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(6) 酒花用量:2.29/1000*10979=25.1(kg) (7) 湿糖化槽量:171.9/1000*10979=1887(kg) (8) 湿酒花槽量:6.87/1000*10979=75.4(kg) (9) 发酵液量:1606*(1-2%)=11373.9(L) (10) 过滤酒量:11373.9*(1-1.5%)=11203(L) (11) 成品啤酒量:11203*(1-2%)=10978.94(L)

把前述的有关啤酒厂酿造车间的三项物料衡算计算结果,整理成物料衡算表,如表2所示

表2 物料衡算表

物料名称 混合原料 大麦 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 Kg L L Kg Kg L L L 对100kg混合原料 100 75 25 2.29 568 525.4 85.4 3.4 514.9 507.2 497.1 1000L12度淡色啤酒 201.2 150.9 50.3 2.29 1143 1057 171.9 6.87 1035.86 1020.3 1000 糖化一次定额量10000吨t/a啤酒(80kL120啤酒) 生产量 2209 1657 552 25.1 12547 11606 1887 75.4 11373.9 11203 10978.94 1988×103 1491×103 49.7×103 22.6×103 11292×103 10445×103 1698×103 678.6×103 10236.5×103 10082×103 9881×103 备注:12度淡色啤酒的密度为1012kg/m3,实际年产啤酒9999.572t。 2、10000t/a啤酒厂糖化车间的热量衡算

2.1 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,工艺流程示意图如图2所示。

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自来水180C 料水比1:4.5 麦芽粉料水比1:4.5 大米粉(552kg)麦 (1546.6kg)芽(110.4kg)20min 热水500C 46.70C 60min t(0C)) 0

72C,12min 630C

冷却 7min

1000C,40min 900C,20min

700C

00

78C 100C 过滤 糖化结束

麦芽 回旋沉淀槽 煮沸锅薄板冷却冷麦汁

90min 器

酒花

图2 工艺流程图

2.2 热量衡算

2.2.1 糖化用水耗热量Q1

根据工艺设计糊化锅的料水比为1:4.5,糖化锅中的料水比为1:3.5。料水比过大,尽管对糊化有利,但是耗能大,设备体积大。料水比过小的话,醪液粘稠,需较大的搅拌设备且极易产生糊锅现象。

所以糊化锅加水量为:

M1=(552+110.4)*4.5=2980.8(kg)

式中,552为糖化一次大米粉量,110.4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:

m2=1546.6*3.5=5413.1(kg)

式中,1546.6为糖化锅投入的麦芽粉量,即1657-110.4=1546.6(kg)。而1657为糖化一次麦芽定额量。

故糖化总用水量为:

mw=m1+m2=2980.8+5413.1=8393.9(kg)

自来水的平均温度取t1=180C,而糖化配料用水温度t2=500C,故耗热量为: Q1=cwmw(t2-t1))=4.18*8393.9*(50-18)=12.92*105(KJ).

2.2.2 第一次米醪煮沸耗热量Q2

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由糖化工艺流程图(图2)可知, Q2=Q21+Q22+Q23

Q21为米醪由初温即室温加热到煮沸的耗热,Q22为煮沸过程中蒸汽带走的热量,Q23为升温过程中的热损失。

2.2.2.1 糊化锅内米醪由初温t0加热至煮沸的消耗量Q21 Q21=m米醪*c米醪(100-t0)

(1) 计算米醪的比热容c米醪根据经验公式C容物=0.01[(100-w)C0+4.18w]进行计算。式中w为含水百分比;c0为绝对谷物比热容,取c0=1.55KJ/(Kg.K) c麦芽=0.01[(100-7)1.55+4.18*7]=1.73KJ/(Kg.K) c大米=0.01[(100-13)*1.55+4.18*13]=1.89 KJ/(Kg.K)

c米醪=(m大米c大米+m麦芽c麦芽+m1cw)/(m大米+m麦芽+m1)

=(552*1.89+110.4*1.73+2980.8*4.18)/(552+110.4+2890.8)=3.76KJ/(Kg.K)

