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

大连工业大学2011届本科生毕业设计（论文）

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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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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大连工业大学2011届本科生毕业设计（论文） 表3-2 8度淡色啤酒高浓度发酵工艺生产物料衡算表

项目 混合原料 麦芽 大米 酒花 热麦汁 冷麦汁 发酵液 过滤酒 成品啤酒 湿糖化糟 湿酒花糟 酵 母 游离 CO2 空 瓶 瓶 盖 商 标

单位 kg kg kg kg L L L L L kg kg kg m 个 个 张 3100 kg原料 100 65 35 0.626 626.35 613.8 607.7 601.61 595.6 73.28 1.88 2.456 11.28 935.3 937.15 938.1 糖化一次定额 9567 6218.5 3348.5 59.92 59922.7 58724.2 58137 57555.6 85470.1 7010.7 179.76 235 1079.245 89480 89657 89748 年产20 万kL 22386780 14551290 7835490 140212.8 140219118 137414628 136040580 134680104 20000万 16405038 420638.4 549900 2525433.85 209383200 209797380 210010320 - 15 -

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第四章 热量衡算

浸出糖化法工艺流程如下：

α-淀粉酶 50℃热水 Q1 50℃热水Q1 ↓ ↓ ↓ ↓

糊化锅（47.3℃,20min） 糖化锅（46.1℃,60min） ↓15min ↓ 70℃,20min ↓ ↓

100℃,15min Q2 → 65～70℃,35min 至碘反应终止 ↓ ↓

76～78℃,10min Q3 ↓ 去过滤 Q= Q1+ Q2+Q3

自来水温度18℃， 糖化用水50℃， 洗糟水温度80℃。

4.1 糖化工段用水耗热量

设 糊化锅料水比为1：4.5，糖化锅料水比为1:4.5

则 糊化锅加水量G1=3348.534.5=15068.25 kg 糖化锅加水量G2=6218.534.5=27983.25 kg 糖化工段总用水量Gt=G1+G2=15068.25+27983.25 =43051.5 kg

再 设 自来水平均温度为18℃，投料水温度为50℃

查 《生物工厂设计概论》 P268 表10 水的比热容Cw取4.18kJ/(kg2℃)

则 糖化工段用水耗热量Q1=CtCw(T2-T1)

=43051.534.183(50-18) =5758568.64 kJ

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4.2 糊化过程耗热量

4.2.1 糊化醪的比热容

绝干谷物的比热容C0取1.55kJ/（kg2℃） 则 大米的比热容C米=1.553（1-13%）+4.18313% =1.89 kJ/（kg2℃） G糊化醪=G水+G米=15068.25+3348.5

=18416.75 kg

C糊化醪=（G水3C水+G米3C米）/G糊化醪

=（15068.2534.18+3348.531.89）/18416.75 =3.76 kJ/（kg2℃） 4.2.2 糊化醪初始温度

设 原始投料温度为18 ℃ 则 糊化醪初温

t0=（G水C水18+G米C米50）/（G糊化醪C糊化醪）

=（3348.531.89318+15068.2534.18350）/（18416.7533.7） =47.12 ℃ 4.2.3 糊化锅所需热量

因为 糊化醪升温过程从47.12 ℃到100 ℃

所以 糊化锅所需热量Q2’=G糊化醪3C糊化醪3（100-47.12） =18416.7533.763（100-47.12） =3661517.78 kJ 4.2.4 煮沸过程中蒸汽所带走的热量

设 糊化锅煮沸时间为20 min，蒸发量为5%/h

查《生物工厂设计概论》 P257 表1 得 常压下水的汽化潜热I0为2258.77 kJ/kg

所以 煮沸过程中蒸汽所带走的热量

Q2”=G糊化醪320/6035%3I0

=1841607531/330.0532258.77

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=693320 kJ

4.2.5 糊化过程耗热量

在实际升温和煮沸的过程中存在热损失，约为前两项的15% 因此 糊化过程耗热量Q2=（Q2’+Q2”）（1+15%） =（3661517.78+693320）31.15 =5008063.5 kJ

