【正文】 （℃） ，且忽視熱損失，麥醪與麥醪混合前后的焓不變，則米醪的中間溫度為： G C t G C tt GC?? 混 合 混 合 混 合 麥 醪 麥 醪 麥 醪米 醪 米 醪 G 麥芽 c 麥芽 18＋ G2 cW 50 G 麥醪 c 麥醪 ＝ =＝ G 麥芽 c 麥芽 ＋ G2 cw G 麥芽 +G2 2847 ＋ 2847+ G 麥醪 c 麥醪 ＋ G 米醪 c 米醪 G 麥醪 ＋ G 米醪 ＋ + 第二章 全廠水電氣物料衡算 27 ? ?2 2 7 7 6 3 . 6 8 6 3 1 2 8 1 1 . 5 4 6 . 6 7= 9 9 6 4 . 5 3 . 7 5? ? ? ?? =83 （℃） 63℃升溫到 70℃ 所需熱量： Q3＝ G 混合 c 混合 （ 70－ 63） ＝ 22776 7 ＝ (KJ) 第二次煮沸混合醪和耗熱量 Q4 由工藝流程可知： Q4＝ Q4A+ Q4B+ Q4C （ 1）經(jīng)過第一次煮沸后米醪量為： G’ 米醪 ＝ G 米醪 － V＝ － ＝ （ kg） （ 2） G 麥醪 ＝ G 麥芽 ＋ G2＝ 2847＋ ＝ （ kg） 因此進(jìn)入第二次煮沸的混合醪量為： G 混合 ＝ G’ 米醪 + G 麥醪 ＝ + ＝ （ kg） （ 3）根據(jù)工藝，糖化結(jié)束醪溫為 78℃，抽取混合醪時的溫度為 70℃，則送到第二次煮沸的混合醪量為： ［ G 混合 （ 78－ 70） 100－ 70 247。 G 混合 ］ 100%＝ ％ 四川理工學(xué)院學(xué)士學(xué)位設(shè)計 28 麥醪的比熱容： c 麥醪 =（ G 麥芽 c 麥芽 +G2cW）247。 G 麥醪 =（ 2847 + ）247。（ 2847＋ ） =[KJ/（ ） ] 混合醪的比熱容： c 混合 =（ G 麥醪 c 麥醪 +G 米醪 c 米醪 ）247。 G 混合 =( + )247。 =[KJ/（ ） ] 因此： Q4A＝ ％ G 混合 c 混合 （ 100－ 70） ＝ ％ 30 ＝ （ kJ） Q4B 煮沸時間為 10min，煮沸強(qiáng)度 5％，則水分蒸發(fā)量為： V2 ＝ %G 混合 5％ 10247。 60 ＝ ％ 5％ 10247。 60 =（ kg） 故可算得： Q4B＝ IV2＝ ＝ （ kJ） —— 式中 I為煮沸溫度下飽和蒸汽的焓（ KJ/Kg） Q4C 根據(jù)經(jīng)驗公式 Q4C ＝（ Q4A＋ Q4B） 15％ ＝（ ＋ ） 15％ ＝ （ kJ） Q4： Q4 ＝ (Q4A＋ Q4B) 第二章 全廠水電氣物料衡算 29 ＝ (＋ ) ＝ （ kJ） 洗糟水耗熱量 Q5 洗糟水平均溫度為 80℃ ，每 100kg 原料洗糟用水 450kg，則用水量為： G 洗 ＝ 247。 100 450＝ 21353（ kg） 則 Q5 ＝ G 洗 cW（ 80－ 18） ＝ 21353 62 ＝ （ kJ） 麥汁煮沸過程耗熱量 Q6 Q6＝ Q6A＋ Q6B＋ Q6C Q6A 由糖化物料衡算表可知，每 100kg 混合原料可得到熱麥汁 ，過濾后麥汁溫度約為 70℃ ，則進(jìn)入煮沸鍋的麥汁量為： G 麥汁 ＝ 247。 100 ＝ （ kg） 麥汁比熱容： C 麥汁 ＝ ( + + )/(++) ＝ （ kJ/） 則 Q6A ＝ G 麥汁 c 麥汁 （ 100－ 70） ＝ 30 ＝ （ kJ） Q6B 煮沸強(qiáng)度 10％，持續(xù)時間 ，則水分蒸發(fā)量為： V3＝ 10％ ＝ （ kg） 由此算得： Q6B＝ V3I＝ ＝ （ kJ） ： Q6c＝ 15％（ Q6A＋ Q6B） 四川理工學(xué)院學(xué)士學(xué)位設(shè)計 30 ＝ 15％（ +） ＝ （ kJ） 總耗熱： Q6 ＝ （ Q6A＋ Q6B） ＝ （ +） ＝ （ kJ） 一次糖化總耗熱量 Q 總 Q 總 ＝ Q1＋ Q2?? Q6 ＝ +++ ++ ＝ （ kJ） 糖化一次耗用蒸汽量 D 使用表壓為 的飽和蒸汽，熱焓為 I=，相應(yīng)冷凝水的焓為： i＝ kJ/kg，汽熱效率η＝ 95%。