年产十万吨啤酒厂啤酒发酵工艺设计

一、啤酒生产相关知识简介

1.1           啤酒酿造工艺流程

图1  啤酒酿造图

1：原料贮仓	2：麦芽筛选机	3：提升机	4：麦芽粉碎机	5：糖化锅
6：大米筛选机	7：大米粉碎机	8：糊化锅	9：过滤槽	10：麦糟输送
11：麦糟贮罐	12：煮沸/回旋槽	13：外加热器	14：酒花添加罐	15：麦汁冷却器
16：空气过滤器	17：酵母培养及添加罐	18：发酵罐	19：啤酒稳定剂添加罐	20：缓冲罐
21：硅藻土添加罐	22：硅藻土过滤机	23：啤酒清滤机	24：清酒罐	25：洗瓶机
26：罐装机	27：啤酒杀菌机	28：贴标机	29：装箱机

 

1.2           酿造啤酒的原料

酿造啤酒的主要原料是大麦，水，酵母，酒花。

1.3           麦汁的制备

其主要过程有原辅料粉碎，糖化，醪液过滤，麦汁煮沸，麦汁后处理等几个过程。啤酒是发酵后直接饮用的饮料酒，因此，麦汁的颜色，芬香味、麦汁组成有一些会影响啤酒的风味、有一些影响发酵、最终也影响啤酒的风味。麦汁组成中影响发酵的主要因子是：原麦汁浓度、溶氧水平、pH值、麦汁可发酵性糖含量、α-氨基酸、麦汁中不饱和脂肪酸含量等。

1.4           啤酒的发酵

冷却后的麦汁添加酵母以后，便是发酵的开始，整个发酵过程可以分为：酵母恢复活力阶段，有氧呼吸阶段，无氧呼吸阶段。酵母接种后，开始在麦汁充氧的条件下，恢复其生理活性，以麦汁中的氨基酸为主要的氮源，可发酵糖为主要的碳源，进行呼吸作用，并从中获取能量而发生繁殖，同时产生一系列的代谢副产物，此后便在无氧的条件下进行酒精发酵。

二、 100000t/a啤酒厂糖化车间的物料衡算

   啤酒厂糖化车间的物料平衡计算主要项目为原料（麦芽、大米）和酒花用量，热麦汁和冷麦汁量，废渣量（糖化槽和酒花槽）等。

2.1 糖化车间工艺流程示意图

   根据我国啤酒生产现况，有关生产原料配比、工艺指标及生产过程的损失等数据如表1所示。

图2 啤酒厂糖化车间工程流程示意图

2.2 工艺技术指标及基础数据

根据表1的基础数据，首先进行100kg原料生产10°淡色啤酒的物料计算，然后进行100L 10°淡色啤酒的物料衡算，最后进行100000t/a啤酒厂糖化车间的物料平衡计算。

表1 啤酒生产基础数据

项   目	名       称	百分比（%）	项   目	名      称	百分比（%）
定   额   指   标	无水麦芽 浸出率	78	原料配比	麦    芽	70
				大    米	30
	无水大米 浸出率	90	啤酒损失率（对热麦汁）	冷却损失	7
				发酵损失	2
	原料利用率	98		过滤损失	1
	麦芽水分	6		装瓶损失	2
	大米水分	12		总 损 失	12

2.3 100kg原料（70%麦芽，30%大米）生产10°淡色啤酒的物料衡算

(1)热麦计算  根据表1可得到原料收率分别为：

麦芽收率为：   78%×(100-6) %=73.32%

大米收率为：   90%×(100-12) %=79.2%

混合原料收得率为：  （0.70×73.32%+0.30×79.2%）98%=73.58%

由上述可得100kg混合料原料可制得的10°热麦汁量为：  （73.58%×100）÷10%=735.8(kg)

又知10°麦汁在20℃时的相对密度为1.084，而100℃热麦汁比20℃时的麦汁体积增加1.04倍，故热麦汁（100℃）体积为：  735.8÷(1.084×1000)×1000×1.04=705.93(L)

  (2)冷麦汁量为：705.93×(1-0.07)=656.52(L)

(3)发酵液量为：656.52×(1-0.02)=643.39(L)

(4)过滤酒量为：643.39×(1-0.01)=636.95(L)

(5)成品啤酒量为：636.95×(1-0.02)=624.22(L)

