5000t淀粉原料酒精廠的設(shè)計(jì)資料

1、目錄摘要 緒論 第一章設(shè)計(jì)目的任務(wù)及標(biāo)準(zhǔn)1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)的意義1.2 設(shè)計(jì)要求和基本內(nèi)容1.3 設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想1.4 設(shè)計(jì)依據(jù)1.5 可行性報(bào)告 第二章淀粉質(zhì)原料酒精工藝流程設(shè)計(jì)2.1 淀粉質(zhì)原料酒精生產(chǎn)的流程2.2 預(yù)處理2.3 原料預(yù)處理流程2.4 糖化工藝的流程2.5 糖化醪的發(fā)酵2.6 發(fā)酵成熟醪的蒸餾和精餾2.7 醛酯餾分的回用技術(shù)2.8 蒸餾過程中酒精的損失 第三章酒精生產(chǎn)的物料衡算 3.1 酒精生產(chǎn)工藝技術(shù)指標(biāo)3.2 工藝流程圖3.3 原料消耗計(jì)算3.4 根據(jù)要求實(shí)際原料耗算一覽表3.5 生產(chǎn)設(shè)備相關(guān)計(jì)算3.6 生產(chǎn)設(shè)備一覽表3.7 生產(chǎn)布置說明4.7 參考文獻(xiàn)摘要根據(jù)要達(dá)到 50

2、00噸/ 年的酒精生產(chǎn)水平的要求設(shè)計(jì)其生產(chǎn)工藝，按照流程進(jìn)行 實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)，最后擴(kuò)大為工業(yè)化酒精生產(chǎn)。在生產(chǎn)過程中根據(jù)傳統(tǒng)工藝流程，在預(yù) 處理、糖化、發(fā)酵，蒸餾等方面進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，選用較為先進(jìn)的方法和設(shè)備，使 原料和投入得到最大的利用， 并以節(jié)省原料、 降低生產(chǎn)成本、 提高生產(chǎn)效率為原則， 從而設(shè)計(jì)出達(dá)到 10000噸/ 年的酒精生產(chǎn)水平的最佳工藝。關(guān)鍵詞： 預(yù)處理 糖化 發(fā)酵 蒸餾緒論在 2000 多年前，人類就開始釀造酒精。酒精生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展始于20 世紀(jì)50 年代， 50多年來，酒精工業(yè)在許多專家、 學(xué)者和工程技術(shù)人員的努力下取得了眾 多科技成果，提高了酒精生產(chǎn)的技術(shù)水平，但總體發(fā)展

3、勢(shì)頭平緩。近年來，在礦產(chǎn) 能源日益枯竭和世界性能源危機(jī)的刺激下， 燃料酒精（乙醇含量 99.5%以上（ v/v ） 作為一種綠色可再生能源而拔地而起，使發(fā)酵酒精工業(yè)呈現(xiàn)出前所未有的快速發(fā)展 歷程，古老的發(fā)酵酒精工業(yè)在能源領(lǐng)域找到了自己的位置。生產(chǎn)燃料酒精的基礎(chǔ)原料谷物 （玉米、 木薯等）、甘蔗等的大規(guī)模農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù) 已完全成熟。生產(chǎn)燃料酒精的工藝發(fā)酵技術(shù)已從學(xué)習(xí)飲料酒精發(fā)酵蒸餾技術(shù)發(fā)展到 獨(dú)立的發(fā)酵、蒸餾和脫水技術(shù)。在這個(gè)意義上講，燃料酒精已具備作為獨(dú)立的能源 產(chǎn)業(yè)的社會(huì)基礎(chǔ)和技術(shù)基礎(chǔ)。本設(shè)計(jì)以玉米，紅薯淀粉為原料，通過選擇最優(yōu)生產(chǎn) 的工藝流程，重點(diǎn)利用物料守恒和能量守恒計(jì)算各工段消耗的物料和

4、熱量，以達(dá)到 生產(chǎn)理想燃料酒精的目的。第一章 設(shè)計(jì)目的 任務(wù)及標(biāo)準(zhǔn)1. 1 設(shè)計(jì)任務(wù)的意義本文主要介紹 5000噸/ 年酒精廠發(fā)酵車間工藝設(shè)計(jì)的一種思路，對(duì)酒精的生產(chǎn) 工藝流程進(jìn)行研究，其中包括酒精工藝流程及其論證，物料平衡和設(shè)備的計(jì)算及其 選型，本設(shè)計(jì)采用先進(jìn)的工藝流程對(duì)生產(chǎn)工藝、物料和能量的節(jié)約型和對(duì)重點(diǎn)工段 的設(shè)備選型做了重點(diǎn)介紹。同時(shí)，考慮系統(tǒng)的靈活性、經(jīng)濟(jì)性，及安全、環(huán)保要求， 并降低交叉污染的幾率等。根據(jù)酒精生產(chǎn)的特點(diǎn)對(duì)其結(jié)構(gòu)布局進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，使得生產(chǎn)車間盡量緊湊、物 料及能源輸送距離盡量縮短，從而有效的節(jié)約資源、降低生產(chǎn)成本。本文針對(duì)酒精 發(fā)酵特點(diǎn)進(jìn)行物料衡算，對(duì)于酒精廠發(fā)酵車間

