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1、七、年产10万吨酒精工厂设计（蒸煮糖化车间）物料衡算生物0714（郭城，理章，刘剑，清凉，扬青，子超）基础数据：生产规模：100，000吨年产品规格：国标食用酒精生产方法：以薯干为原料，双酶糖化，连续蒸煮，间歇发酵；三塔蒸馏副产品：次级酒精(成品酒精的3.8)杂醇油(成品酒精的0.7)原料：薯干(含淀粉70，水分12)酶用量: 高温淀粉酶(25，000Um1)：10 Ug原料糖化酶(150，000Um1)：200 Ug原料(糖化醪)； 350Ug原料(酒母醪)硫酸铵用量：6.8kg吨酒精硫酸用量：5.4kg吨酒精蒸煮醪粉料加水比：1：2.3酵成熟醪酒精含量：12(V)酒母醪接种量： 糖化醪的1
2、0(V)酒母醪的组成：67为液化蒸煮醪，33为糖化剂与水发酵罐酒精捕集器用水：发酵成熟醪6发酵罐洗罐用水：发酵成熟醪的1.5生产过程淀粉总损失率：10蒸馏效率：98全年生产天数：320天1、原料消耗的计算（1）淀粉原料生产酒精的总化学反应式为：糖化： 162 18 180发酵： 180 462 442（2）生产1000无水酒精的理论淀粉消耗量为（理论上生产1000无水酒精所耗淀粉量）： 2X107X162/92=3.52X107 （3）生产1000国标食用酒精的理论淀粉消耗量（乙醇含量95%（v/v），相当于92.41%（质量分数）： 1760.9x92.41%=1627.2kg（4）生产10
3、00食用酒精实际淀粉消耗量：表5-4 生产过程各阶段淀粉损失生产过程损失原因淀粉损失（%）备注原料处理粉尘损失0.40蒸煮淀粉残留及糖分破坏0.50发酵发酵残糖1.50发酵巴斯德效应4.00发酵酒汽自然蒸发与被CO2带走1.30若加酒精捕集器，此项损失降为0.30%蒸馏废糟带走等1.85总计损失9.55则生产1000食用酒精需淀粉量为：1627.2/（100%-8.55%）=1779.3kg（5）生产1000食用酒精薯干原料消耗量薯干含淀粉70%，则1000kg酒精薯干量为:1779.3/70%=2541.9kg若为液体曲，则曲中含有一定淀粉量（G1），则薯干用量为：（1779.3-G1）/7
4、0%（6）-淀粉酶消耗量薯干用量：2541.9kg;单位量原料消耗-淀粉酶量：10u/g则用酶量为：2541.9X103X10/2000=12.71X103g=12.71kg（7）糖化酶耗量酶活力：20000u/g;使用量：200u/g则酶用量：2541.9x103x200/20000=25.42x103g=25.42kg酒母糖化酶用量（350u/g原料，10%酒母用量）：2541.9X10%x67%X350/20000=2.98KG（8）硫酸铵耗用量: 1000X6.8=6.8KG（9）硫酸耗用量:1000X5.4=5.4KG2、蒸煮醪量的计算淀粉原料蒸煮前需加水调成粉浆（原料：水=1：2.
