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1、年产15万吨啤酒厂水、汽、冷等用量的计算目录年产15万吨啤酒厂水、汽、冷等用的计算16.1用水的计算16. 1.1糖化用水17. 1.2洗槽用水根据经验可知：洗槽用水为450（L/投料IOokg）28. 1.3回旋沉淀槽冷却用水26.2 蒸豚的计算36. 2.1糖化过程蒸汽耗量37. 2.2第二次煮沸前混合醪液升温的耗热量48. 2.3第二次煮沸混合醪的耗热量49. 2.4麦芽煮沸过程中的耗热量510. 2.5糖化一次总耗热量511. 2.6蒸汽单耗66.3 耗冷的计算66. 3.1工艺过程耗冷量64锅麦汁装2个锥形发酵罐663.1.2麦汁冷却耗冷量7631.3发酵过程耗冷量7IL麦汁放热量为
2、q=613.611%60%=405kJ763.1.4酵母培养耗冷量763.2.1锥形发酵罐耗冷量86.1用水的计算6.1.1糖化用水设第一麦汁浓度为16,则根据公式：W=A（100-B）/B其中：W100公斤原料所需的糖化用水量A100公斤原料含有可溶性物质（）B第一麦汁浓度则:W=74.81（100-16）/16=393（升/100公斤原料）在实际的生产中，醪液在煮沸时会有部分水分蒸发，W应该比计算出的数值高些，所以W取400（升/100公斤原料）则，每次糖化用水量为：1.1104400/100=4.4104kg每次糖化用水时间为05h,则每小时的最大用水量：4.41040.5=8.8104
3、kgh6.1.2 洗槽用水根据经验可知：洗槽用水为450(L/投料100kg)100kg混合原料用水450kg,则，洗槽用水量为：LlX104450100=4.95104kg用水时间为1.5小时，则，每小时洗槽用水量为：4.95X1045=3.3X1()4(kgh)6.1.3回旋沉淀槽冷却用水Q=GC(tt2)(冷却时间为1小时)，式中：热麦汁放出热量Q=GXC(Ti-T2)热麦汁比重G麦汁=1.043热麦汁量6.9IO4X1.043=7.20IO4(kgh)热麦汁比热Cp=0.98kcalkg热麦汁温度Tl=IOoCT2=55oC冷却水水温t=18Ct2=45oC冷却水比热C=lkcalkg
4、所以:Q=6.9X1()4o98X(100-55)=3.04106(kcalh)G=QC(T2-T1)=3.04Xl06l(45-18)=1.13105(kgh)6.1.4 麦汁冷却用水(可循环利用)热麦汁的温度从95冷却到发酵温度6,冷却水从3升温到78C,即：T=950CT2=6oCt=30Ct2=78oC,麦汁冷却时间t=lh,则冷却水用量为：G=QC(T2-Ti)麦汁放出热量Q=GPCP(T2-Ti)/t式中，麦汁量Gp=6.9X104kgh麦汁比热Cp=0.98kcalkgQ=6.91040.98(95-6)=6.02106kcalG=6.02106l(78-3)=8.02104kg
5、h6.1.5 锥形发酵罐洗刷用水设锥形发酵罐的洗刷用水约为10吨，用水时间为0.5h,则，洗刷最大用水量为：10/0.5=20吨6.1.6杀菌机用水杀菌机杀菌能力为2.5X104瓶/小时,冲洗时每瓶用水约1L,则用水量为：12.5IO4X1=25吨h,每天生产6h,则总用水量：25X6=150吨6.1.7其他用水其他用水包括日常清扫用水，生活用水等，每班用水约30吨,用水时间为2h,则用水量：30/2=15吨/h6.2蒸汽耗量的计算6.2.1糖化过程蒸汽耗量6.2.1.1 糖化过程蒸汽耗量本设计采用双醪煮出糖化法。糖化用水耗热量Qi：根据工艺可得，糊化锅加水量Gl=(2700+540)4=12
6、960kg糖化锅加水量G2=129603.5=45360kg故，糖化总用水量为G=12960+45360=58320kg自来水平均温度t=18C,糖化配料用水温度t2=50C故,耗热量为Ql=GCW(t2-tl)=58320l(50-18)=1866240kJ由糖化流程可得:Q2=Q2,+Q02糊化锅内米醪由初温加热到100C耗热量：Q2=G米解C颊(100-t0)G米解=2700+540+12960=1620Okg计算米醪的比热容C米磨，根据公式：C=0.01(100-W)Co+4.18W进行计算。式中，W为含水百分率，G)为绝对谷物比热容，取CO=I.55kJ(kgK)CM=0.01(10
7、0-6)1.55+4.186=1.71kJ/(kgK)C大米=0.01(100-13)1.55+4.1813=1.89kJ/(kgK)C米酸=(G大米C大米+G发芽C麦芽+GiCw)/(G大米+G麦芽+G)=27001.89+5401.71+129604.2/(2700+540+12960)=3.732kJ/(kgK)米醪的初温to，设原料的初温为18,热水为50C,则：to=(G大米C大米+G麦芽C麦芽)X18+GCwX50/G米醒C米酹二(27001.89+5401.71)18129604.250/162003.732=46.8上述结果带入得：Q2,=16200X3.732(100-46.