2.4 生产100L10°淡色啤酒的物料衡算

根据上述衡算结果知，100kg混合原料可生产10°淡色成品啤酒624.22L，故可得以下结果：

（1）生产100L10°淡色啤酒需耗混合原料量为：

（100/624.22）×100=16.02 (kg)

（2）麦芽耗用量为：16.02×70%=11.21(kg)

（3）大米耗用量为：16.02-11.21=4.81(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%，故为：

(100/624.22) ×735.8×0.2%=0.24(kg)

（5）热麦汁量为：（16.02/100）×705.93=113.09(L)

（6）冷麦汁量为：（16.02/100）×656.52=105.18(L)

（7）湿糖化糟量  设热电厂出的湿麦芽糟水分含量为80%，则湿麦芽糟量为：

[（1-0.06）（100-78）/（100-80）]×11.21=11.59(kg)

而湿大米糟量为：

[（1-0.12）（100-90）/（100-80）]×4.81=2.12(kg)

故湿糖化糟量为：11.59+2.12=13.71(kg)

（8）酒花糟量  设麦汁煮沸过程干酒花浸出率为40%，且酒花糟水分含量为80%，则酒花糟量为：

[（100-40）/（100-80）]×0.24=0.72(kg)

2.5 100000t/a 10°淡色啤酒酿造车间物料衡算表

设生产旺季每天糖化8次，而淡季则糖化4次，每年总糖化次数为1800次。由此可计算出每次投料量及其他项目的物料平衡。把述的有关啤酒厂酿造车间的三项物料衡算计算结果，整理成物料衡算表，如表2所示。

表2 啤酒厂酿造车间物料衡算表

物料名称	单位	对100kg混合原料	100L 10°度淡色啤酒	糖化一次定额量	100000t/a啤酒生产
混合原料	Kg	100	16.02	8794.464	1.583×107
大麦	Kg	70	11.21	6153.931	1.108×107
大米	Kg	30	4.81	2640.536	0.475×107
酒花	Kg	1.50	0.24	131.752	2.372×105
热麦汁	L	705.93	113.09	62082.784	11.175×107
冷麦汁	L	656.52	105.18	57738.889	10.393×107
湿糖化糟	Kg	72.35	11.59	6362.538	1.145×107
湿酒花糟	Kg	4.50	0.72	395.257	7.115×105
发酵液	L	643.39	103.07	56582.126	10.185×107
过滤酒	L	636.95	102.04	56016.689	10.083×107
成品啤酒	L	624.22	100.00	54896.794	9.881×107
备注：10度淡色啤酒的密度为1012kg/m3

 

三、 100000t/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）

3.1                糖化用水耗热量Q1

根据工艺，糊化锅加水量为：

G₁=（2640.536+528.107）×4.5=14258.894(kg)

式中，2640.536kg为糊化一次大米粉量，528.107kg为糊化锅加入的麦芽粉量（为大米量的20%）

图3 啤酒厂糖化工艺流程图

而糖化锅加水量为：            G₂=5625.824×3.5=19690.384(kg)

式中，5625.824kg为糖化一次糖化锅投入的麦芽粉量，即6153.931-528.107=5625.824(kg)

而6153.931kg为糖化一次麦芽定额量。

故糖化总用水量为：

G_W=G1+G2=14258.894+19690.384=33949.278(kg)                                         (1)

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)=33949.27×(50-18)4.18=4541055.44(KJ)                            (2)

3.2           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＋Q_{23                                                              (3)}                            

3.2.1 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）                                                    (4)

(1)  计算米醪的比热容G_米醪根据经验公式G_容物=00.1[(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[（100-12）1.55+4.18×12]=1.87KJ/(Kg·K)

C_米醪=（G_大米c_大米+G_麦芽c_麦芽+ G₁c_w）/(G_大米+G_麦芽+ G₁)                         （5）
   =(2640.5×1.87+528.107×1.71+14258.894×4.18)/( 2640.536+528.107+14258.894)                                                                       

          =3.76 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+ G₁c_w×50]/( G_米醪C_米醪)                     （6）

=[(2640.536×1.87+528.107×1.71) ×18+14258.894×4.18×50]/（17427.537×3.76）

=47.08℃

其中G_米醪  = 2640.536+528.107+14258.894=17427.537（kg）

（3）把上述结果代如1中，得：

        Q₂₁=17427.537×3.76（100-47.08）=3467717.37 KJ

3.2.2 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：

      V₁=G_米醪×5%×40/60=17427.537×5%×40/60= 580.918Kg                          （7）

      Q₂₂=V₁I=580.91×2257.2=1311247.9KJ                                            （8） 

式中，I为煮沸温度（约为100℃）下水的汽化潜热（KJ/Kg）                                        

3.2.3 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）                                                               （9）

