12第五章糖化工艺计算

137第五章糖化车间的工艺计算第一节糖化过程中的计算一、投料量的计算1．原料与辅料的配比常用的配比有70%麦芽，30%大米；75%麦芽，25%大米；65%麦芽，35%大米等几种。2．混合原料浸出率的计算根据化验室提供的麦芽和辅料的理论浸出率，计算出原料的混合浸出率。混合浸出率=麦芽浸出率×麦芽使用量（%）＋辅料浸出率×辅料使用量（%）3．混合原料量的计算根据麦汁产量数、麦汁浓度、原料利用率和混合原料浸出率，便可计算混合原料量。0.96－－100℃麦汁冷却到20℃时容积的缩小系数4．投料量的计算计算出混合原料量后，按搭配比例即可计算出麦芽和辅料的使用量。实例一：糖化一次生产12°P麦汁150hl，麦芽和大米的搭配比例分别为70%，30%。麦芽的理论浸出率为70%（风干物），大米为82%（风干物），原料利用率要求不低于98%，计算总投料量为多少？麦芽与大米各为多少？（12°P麦汁比重为1.0484）解：（1）计算混合浸出率=麦芽浸出率×麦芽使用量＋大米浸出率×大米使用量=70%×70%＋82%×30%=73.6%（2）总投料量（kg）（3）计算麦芽、大米的使用量麦芽用量=2511.6×70%=1758.1（kg）大米用量=2511.6×30%=753.5（kg）二、糖化用水量的计算：糖化用水量多以原料和水之比（料水比）表示，如每100kg原料用水的升数或公斤数。如果只用麦芽，不使用谷类辅料，设麦芽的浸出率为W%（即100kg原料含有的可溶性物质的公斤数），第一麦汁浓度为Wp（°P），一次投料量为100kg，糖化用水量为V（L），则由质量守恒定律得：实例二：已知麦芽的浸出率为72%，第一麦汁浓度要求达到16°P，则糖化用水量为：混合原料量（kg）=麦汁产量（L）×麦汁浓度×比重×0.96原料利用率×原料混合浸出率=麦汁产量（L）×麦汁浓度×比重×0.96原料混合浸出率×原料利用率=15000×12%×1.0484×0.9673.6%×98%=2511.6（kg）100WW+VWp=V=W（100—Wp）Wp故有：138如果使用谷类辅料，应根据麦芽和辅料的分配比例以及各自的浸出率，计算其混合浸出率，再用上式计算其糖化用水总量。三、煮出糖化法中需煮沸糖化醪的计算煮出糖化法要求移取部分糖化醪进行煮沸，然后兑入剩余醪液中，使其达到下一步升温所要求的温度。根据经验，移取的部分糖化醪的数量约占总醪量的1/3～1/4。1．根据糖化醪液数量来计算其中：V－－需移取的醪液量（hL）；V1－－兑醪后糖化醪总容量（hL）；t1－－留于糖化锅的醪液温度（℃）；t2－－混合糖化醪期望达到的温度（℃）；t3－－煮沸醪液的温度（℃）。考虑到管道的热损失和室温的影响，t3取90℃较好。或可以采用下式：实例三：50℃130hl醪液应升温到64℃，那么需打出多少煮出醪液量？2．根据糖化锅用水量和糊化锅用水量来计算在生产现场，为了简化计算手续，如果用糖化锅用水量和糊化锅用水量来计算，可以忽略原料所占的体积，只不过需加一个系数250或130。（料水比为1：3以下时取130；料水比为1：3以上时取250）。实例四：糖化用原料麦芽1800kg，大米600kg，要求产12°P麦汁140hL，糖化锅用水46hL，50℃糊化锅用水为34hL，利用两次煮出糖化法，计算煮沸醪量。过滤温度为78℃解：（1）先计算出第一次混醪后达到的温度t解之：t=68℃（2）计算第二次需煮沸醪量（混醪后温度达到过滤温度78℃）四、原料利用率的计算原料利用率的计算方法是原料现场实际收得率与原料的理论收得率比值的百分数。即：V=期望上升的温度（℃）×醪液总量（hL）90℃－剩余醪液的温度需煮沸的醪液量（hL）=期望上升的温度（℃）×总水量（hL）[phone]－剩余醪液温度（℃）34=（t－50）×（46＋34）[phone]V=（78－68）×（46＋34）[phone]=33（hl）V=V1（t2－t1）t3－t1W（100－wp）wpV==72（100－16）16=378（L/100kg原料）V=130×（64－50）90－50=45.5（hl）1391．