5、進(jìn)行了熱量衡算，使得生產(chǎn)的各環(huán)節(jié) 能夠有效結(jié)合，便于提高能源的利用率。12設(shè)計(jì)要求和基本內(nèi)容1）廠址選擇的原則 a. 可靠地水源：水質(zhì)，水量 b. 便利的交通：原材料，成品 c. 盡可能靠近已有的熱、電源、勞動(dòng)力市場(chǎng)和酒精銷售區(qū)域，以充分取得企業(yè)協(xié)作的 條件 d. 廠址地質(zhì)耐力宜在 20噸/ 平方米以上，可節(jié)約基礎(chǔ)工程投資 e. 酒精廠的綜 合利用以及廢料的處理及堆放場(chǎng)地。2）廠址選擇結(jié)果綜合各種因素，初步選擇商丘郊區(qū)作為酒精廠的廠址。這樣，原材料成本大大降低，同時(shí)產(chǎn)品又能及時(shí)的銷往各中心城市，交通較為方便，遠(yuǎn)離 居民區(qū)，是較為理想的選擇。13 設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想13.1 在設(shè)備方面，采用先進(jìn)技術(shù)及

6、機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)控制，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率， 認(rèn)真吸取和借鑒國(guó)內(nèi)外各種產(chǎn)品生產(chǎn)的成熟新工藝 , 新設(shè)備，新技術(shù)。13.2 在經(jīng)濟(jì)上，要做到合理利用資源，降低能耗，減少污染，保護(hù)環(huán)境，減少浪 費(fèi)。13.3 設(shè)計(jì)出來的酒精廠要求投資少、技術(shù)高、運(yùn)行穩(wěn)定、管理方便、環(huán)境好。最 重要的一點(diǎn)是生產(chǎn)成本低。在工藝方面，力求合理性和先進(jìn)性；14 設(shè)計(jì)依據(jù)：1.4.1 釀造酒工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書。1.4.2 釀造酒工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書。1.4.3 發(fā)酵工藝原理、發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論 、及生物工程專業(yè)基礎(chǔ)班理論課 本等參考資料15 可行性報(bào)告：15.1 項(xiàng)目?jī)?nèi)容 本研究是對(duì)酒精生產(chǎn)的發(fā)酵生產(chǎn)工藝，物料衡算，經(jīng)濟(jì)核算

7、等方面的內(nèi)容。15.2 項(xiàng)目提出的背景及建設(shè)必要性 自中國(guó)改革開放以來，人民的消費(fèi)水平不斷提升，其中酒精的用量也大增。燃料酒精顧名思義其作用是充當(dāng)燃料。當(dāng)今世界一次燃料資源日益枯竭，大氣中CO2等室溫氣體濃度的增大造成氣候變暖，石油供應(yīng)價(jià)格的波動(dòng)，種種社會(huì)現(xiàn)象 使人們不得不極力尋求一種綠色可再生能源作為替代燃料。正是在這種情況下，燃 料酒精當(dāng)仁不讓的成為了研究者的聚焦點(diǎn)。這個(gè)分子內(nèi)含有氧的物質(zhì)，有效地補(bǔ)充 了汽油在油缸內(nèi)燃燒外界供氧不足的問題，另外又較好地解決了汽油的高辛烷值組 分問題，“兩好合一好”，使酒精（乙醇）的物理化學(xué)特性得以充分的發(fā)揮，同時(shí)又 成功地緩解了尾氣污染問題， 使其在新興能

8、源隊(duì)伍中的地位逐漸攀升。 二十一世紀(jì)， 燃料乙醇將會(huì)逐步發(fā)展成為新能源的亮點(diǎn)，煥發(fā)出朝陽產(chǎn)業(yè)的無限生機(jī)。燃料酒精是優(yōu)良的油品質(zhì)量改良劑，或者說是增氧劑，是汽油的高辛烷值調(diào)合 組分。添加燃料乙醇的汽油，國(guó)際上稱為“增氧汽油”或“含氧汽油” ，一般根據(jù) MTB（E 甲基叔丁基醚）、酒精（乙醇）是單獨(dú)使用或混合使用， 有一系列靈活的配方， 所以又稱為新配方汽油。在汽油中加入10%的燃料酒精后，油品的含氧量可達(dá)到3.5%，汽油的辛烷值（我國(guó)的汽油標(biāo)號(hào)）可提高近 3 個(gè)標(biāo)號(hào)，又降低了油品的芳烴 含量，抗爆指數(shù)大約增加了 2 個(gè)單位，汽車尾氣中碳?xì)浠衔铩?NOx和 CO含量明顯 降低，降低幅度可以達(dá)到

