【正文】 m1+m2=25002+45339=70341（ kg） 自來水平均溫度取 t1=18℃，而糖化配料用水溫度 t2=50℃，故消耗熱量為： Q1=（ m1+m2） cW（ t2t1） =70341 （ 5018） = 106（ KJ） 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 20xx屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計 18 式中， cW水的比熱 =（ KJ/kg c 米醪 （ 100t0） ① 計算米醪的比熱容 c 米醪 ，根據(jù)經(jīng)驗公式 c 谷物 =[（ 100W） c0+]進(jìn)行計算。 K）。 K） ] c 大米 =[（ 10013） + 13]=[kJ/(kg K)] ② 米醪的初溫 t0，設(shè)原料的初溫為 18℃，而熱水為 50℃，則： 1W0m c m c 1 8 m c 5 0 mc 4 6 3 0 1 . 8 9 9 2 6 1 . 7 1 1 8 2 5 0 0 2 4 . 1 8 5 03 0 5 5 8 3 . 7 6t 4 7 . 1? ? ? ??? ? ? ? ? ? ???? ?大 米 大 米 麥 芽 麥 芽米 醪 米 醪（ ）（ ℃ ） ③ 把上訴結(jié)果代入（ 1）式，得： Q2， 1=30558 （ ） = 106（ kJ） （ 2）煮沸過程蒸汽帶走的熱量 Q2， 2 設(shè)煮沸時間為 40min，蒸發(fā)量為每小時 5%，則蒸發(fā)水分量為： mV1=m 米醪 5% 40247。 （ 3）熱損失 Q2， 3 米醪升溫和第一次煮沸過程的熱損失約為前兩次消耗熱量的 15%，即： Q2， 3=15%（ Q2， 1+Q2， 2） 由上訴結(jié)果得： Q2=（ Q2， 1+Q2， 2） =（ 106+ 106） = 106（ kJ） 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 20xx屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計 19 第二次煮沸前混合醪升溫至 70℃的耗熱量 Q3 按糖化工藝，來自糊化鍋的煮沸前的米醪與糖化鍋中的麥醪混合后溫度應(yīng)為 63℃，故混合前米醪先從 100℃冷卻到中間溫度 t0. （ 1） 糖化鍋中麥醪的初溫度 t 麥醪 已知麥芽粉的初溫度為 18℃，用 50℃的熱水配料，則麥醪溫度為： 2Wm c 1t4 6 . 6 7 (8 m c 0m)5c? ? ???麥 芽 麥 芽麥 醪 麥 醪麥 醪℃ （ 2） 米醪的中間溫度 t 根據(jù)熱量橫算，且忽略熱損失，米醪與麥醪并和前后的焓不變，則米醪的中間溫度為： m c t m c tmct ? ?混 合 混 合 混 合 麥 醪 麥 醪 麥 醪米 醪 米 醪 其中，米醪的比熱容 ： 2Wm c m cm1 2 9 5 4 1 . 7 1 4 5 3 3 9 4 . 1 81 2 9 5 4 9c4 5 3 3?? ? ???? 麥 芽 麥 芽麥 醪麥 醪 = [kJ/(kg K)] 故 8 8 8 5 1 3 . 6 7 6 3 5 8 2 9 3 3 . 6 3 4 6 . 6 73 0 5 5 8 3 . 7 6t 9 2 . 8 7?? ?? ? ??? ℃ (3) Q3=m 混合 c 混合 (7063)=88851 (7063)= 106 kJ 第二次煮沸混合醪的耗熱量 Q4 由糖化工藝流程可知： Q4=Q4,1+Q4,2+Q4,3 (1)混合醪升溫至沸騰所耗熱量 Q4， 1 ① 經(jīng)第一次煮費后米醪量為： 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 20xx屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計 20 m′ 米醪 =m 米醪 mV==(kg) 故進(jìn)入第 二次煮費的混合醪量為： m 混合 = m′ 米醪 + m 麥醪 =+58293=(kg) ② 據(jù)工藝，糖化結(jié)束醪溫度為 78℃，抽取混合醪的溫度為 70℃ ，則送到第二次煮沸 的混合醪量為： [m 混合 （ 7870） ]/[（ 10070） m 混合 ] 100% =% 故 Q4， 1=%m 混合 c 混合 （ 10070） = 30= 106(kJ) ⑵ 二次煮費過程蒸汽帶走的熱量 Q4， 2 煮沸 時間為 10min，蒸發(fā)強度 為 5%，則蒸發(fā)水分量為： mV2=%m 混合 5% 10247。 