年产10万吨啤酒厂糖化车间设计.docx
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1、回旋沉淀-薄板冷却发酵车间热凝固物冷凝固物年产12万吨啤酒厂糖化车间设计五、100000t/a啤酒厂糖化车间的物料街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)和酒花用虽,热麦汁和冷麦汁虽,废渣螭(糖 化糟和酒花糟)等。1. 糖化车间工艺流程示意图(图$1)图5-1啤酒厂糖化车间工程流程示意图水、蒸汽/ 麦芽,大米 粉碎-糊化- 糖化 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0名称百分比(%)定额指标原料利用率9S.5原料配比麦芽60麦芽水分6大米40大米水分啤酒损失率(对 热麦汁)冷却损失7.5无水麦芽浸出率75发酵损失1.6
2、无水大米浸出率92过滤损失1.5麦芽清净和磨碎损失0.1装瓶损失总损失2.012 6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100L12。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(60%麦芽,40%大米)生产12叩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:0.75 (100-6) -100=70.5%大米收率为:0 92 (100-13) 700=80.04%混合原料收得率为:0 60x70 5%x (1-0.1 ) +0.40x80 04% X98.5%=73.1
3、6%由上述可得100kg混合原料可制得的12。热麦汁鱼为:(73.16-12) xi00=609.66 (kg)又知12i十在20C时的相对密度为1 084,而100C热麦汁比20C时的麦汁体积增加1 04倍,故热麦汁(100C) 体积为:(609 667.084) xi 04=584.92L(2)添加酒花量:609 66x0.2%=122kg(3)冷麦汁量为:584.92X (1 -0 075 ) =541.05L(4)发酵成品液虽::541.05x (1-0 016) =53239L(5)清酒虽(过滤)为:532.39x (1 -0 015) =524.41L(6)成品啤酒量为:524 4
4、1x (1-0 02) =513.92L4.生产1OOL12P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513 92L,故可得出下述结果:(1) 生产100L12。淡色啤酒需耗混合原料筮为:(100-513 92) x 100=19.46kg(2)(3)麦芽耗用虽:大米耗用量:19.46x60%=11.6Skg19.46-11.68=7.78kg(4)酒花用量为对淡色啤酒,热麦汁中加入的酒花量为0.2%,故酒花耗用量为:(584.92/513.92) xiQ0x0.2%=0 2276kg(5)热麦汁量为:(584 92/513 92) xi00=113 82L
5、(6)冷麦汁量为:(541.05/513 92) xiOO=105.28L(7) 湿精化槽量:设排出的湿麦糟水分含量为80%,则湿度糟携为:(1-0 06) (100-75) / (100-80) xll.68=13.72kg湿大米精里为:(10.13) ( 10092) / (100-80) x7.78=2.71kg故湿糖化槽量为:13.72+2.71=16 43kg(8) 酒花糟量 设麦汁煮沸过程干酒花浸出率为40%,旦酒花糟水分含虽为80%,则酒花糟量为:( 10040) / ( 10080 ) x0.2276=0 683kg(9) 发酵成品液鱼:(532.39/513.92) xl00
6、=103 60L(10) 清酒量: (524 41/513.92) xi00=102.04L5. lOOOOOt/a 12P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=9S814229.25L(2) 清酒产量:98814229.25- ( 1-0.02) =100830S46.2L(3) 发酵液总量:100830846.2- (1-0.015) =102
7、366341.3L(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) =1124657672L20C 麦汁体积:112465767.2-1.04=108140160.8L12P 麦汁质量为(20C): 108140160.8x1.084=117.2x10%(6) 混合原料量:117.2xl06Kgxi2%4-73.16%=19 23xlO6Kg(7) 麦芽耗用量:19 23xlO6Kg x0.60=11.54xl06Kg大米耗用量:(19.23-11.54) xiO6=7.69xlOdK
