年产20万KL8度淡色啤酒的工艺设计 - 发酵罐的设计

毕 业 设 计（论 文）

题目： 年产20万kL8度淡色啤酒厂的工艺设计 子题： 发酵罐的设计

专 业： 生物工程 指导教师： 学生姓名： 班级-学号：

2011年 6 月

大连工业大学本科毕业设计

年产20万kL8度淡色啤酒厂的工艺设计

设计完成日期 2011 年 6 月 9 日

学 院：生物工程学院 专 业：生物工程 学 生 姓 名： 班 级 学 号 指 导 教 师：

评 阅 教 师：

2011年 6 月

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摘 要

本设计对年产20万kL8度淡色啤酒工厂的工艺进行了初步设计，主要内容包括啤酒生产工艺的选择及相关生产设备的选型计算等，并对发酵罐进行了重点设计。

该工艺采用了先进的高浓度稀释的方法，以优质大麦麦芽为原料，生产出在啤酒市场中消费量较大的淡色啤酒。设计综合考虑到了建厂所需的条件、国内市场的消费水平、工艺以及设备的发展水平及经济、环境等因素，是适合于目前国内啤酒行业发展的啤酒厂的设计。

关键词：啤酒发酵；高浓度稀释；发酵罐

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Abstract

The design is a preliminary design of a factory which volume of production in one year is 200,000 kL and the production is light beer of 8 degree. The main contents including the choice of the production process of beer, and the related technology choices, the selection of beer production and so on. At the same time, the design towards gartank has been focused on the design.

This design of the production process of beer uses the advanced technology of high concentration dilution, the beer were made from malted barley, output the beer which consumption quantity is high in beer’s sale market. This design has take the conditions of the factory’s building, the consumption quantity of domestic residents, the development level of production process and equipment condition, and the factors of environment and economy into consideration. In a word, this design is suitable for the development of beer market of our country.

Key Words：Beer fermentation；High concentration dilution；Gartank

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目 录

摘 要..................................................................................... 错误！未定义书签。 Abstract ....................................................................................... 错误！未定义书签。 第一章 绪论............................................................................... 错误！未定义书签。

1.1 啤酒简介..................................................................... 错误！未定义书签。 1.2 啤酒工厂设计的重要性............................................................................... 6 1.3 啤酒生产的工艺概述................................................... 错误！未定义书签。 第二章 厂址的选择................................................................... 错误！未定义书签。

2.1 厂址选择的重要性....................................................... 错误！未定义书签。 2.2 厂址选择的一般原则................................................... 错误！未定义书签。 2.3 年产20万kL8度淡色啤酒厂厂址的选择 ................ 错误！未定义书签。 第三章 物料衡算......................................................................................................... 9

3.1 100 kg原料的物料衡算……………………………………………………… 3.2 糖化一批次的物料衡算……………………………………………………... 3.3 年产20万kL的啤酒工厂糖化车间物料衡算…………………………….. 第四章 热量衡算....................................................................... 错误！未定义书签。

4.1 糖化工段用水耗热量................................................... 错误！未定义书签。 4.2 糊化耗热量................................................................... 错误！未定义书签。 4.3 糖化过程耗热量........................................................... 错误！未定义书签。 4.4 洗糟水耗热量............................................................... 错误！未定义书签。 4.5 煮沸过程耗热量........................................................... 错误！未定义书签。 第五章 设备选型……………………………………………………………………

5.1 粉碎机……..………………………………………………………………. 5.2 原料输送设备……………………………………………………………… 5.3 糊化锅………………………………………………………………………. 5.4 糖化锅………………………………………………………………………. 5.5 过滤槽………………………………………………………………………. 5.6 煮沸锅………………………………………………………………………. 5.7 回旋沉淀槽………………………………………………………………… 5.8 薄板冷却器………………………………………………………………… 5.9 酵母培养罐………………………………………………………………… 5.10 过滤机……………………………………………………………………. 5.11 清酒罐…………………………………………………………………….