4.3 糖化过程耗热量

4.3.1 混合醪的比热容 4.3.1.1 麦芽的比热容

C麦=1.553（1-6%）+4.1836%

=1.71 kJ/（kg3℃） 4.3.1.2 糖化醪的质量

G糖化醪=G麦+G’水=6218.5+27893.25

=34201.75 kg

4.3.1.3 糖化醪的比热容

C糖化醪=（G麦C麦+G水C水）/G糖化醪

=（6218.531.71+27893.2534.18）/34201.75 =3.74 kJ/(kg3℃) 4.3.1.4 混合醪的质量

G混合醪=G糊化醪+G糖化醪=18416.75+34201.75

=52618.5 kg

4.3.1.5 混合醪的比热容：

C混合醪=(G糊化醪C糊化醪+G糖化醪C糖化醪)/G混合醪

=（18416.7533.76+34201.7533.73）/52618.5 =3.74 kJ/(kg3℃)

4.3.2 糖化醪的初始温度

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t0’=（G麦C麦318+G’水C水350）/（G糖化醪C糖化醪）

=（6218.531.71318+27983.2534.18350）/（34201.7533.73） =47.34 ℃ 4.3.3 混合醪初始温度

t=（G糊化醪C糊化醪3100+G’糖化醪C糖化醪347.34）/（G混合醪C混合醪） =（18416.7533.763100+34201.7533.73347.34）/（52618.533.74） =65.88 ℃

4.3.4 混合醪升温所需热量

混合醪糖化完成后升温至78 ℃过滤，该过程所需热量

Q3’=G混合醪C混合醪（78-t）=52618.533.743（78-65.88） =2385133.5 kJ

4.3.5 糖化过程耗热量

糖化过程实际存在热损耗，约为前一项的15%

因此 Q3=Q3’(1+15%)=2385133.531.15 =2742903.5 kJ

4.4 洗糟水耗热量

设 洗糟水用量为混合原料量的2.4倍，平均温度为80 ℃。 即 洗糟水的质量为G”水=956732.4=22960.8 kg 因此 洗糟水耗热量Q4=G”水kg/（千瓶3h）C水（80-18） =22960.8 kg/（千瓶/h）4.18362 =5950521 kJ

4.5 煮沸过程耗热量

4.5.1 洗糟后的麦汁量

G麦汁=G原料+G水+G’水+G”水-G糖化糟量

=9567+15068.25+27983.25+22960.8-7010.7 =68568.6 kg

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4.5.2 煮沸过程中煮出水分所占的百分比 即 （G麦汁-G热麦汁）/G麦汁

=（68568.6-60383.6）/68568.63100% =11.94%

选择常压煮沸的方式，设 煮沸强度为8% 因此 煮沸时间为 11.94%/8%=1.49 h 4.5.3 煮沸前的麦汁浓度

因为 G热麦汁312%/G麦汁=60383.630.12368568.63100% =10.57% 所以 根据经验公式

C麦汁=4.18-0.0263x=4.18-0.0263310.57 =3.9 kJ/（kg℃） 4.5.4 麦汁升温至沸腾所需的热量 Q’5=G麦汁C麦汁（100-78） =68568.633.9322 =5883185.88 kJ 4.5.5 麦汁沸腾时所消耗的热量

Q”5=（G麦汁-G热麦汁）3I0

=（68568.6-60383.6）32258.77 =18488032.45 kJ

4.5.6 煮沸耗热量

升温与煮沸的过程中都存在热损失，约为前两项的15% 则 Q5=（Q’5+Q”5）（1+15%）

=（5883185.88+18488032.45）31.15 =28026901.08 kJ

4.6 生产一批次麦汁总耗热量

Q总=Q1+Q2+??+Q5

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=5758568.64+5008063.5+2742903.5+5950521+28026901.08 =47486957.72 kJ

4.7 生产一批次麦汁耗用蒸汽量

查《生物工厂设计概论》 P259 表1 可得 使用表压为0.3 MPa的饱和蒸汽进行加热，其热含量I0=2723.83 kJ/kg，冷凝水的焓i=558.41 kJ/kg，设 热效率为95%

