管理运营方案年产啤酒物料衡算啤酒工业手册.docx

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管理运营方案年产啤酒物料衡算啤酒工业手册

年产啤酒物料衡算（啤酒工业手册）

第二章工艺计算及车间设备布置

第壹节工艺计算

一、物料衡算

（壹）麦芽生产

1、基础数据（见表7-2-1）

表7-2-1麦芽生产基础数据

项目

%

代号

原大麦含水分

13

W1

浸渍大麦含水分

45

W2

绿麦芽含水分

43

W3

干麦芽含水分

3.3

W4

浮麦含水分

35

Wn

清麦及杂谷分离损失

10

P

分级损失

5

R

浸麦损失

0.8

t

浮麦损失

1

n

发芽损失

7

m

除根损失

4

q

2、100公斤精选大麦生产浅色麦芽的物料计算

（精选大麦为经过粗选，分级工序后的大麦）

（1）浸渍大麦

大麦的干物质含量=（100-W1）=（100-13）

=87（公斤）

浸渍总损失=n+t=（1+0.8）%=1.8%

大麦浸渍后含干物质量=87×（1-1.8%）

=85.43（公斤）

浸渍大麦重量=

=155.3（公斤）

浸渍大麦容重以660公斤/计算

浸渍大麦容积==235.3（升）

（2）绿麦芽

精选大麦浸麦，发芽过程的总损失为

n+t+m=（1+0.8+7）%=8.8%

100公斤精选大麦发芽后，绿麦芽的干物质含量：

87×（1-8.8%）=79.34（公斤）

绿麦芽质量等于==

=139.2（公斤）

绿麦芽的容量以410公斤/计算：

绿麦芽容积=×1000=339.5（升）

精选大麦容重以635公斤/计算：

则精选大麦容量=×1000=157.5（升）

由精选大麦制成半成品绿麦芽的容积增加倍数为：

=2.16（倍）

附：

100公斤精选大麦（G1）的呼吸损失，发芽室水分蒸发和发芽过程二氧化碳释出量：

1　发芽呼吸损失：

S=G1××

=100××

=6.09（公斤）

2　发芽室水分蒸发

W=S（0.55+）

=6.09（0.55+）

=7.94（公斤）

式中0.55—每公斤淀粉燃烧时所蒸发的水分

3　发芽过程二氧化碳释出量

C=1.63×S=1.63×6.09=9.927（公斤）

式中1.63—每公斤淀粉燃烧释出的CO2,

（3）成品麦芽

根据基础数据，干麦芽（成品麦芽）含水分为3.5%

除根损失q=4%

则100公斤精选大麦得麦芽根量：

87×4%=3.48（公斤）

除根后成品麦芽干物质量为：

79.34-3.48=75.86（公斤）

则100公斤精选大麦制成成品麦芽的重量为：

×100=78.6（公斤）

或100××

=78.6（公斤）

成品麦芽容重以500公斤/计算

成品麦芽容积=×1000=157.2（升）

（4）原大麦

根据基础数据：

清麦及杂谷分离损失P=10%

分级损失R=5%

则100公斤精选大麦，需原大麦（即商品大麦）量为：

×100=117.6（公斤）

原大麦容重为650公斤/

原大麦容积为=×1000=181（升）

或分级前大麦重量为：

×100=111.1（公斤）

大麦精选率%=×100%

=×100%=85%

麦芽生成率%=×100%

=×100%=78.6%

成品麦芽对原大麦的生成率为：

×100%=66.8%

生产100公斤成品麦芽需用原大麦量为：

×100=149.7（公斤）

生产100公斤成品麦芽需用精选大麦量为：

×100=127.2（公斤）

（5）浮麦

基础数据浮麦损失n=1%

则100公斤精选大麦中，浮麦为87×1%=0.87（公斤）

浮麦含水分35%

则浮麦重量=×100=1.34（公斤）

设浮麦于空气中干燥后，其水分为13%

则干浮麦重量=×100=1（公斤）

干浮麦容重以500公斤/计算

则100公斤精选大麦得浮麦容积为：

×1000=2（升）

（6）麦根

从（3）得麦根量3.48公斤

设麦根含水分10%

100公斤精选大麦的麦根量为

×100=3.87（公斤）

麦根容重以350公斤/计，其容积为：

×1000=11.06（升）

（7）精选大麦

100公斤精选大麦容积为：

×1000=157.5（升）

3、麦芽生产物料衡算表（表7-2-2）

表7-2-2麦芽生产物料衡算表

物料名称

对100公斤精选大麦

对100公斤成品麦芽

公斤

升

公斤

升

（1）浸渍大麦

155.3

235.3

197.6

299.4

（2）绿麦芽