3.2.4 由上述结果得：

      Q₂=1.15（Q₂₁+Q₂₂）=1.15（3467717.37 +1311247.9）=4778965.254 KJ                 （10）

3.3 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。

3.3.1 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=528.107+19690.384=20218.491 kg                                (11)

c_麦醪=（G_{麦芽C麦芽}+G_2Cw）/（G_麦芽+G₂）

=（528.107×1.71+19690.384×4.18）/（528.107+19690.384）               （12）

=4.12KJ/(kg.K)

t_麦醪=（G_{麦芽C麦芽}×18+G_2Cw×50）/（G_{麦醪C麦醪}）

   =（528.107×1.71×18+19690.384×4.18×50）/（20218.491×4.12 ）        （13）

   =49.60℃

 

3.3.2 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=17427.537+20218.491 =37646.028Kg                           （14）

C_混合=（G_{米醪C米醪}+G_{麦醪C麦醪}）/（G_米醪+G_麦醪）                                   （15）

=（17427.537×3.76+20218.491×4.12）/37646.028

=3.95kJ/（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}）                            （16）

 =（37646.028×3.95×63-20218.491×4.12×49.60）/（17427.537×3.76）

=79.9℃

3.3.3 Q3

Q₃=G_{混合C混合}（70-63）=37646.028×3.95（70-63）=1040912.674（kJ）         （17）

 

3.4 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                                                            （18）

 

3.4.1 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-V₁=17427.537-580.918=16846.6(Kg                                  （19）

糖化锅的麦芽醪量为：

G_麦醪=G_麦芽+G₂=528.107+19690.384=20218.491 kg                                （20）

故进入第二次煮沸的混合醪量为：

G_混合=G^/_米醪+G_麦醪=16846.6+20218.491=37065.11(kg)                             （21）

 

（2）根据工艺，糖化结束醪温为78℃，抽取混合醪的温度为70℃，则送到第二次煮沸的混合醪量为：

[G_混合(78-70)]/[G_混合(100-70)]×100%=26.7%                              （22）

 

（3）麦醪的比热容

   c_麦醪=（G_{麦芽C麦芽}+G₂）/（G_麦芽+G₂）

=（528.107×1.71+19690.384×4.18）/（528.107+19690.384）                （23）

=4.11KJ/(kg.K)

 

混合醪比热容：

c_混合=（G^/_米醪c_米醪+G_麦醪c_麦醪）/（G^/_米醪+G_麦醪）                                  （24）

=（16846.6×3.76+20218.491×4.11）/37065.11

=3.95kJ/（kg·K）

（4）故Q₄₁=26.7%G_混合c_混合（100-70）=1172721.548（kJ）                           （25）

 

3.4.2 二次煮沸过程蒸汽带走的热量Q₄₂

煮沸时间为10min，蒸发强度5%，则蒸发水分量为：

V₂=G_混合×5%×10/60

     =37065.11×5%×10/60

     =308.876(kg)

Q₄₂=IV₂=2257.2×308.876=697194.72(kJ)                                        （26）

式中，I为煮沸温度下饱各蒸汽的焓（kJ/kg）

 

3.4.3 热损失Q₄₃

根据经验有：Q₄₂=15%（Q₄₁+Q₄₂）                                                      （27）

 

3.4.4 把上述结果代入公式（27）得

Q₄ =1.15(Q₄₁+Q₄₂) =1.15(1172721.548+697194.72) =2150403.7 (kJ)               （28）

3.5 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:

G_洗=8794.464×450/100=3957508.8(kg)其中8794.464为混合原料一次糖化量

故    Q₅=GCw(80-18)= 3957508.8×4.18×(80-18)=797405486(kJ)                   （29）

3.6 麦汁煮沸过程耗热量Q6

                                                             （30）

3.6.1 麦汁升温至沸点耗热量Q61

由表2啤酒厂酿造车间物料衡算表可知，100kg混合原料可得到735.8kg热麦汁，并设过滤完毕麦汁温度为70℃，则进入煮沸锅的麦汁量为：

G麦汁 =8794.464×735.8/100=64709.666（kg）

又C麦汁=（6153.931×1.71+2640.536×1.87+8794.464×6.4×4.18）/（8794.464×7.4）   

       =3.85(kJ/kg.k)