5、3），则粉浆量为：2541.9X(1+2.3)=8388KG假定用罐式连续蒸煮工艺，混合后粉浆温度为50C，应用喷射液化器使粉浆迅速升温至88C，然后进入罐式连续液化器液化，再经115C高温灭酶后，在真空冷却器中闪蒸冷却至63C后入糖化罐。 干物质含量B0=88%的薯干比热容为：Ca=4.18x（1-0.7Ba）=1.61KJ(kgk)粉浆干物质浓度为：B1=88/(4x100)=22%蒸煮醪比热容为：C1=BICa+(1.0-B1)Cw=22%X1.61+（1.0-22%）X4.18=3.61 KJ(kgk)式中 cw水的比热容kJ/(kgK)（1） 经喷射液化器加热后蒸煮醪量为：83888
6、3883.61(8850)(2748.988 4.18)8871(kg)经第二液化维持罐出来的蒸煮醪量为：8871(8871x3.61x(188-84)/2288.3=9257kg式中：2283.3第二液化维持罐的温度为84C下饱和蒸汽的汽化潜热(kJ/kg）。（3）经喷射混合加热器后的蒸煮醪量为：8815+(8815x3.67x(115-84)/(2748.9-115x4.18)=9257kg式中:115灭酶温度（C） 2748.90.5MPa饱和蒸汽的焓（kJ/kg）（4）经汽液分离器后的蒸煮醪量：9257-9257X3.61X(104.3-63)/2245=9097kg式中:224510
7、4.3C下饱和蒸汽的汽化潜热（kJ/kg）。（5）经真空冷却器后最终蒸煮醪液量为：9097-9097X3.61(104.3-63)/2351=8520kg式中:2351真空冷却温度为63C下的饱和蒸汽的汽化潜热（kJ/kg).3、糖化醪与发酵醪量的计算设发酵结束后成熟醪量含酒精12%（体积分数），相当于9.66%（质量分数）。并设蒸馏效率为98%，而且发酵罐酒精捕集器回收酒精洗水和洗罐用水分别为成熟醪量的6%和1.5%，则生产1000kg 95%（体积分数）酒精成品有关的计算如下：（1）需蒸馏的成熟发酵醪量为： F1100092.41%(98%9.66%)(10061.5)10010440（k
8、g）（2）不计酒精捕集器和洗罐用水，则成熟发酵醪量为：F1=1000X92.41%/98%X9.66%=9761kg（3）入蒸馏塔的成熟醪乙醇浓度为：1000X92.41%/98%X12477=9.03%(w/w ,质量分数)（4）相应发酵过程放出CO2总量为：1000X92.41/98%X44/46=902kg（5）接种量按10%计，则酒母醪量为：（9761+902）/（100+10）X10=969.4kg（6）糖化醪量 酒母醪的67%是糖化醪，其余为糖化剂和稀释水，则糖化醪量为： （9761+902）/110%+969.4X67%=10343kg4、成品与发酵醪量的计算（1）醛酒产量（占成
9、品酒精3.8%），则生产1000kg产品酒精可得次品酒精量为：10003.8%=38（kg）（2）食用酒精产量 每生产1000kg酒精，其食用酒精产量为：1000-38=962kg）（3）杂醇油产量 杂醇油量通常为酒精产量的07%， 则淀粉原料生产1000kg酒精副产杂醇油量为：10000.7%=7（kg）（4）废醪量的计算设进塔的醪液（F1）的温度t1=70C，排出废醪的温度t4=105C；成熟醪固形物浓度为B1=7.5%，塔顶上升酒汽的乙醇浓度50%（体积分数）即47.18%（质量分数）。则： 醪塔上升蒸汽量为 V1=10440X7.58/47.18=1674kg 残留液量为 Wx=104
10、40-1674=8766kg 成熟醪比热容为：C1=4.18x（1.019-0.95B1） =4.18（1.019-0.95x7.5%） =3.96kJ/(kgK) 成熟醪带入塔的热量为：Q1=F1C1t1 = 10440X3.96X70 =2.89x106kj 蒸馏残留液固形物浓度为：B2=F1B1/Wx=10440X7.5%/8766=8.95% 蒸馏残留液的比热容为：c2=4.18（10.378B2）=4.04（kjkgK） 塔底残留液带出热量为：Q4=WxCit4=87664.04105=3.72106（kj）查附录得50%（v）酒精蒸汽焓为i=1965kjkg，故有： 上升蒸汽带出热
11、量为：Q3=16741965=3.29106（kj） 塔底采用0.05MPa（表压）蒸汽加热，焓为2889.8kjkg；又蒸馏过程热损失Qw可取为传递总热量的1%。根据热量衡算，可得消耗的蒸汽量为：Di=（3.28106+3.721062.89106）（2689.84.18105）99%=1939（kg）若采取直接蒸汽加热，则塔底排出废醪量为：Ws+D=8766+1939=10705(kg)年产100000t酒精工厂设计物料衡算结果如下表： 数量物料生产1000kg98%酒精物料量（kg）每小时数量（kg）每天数量(t)每年数量(t)食用酒精97512503097500次品酒精3545410.
12、93500薯干原料2541.933.1794.3254190-淀粉酶12.711674.01271糖化酶25.42331 7.9442542硫酸铵6.81180.528.3680硫酸5.470.31.687540蒸煮粉浆83881092182621.3838800成熟蒸煮醪85201109372662.5852000糖化醪103431346743232.21034300酒母醪969.412622320.996940蒸馏发酵醪104401359373262.51044000杂醇油791.62.2700二氧化碳90211744281.890200废醪107051393883345.31070500