8、g(S)酒花耗用量:112465767,2x0.2%=224931 53Kg根据经验估算,混合原料虽定为19.3xl()6Kg,实际产量才大于1 OOOOOt啤酒。把前述的有关啤酒精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&2啤酒厂糖化车间物料衡算表物料名称对100kg混合原料100L12P淡色啤酒糖化一次定额量100000t/a啤酒生产混合原料KgICO19469747.47519300000麦芽Kg6j11 6S5848.48911580000大米Kg4j7.783898.9907720000酒花Kg1.220 2276114.029225777.89热麦汁L584
9、.92113.8257014.618112S88943.S冷麦汁L541.05105.2852738.522104422273湿糖化糟Kg84 4216438228.81816293060湿酒花糟Kg3翼0 6S3342 088677333.66发酵成品液L532.39103.6051894.705102751516.6清酒液L524.41102.0451116 285101210243.9成品啤酒L513.9210050093.95999186039.01备注:1VP淡色啤酒的密度为lODkg/n?,实际年生产啤酒为100376六、lOOOOOt/a啤酒厂糖化车间热量衡算本设计采用国内常用的
10、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52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Qi根据工艺,糊化锅加水量为:Gi= (3898.990+779 80 ) x4.5=21054.555kg式中,3898 990糖化一次大米粉量,779.80为糊化锅加入的麦芽量(为大米蛾的20%)精化锅加水量为: G2=506S.69x3.5=17740 415kg式中,5068.69为糖化一次麦芽粉虽,即(5848.489-779.8) kg,而5848.489为精化一次麦芽定额虽。故糖化总用水螭为:Git=Gi+G2=31054.5
11、55+17740.415=38794.97kg自来水平均温度取ti=lSC,而糖化配料用水温度t2=50C,故耗热蛾为:Qi= (Gi+G2)s (t2-ti)=5189215.1S7kJ热凝固物图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=Q2l+Q+Q231. 糊化锅内米醪由初温to加热至100C耗热Q2】Q?i=Gmc 枷(100-to)(1)计算米醪的比热容c枷根据经验公式c利广0 01 (100-W) co+4 1SW进行计算。式中W为含水百分率:Co为绝对谷物比热容,取c0=1.55kJ/ (kg-K)oc 奶=0.01 (100-6) 1.
12、55+4.18x6=! 708 kJ/ (kgK)cXx=0.01 (100-13) 1.55+4.18x13)=1.891 kJ/ (kg-K)c xw= (G mc 微+G 姒 c e+GiS)/ (G 大米+GGj)=(389S 990x1 891+779 8x1.708+21054.555x4 IS) 一 (3898.990+779.8+21054.555)=3.758 kJ/ (kg-K)(2) 米醪的初温,设原料的初温为18C,而热水为50C,则 to= (G 豚c*+Gec 姒)xiS+GiCxSO / G xm=47. 12C其中:G 枷=3898.990+779.8+Gi=2
13、5733.345kg(3) 把上述结果代回Q”=G牌c灯(100-to),得Q21=25733.345x3.758 ( 100-47.12)=5113808.54SkJ2. 煮沸过程蒸汽带出的热虽Q22设煮沸时间为40min,蒸发虽为每小时5%,则蒸发水分为:V=G x5%x40-60=857.778kg故 Q22=ViI=857.778x2257.2=1936176.502kJ式中,I为煮沸温度(约为100C)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虽的15%,即:03=15%(Q21+Q22)4. 由上述结果得:02=1.15 (Q21