故Q₆₁= G麦汁C麦汁 (100-70)= 64709.666×3.85×30=7473966.423 (kJ)               (31）

3.6.2 煮沸强度10%，时间1.5h，则蒸发水分为：

V3=64709.666×10%×1.5=2911.94(kg)    其中64709.666为煮沸锅的麦汁量

故Q62=I V3=146062658.095 KJ                                                         (32）

3.6.3 热损失为

                                                               (33）

3.6.4 把上述结果代入上式得出麦汁煮沸总耗热

    Q6 =1.15(Q61+ Q62)=176567118.196 (KJ)                                                                (34）

3.7 糖化一次总耗热量Q总

Q总=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6 = 986483941.264（KJ）                                       （35）

3.8 糖化一次砂耗用蒸汽用量D

使用表压0.3MPa的饱和蒸汽，I=2725.3Kj/kg,i为相应的冷凝水的焓(561.47kj/kg), η为蒸汽的热效率则：    D= Q总/[（I-i）η]

=986483941.264/[(2725.3-561.47)×95% ]                                      （36）

=479891.742(kg/h)              

式中，i为相应冷凝水的焓（561.47kJ/kg）；η为蒸汽的热效率，取η=95%。

3.9 糖化过程每小时最大蒸汽耗量Qmax

在糖化过程各步骤中，麦汁煮沸耗热量Q₆为最大，且已知煮沸时间为90min热效率为95%，故：

Qmax=Q6/(1.5×95%)=176567118.196 /(1.5×95%)=123906749.611(KJ/h)                  (37)

相应的最大蒸汽耗量为：

Dmax=Qmax/（I-i）=123906749.611/(2725.3-561.47)=57262.701(kg/h)                       （38）

3.10 蒸汽单耗

据设计，每年糖化次数为1800次，总共生产啤酒100000t.年耗蒸汽总量为：

Dr=479891.742×1800=863805136(Kg)

每吨啤酒成品耗蒸汽（对糖化）：

D5=863805136/100000=8638.051(kg/t啤酒)

每昼夜耗蒸汽量（生产旺季算）为：

Dd=479891.742 ×8=3839133.94(kg/d)

至于糖化过程的冷却，如热麦汁被冷却成热麦汁后才送井发酵车间，必须尽量回收其中的热量。最后若需要耗用冷冻水，则在以下“耗冷量计算”中将会介绍

最后，把上述结果列成热量消耗综合表，如表3

表3  100000t/a啤酒厂糖化车间总热量衡算表

名称	规格 （MPa）	每吨消耗定额（kg）	每小时最大用量（kg/h）	每昼夜消耗量（kg/d）	每年消耗量（kg/a）
蒸汽	0.3（表压）	8638.051	57262.701	3839133.94	863805136

 

四、 100000t/a啤酒厂发酵车间的耗冷量衡算

啤酒发酵工艺有上面发酵和下面发酵两大类，而后者有传统的发酵槽发酵和锥形罐发酵等之分^[8]。不同的发酵工艺，其耗冷量也随之改变。下面以目前我国应用最普遍的锥形罐发酵工艺进行100000t/a啤酒厂发酵车间的耗冷量计算。

4.1 发酵工艺流程示意图

          冷却

94℃热麦汁        冷麦汁（6℃）      锥形灌发酵     过冷却至-1℃    贮酒      过滤    清酒灌

图4  发酵工艺流程

4.2 工艺技术指标及基础数据

   年产10°淡色啤酒100000t;旺季每天糖化8次，淡季为4次，每年共糖化1800次;主发酵时间6天；

   4锅麦汁装1个锥形罐；

   10°Bx麦汁比热容c₁=4.0KJ/（kgK）；

   冷媒用15%酒精溶液，其比热容可视为c₂=4.18 KJ/（kgK）；

   麦芽糖化厌氧发酵热q=613.6kJ/kg；

麦汁发酵度60%。

根据发酵车间耗冷性质，可分成工艺耗冷量和非工艺耗冷量两类，即：      （39）

4.3 工艺耗冷量

4.3.1 麦汁冷却耗冷量Q1

    近几年来普遍使用一段式串联逆流式麦汁冷却方法^[9]。使用的冷却介质为2℃的冷冻水，出口的温度为85℃。糖化车间送来的热麦汁温度为94℃，冷却至发酵起始温度6℃。

