10万吨啤酒厂糖化车间热量衡算

10万吨啤酒厂糖化车间热量衡算
1、糖化车间工艺流程示意图
图1：啤酒厂糖化车间工程流程示意图
2、100000t/a啤酒厂糖化车间的物料衡算
表1：100000t/a啤酒厂糖化车间的物料衡算表
啤酒厂糖化工艺流程
图2：啤酒厂糖化工艺流程图
3、糖化用水耗热量Q1
根据工艺，糊化锅加水量为：
G1=（3704+740.8）×4.5=20001.6(kg)
式中，3704kg为糊化一次大米粉量，740.8kg为糊化锅加入的麦芽粉
量（为大米量的20%）
而糖化锅加水量为： G2=10363.2×3.5=36271.2(kg)
式中，10363.2kg为糖化一次糖化锅投入的麦芽粉量，即
11104-740.8=10363.2(kg)
而11104为糖化一次麦芽定额量。

故糖化总用水量为：
G W=G1+G2=36271.2+10363.2=46634.4(kg) 自来水的平均温度取t1=18℃,而糖化配料用水温度t2=50℃,故耗热
量为：
Q1=(G1+G2)cw(t1-t2)= 46634.4×(50-18) 4.18=6.238×106 (KJ) 3.1第一次米醪煮沸耗热量Q2
由糖化工艺流程图（图3）可知:
Q2= Q21＋Q22＋Q23
3.2.1 糖化锅内米醪由初温t0加热到100℃的耗热量Q21
Q21=G
米醪C
米醪
（100−t0）
计算米醪的比热容C米醪根据经验公式C容物=0.01[(100-ω)c0+4.18ω]
进行计算。

式中ω为含水百分率；c0为绝对谷物比热容，取c0=1.55KJ/(Kg·K).
C麦芽=0.01[（100-6）1.55+4.18×6]=1.71KJ/(Kg·K)
C大米=0.01[（100-13）1.55+4.18×13]=1.89KJ/(Kg·K)
C米醪=(G
大米
C
大米
+G
麦芽
C
麦芽
+ G1C w)
(G
大米
+G
麦芽
+ G1)
=3704×1.89+740.8×1.71+20001.6×4.18
3704+740.8+20001.6
=3.76 KJ/(Kg·K)
(2) 米醪的初温t0设原料的初温为18℃，而热水为50℃，则
t0=[(G
大米
C
大米
+G
麦芽
C
麦芽
)×18+ G1C w×50]
G
米醪
C
米醪
=[(3704×1.89+740.8×1.71)×18+20001.6×4.18×50]
24446.4×3.76
=47.1℃
其中G米醪=3704+740.8+20001.6=24446.4（kg）
（3）把上述结果代如1中，得：
Q21=24446.4×3.76（100-47.1）=4862486.746 KJ
3.2.2 煮沸过程蒸汽带出的热量Q22
设煮沸时间为40min，蒸发量为每小时5%，则蒸发水量为：
G V
1=
G
米醪
×5%×40
60
=24446.4×5%×40
60
=814.88 Kg
故Q22= G V
1
I=814.88×2257.2=1839347.136KJ 式中，I为煮沸温度（约为100℃）下水的汽化潜热（KJ/Kg）
3.2.3 热损失Q23
米醪升温和第一次煮沸过程的热损失约为前两次的耗热量的
15%，即：
Q23=15%（Q21+Q22）
3.2.4 由上述结果得：
Q2=1.15（Q21+Q22）=1.15（4862486.746+1839347.136）
=7707108.964 KJ
3.3 第二次煮沸前混合醪升温至70℃的耗热量Q3
按照糖化工艺，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t0。

