70℃ 12min t(℃) 63℃ 60min 7min 冷却

90℃ 20min 100℃ 40min 70℃ 25min

过滤 糖化结束 78℃ 100℃ 10min 麦芽 煮沸锅90min 回旋沉淀槽 薄板冷却器 冷麦汁 酒花

图2 啤酒厂糖化工艺流程图 热量衡算

⑴糖化用水耗热量Q1

根据工艺设计糊化锅中的料水比为1：，糖化锅中的料水比为1：。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及易产生糊锅现象。 所以糊化锅加水量为：

m1=（9415+ 1829）× = 50598(kg)

式中，9415为糖化一次大米粉量，1829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=25607× = (kg)

式中，25607为糖化锅投入的麦芽粉量，即27436-1829=25607（kg）。而27436为糖化一次麦芽定额量。 故糖化总用水量为：

mw=m1+m2=50598+=(kg) 自来水的平均温度取t1=18℃,而糖化配料用水温度t2=50℃,故耗热量为： Q1=cwmW(t2-t1)=××(50-18)=×106(KJ) ⑵第一次米醪煮沸耗热量Q2

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。

．糊化锅内米醪由初温tO加热至煮沸的耗热量Q21

Q 21= 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=[(100-w)C 0+]进行计算。式中w为含水百分率；c0为绝对谷物比热容，取c0=(Kg·K) c麦芽=[（100-6）+×6]=(Kg·K)

c大米=[（100-13）×+×12]=(Kg·K)

c米醪=（m大米c大米+m麦芽c麦芽+mwcw）/m大米+m麦芽+ mW) =（9145×+1829×+50598×）/（9145+1829+50598） = KJ/(Kg·K)

（2）米醪的初温t0设原料的初温为18℃，而热水为50℃，则

t0 =[（m大米 c大米+m麦芽c麦芽）×18+ mW*cW×50]/( m米醪c米醪) =[（9145×+1829×）×18+50598××50]/（×61572）=℃ 其中M米醪= M大米+M麦芽+ M1 =9145+1829+50598=61572kg

（3）把上述结果代入Q 21= m米醪* c米醪（100-t0）中，得： Q21=×61572×（）=×106KJ） 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=61572×5%×40/60=（Kg） Q22= mv1I=×=×106(KJ) 式中，I为100℃饱和气压下水的汽化潜热（KJ/Kg） 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） 由上述结果得：

Q2=（Q21+Q22）=×106（KJ）

⑶ 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。 糖化锅中麦醪的初温t麦醪

已知麦芽初温为18℃，用50℃的热水配料，则麦醪温度为： t麦醪=（m麦芽m麦芽×18+ m2×cw×50）/（m麦醪c麦醪）

其中m麦醪=m麦芽+m2=25607+=（kg） t麦醪=（m麦芽c麦芽×18+ m2cw×50）/（m麦醪c麦醪）

=（25607××18+××50）/（×） = ℃

米醪的中间温度t

M混合=M/米醪+M麦醪 =61572+=

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，则米醪的中间温度为：

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

其中，麦醪的比热容 c麦醪=[（m麦芽c麦芽）+（m麦芽+m2*cW）]/m麦醪 =（25607×+×）/ = [KJ/]

混合醪的比热容

c混合=（m米醪c米醪+m麦醪c麦醪）/（m米醪+m麦醪） =（×+×）/（+） = [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） =℃

因此中间温度比煮沸温度只低不到℃，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（70-63）=×106（kJ） ⑷ 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热量，Q42为第二次煮沸过程蒸汽带走的热量，Q43 为热损失

混合醪升温至沸腾所耗热量Q41

（1）经第一次煮沸后米醪量为：

m/米醪=m米醪- mv1=

故进入第二次煮沸的混合醪量为： m混合=m’米醪+m麦醪 = +=（kg）

根据工艺，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为：

[m混合(78-70)]/[m混合(100-70)]×100%=%

故Q41=%m混合c混合（100-70）=×××30=×106（kJ） 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： mV2=%m混合×5%×10/60 =%××5%×10/60 =(kg)

Q42=hmV2=×=×106(kJ) 式中，h为煮沸温度下饱和蒸汽的焓（kJ/kg） 热损失Q43

根据经验有：Q43=15%（Q41+Q42） 把上述结果代入公式（27）得 Q4=（Q41+Q42）=×106（KJ） ⑸ 洗槽水耗热量Q5

设洗槽水平均温度为80℃，每100kg原料用水450kg，则用水量为 m洗=36581×450/100=164615（kg）

Q5=m洗cW(80-18)= 164615××62=×106(KJ) ⑹ 麦汁煮沸过程耗热量Q6 Q6 =Q61 +Q62 +Q63

麦汁升温至沸点耗热量Q61

由表2啤酒厂酿造车间物料衡算表可知，100kg混合原料可得到574kg热麦汁，并设过滤完毕麦汁温度为70℃，则进入煮沸锅的麦汁量为：

m麦汁=（574/100）×36581=209975（kg）

又c麦汁=(27436×+9145×+36581××/（36581×） =（Kg*K） Q61=m麦汁c麦汁（100-70）=×106，则蒸发水分为： MV3=209975××=31496（Kg） Q62= hmV3 = ×31496=×106（KJ） 热损失为

Q63=15%（Q61+Q62）

把上述结果代入上式得出麦汁煮沸总耗热 Q6 = Q61+Q62+Q63 =（Q61+Q62）=×106（KJ） ⑺ 糖化一次总耗热量Q总 Q总 = Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6 =+++++×106=×106（KJ） (8)耗气量衡算

糖化一次耗用蒸汽用量D

使用表压的饱和蒸汽，h=kg,则： D=Q总/[(h-i)×η]=100461kg

式中，h为相应冷凝水的焓kg)；η为蒸汽的热效率，取η=95%。 糖化过程每小时最大蒸汽耗量Qmax

在糖化过程各步骤中，麦汁煮沸耗热量Q6为最大，且已知煮沸时间为90min 热效率为95%，故：

Qmax=Q6/×95%)=×106 kj/h

相应的最大蒸汽耗量为： Dmax=Qmax/(h-i)= h 、蒸汽单耗

据设计，每年糖化次数为1500次，每糖化一次生产啤酒300000/1500=200t， 年耗蒸汽总量为：

D总=100461×1500=×106kg

每吨啤酒成品耗蒸汽（对糖化）： D1=100461/200=t

每昼夜耗蒸汽量（生产旺季算）为： Dd=100461×6=602766kg/d 至于糖化过程的冷却，如热麦汁被冷却成热麦汁后才送进发酵车间，必须尽量回收其中的热量。最后若需要耗用冷冻水，则在以下“耗冷量计算”中将会介绍

、整理列表

最后，把上述结果列成热量消耗综合表，如表 表3 300000t/年啤酒厂糖化车间总热量衡算表 名称 规格 每吨消耗定额每小时最大每昼夜消耗每年消耗量（MPa） （kg） 用量（kg/h） 量（kg/d） （kg/a） 602766 蒸汽 （表压） ×106 5、设备计算及选型 、糊化锅容积的计算及基本尺寸 、糊化锅容积计算