麦芽汁糖化车间工艺设计(糊化锅)

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第四节 水平衡计算

以表2基础数据为计算基准,混合原料量为19509.4kg(单位批次投料量)。料水比为1:4.5。

4.1.糖化耗水量计算:

100kg混合原料大约需用水量400kg。

糖化用水量=19509.4×400/100=78037.6(kg) 糖化用水时间设为0.5h,故:

每小时最大用水量=78037.6/0.5=156075.2(kg/h)

4.2.洗槽用水:

100kg原料约用水450kg,则需用水量: 19509.4×450/100=87792.3(kg) 用水时间为1.5h,则每小时:

洗槽最大用水量=87792.3/1.5=58528.2(kg/h)

4.3.糖化锅洗刷用水:

有效体积为20m3的糖化锅及其设备洗刷用水每糖化一次,用水约6t,用水时间为2h,故:

洗刷最大用水量=6/2=3(t/h)

4.4.沉淀槽冷却用水:

G=Q/C*(t2-t1)

式中 热麦汁放出热量Q=Gp·Cp(t1′-t2′) 热麦汁相对密度麦汁=1.04

热麦汁量Gp=13656.6×1.04=14202.8(kg/h) 热麦汁比热容Cp=4.1[kJ/(kg·K)] 热麦汁温度t1′=100℃ t2′=55℃ 冷却水温度t1=18℃ t2=45℃ 冷却水比热容C=4.18[kJ/(kg·K)]

Q=14202.8×4.1(100-55)=2620428.4(kJ/h)

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G=2620428.4/4.18(45-18)=23218.4(kg/h)

4.5.沉淀槽洗刷用水:

每次洗刷用水3.5t,冲洗时间设为0.5h, 则每小时最大用水量=3.5/0.5=7(t/h)

4.6.麦汁冷却器冷却用水:

麦汁冷却时间设为1h,麦汁冷却温度为55℃→6℃ 分两段冷却,第一段:麦汁温度 55℃→25℃ 冷水温度 18℃→30℃ 冷却水用量:G=Q/C*(t2-t1)

麦汁放出热量:Q=Gp*Cp(t1′-t2′)/t

式中 热麦汁量Gp=14202.8(kg/h) 热麦汁比热容Cp=4.1[kJ/(kg·K)] 热麦汁温度t1′=55℃ t2′=25℃ 水的比热容C=4.18[kJ/(kg·K)]

冷却水温度t1=18℃ t2=30℃ 麦汁冷却时间t=1h Q=14202.8*4.1*(55-25)=1746944.4(kJ/h) G=1746944.4/(4.18*(30-18))=34827.4(kg/h)

4.7.麦汁冷却器冲刷用水:

设冲刷一次,用水4t,用水时间为0.5h,则:最大用水量为:4/0.5=8(t/h)

4.8.其他用水:

包括冲洗地面等用水

4.9啤酒厂用水平衡表

表3啤酒厂用水平衡表 名称 规格 吨产品消耗 t/t 冷水 自来水 9.32 每小时用量 t/h 555.62 每天用量 t /d 6667.50 年耗量 t/年 2000250 9

第五节250000t/a啤酒厂糖化车间的热量衡算

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)

5.1 糖化用水耗热量Q1

根据工艺,糊化锅加水量为:G1=(5852.8+1170.5)×4.5=31604.6(kg) 式中,5852.8kg为糊化一次大米粉量,1170.5kg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=12486.1×3.5=43701.35(kg)

式中,12486.1kg为糖化一次糖化锅投入的麦芽粉量,即13656.6-1170.5=12486.1(kg) 而13656.6kg为糖化一次麦芽定额量。

故糖化总用水量为:GW=G1+G2=31604.6+43701.35=75305.95(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=(G1+G2)cw(t1-t2)=75305.95×(50-18) 4.18=10072923.87(KJ)

5.2 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 5.2.1 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) (1) 计算米醪的比热容G米醪根据经验公式G容物=0.01[(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+4.18×12]=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) =(13656.6×1.89+5852.8×1.71+31604.6×4.18]/( 13656.6+5852.8+31604.6)

=3.29 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 =[(G大米c大米+G麦芽c麦芽)×18+ G1cw×50]/( G米醪C米醪)

=[(13656.6×1.89+5852.8×1.71) ×18+31604.6×4.18×50]/(51114×3.29) =43.1℃

其中G米醪 =13656.6+5852.8+31604.6=51114(kg) (3)把上述结果代如1中,得: Q21=5183.9×3.76(100-47.5)=9568591.91KJ 5.2.2 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%,则蒸发水量为:

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V1=G米醪×5%×40/60=51114×5%×40/60=1703.8 Kg 故Q22= V1I=1703.8×2257.2=3845817.36KJ 式中,I为煮沸温度(约为100℃)下水的汽化潜热(KJ/Kg) 5.2.3 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) 5.2.4 由上述结果得:

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Q2=1.15(Q21+Q22)=1.15(9568591.91+3845817.36)=1.54*10 KJ

5.3 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。

5.3.1 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=12486.1+43701.35=56187.45 kg c麦醪=(G麦芽C麦芽+G2Cw)/(G麦芽+G2)

=(12486.1×1.71+43701.35×4.18)/(12486.1+43701.35) =3.63KJ/(kg.K) t麦醪=(G麦芽C麦芽×18+G2Cw×50)/(G麦醪C麦醪) =(12486.1×1.71×18+43701.35×4.18×50)/(56187.45×3.63) =46.67℃

5.3.2 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=51114+56187.45=107301.45Kg C混合=(G米醪C米醪+G麦醪C麦醪)/(G米醪+G麦醪)

=(51114×3.29+56187.45×3.63)/107301.45 =3.46kJ/(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) =(107301.45×3.46×63-56187.45×3.63×46.67)/(51114×3.29) =195℃ 5.3.3 Q3

Q3=G混合C混合(70-63)=107301.45×3.46(70-63)=2598841.119(kJ)

5.4 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 5.4.1 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:

G/米醪=G米醪-V=51114-1703.8=49410.2(kg)

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