实际收得率的计算实际收得率是根据糖化生产现场使用的原料数量、麦汁浓度（20℃）、现场麦汁的产量计算出来的收得率，可用下式计算：0.96－－100℃麦汁冷却到20℃时容积的缩小系数2．理论收得率的计算理论收得率是把原料通过标准协定法制取麦汁后，测出的无水浸出率，这个数值和麦芽品种、溶解程度、麦芽粉碎程度有关。一般浅色麦芽理论收得率为79～82%（无水浸出率）；一般浓色麦芽理论收得率为75～78%（无水浸出率）。实例四：某次投料量为3800kg，麦汁产量为241hL，麦汁浓度11.62%，麦汁比重1.0468，理论收得率为80%，计算原料利用率？解：（1）求生产现场实际收得率（2）计算原料利用率五、糖化过程的综合计算实例五：已知：麦芽水分5%，大米水分13%；麦芽比例70%，大米比例30%；麦芽无水浸出率80%，大米无水浸出率95%；麦芽有水浸出率76%，大米有水浸出率82.65%；第一麦汁浓度为17%，糖化室收得率为76%，煮沸后麦汁量以1000升计，最终麦汁浓度以12°P计，其比重为1.0484。蛋白质休止温度、糖化温度、糊化醪温度分别为48℃、65℃、100℃，麦芽、大米的比热分别为0.401Kcal/kg·℃和0.452Kcal/kg·℃。解：1．原料混合浸出率（无水）=麦芽无水浸出率×麦芽比例＋大米无水浸出率×大米比例=80%×70%+95%×30%=84.5%2．原料混合浸出率（有水）=麦芽有水浸出率×麦芽比例＋大米有水浸出率×大米比例=76%×70%+82.65%×30%=53.2+24.8=78%或者原料混合浸出率（有水）=80%×95%×70%+95%×87%×30%=53.2+24.8=78%原料利用率（%）=现场实际收得率理论收得率×100%实际收得率=麦汁最终产量（L）×麦汁浓度（20℃）×麦汁比重（20℃）×0.96原料总量×100%实际收得率=麦汁煮沸后最终产量（L）×麦汁浓度×麦汁比重（20℃）×0.96原料的总重量×100%=24100×11.62%×1.0468×0.963800×100%=74%原料利用率=现场收得率理论收得率×100%=7480×100%=92.5%3．糖化总投料量=煮沸麦汁量×原麦汁浓度×麦汁比重×0.96无水混合浸出率×原料利用率=煮沸麦汁量×原麦汁浓度×麦汁比重×0.96糖化室收得率140故大米用量=30%×159=47.7kg；麦芽用量=70%×159=111.3kg故总投料用水量为：159×380/100=606（L）=606（kg）5．设糖化锅用水为W，由Q=Cmt可得：Q合醪前=Q糖化锅＋Q糊化锅=（1×W×48＋0.401×111.3×48）＋｛1×(606—W)×100＋0.452×47.7×100｝Q合醪后=Q水＋Q麦芽＋Q大米=1×606×65＋0.401×111.3×65＋0.452×47.7×65有热平衡方程Q合醪前=Q合醪后解得：W=408kg即糖化锅用水量为408kg；糊化锅用水量为606—408=198kg。故糖化锅料水比为111.3：408=1：3.67；糊化锅料水比为47.7：198=1：4.15总醪量=投料用水量＋0.7×投料量=606＋0.7×159=717.3L（0.7为经验数据）6．满锅麦汁量=煮后麦汁量＋蒸发水量=1000+1000×12%=1120L（12%为蒸发量）因为煮沸前后，麦汁浸出物的质量是相等的，故有质量守恒定律得：查附录“比重和浸出物对照表”可得：满锅麦汁比重为1.0431，满锅麦汁浓度约为10.74°P。或者，查附录“质量分数、混合分数和糖化收得率系数对应表”，可得：满锅麦汁浓度为10.8°P。7．一般情况下，每100kg麦芽产120kg湿酒糟，湿酒糟的含水量为80%，那么：159公斤麦芽可以产生191kg湿酒糟，191kg湿酒糟中含水153L。