年产370万吨优级食用酒精生产装置发酵工段的工艺设计

吉林化工学院生物与食品工程学院课程设计

年产3.70万吨优级食用酒精生产装置发酵工段的工艺设计

学生学号：

学生姓名：

专业班级：

指导教师：

职称：

起止日期：2021～2021.4.28

吉林化工学院

JilinInstituteofChemicalTechnology

目录

TOC\o"1-3"\h\u

摘要

IV

Abstract

V

第1篇设计说明书

1

第1章绪论

1

1.1设计工程的意义及依据

1

国内外研究状况

1

1.3可行性分析

2

1.2产品方案及生产规模

3

第2章工艺论证

4

2.1生产方法

4

粉碎工段

4

液糖化工段

5

发酵工段生产方法

5

精馏工段生产方法

5

2.2设计厂区的自然条件

6

环境卫生

6

地理位置

6

地质条件

6

气象条件

6

抗震条件

6

原料、产品规格及公用工程

7

2.3.1玉米原料规格

7

2.3.2酶的规格

7

2.3.3酵母的规格

7

2.3.4营养盐、酸、碱的种类及规格

7

2.3.5产品及副产品的产量

7

公用工程

8

2.4厂址及原料运输

8

2.4.1.原料供给与产品销售

8

2.4.2.能源供给

8

2.4.3.给排水

8

2.4.4.所选厂址应有足够的面积

8

2.4.5.交通运输

8

2.4.6.企业协作与城市规划

9

2.5环保和平安

9

2.5.1纯酒精的性质

9

2.5.2火灾防范

9

2.5.3粉尘爆炸防范

10

第3章工艺设计说明

11

3.1发酵工段

11

生产工序的目的和要求

11

生产原理

11

原料及产品规格

11

流程表达

12

开车前准备工作

13

正常开车步骤

14

3.4.7发酵工艺参数

15

停车步骤

16

生产异常现象及处理方法

17

第2篇设计计算书

18

第1章发酵工段物料恒算

18

主要设计条件及工艺参数

18

酵母种子罐进料流量的计算

18

1.3预发酵罐出料流量的计算 19

1.4发酵罐流量的计算

19

第2章发酵工段设备计算

20

2.1种子罐

20

相关说明

20

2.1.2.种子罐计算

20

2.1.3.种子罐几何尺寸的计算

20

2.2发酵罐的计算

21

2.2.1发酵罐物料衡算

21

2.2.2.发酵罐体积的计算

21

2.2.3.发酵罐几何尺寸的计算

22

2.2.4管道计算

22

2.2.5泵的计算

23

2.2.6发酵工段换热器的计算 24

2.2.7成熟醪中间罐的计算 26

2.3发酵工段设备

27

第3章总结

29

致谢

30

参考文献

31

摘要

本设计的主要内容是半糖化法0万吨∕年优级食用酒精液糖化装置的工艺设计。并使产品质量到达食用酒精国家标准GB10343-2021。依据东北地区的特点选择以玉米为原料，厂址选择在有“玉米黄金带〞之称的吉林省吉林市郊区。工艺上的设计为：半塘化法液化糖化工艺(提高淀粉利用率)、连续发酵工艺〔提高生产效率〕、六塔压差蒸馏工艺〔保证产品质量及提高热能利用率〕、分子筛工艺，通过物料衡算、设备选型计算、水电汽耗的计算等合理优化设计生产工艺过程。关键词食用酒精液化糖化发酵蒸馏

关键字：食用酒精液化糖化发酵蒸馏

Abstract

Themainelementsofthisdesignistheoutputof41,000tonsprocessequipmentspreliminarydesignofneutralalcoholbySemi-saccharificationmethod.ThequalityofproductcometoediblealcoholofnationalstandardGB10343-2021.Basedonthecharacteristicsofthenortheasternregionchoosetocornasrawmaterial,thesitechosenina“goldenmaizebelt〞,saidtheoutskirtsofSipingCity,JilinProvince.Theprocessisdesignedto:double-glycosylatedenzymaticliquefactiontechnology〔reducedtheheatenergyloss〕,continuousfermentationprocess〔enhancedtheproductionefficiency〕,thefivetowerspressuredistillationtechnology〔bothguaranteedtheproductqualityandtoraisetheheatenergyusefactor〕,molecularsievetechnology,throughthematerialbalance,equipmentselection,thewaterconsumptionofelectricalcalculations,todesignareasonableoptimalprocess