139.2

339.5

177.1

431.9

（3）成品麦芽

78.6

157.2

100

200

（4）原大麦

117.6

181

149.7

230.3

（5）浮麦

*1

2

1.27

2.54

（6）麦根

3.87

11.06

4.92

14.06

（7）精选大麦

100

157.5

127.2

200.4

*指干燥浮麦含水分13%计。

（二）啤酒生产

1、基础数据见表（7-2-3）

表7-2-3啤酒生产基础数据

项目

名称

%

说明

（1）

定额指标

原料利用率

98.5

麦芽水分

6

大米水分

13

无水麦芽浸出率

75

无水大米浸出率

95

（2）

原料配比

麦芽

75

大米

25

续表

项目

名称

%

说明

（3）

损失率

冷却损失

7

对热麦汁？

发酵损失

1.5

滤过损失

2

包装损失

2

空瓶

0.5

瓶盖

1

商标

0.1

（4）

总损失率

啤酒总损失率

12.5

对热麦汁？

2、100公斤原料（麦芽+大米）生产12度淡色啤酒的物料计算

（1）热麦汁量

原料麦芽收得率=0.75（100-6）%=70.5%

原料大米收得率=0.95（100-13）%=82.65%

混合原料收得率=（0.75×70.5%+0.25×82.65%）98.5%

=72.43%

则100公斤原料产12度热麦汁量为：

×100=603.6（公斤）

12度麦汁于20℃时的比重为1.047

100℃的麦汁比20℃的麦汁体积增加1.04倍

热麦汁体积=×1.04=599.5（升）

（2）冷麦汁量

599.54（1-0.07）=557.69（升）

（3）发酵液量

557.6（1-0.015）=549.2（升）

（4）滤过酒量

549.2（1-0.02）=538.2（升）

（5）成品酒量

538.2（1-0.02）527.59（升）

3、生产100升12度淡色啤酒的物料计算

100公斤混合原料生产成品啤酒量为527.5（升）

（1）则生产100升12度啤酒需用混合原料量为

100×=18.95（公斤）

（2）麦芽耗用量

18.95×75%=14.21（公斤）

（3）大米耗用量

18.95×25%=4.74（公斤）

（4）酒花耗用量

100升热麦汁加入酒花量定为0.2公斤

100××0.2%=0.227（公斤）

（5）热麦汁量

100×=113.7（升）

（6）冷麦汁量

100×=105.7（升）

（7）发酵液量

100×=104.1（升）

（8）滤过酒量

100×=102.0（升）

（9）成品酒量

100×=100（升）

（10）湿糖化糟量

设排出的湿麦糟含水分80%

麦糟量=14.21×=16.68（公斤）

大米糟量=4.74×=1.03（公斤）

湿糖化糟量=16.68+1.03=17.71（公斤）

（11）酒花糟量

设酒花于麦汁中浸出率为40%，酒花糟含水分以80%计，则酒花糟量为：

0.227×=0.68（公斤）

（12）酵母量（以商品干酵母计）

生产100升啤酒可得2公斤湿酵母泥，其中壹半作生产接种用，壹半作商品酵母用，即为1公斤。

湿酵母泥含水分85%

酵母含固形物量=1×=0.15（公斤）

则含水分7%的商品干酵母量为：

0.15×=0.16（公斤）

（13）二氧化碳量

12度的冷麦汁105.7公斤中浸出物量为：

12%×105.7=12.68（公斤）

设麦汁的真正发酵度为55%，则可发酵的浸出物量为：

12.68×55%=6.97（公斤）

麦芽糖发酵的化学反应式为：

C12H22O11+H2O→2CaH12O6

2CaH12O6→4C2H5OH+4CO2+56千卡

设麦芽汁中浸出物均为麦芽糖构成，则CO2生成量为：

6.97×=3.59（公斤）

式中44—CO2分子量

342—麦芽糖（C12H22O11）分子量

设12度啤酒含二氧化碳为0.4%，酒中含CO2量为：

105.7×=0.42（公斤）

则释出的CO2量为，3.59-0.42=3.17（公斤）

1米？

CO2于20℃常压下重1.832公斤

故释出的CO2容积为3.17/1.832=1.74（立方米）

（14）空瓶需用量

×1.005=157.0（个）

（15）瓶盖需用量

×1.01=157.8（个）

（16）商标需用量

×1.001=156.4（张）

4、啤酒生产物料衡算表（见表7-2-4）

表7-2-4啤酒生产物料衡算表