9、3035%，使油品的燃燒性能、動(dòng)力性能和環(huán)保性能均得 到了改善，具有明顯的社會(huì)效益。15.3 設(shè)計(jì)范圍1. 確定工藝流程及生產(chǎn)操作條件2. 工藝及其主要設(shè)備（物料衡算、設(shè)備計(jì)算，總經(jīng)濟(jì)核算）3. 繪制生產(chǎn)工藝流程圖第二章 淀粉質(zhì)原料酒精工藝流程設(shè)計(jì)2.1 玉米和木薯都屬于淀粉質(zhì)原料，下面為淀粉質(zhì)原料酒精生產(chǎn)的流程淀粉質(zhì)原料除雜粉碎粉料加水調(diào)漿粉漿加-淀粉酶噴射液化粉漿液化液加入糖化酶糖化取小部分加入酵母糖 化 醪 酒母加入酒精酵母進(jìn)行酒精發(fā)酵CO 2酒精發(fā)酵醪蒸餾其他產(chǎn)品或雜質(zhì)廢 醪 酒精從上述流程可見，淀粉質(zhì)原料酒精生產(chǎn)是由原料預(yù)處理，原料的水 - 熱處理（原料 的蒸煮），糖化劑生產(chǎn)，糖化，

10、酒母制備，發(fā)酵和蒸餾等工段組成的。下面分別對(duì)上述 諸工段作詳細(xì)的介紹。2.2. 預(yù)處理淀粉質(zhì)原料在正式進(jìn)入過程前，必須進(jìn)行預(yù)處理，以保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行 提高生產(chǎn)的效益。預(yù)處理包括除雜和粉碎兩個(gè)工序。2.2.1 原料的除雜2.2.1.1 除雜方法 （ 篩選 風(fēng)選 磁力除鐵）2.2.1.1 氣流- 篩選分離器 用于谷物原料除雜用。凡是厚度和寬度或空氣動(dòng)力學(xué)性質(zhì)與所用谷物不同的雜質(zhì)， 都可以用氣流 - 篩選分離器將其分離。 。2.2.1.2 磁力除鐵器鐵質(zhì)雜質(zhì)通常用磁力除鐵器來分離。 磁力除鐵器分永久性磁力除鐵器和電磁除鐵器 兩類。2.2.2 原料的粉碎2.2.2.1 粉碎方法干式 ： 干式粉碎應(yīng)采

11、用粗碎和細(xì)碎。濕式 ： 濕式粉碎是指粉碎時(shí)將拌料用水與原料一起加到粉碎機(jī)中去進(jìn)行粉碎。2.2.2.2 原料的輸送 （本設(shè)計(jì)采用氣流輸送）氣流輸送俗稱風(fēng)送。是利用氣流管子中輸送物料。它的簡(jiǎn)單原理就是：固體物料在垂直向上的氣流中受到兩個(gè)力的作用，一個(gè)是向下的重力，一個(gè)是向上的推力，如果推力大于重力，則物料被氣流帶動(dòng)向上運(yùn)動(dòng)，從底部移到高位。舉例：玉米和木薯進(jìn)入接料器，它就被吸料管中的上升氣流帶動(dòng)，從低位運(yùn)送到高位，原料中的金屬，泥土和石塊等雜質(zhì)，則因相對(duì)密度較大，不能為氣流所帶走而留在接料器底部 或直接落在地上。2.3 原料預(yù)處理流程原料 稱重 倒包 皮帶輸送 除鐵 粗碎 斗式提升機(jī) 料斗 細(xì)粉碎

12、 吸 風(fēng)管 旋風(fēng)分離器 粉料 閉風(fēng)機(jī) 料斗 加料器（絞龍） 拌料預(yù)煮 罐風(fēng)機(jī) 布袋過濾器 大氣細(xì)粉回收2.4 糖化工藝流程 蒸煮醪冷卻至糖化溫度；加糖化劑，使蒸煮醪液化，淀粉糖化，物料的巴斯滅 菌；糖化醪冷卻到發(fā)酵溫度和用泵將醪液送往發(fā)酵或酒母車間2.5 糖化醪的發(fā)酵酒精連續(xù)發(fā)酵工藝流程 采用微生物培養(yǎng)和發(fā)酵過程是在一組罐內(nèi)進(jìn)行的， 每個(gè)罐本身的各種參數(shù)保持基本 不變，但罐與罐之間則并不相同，且按一定的規(guī)律形成一個(gè)梯度。2.6 發(fā)酵成熟醪的蒸餾和精餾酒精蒸餾精餾裝置的操作流程：開機(jī)前對(duì)蒸餾裝置進(jìn)行必要的試驗(yàn)開機(jī)停機(jī)蒸餾操作控制參數(shù)進(jìn)醪排糟和排廢水加熱方式2.7 醛酯餾分的回用技術(shù)雜醇油的分離流