(2) 米醪的初温t0设原料的初温为180C,而热水为500C,则

t0=[(m大米c大米+m麦芽c麦芽)*18+m1cw*50]/(m米醪c米醪) =[(552*1.89+110.4*1.73)*18+2980.8*4.18*50]/(3.76*3643.2)=47.10C (3) 把上述结果代入Q21=m米醪*c米醪(100-t0)中,得:

Q21=3.76*3643.2*(100-47.1)=7.246*105KJ 2.2.2.2 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: Mv1=m米醪*5%*40/60=3643.2*5%*40/60=121.44(Kg) Q22 =mv1I=121.44*2257.2=2.741*105(KJ)

式中,I为1000C饱和气压下水的气化潜热2257.2(KJ/Kg) 2.2.2.3 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) 2.2.2.4 由上述结果得:

Q2=1.15(Q21+Q22)=1.15*(7.246*105+2.741*105)=1.149*106(KJ)

2.2.3 第二次煮沸前混合醪升温至700C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630C,故混合前米醪先从1000C冷却到中间温度t。 (1)糖化锅中麦醪的初温t麦醪

已知麦芽初温为180C,用500C的热水配料,则麦醪温度为:

t麦醪=(m麦醪m麦芽*18+m2*cw*50)/(m麦醪c麦醪) 其中m麦醪=m麦芽+m2=1546.6+5413.1=6959.7(kg)

t麦醪=(m麦芽c麦芽*18+m2cw*50)/(m麦醪c麦醪)

=(1546.6*1.73*18+5413.1*4.18*50)/(6959.7*3.63)=46.690C

(2)米醪的中间温度t

M混合=M米醪+M麦醪 =3643.2+6959.7=10602.9kg

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t=(m混合c混合t混合-m麦醪c麦醪t发酵)/(m米醪c米醪)

错误!未找到引用源。其中,麦醪的比热容

c米醪=[(m麦芽c麦芽)+(m2*cw)]/m米醪

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=(1546.6错误!未找到引用源。1.73+5413.1错误!未找到引用源。4.18)

/6959.7=3.63{kJ/(kg.k)}

混合醪的比热容

c混合=(m米醪c米醪+m米醪c麦醪)/(m麦醪+m麦醪)=3.67[kJ/(kg.K)] t=(m混合c混合*t混合-m麦醪c麦醪*t麦醪)/(m米醪c米醪)=92.870C

因此中间温度比煮沸温度只低不到7.130C.考虑到米醪由糊化锅到糖化锅输送过程的热损失,可不必加中间冷却器。

由上述结果得Q3

Q3=m混合c混合=10602.9*3.67*7=2.72错误!未找到引用源。(KJ)

2.2.4 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

Q41为混合醪升温至沸腾所耗的热量,Q42为第二次煮沸过程蒸汽带走的热量,Q43为热损失。

2.2.4.1 混合醪升温至沸腾所耗热量Q41 (1)经过第一次煮沸后米醪量为:

错误!未找到引用源。m米醪=m混合-mv1=10602.9-121.44=10481.46(kg) 故第二次煮沸的混合醪量为:

m混合=m,米醪+错误!未找到引用源。m米醪=10481.46+6959.7=17441.16(kg) (2)根据工艺,糖化结束的醪温为780C,抽取混合醪的温度为700C,则送到第二次煮沸的混合醪量为:

[m混合(78-7)]100%=26.7% 故Q41=26.7%错误!未找到引用源。c混合(100-70)=5.127

(KJ)

2.2.4.2 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:

错误!未找到引用源。=26.7%错误!未找到引用源。5%错误!未找到引用源。10/60

=38.8kg

Q42=h错误!未找到引用源。=2257.2错误!未找到引用源。38.8=0.876错误!未找到引用源。(KJ)

式中,h为煮沸温度下的饱和蒸汽的焓(kJ/kg) 2.2.4.3 热损失Q41

根据经验有:Q43=15%(Q41+Q42) 2.2.4.4 把上述结果代入(27)得

Q4=1.15(Q41+Q42)=6.903错误!未找到引用源。(KJ)

2.2.5 洗槽水耗热量Q5

设洗槽水平均温度为800C,设100kg原料用水450kg,则用水量为 m洗=2209*450/100=9940.5(kg)

Q5错误!未找到引用源。=m洗cw(80-18)=9940.5*4.18*62=2.576*106错误!未找到引用源。(KJ)

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