啤酒生产各物料衡算

1：原料贮仓 2：麦芽筛选机 3:提升机 4：麦芽粉碎机 5：糖化锅 6：大米筛选机 7：大米粉碎机 8：糊化锅 9：过滤槽 10：麦糟输送

11：麦糟贮罐 12：煮沸/回旋槽 13:外加热器 14:酒花添加罐 15：麦汁冷却器 16：空气过滤器 17：酵母培养及添加罐 18：发酵罐 19：啤酒稳定剂添加罐 20：缓冲罐 21：硅藻土添加罐 22：硅藻土过滤机 23：啤酒清滤机 24:清酒罐25：洗瓶机 26：罐装机 27：啤酒杀菌机 28：贴标机 29：装箱机

啤酒生产工艺流程示意图

啤酒生产工艺过程主要包括原料粉碎、糊化、糖化、过滤、发酵和包装等。其工艺流程示意图见图下图。

2 原料的制备 2。1 粗选、分选

a、粗选 供生产啤酒用的大麦,由于含有泥土、砂石、草屑、杂谷或金属等杂质物，所以在浸麦前要采用粗选机将大麦进行清理。大麦粗选机多为振动筛式，筛体往复运动的振幅大小，可调节偏重块的重量来达到。物料中的轻杂质由前后风道排出.由于物料在筛上面运动，砂石及其他杂质按其形状的不同分级清理出来，使被加工谷物达到整洁。

b、分选 分选目的是进一步清除大麦中的灰尘、麦芒、杂谷、碎麦等夹杂物，

并将大麦按麦粒度进行分级。 2.2 浸麦、发芽

a、浸麦 浸麦是将经精选后的大麦置于浸麦槽中浸渍.精选大麦在用水浸渍过程中，由于浸渍水的循环置换及通入压缩空气，使大麦得到进一步清洗，并排除二氧化碳。大麦的含水量由原来的13%左右增加至43%～48%，同时麦粒因得到通风而增强了发芽的活力。

b、发芽 大麦是酿造啤酒的主要原料，但首先必须将其制成麦芽方能用于酿酒。大麦在人工控制和外界条件下发芽，大麦发芽后成为绿麦芽. 2.3 干燥、除根

a、干燥 大麦经过粗选、分选、浸渍、发芽后制成的绿麦芽还必须经过干燥将它制成干麦芽，以利于长期贮藏.干燥的目的是使麦芽的含水量从45%左右降至3.5%左右,并通过烘焙而增加麦芽特有的色、香、味,同时使麦根容易脱落。

b、除根 经干燥后的干麦芽不能马上用于酿酒,因麦根中含有其它杂质，而且苦味，会破坏啤酒的味道和改变啤酒的色泽，所以必须用除根机除去已干燥的麦根，并利用风力清除其它杂质。 3 麦芽的糖化 3。1 糊化、糖化

a、糊化 淀粉在常温下不溶于水，但当水温至53℃以上时,淀粉的物理性能发生明显变化.淀粉在高温下溶胀、分裂形成均匀糊状溶液的特性，称为淀粉的糊化。糊化后的产物又叫糊精.

b、糖化 糖化是利用糖化酶将糊化产物糊精或低聚糖进一步水解转化为麦芽糖的过程。混合醪被泵入煮沸锅之前需先在过滤槽中去除其中的麦芽皮壳，并加入酒花再二次煮沸。 3.2 过滤

过滤是产品分离的一中方法，在啤酒生产过程中多次用到过滤技术,其主要原理是根据各种物质分子或颗粒的大小、形状、酸碱性和其他物化性质的不同进行分离产物的技术。 3。3 煮沸、冷却

a、煮沸 在煮沸锅中，混合醪被煮沸以吸取酒花的味道，并起色和消毒.在煮沸后，加入酒花的麦芽汁被泵入回旋沉淀槽以去处不需要的酒花剩余物和不溶性的蛋白质。

b、冷却 洁净的麦芽汁从回旋沉淀槽中泵出后,被送入薄板换热器冷却,冷却至主发酵温度6℃。随后，麦芽汁中被加入酵母，开始进入发酵的程序。 4 麦芽汁的发酵

广义的发酵是指利用生物体(包括微生物、植物细胞、酵母菌等）的代谢功能,使有机物分解的生物化学反应过程.狭义的发酵是指微生物通过无氧氧化将糖类转变成乙醇的过程.发酵分为有氧发酵和无氧（厌氧）发酵。啤酒发酵属于无氧发酵。