100=83295 （ kg） 故 Q5= m 洗槽 cW（ 8018） =83295 62= 107(kJ) 麥汁煮沸過程耗熱量 Q6 Q6=Q6,1+Q6,2+Q6,3 （ 1） 麥 汁升溫至沸點耗熱量 Q6， 1 由 糖 化物料衡算 表 可知， 100kg 混合原料可制得熱麥汁量為 574kg 熱麥汁，并設(shè) 過濾完畢的溫度為 70℃， 則進(jìn)入煮沸鍋的麥汁量為 ： m 麥汁 =18510 574247。 K)] 故 Q6， 1= m（麥汁） c（麥汁）（ 10070） = 30= 107(kJ) （ 2） 煮沸過程蒸發(fā)耗熱量 Q6， 2 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 20xx屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計 21 煮沸強度為 10%時間 ，則蒸發(fā)水分為： mV3= 10% =(kg) 故 Q6， 2=2257 .2 = 106 (kJ) 熱 量損失 Q6， 3=15%（ Q6， 1+Q6， 2） 把上述結(jié)果代入⑶可得 熱麥汁煮沸總耗熱： Q6=115%（ Q6， 1+Q6， 2） =( 107+ 106)= 106 (kJ) 糖化一次的總耗熱量 Q 總 Q 總 =Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6= 106 (kJ) 糖化一次耗用蒸汽量 D 使用表壓為 的飽和蒸汽 ,h=,則 : m0=Q 總 /[(hi)η ]= 106 /[() ] =(kg) 式中 ,i為相應(yīng)冷凝水的焓 (), η為蒸汽的熱效率 ,去η =95%. 糖化過程每小時最大蒸汽耗量 QMAX 在糖化過程各步驟中 ,麥汁煮沸耗熱量 Q6最大 ,且知煮沸時間為 90min ,熱效率 95%,故 : QMAX=Q6/( 95%)= 106 (kJ/h) 相應(yīng)的最大蒸汽耗熱量為 : mDMAX=QMAX/(hi)=(kg/h) 蒸汽單耗 據(jù)設(shè)計 ,每年糖化次數(shù)為 1500 次 ,共生產(chǎn) 152609t. 年耗蒸汽總量為 : mT= 1500=74343300(kg) 每噸啤酒成品耗蒸汽 (對糖化 ): ms=74343300/152609=(kg/t 啤酒 ) 每晝夜耗蒸汽量 (生產(chǎn)旺季算 )為 : md= 6=(kg/d) 最后，把上述計算結(jié)果列成熱量消耗綜合表， 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 20xx屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計 22 表 43 150000t/a啤酒廠糖化車間總熱量衡算表（耗蒸汽量） 名稱 壓力 /MPa 每噸產(chǎn) 品消耗定 額/kg 每小時 最大 用 量/(kg/h) 每晝夜 消耗量/(kg/d) 年消耗 量/(kg/a) 備注 蒸汽 (表壓 ) 74343300 發(fā)酵車間的耗冷量衡算 啤酒發(fā)酵工藝有上面發(fā)酵和下面發(fā)酵兩大類，而后者有傳統(tǒng)的發(fā)酵槽發(fā)酵和錐形罐發(fā)酵等之分。下面以目前我國應(yīng)用最普遍的錐形罐發(fā)酵工藝進(jìn)行 150000t/a 啤酒廠發(fā)酵車間的耗冷量計算。淡色啤酒 151800t。主發(fā)酵時間 6 天； 4 鍋麥汁裝 1 個錐形發(fā)酵罐； 12176。 K）； 冷媒用 15%酒精溶液，其比熱容可視為 c2= kJ/（ kg 根據(jù)發(fā)酵車間耗冷性質(zhì)，可分成工藝耗冷量和非工藝耗冷量兩類，即： ntt Q ?? 工藝耗冷量 Qt 麥汁冷卻耗冷量 Q1 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 20xx屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計 23 近幾年來普遍使用一段式串聯(lián)逆流式麥汁冷卻方 法。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℃。 K),工藝要求在 1h 小時內(nèi)完成冷卻過程，則所耗冷量為： ? ?116c2m t tτ ( 94 6)1Q39 .21 1 0 kJ / h????? ? ??