耗冷量的计算

耗冷■的计算问

发酵工艺流程

图1发酵工艺流程图

工艺技术指标及基础数据12°淡色啤酒的密度为1012kg/m3=1.012kg/L年产12°淡色啤酒210004200L/1.012kg/L=212524t；每年5月至9月以及2月为旺季，每天糖化6个批次，余下六月为淡季，每天糖化3次，每年共糖化1480次，取1500次；主发酵时间6夭，2锅麦汁装1个发酵灌;

12°Bx麦汁比热容c,=4.OkJ/(kg・K)；冷媒用15%酒精溶液.比热容02=4.18kJ/(kg-K)；

麦芽糖厌氧发酵热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■和非工艺耗冷■两类，即:

工艺耗冷量

麦汁冷却耗冷量Q

使用一段式串联逆流式麦汁冷却方法，使用的冷却介质为2°C冷冻水，

出口温度为85°C,糖化车间送來的热麦汁温度为94°C,冷却至发酵起始温度6°Co

根据表3-1啤酒生产物料衡算表，可知每糖化一次得热麦汁148748.6L,而相应的麦汁密度为1048kg/m5o

故麦汁量

G=1048x148.7486=155888.53kg

又知11°麦汁的比热容为4.OkJ/(kg・K),工艺要求在lh内完成冷却过程，则所耗冷量

Q=Gc(ti-tJ/f

=15588853x4.0x(94-6)/1

=53002093.4kj/h

式中仃和S—一分别为麦汁冷却前后温度(°C)

r一一冷却操作过程时间(h)

根据设计，每个锥形发酵灌装2锅麦汁，则麦汁冷却每灌耗冷量

Qf=2Q=2x530020934

=106004186.8kJ/h

相应的冷冻介质(2°C的冷水)耗量

—Q, 10600418代

M,= r2~—=

5©—tj4.18(85-2)

=305540.40kj/h

式中t；和t；一一分別是冷冻水的初温和终温°C

Gm——水的比热容kJ/(kg-K)

发酵耗冷量

1.发酵期间发酵放热Q；

假定麦汁固形物均为麦芽糖，而麦芽糖的厌氧发酵放热暈为613.6kJ/kg,麦汁发酵度为60%,则1L麦汁放热量

Cfc=6156X12%X6O%=44.18kg

根据物料衡算，每锅麦汁的冷麦汁量为144284L,则每锥形灌发酵放热量

Q=44.18xl44284<2=1274893424kJ

由于工艺规定主发酵时间为6天，每天糖化6锅麦汁，并考虑到发酵放热的

不平衡，取系数1.5,忽略主发酵期的麦汁升温，则发酵高峰期耗冷量

Qoxl.5x6

24x6x2

12748934・24xL5x6

~288

=398404.2kJ/h

发酵后期发酵液降温耗冷Q；

主发酵后期，发酵温度从6°C缓慢降至-1°C,每天单罐降温耗冷量

Q=2两6-(一1)]=2x15588853x4.0x7

=8729757.68kJ

工艺要求此过冷过程在2天内完成，则耗冷量(麦汁每天装3个锥形灌)

Q=3Q/(24x2)=54560986kJ/h

发酵总耗冷量Q

=398404.2+545609.86

=944014.06kJ/h

每罐发酵耗冷帚

Q=Q+a=1274893组4+872975769

=21478691.92kJ

发酵用冷媒耗量(循环量)M：发酵过程冷却用稀酒精液作冷却介质，进出口温度为-8C和0°C,故耗冷量

M2=Q2/(cmx8)=94401406/(4.18x8)

=28230.09kg/h

酵母洗涤用冷无菌水冷却的耗冷量Q5

在锥形灌啤酒发酵过程，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发酵，一般可重复使用5〜7次。设湿酵母添加最为麦汁最的1.0%,且使用1°C的无菌水洗涤，洗涤无菌水最为酵母量的3倍。冷却前无菌水温为30°C,用-8°C的酒精液作冷却介质。

由上述条件，可得无菌水用量

Gw=15588853xl.0%x3x6

=28059.94kg/d式中155888.53——糖化一次的冷麦汁量kg

每班无菌水用量

G”=G”亠 3 =9353.31kg/班

假定无菌水冷却操作在2h内完成，则无菌水冷却耗冷量

Q3=G;,Cm(tw-tw)/r=935331x4.18x(30-l)/2

=566904.12kJ/h

所耗冷冻介质最

M3=Q/[Cw(t?-^)]=56690412/(4.18x8)

=16952.87kg/h

式中t】、t2—一冷冻酒精液热交换前后的温度，分别为和0°C每罐用于酵母洗涤的耗冷最

Q3=G；tCm(tw-tw)/2=935331x4.18x(30-1)/2

=566904.12kJ

式中2一一每班装罐2罐

酵母培养耗冷量Q,

根据工艺设计，每刀需进行一次酵母纯培养，培养时间为12d。即288ho

根据工厂实践，年产2000001啤酒厂酵母培养耗冷量

Q4=27866(kJ/h

对应的年耗冷最

Q=Qx288xl0=8.03x10skJ

相应的高峰冷冻介质循环最

Mq=Q/[Cm(t2_t])]=278668(4.18x8)

=7436kg/h

发酵车间工艺耗冷量Q

综上计算，可求算出发酵车间的工艺耗冷量

Qt=Vq=5300209JI+94401406+56690412+27866^

=54791677.58kJ/h

3.3.5非工艺耗冷量

除了上述的发酵过程工艺耗冷量外，发酵灌外壁、运转机械、维护结构及管道等均会耗用或散失冷量，构成非工艺耗冷量。

1•露天锥形灌冷量散失Q5

锥形灌啤酒发酵匸厂儿乎都把发酵罐置于謀天，由f太阳辐射，对流传热和热传导等造成冷量散失，根据经验，年产10万吨啤酒厂露天锥形灌的冷量散失在86666-200000kJ/t啤酒之间，在南方亚热蒂地区设厂，取高值。

故旺季每天耗冷量

Q；=G^x200000=140x1.012x6x200000=1.7x10skj/d

式中 q,—一旺季成品啤酒口产量t

若白天II晒高峰耗冷为平均每小时耗冷臺的2倍，则高峰耗冷星

Qs=2Q；/24=1.42xl07kJ/h

冷媒(-8°C稀酒精)用量

M5=Q/[Cra(t2-t1)]=1.42xl07/(4.18x8)=424641kJ/h

2.清酒灌、过滤机及管道等散失冷量Qs

因涉及的设备，管路很多，若按前面的公式计算，十分繁杂，故啤酒厂设计

时往往根据经验选取，通常，取Q6=12%Q,所以

Q=12%Qt=12%x54791677)8=657500131kJ/h

冷媒(-8°C稀酒精)用星

6575001.31/(4.18x8)=196620.85kj/h

3.3.610OOOOt/a啤酒厂发酵车间冷量衡算

将上述计算结果，整理后得200000t/a啤酒厂发酵车间冷量衡算表

表3-4发酵车间冷量衡算表

耗冷分

类

耗冷项目

每小时耗冷

M：

(kj/h)

冷媒用量

(kg/h)

每罐耗冷(kJ)

年耗冷屋

(kJ)

工

麦汁冷却Q’

53002093

305540

106004187

7.95X1010

艺

发酵耗冷Q：

911014

28230

21478692

1.61X1O10

耗

无菌水冷却Q$

566904

16953

566901

4.25X108

冷

酵母培养Q.

278666

7436

1070667

8.03X108

M:

工艺总耗冷Q,

54791677

129120450

9.68X1O10

非工

锥形罐冷损Qs

14200000

42461