3 设计计算说明
3.1 物料平衡计算
1.对100kg原料（75%麦芽，25%大米）生产12°淡色啤酒物料衡算
（1）热麦汁量 据表2-5可得到原料收率为：
麦芽收率： 0.75*（100-6）/100=71.9% 大米收率 0.92*（100-13）/100=80.04%
混合原料收得率为： （0.75*70.5%+0.25*80.04%）*98.5%=71.79% 由上述可得100kg混合原料可制得的12°热麦汁量为： （71.79/12）*100=598.3(kg) 又知12°麦汁在20 oC时的相对密度为1.084，而100 oC热麦汁比20 oC时的麦汁体积增加1.04倍，故热麦汁（100oC）体积为：
（598.3/1.084）*1.04=574 (L) （2）冷麦汁的量为： 574*(1-0.03)=556.8 (L)
（3）发酵液量为： 556.8*（1-0.01）=551.2 (L) （4）过滤酒量为： 551.2*（1-0.01）=545.7 (L) （5）成品啤酒量为： 545.7*（1-0.01）=540.2 (L)
2.生产 1000L 12o淡色啤酒的物料衡算
根据上述衡酸结果知，100kg混合原料可产生12o成品啤酒540.2L，故可得出下述结果： 生产1000L12o淡色啤酒需耗混合原料量
（1000/540.2）*100=185.1kg （2）麦芽耗用量为： 185.1*75%=138.8 (kg) （3）大米耗用量为： 185.1-138.8=46.3 (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%，故酒花耗用量为： （574/540.2）*1000*0.2%=2.13 (kg)
（5）热麦汁量为： （574/540.2）*1000=1063 (L) （6）冷麦汁量为： （556.8/540.2）*1000=1031 (L)
（7）湿糖化槽量为 设排除的湿麦槽水分含量为80%，则湿麦槽量为： [（1-0.06）*（100-75）/（100-80）]*138.8=163.1 (kg) 而湿大米槽量为：[(1-0.13)*(100-92)/(100-80)*46.3]*46.3=16.11 (kg) 故湿糖化槽量为：163.1+16.11=179.2 （kg）
（8）酒花槽量：设麦汁煮沸过程干酒花浸出率为40%，且酒花槽水分含量为80%，则酒花槽量为： [（100-40）/（100-84）]*2.13=6.39 (kg)
3. 200t/a12o淡色啤酒糖化车间的物料衡算
（1）由以上设计中可得出100kg原料可得成品啤酒540.2L 12°P啤酒的密度为ρ=1012kg/m3，
540.2L啤酒的质量M=540.2L31012 kg/m3=546.68kg 由此可得出：
年产200吨的啤酒所需要的原料量为：2000003100/546.68=3.66310000kg 所以：
年产200吨啤酒所需的麦芽质量：3.6631000030.75=2.75310000kg
年产200吨啤酒所需的大米质量：3.66310000-2.75310000=0.91310000kg 设生产的时间为：4—9月为生产的旺季，每天糖化6次，每个月生产28天， 3—10月为生产的淡季，每天糖化4次，每个月生产22天
则全年的总糖化次数为：632836+432236=1008+528=1536次 （2）每次糖化物料衡算：
每次糖化投料 3.66310000/1536=23.83kg 每次麦芽投料 23.8330.75=17.87kg 每次大米投料 23.83-17.87=5.96kg
每次热麦汁收得率为 （71.79/12）323.83=142.56kg
表3-1 200t/a啤酒厂糖化车间的物料衡算表 物料名称 单位 对100kg混合原料 100 75 25 1.15 574 556.8 96.78 3.45 551.2 545.7 540.2 1000L12o淡色啤酒 185.1 138.8 46.3 2.13 1063 1031 179.2 6.39 1020 1010 1000 糖化一次定200t/a啤酒生额量（28.73L 产 12o啤酒） 23.83 17.87 5.96 0.27 136.77 132.67 22.94 0.81 131.34 130.03 128.73 36600 27500 8100 414.72 210078 203781 35236 1244 201738 199726 197729 混合原料 麦芽 大米 酒花 热麦汁 冷麦汁 湿糖化槽 湿酒花槽 发酵液 过滤酒 成品啤酒 kg kg kg kg L L kg kg L L L 备注: 12o淡色啤酒的密度为1012kg/ m3 ，实际年生产啤酒200.1t。
3.2 热量平衡计算 （一）糖化用水耗热量Q1
根据工艺，糊化锅加水量为：
m1=（5.96+1.19）34.5=32.18 kg
式中 5.96——糖化一次大米粉量
1.19——糊化锅加入麦芽粉的量（为大米量的20%） 糖化锅加水量为：
m2=16.6833.5=58.38 kg
式中，16.68为糖化一次糖化锅投入的麦芽粉量，即17.87-1.19=16.68（kg）。而17.87为糖化一次麦芽定额量。
