啤酒糖化车间物料衡算与热量衡算.docx
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啤酒糖化车间物料衡算与热量衡算
#300t/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."2Kj/kg，加热过程热损失取15％，
0."3MPa的饱和水蒸气I＝
2725."2Kj/kg，相应冷凝水的焓为
561."47Kj/kg，蒸汽热效率为
0."95，
项目定额指标名称
原料利用率
麦芽水分
大米水分
无水麦芽浸出率
无水大米浸出率百分比
98."5613
75
92项目
原料配比
啤酒损失率
（对上一工序）名称
麦芽
大米
冷却损失
发酵损失
过滤损失
装瓶损失
总损失百分比
7525
7.5
1.6
1.5
2.
012."6I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300t/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：
（7
1."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：
（5
9
8."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：
52
2."5×（1－
0."015）＝
514."7（L）
（5）成品啤酒量为：
51
4."7×（1－
0."02）＝
504."4（L）
4.生产100L12°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."4L，故可得：
（1）生产100L12°淡色啤酒需耗混合原料量为：
（100/
504."4）×100＝
19."83kg
（2）麦芽耗用量为：
1
9."83×75％＝
14."78kg
（3）大米耗用量为：
1
9."83×25％＝
4."96kg
（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."228kg
（5）热麦汁量为：
（574/
504."4）×100＝
113."8L
（6）冷麦汁量为：
（531/
504."4）×100＝
105."3L
（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."47kg
而湿大米糟量：
（（1－
0."13）（100－92）/（100－80））×
4."96＝
1."73kg
湿糖化糟量为：
1
7."47+
1."73＝
19."2kg
（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."684kg
5.300t/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
物料
名称
混合原料
麦芽
大米
酒花
热麦汁
冷麦汁
湿糖化糟
湿酒花糟
发酵液
过滤酒
成品啤酒单位kg
kg
kg
kgLL
kg
kgLL对100kg
混合原料
100
75
25
1.20
574
531
9
6."84
3.45
52
2."5
51
4."7100L12°淡色
啤酒
1
9."83
1
4."87
4.96
0.228
11
3."8
10
5."
319."2
0.684
10
3."6
10
2."1糖化一次
定额量
4013
30
0
9."7
10
0
3."
946."2
23033
213
3887
138
20968
t/a啤酒生产
6.02E6
4.514E6
1.509E6
6.
915E434."
55E631."97E6
5.83E6
2.
076E531."
45E630."99E6L
504."
0."36E63
备注：
12°淡色啤酒的密度为1012kg/m，实际年产啤酒30724t。
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G
1＝（
1003."9+
200."8）×
4."5＝
5421."15kg
糖化锅加水量为G
2＝
2808."9×
3."5＝
9831."15kg
总加水量为G＝G
1+G
2=
152."3kg
自来水从18℃加热到50℃耗热量为Q1＝
152."3×
4."18（50－18）＝
2."04E6kJ
（二）第一次米醪煮沸耗热量Q2Q
2=Q
2’+Q
2’’+Q
2’’’
1.糊化锅内米醪由初温t
0（18℃）加热至100℃耗热Q
2’[＝G
米醪c
米醪（100－t
0）]
（1）求比热容c
米醪
据经验公式c
谷物＝
0."01[（100－W）c
0+
4."18W[，c
0为绝对谷物比热容＝
1."55cc＝
1."71kJ/（kg*K）
大米＝
1."89kJ/（kg*K）
麦芽c米醪＝（G
大米c
大米+G
麦芽c
麦芽+G
14."18）/（G
大米+G
麦芽+G
1）＝
3."76kJ/（kg*K）
（2）米醪的初温t0t
0＝[（G
大米c
大米+G
麦芽c
麦芽）×18+G
1×
4."18×50]/（G
米醪c
米醪）=
47."1℃
（3）Q2’＝G
米醪c
米醪（100－t
0）=
6625."85×
3."76（100－
47."1）＝
1."318E6kJ
2.煮沸过程蒸汽带出的热量Q
2’’
设煮沸时间为40min,蒸发量为每小时5％，则有：
Q2’’＝V
1I=G
米醪×5％×40÷60×
2257."2＝
4."99E5kJ
3.热损失Q
2’’’Q2’’’＝15％（Q
2’+Q
2’’）
4.Q
2＝
1."15（Q
2’+Q
2’’）＝
2."09E6kJ
（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+G
2×
4."18×50）/G
麦醪c＝
46."67℃
麦芽麦醪
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
麦醪不变，则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.Q
3＝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＝Q
4’+Q
4’’+Q
4’’’
1.混合醪升温至沸腾所耗热量Q
4’
（1）经第一次煮沸后米醪量为：
G米醪’＝G
米醪－V=
6625."85-
220."86=6405kg
糖化锅的麦芽醪量为：
G麦醪＝G
麦+G
2＝
2808."9+
9831."15＝12640kg
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＝19045kg
（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）＝xc（100－78）
x=
26."7％
（3）麦醪的比热容c
麦醪c麦醪＝（G
麦芽c
麦芽+G
2×
4."18）/G
麦醪＝
3."63kJ/（kg*K）
混合醪比热容cc混合
（100－70）＝
5."599E5kJ＝
3."67kJ/（kg*K）
混合
（4）Q
4’＝
26."7％G
混合c
2.二次煮沸过程蒸汽带走的热量Q
4’’
设煮沸时间为10min，蒸发强度5％Q4’’＝IV
2＝
2257."25×G
混合×5％×10÷60＝
9."57E5kJ
3.热损失Q
4’’’
取15％（Q
4’+Q
4’’）
4.Q
4＝Q
4’+Q
4’’+Q
4’’’＝
1."15（Q
4’+Q
4’’）＝
7."54E5kJ
（五）洗糟水耗热量Q5洗糟水平均温度为80℃，每100kg原料用水450kg，则有：
Q5＝4013×450×÷100×（80－18）＝
4."68E6kJ
（六）麦汁煮沸过程耗热量Q6Q
6＝Q
6’+Q
6’’+Q
6’’’
1.麦汁升温到沸点耗热量Q
6’
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＝24010kgC麦汁＝
3."85kJ/（kg*K）Q6’＝G
麦汁×C
麦汁（100－70）＝
2."77E6kJ
2.煮沸过程蒸发耗热量Q
6’’
设煮沸强度10％，时间
1."5h,则有：
Q6’’＝
2257."2×（24010×10％×
1."5）＝
8."13E6kJ
3.热损失为15％
4.Q
6＝Q
6’+Q
6’’+Q
6’’’＝
1."15（Q
6’+Q
6’’）＝
1."254E7kJ
（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Q
6最大，且煮沸时间为90min，热效率95％，故有Qmax＝Q
6÷（
1."5×95％）＝
8."80E6kJ/h
相应地耗用蒸汽量为：
Dmax＝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＝kg
吨成品耗蒸汽为
÷30724＝500kg/t啤酒
最后列出总热量衡算表。
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