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5.12 高浓度稀释机…………………………………………………………….. 5.13 洗瓶机…………………………………………………………………… 5.14 装酒压盖机………………………………………………………………. 5.15 杀菌机……………………………………………………………………. 5.16 贴标机…………………………………………………………………… 第六章 重点设备——发酵罐的设计……………………………………………..

6.1 尺寸设计...................................................................................................... 6.2 重量计算……………………………………………………………………. 6.3 数量计算…………………………………………………………………….. 6.4 冷却面积计算……………………………………………………………….. 6.5 管路计算……………………………………………………………………... 6.6 保温层材料………………………………………………………………….. 6.7 支撑方式…………………………………………………………………… 第七章 耗水计算………………………………………………………………….. 第八章 耗冷计算…………………………………………………………………. 第九章 耗电计算…………………………………………………………………… 第十章 产品成本经济核算………………………………………………………... 参考文献..................................................................................... 错误！未定义书签。 致 谢..................................................................................... 错误！未定义书签。

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第一章 绪论

1.1 啤酒简介

1.1.1 啤酒的定义

按现行国家产品标准规定，啤酒定义为以麦芽为主要原料，添加酒花，在酵母菌的作用下被酿造而成的，含有二氧化碳气、起泡的低酒精度饮料。 1.1.2 啤酒的分类 1.1.2.1 按度数分类

啤酒酒标上的度数并非指酒精度，而是指原麦汁浓度，即啤酒发酵进罐时麦汁的浓度。主要的度数有18、16、14、12、11、10、8度。日常生活中人们饮用的多为11、12度啤酒，其酒精度在3.5到5之间。 1.1.2.2 按色泽分类

除了按照原麦汁浓度分类外，啤酒还可以根据色泽分为淡色啤酒、深色啤酒和黑色啤酒。

1.1.2.3 按杀菌方法分类

根据杀菌方法的不同，啤酒则可分为鲜啤酒和熟啤酒。 1.1.2.4 按包装分类

啤酒还可以根据包装分为罐装、桶装、瓶装啤酒。 1.1.2.5 按酵母性质分类

根据啤酒酵母性质则可分为上面发酵啤酒和下面发酵啤酒。 1.1.2 世界啤酒历史

世界十大啤酒品牌排行榜如下：

百威、贝克、喜力、嘉士伯、安贝夫、南非啤酒集团、美乐公司、苏格兰纽卡斯尔公司、朝日公司、麒麟公司和虎牌：新加坡啤酒、科罗娜：墨西哥酿酒集团。

1.1.3 中国啤酒历史

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1.1.4 中国啤酒市场的发展趋势

啤酒行业作为轻工业方面必不可少的一部分，同样处于我国社会主义市场经济的大形势下进行分析。

出于于资源、市场、环境等各方面因素的考虑，我国的经济正从粗放型向集约型转变，这就意味着那些小的、竞争力弱的企业将被兼并或者倒闭。主要的产品生产和销售将越来越集中于少数的企业中。我国在2001加入了世界贸易组织，形成了全方位、多层次、宽领域的对外开放格局，在向国内人民打开国际市场、扩大了市场领域的同时，也带来了世界市场激烈的竞争压力。

在以往的实习中也可以观察得到，虽然生产规模在扩大，可是所需要的工作人员不但没有增多反而可能减少了，这是由于越来越普遍的机械化和信息化技术的应用，一个庞大的工厂，其运行只要屈指可数的几个人就可以有条不紊地进行了。这也就意味着不只啤酒厂在市场中的竞争，在同一个企业下的岗位竞争也将越来越激烈。我们啤酒专业的学生是该好好考虑一下自己的将来，有如何能在竞争中赢得自己的一席之位呢？对象换了，道理却是不变的。我们要赢，首先也还是要靠实力，企业靠产品，我们当然就考“文凭”了。当然，现在只有文凭是远远不够的，就像企业也远远不能满足于达到国家标准，而要以更高的标准来要求自己。所以，“没有最好，只有更好”，不仅是名言，也是真理。其次是方法，企业用广告，而我们则要靠为人处事的方法。“文凭”是硬件，德行是软件，“软硬兼施”电脑才算配备齐全了，人也一样。这也算信息化时代给我们展现的一个真理吧。