物料名称

单位

对于100公斤混合原料（麦芽+大米）

对于100升成品啤酒

混合原料用量

公斤

100

18.95

麦芽

？

75

14.21

大米

？

25

4.74

酒花

？

1.2

0.227

热麦（芽）汁

升

599.5

13.7

冷麦（芽）汁

？

557.0

105.7

发酵液

？

549.2

104.1

滤过酒

？

538.2

102.0

成品酒

？

527.5

100

湿糖化糟

公斤

.93.41

17.71

湿酒花糟

？

3.69

0.68

商品干酵母

？

0.84

0.10

游离二氧化碳

？

16.72

3.17

空瓶

个

828.5

157.0

瓶盖

个

832.4

167.8

商标

张

825.0

156.4

（三）不同生产规模的物料衡算表

1、不同生产规模的麦芽生产物料衡算表（见表7-2-5）

2、不同生产规模的啤酒生产物料衡算表（见表7-2-6）

表7-2-5麦芽生产物料衡算表

序号

物料名称

麦芽产量

基准

（100公斤精选大麦）

1吨/日

3吨/日

8吨/日

12吨/日

1

精选大麦

100

1.272

3.816

10.18

15.27

2

浸渍大麦

155.7

1.976

5.928

15.81

23.71

3

绿麦芽

139.2

1.780

5.340

14.24

21.36

4

成品麦芽

78.6

1

3

8

12

5

原大麦

117.6

1.496

4.488

11.968

17.952

6

干浮麦

1

0.013

0.039

0.104

0.156

7

麦根

3.87

0.049

0.147

0.392

0.588

表7-2-6啤酒生产物料衡算表

物料名称

单位

基准

（100升成品啤酒）

糖化壹次定额

二千吨/年啤酒厂

五千吨/年啤酒厂

壹万吨/年啤酒厂

二万吨/年啤酒厂

混合原料用量

公斤

18.95

679

1421

1800

3131

麦芽

？

14.21

472

1066

1350

2343

大米

？

4.74

207

356

450

783

酒花

？

0.227

8.49

17.03

21.56

37.65

热麦（芽）汁

升

113.7

4095

8525

10799

18821

冷麦（芽）汁

？

105.7

3763

7928

10042

17563

发酵液

？

104.1

3686

7809

8891

17318

滤过酒

？

102.0

3605

7652

9692

17017

成品酒

升

100

3500

7500

9500

10700

湿糖化糟

公斤

17.71

679

1328

1682

3105

湿酒花糟

？

0.68

24.5

51.0

64.6

113

商品干酵母

？

0.16

5.6

12.0

15.2

26.7

游离二氧化碳

？

3.17

111

238

301

529

空瓶

个

157.0

5520

11777

14918

26333

瓶盖

个

157.8

5576

11830

14992

26603

商标

张

158.4

5548

11730

14858

26469

*二千吨/年基准和其他不同，总损失15%，原料配比70:

30

**二万吨/年基准不同，总损失12%

二、热力衡算

（壹）麦芽生产

以日产麦芽3吨为计算基准

1、麦芽干燥炉热力计算

规格：

三层烘床式

尺寸：

5.46×6.34=34.6（㎡）

生产能力：

日产干麦芽3吨

干燥时间：

每层12小时

每层烘床产量：

G==1.5（吨/12小时）

物料及空气参数，见表7-2-7，表7-2-8。

表7-2-7物料参数

项目

绿麦芽

上层烘床

中层烘床

下层烘床

温度t

14℃

35℃

55℃

85℃

水分w

43%

20%

7%

3.5%

表7-2-8空气参数

项目

温度t（℃）

相对湿度？

（%）

热？

（千卡/公斤）

湿含量X

（克/公斤）

夏季

32℃

56

17.94

X1=17

冬季

－1℃

49

0.77

X2=1.7

排出

32℃

85

23.45

X?

