年产10万吨酒精工厂设计(蒸煮糖化车间)物料衡算.doc

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：2000吨年生产天数：每年300天kg/m3；用酒精日产量：67t食用酒精年产量：20100t产品规格：国标食用酒精，乙醇含量95%以上（体积分数）生产方法：以薯干为原料，双酶糖化，连续蒸煮，间歇发酵；三塔蒸馏原料：薯干(含淀粉65，水分13)蒸馏效率：98全年生产天数：300天酶用量：-淀粉酶应用酶活力为2000g，使用量为8g原料；所用糖化酶活力为20000g，使用量为150g原料；酒母糖化酶用量按300g（原料）计，且酒母用量为10%。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）： （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）：（4）生产1000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：（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:若为液体曲，则曲中含有一定淀粉量（G1），则薯干用量为：（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：（7）糖化酶耗量酶活力：20000u/g;使用量：200u/g则酶用量：酒母糖化酶用量（350u/g原料，10%酒母用量）：（8）硫酸铵耗用量:（9）硫酸耗用量:2、蒸煮醪量的计算淀粉原料蒸煮前需加水调成粉浆（原料：水=1：2.3），则粉浆量为：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：粉浆干物质浓度为：蒸煮醪比热容为：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：838883883.61(8850)(2748.988 4.18)8871(kg)（2） 经第二液化维持罐出来的蒸煮醪量为：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：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：式中:2245104.3C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：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（kg）（2）不计酒精捕集器和洗罐用水，则成熟发酵醪量为：（3）入蒸馏塔的成熟醪乙醇浓度为：（4）相应发酵过程放出CO2总量为：（5）接种量按10%计，则酒母醪量为：（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：4、成品与发酵醪量的计算（1）醛酒产量（占成品酒精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 残留液量为 成熟醪比热容为： 成熟醪带入塔的热量为： 蒸馏残留液固形物浓度为： 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3545410.93500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1034313