先以国内啤酒行业的行情举例进行分析。

雪花啤酒是辽宁省的老牌子了。目前华润雪花啤酒在中国大陆19个省市经营超过60家啤酒厂，占有中国啤酒市场的18%份额。2004年10月 华润雪花啤酒全资收购原西藏自治区昌都雪源啤酒厂，成立华润雪花啤酒（西藏）有限公司，华润雪花啤酒在世界最高的地方建立了基地。2007年华润雪花啤酒产销量超过690万千升，公司总产销量再度超越国内其他啤酒企业，成为中国销量最大的啤酒企业。今天，华润雪花啤酒已从沈阳单一生产厂发展成为在全

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国拥有超过60家生产企业的啤酒集团，雪花啤酒由沈阳的自主品牌发展至全国，成为品牌价值153.09亿元的中国名牌。除了这些，网上还爆出许多有关雪花不惜一切代价占领市场份额的新闻，由此也显现出当今啤酒市场的竞争何其激烈。

青岛啤酒是我早就有所耳闻的了，其知名度应该是高于雪花。青岛啤酒股份有限公司（以下简称“青岛啤酒”）的前身是1903年8月由德国商人和英国商人合资在青岛创建的日耳曼啤酒公司青岛股份公司，它是中国历史悠久的啤酒制造厂商。1993年7月15日，青岛啤酒股票（0168）在香港交易所上市，是中国内地第一家在海外上市的企业。2009年度，青岛啤酒实现啤酒销售量591万千升，全球啤酒行业权威报告Barth Report依据2006年、2007、2008年产量排名，青岛啤酒为世界第七大啤酒厂商。2006年，青岛啤酒荣登《福布斯》“2006年全球信誉企业200强”，位列68位。青岛啤酒还建立了我国的国家发酵实验基地，这也充分说明了青岛啤酒在发酵行业领域的领军地位。从各种相关信息来看，青岛啤酒有限公司也可谓实力雄厚，在我看来，其品牌价值恐怕也要高于雪花。

燕京是从首都起家的老牌子，中原地带自古是兵家必争之地，燕京占据良好的地理优势，其实力也是国内国内首屈一指的。

据了解，青岛、雪花、燕京是目前国内啤酒品牌前三强，占据了40%以上的市场份额，而它们之间的竞争也因此愈演愈烈。这也反映出了啤酒行业“垄断”化的发展态势。

应该看到，我国虽然在各个领域都或多或少有一些自己的知名品牌，然而国际上的知名品牌却寥寥无几，大都只出口中低档产品，所获利润也较少。啤酒行业也是如此，走出国门的啤酒品牌目前还只有青岛，而其所占的销售份额也是少之又少。从百威、哈啤的收购也可以看出一个趋势——国外的啤酒品牌正瞄准了中国这个潜力巨大的东方市场，纷纷要在这里的市场上占有一席之地。未来啤酒行业的竞争态势恐怕会相当激烈，中国啤酒行业的发展需要进行新的调整。

邓小平同志有句既要“引进来”，又要“走出去”的名言。面对中国科学技术相对落后的客观事实，不断地引进和学习国外的先进技术，同时还要更积极努力地打造中国的知名品牌，以在未来日趋白热化的市场竞争中具有总够的

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资本在市场中立于不败之地是未来中国啤酒市场发展的重点。 1.1.5 啤酒新品种