8、8)=3216386.88kJ6.2.1.2 麦汁煮沸蒸汽耗量煮沸过程蒸汽带出的热量Q2,，设煮沸时间为0.5h,蒸发量为每小时5%,则蒸发量V1=G米解X5%X0.5=405kgQ2-=1=4052257.2=914166kJ,其中，I为煮沸温度下水的汽化潜热(kJkg)6.2.1.3 麦汁设备使用一次蒸汽耗量米醪升温和第一次煮沸过程中的热损失约为前两次耗热量的15%,故：热损失Qz=15%(Q2,+Q2,)=619582.932kJ综上所得，Q2=Q2+Q2,+Q2,=3216386.88+914166+619582.932=4750135.812kJ6.2.2第二次煮沸前混合醪液升温的耗
9、热量第二次进行煮沸前混合醪液升温至70的耗热量Q3:根据糖化过程，糊化锅煮沸的米醪与糖化锅中的麦醪混合后温度为63C,故混合前米醪从I(XrC冷却到中间温度CCo糖化锅中麦醪初温t麦解，已知麦芽粉的初温为18C,用50C热水配料，则：麦醪的温度:t麦醪=(G二芽C之芽18+G2Cw50)/G麦醪G麦痔540+45360=4590OkgC麦酸=(G麦芽C麦芽+GzCw)/G麦产(54OX1.71+453604.2)/45900=4.17kJ(kgK)带入式中得，t麦产(5401.7118+453604.250)/459004.17=49.9根据热量衡算(忽略热损失)，米醪与麦醪混合前后的焰不变，
10、则米醪的中间温度为：G=16200-405=15795kgG淞合=45900+15795=61695kgC混合二(G米gC米醯+G麦解C麦解)/G混合二(157953.732+459004.17)61695=4.06kJ(kgK)则t=(G混合C混合63-G麦瓶C麦醒Xt麦酹)/G米解C米酹二(616954.0663-459004.1749.9)/157953.732=105.7C故，Q3=G混合C混合(10-63)=616954.067=1753371.9kJ6.2.3第二次煮沸混合醪的耗热量6.2.3.1 第二次煮沸混合醪的耗热量由糖化工艺流程可知：第二次煮沸混合醪的耗热量Q4=Q+QJ+
11、QJ混合醪升温至100C所耗热量QJ：根据工艺可知，糖化结束醪温为78,抽取混合醪的温度为70,贝J:经第一次煮沸后的混合醪量：G混合(78-70)/G混合(100-70)100%=26.7%Q=26.7%G混合C混合(100-70)=2006358.417kJ第二次煮沸过程中蒸汽带走的热量QJ：煮沸时间IOmin,蒸发强度为5%,则蒸发水分量：V2=26.7%Gi5%10/60=137.27kgQ4=V2I=137.272257.2=309845.844kJ,其中，I为煮沸温度下饱和蒸汽的燃(kJkg)根据经验得，热损失QJ=15%(Q+Q4,)=347430.639kJ综上得,Q4=Q4+
12、Q+QJ,=2006358.417+309845.844+347430.639=2663634.9kJ6.232洗槽水耗热量设洗槽水平均温度为80C,每100kg原料用水450kg,则用水量：Gat=l.1104450100=49500kgQs=G洗CW(80-18)=12889800kJ6.2.4麦芽煮沸过程中的耗热量麦芽煮沸过程中的耗热量：Q6=Q6Q6,z+Q6由表5.4可知，10Okg混合原料可得634.06kg热麦汁，设过滤过程完毕后麦汁温度为70,则进入煮沸锅的麦汁量：G麦汁=LlXlO4X634.06/100=69746.6kgC麦汁=8100X1.71+27001.89+(58