因此 生产一批次麦汁耗用的蒸汽量为：

D1=Q总/（I-i）/w=47486957.72/（2723.83-558.41）/0.95 =23083.87 kg

4.8 每小时最大耗用蒸汽量

因为 Q5最大 包括加热升温和蒸发两个阶段 设 升温速度为1 ℃/min

则 Q升=Q’5（1+15%）360/（100-78）

=5883185.8831.15360/22=18451810.26 kJ Q蒸=Q’5（1+15%）/1.49

=5883185.8831.15/1.49=4540714 kJ 由此可见 Q升>Q蒸

所以 每小时最大耗用蒸汽量为

Dmax=Q升/（I-i）/w=18451810.26/（2723.83-558.41）/0.95 =8969.6 kg/h

4.9 蒸汽单耗

4.9.1 洗瓶机用汽量

D2=j3N

j为经验数据，通常为15-58 kg/（千瓶2h），这里取58 kg/（千瓶2h） ；N为瓶数，以千瓶为单位。 因此 D2=5833.00=174 kg/h

又 每批次所需瓶数为89480瓶，即89.48 千瓶

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全年生产2340批次

所以 洗瓶机每批次蒸汽耗量D’2=174389.48=15569.52 kg 4.9.2 杀菌机用蒸汽量 D3=j3N

J为经验数据，取150 kg/（千瓶2h）；N取3.00 因此 D3=15033.00=450 kg/h

则 杀菌机每批次蒸汽耗量D’3=450389.48=40266 kg

表4.1 年产20 万kL8度淡色啤酒厂蒸汽耗量衡算表

名称 规格 每吨产品耗定额 每小时最大用量 每昼夜消耗量 年消耗量 蒸汽 0.3Mpa 表压 9233.57 kg 9857.6 kg/h 631387.12 kg/d 1841671372.6 kg/a

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第五章 设备选型

5.1 粉碎设备

5.1.1 麦芽粉碎机

将麦芽粉碎，并将细粉、粗、中粒及皮壳筛选控制在适当比例，以利于糖化的浸出和过滤的机器称为麦芽粉碎机。常用的麦芽粉碎机有干式粉碎、湿式粉碎及增湿粉碎等型式。

麦芽粉碎机性能参数表如下所示：

表5.1 粉碎机参数表 名称 辊直径D 辊长度L 滚筒转速v 辊转速n=60v/pd 容积系数k 滚筒间距b 单位 mm mm m/s r/min mm 范围 250-350 400-1500 2.5-6 0.5-0.7 2.5左右 取值 300 500 3 191 0.6 2

生产能力计算：

Q=2bLpDn360kγ

=230.00230.533.1430.33191360350030.6 =6480>6218.5 故 满足生产要求，选得合适 5.1.2 大米粉碎机

粉碎大米的机器称为大米粉碎机。 提升机的性能参数表如下：

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表5.2 粉碎机参数表 名称 辊直径D 辊长度L 滚筒转速v 辊转速n=60v/pd 容积系数k 滚筒间距b 单位 mm mm m/s r/min mm 范围 250-350 400-1000 2.5-6 0.5-0.7 2.5左右 取值 300 600 3 191 0.5 0.5

生产能力计算：

Q=2bLpDn360kγ

=230.00230.633.1430.33191360360030.5 =10363.5>3348.5 故 满足生产要求，选得合适

5.2 原料输送设备

5.2.1 麦芽输送设备

选用D 250深斗Q制的斗式提升机。 物料比重ρ取500 kg/m3 提升机的性能参数表如下：

表5.3 麦芽输送设备参数表 名称 料斗填充系数η 料斗提升速度w 斗容量 相邻两料斗距离a 单位 m/s L m 范围 0.7-0.8 1-1.5 2.5-3.0 0.2-0.5 取值 0.8 1.25 2.6 0.4

因此 G=3.6Vρwη/a=3.632.6350031.2530.8/0.4 =11700>6218.5 故 选用合适

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设 提升高度H=10 m

系数k2、k3（对于D型带：k2=2.5-2.0，这里取2.0；k3=1.6-1.1，这里取1.5）。功率储备系数取1.15

N0=QH(1.15+k2k3v)/367=11.73103（1.15+2.031.531）/367 =1.323 kW

总传动效率η=0.85-0.9，这里取0.85。 因此 电动机功率Na=1.32331.15/0.85=1.79 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2.2 kW的电动机，型号为Y132S-8

5.2.2 大米输送设备

选用D 160浅斗Q制的斗式提升机，是用橡胶带牵引的D型斗式提

升机。

物料比重ρ取800 kg/m3

提升机的性能参数表如下：

表5.4 大米输送设备参数表 名称 料斗填充系数η 料斗提升速度w 斗容量 相邻两料斗距离a 单位 m/s L m 范围 0.7-0.8 1-1.5 0.6-0.8 0.2-0.5 取值 0.8 1 0.65 0.3