Keywords:EdibleethylalcoholFluidsaccharificationFermentationDistillation

第1篇设计说明书

第1章绪论

1.1设计工程的意义及依据

酒精在我国酿酒行业、化工行业、橡胶工业、油漆涂料工业、电子工业、照相胶片及纸浆生产行业、医药行业、香料工业、化装品行业等，都发挥着重要作用。食用酒精作为硬饮料中不可缺少的添加成分，它的品质越来越受到人们的重视，特别是我国做为世界白酒消费大国，食用酒精品质的好坏，就显得更重要了。可以说，食用酒精品质的好坏是涉及到千家万户的大事[1]。

玉米作为酒精生产的主要原料在国内外都得到了普遍应用。随着科学技术的不断开展，酒精生产的传统工艺不断被更新，取而代之的是自动化程度高，操作简单的新技术，新工艺。传统的玉米生产酒精工艺在水、电、汽的消耗上非常大，而且传统工艺在蒸煮过程中由于温度高，会使相当局部的淀粉转化为焦糖，最终会影响到产品的产量和质量。因此研发新工艺，提高酒精的产量和质量是当前酿酒行业的关键。

由于微生物发酵法生产工艺成熟，能耗低，对生产设备要求不高，且能就地取材，充分利用本地资源，因此，该法被广泛使用。但由于发酵残糖高，发酵不彻底仍然是瓶颈问题。目前淀粉出酒率与理论值还有一定的差距。经过几十年的努力，我国酒精工厂的发酵醪酒精含量已经增加到10%左右，但与国外发酵醪的浓度普遍在13%以上。发酵浓度低不仅影响了设备的使用效率，而且增加精馏和蒸煮的能耗，在DDGS的回收时处理量也大大增加。为了对发酵工艺进一步改善，本设计采用耐高温活性干酵母进行发酵。提高发酵浓度后，可大幅度地降低产品回收本钱，可以由几乎相同的能量消耗精馏出更多的产品。另外，提高发酵浓度后，可以在根本不改动现有设备的情况下提高设备利用率，减少人工和能耗，减少工艺水用量，缩短发酵周期，减少发酵罐清洁费用，减少DDGS蒸发量，从而大大降低了生产本钱。

国内外研究现状

酒精工业是根底的原料工业；其产品主要用于食品、化工、军工、医药等领域，在我国已有近百年的历史。解放前、我国酒精工业根底十分薄弱，只有沿海、东北、四川等地的小生产厂家，建国后我国的酒精工业通过十年的努力、在生产技术上有了很大的提升，但是，在酒精生产的节能，综合利用，自动化方面与国际先进水平还有相当的距离。酒精行业以前主要是国营企业，现在合资、兼并、股份、集体和私营企业的比重增大，随着国企改革的深入，私营企业将会很大的开展，行业管理的难度加大。近年来，随着国家深化改革的开展步伐，酒精行业也出现了前所未有的生产市场危机：〔1〕酒精生产严重过剩，产需不平衡。〔2〕酒精市场萎缩，竞争剧烈。加上合成酒精，糖酒精的低价冲击，使本来就形势严峻的酒精市场竞争更加剧烈，企业开工率低，企业处于频繁开停，维持生产的状态，企业效益大幅下降[2]。酒精生产的方法主要有化学合成法和生物发酵法两种。世界上百分之九十五的酒精工业采用发酵法。酒精的用途主要有3种：工业用酒精、食用酒精和燃料酒精。世界上主要用于作为燃料，目前世界上普遍应用的燃料酒精有两种[3]，变性酒精和含水酒精。巴西的燃料酒精工业[4]，巴西目前是世界上年生产燃料酒精最多的国家也是世界上唯一不使用纯汽油作汽车燃料的国家，主要生产含水酒精和无水酒精。巴西燃料酒精工业主要原料是甘蔗。在巴西有300多家酒精厂，其中的200多家是联合产糖的[5]。美国式世界上第二大酒精生产国，其中80%为燃料酒精，仅次于巴西的产量。2003年全美以玉米为原料的酒精生产厂有67%采用干磨法，33%采用湿磨法。其生产水平是每蒲式耳玉米生产2.5〔湿磨法〕—2.75加仑的乙醇，产率为0.3125〔湿磨法〕—0.3375〔干磨法〕[6]。欧洲燃料酒精工业起步较晚，而且开展不是很快，EU制定的燃料酒精开展方案大局部归属于整个生物燃料的开展方案中。欧洲的农业开展形式和美国的大不相同。玉米在欧洲的大局部国家都生长得不是很好。小麦和甜菜那么更多地用于乙醇生产。欧洲生物燃料的开展很不平均。大多数产品产自法国、德国和意大利，少量的出自西班牙、比利时、澳大利亚和瑞典，英国和其他欧盟国家几乎不生产。我国石油年消费以13%的速度增长，而能源产量只能满足国内需求的70%，是世界仅次于美国的石油进口国，2003年进口原油9112万吨，2004年将超过1亿吨，至2021年要实现GDP翻两番的目标，我们要支付巨大的“能源账单〞。我国原发酵酒精生产能力达450-500万吨，约有1100家生产企业，其中大局部〔占酒精企业80%以上〕是小型企业，年产量在万吨以下。东南亚和澳大利亚的燃料酒精工业；为了进一步开展燃料酒精工业，泰国2003年底调整了甘蔗原料的价格，预计2004年全年将有2600万吨甘蔗被用于生产酒精。泰国政府还致力于开展酒精原料的多样化，木薯、甘蔗渣和糖蜜已经在工业中得到应用。2003年泰国总产甘蔗7400万吨，燃料酒精的生产水平是每吨甘蔗产酒精70升[7]。