在啤酒发酵的过程中，人工培养的酵母将麦芽汁中可发酵的糖份转化为酒精和二氧化碳，生产出啤酒。发酵在八个小时内发生并以加快的速度进行,积聚一种被称作“皱沫”的高密度泡沫。这种泡沫在第3或第4天达到它的最高阶段。

从第5天开始，发酵的速度有所减慢,皱沫开始散布在麦芽汁表面，必须将它撇掉.酵母在发酵完麦芽汁中所有可供发酵的物质后，就开始在容器底部形成一层稠状的沉淀物.随之温度逐渐降低，在6～10天后主发酵就完全结束了。整个过程中，需要对温度和压力做严格的控制.

主发酵结束以后，绝大部分酵母沉淀于罐底。将这部分酵母回收起来以供下一罐使用。除去酵母后,生成物嫩啤酒继续在此锥形罐内培养，即后发酵。在此，剩余的酵母和不溶性蛋白质进一步沉淀下来，使啤酒的风格逐渐成熟。成熟的时间随啤酒品种的不同而异,一般在7~21天。 5 成熟啤酒的过滤

经过后发酵的成熟酒,大部分蛋白质颗粒和酵母已经沉淀，少量悬浮于酒中,须滤除方能包装。对啤酒的分离要求是：产量大，质量高（透明度高），劳动条件好，CO2损失小，不易污染，不影响风味，啤酒不吸收氧。实际上不论何种方法要达到十全十美的效果很困难的.成熟啤酒的过滤多采用硅藻土过滤法。其特点：可以不断地添加助滤剂，使过滤性能得到更新、补充，所以,过滤能力强，可以过滤很浑浊的酒，没有象棉饼那样洗棉和拆卸的劳动，省气省水省工，酒损失也低。硅藻土过滤机型号很多,其设计的特点在于体积小,过滤能力强,操作自动化。本设计采用板框式硅藻土过滤机：结构简单，活动部件少,维修方便。 6 包装

包装是啤酒生产过程的最后一步，包装要求在无菌的环境下进行。常用的包装类型有瓶装、罐装和桶装等。

二。35000t/a啤酒厂糖化车间的物料衡算

啤酒厂糖化车间的物料平衡计算主要项目为原料（麦芽、大米)和酒花用量，热麦汁和冷麦汁量,废渣量（糖化槽和酒花槽）等。

2。1 糖化车间工艺流程示意图 根据我国啤酒生产现况，有关生产原料配比、工艺指标及生产过程的损失等数据如表1

所示。

图2 啤酒厂糖化车间工程流程示意图

2。2 工艺技术指标及基础数据

根据表1的基础数据，首先进行100kg原料生产12°淡色啤酒的物料计算,然后进行100L 12°淡色啤酒的物料衡算，最后进行35000t/a啤酒厂糖化车间的物料平衡计算。

表1 啤酒生产基础数据

项 目 名 百分比称 定 额 指 标 无水麦芽 浸出率 无水大米 浸出率 原料利用率 麦芽水分 大米水分 75 原料配比 （％） 项 目 名 百分比称 (％） 麦 芽 75 大 米 25 冷却损失 7.5 发酵损失 1.6 啤酒损失98.5 6 13 率（对热麦汁） 过滤损失 1。5 总 损 失 12。6 装瓶随时 2。0 92 2.3 100kg原料（75％麦芽，25%大米）生产12°淡色啤酒的物料衡算 （1）热麦计算 根据表1可得到原料收率分别为：

麦芽收率为： 75％×(100-6) %=70。5％

大米收率为： 92％×(100—13） ％=80。04％

混合原料收得率为： （0。75×70.5%+0。25×80.04%）98％=71.79％

由上述可得100kg混合料原料可制得的12°热麦汁量为： （71.79％×100）÷12％=598.3

又知12°麦汁在20℃时的相对密度为1。084，而100℃热麦汁比20℃时的麦汁体积增加1.04倍，故热麦汁（100℃）体积为:598。3÷(1。084×1000）×1000×1.04=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）=5.4.4（L）

2。4 生产100L12°淡色啤酒的物料衡算

根据上述衡算结果知,100kg混合原料可生产12°淡色成品啤酒504.4L,故可得以下结果： （1)生产100L12°淡色啤酒需耗混合原料量为：(100/5。4.4）×100=19。83 (kg) (2）麦芽耗用量为：19。83×75％=14。87(kg) （3）大米耗用量为：19.83—14.87=4。96(kg)