因此 G=3.6Vρwη/a=3.630.653130.830.8/0.3 =4.992>3.3485 故 选用合适 设 提升高度H=10 m

N0=QH(1.15+k2k3v)/367=4.9923103（1.15+2.031.531）/367 =0.56 kW

总传动效率η=0.85-0.9，这里取0.85。 因此 电动机功率Na=1.32331.15/0.85=0.76 kW

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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2.2 kW的电动机，型号为Y132S-8

5.3 糊化锅

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。

糊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。 5.3.1 主体尺寸的计算 5.3.1.1 糊化醪批量

由前热量衡算可得 18416.75 kg 5.3.1.2 有效容积

因为 糊化醪干物质百分数=3348.5（1-13%）/18416.753100% =15.82%

查《生物工厂设计概论》 P268 表9 可得 糊化醪密度近似为1065 kg/m3

所以 V有效=G/p=18416.75/1065=17.3 m3 5.3.1.3 总容积

糊化锅填充系数取0.7

因此 V总=V有效/0.7=17.3/0.7=26.6 m3 5.3.1.4 直径

因为 V总=π3D/6 所以 D=36V总/π）=3.7 m

查《生物工厂设计概论》 P274 表15 糊化锅直径圆整至3800 mm 5.3.1.5 筒高

H=D/2=3800/2=1900 mm

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5.3.1.6 升汽筒直径

d=（1/50）1/23D=537.4 mm 取540mm 5.3.2 搅拌功率的计算 5.3.2.1 雷诺准数

因为 密度ρ=1065 kg/m3；转速N=0.5 r/min；选平直叶桨式搅

器，D1=D32/3=380032/3=2.53 m，取2600 mm；醪液粘度μ=0.002 N2s/㎡。

所以 Re=pND2/μ=106530.532.632.6/0.002=1799850

5.3.2.2 功率准数 Np取0.096 5.3.2.3 搅拌功率

P=Np2N33D15=1518.44 W=1.518 kW 5.3.2.4 电动机功率

P电=k(kiP+P摩)/q

其中 k取1.3，ki取1.2，P摩=P/10=0.152 kW, η取0.5

则 P电=1.33（1.231.518+0.152）/0.5 =5.13 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5.5 kW的电动机，型号为Y160M2-8

5.3.3 加热面积的计算

由前热量衡算可知 糊化过程耗热Q=Q2=5008063.5 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=（132.88-100+132.88-47.12）/2=59.32 ℃ 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=100-47.12=52.88 min=3172.88 s 因为 Q=K3A03△t3T

所以 A0=5008063.5/（2352.8833172.8）=14.92 ㎡

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实际面积A=（1+20%）A0=17.91 ㎡ 5.3.4 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。 5.3.4.1 锅身重

G1=πDhδρ=3.1433.831.930.00837900=1433.52 kg 5.3.4.2 锅底重

G2=0.5p3D23δ3ρ=16.230.0137900=1279.8 kg 5.3.4.3 锅顶重

G3=2/1.7323πD2/43δ3ρ=310.4 kg 5.3.4.4 升汽筒重

G4=πdhδρ=3.1430.5431530.00337900=603.1 kg 5.3.4.5 其他

电动机、减速器、搅拌器、CIP管道等总重G5约600 kg 5.3.4.6 糊化锅总重 G=G1+G2+??+G5

=1433.52+1279.8+310.4+603.1+600 =4226.82 kg 5.3.5 接管的计算 5.3.5.1 进出料管的计算

管径d=[18416.7534/（106531.231536033.14）]0.5 =0.143 m=143 mm

查《生物工程工厂设计概论》 P271 表12 YB231-70 选择公称直径为150 mm的无缝钢管，15934.5 mm。 5.3.5.2 蒸汽进口管

设 糊化锅升温速度为1 ℃/min

则 糊化锅在升温阶段的单位时间耗热量为：

Q升=Qˊ2（1+15%）/[（100-47.12）360]=1327.14 kJ/s

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Q沸=Q〞2（1+15%）/（603T） =69332031.15/20/60=664.43 kJ/s

因为 Q升>Q沸

所以管径按照升温阶段所需的蒸汽量进行计算 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

Q’=（1+15%）360/[（I-i）（100-47.12）30.95] =3661517.7831.15360/2165.42/52.88/0.95 =2322.5 kg/h