13、320-405-137.27)4.2(8100+2700+57777.73)=3.81kJ/(kgK)Q6=G麦汁C麦汁(100-70)=69746.63.8130=7972036.38kJ煮沸过程中蒸发热量Qd，煮沸强度为10%，时间为1.5h,则蒸发水分为：V3=69746.610%1.5=10461.99kgQ6,=V3I=10461.992259.3=23636774.007kJ根据经验得，热损失Q6,=15%(Q6,+Q6,)=15%(7972036.38+23636774.007)=4741321.56kJ,Q6=Q6,Q,+Q6,=7972036.38+23636774.007+
14、4741321.56=36350131.947kJ6. 2.5糖化一次总耗热量综上所得，可知，糖化一次总耗热量：Q总=Q+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6=1866240+4750135.812+1753371.92663634.912889800+36350131.947=60273314.559kJ使用压表为0.3MPa的饱和蒸汽，则糖化一次耗用蒸汽量：D=Q6/(I-i)=60273314.559/(2725.3-561.47)0.95=29320.97kg式中：I=2725.3kJkg,i为相应的冷凝水的焙(561.47kJkg)n为蒸汽的热效率(取n=95%)在糖化过程中，麦汁煮沸热量Q
15、6最大，已知煮沸时间为90min,热效率为95%,则：Qmax=Q6/(1.50.95)=255O8864.52kJh相应的，最大蒸汽耗量DmX=Qma(Li)=11788.76kgh6. 2.6蒸汽单耗本设计每年糖化次数为2100次，共生产啤酒148800吨，则：年耗蒸汽总量Dr=29320.97X2100=61574037kg每吨啤酒成品耗蒸汽(对糖化)Ds=61574037/148800=413.80kgt每昼夜耗蒸汽量(按生产旺季算)Dd=29320.978=234567.76kgd表6-1蒸汽耗量表名称规格(MPa)每吨产品消耗每小时最大蒸每昼夜消耗量每年消耗量定额(kg)汽用量(k
16、gh)(kgd)(kga)蒸汽0.3(表压)413.8011788.76234567.76615740376.3耗冷量的计算6.3.1工艺过程耗冷量I-热*汁C6X：冷者汁卜T近形发第1冷冷如*r*Ia.WFelI图6T发酵工艺流程图6.1.1.1 艺技术指标及基础数据年产11淡色啤酒15万吨旺季每天糖化8次，淡季每天糖化5次，每年共糖化2100次主发酵时间6天4锅麦汁装2个锥形发酵罐11BX麦汁比热容C=4CkJ/(kgK)冷媒用15%酒精溶液，比热容可视为C2=4.18kJ/(kgK)麦芽糖厌氧发酵热q=613.6kJkg麦汁发酵度60%根据发酵车间耗冷性质，分为工艺耗冷量和非工艺耗冷量，
17、即：Q=QI+Qm6.1.1.2 麦汁冷却耗冷量每次糖化一次可得热麦汁69000L,相应的麦汁密度为1048kgm3,则：麦汁量G=104869000/1000=72312kg11P麦汁比热容为4.0kJ(kgXK),工艺要求Ih内完成，故：Qi=GC(t-t2)T=723124.0(94-6)/1=25453824kJ/h根据设计结果每个锥形发酵罐装4锅麦汁，则麦汁冷却每罐耗冷量为：Qf=4Q=4X25453824=101815296kJ相应的冷冻介质(2C的冷冻水)耗冷量：Mf=QCm(t2,-t,)=25453824/4.18(85-2)=73366.65kgh,其中,t/和分别是冷冻水