（4）酒花耗用量：对浅色啤酒，热麦汁中加入的酒花量为0.2％，故为：

（100/504。4） ×574×0。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 设热电厂出的湿麦芽糟水分含量为80%，则湿麦芽糟量为：

[（1-0.06)（100-75）/（100—80）］×14.87=17.47（kg) 而湿大米糟量为: ［（1—0。13)（100-92)/（100-80)]×4。96=1。73kg） 故湿糖化糟量为：17.47+1.73=19。2（kg） (8)酒花糟量 设麦汁煮沸过程干酒花浸出率为40％，且酒花糟水分含量为80％，则酒花糟量为：

[（100-40）/（100-80）]×0。228=0.684(kg）

2。5 35000t/a 12°淡色啤酒酿造车间物料衡算表

设生产旺季每天糖化8次，而淡季则糖化4次，每年总糖化次数为1800次。由此可计算出每次投料量及其他项目的物料平衡。把述的有关啤酒厂酿造车间的三项物料衡算计算结果，整理成物料衡算表，如表2所示。

表2 啤酒厂酿造车间物料衡算表

物料名称 混合原料 大麦 大米 酒花 热麦汁 冷麦汁 湿糖化糟 湿酒花糟 发酵液 过滤酒 成品啤酒 单位 Kg Kg Kg Kg L L Kg Kg L L L 对100kg混合原料 100 75 25 1.20 576 531 96。82 3.45 522。5 514.7 504.4 3100L 10°度淡色啤酒 19.83 14.87 4.96 0。228 113。8 105。3 19.2 0.684 103。6 102。1 100.00 糖化一次定额量 3854。965 2891.224 963.741 44.32 22204.60 20469.864 3732.49 132。97 20142.346 19840。21 19443.41 35000t/a啤酒生产 6。94×10 5.20×10 1.73×10 7。98×10 39.97×10 36.85×10 6。72×10 2。39×10 36.26×10 35。71×10 35。00×10 66656664666备注：12度淡色啤酒的密度为1012kg/m (1) 每次糖化的原料量为:

混合原料： （35000000/1800）×（100/504.4) = 3854。965(kg） 504。4为100kg原料可生产出成品啤酒的量 大麦： 3854.965×0。75=2891.224（kg） 大米: 3854.965×0.25=963。741 （kg) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9)

热麦汁量: （576/100）×3854.965=22204.60(L) 冷麦汁量： (531/100）×3854。965=20469.864(L） 酒花用量: （0。228/19.83) ×3854.965=44。32 （kg） 湿糖化糟量: （19.2/19.83）×3854.965=3732.49 （kg) 湿酒花糟量： （0。684/19。83） ×3854.965=132。97（kg） 发酵量:20469。864×(1-0。016)=20142.346（L） 过滤量： 20142。346×(1—0。015)=19840.21（L） 成品量： 19840。21×(1-0。02）=19443.41(L）

三、 35000t/a啤酒厂糖化车间的热量衡算

自来水18℃ 大米粉 （963。741kg） 麦芽 （192.75kg） t0（℃)，麦芽粉 （2698。744kg） 46.7℃ 料水比1：4.5 料水比1：3.5 热水50℃

60 min 10min 13min 70℃ t（℃） 63℃，60min 冷却 12min

7min 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 发酵罐 酒花 图3 啤酒厂糖化工艺流程图

二次煮出糖化法是啤酒常用的糖化工艺,下面就以为基准进行糖化车间的势量衡算.工程流程示意图如图2所示，其中的投料量为糖化一次的用料量（计算参表2）

3.1 糖化用水耗热量Q1

根据工艺，糊化锅加水量为：

G1=(963.741+192。75）×4.5=5204.21(kg）

式中,963.741kg为糊化一次大米粉量，192。75kg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： G2=2698。744×3。5=9445.604(kg) 式中，2698.744kg为糖化一次糖化锅投入的麦芽粉量,即2891。224—192。75=2698。744 （kg) 而2891。224为糖化一次麦芽定额量。 故糖化总用水量为:

GW=G1+G2=14649.814(kg） （1) 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=(G1+G2)cw（t1-t2)= 14649。814×（50—18） 4。18=1959559.12 (KJ） (2)

3.2 第一次米醪煮沸耗热量Q2

由糖化工艺流程图(图3）可知： Q2= Q21＋Q22＋Q23 （3）

3。2。1 糖化锅内米醪由初温t0加热到100℃的耗热量Q21

Q21=G米醪C米醪（100—t0） （4）

(1) 计算米醪的比热容G米醪根据经验公式G容物=00。1[（100—W）c0+4.18W]进行计算.