干啤酒、全麦芽啤酒、头道麦汁啤酒、黑啤酒、低（无）醇啤酒、冰啤酒、绿啤酒、暖啤酒、菠萝啤酒、白啤酒、沙棘啤酒、纯生啤酒、小麦啤酒、浑浊啤酒等。

1.1.6 啤酒行业标准

啤酒的品评包括一看、二闻、三尝。

根据GB 4927-2001啤酒行业标准，规定色度在3 EBC-4 EBC的啤酒为淡色啤酒。淡色啤酒的透明度要求清亮透明，允许有微细悬浮物和沉淀物（非外来异物）。优级淡色啤酒的浊度要求≤0.9 EBC，其泡沫洁白细腻，持久挂杯，瓶装啤酒的泡持性大于200 s，而听装啤酒的泡持性大于170 s，啤酒具有明显的酒花香气，口味纯正，爽口，酒体协调、柔和，无异香、异味。以及淡色啤酒的性质较优级略次，浊度要求小于等于1.2 EBC，瓶装啤酒的泡持性≥170 s，听装则≥150 s。二级淡色啤酒的浊度要求≤1.5 EBC，其品质需达到一般消费者的满意度，泡持性要求≥120 s。具体如下：

表 1-1 我国啤酒行业标准对淡色啤酒的感官要求 项目 外观 透明度 浊度，EBC ≤ 形态 泡沫 泡持性，s，≥ 瓶装 听装 优级 一级 二级 清亮透明，允许有肉眼可见的细微悬浮物和沉淀物（非外来物质） 0.9 泡沫洁白细腻，持久挂杯 200 170 有明显的酒花香气，口味纯正，爽口，酒体协调、柔和，无异香、异味 1.2 泡沫较洁白细腻，较持久挂杯 170 120 150 有较明显的酒花香气，口味纯正，较爽口，协调，无异香、异味 有酒花香气、口味较纯正，无异味 1.5 泡沫尚洁白，尚细腻 香气和口味

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大连工业大学2011届本科生毕业设计（论文） 表1-2 我国啤酒行业标准对淡色啤酒的理化要求

项目 大于、等于14.1°P 12.1°P-14.0°P 酒精11.1°P-12.0°P 度,%(V/V)[或%(m/m)] 10.1°P-11.0°P ≥ 8.1°P-10.0°P 等于、小于8.0°P 原麦汁浓度 °P，≥ 大于、等于10.1°P 等于、小于10.0°P 大于、等于14.1°P 总算，mL/100 mL，≤ 10.1°P-14.0°P 等于、小于10.0°P 二氧化碳，（m/m) 双乙酰，mg/L ≤ 蔗糖转化酶活性 0.1 优级 5.5[4.3] 4.7[3.7] 4.3[3.4] 4.0[3.1] 3.6[2.8] 3.1[2.4] 一级 二级 5.2[4.1] 4.5[3.5] 4.1[3.2] 3.7[2.9] 3.3[2.6] 2.8[2.2] X-0.3 X-0.2 3.5 2.6 2.2 0.40-0.65 0.15 呈阳性 0.35-0.65 0.2

1.2 啤酒工厂设计的重要性

啤酒生产行业是我国消费市场中必不可少的一部分，在国民经济以及人们的日常生活中都发挥着重要的作用。为了促进我国轻工业技术及经济的进步，啤酒行业的发展也是不能忽视的。

为了促进啤酒行业更快速稳定的发展，首先要提升啤酒产业的基本建设线，在这一条战线上，工厂设计发挥着重要的作用。新建、改建和扩建一个啤酒工厂，都需要对工厂进行周详的设计工作。在科学研究中，从小试、中试以及工业化生产，都与设计的有机结合密不可分，以此才能进行新工艺、新技术、新设备的开发工作。它是扩大再生产，更新改造原有企业，增加产品品种，提高产品质量，节约能源和原材料，促进国民经济和社会发展的重要技术经济活动的组成部分。

设计是包含了能将科学技术转化为生产力的一门综合性科学。国民经济的发展、发展的效益和速度，都离不开工厂设计工作。工厂设计对于发展科学技术事业和社会主义现代化建设都有着极大的影响。

目前我国啤酒市场面临着越来越大的消费需求，以及国外市场的巨大竞

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争压力，提升行业标准和改进工艺及设备、生产技术等条件也越来越成为啤酒行业发展中不可或缺的重要环节。因此，需要对啤酒工厂进行有创造性的设计，使之更合理、更完善地进行生产，从而达到适应啤酒市场发展、提升品牌形象、增强市场竞争力等目的。