18、的终温和初温，Cm为水的比热容kJ/(kgK)6.1.1.3 发酵过程耗冷量发酵期间发酵放热：麦芽糖厌氧发酵放热为613.6kJkg,发酵度为60%,贝J:1L麦汁放热量为q=613.6ll%60%=40.5kJ根据物料衡算，每锅麦汁的冷麦汁量为66000L,则每个锥形发酵罐发热量：Qo,=40.566000X4=10692000kJ由以上工艺得主发酵时间为6天，每天糖化8锅麦汁(旺季)，并考虑到发酵放热不平衡，取系数1.5,忽略主发酵的升温，则发酵高温时期的耗冷量：Q2=Qoz1.58/2464=222750kJh发酵后期发酵液降温耗冷Q2：发酵液从6降温至-1,每天单罐降温耗冷量:Qo=4
19、GC6-(-1)=4723124.07=8098944kJ工艺要求此过程2天内完成，则耗冷量(麦汁每天装2罐)：Q2,=2Qo/24X2=337456kJh每锅麦汁Q2=Q2,+Q2,=222750+337456=560206kJh每罐发酵耗冷量Q=Qo,Qo,=10692000+8098944=18790944kJ发酵用冷媒耗量(循环量)M2:发酵过程中用稀酒精液作为冷却物质，进出口温度为-8C和0,每锅耗冷量：M2=Q2Cw0-(-8)=560206/4.188=16752.57kJh6.1.1.4 酵母培养耗冷量设湿酵母添加量为麦汁量的1.0%,且用IC的无菌水洗涤，洗涤过程中无菌水量为
20、酵母量的3倍，冷却前无菌水水温为30,用-8C的酒精冷却。则：无菌水用量Gw,=6600081%3=15840kgd每班无菌水用量GW=GW3=5280kg班设无菌水冷却操作在2h内完成，无菌水冷却耗冷量：Q3=GwCw(tw-tw,)T=52804.18(30-1)2=320020.8kJh所耗冷冻介质量M3=Q3Cw(t2t)=320020.84.188=9570kgh每罐用于酵母洗涤的耗冷量Q3=GwCw(tw-tw,)/2=52804.18(30-1)2=320020.8kJh,其中，2为每班装罐两罐根据工艺设计，每月进行1次酵母纯培养，培养时间为12d,即288h。根据对工厂的调研，
21、年产15万吨啤酒厂酵母培养耗冷量Q4=167202kJh对应年耗冷量Q4,=Q428810=481541760=4.82IO8U相应高峰冷冻介质循环量M4=QCw(t2-t1)=167202/4.188=5000.06kgh发酵车间工艺耗冷量Q总=Q+Q2+Q3+Q4=25453824+560206+320020.8+167202=26501252.8kJh6.3.2非工艺过程耗冷量除了上述的发酵过程的耗冷量外，各种设备、管道等均会耗用或散失冷量，这就构成了所谓的非工艺耗冷量。6.321锥形发酵罐耗冷量锥形发酵罐是露天放置，由于太阳辐射,对流传热和热传导等都会造成冷量散失。通常这部分的冷量由经
22、验数据获取，根据经验，年产15万吨啤酒厂露天锥形发酵罐冷量散失在78000-180000kJt啤酒之间，故旺季每天耗冷量：Q5,=Gb150000=621.0128150000=75292800kJd,其中，Gb为旺季成品啤酒日产量若白天日晒高峰耗冷为平均每小时耗冷量的两倍，则高峰耗冷量：Q5=2Q5,24=6274400kJh冷媒用(-8C)稀酒精，M5=62744004.188=187631.58kgh清酒罐、过滤机及管道等散失冷量：Q6=12%Q总=12%X26501252.8=3180150.336kJh冷媒用(-8)稀酒精，用量M6=Q6Cw(t2-t)=3180150.336/4.188=95100.19kgh
