【正文】 最后，把上述結(jié)果列成熱量消耗綜合表，如表 43所示 表 43 50000t/a啤酒糖化車間總熱量衡算表 名稱 規(guī)格 （ MPa） 每噸消耗定額（ kg） 每小時(shí)最大用量（ kg/h） 每晝夜消耗量（ kg/d） 每年消耗量（ kg/a） 蒸汽 （表壓） 24592468 發(fā)酵車間耗冷量計(jì)算 年產(chǎn) 50000 噸啤酒廠發(fā)酵車間耗冷量 計(jì)算 下面是應(yīng)用普遍的錐形罐發(fā)酵工藝進(jìn)行 50000t/a 啤酒廠發(fā)酵車間的耗冷量計(jì)算 。 啤酒發(fā)酵工藝有上面發(fā)酵和下面發(fā)酵兩大類，本設(shè)計(jì)采用目前我國應(yīng)用最普遍的錐形罐發(fā)酵工藝進(jìn)行 5 萬 t/a啤酒廠發(fā)酵車間的耗冷量 計(jì)算。 圖 42 發(fā)酵工藝流程示意圖 工藝技術(shù)指標(biāo)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 年產(chǎn) 11176。淡色啤酒 5萬噸旺季每天糖化 8次， 旺季 160 天 ，淡季每天糖化 4次， 淡季 150天，則全年的總糖化次數(shù)為： 8 160 1504=1880 次。 冷卻 冷卻至 1℃ 錐形灌發(fā)酵 冷麥汁 6℃ 94℃ 熱麥汁 清酒灌 過濾 貯酒 21 主發(fā)酵時(shí)間 6 天； 4 鍋麥汁裝 1 個(gè)錐形罐； 11176。 啤酒 麥汁比熱容 1C =（ kg K）；冷媒用 15%酒精溶液，其比熱容可視為 2C = KJ/（ kg K）； 麥芽糖化厭氧發(fā)酵熱 q=；麥汁發(fā)酵度 55%。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?jī)深?，即?ntt Q ?? , tQ 工業(yè)耗冷 , ntQ 非工業(yè)耗冷。 工藝耗冷量 （ 1） 麥汁冷卻耗冷量 Q1 采用一段式串聯(lián)逆流式麥汁冷卻方法，使用的冷卻介質(zhì)為 2℃的冷凍水，出口的溫度為 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)表 42啤酒生產(chǎn)物料衡算表，可知每糖化一次熱麥汁 ，而相應(yīng)的麥汁密度為 1044kg/m3,故麥汁量為： )( kgG ??? 又知 11176。啤酒 麥汁比熱容 1C =(kg K),工藝要求在 1h小時(shí)內(nèi)完成 冷卻 過程，則所耗冷量為：( k J / h )0 8 0 7 1 0 411/)694( 0 7 0 2/)( 1211 ??????? ?ttGCQ 式中 21 tt和 分別表示麥汁冷卻前后溫度（℃）， ? 冷卻操作過程時(shí)間（ h）。 根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果，每個(gè)錐形發(fā)酵罐裝 4鍋麥汁，則麥汁冷卻每罐耗冷量為： ( k J )3 2 2 8 4 1 640 8 0 7 1 0 4144 1 ???? f 相應(yīng)地冷凍介質(zhì)（ 2℃的冷凍水）耗量為： ( kg / h ) 493)285( 10 80 71 04)( 39。139。211 ?????? ttC QMW 式中， 39。239。1 tt和 分別表示冷凍水的初溫和終溫（℃） , WC 水的比熱容 [KJ/（ kg K） ] （ 2） 發(fā)酵耗冷量 Q2 ① 發(fā)酵期間發(fā)酵放熱 21Q ，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 55%，則 1L 麥汁放熱量為： ( k J )%55% 1 30 ????q 22 根據(jù)物料衡算，每鍋麥汁的冷麥汁量為 ,則每個(gè)錐形罐發(fā)酵放熱量為： k J )4 1 0 2 2 6 2 . 8 ( 6 4 ????Q 由于工藝規(guī)定主發(fā)酵時(shí)間為 6 天，每天 裝 2個(gè)罐 ，并考慮到發(fā)酵放熱不平衡，取系數(shù) ,忽 略主發(fā)酵的升溫，則發(fā)酵高溫時(shí)期耗冷量為： ( k J / h ) 4 6 384624 81 . 