印度每年进口原油1.1亿吨，占原油总需求量的70%[7]。为了减少对原油进口的依赖，印度制定了详尽的方案加大变性燃料酒精的生产。据2002年的统计资料显示，在印度的马哈拉施特拉和阿塔普拉德地区的329个加油站共售出1200万升的变性酒精〔E5〕燃料[8]。目前印度主要以粉碎和发酵甘蔗废料生产酒精[7]。澳大利亚农业部对燃料酒精工业开展制定了详细的规划，在2001年公布的一个方案中提到，争取2021年，年产酒精3.5亿升，相当于现有汽油市场的7%，整个液体燃料市场的1%。农业部发布的信息还包括，2021年以前，确保生物燃料占澳大利亚全国运输燃料总量的2%，为此要在相关工程建设中至少投资5000万美元，至少新建5家酒精厂，新增建筑2300个和新增工作岗位1100个[9]。

1.3可行性分析

从技术上讲，本设计采用工业上成熟的生产工艺，可以实现。从可持续开展上讲，石油是不可再生资源，而酒精是可再生能源，国际上石油能源紧缺，酒精作为一种新型生物能源倍受重视。从市场供求上讲，酒精广泛用于食品工业、化学试剂、医学、农药、油漆、颜料、化装品、燃料、香料、国防工业、电子工业、航天工业等许多行业，比拟乐观。此外，工业酒精是合成橡胶、聚氯乙烯、乙二醇、冰醋酸、苯胺、乙醚、氯乙醇、氯乙烷和乙基苯等的主要原料，还可作为酒基、浸出剂、洗涤剂、溶剂、外表活性剂等。而且，近几年，燃料乙醇在国内的推广，拓展了酒精新的应用领域。

表1-1酒精国家标准GB1034-2002--感官和理化指标规定值简表

工程

单位

特级

优级

普通级

外观

无色透明

气味

具有乙醇固有香气、无异味

无异臭

口味

纯洁、微甜

纯粹、微甜

较纯粹

乙醇〔20℃〕

%〔体积〕≥

氧化时间〔15℃〕

Min≥

40

30

20

色度

号≤

10

硫酸实验

甲醇

mg/L≤

10

10

60

2

50

150

醛〔以乙醛计〕

1

3

30

正丙醇

2

35

100

异戊醇+异丁醇

1

2

30

酸〔以乙酸计〕

7

10

20

酯〔以乙酸乙酯计〕

10

18

25

不挥发物

10

20

25

重金属〔以Pb计〕

1

氰化物〔以HCN计〕

5〔用玉米为原料产品〕

1.4产品方案及生产规模

工艺以玉米为原料采用半糖化法生产优质食用乙醇，年产量万吨，年工作日330天，酒精产率≥95%，次级酒精和杂醇油≤4.5%。产品质量国家优级食用酒精标准(乙醇含量≥95%，体积分数)，淀粉含量63%，水分14%~18%。