查《生物工程工厂设计概论》 P269 表11 选择公称直径为150 mm的管。 5.3.5.3 不凝气出口管

因为 不凝气流量为2322.5（1-95%）=116 kg/h

查《生物工程工厂设计概论》 P269 表11 选择公称直径为35 mm的管。 5.3.5.4 冷凝水出口管径 设 冷凝水流速为1 m/s

则 d水=[（2322.5-116）34/60/931.5/60/3.14]0.5

=0.02894 m=28.94 mm

查《生物工程工厂设计概论》 P271 表12 YB231-70 选择公称直径为30 mm的无缝钢管，Φ3833.5 mm。 5.3.6 支撑方式

因为 G锅+G糊化醪=4226.82+18416.75=22643.57 kg=22.6 t

查《生物工程工厂设计概论》 P279 表22 选择4个6 t的B型悬挂式支座。

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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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5.5.1 过滤槽主体的计算 5.5.1.1 过滤槽能力的确定

已知 每批次糖化所用的麦芽量为6218.5 kg，即6.22 t 而 麦糟体积V麦糟=（1.8-2.0）G麦 该式取2.0，每吨麦芽的麦糟体积为m3/T 所以 V麦糟=236.22=12.44 m3 5.5.1.2 筛板面积

D=V麦糟/h麦糟=12.44/0.4=31.1 ㎡ 开孔率取12% 5.5.1.3 过滤槽的直径 D=（4S/π）0.5=6.3 m 5.5.1.4 过滤槽的有效体积 V有效=V糖化锅有效=49.22 m3 5.5.1.5 过滤槽筒体高

麦汁过滤槽的空体积高度H程取0.4 m

H=V有效/S+H程=49.22/31.1+0.4

=1.98 m

5.5.1.6 过滤槽的总体积 V=πD2/43H=61.7 m3 5.5.1.7 耕刀直径

d=D-230.07=6.3-0.14=6.16 m 5.5.1.8 升汽筒直径

d’=（1/50）0.53D=0.89 m 5.5.1.9 耕刀转速

耕刀转速通常为0.25-0.4 r/min，这里取0.3 r/min 5.5.1.10 槽底与筛板间距 取15 mm 5.5.1.11 筛板设计

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设 筛板开孔率为12% 全部筛孔面积为

S1=S312%=31.130.12=3.732 ㎡ 各个筛孔的面积为

S’=0.7320=14 m㎡=14310-6 ㎡ 筛孔个数：

n=S1/S’=3732000/14=267000 个

5.5.2 接管计算 5.5.2.1 进料管

设 进料速度为2 m/s，进料时间为15 min 所以 进料管径d=（4V有效/u/T/60/π）0.5 =（4349.22/2/15/60/3.14）0.5 =0.19 mm

查《生物工程工厂设计概论》 P271 表12 YB231-70 选择公称直径为20 mm的管，Φ2533 mm。

5.5.2.2 麦汁滤管

麦汁滤管管径一般为25-45 mm，这里取40 mm；管内麦汁流速为

0.1-0.2 mm

查《生物工程工厂设计概论》 P271 表12 YB231-70 选择公称直径为40 mm的管，Φ4533.5 mm。

5.5.2.3 进水管直径

设 进水速度为2 m/s。洗糟水（80 ℃）的消耗量采用为2.4倍

的原料量

则 洗糟水用量为22960.8 kg

分三次进行洗糟，用量分别为40%，30%和20%。则进水管直径满

足第一次进水量即可。

第一次进水量为：22960.8340%=9184.32 kg 设 进水时间为20 min，即1200 s

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查《生物工程工厂设计概论》 P268 表10 可得洗糟水的密度ρ为971.8 kg/mm3。

所以 进水流量为9184.32/1200=7.65 kg/s

进水管径d=（4G水/π/971.8/2）0.5=0.071 m=71 mm

查《生物工程工厂设计概论》 P271 表12 YB231-70 选择公称直径为80 mm的管，Φ8034 mm。

5.5.2.4 排糟孔直径

按经验值，设 排糟孔直径为600 mm 5.5.2.5 冷凝水出口管径

因为冷凝水量小，所以冷凝水的出口管径取标准为公称直径是15

mm，直径Φ1833 mm。

5.5.3 耕糟装置

选用两臂耕糟机。

设 耕刀间距为200 mm，即0.2 m；耕刀长80 mm

5.5.4 功率计算 5.5.4.1 雷诺准数

ρ=1069 kg/m3；N=4 r/min=0.067 r/s;D1=6.16 m; μ=0.002 kg/

（m2s）

所以 Re=106930.06736.162/0.002 =1358888.85 5.5.4.2 阻力系数

=0.8532=1.7 5.5.4.3 搅拌功率

P=NρgN3D15/102/9.81=4.8 kW 5.5.4.4 电动机功率

P电动机= k(kiP+P摩)/q

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

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则 P电=1.33（1.234.8+0.48）/0.5 =16.22 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18.5 kW的电动机，型号为Y225S-8

