啤酒糖化车间物料衡算与热量衡算

啤酒糖化车间物料衡算与热量衡算
# 30000t/a12°淡⾊啤酒糖化车间物料衡算与热量衡算）
⼆次煮出糖化法是啤酒⽣产常⽤的糖化⼯艺，下⾯就以此⼯艺为基准进⾏糖化车间的热量衡算。

由于没有物料数量等基础数据，因此，从物料计算开始。

已知物料定额的基础数据如表，绝对⾕物的⽐热容为1.55Kj/kg*K, 12°麦汁在20℃时的相对密度为1.084，100℃时热麦汁的体积是20℃时的1.04倍；煮沸温度下（常压100℃）⽔的⽓化潜热为I＝2257.2 Kj/kg，加热过程热损失取15％，0.3MPa的饱和⽔蒸⽓I＝2725.2 Kj/kg，相应冷凝⽔的焓为561.47 Kj/kg，蒸汽热效率为0.95，
I物料衡算
啤酒⼚糖化车间的物料衡算主要项⽬为原料（麦芽、⼤⽶）和酒花⽤量，热麦汁和冷麦汁量，废渣量（糖化糟和酒花糟）等。

1.糖化车间⼯艺流程⽰意图
2.⼯艺技术指标及基础数据
我国啤酒⽣产现况决定了相应的指标，有关⽣产原料的配⽐、⼯艺指标及⽣产过程的损失等数据如上表所⽰。

根据基础数据，⾸先进⾏100kg原料⽣产12°淡⾊啤酒的物料计算，然后进⾏100L12°淡⾊啤酒的物料衡算，最后进⾏30000t/a啤酒⼚糖化车间的物料平衡计算。

3. 100kg原料（75％麦芽，25％⼤⽶）⽣产12°淡⾊啤酒的物料计算
（1）热麦汁量
麦芽收率为：0.75（100－6）÷100＝70.5％
⼤⽶受率为：0.92（100－13）÷100＝80.04％
混合原料受得率为：
（0.75×70.5％+0.25×80.04％）98.5％＝71.79％
由此可得100kg混合原料可制得的12°热麦汁量为：
（71.79÷12）×100＝598.3kg
12°麦汁在20℃时的相对密度为1.084，⽽100℃热麦汁的体积是20℃时的1.04倍，故热麦汁（100℃）的体积为：
（598.3÷1.084）×1.04＝574 （L）
（2）冷麦汁量为
574×（1－0.075）＝531 （L）
（3）发酵液量为：
531×（1－0.016）＝522.5 （L）
（4）过滤酒量为：
522.5×（1－0.015）＝514.7 （L）
（5）成品啤酒量为：
514.7×（1－0.02）＝504.4 （L）
4.⽣产100 L12°淡⾊啤酒的物料衡算
从上可知，100kg混合原料可⽣产12°成品淡⾊啤酒504.4 L，故可得：
（1）⽣产100 L12°淡⾊啤酒需耗混合原料量为：
（100/504.4）×100＝19.83 kg
（2）麦芽耗⽤量为：
19.83×75％＝14.78 kg
（3）⼤⽶耗⽤量为：
19.83×25％＝4.96 kg
（4）酒花耗⽤量为：（对浅⾊啤酒，热麦汁中加⼊的酒花量为0.2％）
（574/504.4）×100×0.2％＝0.228 kg
（5）热麦汁量为：
（574/504.4）×100＝113.8 L
(6）冷麦汁量为：
（531/504.4）×100＝105.3 L
（7）湿糖化糟量（设排出的湿麦糟⽔分含量80％）
湿麦糟量为
（（1－0.06）（100－75）/（100－80））×14.87＝17.47 kg
⽽湿⼤⽶糟量：
（（1－0.13）（100－92）/（100－80））×4.96＝1.73 kg
湿糖化糟量为：
17.47+1.73＝19.2 kg
（8）酒花糟量为：（麦汁煮沸过程⼲酒花浸出率40％，酒花糟⽔分含量80％）（（100－40）/（100－80））×0.228＝0.684 kg
5. 30000t/a12°淡⾊啤酒糖化车间的物料平衡计算如下表：
⼀次糖化定额为混合原料4013kg，⼀年糖化1500次（旺季每天6次，淡季4次），得：
啤酒糖化车间的物料平衡计算表
II热量衡算
按⼀次糖化投料量4013kg计算。

