# 30000t/a12°淡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＝2257.2 Kj/kg，加热过程热损失取15％，0.3MPa的饱和水蒸气I＝2725.2 Kj/kg，相应冷凝水的焓为561.47 Kj/kg，蒸汽热效率为0.95， 项目 | 名称 | 百分比 | 项目 | 名称 | 百分比 |
定 额 指 标 | 原料利用率 | 98.5 | 原料配比 | 麦芽 | 75 |
药用淀粉大米 | 25 |
麦芽水分 | 6 | 啤酒损失率 （对上一工序） | 冷却损失 | 7.5 |
大米水分 | 13 | 发酵损失 | 1.6 |
无水麦芽浸出率 | 75 | 过滤损失 | 1.5 |
无水大米浸出率 | 92 | 装瓶损失 | 2.0 |
总损失 | 12.6 |
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I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°淡啤酒的物料计算，然后进行100L12°淡啤酒的物料衡算，最后进行30000t/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％
（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：
（71.79÷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：
（598.3÷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：
522.5×（1－0.015）＝514.7 （L）
（5）成品啤酒量为：
514.7×（1－0.02）＝504.4 （L）
4.生产100 L12°淡啤酒的物料衡算
从上可知，100kg混合原料可生产12°成品淡啤酒504.4 L，故可得：
（1）生产100 L12°淡啤酒需耗混合原料量为：
（100/504.4）×100＝19.83 kg
（2）麦芽耗用量为：
19.83×75％＝14.78 kg
（3）大米耗用量为：
19.83×25％＝4.96 kg
（4）酒花耗用量为：（对浅啤酒，热麦汁中加入的酒花量为0.2％）
（574/504.4）×100×0.2％＝0.228 kg
（5）热麦汁量为：
（574/504.4）×100＝113.8 L
(6）冷麦汁量为：
（531/504.4）×100＝105.3 L
（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＝17.47 kg
而湿大米糟量：
（（1－0.13）（100－92）/（100－80））×4.96＝1.73 kg
湿糖化糟量为：
17.47+1.73＝19.2 kg
（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＝0.684 kg
5. 30000t/a12°淡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 | 单 位 | 对100kg 混合原料 | 100 L12°淡啤酒 | 糖化一次 定额量 | 30000t/a 啤酒生产 |
混合原料 | kg | 100 | 19.83 | 4013 | 6.02E6 |
麦芽 | kg | 75 | 14.87 | 3009.7 | 4.514E6 |
大米 | kg | 25 | 4.96 | 1003.9 | 1.509E6 |
酒花 | kg | 1.20 | 0.228 | 46.2 | 6.915E4 |
热麦汁 | L | 574 | 113.8 | 23033 | 34.55E6 |
冷麦汁 | L | 531 | 105.3 | 21313 | 31.97E6 |
湿糖化糟 | kg | 96.84 | 19.2 | 3887 | 5.83E6 |
湿酒花糟 | kg | 3.45 | 0.684 | 138 | 2.076E5 |
发酵液 | L | 522.5 | 103.6 | 20968 | 31.45E6 |
过滤酒 | L | 514.7 | 102.1 | 20665 | 30.99E6 |
成品啤酒 | L | 504.4 | 100 | 20240 | 30.36E6 |
备注：12°淡啤酒的密度为1012kg/m3，实际年产啤酒30724t。 |
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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G1＝（1003.9+200.8）×4.5＝5421.15 kg
糖化锅加水量为G2＝2808.9×3.5＝9831.15 kg
总加水量为G＝G1+G2=15252.3 kg
自来水从18℃加热到50℃耗热量为
Q1＝15252.3×4.18（50－18）＝2.04E6 kJ
（二）第一次米醪煮沸耗热量Q2
Q2=Q2’+Q2’’+Q2’’’
1.糊化锅内米醪由初温t0（18℃）加热至100℃耗热Q2’ [＝G米醪c米醪（100－t0）]
(1）求比热容c米醪
据经验公式c谷物＝0.01[（100－W）c0+4.18W[，c0为绝对谷物比热容＝1.55
c紧急切断装置麦芽＝1.71 kJ/(kg*K)
c大米＝1.89 kJ/(kg*K)
c米醪＝（G大米c大米+G麦芽c麦芽+G14.18）/（G大米+G麦芽+G1）＝3.76 kJ/(kg*K)
(2)米醪的初温t0
t0＝[（G大米c大米+G麦芽c高梁红麦芽）×18+ G1×4.18×50]/( G米醪c米醪)=47.1 ℃
(3) Q2’＝G米醪c米醪（100－t0）=6625.85×3.76（100－47.1）＝1.318E6 kJ
2.煮沸过程蒸汽带出的热量Q2’’
设煮沸时间为40min ,蒸发量为每小时5％，则有：
Q2’’＝V1I=G米醪×5％×40÷60×2257.2＝4.99E5 kJ
3.热损失Q2’’’
Q2’’’＝15％（Q2’+Q2’’）
4. Q2＝1.15（Q2’+Q2’’）＝2.09E6 kJ
（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+ G2×4.18×50）/ G麦醪c麦醪＝46.67 ℃
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麦芽不变，则有
G锁时之盒混合c混合t混合＝G米醪c米醪t米醪+G麦醪c麦醪t麦醪
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. Q3＝G混合c混合（70－63）＝4.95E5 kJ
（四）第二次煮沸混合醪的耗热量Q4
由糖化工艺流程可知：
Q4 ＝Q4’ +Q4’’ +Q4’’’
1.木胶粉混合醪升温至沸腾所耗热量Q4’
（1）经第一次煮沸后米醪量为：
G米醪’＝G米醪－V=6625.85-220.86=6405 kg
糖化锅的麦芽醪量为：
G麦醪＝G麦+ G2＝2808.9+9831.15＝12640 kg
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＝19045 kg
（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)＝x c(100－78)
x=26.7％
(3)麦醪的比热容c 麦醪
c 麦醪＝（G麦芽c麦芽+G2×4.18）/ G麦醪＝3.63 kJ/(kg*K)
混合醪比热容c混合
c混合＝3.67 kJ/(kg*K)
（4）Q4’＝26.7％G混合c混合（100－70）＝5.599E5 kJ
2.二次煮沸过程蒸汽带走的热量Q4’’
设煮沸时间为10min，蒸发强度5％
Q4’’＝IV2＝2257.25×G混合×5％×10÷60＝9.57E5 kJ
3.热损失Q4’’’
取15％（Q4’ +Q4’’）
4. Q4 ＝Q4’ +Q4’’ +Q4’’’＝1.15（Q4’ +Q4’’）＝7.54E5 kJ
（五）洗糟水耗热量Q5
洗糟水平均温度为80℃，每100 kg原料用水450 kg，则有：
Q5＝4013×450×÷100×（80－18）＝4.68E6 kJ
（六）麦汁煮沸过程耗热量Q6
Q6＝Q6’ +Q6’’ +Q6’’’
1.麦汁升温到沸点耗热量Q6’
视觉检测
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＝24010 kg
C麦汁＝3.85 kJ/(kg*K)
Q6’＝ G麦汁×C麦汁（100－70）＝2.77E6 kJ
2.煮沸过程蒸发耗热量Q6’’
设煮沸强度10％，时间1.5h ,则有：
Q6’’＝2257.2×（24010×10％×1.5）＝8.13E6 kJ
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