54 1 0 2 2 6 2 . 84624 ??? ????? ??? ② 發(fā)酵后期發(fā)酵液降溫耗冷 22Q 主發(fā)酵后期，發(fā)酵后期，發(fā)酵液溫度從 6℃緩降到 1℃。每天單罐降溫耗冷量為： ? ? ( k J )4 3 8 6 2 0 7 0 24)1(64 102 ???????? GCQ 工藝要求此過程在 2 天內(nèi)完成，則耗冷量為（麥汁每天裝 2個(gè)錐形罐）： )/(1 4 3 2 7 648/3 4 3 8 6 2 42)224/(2 0222 hkJ ????? ③ 發(fā)酵總耗冷量 2Q ( k J / h) 8 7 3 921 4 3 2 7 5 4 6 322212 ????? Q ④ 每罐發(fā)酵耗冷量 0Q ( k J ) 4 0 8 8 673 4 3 8 6 2 1 0 2 2 6 202020 ????? Q ⑤ 發(fā)酵用冷媒耗（循環(huán)量） 2M 發(fā)酵全過程冷卻用稀酒精液作冷卻介質(zhì)，進(jìn)出口溫度為 8℃和 0℃，故耗冷媒量為： )/( 8 4 0)( 2 8 7 3 9)8/(22 hkgCQM W ????? （ 3） 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(shí)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。設(shè)濕酵母添加量為麥汁量的 1%，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 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： ( k g / d )%163 0 7 0 23%1639。 ????????? GG W 23 每班無菌水用量： 班）（ / 8 4 2339。 kgGG wW ??? 假設(shè)無菌水冷卻操作在 2h 小時(shí)內(nèi)完成，則無菌水冷卻耗量為： )/( 1 1 6 5 02/)130( 8 4 2/)( 39。3 hkJttCGQ wwWW ??????? ? 耗冷凍介質(zhì)量為： ? ? )/( 3 3 8)( 1 1 6 5 0)(/ 1233 hkgttCQM W ????? 式中， 21 tt和 冷凍酒精液熱交換前后的溫度，分別為 8℃和 0℃。 每罐用于酵母洗滌的耗冷量： )( 1 1 6 5 02/)130( 8 4 22/)( 39。3 kJttCGQ wwWW ??????? 式中 2每班裝罐 2罐 （ 4） 酵母培養(yǎng)耗冷量 Q4 根據(jù)工藝設(shè)計(jì)，每月需進(jìn)行一次酵母純培養(yǎng)，培養(yǎng)時(shí)間為 12d，即 288h。根據(jù)工廠實(shí)踐，年產(chǎn) 50000t 啤酒酵母培養(yǎng)耗冷量為 )/(696674 hkJQ ? ，則對(duì)應(yīng)的年冷耗量為 ： ( k J )102 . 0102886966710288 8439。4 ???????? 相應(yīng)的高峰冷凍介質(zhì)循環(huán)量為： ? ? )/(2 0 8 3)(6 9 6 6 7)(/ 1244 hkgttCQM W ????? （ 5） 發(fā)酵車間工藝耗冷量 Qt 綜上計(jì)算，可算出發(fā)酵車間的工藝耗冷量為： ( k J /h ) 1 ?????? ??i it 非工藝耗冷量 ntQ 除了上述的發(fā)酵過程工藝耗冷 量外，發(fā)酵罐外壁、運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械、維護(hù)結(jié)構(gòu)及管道等均會(huì)耗用或散失冷量，構(gòu)成所謂的非工藝耗冷量，現(xiàn)分別介紹。 （ 1）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 于 露天，由于太陽輻射，對(duì)流傳熱和熱傳導(dǎo)等造成冷量散失。通常，這部分的冷量由經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)求取。