則： D ＝ ＝ （ kg） 糖化小時最大蒸汽耗用量 D 最大 糖化操作中，麥汁煮沸時耗熱量 Q6最大，已知煮沸時間 小時，熱效率 95％，則： Q 最大 ＝ Q6247。 ( 95％ )＝ 247。 ( 95％ )=（ kJ） 相 應(yīng)最大蒸汽消耗量為： D 最大 ＝ Q 最大 247。（ I－ i）＝ 6167（ kg/h） 蒸汽消耗量 : 根據(jù)生產(chǎn)設(shè)計，旺季糖化次數(shù)為 1700次，共產(chǎn)啤酒 （占到全年產(chǎn)量 70％）。則全年蒸汽消耗量為： Q 總 （ I－ i）η 第二章 全廠水電氣物料衡算 31 D 每年 ＝ 1700247。 70％ =（ kg） 噸酒成品蒸汽消耗量為： D 噸酒 ＝ 1700247。 ＝ 458（ kg/t 啤酒） 旺季每天 蒸汽消耗量： D 每天 ＝ 7＝ 110487(kg/d） 各步熱量消耗綜合表如下： 表 23 10 萬噸啤酒廠糖化車間總熱量衡算表 名稱 規(guī)格 （ MPa） 噸酒消耗、 kg 每小時最大消耗量 kg 每晝夜消耗量 kg 年消耗量 kg 蒸汽 (表壓 ) 458 6167 110487 算 發(fā)酵工藝流程示意圖： 94℃熱麥汁→冷麥汁（ 6℃）→錐形罐發(fā)酵→過冷卻 1℃→貯酒→過濾→清酒罐 工 藝 技 術(shù) 指 標(biāo) 及 基 礎(chǔ) 數(shù) 據(jù) ： 年產(chǎn) 10176。 P淡色啤酒 60000 噸，旺季每天糖化 7次，占全年 70％，全年共糖化 1700次。主發(fā)酵時間為 10天。 3 鍋麥汁裝 1個發(fā)酵罐； 10176。麥汁 C1=(kg?K)冷媒用 15％酒精溶液，比熱容可視作 C2= kJ/；芽糖厭氧發(fā)酵熱 q= kJ/kg；麥汁真正發(fā)酵度 60%； 根據(jù)發(fā)酵時間耗冷性質(zhì)，可分成工藝耗冷量和非工藝耗冷量 : Ｑ =Ｑｔ +Ｑｎｔ 工 藝 冷 卻 耗 冷 量 Ｑ ｔ １．麥汁冷卻耗冷量 Q1 近幾年來普遍使用一段式串連逆流式麥汁冷卻方法，使用冷卻介質(zhì)為 2℃的冷凍水，出口溫度為 85℃，糖化車間送來的熱麥汁溫度為 94℃冷卻至發(fā)酵起始溫度 6℃。 根據(jù)物料衡算表，可知每糖化一次得熱麥汁 ，而相應(yīng)的麥汁密度定為 1084 ㎏／ｍ ３ ，故麥汁量為： G=1084 =（㎏） 四川理工學(xué)院學(xué)士學(xué)位設(shè)計 32 又知 10 度麥汁比熱容為 ，工藝要求在 1 小時內(nèi)完成冷卻過程，則耗冷量為： Q1 =GC1（ t1t2） /τ = (946)/1 =（ KJ/h） 式中 t1和 t2———— 分 別為麥汁冷卻前后的溫度（℃） τ ——— 冷卻操作過程的時間（ h） 據(jù)設(shè)計結(jié)果，每個錐形發(fā)酵罐裝 3鍋麥汁，則麥汁冷卻每鍋耗冷量為： Qf==3 ＝ 38020771(kJ) 相應(yīng)冷卻介質(zhì)（ 2℃的冷水）耗量為： M1= Q1／ Cm（ t2′﹣ t1′） =／ [（ 852） ]= ㎏ t2′和 t1′―――分別為冷凍水的終溫和初溫℃。 C―――為水的比熱度。 kJ/（ ） ２．發(fā)酵耗冷量 Q2 （ 1）發(fā) 酵期間發(fā)酵放熱 Q2′： 假定麥汁固形物均為麥芽糖，而麥芽糖的厭氧發(fā)酵放熱量為 。設(shè)發(fā)酵度為 60%，則 1L 麥汁放熱量為： q 0= 10% 60%=（ KJ） 根據(jù)物料衡算，每鍋麥汁量為 34459L，則每個錐形罐發(fā)酵放熱量為： Q0′ = 34459 3=（ KJ） 由于工藝規(guī)定主發(fā)酵期為 6 天，每天糖化 7鍋麥汁，并考慮到發(fā)酵放熱的不平衡，取系數(shù) ，忽略主發(fā)酵期麥汁溫度升，則發(fā)酵高峰期耗冷量為： Q2′ = Q0′ 7／ (24 6 4)=34693（ KJ/h） （ 2）發(fā)酵后期發(fā)酵液降溫耗冷 