《1萬(wàn)噸精釀啤酒廠糖化車(chē)間設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《1萬(wàn)噸精釀啤酒廠糖化車(chē)間設(shè)計(jì)（51頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

目 錄 第1章 緒 論 2 1.1 精釀啤酒概述 2 1.2 設(shè)計(jì)概述 3 1.2.1計(jì)選題依據(jù) 3 1.2.2設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 3 1.2.3 指導(dǎo)思想 3 1.3 廠址選擇 4 1.3.1佛山市三水區(qū)地理環(huán)境 4 1.3.2環(huán)境保護(hù)方案 4 第2章 生產(chǎn)工藝的選擇與論證 4 2.1 啤酒生產(chǎn)的工藝流程及設(shè)備流程 4 2.1.1生產(chǎn)工藝流程圖 4 2.1.2設(shè)備流程 4 2.2 啤酒釀造原料的選擇 5 2.2.1原料的選擇 5 2.2.2釀造水 5 2.2.3酒花的選擇 5 2.3 糖化工藝的選擇及論證 6 2.3.1麥芽的制作和粉碎 6 2.3.2糖化方法的選擇及論證 6 2.3.3麥芽醪的過(guò)濾 7 2.3.4麥汁的煮沸和酒花的添加 8 2.3.5麥汁的處理 9 2.4 發(fā)酵工藝 9 2.4.1啤酒酵母 10 2.4.2發(fā)酵工藝曲線 10 2.4.3工藝的論證 10 2.5 啤酒的過(guò)濾和貯酒 11 2.5.1過(guò)濾的目的 11 2.5.2過(guò)濾的方法 11 2.5.3貯酒 12 2.6 啤酒的包裝 12 2.7 成品啤酒的質(zhì)量 12 第3章 啤酒生產(chǎn)工藝計(jì)算 14 第4章 啤酒生產(chǎn)設(shè)備選型計(jì)算 26 4.1 啤酒生產(chǎn)設(shè)備論證 26 4.1.1設(shè)備的組合方式論證 26 4.1.2糖化設(shè)備組合方式的綜合比較 26 4.2 啤酒生產(chǎn)設(shè)備選型計(jì)算 27 4.3 重點(diǎn)設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算（糖化鍋） 33 4.3.1糖化鍋主要尺寸 33 4.3.2內(nèi)薄壁圓筒底的強(qiáng)壓度設(shè)計(jì) 34 4.3.3橢圓形封頭設(shè)計(jì) 35 4.3.4管徑計(jì)算 35 4.3.5設(shè)備的開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì) 36 4.3.6攪拌功率的計(jì)算 37 4.3.7糖化鍋加熱面積的計(jì)算 38 4.3.8法蘭的選擇 39 4.3.9支座的選擇 39 4.3.10人孔、視鏡設(shè)計(jì) 40 4.3.11CIP清洗管路的設(shè)計(jì) 40 第5章 啤酒工廠三廢治理 41 5.1 廢水處理 41 5.2 防塵、除塵 43 5.3 噪音的防治 43 第6章 啤酒生產(chǎn)副產(chǎn)物的綜合利用 44 6.1 麥糟的回收和利用 44 6.2 回收啤酒酵母 45 6.3 二氧化碳回收 45 結(jié) 論 46 參考文獻(xiàn) 47 附 錄 48 致 謝 50  第1章 緒 論 1.1 精釀啤酒概述 啤酒是酒類(lèi)中酒精含量最低的飲料酒，主要原料為大麥，而且營(yíng)養(yǎng)豐富，人們適量飲用時(shí)，酒精對(duì)人體的毒害相對(duì)較小。啤酒的歷史悠久，大約起源于9千年前的中東和古埃及地區(qū)， 后跨越地中海，傳入歐洲。19世紀(jì)末，隨著歐洲強(qiáng)國(guó)向東方侵略，傳入亞洲。中國(guó)近代啤酒也是這個(gè)時(shí)期傳入的。 改革開(kāi)放三十年來(lái)，中國(guó)啤酒工業(yè)迅猛發(fā)展。2008年啤酒產(chǎn)量為4103.09萬(wàn)kL，連續(xù)七年超過(guò)美國(guó)成為世界第一啤酒生產(chǎn)主消費(fèi)大國(guó)。然而，在眾多的啤酒產(chǎn)品中，精釀啤酒可謂獨(dú)樹(shù)一幟，為啤酒行業(yè)的發(fā)展增添了生機(jī)。 2009年對(duì)于美國(guó)啤酒市場(chǎng)來(lái)說(shuō)是極其糟糕的一年，出貨量較2008年下降22%，創(chuàng)出上世紀(jì)50年代中期以來(lái)的最大跌幅。但并不是所有啤酒廠產(chǎn)量都在下滑，受創(chuàng)最重的是那些大生產(chǎn)商，安海斯-布希在全國(guó)的銷(xiāo)量下降21%，米勒康勝下降19%。這兩大巨頭把控了近80%的美國(guó)啤酒市場(chǎng)。與此同時(shí)，美國(guó)精釀啤酒出貨量卻增長(zhǎng)了近9%，精釀啤酒生產(chǎn)商紛紛擴(kuò)大產(chǎn)能，開(kāi)拓新市場(chǎng)。2012年美國(guó)精釀啤酒出口增長(zhǎng)72%，創(chuàng)下歷史新高。 “消費(fèi)者認(rèn)為精釀啤酒是創(chuàng)新的引領(lǐng)者，同時(shí)也是高質(zhì)量啤酒的象征”，美國(guó)啤酒協(xié)會(huì)首席執(zhí)行官Bob Pease 說(shuō)到，隨著人們對(duì)啤酒消費(fèi)越來(lái)越精于求精和個(gè)性化化選擇，使得原有的大產(chǎn)量生產(chǎn)模式遭到挑戰(zhàn)，而定位更精細(xì)更個(gè)性化的精釀啤酒則迎來(lái)發(fā)展高潮。 1.2 設(shè)計(jì)概述 1.2.1計(jì)選題依據(jù) 根據(jù)生命科學(xué)與工程學(xué)院生物工程畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)和啤酒廠設(shè)計(jì)規(guī)范QB6004-92，進(jìn)行設(shè)計(jì)。 1.2.2設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 本次設(shè)計(jì)為年產(chǎn)1萬(wàn)噸精釀啤酒廠糖化車(chē)間的設(shè)計(jì)（重點(diǎn)設(shè)備-糖化鍋）。 1.2.2.1工藝選擇 啤酒生產(chǎn)工藝的選擇； 啤酒糖化工藝的選擇 ； 物料，水，熱，冷的平衡計(jì)算； 設(shè)備尺寸的計(jì)算； 啤酒廠的副產(chǎn)物利用和三廢治理； 1.2.2.2繪圖內(nèi)容 啤酒廠糖化車(chē)間生產(chǎn)工藝流程圖； 糖化車(chē)間平面布置圖； 重點(diǎn)設(shè)備裝配圖—糖化鍋。 1.2.3 指導(dǎo)思想 設(shè)計(jì)是在確定工藝方法及流程和設(shè)備選型時(shí)，參考了實(shí)習(xí)單位的情況，工藝上力求合理性和先進(jìn)性，設(shè)備上根據(jù)實(shí)際盡可能采用先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備。