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

Q1＝15252.3×4.18（50－18）＝2.04E6 kJ

（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

据经验公式c谷物＝0.01[（100－W）c0+4.18W[，c0为绝对谷物比热容＝1.55

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

3.热损失Q2’’’

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Q

3

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：