第2章工艺论证

众多酒精发酵技术中，在减少杂菌生长和节省能源的应用上浓醪发酵是非常有前景的[10]酒精发酵生产作为一个成熟发酵产业在我国已有上百年历史。浓醪发酵技术在酒精企业获得普遍的成功和不断的认可，其目的在于：①降低能耗，在酒精生产过程中能耗是继粮耗以外的主要本钱，可以使企业获得最大的产率，提高企业生产能力，同时还可以降低生产本钱。从粮耗上讲，理论上淀粉的出酒率为61，4％，在实际生产过程中，一般出酒率到达54％．即得率为88％，考虑酵母增殖所耗糖分．实际已到达90％，为此酒精生产本钱中能耗起主导作用。经验说明，酒分每增加1％vol，蒸汽用量将减少300kg。②节约工艺用水，目前一般酒精厂的料水比为1：2．5～3．0，采用浓醪工艺为1：1．8～2．0，吨酒精用水节约2t以上。③降低DDGS的生产本钱，提高其出率。发酵醪浓度高，固形物含量也高，别离、枯燥费用就低，其出率也高。④减少废水量。⑤提高设备利用率。[11]

采用浓醪发酵生产酒精，可缩短发酵周期，降低能耗，提高设备利用率，蒸馏能耗少,生产本钱低及酒糟易处理等优点,是一种具有巨大应用价值的酒精发酵技术[12]。目前，大量研究说明，在玉米酒精浓醪发酵过程中分别添加适量植酸酶、酸性蛋白酶、纤维素酶、木聚糖酶，可进一步提高酒精产量，增加原料出酒率[13--15]。因此，研究开发适于酒精生产的辅助酶制剂是降低酒精生产本钱的重要手段之一。[16]然而,酒精浓醪发酵时,高底物浓度和高酒精度会限制酵母菌的生长繁殖,对酒精发酵产生强烈的抑制作用。因此,发酵工艺的改良和耐高浓度酒精酵母的选育是实现酒精浓醪发酵工业化生产的关键。[17]

酿酒活性干酵母应用于酿酒行业和超级酿酒酵母应用于酒精浓醪发酵，不仅是我国酿酒工业的技术革命，而且极大地推动了酒精行业的技术快速开展。目前，酿酒活性干酵母广泛应用于酿酒工业和酒精的浓醪发酵以及燃料酒精工业。针对酒精生产原料的变化，酒精生产工艺的不同，酿酒活性干酵母的适应性和发酵浓度将会提高；酵母对温度、渗透压以及对产物、底物的抑制的敏感度将降低；酒精生产工艺的控制要求将进一步提高，对酿酒活性干酵母对酵母质量的要求也将更高。(孙悟)[18]安琪公司的玉米酒精专用的“超级耐高温酿酒高活性干酵母〞这一新酵母品种，开始用其代酒原高温酿酒酵母用于生产并验浓发酵在不改变原产设备的条件下收到良好的效果。

2.1生产方法

玉米中淀粉含量高达70%左右，蛋白质含量占9.7%，胚芽含量占6%～8%，纤维含量9.8%。玉米不仅是生产酒精的良好原料，而且在生产酒精的同时，应开展提取玉米油、蛋白等综合利用。以玉米为原料生产酒精，目前国内大多均采用干法粉碎生产，胚芽、蛋白等没有被充分利用，这是资源的极大浪费；而国外兴旺的资本主义国家那么采用湿法生产，同时对玉米各组分实行综合利用。工业上从节省能耗和占地面积角度考虑，选用的是干法粉碎。

为简化生产工艺，便于工业化生产，我们采用添加液化酶和糖化酶即所谓双酶法的生产工艺。糖化是淀粉发酵生产酒精的重要前期处理步骤。糖化工艺为半糖化法。半糖化法可以降低由于糖份过高而在发酵过程中产生的底物抑制。半糖化法可以缩短酿酒周期，生产实际证明半糖化法还可以提高出酒率。相反全糖化法糖分过高，在发酵过程中容易产生底物抑制。因此我们采用半糖化的方法法进行工艺生产。