根据表2啤酒生产物衡酸表，可知每糖化一次热麦汁62082.784L，而相应的麦汁密度为1048kg/m³,故麦汁量为：

G=1048×62.082784=650662.758(kg)

又知10⁰ Bx麦汁比热容C₁=4.0KJ/(Kg·k),工艺要求在1h小时内完成冷却过程，则所耗冷量为：

Q₁  =[G_C（t₁-t₂）]/τ                                                  (40)

  =[650662.758×4.0(94-6)]/1

=22902090.686(KJ/h)

式中t₁和t₂——分别表示 麦汁冷却前后温度（℃）

         τ——冷却操作过程时间（h）

根据设计结果，每个锥形发酵罐装4锅麦汁，则麦汁冷却每罐耗冷量为：

Q_f=4Q₁=4×22902090.686=91608362.746(kJ)                                       (41)

相应地冷冻介质（2℃的冷冻水）耗量为：

M_f=Q₁/[C_m（t₄-t₃）]= 22902090.686/[4.18(85-2)]=66011.675(kg/h)                (42)

式中，t₃和t₄——分别表示冷冻水的初温和终温（℃）

           C_m——水的比热容[KJ/（kg·K）]

 

4.3.2 发酵耗冷量Q2

（1）发酵期间发酵放热Q₂₁，假定麦汁固形均为麦芽糖，而麦芽糖的厌氧发酵房热量为613.6kJ/kg。设发酵度为60%，则1L麦汁放热量为：

q₀=613.6×10%×60%=36.82(kJ)

根据物料衡算，每锅麦汁的冷麦汁量为57738.889L,则每锥形缺罐发酵放热量为：

Q₀₁=36.82×57738.889×4=8503783.572(kJ)

由于工艺规定主发酵时间为6天，每天糖化8锅麦汁（旺季），并考虑到发酵放热不平衡，取系数1.5,忽略主发酵的升温，则发酵高温时期耗冷量为：

Q₂₁ =（Q₀₁×1.5×7）/(24×6×4)

      =(8503783.572×1.5×7)/(24×6×4)]

      =25836.148(kJ/h)

(2)发酵后期发酵液降温耗Q₂₂主发酵后期，发酵后期，发酵液温度从6℃缓降到-1℃。每天单罐降温耗冷量为：

Q₀₂=4GC₁[6-（-1）]=4×650662.758×4.0×7=72874228.896(KJ)               （43）

工艺要求此过程在2天内完成，则耗冷量为（麦汁每天装1.5个锥形罐）：

Q₂₂=（1.5Q₀₂）/(24×2)=(1.5×72874228.896)/(24×2)=2277319.653(KJ/h)       (44)

（3）发酵总耗冷量Q₂

Q₂=Q₂₁+Q₂₂=25836.148+2277319.653=2303155.801(kJ/h)                      (45)

(4)每罐用冷媒耗冷量Q₀

Q₀=Q₀₁+Q₀₂=8503783.572+72874228.896=81378012.468kg/h                    (46)

(5)发酵用冷媒耗（循环量）M₂发酵全过程冷却用稀酒精液作冷却介质，进出口温度为-8℃和0℃，故耗冷媒量为：

M₂=Q₂/（Cm×8）=2303155.801/(4.18×8)=66874.276kg/h                    (47)

 

4.3.3酵母洗涤用冷无菌水冷却的耗冷量Q3

在锥形罐啤酒发酵过程，主发酵结束时要排放部分酵母，经洗涤活化后重复用于新麦汁的发酵，一般可重复使用5—7次。设湿酵母添加量为麦汁量的1.0%，且使用1℃的无菌水洗涤，洗涤无菌水量为酵母量的3倍。冷却前无菌水温30℃。用-8℃的酒精液作冷地介质。

由中述条件，可得无菌水用量为：

Gw′=650662.758×6×1.0%×3=117119.296(kg/d)       