通過(guò)先進(jìn)的技術(shù)，自動(dòng)化、機(jī)械化的生產(chǎn)控制，來(lái)減輕繁重的體力勞動(dòng)和提高勞動(dòng)力生產(chǎn)率，并采用已經(jīng)成熟的生產(chǎn)工藝技術(shù)和設(shè)備，使工廠建成后能夠順利投產(chǎn)。經(jīng)濟(jì)上，因地制宜的采用適合的管理方法，降低能耗，減少污染，保護(hù)環(huán)境，選用合適的產(chǎn)品，減少浪費(fèi)，還要考慮職工的生活便利。設(shè)計(jì)工廠整體要做到投資少、成本低、見(jiàn)效快的效果。 1.3 廠址選擇 本次設(shè)計(jì)的是1萬(wàn)噸的啤酒廠，從啤酒的生產(chǎn)和銷(xiāo)售角度考慮，將廠址選在廣東省佛山市三水區(qū)某工業(yè)園區(qū)，其交通發(fā)達(dá)，水、電豐富，緊鄰廣州，啤酒消費(fèi)量大。 1.3.1佛山市三水區(qū)地理環(huán)境 廣東省佛山市三水區(qū)位于廣東省中部，珠江三角洲西北端。因西、北、綏江在境內(nèi)回流，故名三水。（1）得天獨(dú)厚的優(yōu)質(zhì)水源和優(yōu)美的生態(tài)環(huán)境：西、北、綏江在三水境內(nèi)匯流，主要江河每年流經(jīng)境內(nèi)的水量2891.9億立方米。（2）發(fā)達(dá)的交通設(shè)施：三水水陸交通發(fā)到，毗鄰港澳，東距廣州市中心城區(qū)僅35公里；廣三鐵路、三茂鐵路和321國(guó)道、廣三、廣肇高速公路橫貫市區(qū)，三水大道一級(jí)公路縱貫全區(qū)。設(shè)有三水海關(guān)，建有對(duì)外集裝箱口岸碼頭，可靠泊3000噸級(jí)船舶的三水港，進(jìn)口貨物保稅倉(cāng)、港澳貨運(yùn)車(chē)輛檢查場(chǎng)和大型鐵路貨場(chǎng)。（3）三水位于廣東中部，其輻射區(qū)域廣，加之交通網(wǎng)絡(luò)發(fā)達(dá)，極有利于產(chǎn)品運(yùn)往各消費(fèi)市場(chǎng)及生產(chǎn)原料的運(yùn)入。（4）三水區(qū)的綜合成本優(yōu)于同區(qū)域其他城市，其水價(jià)、電價(jià)、污水處理費(fèi)等綜合起來(lái)比珠江角多個(gè)城市相比更有競(jìng)爭(zhēng)力,s三水區(qū)人力資源豐富，專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員能充分滿足需求，其勞動(dòng)成本低于其他珠三角城市。 1.3.2環(huán)境保護(hù)方案 工廠應(yīng)設(shè)有必要的環(huán)保方案，距大型的化工廠等重污染工廠較遠(yuǎn)，工廠選在遠(yuǎn)離市中心的，水源豐富的地區(qū)，而且可以盡量減少大氣污染和水污染。要有完善的污水處理系統(tǒng)，三廢排除要符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。工廠重視綠化廠區(qū)，美化廠區(qū)，爭(zhēng)做現(xiàn)代化企業(yè)。 第2章 生產(chǎn)工藝的選擇與論證 2.1 啤酒生產(chǎn)的工藝流程及設(shè)備流程 2.1.1生產(chǎn)工藝流程圖 麥芽 → 粉碎 → 糖化 → 過(guò)濾 → 煮沸 → 回旋沉淀 → 麥汁的冷卻 → 薄板換熱器 →發(fā)酵 → 過(guò)濾 → 無(wú)菌灌裝 2.1.2設(shè)備流程 麥芽→粉碎機(jī)→糖化鍋→過(guò)濾槽→煮沸鍋 → 回旋沉淀槽 ↓ 洗瓶機(jī) ← 清酒罐 ← 硅藻土過(guò)濾機(jī) ← 發(fā)酵罐 ← 薄板換熱器 ↓ 灌裝機(jī) → 貼標(biāo)機(jī) → 裝箱機(jī) 2.2 啤酒釀造原料的選擇 2.2.1原料的選擇 麥芽是啤酒生產(chǎn)的開(kāi)始，麥芽質(zhì)量將直接影響釀造工藝和成品啤酒的質(zhì)量。本次設(shè)計(jì)選用合格品麥芽為原料，成品麥芽出爐水分<5%，本設(shè)計(jì)選用的麥芽水分為5%。本設(shè)計(jì)采用全麥芽，不使用輔料。因?yàn)殡m然使用部分輔料可降低生產(chǎn)成本，但會(huì)增加著色麥芽和糖色的用量，有時(shí)還會(huì)引起成品酒口感方面的缺陷。 感官要求：淡色麥芽—淡黃色，有光澤，具有麥芽香味，無(wú)異味，無(wú)霉粒；著色黑麥芽—具有麥芽香和焦香味，無(wú)異味，無(wú)霉粒，理化標(biāo)準(zhǔn)。 2.2.2釀造水 啤酒生產(chǎn)用水主要包括加工水及洗滌、冷卻水兩大部分。加工水中投料水、洗糟水、啤酒稀釋用水直接參與啤酒釀造，是啤酒的重要原料之一，在習(xí)慣上稱(chēng)釀造水。啤酒釀造水的性質(zhì)主要取決于水中溶解鹽類(lèi)的種類(lèi)和含量、水的生物學(xué)純凈度及氣味。它們將對(duì)啤酒釀造全過(guò)程產(chǎn)生很大的影響。因此，必須重視釀造用水的質(zhì)量。除必須符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)外，還要至少應(yīng)達(dá)到表2-1所列各項(xiàng)指標(biāo)的要求。 表2-1 釀造用水的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 序號(hào) 項(xiàng)目 單位 標(biāo)準(zhǔn) 1 色度 — 無(wú)色透明無(wú)沉淀 2 味度 — 無(wú)異臭味 3 pH — 16.5-7.5 4 總鹽 mg/l m/l 50-200 5 硬度 度 暫時(shí)硬度0-3； 永久硬度3-5； 總硬度2-8 2.2.3酒花的選擇 酒花的化學(xué)組成中，對(duì)啤酒釀造有特殊意義的有三大成分為酒花精油、苦味物質(zhì)和多酚。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選取優(yōu)質(zhì)符合QB1668-93標(biāo)準(zhǔn)的一級(jí)顆粒酒花。 色澤：淺黃綠色，有光澤，褐色花片少于2%。 香氣：富有濃郁的啤酒花香氣，無(wú)異雜氣味。 花體完整度：花體基本完整。 夾雜物：梗、葉等無(wú)害夾雜物不超過(guò)1.0%。 勻整度：顆粒均勻、散碎度〈4.0%。 硬度：≥60。 崩解時(shí)間：≤10s。 水分：8.0%～12%。 -酸含量（以干態(tài)計(jì)）：5.0%—7.0%。 -酸含量（以干態(tài)計(jì)）：3.0%—4.1%（參考值）。 2.3 糖化工藝的選擇及論證 2.3.1麥芽的制作和粉碎 1.焦香麥芽的制作方法：將回潮成品淡色麥芽水浸8—10h，撈出瀝干，然后裝人轉(zhuǎn)筒式炒爐，緩慢升溫至50—55℃保持60min，使蛋白質(zhì)分解，再升溫至65—70℃保持60min，然后在30min內(nèi)升溫到170—200℃，維持15—20min使之產(chǎn)生類(lèi)黑精物質(zhì)，再用文火炒20—30min，直至麥芽外觀完全符合規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。 