糖化酶将淀粉液化产物糊精及低聚糖进一步水解成葡萄糖。糖化酶能作用于淀粉、糊精、低聚糖等，是糖苷键连接的葡萄糖残基逐个水解别离。糖化酶也能水解麦芽糖为葡萄糖。

发酵工段生产方法

采用大罐连续发酵方法，共采用8个罐。第一个罐和第二个罐作为干酵母的复水活化，可适量参加营养盐，第三个罐至酵母的扩大培养，第四个罐至第六个罐是主发酵罐，第七个罐是后发酵罐，第八个罐作为成熟醪中间罐，并可在发酵不彻底时作为发酵罐使用。酵母菌种采用干酵母，在使用前只需复水活化即可，省去了菌种培养的过程。

31、41罐主要用于活性干酵母的复水与活化。糖化醪进入前，应先对该罐进行CIP清洗。缓缓参加糖化醪，是复原糖的浓度保持在10%左右，向61罐输送种子液。

61罐是一个扩大培养罐，pH值为，通过螺旋板式换热器将温度控制在31~32℃，糖化醪、种子液、洁净的空气、营养盐等连续进料。物料经底部离开61罐，局部回流，局部由泵从顶部进入到81罐，该罐是一个主发酵罐，发酵速度迅猛，它的液位，PH值和温度控制与61罐一样。

81罐产生的热量很大，发酵完后，物料还是经底部留出局部回流，局部由泵从82罐顶部进入，一般情况下，81、82、83都是主发酵罐，84属于后发酵罐。在后发酵罐阶段，复原糖的浓度较低，酵母逐渐老化，因此发酵速度变慢，物料离开84罐后，进入到0311罐，准备进入精馏工段。

发酵温度为32℃左右：温度过高，菌种老化；温度过低，菌种生长不好。

大罐连续发酵法操作方便、生产稳定、易于实现过程的自动化控制，设备利用率高。

采用六塔差压精馏技术。采用该流程，可生产优级食用酒精，每吨酒精耗蒸汽量仅为2.1t，比常压精馏每吨酒精可节约2t多蒸汽。整个过程的热量被循环使用，从而节约了大量能量，而且所生产的酒精纯度高，弥补了传统精馏技术能耗高、产品纯度低的缺点。同时，在精馏塔可以得到副产品杂醇油。粗馏塔底的酒精糟用于生产高蛋白饲料，然后，再经过萃取，从饲料中提取玉米油。

2.2设计厂区的自然条件

环境卫生

表2—1国家区域标准

工程

一级区域

二级区域

三级区域

空气含尘量〔mg/m3〕

高度洁净区

一般标准区

污染区

地理位置

厂址选择满足以下几点要求：①防洪：厂区应设在历年最高洪水线以上；②郊区；③主要风向：居民区的下风侧；④排水：平地坡度不小于0.5%，在主要地段不大于2%；大型厂≤4％；中型厂≤6%；小型厂≤10%；⑤水质合格，水量够用。

地质条件

防止在溶洞、沼泽、断裂带、流沙、矿区上面建厂。地耐力：一般15t/㎡，另外，还应该注意冻土层。

气象条件

要求积累10年以上的资料，有最高，最低，平均资料。

①风向：建在当地全年主导风向的下风侧。

②气温如表2—2：

表2—2吉林市气温表

气温

最热月最热时平均

极端最低

最热月平均

最冷月最低时平均

最冷月平均

℃

25.3〔7月〕

抗震条件

我国规定：①地震6度裂度或以下适合建厂；②地震7度裂度地区适合加固厂房。造价增加15%，不适合建厂；③对于地震8度裂度地区，采取更为严格的措施，包括采用框架结构，梁加大，造价增加30%，不适合建厂。