1.3 啤酒生产的工艺概述

生产工艺流程示意图

麦芽 大米

↓ ↓

斗式提升机 斗式提升机 ↓ ↓

麦芽粉碎机 大米粉碎机

↓ ↓ 糖化锅 ← 糊化锅 ↓

过滤槽 → 麦糟 ← 78～80℃水 ↓ ↓ 头号麦汁 二号麦汁 ↓ ↙

煮沸锅 ←酒花 ↓

回旋沉淀槽 → 热凝固物 ↓

薄板冷却器 → 冷凝固物 ↓

发酵罐 ← 酵母 ↓ →CO2 板框过滤机

↓

高浓度稀释→清酒罐 → 包装 →入库

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第二章 厂址的选择

2.1 厂址选择的重要性

厂址的选择包括建厂地区的选择和工厂场地位置的选择，是企业进行

建设的过程中必不可少的重要环节。厂址的选择需要根据建厂地区的自然环境、技术经济条件和啤酒行业的特点进行综合考虑而定的。

2.2 厂址选择的一般原则

厂址选择的总原则是：

第一，必须符合工业布局、所在地区城市规划等的要求，以及国家相关法律法规及建设前期工作的规定。

第二，应当充分利用各地区的有利条件，包括当地的人力、物力、财力和自然资源等条件。同时，厂址的选择还应考虑到环境的问题，应符合现行环境保护法的规定，还要节约用地，注意不污染水源，厂址的选择应有利于三废的处理。

第三，建厂应遵循原料就近原则以及市场就近原则，既要考虑到企业应当接近原料、能源产地从而节约运输设备及管路、能耗，又要考虑到企业应靠近产品消费区，从而消除不合理运输，节约运输费用。最终使得工厂的建设不仅总体经济效益好，也有利于加快国民经济发展和人民生活水平的提高。

2.3 年产20 万kL啤酒厂的厂址选择

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第三章 物料衡算

物料衡算是指，根据质量守恒定律，凡引入某一系统或设备的物料质量m，必等于所得到的产物质量mP和物料损失量mt之和，

即m=mP+mt

这一运算法则是工艺计算的基础，既适用于单元操作过程，也适用于整个生产过程。

通过物料衡算，可以得出引入和离开设备的物料各组分的成分、质量和体积，从而可以得出产品的原料消耗定额以及排出的物料量，以此来确定生产设备的容量、个数和主要尺寸，完成对工艺流程草图的设计以及水、电、冷量和热量等的计算。

表3.1 工艺设计参数表

项目名称 原料利用率 麦芽水分 大米水分 无水麦芽浸出率 无水大米浸出率 原料配比 数值 98.50% 6% 13% 80% 92% 65:35 项目名称 冷却损失 发酵损失 过滤损失 包装损失 总损失 数值 2% 1% 1% 1% 5%