Q2″ ： 主發(fā)酵后期，發(fā)酵液溫度從 6℃緩慢降到－ 1℃，每天單罐降溫耗冷量為： Q0″ =2GC1〔 6－（－ 1）〕 =2021253（ KJ） 工藝要求此過程在 2天內(nèi)完成，則耗冷量（麥汁每天裝 個發(fā)酵罐）： Q2″ ＝ ″/ （ 242 ） =96612（ KJ/h） （ 3）發(fā)酵總耗冷量： Q2＝ Q2′ ＋ Q2″ ＝ 34693＋ 96612＝ 131305（ kJ/h） （ 4）每罐發(fā)酵耗冷量： Q0＝ Q0′ ＋ Q0″ ＝ ＋ 2021253＝ （ kJ/h） （ 5）發(fā)酵用冷媒量（循環(huán)量） M2： 發(fā)酵過程冷卻用稀酒精作冷卻介質(zhì)，進(jìn)出口溫度為－ 8℃ 和 0℃ ，故耗冷量為： M2＝ Q2/8Cm＝ 131305/(8) ＝ （ kg/h） 第二章 全廠水電氣物料衡算 33 ３． 酵母菌洗滌用冷無菌水冷卻的耗冷量 Q3： 在錐形罐啤酒發(fā)酵過程，主發(fā)酵結(jié)束時要排放部分酵母，經(jīng)洗滌活化后重復(fù)用于新麥汁的發(fā)酵，一般可重復(fù) 5－ 7 次 ，設(shè)濕酵母添加量為麥汁量的 ％，且使用 1℃ 的無菌水洗滌。洗滌無菌水量為酵母量的 3倍。冷卻前無菌水溫為 30℃ 。用－ 8℃ 的酒精液作冷卻介質(zhì)。 由上述條件，可得無菌水用量為： Gw′ ＝ 6%3G ＝ 63 ＝ （ kg/d） 每班無菌水用量： Gw＝ Gw′/3 ＝ （ kg/班 ） 假定無菌水冷卻操作在 2h 內(nèi)完成，則無菌水冷卻耗冷量： Q3＝ Gw c (tw－ tw′)/t ＝ (30 － 1)/2＝ 144280（ kJ/h） 所耗冷介質(zhì)為： M3＝ Q3/[c（ t2－ t1） ] ＝ 144280/[ 8] ＝ （ kg/h） t t2―――分別為－ 8℃和 0℃ 。 每罐用于酵母洗滌的耗冷量為： Q3＝ GwC（ tw－ tw′ ） /＝ (30 － 1)/＝ （ kJ） 式中 為每班裝 罐。 ４． 酵母培養(yǎng)耗冷量 Q4： 根據(jù)工藝設(shè)計，每 月 需進(jìn)行一次酵母純培養(yǎng)，培養(yǎng)時間為 12d，即 288h，由工廠實(shí)踐，年產(chǎn) 6萬噸啤酒工廠酵母培養(yǎng)耗冷量為： Q4＝ 58000（ kJ/h） 對應(yīng)的年耗冷量為： Q4′ ＝ Q4 288 12＝ 108 （ kJ） 相應(yīng)的高峰冷凍介質(zhì)循環(huán)量為： M4＝ Q4/[C（ t2－ t1） ] ＝ 58000/(8 )＝ （ kg/h） ５． 發(fā)酵車間工藝耗冷量 Qt： 綜上，可求出發(fā)酵車間的工藝耗冷量為： Qt＝ 41Qii?? ＝ ＋ 131305＋ 144280＋ 58000 ＝ （ kJ/h） 非 工 藝 耗 冷 量 Qnt： 1． 露天錐形罐冷量散失 Q5： 根據(jù)經(jīng)驗 6萬噸啤酒廠露天錐形罐的冷量散失在 2500060000 kJ/t 啤酒之間，在南方，可取 較 高值 60000，故旺季每天耗冷量為： 四川理工學(xué)院學(xué)士學(xué)位設(shè)計 34 Q5′ ＝ 60000Gb＝ 60000 ＝ 14823600（ kJ/d） Gb――― 旺季成品啤酒日產(chǎn)量（ t）。 平均每小時耗冷量，則高峰耗冷量為： Q5＝ Q5′/24 ＝ 14823600/24＝ 617650（ kJ/h） 冷媒（－ 8℃ 稀酒精）用量： M5 ＝ Q5/[Cm(t2－ t1)] ＝ 617650/（ 8）＝ （ kg/h） 2． 清酒罐，過濾機(jī)及管道等散失冷量 Q6 由實(shí)驗經(jīng)驗選取 Q6＝ 12%Qt則 : Q6＝ 12% ＝ 1560861（ kJ/h） 冷媒用量 ： M6＝ Q6/[Cm(t2－ t1)] ＝ （ kg/h） 表 24 發(fā)酵耗冷量一覽表 耗冷分類 耗冷項目 每小時耗冷量kJ/h 冷媒用量 kg/h 每罐耗冷