余立刚-课程设计计算(3)

G槽= G'麦汁×C麦汁（100-55） = 480.71×3.85×（100-55） =664.14kg CW（45-15） 4.18×（45-15） 冷却一小时 则所用水为664.14/1=664.14kg/h

4.3.3.2冷却器冷却用水

麦汁冷却温度为55℃→6℃,冷却水温20℃→35℃。

同上可得G冷=G'麦汁×C麦汁（55-6） =480.71×3.85×（55-6） =1446.35kg CW（35-20） 4.18×（35-20） 麦汁冷却时间为1小时， 则所用水为1446.35/1=1446.35kg/h

4.3.7洗刷用水

4.3.4.1沉淀槽洗刷用水

每次洗刷用水3.5吨，冲洗时间为0.5小时，则每小时最大用水量为 3.5/0.5=7(t/h)

4.3.4.2糖化室洗刷用水

一般糖化室设备洗刷用水每糖化一次，用水约6吨，用水时间为2小时，因此洗刷最大用水量为 6?3(t/h)2

4.3.4.3麦汁冷却器冲刷用水

设冲刷一次，用水4吨，用水时间为0.5小时，则最大用水量为4/0.5=8(t/h)

4.4 发酵车间的耗冷量衡算 4.4.1 冷却工艺流程

100℃热麦汁→冷麦汁（6℃）→锥形发酵罐→过滤冷却至-1℃→贮酒→过滤→清酒罐

4.4.2 工艺技术指标及基础数据

年产10℃啤酒150000L；每天1次，每年共糖化300次； 1锅装1罐。 根据发酵车间耗冷性质，可分工艺耗冷和非工艺耗冷两类，既：Q?Qt?Qnt

4.4.3 工艺耗冷量Qt 4.4.3.1. 麦汁冷却耗冷量

根据表3-2啤酒生产物资资料衡算表，每糖化一次需热麦汁565.55L，其相应密度为1048Kg/m3，故麦汁量为：

G=565.55×1048/1000=592.70kg

又知100麦汁的比热容为3.85 kJ/( kg?K),工艺要求在1h内完成冷却过程，麦汁冷却前后温度分别为100℃和6℃，则所耗冷量为：

Q1=GC(t1-t2)/1=592.70×3.85×(100-6)=214498.13KJ/h

冷却水冷却前后温度2℃和85℃，相应的冷冻介质（2℃的冷水）耗量为：

M1=Q1/Cw(t2'-t1')= 214498.13/[4.18×(85-2)]=618.26kg/h

10

4.4.3.2.发酵耗冷量

4.4.3.2.1发酵期间发酵放热Q21

假定麦汁固形均为麦芽糖，而麦芽糖的厌氧发酵房热量为613.6KJ/Kg。设发酵度为60%，则1L麦汁放热量为：

q=613.6×10%×60%=36.816KJ

根据物料衡算，麦汁的冷麦汁量为525.975L,则每锥形罐发酵放热量为：

Q01=36.816×525.975=19364.30KJ

由于工艺规定主发酵时间为6天，每天糖化1锅麦汁（旺季），并考虑到发酵放热不平衡，取系数1.5,忽略主发酵的升温，则发酵高峰时期耗冷量为：

Q21=Q01×1.5×1/(24×6)=201.71KJ/h

4.4.3.2.2发酵后期发酵液降温耗Q22

主发酵后期发酵液温度从6℃缓慢降到-1℃。每天单罐降温耗冷量为：

Q02=GC1[6-(-1)]= 592.70×4×7=16595.6KJ

工艺要求此过程在2天内完成，则耗冷量为：

Q22=1×Q02/(24×2)=1×16595.6/48=345.74KJ/h

4.4.3.2.3发酵总耗冷量Q2

Q2=Q21+Q22=201.71+345.74=547.45KJ/h

4.4.3.2.4每罐发酵耗冷量Q0

Q0=Q01+Q02=19364.30+16595.6=35959.9KJ

4.4.3.2.5发酵用冷媒耗（循环量）M2 发酵全过程冷却用稀酒精液作冷却介质，进出口温度为-8℃和0℃，故耗冷媒量为

M2=Q2/[(Cm)×t]= 547.45/(4.18×8)=16.37Kg/h

4.4.3.3酵母洗涤耗冷量 在啤酒发酵过程，主发酵结束时要排放部分酵母，经洗涤活化后重复用于新麦汁的发酵，一般可重复使用5—7次。设湿酵母添加量为麦汁量的1.0%，且使用1℃的无菌水洗涤，洗涤无菌水量为酵母量的3倍。冷却前无菌水温30℃。用-8℃的酒精液作冷地介质。

