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1、第四节 工艺计算,一、物料平衡计算（一）物料平衡计算的意义、方法、和步骤1.物料衡算的意义 根据质量守恒定律:GmGPGL,工艺衡算目的：（1）确定生产设备的容量、个数和主要尺寸；（2）工艺流程草图的设计；（3）物料、水、热量、耗冷量等平衡的计算。,2衡算的方法和步骤,如下：（1）确定计算的目的（2）绘物料衡算流程示意图（3）写出某些生化反应方程式（4）收集基础数据和有关物化常数（5）确定工艺指标及消耗定额（6）选定计算基准,常用计算基准有：,以单位时间物料量为基准。以单位重量、体积、摩尔数的物料量为基准。以加入设备的一批物料量为基准。,（7）根据质量守恒定律进行物料衡算；,（8）校核、整理结
2、果并列表；（9）绘出物料流程图。,二、计算实例（一）30000t/a啤酒厂糖化车间的物料衡算(61页)啤酒厂糖化车间的物料衡算项目（1）原料（麦芽、大米）和酒花用量；（2）热麦汁和冷麦汁量；（3）废渣量（糖化糟和酒花糟）等。,1糖化车间工艺流程示意图,2工艺技术指标及基础数据,（1）100kg 原料生产12淡色啤酒的物料计算；（2）100L 12淡色啤酒的物料衡算；（3）30000t/a啤酒厂糖化车间的物料衡算。3100kg 原料（75麦芽，25大米）生产12淡色啤酒的物料衡算,（1）热麦汁量 原料收率分别为：,麦芽收率为0.75(100-6)/100=70.5%大米收得率为0.92(100-
3、13)/100=80.04%混合原料收得率为：(0.7570.5%+0.2580.04%)98.5%=71.79%.得100kg混合原料可制得的12热麦汁量为：（71.7912）100=598.3(kg)12麦汁在20的密度为1.084，100热麦汁比20时的麦汁体积增加1.04倍，热麦汁（100）体积为：(598.31.084)1.04=574(L),（2）冷麦汁量为：574(1-0.075)=531(L)(3)发酵液量为：531(1-0.016)=522.5(L)(4)过滤酒量为：522.5(1-0.015)=514.7(L)（5）成品啤酒量为：514.7(1-0.02)=504.4(L)
4、,4生产100L12淡色啤酒的物料衡算 100kg混合原料得12啤酒504.4L,得出结果有：（1）生产100L 12淡色啤酒需耗混合原料量为：(100/504.4)100=19.83(kg)(2)麦芽耗用量为：19.8375%=14.87(kg)（3）大米耗用量为：19.83-14.87=4.96(kg),（4）酒花耗用量 浅色啤酒，热麦汁加入的酒花量为0.2%，酒花耗用量为：（574504.4）1000.2%=0.228(kg)（5）热麦汁量为：（574504.4）100=113.8(L)（6）冷麦汁量为：（531504.4）100=105.3(L),（7）湿糖化糟量 排出的湿麦糟水分含量
5、为80，则湿麦糟量为：(1-0.06)(100-75)/(100-80)14.87=17.47(kg)湿大米糟量为：(1-0.13)(100-92)/(100-80)4.96=1.73(kg)湿糖化糟量为：17.47+1.73=19.2(kg)（8）酒花糟量 麦汁煮沸过程干酒花浸出率为40，酒花糟水分含量为80，则酒花糟量为：(100-40)/(100-80)0.228=0.684(kg),530000t/a12淡色啤酒糖化车间物料衡算表 设旺季每天糖化6次，而淡季则糖化4次，每年总糖化次数为1500次，列表。,二、水用量衡算（一）水用量计算的意义（二）水用量计算的方法和步骤 两种方法：“单位