=26

（1）物料平衡

干燥炉每十二小时产干麦芽1.5吨（含水分3.5%）

麦根产量=0.147吨/日0.147×12/24=0.0735（吨/12小时）

故干燥炉实际产物料量=1.5+0.0735

=1.5735（吨/12小时）

绝干物料量=×1000≈1518（公斤/12小时）

入上层烘床绿麦芽量为：

G0=≈2664（公斤/12小时）

入中层烘床麦芽量（即上层烘床下料量）：

G1=≈1898（公斤/12小时）

入下层烘床麦芽量（即中层烘床下料量）：

G2=≈1633（公斤/小时）

下层烘床排料量（即焙燥麦芽量）：

G3=≈1574（公斤/12小时）

干燥炉水分蒸发量W：

上层烘床水分蒸发量：

W上=G0-G1

=2664-1898=766（公斤/12小时）

中层烘床水分蒸发量：

W中=G1-G2

=1898-1633=265（公斤/12小时）

下层烘床水分蒸发量：

W下=G2-G1

=1633-1574=59（公斤/12小时）

干燥炉水分总蒸发量：

W=W上+W中+W下

=766+265+59

=1090（公斤/12小时）

（2）夏季用空气量计算

干空气用量L干==

=121155（公斤/12小时）

进风量：

L1=L干（1+X1）=121155（1+0.017）

≈123215（公斤/12小时）

排风量：

L0=L干（1+X0）=121155（1+0.026）

≈124305（公斤/12小时）

空气比容v=（0.773+1.24X）（立方米/公斤）

以空气参数代入：

进风比容：

V1=（0.773+1.244×0.017）

=0.887（立方米/公斤）

进风容量：

V1=123215×0.887

≈109291（立方米/12小时）

≈9108（立方米/时）

或相当于：

109291×100/1500=7286（立方米/100公斤产品）

排风比容：

V0=（0.773+1.244×0.026）

≈0.9（立方米/公斤）

排风容量：

V0=124305×0.9

≈111875（立方米/12小时）

≈9323（立方米/时）

或相当于：

111875×100/1500=7458（立方米/100公斤产品）

（3）冬季用空气量计算：

干空气用量：

L干==

≈44872（公斤/12小时）

进风量：

=44872（1+0.0017）

≈44949（公斤/12小时）

排风量：

=44872（1+0.026）

≈46039（公斤/12小时）

空气比容：

V2=（0.773+1.244×0.0017）

≈0.77

进风容量：

V2=44949×0.77≈34611（/12小时）

≈2.884（/时）

或相当于：

34611×100/1500=2307（立方米/100公斤产品）

排风比容：

=（0.773+1.244×0.026）≈0.9

排风容量：

=46039×0.9≈41435（立方米/12小时）

≈3453（立方米/时）

或相当于：

41435×100/1500=2762（立方米/100公斤产品）

表7-2-9干燥炉需用风量表

项目

风量

公斤/12小时

立方米/12小时

立方米/时

立方米/100公斤产品

夏季

进风

123215

109291

9108

7286

排风

124305

111875

9322

7458

冬季

进风

44949

34611

2884

2307

排风

46039

41435

3453

2762

注：

根据经验数据，生产100公斤麦芽所需风量为3500~9000立方米。

（4）热量平衡计算

1　每层烘床消耗热量计算（夏季）：

上层烘床：

=1898（公斤/12小时）

C1=0.34×+

≈0.34×+

=0.472（千卡/公斤℃）

Q上=1898×0.472（35-14）

≈18813（千卡/12小时）

中层烘床：

Q中=G2C2（t2-t1）

G2=1633（公斤/12小时）

C2=0.34×+≈0.386（千卡/公斤℃）

Q中=1633×0.386×（55-35）

≈12605（千卡/12小时）

下层烘床：

Q下=G3C3（t3-t2）

G3=1574（公斤/12小时）

C3=0.34×+

≈0.363（千卡/公斤℃）

Q下=1574×0.363×（85-55）

≈17135（千卡/12小时）

2　夏季热损失：

取：

上层烘床热损失65000（千卡/8小时）

上层烘床热损失115000（千卡/8小时）

下层烘床热损失170000（千卡/8小时）

合计：

350000（千卡/8小时）