2.3原料、产品规格及公用工程

2.3.1玉米原料规格

表2-1玉米原料规格

工程

淀粉含量〔%〕

水分〔%〕

杂质

霉变

来源

规格

63

14

少

无

市场或农村收购

2.3.2酶的规格

表2-2液化酶、糖化酶的规格

工程

规格

保质期

厂址

液化酶

25℃，3个月

天津市经济技术开发区南海路150号

糖化酶

10万/ml

25℃，3个月

吉林市经济开发区三号道

2.3.3酵母的规格

表2-3酵母的规格

名称

配料

用途

用量

超级安琪耐高温活性干酵母

天然酵母、乳化剂

酒精浓醪发酵

按吨原料：0.1%～0.2%

按乙醇：0.3%～0.1%

保质期

生产商

12个月

安琪酵母股份

2.3.4营养盐、酸、碱的种类及规格

表2-4发酵工段辅助原料的种类及规格

工程

规格

磷酸氢二氨

养分

尿素

总氮

硫酸

浓度14%～18%

氢氧化钠

浓度≤10%

烧碱液

浓度≥50%，CIP清洗

抑菌物质

青霉素

呈酸性，在特定情况下减少其用量，可以提高种子罐的pH值；一般交替使用，防止细菌产生抗药性。

抑菌灵

2.3.5产品及副产品的产量

表2-5产品和副产品规格

名称

年产量〔吨〕

食用酒精

38500

工业酒精

760

杂醇油

1900

表2-6公用工程参数

名称

规格

说明

1

工艺水

符合饮用标准

26℃

2

糖化发酵冷却水

无腐蚀、无泥沙、低硬度

0.35MPa(表)≤18℃

3

蒸馏塔冷却水

无腐蚀、无泥沙、低硬度

0.35MPa(表)≤28℃

4

动力电

380v±5%

三相带零线

5

低压电

220v50Hz±5%

--

6

无菌压缩空气

≤0.2MPa(表)露点-40℃

工作压力200N·m3/h

7

加热用水蒸气

0.6MPa(绝压)

液化、糖化、糊化、蒸馏

9

加热用水蒸气

0.3MPa(绝压)

空气过滤器消毒

2.4厂址及原料运输

所选的厂址应尽量接近原料产地，异地原料应保证供给方便，减少运输损失，进厂后需有相应的储藏工艺，以保证正常生产，降低原料本钱。

选择厂址时，应考虑满足把本地区的风俗习惯与广泛性的更新要求。

选择厂址时要考虑供热方式、汽量及气压等情况。

所选的长址必须有符合要求的水源，应尽量靠近城市的排水系统，以便统一处理。如附近无排水系统，那么需自行设计污水处理站排放。

场地面积的选择有利于全厂总平面图的合理布置，符合工厂规模的需要，提高全厂性的经济指标，并友谊顶的扩建余地为原那么。

要求交通运输方式可靠，铁路、公路、水路优势明显，且有开展的前景。

在确定厂址时，必须有城建规划部门的意见。还必须熟悉附近企业的特点、近期协作的愿望与条件、开展的远景对本厂址的影响等，以便相互协作、共同开展。

2.5环保和平安

发酵工厂在生产过程中，要排放出大量的废气、废水和废渣，简称三废。另外，噪声也是一种污染，损害人体健康，应采取措施防治。酒精发酵工厂排出的废气主要是二氧化碳，发酵工厂排出的废水属于高浓度有机废水。三废的治理应因地制宜的采取多种方式。噪音的防治主要考虑压滤机械、粉碎机械的噪音。

本设计为玉米发酵生产优级食用酒精，按GBJ-16-87生产的火灾危险等级，定为戊级，按GB50058-92?爆炸和火灾危险环境电力装置设计标准?，发酵车间防爆为2级，耐火等级为2级。因此其厂房层数及面积皆不受限，厂房的防火间距为10m。

2.5.1纯酒精的性质

纯酒精是无色透明的液体，比水轻，具有特殊的芳香和刺激味，吸湿性强，可与水以任意比例混合并产生热量。酒精是挥发、易燃烧的，燃烧时产生大量的热量，燃烧产物是水和二氧化碳。酒精蒸汽与空气能形成爆炸性混合气体，爆炸极限为3.5～18%〔体积分数〕。

3，熔点-114℃，闪点12.8℃，比热容2.57J/g·K，蒸发热918.76KJ/L。

3，沸点78.75℃，燃烧热23446KJ/L。

2.5.2火灾防范

〔1〕在贮存酒精中室温不能超过32℃，液态酒精温度不能超过29℃。

〔2〕在贮存中要加强通风、降温，使酒精气体含量低于3.3%。

〔3〕由于酒精液体在快速流动中会产生静电，积累的静电在大气中会放电，从而成为火源，为减少静电生成，酒精在弯道内的流速不超过3m/s。

〔4〕在贮存中防止“跑、冒、滴、漏〞。

〔5〕采用防爆型通风设备，防爆型电气设备。

〔6〕酒精贮存在密闭容器中贮存且用密封管道输送。

〔7〕贮存酒精的场所采用独立建筑，并远离其他建筑，墙壁、柱子等采用不燃结构或耐火结果，凡可燃的材料修建成防爆口，地外表建成非渗透性结构且要有能够使液体排放的适当倾斜度，酒精生产不能设在地下室或半地下室，酒精生产的房屋至少要有两个出口。

