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）
8
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：
7
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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