2.麥芽的粉碎可分為干法粉碎，濕法粉碎，回潮干法粉碎。本次設(shè)計(jì)采用的是連續(xù)浸漬濕法粉碎。 優(yōu)點(diǎn)：連續(xù)浸漬，浸漬和粉碎是連續(xù)作業(yè)，自動(dòng)化程度較高，可實(shí)現(xiàn)對(duì)工藝參數(shù)的自動(dòng)調(diào)節(jié)和計(jì)量顯示，以及故障的控制。連續(xù)浸漬濕式粉碎改進(jìn)了原來(lái)濕式粉碎的兩個(gè)缺點(diǎn)，麥芽浸漬時(shí)間比濕法粉碎要短的多，溶解均勻一致。 缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格高，維修費(fèi)高，粉碎電負(fù)荷峰值大，粉塵損失大。 2.3.2糖化方法的選擇及論證 糖化是將淀粉水解成可溶性糊精和可發(fā)酵性糖。 糖化方法是指麥芽和非發(fā)芽谷物原料的不溶性固形物轉(zhuǎn)化成可溶性的、并有一定組成比例的浸出物，所采用的工藝方法和工藝條件：它包括配料濃度、各物質(zhì)分解溫度、PH、熱煮出的利用等，常常還包括酶制劑、添加劑的選擇使用等。 現(xiàn)在的啤酒廠一般采用浸出糖化法。其方法的選擇取決于原料的質(zhì)量，產(chǎn)品的類(lèi)型，設(shè)備狀況等多種因素。 因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)的任務(wù)是140P黑啤酒，由于用全麥芽，我選擇了升溫浸出糖化法。 升溫浸出糖化法,完全依靠麥芽中水解酶對(duì)麥芽成分的逐段升溫分解。各段溫度段的保留時(shí)間,完全取決于此段作用酶的含量及麥汁組成分的要求。其曲線變化較多。升溫浸出糖化法,由于麥芽醪未經(jīng)煮沸分解,因此, 要求麥芽發(fā)芽率高,溶解充分。若麥芽溶解差(麥尖部分溶解不足)或發(fā)芽率低,就很難將其生淀粉通過(guò)酶而溶解,因此,會(huì)影響麥汁收率。 糖化曲線如圖2-1 原料的配比：麥芽100% 粉碎前浸泡60秒 糖化：在糖化中,麥芽的糖化分解,采用二段式糖化。首先經(jīng)過(guò)62.5℃糖化,此溫度下糖化,麥芽中核苷酸、內(nèi)切肽酶及-淀粉酶均有活性,促進(jìn)了核酸分解（形成核苷酸、及嘌呤、嘧啶）；內(nèi)切肽酶還有一定活性,可補(bǔ)充蛋白質(zhì)的分解,形成較多的可溶性氮（多肽）；-淀粉酶在此段溫度有最高活性,有利于形成較多的可發(fā)酵性糖。此休止一般為20～40min。隨后再升至70℃進(jìn)行第二段糖化,主要發(fā)揮-淀粉酶的催化作用,提高麥汁收率。二段溫度糖化分解,對(duì)提高麥汁發(fā)酵度十分有利。 2.3.3麥芽醪的過(guò)濾 糖化結(jié)束后，應(yīng)盡快地把麥芽汁和麥糟分開(kāi)，以得到清亮和較高收得率的麥芽汁，避免影響半成品麥芽汁的色香味。因?yàn)辂溤阒泻械亩喾游镔|(zhì)，浸漬時(shí)間長(zhǎng)，會(huì)給麥芽汁帶來(lái)不良的苦澀味和麥皮味，麥皮中的色素浸漬時(shí)間長(zhǎng)，會(huì)增加麥芽汁的色澤，微小的蛋白質(zhì)顆粒，可破壞泡沫的持久性。 過(guò)濾的方法有壓濾機(jī)法和過(guò)濾槽法，此次設(shè)計(jì)所采用的方式是過(guò)濾槽法。過(guò)濾槽的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，工藝成熟，進(jìn)醪排糟都很容易也是比較普遍的。在醪夜進(jìn)槽前其中就有78℃的溫水，使水溢過(guò)率板，作用是預(yù)熱槽以及排除管塞底的空氣，泵送糖化醪送完后開(kāi)幼耕槽機(jī)轉(zhuǎn)3～5r，使糖化醪在槽內(nèi)均勻分布，靜置20min使糖化醪沉降形成過(guò)濾層通過(guò)回流泵使麥汁回流直至麥汁澄清,一般需要10～15min。進(jìn)行正常過(guò)濾注意調(diào)節(jié)麥汁流量（逐步減少）收集頭號(hào)濾過(guò)麥汁一般需要45～90min，待麥糟快要露出時(shí)開(kāi)動(dòng)耕槽機(jī)耕槽，疏松麥糟層，噴水洗槽。采用2～3次洗槽，同時(shí)收集二濾麥汁，開(kāi)始比較渾濁，需要回流直至澄清待洗槽殘液流出濃度達(dá)7度時(shí)過(guò)濾結(jié)束，旋轉(zhuǎn)耕槽機(jī)刀開(kāi)動(dòng)耕槽機(jī)，打開(kāi)麥糟排除閥 。 2.3.4麥汁的煮沸和酒花的添加 1.煮沸的目的: (1)蒸發(fā)水分、濃縮麥汁 (2)鈍化全部酶和麥汁殺菌 (3)蛋白質(zhì)變性和絮凝 (4)酒花有效組分的浸出 (5)排除麥汁中特異的異雜臭氣 麥汁的容量已蓋滿煮沸鍋的加鹽層時(shí),即開(kāi)始加熱了,使麥汁維持在70～80℃之間,防止菌酸菌等產(chǎn)菌污染,待麥糟洗滌結(jié)束后即加大蒸汽量,使麥汁達(dá)到沸騰。本設(shè)計(jì)采用外加熱煮沸鍋,可以防止局部過(guò)熱,引起麥汁色度加深和加熱面結(jié)垢,清洗困難。煮沸強(qiáng)度10%,1.5小時(shí)煮沸時(shí)間,加入石膏調(diào)pH。 2.添加酒花的目的: (1)賦予啤酒爽快的口感 (2)賦予啤酒特殊的香氣 (3)保持啤酒的非生物穩(wěn)定性 添加方法：第一次，煮沸5～15min后，添加總量的5%～10%，主要是消除煮沸物的泡沫；第二次，煮沸30～40min后，添加總量的55%～60%，主要是萃取-酸，并促進(jìn)異構(gòu)；第三次，煮沸80～85 min后，加剩余酒花，主要是萃取酒花油，提高酒花香。 優(yōu)點(diǎn)：1、廣泛采用酒花顆粒，酒花的苦味物質(zhì)比酒花球果易溶解。2、煮沸設(shè)備改進(jìn)、麥汁循環(huán)強(qiáng)化、蒸發(fā)強(qiáng)度提高，煮沸時(shí)間縮短。3、酒花使用量減少，更強(qiáng)調(diào)-酸的異構(gòu)化率。 3. 麥汁煮沸技術(shù) 煮沸過(guò)程是啤酒釀造過(guò)程中的耗能單元，煮沸過(guò)程蒸汽消耗量占整個(gè)啤酒生產(chǎn)過(guò)程中總量消耗的30%。目前中國(guó)啤酒行業(yè)多采用傳統(tǒng)常壓煮沸工藝，煮沸時(shí)間一般在75-90分鐘，煮沸強(qiáng)度在8%-12%，總蒸率降低2%-15%。這種工藝有以下缺點(diǎn)：煮沸時(shí)間長(zhǎng)、蒸發(fā)率高、能耗高、麥汁的熱負(fù)荷大；加熱過(guò)程中的波動(dòng)階段破壞對(duì)泡沫有利的物質(zhì)，同時(shí)去除二甲基硫和減少可凝固性氮成為一對(duì)矛盾，煮沸鍋內(nèi)物質(zhì)的均勻性差；并且二次蒸汽排放大氣即浪費(fèi)能耗有污染環(huán)境。 所以本次設(shè)計(jì)決定采用新型熱浪煮沸技術(shù)。