3.3.1 糖化锅中麦醪中的t
已知麦芽初温为18℃，用50℃的热水配料，则麦醪温度为：
G麦醪=G麦芽+G2=740.8+36271.2=37012 kg
C
麦醪=
G
麦芽
C
麦芽
+G2C w
G
麦芽
+G2
=10363.2×1.71+36271.2×4.18
10363.2+36271.2
=3.63KJ/(kg.K)
t
麦醪=
G
麦芽
C
麦芽
×18+G2C w×50
G
麦醪
C
麦醪
=10363.2×1.71×18+36271.2×4.18×50
37012×3.63
=58.798℃
3.3.2 根据热量衡算，且忽略热损失，米醪与麦醪混合前后的焓不变，
则米醪的中间温度为：
G混合=G米醪+G麦醪=24446.4+37012=61458.4 Kg
C
混合=
G
米醪
C
米醪
+G
麦醪
C
麦醪
G
米醪
+G
麦醪
（15）
=24446.4×3.76+37012×3.63
24446.4+37012
=3.68kJ/（kg·K）
t=G
混合
C
混合
×t
混合
−G
麦醪
C
麦醪
×t
麦醪
G
米醪
C
米醪
（16）
=61458.4×3.68×63−37012×3.63×58.798
24446.4×3.76
=69.07℃
3.3.3 Q3
Q3=G混合C
混合
（70-63）=61458.4×3.68（70-63）=226159.912（kJ）
（17）
3.4 第二次煮沸混合醪的耗热量Q4
由糖化工艺流程可知：
Q4=Q41+Q42+Q43
3.4.1 混合醪升温至沸腾所耗热量Q41
（1）经第一次煮沸后米醪量为：
G/米醪=G米醪-G V
1
=24446.4-814.88=23631.52(kg) 糖化锅的麦芽醪量为：
G麦醪=G麦芽+G2=37012+36271.2=73283.2 (kg)
故进入第二次煮沸的混合醪量为：
G混合=G/米醪+G麦醪=23631.52 +73283.2=96914.72 (kg) （2）根据工艺，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为：
[G
混合
(78−70)]
[G
混合(100−70)]
×100%=26.7%
（3）麦醪的比热容
C
麦醪=
G
麦芽
C
麦芽
+G2C w
G
麦芽
+G2
=740.8×1.71+36271.2×4.18
740.8+36271.2
=4.13KJ/(kg.K)
混合醪比热容：
C
混合=
G′
米醪
C
米醪
+G
麦醪
C
麦醪
G′
米醪
+G
麦醪
（24）
=23631.52×3.76+73283.2×4.13
23631.52+73283.2
=4.04kJ/（kg·K）
（4）故Q41=26.7%G混合c混合（100−70）=26.7%×96914.72×4.04×（100−70）=3136199.105（kJ）
3.4.2 二次煮沸过程蒸汽带走的热量Q42
煮沸时间为10min，蒸发强度5%，则蒸发水分量为：
G V
2=
26.7%G
混合
×5%×10
60
=26.7%×96914.72×5%×10
60
=215.6(kg)
Q42=hG V
2
=2257.2×215.6=486652.32 (kJ) 式中，h为煮沸温度下饱各蒸汽的焓（kJ/kg）
3.4.3 热损失Q43
根据经验有：Q42=15%（Q41+Q42）
3.4.4 把上述结果代入公式（27）得
Q4 =1.15(Q41+Q42) =1.15×(3136199.105+486652.32) =4166279.139
(kJ)
3.5 洗槽水耗热量Q5
设洗槽水平均温度为80℃，每100kg 原料用水450kg ，则用水量为: G 洗=
14808×450
100
=66636(kg)
故 Q5=G 洗Cw(80-18)= 66636×4.18×(80-18)=4.131×106(kJ) 3.6 麦汁煮沸过程耗热量Q6
63
62616Q Q Q Q ++=
3.6.1 麦汁升温至沸点耗热量Q61
由表2啤酒厂酿造车间物料衡算表可知，100kg 混合原料可得到574kg 热麦汁，并设过滤完毕麦汁温度为70℃，则进入煮沸锅的麦汁量为： G 麦汁 =
14808×574
100
=84998（kg ）
又C 麦汁=11104×1.71+3704×1.89+14808×6.4×4.18
14808×7.4
=3.852(kJ/kg.k)
故
Q61= G 麦汁C 麦汁 (100−70)=84998×3.852×30=9.822×
106(kJ)
3.6.2 煮沸强度10%，时间1.5h ，则蒸发水分为：
G V 3=G 麦汁×10%×1.5=84998×10%×1.5=12750(kg) 故Q62=h G V 3=12750×2257.2=28.779×106 (KJ)
式中：h---煮沸温度下饱和蒸汽的焓（KJ/kg ） 3.6.3 热损失为
)%(15626163Q Q Q += 3.6.4 把上述结果代入上式得出麦汁煮沸总耗热
Q6 =1.15(Q61+ Q62)= 9.822×106+ 28.779×106=44.391×106
(KJ) 3.7 糖化一次总耗热量Q总
Q 总=∑Q i
6
i=1
=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6 = 68.36×106（KJ）
3.8 糖化一次砂耗用蒸汽用量D
使用表压0.3MPa的饱和蒸汽，h=2725.3kJ/kg,则：
D=
Q
总
[(h−i)η]
=68.36×106
(2725.3−561.47)×95%
=33255kg
式中，i为相应冷凝水的焓（561.47kJ/kg）；η为蒸汽的热效率，取η=95%。

3.9 糖化过程每小时最大蒸汽耗量Qmax
在糖化过程各步骤中，麦汁煮沸耗热量Q6为最大，且已知煮沸时间为90min热效率为95%，故：
Q max=Q6
1.5×95%=44.391×106
1.5×95%
=31.15×106(kJ/h)
相应的最大蒸汽耗量为：
D max=Q max
h−i =31.15×106
2725.3−561.47
=14396 (kg/h)
3.10 蒸汽单耗
据设计，每年糖化次数为1300次，总共生产啤酒105248t.年耗蒸汽总量为：
G r=1300 D =1300×33255=43231500(kg)
每吨啤酒成品耗蒸汽（对糖化）：
G s=G r
105248=43231500
105248
=410.8(kg/t啤酒)
每昼夜耗蒸汽量（生产旺季算）为：
G d=6D=6×33255=199530(kg/d)
至于糖化过程的冷却，如热麦汁被冷却成热麦汁后才送井发酵车间，必须尽量回收其中的热量。

最后若需要耗用冷冻水，则在以下“耗冷量计算”中将会介绍
最后，把上述结果列成热量消耗综合表，如表3
表3 100000t/a啤酒厂糖化车间总热量衡算表(耗蒸汽量)。