年产6万吨酒精发酵车间初步设计(5)

四川理工学院毕业设计

2.1.4 原料消耗的计算

（1） 淀粉原料生产酒精的总化学反应式：

糖化： （C6H10O5）n + nH2O——nC6H12O6

162 18 180

发酵： C6H12O6——2C2H5OH + 2CO2

180 92 88

(2) 生产1000kg燃料酒精的理论淀粉消耗量 有上式可求的理论上生产

1000kg无水酒精（乙醇含量99.18%算）所耗的淀粉量为：

1000×99.18%×162÷92=1746.5（kg）

(4) 生产1000kg燃料酒精实际淀粉消耗量 实际上，整个生产过程经历原

料处理、发酵及蒸馏等工序，要经过复杂的物理化学和生物化学反应，产品得率必然低于理论率。据实际经验，各阶段淀粉损失率如表所示。

表一

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 蒸煮糖化 淀粉残留及糖分损失 0.40 发酵 发酵残糖 1.30 发酵 巴斯德效应 4.00 发酵 酒汽自然蒸发与被CO2带走 0.30 加酒精补集器 蒸馏 脱水

假定发酵系统设有酒精扑集器，则淀粉损失率为9.0%。故生产1000kg燃料酒精需淀粉量为：

1627.2 =1919.2（kg） 100%-9.0%

这个原料消耗水平相当于淀粉出酒率为1000÷1919.2=52.1%，这达到了我国先阶段甘薯干原料生产酒精的先进出酒率水平。

废糟带走等 脱水损失 总计损失

1.60 1.0 9.0

15

16 （5） 生产1000kg燃料酒精甘薯干原料消耗量 据基础数据给出，甘薯干原料含

淀粉68%，故1t酒精耗甘薯干量为：

1919.2÷76.768%=2822.4（kg） 若应用液体曲糖化工艺。并设每生产1000kg燃料酒精需要的糖化剂所含淀粉量为G1，则淀粉原料需用量为：

1919.2-G1 68%

（6）α-淀粉酶消耗量 应用酶活力为20 000u/g的 α–淀粉酶使淀粉液化，促进糊化，可减少蒸汽消耗量。α-淀粉酶用量按8u/g原料计算。

酶用量为：

2822.4×1000×8 =1.129（kg） 20000

(7)糖化酶耗用量 若所用糖化酶的活力为100 000u/g，使用量为100u/g原料，则糖化酶消耗量为：

2822.4×1000×100 =2.82（kg）

100 000

此外，酒母糖化酶用量按200u/g（原料）计，且酒母用量为10%，则用酶量为： 28222.4×10%×70%×200 =0.395（kg） 100 000

式中70%为酒母的糖化液占70%，其于为稀释水和糖化剂。

（8） 硫酸铵耗用量 硫酸铵用于酒母培养基的补充氮源，其用量为酒母量的0.1%，设酒母醪量为G0，则硫酸铵耗量为：

0.1%G0 2.1.5 蒸煮醪量的计算

根据生产实践，淀粉原料连续蒸煮的粉料加水比为1：3.故粉浆量为： 2822.4×（1+3）=11289.6 （kg）

蒸煮过程使用直接蒸汽加热，在后熟器和汽液分离器减压蒸发、冷却降温。在蒸煮过程中，蒸煮醪量将发生变化，故蒸煮醪的精确计算必须与热量衡算同时进行，因而十分复杂。为简化计算，可按下述方法近似计算。

假定用喷射液化连续蒸煮工艺。调浆的粉浆温度为50℃，应用喷射液化器使粉浆迅速升温至105℃，然后进入维持管保温液化5~8分钟，真空闪急蒸发冷却至95℃后进入液化罐反应60分钟后，进真空冷却器冷却至63℃后糖化30分钟。

干物质含量B0=87%的薯干比热容为；

C0 = 4.18（1-0.7B0）= 1.63 [kJ/(kg.K)] 粉浆干物质浓度为：

B1 = 87/（4×100）=21.75% 蒸煮醪比热容为：

C1 = B1×C0+（1.0-B1）×CW

= 21.75%×1.63+（1.0-21.75%）×4.18 = 3.62[kJ/(kg.K)]

式中 Cw——水的比热容 [kJ/(kg.K)]

16

四川理工学院毕业设计

为简化计算，假定蒸煮醪的比热容在整个蒸煮过程维持不变。 （1经喷射液化加热后蒸煮醪量为：

8465.1 + 8465.1×3.62×（105-50） = 9194.7（kg） 2748.9-105×4.18

式中 2748.9——喷射液化器加热蒸汽（0.5Mpa）的焓（kJ/K） （2）经二液化维持管出来的蒸煮醪温度降为102℃，量为：

9194.7–9194.7×3.62×（105-102） = 9150.4(kg) 2253

式中 2253——第二液化维持罐的温度为102度下饱和蒸汽的汽化潜热(kJ/K) (3)经闪蒸汽液化分离器后的蒸煮醪量为；

9150.4 - 9150.4×3.62×（102-95） = 9048.3(kg) 2271 式中 2271——95℃饱和蒸汽的汽化潜热(kg) （4）经真空冷却后最终蒸煮醪量为：