新型熱浪煮沸技術(shù)主要采用變壓式循環(huán)煮沸工藝，通過(guò)麥汁循環(huán)泵的強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng)與大面積列管式內(nèi)加熱器，在減少“焦糊結(jié)垢”的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)煮沸鍋家人列管強(qiáng)力沖刷，增大蒸發(fā)面積，加快麥汁離開(kāi)加熱面的速度，有效縮短麥汁與高溫接觸時(shí)間，實(shí)現(xiàn)8次循環(huán)/鍋次的煮沸。 新型熱浪煮沸技術(shù)可以使啤酒煮沸蒸發(fā)率從12%-15%降低到5%，縮短煮沸時(shí)間，煮沸時(shí)間縮短到45分鐘。新型熱浪煮沸技術(shù)的應(yīng)用，是能源得到高效利用，實(shí)現(xiàn)了節(jié)煤、節(jié)電，有效的消減二氧化碳排放量，在不改變煮沸設(shè)備的前提下，釋放了釀造產(chǎn)能，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的雙重收益。 2.3.5麥汁的處理 熱凝固物分離工藝，采用回旋沉淀槽法。熱麥汁由雙向切線方向進(jìn)槽,在槽內(nèi)回旋產(chǎn)生離心力。由于受槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)離心力的作用力的合力把顆粒推向槽底中央。該設(shè)備占地面積小,加工容易投資也少。如不分離熱凝固物,在發(fā)酵中,會(huì)引起熱凝固物吸附大量酵母,使發(fā)酵不正常。同時(shí)在發(fā)酵中被分散,將來(lái)進(jìn)入啤酒,影響啤酒的非生物穩(wěn)定性。 技術(shù)條件： (1)麥汁液面與槽直徑比1:2～3。 (2)槽底部向出口傾斜1～2%便于凝固物中麥汁緩慢流出。 (3)麥汁進(jìn)口速度10～16m/s(泵能力)。 (4)進(jìn)料時(shí)間12～20min,麥汁靜置時(shí)間30～40min。 (5)麥汁切線進(jìn)口位置約在麥汁高度1/3處。 2.4 發(fā)酵工藝 冷卻后的麥汁添加酵母以后，便是發(fā)酵的開(kāi)始。整個(gè)發(fā)酵過(guò)程可以分為：酵母恢復(fù)階段，有氧呼吸階段，無(wú)氧呼吸階段。酵母接種后，在麥汁充氧的條件下，恢復(fù)其生理活性，以麥汁中的氨基酸為主要氮源，可發(fā)酵性糖為主要碳源，進(jìn)行呼吸作用，并從中獲取能量而增殖，同時(shí)產(chǎn)生一系列的代謝副產(chǎn)物，此后便在無(wú)氧的條件下進(jìn)行酒精發(fā)酵。 酵母恢復(fù)階段：酵母細(xì)胞膜的主要組成物質(zhì)是甾醇，當(dāng)酵母在上一輪繁殖完畢后，甾醇含量降的很低，因此當(dāng)酵母再次接種的時(shí)候，首先要合成甾醇，產(chǎn)生新的細(xì)胞膜，恢復(fù)滲透性和進(jìn)行繁殖甾醇的生物合成主要在不飽和脂肪酸和氧的參與下進(jìn)行，合成代謝的主要能量來(lái)源由暫儲(chǔ)藏細(xì)胞內(nèi)的肝糖和海藻糖提供。下一階段，酵母細(xì)胞基本不繁殖，即所謂的酵母停滯期。一旦細(xì)胞膜形成，恢復(fù)滲透性，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入，酵母立即吸收糖類(lèi)提供的能量，肝糖再行積累，供下一次接種使用。 有氧呼吸階段：此階段主要是指酵母細(xì)胞以可發(fā)酵性糖為主要能量來(lái)源，在氧的作用下進(jìn)行繁殖。 無(wú)氧呼吸階段： 在此發(fā)酵過(guò)程中，絕大部分可發(fā)酵性糖被分解成乙醇和二氧化碳。這些糖類(lèi)被酵母吸收，進(jìn)行酵解的順序是葡萄糖，果糖，蔗糖，麥芽糖，麥芽三糖。 2.4.1啤酒酵母 酵母是生產(chǎn)所有酒類(lèi)不可缺少的物質(zhì)，酵母的種類(lèi)很多，啤酒酵母的學(xué)名：Saccharomyces cerevisiae，根據(jù)Loder分類(lèi)，酵母有39屬，350種。啤酒釀造中酵母的主要作用是降糖，產(chǎn)生二氧化碳和酒精。但不是所有的酵母都可以用來(lái)釀酒，用來(lái)釀制啤酒的酵母大部分是經(jīng)過(guò)人工培養(yǎng)的專(zhuān)用酵母，稱(chēng)之為啤酒酵母。啤酒酵母又可分為上面發(fā)酵酵母和下面發(fā)酵酵母。用上面發(fā)酵酵母釀造的啤酒，在發(fā)酵過(guò)程中，溫度比較高，發(fā)酵時(shí)間比較短，發(fā)酵完畢以后，酵母大多漂浮在上面。一般來(lái)講，Ale,Stout這些種類(lèi)的啤酒大多采用此種酵母。相反，使用下面發(fā)酵酵母在釀制啤酒的發(fā)酵過(guò)程中，溫度比較低，發(fā)酵時(shí)間比較長(zhǎng)，發(fā)酵完畢之后，酵母大多沉聚在底部，像Pilsner Beer,Munich Beer這類(lèi)的著名啤酒，大多采用此種酵母進(jìn)行發(fā)酵。值得一提的是，用來(lái)釀酒的酵母，均含有大量的蛋白質(zhì)和多種氨基酸，維生素以及礦物質(zhì)，特別是核酸，更具有抗老防衰的獨(dú)特作用。 2.4.2發(fā)酵工藝曲線 發(fā)酵工藝曲線如圖2-2。 2.4.3工藝的論證 入罐溫度為10℃,此溫度選在10℃比較適合，因?yàn)槿舻陀诖藴囟?，升溫的時(shí)間會(huì)很長(zhǎng)，在長(zhǎng)時(shí)間的升溫過(guò)程中很容易染菌。因此一天就要升到主發(fā)酵溫度，并且采用的是自然升溫。 本設(shè)計(jì)中麥汁進(jìn)罐的方法是直接進(jìn)罐法。冷卻通風(fēng)后的麥汁用酵母計(jì)量泵定量添加酵母,泵到錐形發(fā)酵罐，全量酵母與第一鍋麥汁一次性加入錐形罐中。 直接進(jìn)罐的作用是為了縮短起酵時(shí)間,大多采用較高的接種量。本次設(shè)計(jì)采用的接種是設(shè)定在3.0%，因此接種后細(xì)胞濃度為2.0106個(gè)/ml，此細(xì)胞濃度對(duì)啤酒風(fēng)味物高級(jí)醇以及雙乙酰的含量是均勻合理的,對(duì)啤酒的發(fā)酵度與酒精度也是有幫助的，麥汁是分批進(jìn)入C.C.T的，為了減少VDK前驅(qū)物質(zhì)α-2乙酰乳酸的生成量,要求滿罐時(shí)間在12～18h內(nèi)。因本設(shè)計(jì)為14o全麥啤酒，主發(fā)酵溫度在9.5～12℃比較適合,主發(fā)酵的溫度若過(guò)低會(huì)導(dǎo)致啤酒釀造完后容易上頭，設(shè)計(jì)選取主發(fā)酵溫度12℃，屬中溫發(fā)酵。 在發(fā)酵的過(guò)程中雙乙酰的還原也是非常重要的環(huán)節(jié)，雙乙酰已被視為啤酒好壞的標(biāo)度。由于本設(shè)計(jì)選用的菌種繁殖快，滿罐后第2天發(fā)酵的降糖與還原雙乙酰這兩個(gè)生化過(guò)程基本在12℃下同時(shí)進(jìn)行。 