此资料适用于8小时产量5吨的麦芽干燥炉

本设计为12小时产量1.50吨，故散失于周围介质的热损失较大，现拟增加30%计算：

故热损失：

上层：

q上=65000×130%=84500（千卡/12小时）

中层：

q中=115000×130%=149500（千卡/12小时）

下层：

q下=170000×130%=221000（千卡/12小时）

=455000（千卡/12小时）

③冬季热损失：

根据经验数据冬季热损失为：

上层烘床q上=495000（千卡）

中层烘床q中=304000（千卡）

下层烘床q下=329000（千卡）

=1128000（千卡）

④每层水分蒸发后获得热量：

=766×14=10724（千卡/12小时）

=265×35=9275（千卡/12小时）

=59×55=3245（千卡/12小时）

⑤夏季每层烘床实际所需热量：

上层烘床=-q上-Q上

=10724-84500-18813=－92589（千卡/12小时）

中层烘床=-q中-Q中

=9275-149500-12605

=－152830（千卡/12小时）

下层烘床=-q下-Q下

=3245-221000-17135

=－234890（千卡/12小时）

总热量消耗=++

=（－92589）+（－152830）+（－234890）

=－480309（千卡/12小时）

=－40024（千卡/时）

或－32019（千卡/100公斤产品）

⑥冬季每层烘床实际所需热量：

=10722-18813-495000

=－503091（千卡/12小时）

=9286-12605-304000

=－307319（千卡/12小时）

=3257-17135-329000

=－342878（千卡/12小时）

总热量消耗=++

=（－503091）+（－307319）+（－342878）

=－1153288（千卡/12小时）

=－96107（千卡/小时）

或－76886（千卡/100公斤产品）

表7-2-10干燥炉热平衡总表

项目

热量消耗

千卡/12小时

千卡/小时

千卡/100公斤产品

夏季

480309

40024

32019

冬季

1153288

96107

76886

（5）麦芽干燥炉最大生产能力

入上层烘床绿麦芽量=2664公斤/12小时

绿麦芽容重以410公斤/计

上层烘床绿麦芽容量为：

V=2664/410=6.49（立方米）

当下烘床面积为34.6㎡

故绿麦芽于上层烘床厚度为：

？

=6.49/34.6≈0.188（米）=18.8厘米

若按烘床最大麦层厚度25厘米计算：

则绿麦芽容量为V=34.6×0.25=8.65（立方米）

绿麦芽重量G0=8.65×0.41=3.55（吨/12小时）

麦芽干燥炉最大日产量可达：

x=3×≈4.0（吨/日）

夏季所需最大风量：

9108×3550/2664≈12139（立方米/时）

冬季所需最大热量：

96107×3550/2664

≈128100（千卡/时）

2、浸麦用水量衡算

本车间最大用水量为浸麦槽，故用水平衡以浸麦槽为计算基准。

浸麦槽每槽大麦体积V=3.816/1.25=3.05（立方米）

大麦比重以1.25吨/计算

浸麦后的体积=3.05×1.5=4.575（立方米）

（1.5为浸渍后大麦得膨胀系数，235.3/157.5=1.5）

浸麦开始时槽中水量=浸麦槽容量-每槽大麦体积

=10-3.05=6.95（立方米）

则浸渍完毕后槽中的水量=10-4.575=5.425（立方米）

根据生产经验：

平均浸渍时间60小时共换水7次

（1）每槽所需浸渍水量

W1=6.95+5.425+=43.31（立方米）

（2）每槽溢流浮麦用水量

于浸渍过程中，浸溢水三次，排去水面浮物，每次用水量为平均水量的15%。

共用水量W2=×0.15×3

=2.784（立方米）

每槽浸渍大麦共用水量：

W0=W1+W2+10%W1

=43.31+2.784+43.31×10%

=50.425（立方米）（10%为浸渍水的宽裕量）

（3）设浸渍时间为60小时，平均每小时用水量为

50.425/60=0.84（立方米/时）

（4）如考虑同时有俩个槽用水（即另壹槽换水）：

则用水量=×2=12.375（立方米）

（5）浸渍工段洗地用水

取大清洗时间用水3立方米，壹小时用完。

（6）发芽地板洗刷用水（箱式发芽则为洗筛板用水）

每天壹次，每次用水4立方米，壹小时用完。

（7）其他用水壹吨

（8）麦芽车间每小时最大用水量

W=12.375+3+4+1=20.375（立方米）

（不包括空调用水及真空泵房用水）

（9）平