式中W为含水百分率;c0为绝对谷物比热容，取c0=1.55KJ/(Kg·K)。

C麦芽=0.01［(100-6)1.55+4。18×6］=1.71KJ/（Kg·K) C大米=0。01［（100-13)1.55+4.18×13]=1。89KJ/(Kg·K）

C米醪=（G大米c大米+G麦芽c麦芽+ G1cw）/（G大米+G麦芽+ G1) （5) =（963。741×1。89+192.75×1。71+5204。21×4.18］/（ 963。741+192。75+5204.21)

=4。27KJ/（Kg·K)

（2) 米醪的初温t0设原料的初温为18℃，而热水为50℃，则

t0 =［(G大米c大米+G麦芽c麦芽）×18+ G1cw×50]/（ G米醪C米醪) （6）

=[（963。741×1.89+192.75×1。71） ×18+5204。21×4.18×50]/（6360.701

×4.27）=40.01。5℃

其中G米醪 =963。741+192.75+5204.21=6360.701（kg）

（3）把上述结果回（4)中，得：

Q21=6360.701×4.27（100—40。01）=1629340。00 KJ

3。2.2 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％，则蒸发水分量为:

V1=G米醪×5%×40/60=6360.701×5％×40/60=212.02 Kg （7） 故Q22= V1I=212。02×2257.2=478579。143 KJ （8） 式中，I为煮沸温度（约为100℃)下水的汽化潜热(KJ/Kg）

3。2.3 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) （9） 3.2.4 由上述结果得：

Q2=1。15(Q21+Q22)=1.15(1629340.00+478579。143)=2424107。015 KJ （10）

3.3 第二次煮沸前混合醪升温至70℃的耗热量Q3

按照糖化工艺，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t0。

3。3。1 糖化锅中麦醪中的t

已知麦芽初温为18℃，用50℃的热水配料,则麦醪温度为：

G麦醪=G麦芽+G2=2698。744+9445.604=12144.348 kg （11) c麦醪=(G麦芽C麦芽+G2Cw）/（G麦芽+G2）

=（2698.744×1。71+9445.604×4.18）/（2698。744+9445.604） （12） =3。63KJ/(kg。K)

t麦醪=(G麦芽C麦芽×18+G2Cw×50）/（G麦醪C麦醪）

=（2698。744×1。71×18+9445.604×4.18×50）/（12144.348×3.63） (13） =46。66℃

3。3.2 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:

G混合=G米醪+G麦醪=6360。701+12144。348=18505。049 Kg (14） C混合=(G米醪C米醪+G麦醪C麦醪）（G米醪+G麦醪）/ (15）

=（6360。701×4.27+12144。348×3.63）/18505。049 =3.85kJ/（kg·K）

t=（G混合C混合×t混合—G麦醪C麦醪×t麦醪）/（G米醪C米醪) （16）

=（18505.049×3。85×63—12144。348×3.63×46。66）/（（6360.701-212.02）×4.27） =92。61℃ 3.3.3 Q3

Q3=G混合C混合（70—63）=18505.049×3。85（70—63）=498711.07(kJ） （17）

3。4 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 （18）

3.4.1 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： 糖化锅的麦芽醪量为:

G/米醪=G米醪-V=6360.701-212。02=6148。681(kg) （19) G麦醪=G麦芽+G2=2698。744+9445.604=12144。348 kg (20）

故进入第二次煮沸的混合醪量为：

(2)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：

G混合=G/米醪+G麦醪=6148。681+12144。348=18293。029 （kg) （21）

[G混合(78-70)]/[G混合(100-70)］×100%=26。7％ （22）

（3）麦醪的比热容

c麦醪=（G麦芽C麦芽+G2Cw）/（G麦芽+G2)

=（2698。744×1。71+9445.604×4。18）/（2698。744+9445。604） （23）

=3。63KJ/（kg。K)

混合醪比热容：

C混合=(G米醪C米醪+G麦醪C麦醪)/（G米醪+G麦醪） （24） =（6360.701×4。27+12144.348×3。63）/18505。049 =3.85kJ/(kg·K）

