10萬噸啤酒廠糖化車間熱量衡算

萬噸啤酒廠糖化車間熱量衡算1、糖化車間工藝流程示意圖圖1：啤酒廠糖化車間工程流程示意圖2、100000t/a啤酒廠糖化車間的物料衡算表1：100000t/a啤酒廠糖化車間的物料衡算表物料名稱單位對100kg混合原料100L12°淡色啤酒糖化一次定額量30000t/a啤酒生產(chǎn)混合原料Kg10018.511480819.25×106大麥Kg7513.881110414.435×106大米Kg254.6337044.815×106酒花Kg1.200.213170.42.215×105熱麥汁L574106.385040110.552×106冷麥汁L556.8103.182480107.224×106濕糖化糟Kg96.7817.921433618.637×106濕酒花糟Kg3.450.639511.26.646×105發(fā)酵液L551.2102081600106.08×106過濾酒L545.710180800114.4×106成品啤酒L540.2100.0080000104×106備注：12度淡色啤酒的密度為1012kg/m3啤酒廠糖化工藝流程圖2：啤酒廠糖化工藝流程圖3、糖化用水耗熱量Q根據(jù)工藝，糊化鍋加水量為：G1=（3704+740.8）×4.5=20001.6(kg)式中，3704kg為糊化一次大米粉量，740.8kg為糊化鍋加入的麥芽粉量（為大米量的20%）而糖化鍋加水量為：G2=10363.2×3.5=36271.2(kg)式中，10363.2kg為糖化一次糖化鍋投入的麥芽粉量，即11104-740.8=10363.2(kg)而11104為糖化一次麥芽定額量。故糖化總用水量為：GW=G1+G2=36271.2+10363.2=46634.4(kg)自來水的平均溫度取t1=18℃,而糖化配料用水溫度t2=50℃,故耗熱量為：Q1=(G1+G2)cw(t1-t2)=46634.4×(50-18)4.18=6.238×106(KJ)第一次米醪煮沸耗熱量Q2由糖化工藝流程圖（圖3）可知:Q2=Q21＋Q22＋Q233.2.1糖化鍋內(nèi)米醪由初溫t0加熱到100℃的耗熱量Q21計算米醪的比熱容C米醪根據(jù)經(jīng)驗公式C容物=0.01[(100-ω)c0+4.18ω]進行計算。式中ω為含水百分率；c0為絕對谷物比熱容，取c0=1.55KJ/(Kg·K).C麥芽=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=3.76KJ/(Kg·K)(2)米醪的初溫t0設(shè)原料的初溫為18℃，而熱水為50℃，則t0=47.其中G米醪=3704+740.8+20001.6=24446.4（kg）（3）把上述結(jié)果代如1中，得：Q21=24446.4×3.76（100-47.1）=4862486.746KJ3.2.2煮沸過程蒸汽帶出的熱量Q22設(shè)煮沸時間為40min，蒸發(fā)量為每小時5%，則蒸發(fā)水量為：GV故Q22=GV1I=814.88×2257.2=式中，I為煮沸溫度（約為100℃）下水的汽化潛熱（KJ/Kg）3.2.3熱損失Q23米醪升溫和第一次煮沸過程的熱損失約為前兩次的耗熱量的15%，即：Q23=15%（Q21+Q22）3.2.4由上述結(jié)果得：Q2=1.15（Q21+Q22）=1.15（4862486.746+1839347.136）=7707108.964KJ3.3第二次煮沸前混合醪升溫至70℃的耗熱量Q3按照糖化工藝，來自糊化鍋的煮沸的米醪與糖化鍋中的麥醪混合后溫度應(yīng)為63℃，故混合前米醪先從100℃冷卻到中間溫度t0。