年產20萬噸啤酒廠糖化車間的設計-資料下載頁

【導讀】鍋三槽體系并重點介紹一種名為MERLIN的新技術。為4%左右也可得到很好的麥汁分析值。為此人們首先設計了實驗設。備，然后用它對新工藝進行了詳盡的測試。本文將介紹這種工藝。新的煮沸系統結構十分簡單，主體設備是名為MERLIN的煮沸鍋，打出麥汁泵一樣根據功率安裝一個循環泵，酒花添加使用傳統設備。了水源，為企業贏得了經濟效益，又保護了環境，因而具有現實意義。我國是啤酒生產大國，啤酒在我國有巨大的消費市場。啤酒廠家正處于企業調整的關鍵時期。能否利用先進技術，高效節能。的生產出優質啤酒已成為企業競爭的關鍵。在啤酒生產各工段中，糖化工段無疑是極其重要的一環。本設計采用德國斯坦尼克公司的新型麥汁煮沸系統Merlin。

　　

【正文】 108 CO2 kg 102 105 瓶數 個 157 105 108 瓶蓋 個 158 105 108 桶數 個 102 105 易拉罐 個 104 107 ２５ 二、耗水量計算 1． 糖化用水量 (以 100kg 混合原料計 ) 啤酒的頭號麥汁大約比成品啤酒高 2?3oP，即約為 16oP，原料利用率為98%，原料含水量及糖化水分蒸發量忽略不計： W1=35010/=300kg 2． 洗糟水用量 (一般為投料量的 2?3 倍 ) (1) 過濾槽排出麥汁帶出水 W4 Wx=Wx 3%+ 解得 Wx= kg Wx為煮沸前麥汁重 W4= 98%= kg (2) 麥糟帶出水量 W5 W5= 80%/100= (3) 原料含水量為 W3 W3=() 6%+20 14%+20 20%= kg (4) 洗糟水用量 W2 W2=+(300+)= kg 3． 糖化室洗涮用水 糖化室設備洗涮用水，每糖化一次用水約 6 噸。 4． 沉淀洗涮用水： 每次洗涮用水 6 噸。 5． 冷卻器洗涮用水： 每次洗涮用水 4 噸。 6． 發酵罐洗涮用水： 每次洗涮用水 16 噸。 7． 清酒罐洗涮用水： 每次洗涮用水 16 噸。 表 4：水量衡算表 用水項目 每次用水量（噸 /次） 用水項目 每次用水量 (噸 /次 ) 糖化 洗糟 糖化室沖涮 6 沉淀槽沖涮 6 冷卻器沖涮 4 發酵罐沖涮 16 清酒罐沖涮 16 共計 ２６ 三、熱量衡算 1． 糖化過程示意圖 (糖化一次 ) 糊化鍋 糖化鍋 大米粉 2340 kg 麥芽粉 6990 kg 加水比 1： 6 加水比 1： 3 高溫 ?淀粉酶 4u/g 釀造用水 47℃ (初溫保持 50min) 釀造用水 50℃ (初溫保持 10min) 90℃ (20min) 101℃ (10min) 并醪 63℃ (40min) 70℃ (20min) 75℃ 2． 糖化用水量： 糊化鍋加水： G1＝ 2340 6＝ 14040kg 糖化鍋加水： G2＝ 6990 3=20970kg 糖化用水量： G＝ 14040+20970=35010kg 3． 各醪液比熱：絕干谷物比熱為 (kg℃ ) 水的比熱為 (kg℃ ) (1) C 麥 = (16%)+1 6%=(kg℃ ) (2) C 米 = (114%)+1 14%=(kg℃ ) (3) C 糖漿 = 80%+1 20%=(kg℃ ) (4) C 米醪 =(2340 +14040 1)/(2340+14040)=(kg℃ ) (5) C 糖醪 =(6990 +20970 1)/(6990+20970)=(kg℃ ) (6) C 混合 =(6990 4 +2340 7)/(6990 4+2340 7)=(kg℃ ) 總料水比為：原料量 /糖化用水量＝ 9330/35010＝ 1/ 故該工藝可行。 4． 米醪的初溫 t0 t0＝ (2340 18+14040 1 50)/(2340 7 )=℃ 5． 