（4）故Q41=26.7%G混合c混合(100—70)=570667。95（kJ） （25）

3。4。2 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：

V2=26.7％G混合×5％×10/60

=26.7%×18505。049×5%×10/60 =41。17(kg)

Q42=IV2=2257.2×41.17=92937.35(kJ) （26）

式中，I为煮沸温度下饱各蒸汽的焓（kJ/kg）

3。4。3 热损失Q43

根据经验有:Q42=15％（Q41+Q42） （27）

3.4。4 把上述结果代入公式（27）得 Q4 =1.15（Q41+Q42） =1.15（570667。95+92937。35) =763146.095 （kJ) （28） 3。5 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：

G洗=3854。965×450/100=17347。34（kg)

故 Q5=G洗Cw(80—18)=17347。34×4。18×(80-18）=4495737。28（kJ）

（29)

3。6 麦汁煮沸过程耗热量Q6

Q6Q61Q62Q63 （30） 3。6。1 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598.3kg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：

G麦汁 =3854.965×598。3/100=23064。26（kg) 又C麦汁=（2891.224×1。71+963。741×1。89+3854。965×6.4×4.18）/（3854.965×7.4）=3。85 （kJ/kg。 )k 故Q61= G麦汁C麦汁 （100-70）=2665511.59（kJ) (31)

3.6。2 煮沸过程蒸发耗热量Q62

煮沸强度10％,时间1。5h，则蒸发水分为：

V3=23064.26×10%×1。5=3459.64（kg）

故Q62=I V3=2257。 2×3459。64=7809097。15 （KJ) (32）

3.6.3 热损失为

Q6315%(Q61Q62) （33)

3。6.4 把上述结果代入上式得出麦汁煮沸总耗热

Q6 =1.15(Q61+ Q62)= 1.15（2665511。59+7809097.15）=12045800.05 (KJ) (34）

3。7 糖化一次总耗热量Q总

Q总=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6 =22187060.63(KJ) （35） 3.8 糖化一次砂耗用蒸汽用量D

使用表压0.3MPa的饱和蒸汽，I=2725.3Kj/kg，则： D= Q总/[(I—i）η]

= 22187060。63/［(2725.3-561。47) ×95% ] （36） =10793。27(kg/h)

式中，i为相应冷凝水的焓（561。47kJ/kg）；η为蒸汽的热效率，取η=95%。

3。9 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/(1。5×95%)=12045800。05/（1.5×95％）=8453193。02(KJ/h) （37） 相应的最大蒸汽耗量为：

Dmax=Qmax/（I-i）=8453193.02/（2725.3-561。47)=3906.59（kg/h) （38）

3。10 蒸汽单耗

据设计，每年糖化次数为1800次，总共生产啤酒35000t。年耗蒸汽总量为： DT=10793.27×1800=19427886 (Kg) 每吨啤酒成品耗蒸汽（对糖化)：

D5=19427886/35000=555.08（kg/t啤酒）

每昼夜耗蒸汽量（生产旺季算）为：

Dd=10793。27 ×8=86346。16（kg/d）

至于糖化过程的冷却，如热麦汁被冷却成热麦汁后才送井发酵车间，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 最后，把上述结果列成热量消耗综合表，如表3

表3 30000t/a啤酒厂糖化车间总热量衡算表 名称 蒸汽 规格 （MPa） 每吨消耗定额（kg） 每小时最大用量(kg/h） 3906。59 每昼夜消耗量（kg/d） 每年消耗量（kg/a） 0.3（表压） 555.08 86346.16 19427886

四、 35000t/a啤酒厂发酵车间的耗冷量衡算

啤酒发酵工艺有上面发酵和下面发酵两大类,而后者有传统的发酵槽发酵和锥形罐发酵等之分。不同的发酵工艺,其耗冷量也随之改变。下面以目前我国应用最普遍的锥形罐发酵工艺进行20000t/a啤酒厂发酵车间的耗冷量计算。

4。1 发酵工艺流程示意图

冷却

94℃热麦汁 冷麦汁（6℃） 锥形灌发酵 过冷却至-1℃ 贮酒 过滤 清酒灌 图4 发酵工艺流程

4.2 工艺技术指标及基础数据

年产12°淡色啤酒35000t;旺季每天糖化8次，淡季为4次，每年共糖化1800次;主发酵时间6天；

4锅麦汁装1个锥形罐；

12°Bx麦汁比热容c1=4。0KJ/（kgK）;