（ ） 式中 t1和 t2—— 分別表示 麥汁冷卻前后溫度（℃） τ —— 冷卻操作過程時間（ h） 根據(jù)設(shè)計結(jié)果，每個錐形發(fā)酵罐裝 4鍋麥汁，則麥汁冷卻每罐耗冷量為： Qf=4Q1=4 106= 106 (kJ) 發(fā)酵耗冷量 Q2 （ 1）發(fā)酵期間發(fā)酵放熱 Q21，假定麥汁固形均為麥芽糖，而麥芽糖的厭氧發(fā)酵房熱量為。 (24 6 4) =( 106 6)247。每天單罐降溫耗冷量為 ： Q02=4mc1[6（ 1） ]=4 7= (kJ) 工藝要求此過程在 2 天內(nèi)完成，則耗冷量為（麥汁每天裝 個錐形罐）： Q22=（ ） /(24 2)=(kJ/h) （ 3）發(fā)酵總耗冷量 Q2 Q2=Q21+Q22=+=(kJ/h) （ 4） 每罐用冷媒耗冷量 Q0 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 20xx屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計 24 Q0=Q01+Q02= 106+= 106kg/h 酵母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)使用 5— 7 次。冷卻前無菌水溫 30℃。 由中述條件，可得無菌水用量為： mw′ =103100 6 % 3=18558(kg/d) 式中 103100—— 糖化一次的冷麥汁量（ kg） 每班無菌水量： mw= mw′ /3=18558/3=6186(kg/每班 ) 假無菌水冷卻操作在 2h 小時內(nèi)完成，則無菌水冷卻耗量為： Q3=[mwcm(twtw′ )]/ τ =[6186 (301)]/2=(kg/h) 每罐用于酵母洗滌的耗冷量： Q3=[GwGm(twtw′ )]/ =[6186 (301)]/ = (kJ) 式中 —— 每班裝罐 罐 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。 露天錐形罐冷量散失 Q5 錐形罐啤酒發(fā)酵工廠幾乎都把發(fā)酵罐置天露天，由于太陽輻射，對流傳熱和熱傳導(dǎo)等造成冷量散失。根據(jù)經(jīng)驗，年產(chǎn) 15 萬噸啤酒廠露天錐形罐的冷量在 16000380000kJ/t 啤酒之間，若在南方亞熱地區(qū)設(shè)廠，可取高值。通常，取 t %126 ? ，所以： Q6=12％ Qt =12％ 106 = 106 (kJ/h) 150000t/a啤酒廠發(fā)酵車間冷量衡算表 將上述計算結(jié)果，整理后可得 150000t/a 啤酒廠發(fā)酵車間冷量衡算表，如表 44所得 表 44 啤酒廠發(fā)酵車間冷量衡算表 耗冷分類 耗冷項目 每小時耗冷量 (kJ/h) 每罐耗冷 (kJ) 年耗冷量 （ kJ） 工 藝 耗 冷 量 麥汁冷卻 Q1 107 108 1010 發(fā)酵耗冷 Q2 105 106 109 無菌水冷卻 Q3 105 106 108 酵母培養(yǎng) Q4 105 105 108 工藝總耗冷 Qt 107 108 1010 非工藝 耗冷量 錐形罐冷損 Q5 106 106 109 管道等冷損 Q6 106 107 109 非工藝總耗冷 Qnt 106 107 1010 合計 總耗冷 Q 107 108 1010 單耗 kJ/t 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 20xx屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計 26 5 設(shè)備設(shè)計與選型 糖化鍋選型 糖化機理 糖化是利用麥芽自身的酶（或外加酶制成劑代替部分麥芽）將麥芽和輔料中不溶性的高分子物質(zhì)分解成可溶性的低分子物質(zhì)等的麥汁制備過程 . 整個過程主要包括：淀粉分解，蛋白質(zhì) 分解， β 葡聚糖分解，酸的形成和多酚物質(zhì)的變化 [6]。因此，糖化的任務(wù)是在經(jīng)濟合理的基礎(chǔ)上，保證麥芽汁的組成能適合酵母的繁殖并順利的進(jìn)行發(fā)酵，而且要考慮啤酒的典型和類型上的要求 [7]。 由于淀粉分子是鏈狀或分支狀，彼此牽 扯，結(jié)果形成具有粘性的糊狀溶液，這種現(xiàn)象稱為糊化。 糊化目的 為糖化更好的做準(zhǔn)備，以及為以后釀造做