9048.3- 9048.3×3.62×（95-63） =8602.5(kg) 2351

式中 2351——真空冷却温度为63℃下的饱和蒸汽的汽化潜热(kJ/K) 2.1.6 糖化醪与发酵醪量的计算

设发酵结束后成熟醪量含酒精10%（体积分数），相当于8.01%（质量分数）。并设蒸煮效率为98.4%，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5%和1%则生产1000kg 99.18%（质量分数）酒精成品有关的计算如下：

（1）需蒸馏的成熟发酵醪量为：

F1 = 1000×99.18% × （100+5+1） ÷100 = 13 338.4(kg)

98.4%×8.01%

（2）若不计酒精捕集器和洗罐用水，则成熟发酵醪量为：

13 338.4÷106% = 12583.4 (kg)

（3） 入蒸馏塔的城市醪乙醇浓度为：

1000 =7.62%（质量分数） 98.4%×13338.4

（4） 相应发酵过程放出CO2总量为：

1000×99.18% × 44 =964.1 (kg)

98% 66

(5)接种量按10%计，则酒母醪量为：

12583.4+964.1 ×10% =1231.6(kg) （100+10）÷100

（6） 酒母醪的70%是糖化醪，其余为糖化剂和稀释水，则糖化醪量为

12583.4+964.1 +1231.6× 70% = 13178.0 (kg) （100+10）÷100

17

18 2.1.7 成品与发酵醪量的计算

（1）醛酒产量 在醛塔取酒一般占成品酒的1.2%—3%，在保证主产品质量合格的前

提下，醛酒量取得越少越好。设醛酒量占成品酒精的2%，则生产1000kg成品酒精可得次品酒精两为：

100×2% = 20 （kg）

（2）燃料酒精产量 每产生1000kg酒精，其燃料酒精产量为：

1000-20 = 980 (kg) （3）杂醇油产量 杂醇油通常为酒精产量的0.3%—0.7%，取平均值0.5%，则淀粉原料生产1000kg酒精副产杂醇油量为：

1000×0.5% = 5 （kg）

（4）废醪量的计算 废醪量是进入蒸馏塔的成熟发酵醪减去部分水和酒精成方及其挥发成分后的残留液。此外，由于醪塔是使用直接蒸汽加热，所以还需加上入塔的加热蒸汽冷凝水。醪塔的物料和热量蘅算如图所示：

V1 Q3=V1t

F1 Q1=1FC1t 醪 塔 D1 Q4= Q4’+ D1t4 Q1=1FC1t Wx+ D1 图二. 醪塔的物料和热量衡算平衡图

设进塔的醪液（F1）的温度t1=70度，排除废醪的温度t4=105度：成熟醪固形物含量为B1=7.5%，塔顶上升酒器的乙醇浓度50%（体积分数）即47.18%（质量分数）。则： ① 醪塔上升蒸汽量为:

V1=13338.4× 7.62% =2154.3（kg） 47.18% ② 残留液量为:

Wx = 13338.4-2154.3 = 11184.1 (kg)

③ 成熟醪比热容为：

c1 = 4.18×(1.019-0.95B1) =4.18×(1.019-0.95×7.5%) =3.96 [kJ/(kg.K)]

④ 成熟醪带入塔的热量为：

Q1 = F1×c1×t1

18

四川理工学院毕业设计

= 13 338.4×3.96×70 =3697404.48(kg)

⑤ 蒸馏残液固形物含量为：

B2 = F1×B1 = 12477×7.5% =8.93% Wx 11184.1

此计算是间接加热，故没有加热蒸汽冷凝水的工艺。 ⑥ 蒸馏残液的比热容为:

C2=4.18×（1-0.378B2） = 4.039[Kj/(kg.K)]

⑦ 塔底残留液带出热量为： Q4 = Wx×c2×t4

=11 184.1×4.039×105 =4743120.89 (kJ)

查附表得50%（体积分数）酒精蒸汽焓为I=1965kJ/kg,故有： ⑧ 上升蒸汽带出热量为：

Q3= V1×I

= 2154.3×1965 =4233199.5 (kJ)

塔底采用0.05Mpa（表压）蒸汽加热，焓为2689.8kJ/kg;又蒸馏过程热损失Qn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： D1 = Q3+Q4+Qn-Q1 I-cwt4

= 4233199.5+4743120.89-3697404.48 (2689.8-4.18×105)×99% =2368.94 (kg)

若采用直接蒸汽加热，则塔底排出废醪为：

Wx + D1 =11184.1+2368.94 =13553(kg) 2.1.8 60000吨/年淀粉原料酒精厂总物料衡算

前面对淀粉原料生产1000kg燃料酒精（99.5%，体积分数）进行了物料平衡计算，以下对60000吨/年甘薯干原料燃料酒精厂进行计算。 （1） 酒精成品 日产燃料酒精量为：

60000÷300=200（t）

日产次级燃料酒精量为：

200×（2÷98）=4.08（t）

日产酒精总量为：

200+4.08=204.08（t）

实际年产量为： 普通燃料酒精量为：

200×300=60000（t/a）

次级燃料酒精量为：

4.08×300=1224（t/a）

酒精总产量为：

19

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库年产6万吨酒精发酵车间初步设计(5)在线全文阅读。