5.5.6 过滤槽的重量

设 锅身壁厚为8 mm；锅底内部壁厚为10 mm；锅顶厚3 mm，夹层容隙为30 mm；升汽筒厚3 mm，高取15 m。不锈钢密度ρ为7900 kg/m3

5.5.6.1 锅身重

G1=πDHρδ=3.1436.331.9830.00837900 =2476.7 kg 5.5.6.2 锅底重

G2=1/43πD2ρδ=1/433.1436.3230.0137900 =2462.6 kg

5.5.6.3 升汽筒重

G3=πdhρδ=3.1430.8931530.00337900 =994 kg 5.5.6.4 其它

约为600 kg 5.5.6.5 锅总重

G=G1+G2+??+G5=2476.7+2462.6+994+600+853 =7386.3 kg

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表5.7 过滤槽设计参数表

5.6 煮沸锅

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（℃） 槽体直径（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） 耕刀长（m） 耕刀直径（m） 耕糟机转速（r/min） 电动机功率（kw） 重量（（kg）） 33333过滤槽 49.22 61.7 常压 1.5 6 100 6.3 0.89 8 3 10 1.98 30 0.8 6.16 4 16.22 7386.3 麦汁煮沸的工艺目的是蒸发出多余的水分，对麦汁进行定性，并对麦汁进行杀菌，凝固其中的蛋白质，赋予啤酒一定的色、香、味，在煮沸的过程中添加酒花。

5.6.1 煮沸锅的主体尺寸 5.6.1.1有效容积

因为G麦汁=68568.6 kg，麦汁密度p=1050 kg/m3 所以 V有效=G/p=68568.6/1050=65.3 m3 5.6.1.2 总体积

设 填充系数为0.7

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因此 V总=V有效/0.7=65.3/0.7=93.3 m3 5.6.1.3 筒体直径 设 径高比为2:1

则 直径D=（6V总/π）1/3=5.63 m 圆整至5800 mm 5.6.1.4 筒体高

H=5800/2=2900 mm 5.6.1.5 升汽筒直径

d=（1/40）1/235800=920 mm 5.6.1.6 加热面积

煮沸锅采用内加热器加热 5.6.2 搅拌功率的计算 5.6.2.1 雷诺准数

因为 密度ρ=1050 kg/m3；转速N=0.5 r/min；选平直叶桨式搅

器，D1=D32/3=580032/3，取4000 mm，即4 m；醪液粘度μ=0.002 N2s/㎡。

所以 Re=ρND2/μ=105030.5342/0.002=4.23106

5.6.2.2 功率准数 Np取0.096 5.6.2.3 搅拌功率

P=Nρ2N3D15=12902.4 W=12.9 kW 5.6.2.4 电动机功率

P电=k(kiP+P摩)/q

其中 k取1.3，ki取1.2，P摩=P/10=1.29 kW, η取0.5

则 P电=1.33（1.2312.9+1.29）/0.5 =43.6 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50 kW的电动机，型号为Y280M-8

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5.6.3 重量计算

设 锅身壁厚为8 mm；锅底内部壁厚为10 mm；锅顶厚3 mm，夹层容隙为30 mm；升汽筒厚3 mm，高取15 m。不锈钢密度ρ为7900 kg/m3 5.6.3.1 锅身重