冷媒用15%酒精溶液，其比热容可视为c2=4。18 KJ/（kgK）; 麦芽糖化厌氧发酵热q=613.6kJ/kg; 麦汁发酵度60%。

根据发酵车间耗冷性质，可分成工艺耗冷量和非工艺耗冷量两类，即：

Q=Qt+Qnt (39）

4.3 工艺耗冷量Qt

4。3。1 麦汁冷却耗冷量Q1

近几年来普遍使用一段式串联逆流式麦汁冷却方法。使用的冷却介质为2℃的冷冻水,出口的温度为85℃.糖化车间送来的热麦汁温度为94℃,冷却至发酵起始温度6℃。 根据表2啤酒生产物衡酸表，可知每糖化一次热麦汁22204。60L，而相应的麦汁密度为1048kg/m3,故麦汁量为:

G=1048×22。2046=23270。42(kg)

又知12Bx麦汁比热容C1=4.0KJ/（Kg·k），工艺要求在1h小时内完成冷却过程，则所耗冷量为：

0

Q1 =[GC(t1—t2）]/τ （40) =[23270.42×4。0(94—6)］/1 =8191187。84（KJ/h）

式中t1和t2--分别表示 麦汁冷却前后温度(℃） τ-—冷却操作过程时间（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=4Q1=4×8191187.84=32764751.36（kJ) (41）

相应地冷冻介质(2℃的冷冻水）耗量为：

Mf=Q1/［C（］= 8191187.84/［4.18（85-2）］=23609。81(kg/h） （42） mt4—t3）

式中，t3和t4—-分别表示冷冻水的初温和终温（℃） Cm-—水的比热容［KJ/(kg·K）］

4。3。2 发酵耗冷量Q2

(1）发酵期间发酵放热Q21,假定麦汁固形均为麦芽糖，而麦芽糖的厌氧发酵房热量为613.6kJ/kg。设发酵度为60%，则1L麦汁放热量为:

q0=613.6×12％×60%=44。18（kJ)

根据物料衡算，每锅麦汁的冷麦汁量为20469.864L，则每锥形缺罐发酵放热量为：

Q01=44.18×20469。864×4=3617434.366（kJ）

由于工艺规定主发酵时间为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，则发酵高温时期耗冷量为：

Q21 =（Q01×1。5×8）/（24×6×4）

=（3617434.366×1。5×8）/(24×6×4)] =75363.22（kJ/h)

(2）发酵后期发酵液降温耗Q22主发酵后期，发酵后期，发酵液温度从6℃缓降到—1℃。每天单罐降温耗冷量为:

Q02=4GC1[6—（—1）]=4×23270.42×4。0×7=2606287。04 (KJ) （43)

工艺要求此过程在2天内完成,则耗冷量为（麦汁每天装1.5个锥形罐）：

Q22=（1。5Q02）/(24×2)=(1。5×2606287.04）/(24×2）=81446.47（KJ/h)

（44)

（3）发酵总耗冷量Q2

Q2=Q21+Q22=75363.22+81446.47=156809。69（kJ/h） （45)

（4）每罐用冷媒耗冷量Q0

Q0=Q01+Q02=3617434.366+2606287.04=6223721.406kg/h (46）

（5)发酵用冷媒耗(循环量）M2发酵全过程冷却用稀酒精液作冷却介质，进出口温度为—8℃和0℃，故耗冷媒量为：

M2=Q2/（Cm×8）=156809.69/（4。18×8）=4689。285kg/h （47） 4。3。3酵母洗涤用冷无菌水冷却的耗冷量Q3

在锥形罐啤酒发酵过程，主发酵结束时要排放部分酵母，经洗涤活化后重复用于新麦汁的发酵，一般可重复使用5—7次。设湿酵母添加量为麦汁量的1。0%，且使用1℃的无菌水洗涤，洗涤无菌水量为酵母量的3倍。冷却前无菌水温30℃。用—8℃的酒精液作冷地介质。

由中述条件，可得无菌水用量为：

Gw′=23270.42×6×1.0%×3=4188.68（kg/d） 式中 23270。42-—糖化一次的冷麦汁量（kg)