(⼀)糖化⽤⽔耗热量Q1
按⼯艺，糊化锅加⽔量为G1＝（1003.9+200.8）×4.5＝5421.15 kg
糖化锅加⽔量为G2＝2808.9×3.5＝9831.15 kg
总加⽔量为G＝G1+G2=15252.3 kg
⾃来⽔从18℃加热到50℃耗热量为
Q
＝15252.3×4.18（50－18）＝2.04E6 kJ
1
（⼆）第⼀次⽶醪煮沸耗热量Q2
Q2=Q2’+Q2’’+Q2’’’
1.糊化锅内⽶醪由初温t0（18℃）加热⾄100℃耗热Q2’[＝G⽶醪c⽶醪（100－t0）] (1）求⽐热容c⽶醪
＝0.01[（100－W）c0+4.18W[，c0为绝对⾕物⽐热容＝1.55
据经验公式c
⾕物
c麦芽＝1.71 kJ/(kg*K)
c⼤⽶＝1.89 kJ/(kg*K)
c⽶醪＝（G⼤⽶c⼤⽶+G麦芽c麦芽+G14.18）/（G⼤⽶+G麦芽+G1）＝3.76kJ/(kg*K) (2)⽶醪的初温t0
t0＝[（G⼤⽶c⼤⽶+G麦芽c麦芽）×18+ G1×4.18×50]/( G⽶醪c⽶醪)=47.1 ℃
(3) Q2’＝G⽶醪c⽶醪（100－t0）=6625.85×3.76（100－47.1）＝1.318E6 kJ
2.煮沸过程蒸汽带出的热量Q2’’
设煮沸时间为40min ,蒸发量为每⼩时5％，则有：
Q2’’＝V1I=G⽶醪×5％×40÷60×2257.2＝4.99E5 kJ
Q2’’’＝15％（Q2’+Q2’’）
4. Q2＝1.15（Q2’+Q2’’）＝2.09E6 kJ
（三）第⼆次煮沸前混合醪升温⾄70℃的耗热量Q3
按糖化⼯艺，来⾃糊化锅的煮沸的⽶醪与糖化锅中的麦醪混合后温度应为63℃，故混合前⽶醪先从100℃冷却到中间温度t 1.糖化锅中麦醪的初温t麦醪
t麦醪＝（G麦芽c麦芽×18+ G2×4.18×50）/ G麦醪c麦醪＝46.67 ℃
2.求混合前⽶醪的中间温度t⽶醪。

忽略热量损失，⽶醪和麦醪合并前后的G麦芽c麦芽不变，则有
G混合c混合t混合＝G⽶醪c⽶醪t⽶醪+G麦醪c麦醪t麦醪
t⽶醪＝（19265×3.67×63－12639.15×3.63×46.67）÷（6405×3.76）＝96 ℃
只⽐煮沸温度低4℃，考虑输送过程热损失，可不加中间冷却器。

3.Q3＝G混合c混合（70－63）＝
4.95E5kJ
（四）第⼆次煮沸混合醪的耗热量Q4
由糖化⼯艺流程可知：
Q4＝Q4’ +Q4’’ +Q4’’’
1.混合醪升温⾄沸腾所耗热量Q4’
（1）经第⼀次煮沸后⽶醪量为：
G⽶醪’＝G⽶醪－V=6625.85-220.86=6405 kg
糖化锅的麦芽醪量为：
G麦醪＝G麦+ G2＝2808.9+9831.15＝12640 kg
故进⼊第⼆次煮沸的混合醪量为：
G混合＝G⽶醪’+ G麦醪＝6405+12640＝19045 kg
（2）据⼯艺，糖化结束醪温为78℃，抽取混合醪的温度为70℃，则送到第⼆次煮沸的混合醪量x为：
（1－x）c(78－70)＝x c(100－78)
x=26.7％
(3)麦醪的⽐热容c 麦醪
c 麦醪＝（G麦芽c麦芽+G2×4.18）/ G麦醪＝3.63 kJ/(kg*K)
混合醪⽐热容c
混合
c混合＝3.67 kJ/(kg*K)
（4）Q4’＝26.7％G混合c混合（100－70）＝5.599E5 kJ
2.⼆次煮沸过程蒸汽带⾛的热量Q4’’
设煮沸时间为10min，蒸发强度5％
Q4’’＝IV2＝2257.25×G混合×5％×10÷60＝9.57E5 kJ
取15％（Q4’ +Q4’’）
4. Q4＝Q4’ +Q4’’ +Q4’’’＝1.15（Q4’ +Q4’’）＝7.54E5kJ
（五）洗糟⽔耗热量Q5
洗糟⽔平均温度为80℃，每100 kg原料⽤⽔450 kg，则有：
Q5＝4013×450×÷100×（80－18）＝4.68E6kJ
（六）麦汁煮沸过程耗热量Q6
Q6＝Q6’ +Q6’’ +Q6’’’
1.麦汁升温到沸点耗热量Q6’
设过滤完毕麦汁温度为70℃，进⼊煮沸锅的麦汁量为：
G麦汁＝4013×598.3÷100＝24010 kg
C麦汁＝3.85 kJ/(kg*K)
Q6’＝G麦汁×C麦汁（100－70）＝2.77E6 kJ
2.煮沸过程蒸发耗热量Q6’’
设煮沸强度10％，时间1.5h ,则有：
Q6’’＝2257.2×（24010×10％×1.5）＝8.13E6 kJ
3.热损失为15％
4.Q6＝Q6’ +Q6’’ +Q6’’’＝1.15（Q6’ +Q6’’）＝1.254E7 kJ
(七)糖化⼀次总耗热量Q总
Q总＝∑Q＝2.10E7kJ
(⼋)糖化⼀次耗⽤蒸汽量D
使⽤表压0.3MPa的饱和蒸汽，I＝2725.3kJ/kg，i为561.7，η为95％
D＝Q总÷【（I-i）η】＝10237kg
（九）糖化过程每⼩时最⼤蒸汽耗量Q max
麦汁煮沸耗热量Q6最⼤，且煮沸时间为90min，热效率95％，故有
Q max＝Q6÷（1.5×95％）＝8.80E6kJ/h
相应地耗⽤蒸汽量为：
D max＝Q max÷（I-i）＝4066kg/h
（⼗）蒸汽单耗
每年糖化1500次，产啤酒30724t 年耗蒸汽总量为Ds Ds=10237×1500＝15355500kg 吨成品耗蒸汽为
15355500÷30724＝500kg/t啤酒
最后列出总热量衡算表。