6、产品耗水量定额”估算和计算。计算方法和步骤如下：弄清题意和计算的目的及要求,1绘出用水量计算流程示意图2收集设计基础数据 3.确定工艺指标及消耗定额等4选定计算基准 同物料衡算5.对结果校核、列表。,（三）水用量计算实例1“单位产品耗水量定额”估算实例“单位产品耗水量定额”实例 部分乳制品平均吨成品耗水量（t/t成品）啤酒 810,2用水量计算实例 5000ta啤酒为计算基准(1）耗水量计算,(2）洗糟用水(3)糖化锅洗刷用水,（4）沉淀槽冷却用水,（7）麦汁冷却器冲刷用水（8）酵母洗涤用水（无菌水）,（9）发酵罐洗刷用水（10）贮酒罐冲刷用水,（11）清酒罐冲刷（12）过滤机用水,（13）洗
7、棉机用水,（14）鲜啤酒桶洗刷用水,（15）洗瓶机用水,（16）装酒机用水（17）杀菌机用水,（18）其他用水,三、热量平衡计算（一）热平衡计算的意义（二）用汽量计算的方法和步骤方法有两种：“单位产品耗汽量定额”估算和计算的方法。方法和步骤如下：同用水量一样，全过程或单元设备的用汽量计算。,.画出单元设备的物料流向及变化的示意图。.分析物料流向及变化，写出热量计算式：入 出 损 式中 入输入的热量总和（KJ）出输出的热量总和（KJ）损损失的热量总和（KJ）通常 入 出 损,式中 物料带入的热量（KJ）由加热剂（或冷却剂）传给设备和所处理的物料的热量（KJ）过程的热效应（KJ）物料带出的热量（K
8、J）加热设备需要的热量（KJ）加热物料需要的热量（KJ）气体或蒸气带出的热量（KJ）,.收集数据.确定合适的计算基准 5.进行具体的热量计算的相关公式,汽量计算注意几个问题：（1）全面不遗漏。（2）有相变时，必需确定相态基准。（3）正确选择与计算热力学数据。（4）物料和热量计算可联合进行。,（三）用汽量计算实例 1.“单位产品耗汽量定额”估算实例 部分乳制品平均每t成品耗汽量表 产品名称 耗汽量(tt成品）啤酒 0.450.55,2用汽量计算实例 5000ta啤酒厂糖化车间热量计算（70页）工艺流程示意图如下图所示。说明：投料量为糖化一次的用料量。,（1）糖化工段耗汽量 生产用最大蒸气压力 2
9、47KPa 自来水平均温度 18 糖化用水平均温度 50 洗糟用水平均温度 80 糖化用水耗热量1 Q156854.18（5018）760425.6（kJ）,第一次蒸煮耗热量Q2 Q2Q2Q2 Q2GC水（100t0）Q22346.33.76（10047.1）466688.5（kJ）Q22257.278.21176535.6（kJ）Q21.15（Q2Q2）739707.7（kJ）第二次煮沸前混合醪升温 至70的耗热量Q3 Q3G混合C混合（7063）181518.78（kJ）,第二次煮沸混合醪的耗热量Q4 由糖化工艺流程可知：Q4 Q4Q4Q4 Q4 26.7G混合醪C混合（10070）207
10、709.34（kJ）Q42257.2W2257.215.64 35293.7（kJ）Q415（Q4Q4）Q41.15（Q4Q4）1.15（207709.3435293.7）279453.5（kJ）,洗糟水耗热量Q5 Q5G洗糟C水（8018）1657198.6（kJ）麦汁煮沸过程耗热量Q6 Q6Q6Q6Q6Q6G麦汁C麦汁（10070）979407.36（kJ）Q62257.21275.272878539.44（kJ）Q615（Q6Q6）结合以上三项结果得：Q61.15（Q6Q6）4436638.82（kJ）,糖化一次总耗热量Q总 糖化一次耗用蒸气量D 使用表压为0.3Mpa的饱和蒸汽，I2725.3kJkg，则：式中：I为相应冷凝水的焓（561.47kJkg）；为蒸 汽的热效率，取95,糖化过程中每小时最大蒸汽耗量Qmax 糖化过程各步骤中，麦汁煮沸耗热量Q6为最大，且知煮沸时间为90min，热效率95，故：相应的最大蒸汽耗量为：,计算的结果列成热量消耗综合表，如表所示。,四、耗冷量计算（一）耗冷量计算的意义（二）耗冷量计算的方法和步骤 分类：1、工艺耗冷量 2、非工艺耗冷量,啤酒发酵车间冷量衡算表,