故总满锅水量=1120＋153=1273L；则洗糟水量=1273－606=667L如果洗糟水分三次添加，则每次添加水量为667÷3=222L即投料用水：洗糟用水=606︰667=1︰1.12．洗糟用水洗糟用水量是和糖化用水量一起确定的。洗糟用水量应将头号麦汁流出后残留在麦糟中的浸出物尽可能完全地在短时间内回收过来。洗糟用水量对麦汁量和收得率有很大影响。洗糟用水量是根据麦汁煮沸开始前麦汁量与头号麦汁量之差大约算出。第一麦汁滤出后，用水将麦糟中残留的糖液洗出，其所用的水称洗糟用水，洗出的浸出物称第二麦汁。（1）洗糟用水量洗糟用水量主要根据糖化用水量来确定。这部分水约为煮沸前麦汁量与头号麦汁量之差，其对麦汁收得率有较大的影响。制造淡色啤酒，糖化醪浓度较稀，洗糟用水量则少；制造浓色啤酒，糖化醪液较浓，相应地洗糟用水量大，如表5.1所示。表5.1洗糟用水量项目洗糟用水量（L／100kg原料）稀醪糖化浓醪糖化400左右500左右=1000×12%×1.0484×0.9676%=159kg4．100kg原料用水量=原料混合浸出率（有水）×(100－第一麦汁浓度)第一麦汁浓度=78×(100－17)17=380（L）12%×1.0484×1000L1120L=11.214%满锅麦汁浓度×满锅麦汁比重=141（2）洗糟的技术要求a．洗糟用水温度：75～80℃。b．洗糟残糖浓度：控制在1.0～1.5％。对制造高档啤酒，应适当提高残糖浓度在1.5％以上，以保证啤酒的高质量。c．混合麦汁浓度：低于最终麦汁浓度1.0～l.5％。过分地洗糟，从而增加麦汁煮沸时的蒸发量是不经济的。在糖化车间，洗糟效果是依据洗糟残水来检验（含浸出物0.5～0.8％）；在实验室，是通过可洗出的浸出物来考核。从质量上考虑，特别是生产优质啤酒（如皮尔森啤酒和低色度出口啤酒），头号麦汁浓度低，洗出量少，洗糟残水浓度较高。为减少能耗夕在蒸发过量的洗糟水时，浅色啤酒的麦汁煮沸时间不能超过90～100min，深色啤酒的麦汁煮沸时间不能超过120min。人们试图将洗糟残水用于下次糖化，或用在投料时，或用在第一次洗糟时。这样会影响啤酒的质量，所以洗糟残水（还有麦糟压榨水和流失啤酒）在使用前须进行处理。第二节糖化车间收得率糖化车间收得率是指煮沸终了麦汁中的浸出物量与糖化投料量百分比，它是判断糖化工作的重要指标之一。一、糖化车间收得率的计算计算收得率必须有以下几个参数；·糖化投料量·糖度计测量值·打出麦汁量糖化投料量通过自动计量秤已准确记录，可在糖化控制计算机中或已记录的糖化报告单上进行查阅。糖化投料量是计算收得率的基础值。1、质量百分数的测定它的测定是通过糖度计进行的（见图5.1）。糖度计是一个浮球计，是根据液体比重计的原理而制作的；相对密度越小的液体，比重计下沉就越深。糖度计的细杆上刻有质量百分比刻度尺。糖度计首先是用蔗糖溶液进行校准的，因此糖度计也叫蔗糖糖度计。测定在20℃左右进行。取少量煮沸终了的热麦汁放在一个金属筒中（此筒大多万向节式悬挂着），金属筒有一个金属冷却套，将麦汁冷到大约20℃左右。在冷却时，麦汁既不能被稀释，也要避免因麦汁中的水分蒸发而导致的浓度上升。从麦汁与糖度计接触的凸面刻度处进行读数。看糖度计的读数要进行练习，因为通过金属筒使糖度图5.1糖度计测量麦汁浸出物浓度1－量筒2－冷却套3－挂钩4－冷却水进口5－冷却水出口6－麦汁7－糖度计142计细杆处液面略有上升，所以不能在平面处进行读数。糖度计值应为接触凸面的最清晰线处刻度值。在糖化车间，糖度计值是以凸面上线为读数基准。但在实验室，糖度计的读数却从月牙弯面的下端进行，因为实验室是在玻璃量筒中进行糖度计测定。在测定糖度时，一定要注意糖度计是从上端还是从下端进行读数。为了尽可能得到准确的测定结果，麦汁的浓度不能有所变动。那么在糖度计浸入麦汁前，一定不能用水或其它液体对糖度计进行冲洗，而应该用测量筒中的被测麦汁进行冲洗。为了避免测量筒中的麦汁温度不均匀，可用一