发酵工程课程设计题目：啤酒厂糖化罐设计（10t）院系：化学工程与技术学院组别：第一组班级：生物工程0801姓名：马红霞学号：200822153034指导老师：杨忠华目录1前言 (2)2课程设计任务 (3)3设计方案的拟定 (3)4几何尺寸的确定 (3)4.1 机械搅拌通风式生物反应器的总体结构 (3)4.2 几何尺寸的确定 (4)5罐体主要部件尺寸的计算及型号选择 (6)5.1罐体 (6)5.2罐体壁厚 (6)5.3封头壁厚计算 (6)5.4搅拌器 (7)5.5人孔和视镜 (7)5.6接口管 (8)5.7轴封 (8)5.8除沫装置 (9)5.9支座选择 (9)6冷却装置设计 (10)6.1冷却方式 (10)6.2热量的相关计算 (10)7搅拌器轴功率的计算 ······························································错误！未定义书签。
7.1不通气条件下轴功率P的计算····································错误！未定义书签。
7.2 通气搅拌功率P的计算··············································错误！未定义书签。
g7.3电机及变速装置的选用·················································错误！未定义书签。
8参考文献1.前言啤酒是全世界分布最广，也是历史最悠久的酒精性饮料，它的酒精度低、营养丰富、有益于人的健康，因而有“液体面包”之美称，受到众人的喜爱。
啤酒，发酵过程中，大体可以分为四大工序：麦芽制造；麦汁制备；啤酒发酵；啤酒包装与成品啤酒。
其中麦汁制造即糖化是啤酒生产的重要环节，它包含了对原料的糊化、液化、糖化、麦醪过滤和麦汁煮沸等处理工艺。
糖化是利用麦芽自身的酶（或外加酶制剂代替麦芽）将麦芽及辅助原料中淀粉和蛋白质等不溶性大分子物质分解为可溶性的糖类、糊精、氨基酸、多肽等低分子物质，为酵母菌的繁殖和发酵提供必需的营养物质。
糖化方法有多种。
煮出糖化法是指麦芽醪利用酶的生化作用和热力的物理作用，使有效成分分解和溶解，通过部分麦芽醪的热煮沸、并醪，使醪液逐步梯级升温至糖化完毕。
部分麦芽被几次煮沸即为几次煮出法。
根据煮沸的次数可分为一次、二次、三次煮出法。
本设计采用一次煮出法。
麦芽糖化过程用到的主要生产设备有糊化锅、糖化锅、过滤槽和煮沸锅。
糊化锅作用将糊化和液化淀粉，其糊化后的醪液进入到糖化锅；糖化锅是用于水解淀粉及蛋白质，并对糊化醪液进行糖化的设备，其得到为糖化醪进入过滤槽，经过滤槽出的醪液进入煮沸锅，煮沸锅内进行麦汁煮沸，添加酒花，使麦汁达到一定浓度。
其中,糖化设备一般采用标准式糖化锅，是蛋白质分解和淀粉糖化的场所，广泛采用不锈钢制作，也有碳钢或铜板制造的。
这里采用不锈钢板制作。
锅底周围设置一两圈通蒸汽的蛇管或者装设蒸汽夹套以保持糖化醪糖化所需的温度，锅内设有搅拌器以保持糖化醪液的浓度和温度均匀，使酶充分地发挥作用。
糖化锅中，装有涡轮式、螺旋桨式或平桨式搅拌器。
由轴中心至搅拌器边缘的长度应为糖化锅直径的15%~18%。
2．课程设计任务设计啤酒厂装100t糖化醪的糖化罐。
3．设计方案的拟定根据生产设计的要求，由100t糖化醪，即糊化醪液和糖化醪液的混合后醪液为100t,计算出所需原料的质量。
由生产实习知，生产中用到的原料为70%的麦芽量和30%的大米量。
求所用麦芽的质量和大米的质量。
再进行物料衡算和热量衡算计算，最后求出糖化锅的的结构尺寸等。
5. 物料衡算生产中，糊化锅的原料为大米和部分麦芽粉，其中麦芽粉的质量占大米的20%。
其经糊化，糊化醪输送到糖化锅。
本设计采用一次煮出糖化法工艺流程为：糊化锅糖化锅大米粉麦芽粉4.5 料水比 1﹕3.5麦芽粉℃,30min20min 10min 70℃， 10min t℃65℃,20min20min 冷却 5min 10min92℃, 30min 100℃ 10min 68℃，20min10min糖化结束75℃ 100℃5.1生产100t糖化醪所需的大米用料及麦芽用料的计算假设大米用料为x kg,麦芽用料为y kg。