G1=πDHδρ=3.1435.832.930.00837900 =3339.6 kg 5.6.3.2 锅底重

G2=1/4πD2δρ=1/433.1435.8230.01237900 =3543.27 kg

5.6.3.3 升汽筒重

G3=πdhδρ=3.1430.9231530.00337900 =1027.5 kg 5.6.3.4 其它

约为500 kg 5.6.3.5 锅总重

G=G1+G2+??+G5=3339.6+3543.27+1027.5+723+500 =9133.37 kg 5.6.4 接管计算 5.6.4.1 麦汁进口管

因为 糖化一次可煮沸65.3 m3麦汁 设 30 min内装完一次糖化量 所以 麦汁的体积流量为

Vs=65.3/30/60=0.0363 m3/s 设 麦汁流速v=0.5-1 m/s，取0.55 m/s

所以 管径d=（4Vs/π）0.5=0.29 m=290 mm

查《生物工程工厂设计概论》 P271 表12 YB231-70 选择公称直径为315 mm的无缝钢管，Φ32538 mm。 5.6.4.2 蒸汽进口管

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因为 糖化各步，Q5最大。煮沸时间为1.5 h，热聊率为95% 所以 蒸汽进口管需满足最大进气量即可 由前计算可得 Dmax=8969.6 kg/h 设 有两个蒸汽进口管

则 每管最大蒸汽量为4484.8 kg/h

据此查《生物工程工厂设计概论》 P269 表11 选择公称直径为200 mm的管。

5.6.4.4 冷凝水出口管径

D冷凝水=0.95Dmax=0.9538969.6=8521.12 kg/h 水的密度为932 kg/m3

Vs冷凝水=D冷凝水/g=8521.12/932=9.14 m3/h=0.0025 m3/s 因为 冷凝水的流速一般为0.5-1.5 m/s，这里取0.8 m/s 所以d=（4Vs/2/π/u）0.5=0.045 m=45 mm 圆整取50 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。 5.6.4.5 排料管的管径

设 在20 min内排尽麦汁，且麦汁流速为0.6 m/s

因为 每批次煮沸后所得的热麦汁量为59922.7 L，即59.9227 m3 所以 d=（4Vs/π/u）0.5=0.325=325 mm

圆整到350 mm，查《生物工程工厂设计概论》 P271 表12 YB231-70

选择公称直径为350 mm的无缝钢管，Φ37739 mm。

5.6.4.6 不凝气出口管径

通常不凝气流速为20-40 m/s，这里取25 m/s

Vs=230.05Gs汽=230.053448.48=448.48 kg/h

圆整到350 mm，查《生物工程工厂设计概论》 P269 表11 选择公称直径为65 mm的管。

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表5.8 煮沸锅设计参数表

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（℃） 槽体直径（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） 重量（（kg）） 33333煮沸锅 65.3 93.3 常压 1.5 6 106 5.8 0.92 8 3 12 1.98 9133.37

5.7 回旋沉淀槽

沉淀槽是将热麦汁静置冷却，从而使蛋白质凝固和沉淀、并与麦汁分离的设备。回旋沉淀槽则是利用麦汁旋流的原理来分离热麦汁中热凝固物的设备。 5.7.1 主体尺寸的计算 5.7.1.1有效容积

因为 G热麦汁=60383.6 kg V热麦汁=V有效=59922.7 L=60 m3 5.7.1.2 总容积

设 填充系数为0.7

则 V总=V有效/0.7=60/0.7=85.7 m3 5.7.1.3 直径

设 径高比D:H=2:1 则 D=（8V有效/π）1/3=5.3 m 5.7.1.4 锅身高

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H=4V总/π/D2=4385.7/3.14/5.32=3.9 m 5.7.2 管路设计 5.7.2.1 麦汁进口位置

设 进口速度为8 m/s，则回旋速度可达到9 r/min。进料时间为

20 min，停留时间为40 min。

进口位置设在麦汁液面高度的1/2处 液面高度h=2.65 m

所以 进口位置为距槽底1.325 m处 5.7.2.2 麦汁出口位置

麦汁出口位置有三：第一个位置在麦汁高度的2/3处，即2.653

2/3=1.77 m；第二个位置为麦汁液面高度的1/10处，即0.265 m处；第三个位置设在最低处。 5.7.2.3 排凝固物处的位置 设在锅底处 5.7.3 重量计算

设 锅身壁厚为8 mm；锅底壁厚为8 mm；锅顶厚3 mm；升汽筒厚3 mm，高取15 m。不锈钢密度ρ为7900 kg/m3 5.7.3.1 锅身重

G1=πDHδρ=3.1435.333.930.00837900=4104 kg 5.7.3.2 锅底重

G2=1/43πD2δρ=0.2533.1435.3230.00837900 =1394.3 kg 5.7.3.3 升气筒重

G3=πdh’δρ=837.63 kg 5.7.3.4 锅顶重

G4=2/1.7323πD2/4δρ=1207.5 kg 5.7.3.5 其它 G5=500 kg

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