糊化醪加熱至 101℃耗熱 Q1 Q1=2340 7 ()= 105( kcal) 6． 投料用水耗熱 Q2 Q2= (14040 1 (502)+20970 1 (472)= 106千卡 ２７ 7． 糊化鍋煮醪耗熱 Q3 煮沸時間為 20min，蒸發量每小時 5，水的汽化潛熱 540kcal/(kg℃ ) Q3＝ 540 2340 7 5％ 20/60＝ 105(kcal) 8．糊化鍋 蒸出水量 G4 G4=2340 7 5% 1/3=273kg 9．混合醪升溫至 75℃耗熱 Q4 Q4=(2340 7+6990 4273) 1 (7563)= 105(kcal) 10．洗水采用 75℃ ?80℃熱水，耗熱 Q5，每批糖化洗水量 G5 G5＝ ＝ 23473kg Q5=23473 1 (802)= 105(kcal) 11．由于過濾散熱，過濾后的麥汁溫度為 75℃，麥汁預熱至 99℃，耗熱 Q6， C麥汁 為 (kg℃ ) Q6=Wx (9975) = 24 = 106(kcal) 12．麥汁煮沸時溫度由 99℃升至 105℃，且有 4％麥汁蒸發共耗熱 Q7 Q7= (10599)+ 4% 533= 105(kcal) 13．麥汁放熱 Q8 采用 2℃釀造用水升至 80℃ Q8= 102 (946)= 105(kcal) 其能量用于 CIP 用水， 設 CIP 用水中的 X1由剩余 能量提供，設傳熱效率仍為 98％，則； X1 1 (802)+ 105+ 106= 105 解得： X1= 103kg 14．用于煮沸鍋加熱的新鮮蒸汽提供的熱量： 提供的熱量： Q= 106 (kcal) 15． CIP 用水為 24 噸 /次，其中 噸由麥汁冷卻提供，剩余 噸由冷凝水提供。每千克 蒸汽冷卻至冷凝水放熱 490 千卡。 每千克冷凝水冷至 24℃放熱 千卡，冷卻至 80℃放熱 千卡。 1 (8018) 103=m1 ， m1=3275kg 現有蒸汽量（即冷凝水量） Q9=（ Q1+Q3+Q4+Q7+Q） /= 106(kcal) D1=Q9/490=12463kg 故可設計冷凝熱水罐體積為 1 106/+3275= 21759kg= 22 噸 ,取 25 噸。 CIP 清洗用熱水罐 25 噸，冷卻水罐 65 噸。另外再設一個 50 噸的熱水貯罐，用于存放釀造用熱水。 ２８ 第四章 糖化車間設備的設計及計算 MERLIN 新型麥汁煮沸系統的設計 一、 MERLIN 新型麥汁煮沸系統概述 1. 新型麥汁煮沸系統的原理 新型 麥汁煮沸系統主體結構是由煮沸鍋、回旋槽、酒花添加器和麥汁冷卻器組成。實際上， MERLIN 新型煮沸系統是將煮沸鍋和回旋槽串連起來形成一個閉合的循環系統。 過濾后的麥汁直接流入回旋槽并被收集起來，利用循環泵將麥汁連續循環地送入到安裝在回旋槽上方的煮沸鍋內。煮沸鍋內安裝一個圓錐形雙層夾套式加熱器，對麥汁進行預熱、煮沸和氣提。麥汁以很薄的液層從錐形夾套加熱面以湍流狀態流過，進入煮沸鍋內的收集槽中。收集槽中的麥汁利用高度差重新流入回旋槽中。 回旋槽既可以做麥汁暫貯罐又可以做回旋沉淀槽。回旋槽有 2 個入口 (下部入口和上部 入口 ),且仍然是切線方向，既保證了回旋槽的回旋沉淀作用，又解決了傳統煮沸鍋存在的受熱不均的問題。由于回旋沉淀槽中的麥汁在整個麥汁煮沸過程中都在旋轉，所以大部分析出的熱凝固物已被分離出來。麥汁在進入薄板換熱器之前再次流過煮沸鍋的錐形夾套式加熱面，從而再次蒸發水分，排除麥汁中可揮發性的有害物質。 2．新型麥汁煮沸系統的特點 ★ 確保煮沸強度的前提下，將煮沸蒸發率降低為 4%。溫和煮沸避免了蛋白質過度凝聚，既保證了啤酒的非生物穩定性，又使啤酒的泡持性、口味柔和性和酒花香味明顯提高。 ★ 達到麥汁的濃度要求。 ★ 有利于不良的 揮發性物質和芳香物質的形成、排出，改善了麥汁和啤酒的質量。 ２９ ★ 有利于酒花異構化。 ★ 有利于麥汁滅菌、滅酶。 ★ 縮短煮沸時間、加快周轉次數。 ★ 節約能源。將二次蒸汽回收并通過熱交換器將水加熱做為能量儲存加以利用，可將麥汁先進行預熱至 93℃ 。 ★ 有利于環保，凈化環境。 3. MERLIN 新型麥汁煮沸系統控主要制參數 煮沸鍋 回旋槽 預加熱階段 煮沸階段 氣提階段 蒸汽壓力 (bar) 循環次數 /h 56 34 每次循環時間 (min) 1012 1520 加熱時間 (min) 2030 35 總循環次數 23 12 1 麥汁溫度 (℃ ) 93 95 95 95 蒸發率 (%) 總蒸發率 (%) 總煮沸時間 (min) 5565 靜止時間 (min) 25 循環回管流速 (m/s) 4 加熱段的使用情況 兩段加熱 一段加熱 一段加熱 關閉加熱段 二、 新型麥汁煮沸系統的設計 1． 麥汁煮沸鍋的設計 煮沸鍋錐形加熱面的確定 傳統的煮沸鍋內加熱器為列管式加熱器， merlin 新型煮沸鍋的核心結構是采用圓錐形雙層夾套式加熱器。根據已有資料表明 ,該加熱器每噸麥汁的加熱面積為 ，與煮沸鍋內加熱器的加熱面積相同。錐形加熱面分成兩個區域，一個加熱面占三分之一，另一個加熱面占三分之二。 煮沸鍋錐形加熱面面積 A= V 有 = =35 m2 又因 A=π dL2/2=π cosθ L3=35 m2 ,且取錐形加熱面的斜角為 θ =30176。 ,則有 錐形加熱面的斜線長 L= 錐形加熱面的直徑 d= ３０ 煮沸鍋容積尺寸的確定 由于煮沸鍋底部麥汁收集槽的存在 ,所以取煮沸鍋直徑 D=,則 H： D=1： 煮沸鍋圓柱體高度 H= 那么煮沸鍋的容積 V 煮沸 =π D2H/4 +tg30176。π D3/24 =π 52 +tg30176。π 53/24 =51m3 錐形加熱面上麥汁主 流速度 uS的確定 根據工藝設計要求 ,錐體加熱面上主流區內麥汁呈湍流狀態 ,所以選取湍流狀態雷諾準數為 Rex≥ 3 106， 則有 Rex=uS Lρ /μ 式中 uS主流區內麥汁流速， m/s L – 錐體加熱面錐線長度， m ρ 麥汁密度，一般取 10491056 kg/m3 μ 麥汁粘度， 100℃ 時麥汁粘度近似可取μ =5 104 Pa s 若本設計選取 Rex=3 106， 則有 Rex=(uS 1049)/ (5 104)= 3 106 主流區麥汁流速 uS= m/s 將 uS= m/s 反代入上式得 Rex= 106 錐體加熱面上麥汁液層厚度的確定 根據湍流狀態邊界層公式 ,可求得錐體加熱面上麥汁液層厚度 δ 符合以下公式 δ /L= ( 106)= m= 麥汁煮沸各階段循環流量 F及蒸發量 W 的確定 麥汁預熱階段的循環流量 F1和蒸發量 W1 麥汁預熱階段 ,錐形加熱器內的兩個加熱帶同時加熱 ,控制蒸汽壓力 ,每小時循環 56 次 ,每次循環時間 1012min,把麥汁加熱至沸騰的時間為 2030 min,即麥汁共循環 23 次 ,蒸發率 %。 ３１ 所以此階段麥汁每次循環流量為 F1= 60/3 10= m3/h 蒸發量 W1= %= kg/h 麥汁煮沸階段的循環流量 F2和蒸發量 W2 麥汁煮沸階段關閉一個加熱帶 ,只用一個加熱帶供熱 ,控制蒸汽壓力 ,每小時循環次數減少至 34 次 ,每次循環時間 1520min,煮沸 時間為 35min,即麥汁共循環 23 次，蒸發率為 %。 所以此階段麥汁每次循環流量 F2= 60/2 =100 m3/h 蒸發量 W2=100 %=1800 kg/h 麥汁氣提階段的循環流量 F3和蒸發量 W3 麥汁氣提階段僅開一個加熱帶 ,控制蒸汽壓力在 ,蒸發量為 %,所以此階段麥汁循環流量