當(dāng)外觀濃度降至40pVDK＜0.1mg/l,在1天內(nèi)降至5℃停留24小時(shí)，排酵母,是為了提高啤酒的口感、味道及改善酵母泥的品質(zhì)。 2.5 啤酒的過(guò)濾和貯酒 2.5.1過(guò)濾的目的 發(fā)酵結(jié)束的成熟啤酒，雖然大部分蛋白質(zhì)和酵母已經(jīng)沉淀，但仍有少量物質(zhì)懸浮于酒中，必須經(jīng)過(guò)澄清處理才能進(jìn)行包裝。啤酒過(guò)濾的目的：除去酒中的懸浮物，改善啤酒外觀，使啤酒澄清透明，富有光澤；除去或減少使啤酒出現(xiàn)渾濁沉淀的物質(zhì)（多酚物質(zhì)和蛋白質(zhì)等），提高啤酒的膠體穩(wěn)定性（非生物穩(wěn)定性）；除去酵母或細(xì)菌等微生物，提高啤酒的生物穩(wěn)定性。 2.5.2過(guò)濾的方法 本次設(shè)計(jì)采用燭式過(guò)濾系統(tǒng)和膜式過(guò)濾系統(tǒng)。 由于濾層鋪設(shè)在剛硬的支承環(huán)上，故管路壓力波動(dòng)，不致于引起預(yù)涂層折裂變形；濾柱是圓形截面，過(guò)濾表面積隨著濾層厚度而增加，當(dāng)濾層積聚成大的外直徑時(shí)，不僅僅外表面的硅藻土起過(guò)濾作用，在較小直徑的內(nèi)部也引起過(guò)濾作用；在機(jī)殼內(nèi)部沒(méi)有任何活動(dòng)部件，這對(duì)滅菌是有利的；易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。綜合其他因素，設(shè)計(jì)中采用了環(huán)式（燭式）硅藻土過(guò)濾機(jī)。 膜式過(guò)濾主要用于精濾生產(chǎn)無(wú)菌啤酒,啤酒先經(jīng)離心機(jī)離心或硅藻土過(guò)濾機(jī)粗濾后,再入膜濾除菌。該法的優(yōu)點(diǎn)是可以直接濾出無(wú)菌鮮酒，若配合無(wú)菌包裝可省出巴氏殺菌機(jī)而產(chǎn)生出生物穩(wěn)定性可靠的成品啤酒，從而有利于啤酒泡沫穩(wěn)定性，成品酒無(wú)過(guò)濾介質(zhì)污染，產(chǎn)品損失率減少。 2.5.3貯酒 本次設(shè)計(jì)采用貯酒溫度是-1℃,因?yàn)閷?duì)酒的保質(zhì)期有好處,但也不能太低因?yàn)榫茣?huì)結(jié)凍。啤酒過(guò)濾后存放清酒的容器稱(chēng)為清酒罐。清酒罐是過(guò)濾機(jī)和灌裝機(jī)之間的緩沖容器，為了灌裝穩(wěn)定，清酒需要停留6-12小時(shí)才能灌裝，但清酒在清酒罐最多只能存放3天。 清酒罐不能用空氣背壓，要用二氧化碳或無(wú)菌氮?dú)獗硥海驗(yàn)檎麄€(gè)發(fā)酵過(guò)程要求的無(wú)菌程度較高。清酒罐每周要用酸、堿洗一次，每隔1-2個(gè)月進(jìn)行一次CIP系統(tǒng)清洗。 2.6 啤酒的包裝 濾清啤酒 ↓ 啤酒瓶 → 選瓶 → 洗瓶 → 驗(yàn)瓶 → 灌裝機(jī) ←co2 ↓ 驗(yàn)酒 ← 殺菌機(jī) ← 驗(yàn)酒 ← 壓蓋機(jī) ← 瓶蓋 ↓ 商標(biāo) → 貼標(biāo)機(jī) → 裝箱機(jī) → 瓶裝熟啤酒 2.7 成品啤酒的質(zhì)量 成品啤酒應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的，中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)—啤酒（GB4927-2001）如表2-2所示： 表2-2 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)—啤酒（GB4927-2001） 項(xiàng)目 優(yōu)級(jí) 一級(jí) 二級(jí) 酒精含量 %（V/V）[或 %（m/m）]≥ 大于、等于14.1P 5.5[4.3] 5.2[4.1] 12.1P -14.0P 4.7[3.7] 4.5[3.5] 11.1P -12.0P 4.3[3.4] 4.1[3.2] 10.1P -11.0P 4.0[3.1] 3.7[2.9] 8.1P -10.0P 3.6[2.8] 3.3[2.6] 等于、小于8.0P 3.1[2.4] 2.8[2.2] 續(xù)表2-2 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)—啤酒（GB4927-2001） 項(xiàng)目 優(yōu)級(jí) 一級(jí) 二級(jí) 原麥汁濃 度P≥ 大于、等于10.1P x-0.3 等于、小于14.1P x-0.2 總酸（mL/ 100mL）≤ 大于、等于14.1P 3.5 10.1P -14.0P 2.6 等于、小于P 2.2 二氧化碳%（m/m） 0.40-0.65 0.35-0.65 雙乙酰mg/L≤ 0.10 0.15 0.20 蔗糖轉(zhuǎn)化酶活性 呈陽(yáng)性 注：不包括低醇啤酒。 “X”為標(biāo)簽上標(biāo)注的原麥汁濃度，“-0.3”或“-0.2”為允許的負(fù)偏差。 桶裝（鮮、生、熟）啤酒二氧化碳不得小于0.25%（m/m）。 僅對(duì)“生啤酒”和“鮮啤酒”有要求。 第3章 啤酒生產(chǎn)工藝計(jì)算 3.1 物料衡算 3.1.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 3-1 啤酒生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 項(xiàng) 目 名 稱(chēng) % 說(shuō) 明 定額指標(biāo) 原料利用率 98.5 麥 芽 水 分 5 無(wú)水麥芽浸出率 76 原料配比 麥 芽 100 損 失 率 冷卻損失 7 對(duì)熱麥汁而言 發(fā)酵損失 1.5 濾過(guò)損失 0.9 包裝損失 0.6 總損失率 啤酒總損失率 10 對(duì)熱麥汁而言 3.1.2 100 kg原料生產(chǎn)15麥芽汁的物料衡算 1.熱麥汁量: 原料麥芽收得率: 0.76（100-5）98.5%=72.20% 則100kg原料可制得的15熱麥汁量為： 又知15麥汁在20℃時(shí)的相對(duì)密度為1.0526，而100℃熱麥汁比20℃的麥汁體積增加1.04倍，故熱麥汁（100℃）的體積為： 2.冷麥汁量： 475.6（1-0.07）=442.3 L 3. 酒花耗用量： 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)酒花加入量約為熱麥芽汁的0.2% 481.30.2%=0.9626 kg 4. 濕糖化糟量： 設(shè)排出糖化糟含水量80%左右 100（1-5%）（1-76%）（1-80%）=114 kg 3.1.3生產(chǎn)100L 15麥芽汁的物料衡算 根據(jù)上述衡算結(jié)果知，100kg原料生產(chǎn)15麥芽汁量為442.3L 故可得出下述結(jié)果： 1.生產(chǎn)100L 15麥芽汁量需用原料量: 2.