3.1 100千克原料生产8度淡色啤酒的物料衡算

3.1.1 热麦汁量： 3.1.1.1 原料麦芽收得率：

80%3（1-6%）98.5%=74.072%

3.1.1.2 原料大米收得率：

92%3（1-13%）98.5%=78.84%

3.1.1.3 混合原料收得率：

74.072365%+78.84335%=75.74%

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3.1.1.4 100千克混合原料产12度热麦汁量为：

100375.74%/12%=631.17 kg 又，12度麦汁在20℃时的相对密度为1.048kg/L，而100℃热麦汁比

20℃时体积增加了1.04倍 所以，热麦汁体积为：

631.1731.04/1.048=626.35 L 3.1.2 冷麦汁量：

626.353（1-2%）=613.8 L 3.1.3 发酵液量：

613.83（1-1%）=607.7 L 3.1.4 过滤酒量：

607.73（1-1%）=601.61 L 3.1.5 成品酒量：

601.613（1-1%）=595.6 L 3.1.6 酒花耗用量：

626.3530.1%=0.626 kg

3.1.7 酒花糟量：设 酒花浸出率为 40%，含水量为80%

0.6263（1-40%）/（1-80%）=1.88 kg 3.1.8 湿糖化糟量：设 湿糖化糟的含水量为80% 3.1.8.1 麦糟量：

653（1-6%）（1-80%）/（1-80%）=61.1 kg

3.1.8.2 大米糟量：

353（1-13%）（1-92%）/（1-80%）=12.18 kg

3.1.8.3 湿糖化糟量为：

61.1+12.18=73.28 kg

3.1.9 干酵母量：设 酵母泥含水量为80%，产率转换为2%

613.832%=12.28 kg

12.283（1-80%）=2.456 kg

3.1.10 包装用量

3.1.10.1空瓶需用量：设 瓶损失为0.5%；每瓶容积为640 ml

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595.6/0.643（1+0.5%）=935.3 个

3.1.10.2 瓶盖需用量：设 瓶盖损失为0.2%

935.33（1+0.2%）=937.15 个 3.1.10.3商标需用量：设 商标损失为0.1%

937.153（1+0.1%）=938.1 个

3.1.11 CO2生成量：

因为 C12H22O11+H2O==2C2H5OH+4CO2+Q

麦芽糖分子量为342，CO2分子量为44，实际发酵度为61%，冷麦汁为

12度

所以 CO2生产量=（4344/342）30.123613.8361%=23.12 kg 设 CO2在啤酒中的溶解度为0.4% 则 啤酒中CO2的含量为：

607.730.4=2.43 kg 游离CO2量为：

23.12-2.43=20.7 kg 20℃时，CO2密度为1834 kg/L 所以，CO2体积为：

20.7/1.834=11.28 m3

3.2 糖化一次定额量：

3.2.1 每批次成品酒量：

因为 每批次需要完成的成品酒量为

23108/(18038+15036)=85470.1 L 本设计采用高浓稀的方法，制成12度的麦汁，在发酵液过滤后稀释

到8度

所以 未稀释前制得的麦汁体积为

85470.138%/12%=56980 L 由此进行下列计算： 3.2.2 过滤酒量：

56980/（1-1%）=57555.6 L

3.2.3 发酵液量：

57555.6/（1-1%）=58137 L

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3.2.4 冷麦汁量：

58137/（1-1%）=58724.2 L

3.2.5 热麦汁体积为：

58724.2/（1-2%）=59922.7 L

59922.731.048/1.04=60383.6 kg

3.2.6 原料用量：

60383.6312%/75.74%=9567 kg

即 麦芽用量为：9567365%=6218.5 kg 大米用量为：956735=3348.5 kg 3.2.7 酒花耗用量：

59922.730.1%=59.92 kg

3.2.8 酒花糟量：

59.923（1-40%）/（1-80%）=179.76 kg

3.2.9 湿糖化糟量： 3.2.9.1 麦糟量：

6218.53（1-6%）（1-80%）/（1-80%）=5845.4 kg

3.2.9.2 大米糟量：

3348.53（1-13%）（1-92%）/（1-80%）=1165.3 kg

3.2.9.3 湿糖化糟量为：

5845.4+1165.3=7010.7 kg

3.2.10 干酵母量：

9567/10032.456=235 kg

3.2.11 包装用量： 3.2.11.1空瓶需用量：

9567/1003935.3=89480 个

3.2.11.2 瓶盖需用量：

9567/1003937.15=89657 个

3.2.11.3商标需用量：

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9567/1003938.1=89748 个

3.1.12 CO2生成量：

6567/100311.28=1079.245 m3

3.3 20万吨8度淡色啤酒糖化车间物料衡算