14、+Q22)=8107482.807kJ(三) 第二次煮沸前混合醪升温至70P的耗热量Q3按糖化工艺,来|1糊化锅的煮沸的米醪与糖化锅中的麦醪混合后温度应为63C,故混合前米醪先从100C冷 却到中间温度t。1. 糖化锅中麦醪的初温t加己知麦芽粉初温为1SC,用50笆的热水配料,则麦醪温度为:t “= (GmC 妍xis+GipxSO) /G 女麻。切=(5068.69x1.708x18+17740.415x4.18x50) / (22809.105x3.631)=46.65C其中:G m=G+G2=5068 69+17740.415=22809.105kgc(GsC 姒+G2J)/ (Gh+G
15、?)=(5068.69x1.708+17740 415x4.18) / (5068.69+17740.415)=3.631kJ/ (kg-K)2. 根据热虽衡算,且忽略热损失,米醪与麦醪并合前后的炫不变,则米醪的中间温度为:t= (G C必顷今-G加c押t龙隈)/ G术.c xm=(48542.45x3 765x63-22809.105x3 631x46 65 ) / (24875.567x3.758)=81 84 C其中:G=G 初一Vi=25733.345857.778=24875.567kgG =G 切+G ftw=25733.345+22809 105=4S542.45kgc 神户(G
16、 粕w c xm+ G 加 c s) / (G s+G 5)=(25733 345x3.758+22809.105x3.631 ) / (24875 567+22809.105 )=3.765 kJ/ (kg-K)因此温度比煮沸温度只低20C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 “cs (70-63) =1279336.27kJ(四) 第二次煮沸混合醪的耗热量Q,由糖化工艺流程可知:Q,= 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伸=G 林一Vi=25733 345857.778=2487
17、5.567kg糖化锅的麦芽醪量为:G =0*+02=5068 69+17740.415=22809.105kg故进入第二次煮沸的混合醪维为:G&尸Gm+G 扣=24875.567+22809.105=476S4.672kg(2) 根据工艺,糖化结束醪为78C,抽取混合醪的温度为70C,则送到第二次煮沸的混合醪量为=G必(78-70) /G必(100-70) 26.67%(3) 麦醪的比热容c 发咛(GCs+Gj) / (Gw+G?)=(5068.69x1.708+17740 415x4.18) / (5068.69+17740.415)=3.631kJ/ (kg-K)混合醪的比热容:*队尸(G
18、bC+ G 加c 5)/ (Gm+G 加)=(24875.567x3.758+22809.105x3 631 ) / (24875.567+22809.105)=3.697kJ/ (kg-K)(4) 故 Q4i=26.67%Gscm (100-70) =1410498.149kJ2. 二次煮沸过程蒸汽带走的热量q42煮沸时间为蒸发强度为5%,则蒸发水分量为:V2=36 67% G矽x5%xl0-60=105.9Skg故 Q42=IV2=2257.2xl05 98=239218.056kJ式中,I为煮沸下饱和蒸汽焙(kJ/kg)o3. 热损失Q3根据经验有:Qb=15%(Q41+Q42)4. 把
19、上述结果代回Q$ =Q“+Q+Qb得Q,=1.15(Q41+Q42)=1897173 636kJ(五)洗糟水耗热量Qs设洗糟水平均温度为SOC,每100kg原料用水450kg,则用水量为:G 任=9747 475x450-100=43S63.63Skg故 Q(80-18)=11367700.29kJ(六)麦汁煮沸过程耗热量Q6。6=。61+。62+。631. 麦汁升温至沸点耗热量q61有表5-2糖化物料衡算表可知,100kg混合原料可得到609.66kg热麦汁,并设过滤完毕麦汁温度为70C。 则进入煮沸锅的麦汁量为:G 侦=9747.475x609.66700=59426 456kg又 c#n
20、=(5848 489x1.708+3898.99x1.891+9747.475x6 4x4.18 ) / (9747.475x7.4) =3.856 kJ/ (kgK)故 Q6i=G 史汁 c e (100-70)=6874452.43kJ2. 煮沸过程蒸发耗热里2煮沸强度10%,时间1 5h,则蒸发水分为:V3=59426 456xio%xi.5=8913.97kg故 Qd2=IV3=2257.2x8913 97=20120613.0SkJ3. 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)=310
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