麥芽耗用量 22.6100%=22.6 kg 3.酒花耗用量： 4.熱麥汁量： 5.冷麥汁量： 6.濕糖化糟量： 設(shè)排出的濕麥糟含水分80%， 麥糟量： 故濕糖化糟量：25.76kg 3.1.4 生產(chǎn)物料衡算表 3-1 啤酒生產(chǎn)物料衡算表 名稱(chēng) 單位 對(duì)100kg原料 對(duì)100l麥芽汁 麥芽 kg 100 22.6 酒花 kg 0.9626 0.2175 熱麥芽汁 L 475.6 107.49 冷麥芽汁 L 422.3 100 濕糖化槽 kg 114 26.76 3.1.5 年產(chǎn)1萬(wàn)噸15麥芽汁生產(chǎn)物料衡算表 設(shè)、、全年生產(chǎn)天數(shù)為300，旺季生產(chǎn)240天，淡季生產(chǎn)60天，旺季日糖化6次，淡季日糖化4次 因此，每年總糖化次數(shù)： 2406+604=1680次 故可得出下述結(jié)果： 1. 冷麥芽汁量： 年產(chǎn)量 100000001.05260=9500285 L 一次糖化 95002851680=5654.93 L=5.66 m3 一天產(chǎn)量 旺季 5.666=33.96 m3 淡季 5.664=22.64 m3 2.熱麥芽汁量： 年產(chǎn)量 9500258（1－7%）=10215360 L 一次糖化 102153601680=6080.57 L=6.08 m3 一天產(chǎn)量 旺季 6.086=36.48 m3 淡季 6.084-24.32 m3 3.原料用量： 一次用量 全年用量 一天用量 旺季 淡季 4.酒花用量： 一次用量 全年用量 一天用量 旺季 淡季 5.濕糖化槽量： 一次用量 全年用量 一天用量 旺季 淡季 3.1.6年產(chǎn)1萬(wàn)噸精釀啤酒15P麥芽汁生產(chǎn)物料料衡算表 3-2 啤酒生產(chǎn)物料衡算表 物料名稱(chēng) 單位 一次糖化 一天糖化 全年糖化 旺季 淡季 麥芽 kg 1279.76 7678.02 5118.68 2149853 酒花 kg 12.32 73.92 49.28 20697.6 冷麥芽汁 m3 5.66 33.96 22.64 9500.285 熱麥芽汁 m3 6.08 36.48 24.32 10215.36 濕糖化槽 kg 1458.82 8752.92 5835.28 2450817.6 3.2 傳統(tǒng)方法熱量衡算 本設(shè)計(jì)采用的是一次浸出糖化法，其中的投料量為糖化一次的用料量。 1.糖化用水耗熱量 根據(jù)工藝，糖化用水量為： 式中 1129.67—糖化一次麥芽用量； 3.5—料水比采用1：3.5 自來(lái)水平均溫度取=20℃,而糖化配料用水溫度=55℃,故耗熱量為： 2.糖化鍋中麥醪的初溫 計(jì)算麥醪的比熱容： 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。 式中 w為含水百分率； 為絕對(duì)谷物比熱容，取 則： =51.46℃ 設(shè)麥芽溫度與自來(lái)水溫相同：=20℃ 3.麥醪由℃升溫到℃耗熱量 =65144.29kJ 4.麥醪由℃升溫到℃耗熱量 5.麥醪由℃升溫到℃℃耗熱量 6.洗糟水耗熱量 設(shè)洗糟水平均溫度為80℃，每100kg原料用水450kg,則用水量： 故 7.傳統(tǒng)麥汁煮沸過(guò)程耗熱量 (1)麥汁升溫至沸點(diǎn)耗熱量 由糖化物料衡算表可知，100kg混合原料可得475.6kg熱麥汁，并設(shè)過(guò)濾完畢麥 汁溫度為70℃，則進(jìn)入煮沸鍋的麥汁量為： 故 (2)煮沸過(guò)程蒸發(fā)耗熱量 煮沸強(qiáng)度10%，時(shí)間1.5h，則蒸發(fā)水分為： 故 (3)熱損失為： (4)麥汁煮沸總耗熱： 8.傳統(tǒng)方法糖化一次總耗熱量 3.3 設(shè)計(jì)熱量衡算 1. 糖化用水耗熱量 根據(jù)本次設(shè)計(jì)工藝，糖化配料用水用于沉淀槽冷卻用水 2. 糖化過(guò)程耗熱、、 此過(guò)程本次設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)方法相同，所以 3.洗糟水耗熱量 設(shè)洗糟水平均溫度為80℃，每100kg原料用水450kg,則用水量： 且洗糟水來(lái)自麥汁冷卻器得一段冷卻用水，洗糟水溫度：℃ 故 4.新型熱浪煮沸耗熱 (1)麥汁升溫至沸點(diǎn)耗熱量 由糖化物料衡算表可知，100kg混合原料可得475.6kg熱麥汁，并設(shè)過(guò)濾完畢麥 汁溫度為70℃，則進(jìn)入煮沸鍋的麥汁量為： 故 (2)煮沸過(guò)程蒸發(fā)耗熱量 煮沸強(qiáng)度5%，時(shí)間0.75h，則蒸發(fā)水分為： 故 (3)熱損失為： (4)麥汁煮沸總耗熱： 5.實(shí)際糖化一次總耗熱量 6.本次設(shè)計(jì)節(jié)約能耗 本次設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)糖化方法相比節(jié)約能耗到50.8% 7.糖化一次耗用蒸汽量D 使用表壓為0.3MPa的飽和蒸汽，I=2725.3kJ/kg，則: 式中 i—相應(yīng)冷凝水焓561.47kJ/kg; —蒸汽的熱效率=95% 8.糖化過(guò)程每小時(shí)最大蒸汽耗量 在糖化過(guò)程各步驟中，麥汁煮沸耗熱量為最大，且知煮沸時(shí)間為90min，熱效率為95%，故: 相應(yīng)的最大蒸汽耗量為： 9.蒸汽單耗 據(jù)設(shè)計(jì)，每年糖化次數(shù)為1680次，共生產(chǎn)麥芽汁1萬(wàn)噸，年耗蒸汽總量為： 每噸麥芽汁成品耗蒸汽（對(duì)糖化）為： 每晝夜耗蒸汽量（生產(chǎn)旺季算）為： 將上述計(jì)算結(jié)果列成熱量消耗綜合表，如表3-3所示 3-3 10000t/a啤酒廠糖化車(chē)間總熱量衡算表 名稱(chēng) 規(guī)格 MPa 每噸產(chǎn)品消耗定額kg 每小時(shí)最大用量kg/h 每晝夜消耗量kg/d 年消耗量kg/a 蒸汽 0.3(表壓) 220.129 890.87 7861.74 2201287.2 3.4 水平衡計(jì)算 1. 糖化用水 W：用水量 G:原料量 A：浸出率 :頭號(hào)麥汁濃度 所以糖化鍋加水與原料比 3.5:1 糖化用水量： 糖化用水時(shí)間設(shè)為0.25h，故： 每小時(shí)最大用水量： 本次設(shè)計(jì)糖化用水來(lái)自沉淀槽冷卻用水，所以糖化用水量為0 2.洗糟用水 100kg原料約用水450kg，則需用水量： 用水時(shí)間設(shè)為1h，則每小時(shí)洗糟最大用水量： 本次設(shè)計(jì)洗糟用水來(lái)自麥汁冷卻器第一段冷卻用水，所以洗糟用水為0 3.糖化室洗刷用水 一般糖化室及設(shè)備洗刷用水每糖化一次，用水約4噸，用水時(shí)間為2h，故： 洗刷最大用水量： 4.