d ）年消耗量（ kg/a ）备注蒸汽0.3 （表压）284.321196.9537129.848354214七、设备的工艺计算和设备选型（一）啤酒厂糖化设备的组合方式 六器组合方式，一只糊化锅，一只糖化锅，一只过滤槽和两只麦汁煮沸锅，一只回旋沉淀槽，一只麦 汁冷却器。（二）糊化设备1.功能用途糊化设备是用来加热、煮沸谷物辅料（大米粉或玉米粉）和部分麦芽粉醪液，使淀粉糊化和液化的

25、设备，用于糊化的设备有糊化锅和糊化煮沸锅。3.型号根据 QB917 89和 ZBY99030 90 标准的规定，常用的糊化锅产品型号见表 7-2表 7-2 常用糊化锅型号表型号结构型式成套糖化设备每次糖化热 麦汁量（ m3/ 次）有效容积（ m3）JYQ1416圆柱形锅身、球形夹套式加热底146JYQ35.513圆柱形锅身、球形夹套式加热底35.513JYZ35. 513圆柱形锅身、锥形夹套式加热底35.513JJV35.517矩形锅身、“ V”形加热底35.517JJV5015矩形锅身、“ V”形加热底5015JYG5018圆柱形锅身、盘管式加热装置5018JYV5025圆柱形锅身、“ V”

26、形加热底5025JYZ5020圆柱形锅身、锥形夹套式加热底5020JYZ9027圆柱形锅身、锥形夹套式加热底9027JYZ9043圆柱形锅身、“ V”形加热底90434. 根据实际情况，本设计采用 JYV型糊化锅。（ 1）锅体 JYV 的锅体是由圆柱形锅身，“ V”形加热底和锥形锅盖组成的容器。这种糊化锅是引进 德国斯坦尼克公司的技术设计制造的，是我国目前啤酒成套糖化设备一次糖化热麦汁成品量最大的糊化锅 之一。虽然圆形糊化锅的“ V”形加热底的形状与矩形糊化锅不同，但其基本结构是相同的，即通入蒸汽的 气室都是焊在锅底下的许多角钢构成。这种锅在锅身上还装有与其高度相近并带有容量刻度的视镜，设在

27、锅盖上的人空门打开时，电源被切断，搅拌器停止转动。糊化锅的锅体由裙座来支撑，在裙座上开有方形 人孔门，供拆装和检查传动装置之用。糊化锅锅体的材质为 0Cr19Ni9 ，裙座为碳钢。（三）糖化设备1. 功能用途糖化设备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。如图 72 所示。2.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

28、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JV3.型号根据 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90784. 根据实际情况，本设计采用 JYV 型糖化锅，其锅体结构与特点，搅拌，材料均与本设计中糊化锅相似。5.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 2215.67kg ，加水 7090.195kg ，糊化锅中大米麦芽混合物量为( 949.58+18