四川理工学院学士学位设计
第二章 工艺计算
2.1 物料衡算
2.1.1 物料衡算的意义
物料衡算是指理论上进行生产时，所要消耗的物料和可以得到的产品以及副产品的量，物料衡算的准确与否关系到整个生产工艺的合理性和设计的可行性，是整个设计阶段的重要一环。
2.1.2 物料衡算基础数据
根据表2-1的基础数据，先进行100kg原料生产10°P啤酒的物料衡算，然后进行100L 10°P啤酒的物料衡算，最后进行7万吨/年啤酒厂的物料衡算。
表2-1啤酒生产基础数据
项目 定 额 指 标 原料 配比 损 失 率 总损失率 名称 原料利用率 麦芽水分 大米水分 无水麦芽浸出率 无水大米浸出率 麦芽 大米 冷却损失 发酵损失 过滤损失 装瓶损失 啤酒总损失率 百分比﹪ 98.5 5.0 12 75 95 70 30 5.0 1.5 1.0 1.0 8.5 说明 对热麦汁而言 对热麦汁而言 2.1.3 100㎏原料生产10°P啤酒的物料衡算
热麦汁量
根据表2-1可得原料收得率分别为： 原料麦芽收得率为：
0.75(100-5)÷100=71.25%
原料大米收得率为：
0.95(100-12)÷100=83.6%
混合原料收得率为：
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（0.7371.25%+0.3383.6%）398.5%=73.83%
由上述可得100kg混合原料可制得10°P热麦汁量为：
（73.83÷10）3100=738.3（kg）
查《啤酒工业手册》得10°P麦汁在20°C的密度为1.04kg/L。而100°C热麦汁比20°C时的麦汁体积增加1.04倍。故，
1.热麦汁（100°C）体积为：
738.3÷1.0431.04=738.3（L）
2.冷麦汁量为：
738.33（1-0.05）=701.38(L)
3.发酵液量为：
701.383（1-0.015）=690.86（L）
4.过滤酒量为：
690.863（1-0.01）=683.95(L)
5.成品啤酒量：
683.953（1-0.01）=677.11（L）
2.1.4 生产100L 10°P啤酒的物料衡算
根据上述衡算结果知，100kg混合原料可生产10°P淡色啤酒约677.11L，故可得下述结果：
1.生产100L 10°P淡色啤酒需耗混合原料量为：
100÷677.113100=14.77（kg）
2.麦芽耗用量：
14.77370%=10.34（kg）
3.大米耗用量：
14.77330%=4.43（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：
738.3÷677.11310030.2%=0.218（kg）
同理，100kg原料耗酒花：
677.11÷10030.218=1.48(kg)
5.热麦汁量：
738.3÷677.113100=109.04（L）
6.冷麦汁量：
701.38÷677.113100=103.58（L）
7.发酵液量：
690.86÷677.113100=102.03（L）
8.滤过酒量:
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683.95÷677.113100=101.01(L)
9.成品酒量：
677.11÷677.113100=100（L）
10.湿糖化糟量：
设排出的湿麦糟含水分80% 湿麦芽糟量：
[(1-0.05)(100-75)/(100-80)] 310.34=12.28（kg）
湿大米糟量：
[(1-0.12)(100-95)/(100-80)] 34.43=0.97(kg)
故湿糖化糟量：12.28+0.97= 13.25（kg） 同理，100kg原料产生湿糖化糟：
677.11÷100313.25=89.72(kg)
11.酒花糟量：
设酒花在麦汁中的浸出率为40%，酒花糟含水分以80%计，则酒花糟量为：
0.218?(100?40)?100?0.654kg
(100?80)?100同理，100kg原料产生湿酒花糟：
677.11÷10030.654=4.43（kg）
12.酵母量（以商品干酵母计）
生产100L啤酒可得2kg湿酵母泥，其中一半作生产接种用，一半作商品酵母用，即为1kg。湿酵母泥含水分85%
酵母含固形物量：
13（100-85）÷100=0.15（kg）
则含水分7%的商品干酵母量：
0.153100÷（100-7）=0.16（kg）
13.二氧化碳量：
因10°P冷麦汁密度为1.04kg/L，则103.58L冷麦汁质量为： 103.5831.04=107.72（kg）
所以，10°P冷麦汁中浸出物量：103.58310%=10.36（kg）
设麦汁的真正发酵度为80%，则可发酵的浸出物量：
10.36380%=8.29（kg）
麦芽糖发酵的化学反应式为： C12H22O11+H2O→2C6H12O6
2C6H2O6→4C2H5OH+4CO2+56KJ
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设麦芽汁中的浸出物均为麦芽糖构成，则CO2生成量： 8.2934344÷342=4.27（kg） 式中 44—CO2分子量
342—麦芽糖（C12H22O11）分子量
设10°P啤酒含CO2为0.4%啤酒中其含量有：
103.5830.4%=0.41（kg）
则释放出的CO2量：
4.27-0.41=3.86（kg）
而1m3 CO2在20°C常压下重1.832kg 故释放出的CO2的体积为：
3.86÷1.832=2.11 m3
2.1.5 年产7万吨10°P啤酒糖化车间物料衡算
生产旺季以150天计，占总量的80%，则旺季日产量为: 70000380%÷150=373.33(吨/天)
设生产旺季每天糖化6次，旺季总糖化次数为63150=900次（淡季根据需要酌情调整糖化次数），可算得每次糖化可产成品啤酒量（灌装后）为：
373.33÷6=62.2（吨/次）
由此可以算出每次投料量和其他项目的物料平衡： 1. 成品啤酒量（罐装前）：
62.231000÷（1-1%）÷1.010=62206.2（L）
2. 麦芽用量：
62206.2÷677.11370=6430.9（kg）
3. 大米用量：
62206.2÷677.11330=2756.1（kg）
4. 混合原料用量：
6430.9+2756.1=9187（kg）
5. 热麦汁量：
62206.2÷677.113738.3=67827.7（L）
6. 冷麦汁量：
62206.2÷677.113701.38=64435.9（L）
7. 湿糖化糟量：
62206.2÷677.11389.72=8242.6（kg） 8. 湿酒花糟量：
62206.2÷677.1134.43=406.98（kg）
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9. 发酵液量：
62206.2÷677.113690.86=63469.4（L）
10. 过滤酒量：
62206.2÷677.113683.95=62834.6（L）
11. 酒花量：
62206.2÷677.1131.48=135.97（kg）
由于生产旺季占到全年产量的80%，由此可算得全年产量：
62206.2363150÷80%=69.983106（L）
年实际产量为：
69.98310631010=7.07（万吨）
以单次糖化生产做基准，可算得各个项目全年状况如下： 1. 全年混合原料需要量：
9187363150÷80%=10.343106（kg）
2. 全年麦芽耗用量：
6430.9363150÷80%=7.233106（kg）
3. 全年大米耗用量：
2756.1363150÷80%=3.103106（kg）
4. 全年酒花耗量：
135.97363150÷80%=1.53310（kg）
5. 热麦汁量：
67827.7363150÷80%=76.313106（L）
6. 冷麦汁量：
64435.9363150÷80%=72.493106（L）
7. 全年湿糖化糟量：
8242.6363150÷80%=9.283106（kg）
8. 全年湿酒花糟量：
406.98363150÷80%=4.583105（kg）
9. 全年发酵液量：
63469.4363150÷80%=71.403106（L）
10. 11.
全年过滤酒量：
62834.6363150÷80%=70.693106（L）
全年成品啤酒量：
62206.2363150÷80%=69.983106（L） 把前述的有关啤酒物料衡算计算结果整理见下表3-2：
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