沉淀槽冷卻用水 (冷卻時(shí)間設(shè)為1h) 式中，熱麥汁放出熱量 熱麥汁比重 熱麥汁量 熱麥汁比熱=3.72 熱麥汁溫度℃; =65℃ 冷卻水溫度=20℃;=55℃ 冷卻水比熱=4.18 用水時(shí)間設(shè)為1h，則每小時(shí)沉淀槽冷卻用水最大用水量： 5.麥汁冷卻器冷卻用水 麥汁冷卻時(shí)間設(shè)為1h，麥汁冷冷卻溫度為10℃分二段冷卻 第一段：麥汁溫度65℃至25℃ 冷水溫度20℃至40℃ 冷卻時(shí)間0.5h 麥汁放出熱量 第一段冷卻水用量 每小時(shí)第一段麥汁冷卻器冷卻用水最大用水量 第二段：麥汁溫度25℃至10℃ 冷水溫度3℃至20℃ 冷卻時(shí)間0.5h 麥汁放出熱量 第二段冷卻水用量 每小時(shí)第二段麥汁冷卻器冷卻用水最大用水量 、 、 將上述結(jié)果列于表3-4 3-4 啤酒用水量衡算表 項(xiàng)目 水質(zhì)需要 用水量kg 最大用水量kg/h 糖化用水 釀造水 0 洗糟用水 釀造水 0 糖化室洗刷用水 自來(lái)水 4000 2000 沉淀槽冷卻用水 釀造水 麥汁冷第一段卻器冷卻用水 釀造水 麥汁冷第二段卻器冷卻用水 自來(lái)水 3.5 耗冷量的計(jì)算 本次設(shè)計(jì)麥汁冷卻器采用二段式冷卻法，第一段冷卻用常溫水將熱麥芽汁從溫度65℃降至25℃（30min），第二段用3℃冰水將麥芽汁從25℃冷卻至發(fā)酵所需的10℃，冰水所吸收熱量： 耗用冰水量為： 每小時(shí)麥汁冷卻器冰水最大用水量 第4章 啤酒生產(chǎn)設(shè)備選型計(jì)算 4.1 啤酒生產(chǎn)設(shè)備論證 4.1.1設(shè)備的組合方式論證 本設(shè)計(jì)選用的是四器組合的生產(chǎn)方法，對(duì)于此方法來(lái)說(shuō)，年產(chǎn)1萬(wàn)噸的啤酒廠的生產(chǎn)能力比較適合。而且此方法對(duì)糖化鍋原料利用率較高。 4.1.2糖化設(shè)備組合方式的綜合比較 通過(guò)對(duì)糖化設(shè)備采用3種不同組合方式的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，可以得到如何下結(jié)果,如表4-1 4-1 糖化設(shè)備采用3種不同的組合方式的技術(shù)經(jīng)濟(jì)結(jié)果 序號(hào) 組合方式 生產(chǎn)批次（批/次） 設(shè)備平均 利用率（%） 投資系數(shù) 投資效率比 1 2 3 二器組合 四器組合 四器＋緩沖罐組合 2.7 4.0 6.0 89 80 80 0.5 1.0 1.2 5.4 4.0 5.0 4.2 啤酒生產(chǎn)設(shè)備選型計(jì)算 4.2.1麥芽暫貯箱 1.所需容量計(jì)算 每次投料量 麥芽容重 r=500 有效容積系數(shù) 所需容積 2.結(jié)構(gòu) 采用方形斜錐底,金屬結(jié)構(gòu)。 定箱內(nèi)尺寸為： A=3000mm，a=500mm B=1500mm，b=200mm H=1000mm，h=1000mm 總?cè)莘e為: 4.2.2麥芽粉貯箱 1.所需容量計(jì)算 每次投料量 麥芽粉比容 有效容積系數(shù) 所需容積 2.結(jié)構(gòu) 方形錐底,金屬結(jié)構(gòu)。 定箱內(nèi)尺寸為： A=3500mm，a=500mm B=1500mm，b=200mm H=1500mm，h=1500mm 總?cè)莘e為: 4.2.3水箱 設(shè)計(jì)兩個(gè)水箱，一個(gè)投料水箱，一個(gè)洗糟水箱。 取水箱尺寸為300020001500mm 4.2.4糖化鍋 糖化鍋的主要作用是進(jìn)行麥芽的蛋白分解作用，并與已糊化的大米醪混合，維持醪液在一定的溫度，使醪液進(jìn)行淀粉糖化。 (1)鍋體采用圓柱形器身，略帶錐形夾層底和弧形頂蓋。鍋身直徑與高度比為2：1，容量系數(shù)取0.8，下封頭高度。 (2)加熱方式為夾套間接蒸汽加熱，夾套的蒸汽壓力通常為0.3—0.6MPa。 (3)糖化鍋的材料，全部采用不銹鋼板。 糖化醪量： 糖化醪的干物質(zhì)百分含量： 查《啤酒工業(yè)手冊(cè)》，得相對(duì)密度為。 則糖化鍋的有效容積為： 取糖化鍋充滿系數(shù)為0.8 糖化鍋總體積： 糖化鍋其圓筒直徑D與高度H之比取2：1，即D=2H 則 4.2.5麥汁煮沸鍋 用于麥汁的煮沸和濃縮，蒸發(fā)掉多余的水分，使麥汁達(dá)到一定的濃度，并加入酒花，使酒花中所含的苦味及芳香構(gòu)成物質(zhì)進(jìn)入麥汁中。 (1)煮沸鍋鍋體采用圓柱形器身，橢圓形封頭及封底。鍋身直徑與筒體高度之比取2：1，容量系數(shù)0.7，錐底高度以為宜。 (2)加熱采用外加熱器，殼層通入0.3—0.6MPa的蒸汽進(jìn)行加熱。 (3)煮沸鍋材質(zhì)選用不銹鋼。 混合原料浸出率： 原料無(wú)水浸出率原料使用量=751=75% 則頭號(hào)麥汁濃度： 由頭號(hào)麥汁濃度18%查得 由糖化物料衡算表可知，100kg混合原料可得475.6kg熱麥汁，則進(jìn)入煮沸鍋的麥汁量為： 則煮沸鍋有效容積： 取煮沸鍋充滿系數(shù)0.8，則煮沸鍋總?cè)莘e： 取高徑比H：D=1：2，則 得 4.2.6過(guò)濾槽（煮沸之前） 采用圓柱形器身，平底鍋底。 因醪液量：，密度 則過(guò)濾槽有效容積 取充滿系數(shù)0.85，則 取高徑比H：D=1：2 則，得： ， D=2.41m,H=1.205m 4.2.7回旋沉淀槽 回旋沉淀槽采用圓柱形器身，平頂錐底。 進(jìn)入回旋沉淀槽的熱麥汁量：6.08 容積系數(shù)取0.8，則回旋沉淀槽容積為： 回旋沉淀槽高徑比為1：2，設(shè)圓柱部分直徑D，則高 因此， 圓柱部分高 由工藝知麥汁經(jīng)過(guò)回旋沉淀槽后溫度由100℃降至65℃，而冷卻水有20℃升至55℃。 麥汁：100℃—65℃；冷水：20℃—55℃ 于是℃，℃ ℃ 進(jìn)入回旋沉淀槽麥汁量為： 換熱量： 加熱面材料取不銹鋼板 ， 實(shí)際K值比理論低20% 則換熱面積： 4.2.8薄板換熱器 采用二段式冷卻方式，由工藝可知麥汁經(jīng)回旋沉淀槽后的溫度為65℃ 1.第一段冷卻 麥汁：65℃—25℃；冷水：20℃—40℃ 換熱實(shí)際：0.5 于是℃，℃ ℃ 進(jìn)入薄板換熱器的麥汁量為： 因 式中 31975.68—進(jìn)入回旋沉淀槽麥汁量 0.5—濕熱凝固物含量 換熱量： 加熱面材料取不銹鋼板 ， 實(shí)際K值比理論低20% 則換熱面積： 3.第二段冷卻 麥汁：25℃—10℃；冷水：3℃—20℃ 于是℃，℃ ℃ 換熱量： 加熱面材料取不銹鋼板 ， 實(shí)際K值比理論低20% 則換熱面積： 4.2.9麥汁暫存罐 麥汁經(jīng)薄板冷卻器冷卻后，進(jìn)入暫存罐。 其容積可取回旋沉淀槽容積， D=2.69m,H=1.345m 4.2.10板框式硅藻土過(guò)濾機(jī) 由不銹鋼制成，濾板和濾框交替排列。選用德國(guó)ORION-AIOO，過(guò)濾能力350—370，臺(tái)機(jī)產(chǎn)量為10000—50000L。 