式中 650662.758——糖化一次的冷麦汁量（kg）

每班无菌水量：Gw= Gw′/3=117119.296/3=39039.765(kg/每班)                          （48）

假无菌水冷却操作在2h小时内完成，则无菌水冷却耗量为：

Q₃=[GwGm(tw-tw′)]/r =[39039.765×4.18×(30-1)]/2=2366200.186(kg/h)   （49）

所耗冷冻介质量为：

M₃=Q₃[cw(t2-t1)]/r=2366200.186(4.18×8)=79125734.211(kg/h)          （50）

式中，t1和t2——冷冻酒精液热交换前后的温度，分别为-8℃和0℃。

每罐用于酵母洗涤的耗冷量：

Q₃=[GwGm(tw-tw′)]/1.5=[39039.765×4.18×(30-1)]/1.5 =3154933.542(kJ)     (51)

式中    1.5——每班装罐1.5罐

4.3.4  酵母培养耗冷量Q4

根据工艺设计，每月需进行一次酵母纯培养，培养时间为12d，即288h。根据工厂实践，年产100000t啤酒培养冷量为139333.333（Kj/h），则

对应的年冷耗量为：

Q₄’= Q₄×288×10=4.013×10⁸(KJ)                                   （52）

相应的高峰冷冻介质循环量为：

M₄ =Q₄/[cw(t₁-t₂)]=139333.333/(4.18×8)

      =4166.667(kg/h)

4.3.5发酵车间工艺耗冷量Qt

综上计算，可算出发酵车间的工艺耗冷量为：

Qt=Q1＋Q2＋Q3＋Q4=22902090.686＋2303155.801＋3154933.542＋139333.333         

=28499513.362(Kj/h)

 

4.4 非工艺耗冷量Qnt

除了上述的发酵过程工艺耗冷量外，发酵罐外壁、运转机械、维护结构及管道等均会耗用或散失冷量，构成所谓的非工艺耗冷量，现分别介绍。

4.4.1露天锥形罐冷量散失Q5

锥形罐啤酒发酵工厂几乎都把发酵罐置天露天，由于太阳辐射，对流传热和热传导等造成冷量散失。通常，这部分的冷量由经验数据坟取。根据经验，年产10万吨啤酒厂露天锥形罐的冷量在43000-100000kJ/t啤酒之间，若在南方亚热地区设厂，可取高值。故旺季生天耗冷量为：

Q_5’=G_b ×100000=20.24×1.012×6×100000=12289726(Kj/d)                      （54）

式中，G_b——旺季成品啤酒日产量（t）

若白天日晒高峰耗冷为平均每小时耗冷量的2倍，则高峰耗冷量为：

Q₅  =2Q_5’/24=2× 12289726/24=1024144  (KJ/h)                             （55）

冷媒（-8℃稀酒精）用量：

M₅=Q₅/Cm(t₂-t₁)= 1024144 /4.18/8=30626.316 (KJ/h)                      （56）

4.4.2 清酒罐、过滤机及管道等散失冷量Q6

因涉及的设备、管路很多，若按前面介绍的公式计算，十分繁杂，故啤酒厂设计时往往根据实验经验选取。通常，取，所以：

Q6=12％Qt=12％×28499513.362=3419941.603(KJ/h)                          （57）

冷媒（-8℃稀酒精）用量：

M6=Q6/[cw(t2-t1)]= 3419941.603/(4.18×8)=102270.981(KJ/h)                      （58）

4.5 100000t/a啤酒厂发酵车间冷量衡算表

将上述计算结果，整理后可得100000t/a啤酒厂发酵车间冷量衡算表，如表4所得

表4 啤酒厂发酵车间冷量衡算表

耗冷分类	耗冷项目	每小时耗冷量(kJ/h)	冷媒用量 (kJ/h)	每罐耗冷 (kJ)	年耗冷量 （kJ）
工 艺 耗 冷 量	麦汁冷却Q1	22902090.686	66011.675 (M1)	91608362.746	3.43×1010
	发酵耗冷Q2	2303155.801	66874.276 (M2)	81378012.468	3.05×1010
	无菌水冷却Q3	2366200.186	79125734.211 (M3)	3154933.542	1.18×109
	酵母培养Q4	139333.333	4166.667 (M4)	1070137.333	4.013×108
	工艺总耗冷Qt	28499513.362	—————	132726443.1	4.98×1010
非工艺 耗冷量	锥形罐冷损Q5	1024144	30626.316 (M5)	8193155.333	3.07×109
	管道等冷损Q6	3419941.603	102270.981 (M6)	15927170.44	5.97×109
	非工艺总耗冷Qnt	4444085.603	—————	24120325.77	9.04×109
合计	总耗冷Q	32943598.96	—————	156846768.9	5.804×1010
单耗	580400kJ/t啤酒