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，年產(chǎn) 24 5萬噸啤酒廠露天錐形罐的冷量散失在 2202050000kJ/t 啤酒之間。故旺季每天耗冷量為： ( k J / d ) 6 3 9 7 6 315 0 0 0 0 0 0 051 ??????? bGQ bG 旺季成品啤酒日產(chǎn)量 (t) 若白天日曬高峰耗冷為平均每小時(shí)耗冷量的 2倍，則高峰耗冷量為： ( k J / h ) 8 6 6 4 6/ 2 6 3 9 7 6 31224/2 515 ???? 冷媒（ 8℃稀酒精）用量： ? ? )/( 6 5 1 4)( 8 6 6 4 6)(/ 1255 hkJttCQM W ????? （ 2）清酒罐、過濾機(jī)及管道等散失冷量 Q6 因涉及的設(shè)備、管路很多，若按前面介紹的公式計(jì)算，十分繁雜，故啤酒廠設(shè)計(jì)時(shí)往往根據(jù)實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)選取。通常，取 t %126 ? 。所以： ( k J / h ) 4 6 0 5 2 1 7 1 6 11%12%126 ???? t 冷媒（ 8℃稀酒精）用量： ? ? )/(4 0 2 5 3)( 3 4 6 0 5 9)(/ 1266 hkJttCQM W ????? 將上述結(jié)果，整理后可得 50000t/a 啤酒廠發(fā)酵車間冷量衡算表，如表 44所示。 表 44 啤酒發(fā)酵車間冷量衡算表 耗冷分類 耗冷項(xiàng)目 每小時(shí)耗冷量（ kJ/h） 冷媒用量（ kg/h） 每罐耗冷（ kJ） 年耗冷量（ KJ） 工藝 耗冷量 麥汁冷卻 1Q 10807104 43228416 1010 發(fā)酵耗冷 2Q 109 無菌水冷卻3Q 107 酵母培養(yǎng) 4Q 69667 2083 202040 108 25 工藝總耗冷tQ ———— 43818617 1010 非工藝 耗冷量 錐形罐冷損5Q 5319882 109 管道等冷損6Q 40253 5258234 109 非工藝總耗冷 ntQ ———— 9943592 109 合計(jì) 總耗冷 Q 13449868 ———— 53762209 1010 單耗 575555kJ/t 第 5 章 主要設(shè)備選型及計(jì)算 主要設(shè)備計(jì)算 糖化鍋 糊化鍋投料量 =+=（ kg） 糊化醪量 = 5+=（ kg） 設(shè)糊化鍋煮沸時(shí)，每小時(shí)蒸發(fā) 5%的水分，操作時(shí)第一次煮沸 40min，則 蒸發(fā)量 = （ 40/60） =（ kg） 第一次煮沸的糊化醪量 ==（ kg） 糖化醪量 =+=（ kg） 混合醪的量 =+=（ kg） 糖化醪的密度為 1065 ㎏ /m3 則糖化鍋有效容積 ）（有效 1 4 0 4 mV ?? 設(shè)糖化鍋充滿系數(shù)為 則糖化鍋的總?cè)莘e ）（總 mV ?? 其圓筒直徑 D與高度 H之比為 2： 1即 H= 26 )( mD ??? 故取直徑 D=,H= 糊化鍋 一般糊化鍋的輪廓比例為1:2: ?HD 取糊化鍋的有效容積為糖化鍋的 1/2 到 2/3，因此取其體積為 179。 )( mD ??? 故取直徑 D=,H= 煮沸鍋 按物料衡算，每次糖化物料總量 kgG 40 9652 40 8 ??? 糖化醪的密度為 1065kg/m179。，生產(chǎn)需要 故所需容積： 0 6 1 4 0 4 mV ???有效 , mV ???總 D:H=2:1, mD ???? ,故取直徑 D=,H= 過濾槽 由經(jīng)驗(yàn)得 ,底面為 1m2能容納的麥芽量約為 125～ 250kg，一般計(jì)算取 200kg。則 G＝ 200F,F=（ m2） 式中 G—— 每次糖化所用的麥芽量， kg； F—— 所需槽底的 面積， m2。 由經(jīng)驗(yàn)得 ,底面為 1m2能容納麥芽 200kg,采用一個(gè)過濾槽 ,過濾槽將容納糖化原料加一次洗糟水。 經(jīng)計(jì)算 ,底面積 ,底面半徑 米，高