13、程為：精餾塔 液相取油 冷卻 加水稀釋 分層 上層粗雜醇油 鹽析 成品雜醇油下層談酒 回入精塔下部相應(yīng)塔板2.8 蒸餾過程中酒精的損失 蒸餾過程中酒精損失的總和是由酒糟，精餾廢水凝結(jié)氣體帶走的酒精及由于設(shè)備、 管道和閥件不密閉造成的酒精散逸兩大部分組成的。 允許的酒精損失矢量是根據(jù)設(shè)備的 生產(chǎn)能力和季節(jié)來決定的。 損失也與設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的正確程度和操作人員的經(jīng)驗(yàn)有關(guān)。 為了 減少損失，首先就要努力使供醪、供汽和供水達(dá)到穩(wěn)定。第三章 酒精生產(chǎn)的物料衡算3.1 年產(chǎn) 5000t 酒精廠生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)生產(chǎn)規(guī)模： 5000T/年 生產(chǎn)方法：雙酶糖化、間歇發(fā)酵、三塔蒸餾 生產(chǎn)天數(shù)： 300 天/年酒精年產(chǎn)量：

14、5000T酒精日產(chǎn)量： 17.25T酒精時(shí)產(chǎn)： 0.231875T,即 231.875kg/h副產(chǎn)品年產(chǎn)量：不得有次級(jí)酒精占酒精 雜醇油量：為成品酒精量的 0.5%產(chǎn)品質(zhì)量：國(guó)標(biāo)酒精（乙醇含量 95%（V/V ）生產(chǎn)原料： 3/4 薯干原料（含淀粉 65%、水分 13%）、1/4玉米原料（含淀粉 68%、水 分 11%） -淀粉酶的用量為 8u/g原料，糖化酶用量為 150u/g 原料，酒酵母糖化醪用糖化酶 量為 300u/g 原料 酸銨用量： 7Kg/T（酒精）； 濃硫酸（ 98%）用量（調(diào) PH）：5Kg/T（酒精） 調(diào)漿時(shí)：料水比為 1:3.5，調(diào)漿后粉漿溫度為 343k，每個(gè)粉漿罐的容

15、積為 5m2，徑高 比為 1:1.5，錐形部分的高度為圓筒部分高度的 1/3，交替使用。糖化醪 91%作為生 產(chǎn)糖化醪， 9%作為酒母糖化醪，酒母糖化醪制備時(shí)，料水比為 1:4.5。粉漿有關(guān)數(shù)值：粉漿比熱為 3.57kj/kg.k，蒸煮的溫度為 416k，加熱蒸汽的壓力位 5 個(gè)大氣壓（表壓），加熱蒸汽的熱焓為 657.84.187kj/kg, 加熱蒸汽的凝結(jié)水的熱焓 為 143 4.187kj/kg ，整個(gè)蒸煮時(shí)間為 2 小時(shí)，最后一個(gè)后熟器的壓力為 0.5 個(gè)大 氣壓（表壓） , 對(duì)應(yīng)的溫度為 384k，氣液分離器中糊化醪的比熱為 3.6kj/kg.k 。糊 化醪的比重為 1.085 ，糊

16、化醪的比熱為 3.64 kj/kg.k 。蒸煮鍋后熟器要求 ;蒸煮鍋和每個(gè)后熟器的容積相等，氣液分離器裝料量為50%，蒸煮鍋、后熟器、氣液分離器圓筒部分徑高比為 1:3。冷卻器：正空冷卻器有圓柱形部分和錐形部分組成， 圓柱形部分的高度為直徑的 1.5 倍，圓錐低角為 45。真空度維持在 550mm 汞柱，對(duì)應(yīng)溫度 340k，二次真氣汽化 熱為 5584.187kj/kg.k ，二次蒸汽的比容為 5.7m3/kg, 二次蒸汽的上升速度為 0.8m/s ，醪液下降管的長(zhǎng)度為 10m，垂直安裝。糖化鍋: 糖化鍋由圓柱形部分和球形部分組成，裝料系數(shù)為 75%。幾何容積的計(jì)算按 以下進(jìn)行：V=0.785

17、D2+1/3 h2（3r-h ）D圓筒部分的直徑（ m）；H圓筒部分的高度 m；h球形底的高度 m；r 底的曲率 半徑 m；H=2D；h=0.25D;r= （D2+4h2） /8h 糖化時(shí)間為 45min3.2 工藝流程圖3.3 原料消耗計(jì)算（以生產(chǎn) 1000kg 國(guó)標(biāo)酒精為例）工藝計(jì)算，在設(shè)計(jì)或改建、擴(kuò)建酒精廠中，對(duì)生產(chǎn)過程的物料和能量衡算是必 不可少。衡算結(jié)果不但為生產(chǎn)設(shè)備和動(dòng)力設(shè)備的設(shè)計(jì)、選型提供重要依據(jù)，而且能 獲得生產(chǎn)過程主副原料的消耗、水電氣的消耗以及成品、副產(chǎn)品和廢料的數(shù)量。這 些都是組織和管理生產(chǎn)、進(jìn)行成本核算的必要依據(jù)。3.3.1 原料計(jì)算 現(xiàn)以生產(chǎn) 95%（V）成品酒精 1