每班无菌水量：Gw= Gw′/3=3514。12/3=1396.23（kg/每班) （48）

假无菌水冷却操作在2h小时内完成,则无菌水冷却耗量为：

Q3=［GwGm(tw—tw′)］/r =[1396。23×4.18×（30-1）]/2=84625。21（kg/h） （49）

所耗冷冻介质量为：

M3=Q3/ ［cw(t2-t1)] =84625.21/ (4。18×8）=2530.66(kg/h） （50)

式中，t1和t2—冷冻酒精液热交换前后的温度,分别为-8℃和0℃。 每罐用于酵母洗涤的耗冷量：

Q3=［GwGm（tw—tw′）]/1。5=［1396.23×4.18×（30-1）］/1。5 （51） =112834。00（kJ）

式中 1.5-—每班装罐1.5罐

4.3.4 酵母培养耗冷量Q4

根据工艺设计，每月需进行一次酵母纯培养,培养时间为12d，即288h。根据工厂实践，年产30000t啤酒培养冷量为41800(KJ/h），则 对应的年冷耗量为：

相应的高峰冷冻介质循环量为：

Q4’= Q4×288×10×3.5/3=1。40×108(KJ） (52）

M4 =Q4/［cw（t1-t2)］=41800/(4。18×8)=1250(kg/h）

4.3.5发酵车间工艺耗冷量Qt

综上计算，可算出发酵车间的工艺耗冷量为：

Qt=Q1＋Q2＋Q3＋Q4=8191187.84＋156809.69＋84625.21＋41800 (53) =8474422。74(KJ/h）

4.4 非工艺耗冷量Qnt

除了上述的发酵过程工艺耗冷量外，发酵罐外壁、运转机械、维护结构及管道等均会耗用或散失冷量，构成所谓的非工艺耗冷量,现分别介绍.

4。4。1露天锥形罐冷量散失Q5

锥形罐啤酒发酵工厂几乎都把发酵罐置天露天，由于太阳辐射，对流传热和热传导等造成冷量散失。通常，这部分的冷量由经验数据求取.根据经验，年产2万吨啤酒厂露天锥形罐的冷量在9000—20000kJ/t啤酒之间，若在南方亚热地区设厂，可取高值。故旺季生天耗冷量为:

Q5’=Gb×20000=19。44×1。012×8×20000=3148276。95 （kJ/d）（54） 式中，Gb——旺季成品啤酒日产量（t）

若白天日晒高峰耗冷为平均每小时耗冷量的2倍,则高峰耗冷量为:

Q5=2Q5’/24=2×3148276.95/24=262356。41(kJ/d） （55） 冷媒（-8℃稀酒精）用量：

M5=Q5/［cm(t2-t1)]= 262356。41/（4。18×8）=7845。59(kJ/d）（56）

4.4。2 清酒罐、过滤机及管道等散失冷量Q6

因涉及的设备、管路很多，若按前面介绍的公式计算，十分繁杂,故啤酒厂设计时往往根据实验经验选取。通常，取Q612%Qt，所以：

Q6=12％Qt=12%×8474422.74=1016930。73（KJ/h) （57） 冷媒（—8℃稀酒精）用量：

M6=Q6［/cw（t2—t1）］= 1016930.73/（4。18×8)=30410。61(KJ/h） （58）

4.5 30000t/a啤酒厂发酵车间冷量衡算表

将上述计算结果，整理后可得35000t/a啤酒厂发酵车间冷量衡算表，如表4所得

表4 啤酒厂发酵车间冷量衡算表 耗冷分类 耗冷项目 工 艺 耗 冷 量 麦汁冷却Q1 发酵耗冷Q2 无菌水冷却Q3 酵母培养Q4 工艺总耗冷Qt 每小时耗冷量(kJ/h） 冷媒用量 （kJ/h） 每罐耗冷 (kJ) 年耗冷量 (kJ) 8191187。84 156809.69 84625。21 41800 23609。81 （M1) 32764751。36 1。47×1010 4689。285(M2） 6223721。406 2.80×109 75.08×10 2530。66 （M3) 112834.00 1250（M4) 311111。11 1.40×108 39412417.88 176。91×10 88474422。74 -—-—— 非工艺 耗冷量 合计 单耗

锥形罐冷损Q5 管道等冷损Q6 非工艺总耗冷Qnt 总耗冷Q 587777.74kJ/t啤酒 262356.41 7845。59 （ M5) 1574138.7 4729490.15 1016930。73 30410。61 (M6）1279287.14 9753709。88 ————— ——-—— 6303628.85 45716046.73 7.08×10 2。13×10 92。84×10 102。06×10 98