3.3.1糖化鍋中麥醪中的t已知麥芽初溫為18℃，用50℃的熱水配料，則麥醪溫度為：G麥醪=G麥芽+G2=740.8+36271.2=37012kgC=10363.2×1.71+36271.2×4.18t=10363.2×1.71×3.3.2根據(jù)熱量衡算，且忽略熱損失，米醪與麥醪混合前后的焓不變，則米醪的中間溫度為：G混合=G米醪+G麥醪=24446.4+37012=61458.4KgC混合=24446.4=3.68kJ/（kg·K）t=G=61458.4=69.07℃3.3.3Q3Q3=G混合C混合（70-63）=61458.4×3.68（70-63）=226159.9123.4第二次煮沸混合醪的耗熱量Q4由糖化工藝流程可知：Q4=Q41+Q42+Q433.4.1混合醪升溫至沸騰所耗熱量Q41（1）經(jīng)第一次煮沸后米醪量為：G/米醪=G米醪-GV1=24446.4-814.88=糖化鍋的麥芽醪量為：G麥醪=G麥芽+G2=37012+36271.2=73283.2(kg)故進入第二次煮沸的混合醪量為：G混合=G/米醪+G麥醪=23631.52+73283.2=96914.72(kg)（2）根據(jù)工藝，糖化結(jié)束醪溫為78℃，抽取混合醪的溫度為70℃，則送到第二次煮沸的混合醪量為：G混合（3）麥醪的比熱容=740.8×=4.13KJ/(kg.K)混合醪比熱容：C混合=23631.52=4.04kJ/（kg·K）（4）故Q413.4.2二次煮沸過程蒸汽帶走的熱量Q42煮沸時間為10min，蒸發(fā)強度5%，則蒸發(fā)水分量為：GV2=26.7%×=215.6(kg)Q42=hG式中，h為煮沸溫度下飽各蒸汽的焓（kJ/kg）3.4.3熱損失Q43根據(jù)經(jīng)驗有：Q42=15%（Q41+Q42）3.4.4把上述結(jié)果代入公式（27）得Q4=1.15(Q41+Q42)=1.15×(3136199.105+486652.32)=4166279.139(kJ) 3.5洗槽水耗熱量Q5設(shè)洗槽水平均溫度為80℃，每100kg原料用水450kg，則用水量為:G洗=14808故Q5=G洗Cw(80-18)=66636×4.18×(80-18)=4.131×1063.6麥汁煮沸過程耗熱量Q63.6.1麥汁升溫至沸點耗熱量Q61由表2啤酒廠釀造車間物料衡算表可知，100kg混合原料可得到574kg熱麥汁，并設(shè)過濾完畢麥汁溫度為70℃，則進入煮沸鍋的麥汁量為：G麥汁又C麥汁=11104×1.71+故Q61=3.6.2煮沸強度10%，時間1.5h，則蒸發(fā)水分為：GV3=G故Q62=hGV3=12750式中：h煮沸溫度下飽和蒸汽的焓（KJ/kg）3.6.3熱損失為3.6.4把上述結(jié)果代入上式得出麥汁煮沸總耗熱Q6=1.15(Q61+Q62)=9.822×106+28.779×3.7糖化一次總耗熱量Q總Q總3.8糖化一次砂耗用蒸汽用量D使用表壓0.3MPa的飽和蒸汽，h=2725.3kJ/kg,則：D=Q式中，i為相應(yīng)冷凝水的焓（561.47kJ/kg）；η為蒸汽的熱效率，取η=95%。3.9糖化過程每小時最大蒸汽耗量Qmax在糖化過程各步驟中，麥汁煮沸耗熱量Q6為最大，且已知煮沸時間為90min熱效率為95%，故：Qmax=Q61.5相應(yīng)的最大蒸汽耗量為：Dmax=Q3.10蒸汽單耗據(jù)設(shè)計，每年糖化次數(shù)為1300次，總共生產(chǎn)啤酒105248t.年耗蒸汽總量為：Gr=1300D=1300×33255=43231500(k每噸啤酒成品耗蒸汽（對糖化）：Gs=G每晝夜耗蒸汽量（生產(chǎn)旺季算）為：Gd=6D=6×至于糖化過程的