由上述条件，可得无菌水用量为：

Gw’=525.975×1.0%×3=15.78kg/d

每班无菌水用量：Gw=15.78/3=5.26kg/班

假定无菌水冷却操作在2h小时内完成，则无菌水冷却耗冷量为：

Q3=GwCw（tw-tw’）/2=5.26×4.18×（30-1）/2=428.74kg/h

所耗冷介质为：

M3=Q3/[Cw(t2-t1)]=428.74×/(4.18×8)=12.82kg/h

式中，t1和t2—冷冻酒精液热交换前后的温度，分别为-8℃和0℃。

4.4.3.4. 酵母培养耗冷量

根据工艺设计，每月需进行一次酵母纯培养，培养时间为12d，即288h。根据工厂实践，年产150000L（151800kg）啤酒培养耗冷量为Q4=257.335（kJ/h） 相应的高峰冷冻介质循环量为：

M4=Q4/[Cm(t2-t1)]= 257.335/[4.18×8]=7.70kg/h

11

4.4.3.5. 发酵车间工艺耗冷量

综上计算，可算出发酵车间的工艺耗冷量为：

Qt=Q1+Q2+Q3+Q4=214498.13+547.45+428.74+257.335=215731.655KJ/h

4.4.4 非工艺耗冷量

1.清酒罐、过滤机及管道等散失冷量 根据实验经验选取Q6?12%Qt，所以：

Q6=12%Qt=12%×215731.655=25887.80KJ/h

冷媒（-8℃稀酒精）用量:M6=Q6/[Cm(t2-t1)]= 25887.80/[4.18×8]=774.16KJ/h

4.4.5发酵车间耗冷量衡算表

表3-4 发酵车间耗冷量衡算表

耗冷分类

耗冷项目 麦汁冷却Q1

每小时耗冷量（kJ/h）

冷媒用量（kJ/h）

214498.13 547.45 428.74 257.335 215731.655 25887.80

618.26 16.37 12.82 7.70

655.15

工艺耗冷量发酵耗冷Q2 无菌水冷却Q3 酵母培养Q4 工艺总耗冷Qt 管道冷损Q6 总耗冷Q

非工艺耗冷量

合计

774.16

241619.455 1429.31

第5章 设备设计与选型

5.1糖化锅尺寸的计算

（1）锅体形式 为圆柱型锅身球形锅底，直径与高之比为2:1

（2）加热方式 夹套间接蒸汽加热，夹套的蒸汽压力通常为0.3-0.6MPa （3）材质 锅体室用不锈钢，夹套可用不锈钢或普通钢板 糖化缪量=361.8Kg

糖化缪的干物质%=80.40×（1-6%）／361.8=20.89% 查表得相对密度为1061.5kg/m3 则糖化锅有效容积为：

V有效=361.8/1061.5=0.341m3

取糖化锅充满系数为0.75，则糖化总体积为：

V总=0.341÷0.75=0.455m3

糖化锅其圆筒直径D与高H之比为2:1 则：

12

D1V总??()2?H??D3224

将以上数据整理并带入得 ：

D=0.954m,H=0.477m

5.2煮沸锅尺寸的计算

麦汁煮沸锅是用于过滤后麦汁煮沸和加入酒花，使麦汁达到一定浓度的设备，拟采用内加热式煮沸锅。

（1）锅体形式 煮沸锅圆柱形的器身，椭圆形封头及封底。锅身直径与筒体高度之比为1.5:1-2:1，容量系数为65-75％，锥底角度应小于或等于140o为宜 （2）加热方式 外加热器，壳层通入0.3-0.6MPa蒸汽进行加热 （3）煮沸强度要求10％或更高 （4）材质锅体一般宜用不锈钢

醪液量G麦汁=565.55kg，煮沸锅内麦汁浓度10°，查表得，密度为1036kg/m3

V有效=565.55/1036=0.546m3，V总=0.546/0.75=0.728m3

设煮沸锅圆柱直径为D,则圆柱部分高为2D,椭圆封头及封底的高为0.25D

π代入近似计算式 V0?D2H?0.15D3得

4D=0.751m,H=1.502m

5.3回旋沉淀槽的尺寸计算

回旋沉淀槽是圆柱形的器身，平底槽底及无折边锥形封头顶。 回旋沉淀槽的麦汁量为：G'麦汁=G麦汁-V2=565.55-84.8355=480.71kg

V有效=480.5 …… 此处隐藏：3519字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……