18、000kg 作為計(jì)算的基準(zhǔn)。 雖然玉米和薯干的淀粉、蛋白質(zhì)含量不同，結(jié)構(gòu)密度也有些不同，但經(jīng)過粉碎、加 工混合后，兩者中和，蒸煮溫度取接近薯干的，對(duì)生產(chǎn)很方便。從淀粉質(zhì)原料生產(chǎn)酒精的化學(xué)反應(yīng)式原料與成品之間的定量關(guān)系如下：糖化（C6H10O5）n +nH 2O 糖化 nC6H12O6淀粉 162水 18葡萄糖 180C6H12O62C 2H 5OH+ 2CO 2葡萄糖180 酒精 2 46 二氧化碳 2 44可以得到每生產(chǎn) 1000kg 無水酒精需要淀粉量為： 1000（16292）=1760.9 （kg）而 95%（V）的成品酒精相當(dāng)于 92.41%（w） ，故生產(chǎn) 1000kg95%（ V

19、）成品酒精需要的淀 粉量為：1760.9 92.41%=1627.2（kg）故生產(chǎn) 10000t95%（ v/v ）酒精所需淀粉為：1627.2（ 10000/1000 ） 1000=16272000kg酒精生產(chǎn)要經(jīng)歷許多的工序和復(fù)雜的生物化學(xué)變化，在生產(chǎn)的各個(gè)階段難免會(huì)有淀 粉的損失，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，生產(chǎn) 1000kg上酒精生產(chǎn)過程中各階段的淀粉損失的分配 大致如表。生產(chǎn)過程淀粉損失一覽表生產(chǎn)工序淀粉損失原因淀粉損失量（ %）原料預(yù)處理粉塵損失0.40蒸煮未溶解淀粉及糖分破壞0.50發(fā)酵未發(fā)酵殘余糖分1.50發(fā)酵巴斯德效應(yīng)和用于發(fā)酵副產(chǎn)物損失4.00發(fā)酵酒精自然蒸發(fā)與被二氧化碳帶走1.30 （

20、若加酒精捕集器， 此功率損失可降為 0.3%）蒸餾廢槽液帶走及其它蒸餾損失1.85累計(jì)損失9.55由酒精捕集器回收酒精1.00實(shí)際損失855因此，一般在整個(gè)生產(chǎn)過程中淀粉利用率在 91.45%之間，若以上表為依據(jù)，淀粉利 用率為 91.45%計(jì)算，每生產(chǎn) 1000kg 成品酒精需要淀粉量為：1627.2 ( 1-8.55%) 1779.3(kg)薯干量為：1779.3 65%=2737.4 (kg)玉米量為 ：1779.3 68%=2616.6（kg）故生產(chǎn) 1000kg3/4 來自薯干、 1/4 來自玉米的上酒精總淀粉原料為：0.752737.4+0.25 2616.6=2707.2kg3.

21、3.2 輔料計(jì)算 -淀粉酶的消耗量蒸煮醪所需輔料的計(jì)算 ;以設(shè)計(jì)要求薯干、玉米為原料，應(yīng)用酶活力為 2000u/g 的 - 淀粉酶進(jìn)行液化，促進(jìn)糊化，可減少蒸汽消耗，據(jù)技術(shù)指標(biāo)， - 淀粉酶的用量按 8u/g 原料計(jì)算，則酶用量為：2707.2 （kg） 1000（ g/kg ） 8（u/g ） 2000（u/g ）=10.8kg 糖化酶的消耗量 蒸煮醪所需輔料的計(jì)算 ;以設(shè)計(jì)要求薯干、玉米為原料，應(yīng)用酶活力為 20000u/g 的 糖化進(jìn)行糖化，據(jù)技術(shù)指標(biāo)，糖化酶的用量按 150u/g 原料計(jì)算，則酶用量為：2707.2 （kg） 1000（ g/kg ）150（u/g）20000（u/g

22、）=20.3kg 此外，酒母糖化制備時(shí)，糖化酶用量按 300u/g 原料計(jì)算，設(shè)酒母用量為 10%，則酶 用量為：2707.2（kg）10%70%300（u/g ）20000（u/g）=2.8kg 注：其中 70%指酒母糖化醪制備時(shí)，糖化醪為 70%，另外補(bǔ)充 30%的水。 硫酸銨的消耗量 在酒精生產(chǎn)中，硫酸銨用于補(bǔ)充舅母培養(yǎng)基的氮源，用量為酒母用量的0.1%。則據(jù)以上可得硫酸銨的用量為：1265.9 0.1%=1.27kg式中酒母量 1265.9 見后面計(jì)算中。3.3.3 蒸煮醪量計(jì)算 根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，連續(xù)蒸煮首先將粉碎原料在配料調(diào)漿罐內(nèi)與溫水混合，加水比一般 為 1:3 左右，本實(shí)驗(yàn)取 1:

23、3.5 則粉漿量為：2707（1 3.5） 12181.5kg 在蒸煮過程中用直接蒸汽加熱，在后熟器和氣液分離器減壓蒸發(fā)冷卻，這樣隨著蒸 煮過程的進(jìn)行，蒸煮醪量將隨時(shí)間發(fā)生變化，要確切知道數(shù)量變化必須與熱量衡算 同時(shí)進(jìn)行，這里簡(jiǎn)化計(jì)算，用以下方法近似求解。 假定采用罐式連續(xù)蒸煮工藝，混合后粉漿溫度為 343K,應(yīng)用噴射式液化器使粉漿溫 度迅速上升至 416k，然后進(jìn)入罐式連續(xù)液化器液化，在真空冷卻器中閃擊蒸發(fā)冷卻 至 384K 進(jìn)入發(fā)酵罐。 根據(jù)所給數(shù)據(jù)，知道蒸煮醪比熱為 3.57kj/kg.k 。為簡(jiǎn)化起見，設(shè)此比 熱在整個(gè)蒸煮過程中維持不變。經(jīng)加熱蒸汽噴射液化過后的醪液量為： 12181.

24、5+12181.5 3.57 （416-343 ）/（657.8 4.187+（416-273） 4.187）=14036.2 kg式中： 657.8 4.187 為加熱蒸汽的焓 kj/kg 經(jīng)第二液化維持罐出來的蒸煮醪量為： 設(shè)經(jīng)第二液化維持罐出來的蒸煮醪溫度由 416k 降低到 393k，此處設(shè)溫度降低是通 過汽化解決，所以蒸煮醪汽化后的量為：14036.2-14036.2 3.57 （ 416-393）/2205.2=13513.6kg式中， 2205.2 為 393k時(shí)水蒸氣的汽化潛熱 kj/kg 經(jīng)噴射混合加熱器后的蒸煮醪的量為：設(shè)經(jīng)噴射混合加熱器后的蒸煮溫度由 393k 上升到 3

25、98k，所以噴射混合后蒸煮醪的 量為：13513.6+13513.6 3.57 （ 398-393） / （ 657.8 4.187-（398-273） 4.187 ） =13621.7kg式中： 657.8 4.187 為加熱蒸汽的焓（ kj/kg ）；398k為滅酶溫度 經(jīng)最后一個(gè)后熟罐出來的醪液量為：經(jīng)最后一個(gè)后熟器后。醪液溫度由 398k 降低到 384k，若溫度降低是由熱損引的， 醪液量不變；此處設(shè)為通過汽化降溫，所以降溫后的醪液量為：13621.7-13621.7 3.60 （ 398-384）/22346=13591.0kg式中， 22346為 384k時(shí)水蒸氣的汽化潛熱 kj/

26、kg 經(jīng)真空冷卻器后最終蒸煮醪量為：13591.0-13591.0 3.64 （ 384-340） /558 4.187=12659.3kg 式中：真空冷卻器二次蒸汽汽化潛熱3.3.4 糖化醪與發(fā)酵醪量計(jì)算發(fā)酵過程中相應(yīng)的過程釋放的 CO2 總量為：（100092.41%）/98%（44/46 ）=902kg式中： 44/46 指的是產(chǎn)生一分子酒精就產(chǎn)生一分子 CO2,即理想發(fā)酵情況下。 所以最終需要蒸餾的醪液中含酒精約為：（100092.4%）/（12659.3-902） 100%=7.86%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） 由上計(jì)算可知發(fā)酵結(jié)束后成熟醪焓酒精約 7.86%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。并設(shè)蒸餾效為 98%，

27、而且發(fā)酵罐酒精捕集器回收酒精洗水和洗罐用水分別為成熟醪量的5%和 1%，則生產(chǎn)1000kg95%國(guó)際酒精成品的有關(guān)計(jì)算如下： 需蒸餾成熟發(fā)酵醪的量為：F1= （12659.3-902 ）/98% （100+5+1） 100=12717.0kg 不計(jì)酒精捕集器回收酒精洗水和洗罐用水，可設(shè)發(fā)酵過程中則成熟發(fā)酵醪量為： F2=12659.3-902=11757.3kg 接種量按 10%計(jì)算，則酒母量為：12659.3 10%=1265.9kg注：設(shè)計(jì)要求最后醪液 91%用于發(fā)酵， 9%用于酒母制作，相當(dāng)于 9/91 10%3.3.5 成品與發(fā)酵醪量計(jì)算 醛油含量（次級(jí)酒精） ：本次設(shè)計(jì)要求不得含有次