330天，旺季180天，每天8批次，淡季6批次，共2340批次

3.3.1 原料量的计算 3.3.1.1 年耗混合原料量：

956732340=22386780 kg

3.3.1.2 年耗麦芽量：

6218.532340=14551290 kg

3.3.1.3 年耗大米量：

3348.532340=7835490 kg

3.3.2 年耗酒花量：

59.9232340=140212.8 kg

3.3.3 年产热麦汁量：

59922.732340=140219118 L

3.3.4 年产冷麦汁量：

58724.232340=137414628 L

3.3.5 年产发酵液量：

5813732340=136040580 L

3.3.6 年产清酒量：

57555.632340=134680104 L

3.3.7 年产成品液量：

即2千万升

3.3.8 年产湿酒花糟量：

179.7632340=420638.4 kg

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3.3.9 年产湿糖化糟量：

7010.732340=16405038 kg

3.3.10 年耗干酵母量：

23532340=549900 kg

3.3.11 年耗包装量： 3.3.11.1 年需空瓶量： 3.3.11.2 年需瓶盖量： 3.3.11.3 年需商标量： 3.3.12 年产CO2量：

8948032340=209383200 个 8965732340=209797380 个

8974832340=210010320 个 1079.24532340=2525433.85 m3

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表5.5 糊化锅设计参数表 名称 有效容积（m） 总容积（m） 锅内压力（（kg）/cm） 锅底夹层压力（（kg）/cm） 出料阀液压（（kg）/cm） 最高工作温度（℃） 锅身直径（m） 升气筒直径（m） 锅身壁厚（mm） 锅顶壁厚（mm） 锅底壁厚（mm） 柱体高度（m） 锅底夹层厚度（mm） 搅拌器直径（m） 搅拌器转速（r/s） 电动机功率（kw） 重量（（kg）） 33333糊化锅 17.3 26.6 常压 1.5 6 105 3.8 0.54 8 3 10 1.9 30 2.6 0.5 5.13 4226.82

5.4 糖化锅

糖化锅是使麦芽粉的淀粉和蛋白质分解，并与已糊化的大米醪混合，维持醪液在一定的温度，使醪液进行淀粉糊化以制备麦芽汁的设备。

糊化锅是用于加热煮沸大米粉（或其它辅料）和部分麦芽粉醪液，使淀粉糊化和液化的设备。

糖化锅锅体采用不锈钢，圆筒形，直径与筒高D：H=2:1，采用标准椭圆形封头，长半轴的长度为短半轴的两倍。内设搅拌器、锥形盖，外夹套加热，升汽筒、人孔。 5.4.1 主体尺寸的计算 5.4.1.1 糊化醪批量

由前热量衡算可得 52618.5 kg

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5.4.1.2 有效容积

因为 糊化醪干物质百分数

=[6218.5（1-6%）+3348.53（1-13%）]/52618.53100%

=16.645%

查《生物工厂设计概论》 P268 表9 可得 糊化醪密度ρ近似为1069

kg/m3

所以 V有效=G/ρ=52618.5/1069=49.22 m3 5.4.1.3 总容积

糖化锅填充系数η取0.7

因此 V总=V有效/0.7=49.22/0.7=70.32 m3 5.4.1.4 直径

因为 V总=πD3/6

所以 D=（6V总/π）1/3=5.12 m

查《生物工厂设计概论》 P274 表15 糖化锅直径圆整至5200 mm 5.4.1.5 筒高

H=D/2=5200/2=2600 mm 5.4.1.6 升汽筒直径

d=（1/50）1/23D=735.4 mm 取740mm 5.4.2 搅拌功率的计算 5.4.2.1 雷诺准数

因为 密度ρ=1069 kg/m3；转速N=0.5 r/min；选平直叶桨式搅

器，D1=D32/3=520032/3=3.47 m，取3600 mm；醪液粘度μ=0.002 N2s/㎡。

所以 Re=ρND/μ=106930.533.62/0.002=3463560

5.4.2.2 功率准数 Np取0.096 5.4.2.3 搅拌功率

P=Nρ23N33D15=7756.6 W=7.76 kW

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5.4.2.4 电动机功率

P电=k(kiP+P摩)/ η

其中 k取1.3，ki取1.2，P摩=P/10=0.776 kW, η取0.5

则 P电=1.33（1.237.76+0.776）/0.5 =26.23 kW

查《机械设计基础课程设计指导书》 P119 表8.1 选择额定功率为30 kW的电动机，型号为Y250M-8

5.4.3 加热面积的计算

由前热量衡算可知 糊化过程耗热Q=Q3=2742903.5 kJ 查表可得 0.3 MPa的饱和蒸汽温度为132.88 ℃

因此 平均温度差△t=（132.88-78+132.88-65.88）/2=60.94 ℃ 糊化锅的传热系数K取2000 W/（㎡2℃） 设 糊化锅升温速度为1 ℃/min 则 加热时间T=100-65.88=12.12 min 因为 Q=KA0△tT