则糊化锅中的麦芽料量为20%x。
糊化锅中的根据工艺生产知，糊化锅中醪液经第一次煮沸时，蒸发的水分量每小时为原醪液量的5%。
煮沸10min。
由上工艺流程图知，糊化醪液量为（x+20%x）*（1+4.5）,沸腾时的醪液量为[（x+20%）*（1+4.5）-(x+20%)*(1+4.5)*5%*10/60]糖化锅中麦芽汁量为y*(1+3.5)则糊化醪液和糖化醪液的混合后醪液为由物料守衡，知[（x+20%x）*（1+4.5）-(x+20%x)*(1+4.5)*5%*10/60]+（y-20%x）*(1+3.5)=100t求得，x=6193kg y=14450kg糊化锅中所加的麦芽料为20%x=1238.6kg5.2 糖化用水量的计算根据工艺，糊化锅加水量为:G1＝（6193+1238.6）×4.5＝33442.2kg式中，6193为糖化一次的大米粉量，1238.6kg为糊化锅中加入的麦芽粉量(大米的20％)而糖化锅中的加水量为G2=(14550-1238.6)×3.5＝46239.9kg式中,13311.4kg为糖化一次糖化锅投入的麦芽量，即 14550-1238.6＝13311.4kg综上所述，糖化总用水量为：G w＝G1＋G2＝33442.2＋46239.9= 79682.1kg 6.热量衡算6.1 糖化用水耗热量Q1由生产工艺条件，知自来水平均温度取t′＝18℃，而糖化配料用水温度t″＝50℃比热容 C w＝ 4.18kJ/kg.K [1]故耗热量Q1＝G w C w(t″－t′)＝79682.1×4.18×(50－18)＝10658277.7kJ6.2．第一次米醪煮沸耗热量Q21.糊化锅内米醪由初温t0加热至100℃，耗热量:Q2′＝G米醪.C米醪(100－t0)(1)计算米醪的比热容：C米醪由经验公式 C谷物＝0.01[（100－W）C0＋4.18w]进行计算，式中w为含水百分率，C0为绝对谷物比热容，去C0＝1.55 kJ/kg.K[2]C麦芽＝0.01[(100－6)1.55＋4.18×6]＝1.71 kJ/kg.KC大米＝0.01[(100－12)1.55＋4.18×12]＝1.87 kJ/kg.KC米醪＝(G大米C大米＋G麦芽C麦芽＋G1C w)/(G大米＋G麦芽＋G1)＝(6193×1.87＋1238.6×1.71＋33442.2×4.18)/（6193＋1238.6＋33442.2）＝3.76kJ/kg.K(2)米醪的初温t0设原料初温为18℃，而热水为50℃，则G米醪＝G大米＋G麦芽＋G1＝6193＋1238.6＋33442.2 ＝40873.8kgt0＝[(G大米C大米＋G麦芽C麦芽)×18＋G1Cw×50]/G米醪C米醪＝(6193×1.87＋1238.6×1.71＋33442.2×4.18)/ 40873.8×3.76＝47.08 ℃(3)代入式Q2′＝G米醪C米醪（100－t0）＝40873.8×3.76×（100－47.08）＝8133036.02kJ2.煮沸过程蒸汽带出的热量Q2″，此时的热损失为锅壁传热损失。
煮沸时间10min，蒸发量为每小时5％，则蒸发水份量V1＝G米醪×5％×10 /60＝40873.8×5％×10/60＝340.62kg故，Q2″＝V1I＝340.62×2257.2＝768836.18 kJ式中，I=2257.2 kJ/kg为煮沸温度约100℃下水的汽化潜热。
[1]3.热损失Q2″′米醪升温和第一次煮沸过程的热损失为前两次耗热量的15％，即：Q2″′＝15％（Q2′＋Q2″）4.综上可得Q2＝1.15（Q2′＋Q2″）＝1.15（8133036.02＋768836.18）＝9441410.53kJ6.3 糖化锅中混合醪升温到68℃耗热量Q3按糖化工艺，来自糊化锅中的煮沸醪与糖化锅中的麦醪混合后温度为65℃，所以混合前米醪应先从100℃冷却到中间温度t。