28、級(jí)酒精 食用酒精產(chǎn)量： 1000kg 雜醇油產(chǎn)量：雜醇油產(chǎn)量一般為酒精產(chǎn)量的0.3%-0.7% ，據(jù)本次設(shè)計(jì)要求，取0.5%，所以生產(chǎn) 1000kg 要求酒精雜醇油產(chǎn)量為： 10000.5%=5kg 廢醪量的計(jì)算：廢料醪糟是成熟發(fā)酵醪進(jìn)入蒸餾塔后除去部分水和酒精及其他揮 發(fā)性成分的殘留液，由于是使用直接蒸汽加熱蒸餾，所以應(yīng)該又加上入塔的加熱蒸 汽冷凝水。設(shè)進(jìn)塔醪液量為 F1 的溫度為 t1=70，排除廢醪溫度為 t4=105，成熟醪固形物濃度為 B1=7.5%,塔頂上升酒氣的乙醇濃度為 50%（v/v ），即 47.18%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）， 則：醪塔上升蒸汽量為：10V 1=12717.07.86

29、%47.18%=2118.6kg 殘留液量為：W X=12717.0-2118.6=10598.4kg 成熟醪的比熱容為：C1=4.187 （1.019-0.95 B 1）=3.96KJ/KG.K 成熟醪帶入塔的熱量為：Q 1= F1 C1 t 1=12717.03.9670=3.53106KJ 蒸煮殘液固形物濃度為：B 2= F1 B1/ WX =12717.07.5%/10598.4=9.0% 由于是間歇蒸餾，故沒有加熱蒸汽冷凝水的工藝。 蒸餾殘留液的比熱容為：C 2=4.187（1-0.378 B 2）=4.04 KJ/Kg.K 塔底殘留液帶走的熱量為 :Q4= WX C2t4=1059

30、8.4 4.04 105=4.50106KJ 上升蒸汽帶走的熱量為： 查表得 50%（體積分?jǐn)?shù)）酒精蒸汽焓為 i=1965kj/kg ，故上升蒸汽帶走的熱量為：Q 3=V1i=2118.6 1965=4.16106KJ塔底采用 0.05Mpa（表壓）蒸汽加熱，焓為 2689.8kj/kg ；蒸餾過程熱損失 Qn可取 為傳遞總熱量的 1%，根據(jù)熱平衡計(jì)算，可得消耗的蒸汽量為：D 1=（Q3 + Q 4 + Q n - Q 1）/ （ I-Cwt4 ）=1.01 （4.16 106+4.50106-3.53 106）/（ 2689.8-4.187 105） =2302.6kg肉采用直接蒸汽加熱，則

31、塔底排除醪量為：W X + D1=10598.4+2302.6=12901.0kg3.4 根據(jù)要求實(shí)際原料耗算一覽表 因計(jì)算方便，上面計(jì)算的是生產(chǎn) 1000kg 要求酒精相關(guān)數(shù)據(jù)，實(shí)際生產(chǎn) 5000t 酒精則進(jìn)行放大，因取的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（如比熱容）都一樣，所以對(duì)結(jié)果沒有影響，下 表則是 1000kg 酒精和放大后 5000t 酒精相關(guān)數(shù)據(jù)一覽表： 計(jì)算結(jié)果和相關(guān)數(shù)據(jù)和放大數(shù)據(jù)一覽表1000kg 酒精相應(yīng)用量產(chǎn)量5OOOt酒精相應(yīng)用量產(chǎn)量生產(chǎn) 95%（V）成品酒 精所需淀粉總量1627.2(kg)813.6t生產(chǎn)成品酒精需要淀 粉量（計(jì)淀粉損失后）1779.3(kg)889.65t需要薯干原料量27

32、37.4 0.75=2052.8(kg)1026.4t需要玉米原料量2616.6 0.25=654.2 (kg)327.1t3/4 來自薯干、1/4 來 自玉米的上食用酒精 總淀粉原料為2907.2kg1453.6t -淀粉酶的消耗量10.8kg5.4t糖化酶的消耗量20.3kg101.5t酒母糖化酶的消耗量2.8kg14t11硫酸銨的消耗量1.3kg52t粉漿量12181.5kg6090.75t經(jīng)加熱蒸汽噴射液化 過后的醪液量14036.2kg7018.1t經(jīng)第二液化維持罐出 來的蒸煮醪量為13513.6kg6756.8t經(jīng)噴射混合加熱器后 的蒸煮醪的量13621.7kg6810.85t經(jīng)最