所以 A0=2742903.5/（2360.94312.12360）=31 ㎡ 实际面积A=（1+20%）A0=37.2 ㎡ 5.4.4 重量计算

设 锅身壁厚为8 mm；锅底内部壁厚为10 mm，外层壁厚8mm，夹层容隙为30 mm；锅顶厚3 mm；升汽筒厚3 mm，高取15 m。 5.4.4.1 锅身重

G1=πDhδρ=3.1435.232.630.00837900=2684.38 kg 5.4.4.2 锅底重

G2=0.5πD2δρ=30.127830.0137900=2380.1 kg 5.4.4.3 锅顶重

G3=2/1.7323πD2/43δρ=581.2 kg 5.4.4.4 升汽筒重

G4=πdhδρ=3.1430.7431530.00337900=826.5 kg

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5.4.4.5 其他

电动机、减速器、搅拌器、CIP管道等总重G5约600 kg 5.4.4.6 糖化锅总重 G=G1+G2+??+G5

=2684.38+2380.1+581.2+826.5+600 =7072.18 kg 5.3.5 接管的计算 5.3.5.1 进出料管的计算

管径d=[52618.5534/（106931.231536033.14）]0.5 =0.241 m=241 mm

查《生物工程工厂设计概论》 P271 表12 YB231-70 选择公称直径为250 mm的无缝钢管，Φ27338 mm。 5.3.5.2 蒸汽进口管

设 糖化锅升温速度为1 ℃/min

则 糖化锅在升温阶段的单位时间耗热量为：

Q升=Q3/（603T）

=2742903.5/（78-65.88）/60=3771.87 kJ/s

选用表压为0.3 MPa的饱和蒸汽，其利用率为95% 因此 升温阶段所需蒸汽流量为

Q3 =0/[（I-i）（78-65.88）30.95] =2742903.531.15360/2165.42/12.12/0.95 =6600.75 kg/h

查《生物工程工厂设计概论》 P269 表11 选择公称直径为250 mm的管。 5.3.5.3 不凝气出口管

因为 不凝气流量为6600.75（1-95%）=330 kg/h

查《生物工程工厂设计概论》 P269 表11 选择公称直径为55 mm的管。 5.3.5.4 冷凝水出口管径 设 冷凝水流速为1 m/s

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则 d水=[（6600.75-330）34/60/931.5/60/3.14]0.5

=0.0488 m=48.8 mm

查《生物工程工厂设计概论》 P271 表12 YB231-70 选择公称直径为50 mm的无缝钢管，Φ5733.5 mm。 5.3.6 支撑方式

因为 G锅+G糊化醪=7072.18+52618.5=59690.68 kg=60 t

查《生物工程工厂设计概论》 P279 表22 选择8个8 t的B型悬挂式支座。

表5.6 糖化锅设计参数表 名称 有效容积（m） 总容积（m） 锅内压力（（kg）/cm） 锅底夹层压力（（kg）/cm） 出料阀液压（（kg）/cm） 最高工作温度（℃） 锅身直径（m） 升气筒直径（m） 锅身壁厚（mm） 锅顶壁厚（mm） 锅底壁厚（mm） 柱体高度（m） 锅底夹层厚度（mm） 搅拌器直径（m） 搅拌器转速（r/s） 电动机功率（kw） 重量（（kg）） 33333糖化锅 49.22 70.32 常压 0.75 6 80 5.2 0.74 8 3 10 2.6 30 3.6 0.5 26.23 7072.18

5.5 过滤槽

过滤槽是用于过滤糖化后的麦醪，使麦汁与麦糟分开从而得到清亮的麦芽汁的设备。

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