4.2.14 CIP系統(tǒng) 1.CIP系統(tǒng)的設(shè)置（流量580L/min） 洗滌過(guò)程：清水噴淋10min，熱水噴淋洗滌10min，80℃,2%熱堿水淋洗15min，熱水洗滌10min，清水10min，甲醛水（0.015%）或雙氧水（2%）淋洗15min，無(wú)菌水淋洗15min。 2.洗滌罐設(shè)置 清水罐2個(gè)，熱水罐2個(gè)，堿水罐1個(gè)，甲醛水或雙氧水罐1個(gè)，無(wú)菌水罐1個(gè)。 4.3 重點(diǎn)設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算（糖化鍋） 4.3.1糖化鍋主要尺寸 由前面設(shè)備選型知：糖化鍋 ，直徑，高，下封頭高度 4.3.2內(nèi)薄壁圓筒底的強(qiáng)壓度設(shè)計(jì) 1.設(shè)計(jì)壓力P 設(shè)液面距離圓筒底的高度為，則 則下封頭所承受的壓強(qiáng)： 圓筒底所承受的壓強(qiáng)： 而上封頭所承受的壓強(qiáng)為：0.1MPa 由表可知，筒體和封頭可選用Q235-A.F材料。 2.圓筒的壁厚計(jì)算 Q235-A.F鋼板在0—250℃范圍內(nèi)的許用應(yīng)力由表查取，估計(jì)此筒體厚度在3—12mm之間，為安全計(jì)，?。缓缚p為雙面焊，采用全部無(wú)損探傷，其焊縫系數(shù)由表查得；鋼板負(fù)偏差由表查得：，腐蝕裕度由表選得，則壁厚附加量C=0.3+1=1.3mm。 因此，圓筒壁厚： 根據(jù)鋼板厚度規(guī)格，取 氣壓試驗(yàn)強(qiáng)度校核：規(guī)定的試驗(yàn)壓力由表知： 氣壓試驗(yàn)時(shí)的應(yīng)力： Q235-A.F鋼制容器在常溫氣壓試驗(yàn)時(shí)的許用應(yīng)力: 因?yàn)?，故筒體厚度滿足氣壓試驗(yàn)時(shí)強(qiáng)度要求。 4.3.3橢圓形封頭設(shè)計(jì) 從強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)和制造等方面綜合考慮，設(shè)計(jì)采用橢圓形封頭。由壁厚公式 標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的厚度與筒體基本相同，而因值有所不同，則相差不會(huì)很大，為焊接方便，常取兩者等厚。 因此， 4.3.4管徑計(jì)算 (1)升氣管直徑 設(shè)升氣管截面積為液體蒸發(fā)面積的1/30～1/50，取1/50，則 得， 取 式中 D—圓筒體直徑 (2)加水管直徑 由水衡算，糖化鍋加水量為3953.85kg，即. 設(shè)加水時(shí)間為0.25 h,則流體流量： 取加水流速為2m/s,則加水管內(nèi)徑為： 取 式中 Q—流體流量（） V—流體的流速(m/s) (3)糖化醪出口管直徑 由設(shè)備選型知糖化醪量為4.72,設(shè)倒醪時(shí)間為10min,則流量 取糖化醪流速為0.8m/s，則糖化醪出口管直徑： 圓整，取 (4)進(jìn)料管直徑 設(shè)進(jìn)料管流體流量為50，流體流速取0.8m/s,則進(jìn)料管內(nèi)徑為： 圓整，取 4.3.5設(shè)備的開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)：計(jì)算壓力 P= 0.13MPa，設(shè)計(jì)溫度t = 200℃， 標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭Di = 2240mm，封頭名義厚度δn = 7.0mm，焊接接頭系數(shù)，腐蝕余量 = 1mm，封頭材料Q235-A.F，,而接管材料為10鋼，，封頭中心設(shè)置的內(nèi)平齊接管。 1.需要補(bǔ)強(qiáng)的面積 其中，C為接管壁厚度附加量，查表 則 開(kāi)孔直徑： 強(qiáng)度削弱系數(shù) 2.已有的加強(qiáng)面積 筒體或封頭承壓所需設(shè)計(jì)厚度之外的多余金屬面積： 其中 4.3.6攪拌功率的計(jì)算 設(shè)攪拌器寬b=0.20m，鍋內(nèi)液柱高H液=1.6m，按永田公式：設(shè)攪拌器折角θ=60 = =30.54 =0.7276 =1.1+4-2.5-7 =1.3848 Rem=ρnd2/μ= =0.1046 相關(guān)參數(shù)： d—攪拌漿葉長(zhǎng)度（m） n—漿葉轉(zhuǎn)數(shù)（r/s） ρ—流體密度（kg/m3） μ—流體粘度（Ns/m2）（Pas） D—糊化鍋直徑（m） b—攪拌漿葉寬度（m） H液—液層高度（m） θ—攪拌漿折葉角，一般為45或60 η—傳動(dòng)機(jī)構(gòu)總效率，取0.4-0.5 K—電機(jī)功率儲(chǔ)備系數(shù) 1.2-1.4 K1—攪拌阻力系數(shù) 1.1-1.3 4.3.7糖化鍋加熱面積的計(jì)算 加熱面材料取不銹鋼板 ， 實(shí)際K值比理論低20% 根據(jù)熱量衡算，糖化醪從65℃升至78℃為糖化鍋?zhàn)畲蟮臒崃肯模? 麥醪由℃升溫到℃℃耗熱量 ℃，℃ ℃ 4.3.8法蘭的選擇 由《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》，鍋底接管法蘭的最高無(wú)沖擊工作壓力為0.2MPa,糖化鍋容器法蘭的最大允許工作壓力為0.16MPa。 4.3.9支座的選擇 由《化工容器》，用支承式支座. 1.作用在每個(gè)支座的實(shí)際負(fù)荷Q 因鍋體重： 糖化鍋的重量由上、下封頭和圓柱形器身重之和。 (1) 上封頭表面積： 體積， (2) 下封頭表面積： 體積， (3)圓柱形器身表面積： 體積， 則糖化鍋質(zhì)量： 在計(jì)算支座承擔(dān)的負(fù)荷時(shí)，還應(yīng)考慮到糖化鍋附屬設(shè)備的質(zhì)量，這里按照糖化鍋體重的一定比例來(lái)計(jì)算，設(shè)比例系數(shù)為0.15，則附屬設(shè)備的重量為： 又糖化醪液量：， 則總重量為： 設(shè)有6個(gè)支座，則作用在每個(gè)支座的實(shí)際負(fù)荷： 2.支座的選擇 選定支承式支座，由標(biāo)準(zhǔn)JB/T4724《支式支座》，本設(shè)計(jì)采用A型支承式支座。 4.3.10人孔、視鏡設(shè)計(jì) 對(duì)壓力容器，根據(jù)《化工容器》，選用HG21516-95（板式平焊法蘭式），突面D=4600mm的人孔。 視鏡則選用圓形，平面式玻璃表面，DN125mm，可供兩只眼睛窺視。 4.3.11CIP清洗管路的設(shè)計(jì) 洗滌過(guò)程中，CIP流量為580L/min 設(shè)流速，則 圓整取排醪入口直徑為d=80mm，壁厚。 第5章 啤酒工廠三廢治理 在啤酒廠設(shè)計(jì)和生產(chǎn)進(jìn)行的同時(shí)，要重視環(huán)境保護(hù)的要求，應(yīng)采取綜合防治措施，使廢水、廢氣、廢渣