故糖化总用水量为：
mw= m1+m2=90.56（kg）
自来水平均温度取t1=18℃，而糖化配料用水温度t2=50℃，故耗热量为： Q1=（m1+m2）cw（t1+t2）=90.5634.18310332=1.211310（kJ）
34（二）第一次米醪煮沸耗热量Q2
由糖化工艺流程（图2-2）可知，
Q2'=Q2''+Q2'''+Q2 （3-1）
'Q21.糊化锅内米醪由初温
'Q2t0加热至100℃耗热
=m米醪c米醪（100- t0） （3-2）
（1）查《生物工程工厂设计概论》可得： c麦芽=1.71kJ/（kg2K） c故：
大米=1.89kJ/（kg2K）
m大米c大米?m麦芽c麦芽?m1cwc米醪=
m大米?m麦芽?m1
5.96*1.89?1.19*1.71?32.18*4.185.96?1.19?32.18 =
=3.75kJ/（kg2K）
（2）米醪的初温t0 设原料的初温为18℃，我饿热水为50℃，则
(m大米c大米?m麦芽c麦芽）*18?m1cw*50t0=
m米醪c米醪
=47.2℃ 式中m米醪=39.33（kg）
（3）把上述结果带回式（3-2），得：
'Q2=39.3333.753（100-47.2）
=7787.34（kJ） 2.煮沸过程中蒸汽带出的热量
''Q2
设煮沸时间为40min，蒸发量为每小时5%，则蒸发水分量为:
m米醪*5%*40 mV1=
60
=1.311(kg) 故
''Q2=mV1I=1.31132257.2=2959.19（kJ）
式中 I——煮沸温度（约100℃）下水的汽化潜能（kJ/kg） 3.热损失
'''Q2
米醪升温和第一次煮沸过程的热损失约为前两次耗热量的15%，即：
'Q2''+Q2'=15%（Q2''+Q2）
4.由上述结果得Q2
Q2'=1.15（Q2''+Q2）
=12358.51（kJ）
（三）第二次煮沸前混合醪升温至70℃的耗热量Q3
按糖化工艺，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℃，故混合前米醪先重100℃冷却到中间温度t0。 1.糖化锅中麦醪的初温t麦醪
已知麦芽粉初温为18℃，用50℃的热水配料，则麦醪温度为：
m麦芽c麦芽*18?m2cw*50 t麦醪=
m麦醪c麦醪
其中，糖化锅中m麦醪=m麦+m2=75.06（kg）
2.米醪的中间温度t
根据热量衡算，且忽略损失，米醪与麦醪并和前后的焓不变，则米醪的中间温度为：
m混合c混合t混合?m麦醪c麦醪t麦醪 t=其中，麦醪的比热容
m米醪c米醪m麦芽c麦芽?m2cw
c麦醪=混合醪的比热容
m麦醪16.68*1.71?58.38*4.1816.68?58.38==3.63kJ/(kg2K)
m麦醪c麦醪?m米醪c米醪 c混合=
m混合=3.67kJ/（kg2K）
114.39*3.67*63?75.06*3.63*46.6739.33*3.75故 t=
=93.11℃
因此温度比煮沸只低6.99℃ ，考虑到米醪由糊化锅到糖化锅输送过程的热损失，可不必加中间冷却器。
3.由上述结果得Q3
Q3=m混合c混合（70-63）=2938.68kJ
（四）第二次煮沸混合醪的耗热量Q4
由糖化工艺流程可知：
Q4'=Q4''+Q4'''+Q4 （3-3）
（1）经第一次煮沸后米醪量为： m
‘米醪=m米醪-mV1=39.33-1.311=38.02kg
‘米醪故进入第二次煮沸的混合醪量为： m混合= m
+m麦醪=38.02+75.06=113.08kg
（2）据工艺，糖化结束醪温为78℃，抽取混合醪温为70℃，则送到第二次煮沸的混合醪量占：
m混合（78?70） 故
'Q4100?70m混合3100%=26.7%
=26.7%m混合c混合（100-70）=3362.69kJ
''Q42.二次煮沸过程蒸汽带走的热量
煮沸时间为10min，蒸发强度为5%，则蒸发水分量为：
26.7%m混合*5%*10 mV2=故
''Q460=0.255kg
=mV2h=0.255*2257.2=574.50kg
式中 h——煮沸温度下饱和蒸汽的焓（kJ/kg） 3.热损失
'''Q4
'''Q4'=15%（Q4''+ Q4根据经验有： ）
4.把上述结果代回式（3-3）得Q4
Q4'=1.15（Q4''+ Q4）=4527.77kJ
（五）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： m洗=23.83*450/100=107.24kg
故 Q5=m洗cw（80-18）=107.24*4.18*62=27792.32kJ （六）麦汁煮沸过程耗热量Q6
''''''666Q=Q+Q+Q6 （3-4）
'Q6
1.麦汁升温至沸点所耗热量
由表3-1糖化物料衡算表可知，100kg混合原料可得到574kg热麦汁，并设过滤完毕麦汁温度为70℃。则进入煮沸锅的麦汁为： m麦汁=23.83*574/100=136.78kg
17.87*1.71?5.96*1.89?136.78*6.4*4.18136.78*7.4又 c麦汁=
=3.514kJ/（kg2K）
'Q6= c麦汁 m麦汁（100-70）=14419.35kJ