33、后一個(gè)后熟罐出來的醪液量13591.0kg6795.5t經(jīng)真空冷卻器后最終蒸煮醪量12659.3kg6329.65t計(jì)酒精捕集器回收酒 精洗水和洗罐用水需 蒸煮的成熟發(fā)酵醪量12717.0kg12717.0t入蒸餾塔的混合成熟 醪的乙醇濃度7.86%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）7.86%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）相應(yīng)的過程釋放的CO2總量902kg451t接種量按 10%計(jì)算酒 母量1265.9kg632.95t雜醇油產(chǎn)量5kg50t醪塔上升蒸汽量2118.6kg2118.6t殘留液量10598.4kg5299.2t成熟醪的比熱容3.96KJ/KG.K3.96KJ/KG.K成熟醪帶入塔的熱量3.53 106KJ3.53 1

34、06KJ蒸煮殘液固形物濃度9.0%9.0%蒸餾殘留液的比熱容4.04 KJ/Kg.K4.04 KJ/Kg.K塔底殘留液帶走的熱量4.50 106KJ4.50 106KJ上升蒸汽帶走的熱量4.16 106KJ166.4 106KJ消耗的蒸汽量2302.6kg92104t直接蒸汽加熱塔底排除醪量12901.0kg516040t注：生產(chǎn) 5000t 的數(shù)據(jù)位在生產(chǎn) 1000kg 數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上乘以 5，單位則為 t ，但物質(zhì)本身的性質(zhì)數(shù)據(jù)除外。若固 定日產(chǎn)量，全年生產(chǎn)應(yīng)為 5175t ，即在 1000kg 數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上乘以 5.175 ，單位 t ，這里沒有列出，但設(shè)計(jì)生產(chǎn) 設(shè)備是是在日產(chǎn)量的條件下計(jì)

35、算的。3.5 生產(chǎn)設(shè)備相關(guān)計(jì)算3.5.1 粉漿罐 已知蒸煮糖化車間有兩個(gè)粉漿罐，每個(gè)粉漿罐的容積為 5 m3。高徑比為 1：1.5， 粉漿流量應(yīng)為：12181.5 （ 11130/1000） =137650.95kg=126.87m3 錐形部分高度為圓筒部分高度的 1/3 。故總?cè)莘e V有12V = V1 + V2 =（D/2） 2H + 1/3 （D/2） 2 hD 圓筒部分的直徑（ m）；H圓筒部分的高度 m；h圓錐部分的高度 m，由此 可得：D=2.43m H=1.62m h=0.54設(shè)調(diào)漿時(shí)間為 3min，則有效流量為：V有效=126.87（3/60 ）=6.34m3若按要求取 5m3

36、的粉漿罐，則需要臺(tái)數(shù)為： n0=6.34/5=1.3=2若要進(jìn)行交替使用，則至少要 3 臺(tái)。3.5.2 蒸煮鍋和后熟器 由于后熟的時(shí)間比蒸煮時(shí)間短，所以這里取蒸煮鍋計(jì)算。 蒸煮鍋和后熟器的體積是相等的，每小時(shí)生產(chǎn) 11130kg 的酒精對(duì)應(yīng)經(jīng)過噴射加 熱后的醪液量，即流量為14036.2（11130/1000）=156182.8kg=143.95m3 物料有效流量為流量乘以逗留時(shí)間，又蒸煮時(shí)間是 2h，所以醪液有效流量應(yīng)為：V有效 =156182.82=312365.7kg=312365.7/1.085/1000=287.9m 3/h設(shè)備臺(tái)數(shù) n= V 有效/ （ V） 式中： V有效有效流量

37、 m3/h - 裝料系數(shù)V - 單臺(tái)容器體積 m3所以取 3600（直徑為 3.6m）的徑高比為 1:3 的發(fā)酵罐應(yīng)是： n1= 287.940.8 （ 3.6/2 ）23.63=0.82 =1式中 :4 為蒸煮鍋加上后熟器的個(gè)數(shù) ,0.8 為裝料系數(shù)。 即要達(dá)到要求日產(chǎn)量發(fā)酵罐 1 套，即一個(gè)蒸煮鍋，三個(gè)后熟器。3.5.3 酒母罐 時(shí)產(chǎn)酒母醪的體積應(yīng)為：1265.9/1.085 （ 11130/1000）=13184.0L=13.2m3 同蒸煮鍋和后熟器一樣，計(jì)算可得酒母罐體積：V有效=13.2 2 0.8=33.0m 3式中:0.8 為裝料系數(shù)， 2 為與蒸煮同步的逗留時(shí)間 h。 可知酒母醪糟體積很小，取體積為 50m3的酒母罐一個(gè)即可。3.5.4 糖化罐糖化鍋由圓柱形部分和球形部分組成，裝料系數(shù)為75%。幾何容積的計(jì)算按以下進(jìn)行：V=0.785D2H+1/3h2（ 3r-h ）D圓筒部分的直徑（ m）；H圓筒部分的高度 m；h球形底的高度 m；r 底的曲率 半徑 m；H=2D；h=0.25D;r= （D2+4h2） /8h取 3600，（內(nèi)徑 3.6m）的糖化鍋，