2.5.3粉尘爆炸防范

〔1〕爆炸最大可能发生的部位：封闭的料仓内，粉尘不易散发，进而积聚过多，形成爆炸性粉尘；投料、粉碎车间。

〔2〕粉尘爆炸的必要条件：粉尘可燃〔淀粉质原料粉尘可燃〕，粉尘微细〔悬浮状态〕，助燃性气体存在〔空气〕和明火存在。

〔3〕玉米粉的特性：浮云状粉尘的燃点380℃，最小爆炸浓度40g/cm3，最大爆炸力0.76Mpa.

〔4〕预防措施：a.清理与整顿作业场所。作业场所内尽量防止无用粉尘的堆积和摊散，并将其消除。b.建筑物的位置与构造。建筑物要尽可能做成闯开房屋或采用室外形成，并且要与危险性建筑物隔开。如果在车间内或建筑物内，那么要做成泄压结构，骨架要用不燃性材料覆盖。建筑物的位置应选择在爆炸时即使从转型层盖或墙壁向外泄放爆炸火焰，也不能危及其他作业场所和建筑物的地方。c.工程及设备。工厂内尽可能按单元隔开，以免爆炸相互危害，加工粉尘设备要完全密封，防止粉尘向外泄露，空气输送管道和机器内部压力要比大气稍低，管道与管道相连接的地方，或由于机械等原因引起粉尘泄露的地方，应很好的采取密封措施。

第3章工艺设计说明

3.1发酵工段

生产工序的目的和要求

目的：酵母菌将可发酵性复原糖经过细胞内的酒化酶的作用，转化为酒精。

要求：大罐连续操作，必须严格控制染菌，液位，停留时间，pH，温度，搅拌速率等，以确保酵母菌的产酒率最大。

生产原理

酒精发酵是利用酵母的酒化酶系统在厌氧条件下进行的，其经历4个阶段，12个步骤。其总反响式为：

C6H1206+2ADP+2H3PO4C2H5OH+2CO2+2ATP

酒精发酵的4个阶段为：第一阶段，葡萄糖磷酸化，生成活泼的1，6—二磷酸果糖；第二阶段，1，6—二磷酸果糖裂解成为两分子的磷酸丙糖〔3—磷酸甘油醛〕；第三阶段，3—磷酸甘油醛经氧化、磷酸化后，分子内重排，释放出能量，生成丙酮酸；第四阶段，丙酮酸继续降解，生成酒精。

原料及产品规格

〔1〕发酵菌种：酵母

安琪超级酿酒高活性干酵母〔超酒〕。湖北安琪酵母股份生产。

性能：是我国首创的最新生物技术产品，该产品复水后理解恢复成正常细胞状态，具有耐酸〔PH2.5〕、耐乙醇〔17％〕耐糖〔60％葡萄糖〕等特点。用途本产品适合乙醇浓度为17％以下的酒精发酵〔浓醪〕，具有繁殖能力强，发酵速度快，耐受高乙醇浓度等特点。可以缩短发酵时间，提高发酵酒份，降低发酵残糖。提高发酵酒份，降低水电汽本钱。最终酒份可根据原料、醪浓度的不同到达12％－17％。用量按吨原料计：0.1‰－0.2‰按吨乙醇计0.3－0.6‰。参加一些添加剂加纤维素酶及营养盐等。

〔2〕糖化醪：由糖液化工段送来。

〔3〕营养盐：尿素和磷酸二铵，021和061需要加，每次尿素和铵盐各100～150公斤/24小时，在溶罐中在40℃以下溶解。

〔4〕抑菌灵：由于它对成品酒有污染，影响酒的口感，染菌时用。

〔5〕青霉素：和抑菌灵一周换一次，换着使用，染菌时用。

发酵工段的发酵温度和pH值控制要考虑到酵母的适应性及浓醪发酵时半糖化法发酵一边发酵一边糖化，糖化酶在发酵过程中仍在起作用，考虑到糖化酶的适应性，除此之外还要考虑到抑制其它杂菌的生长。

硫酸〔14～18％〕

调原料的pH值实验〞和估算求得硫酸的添加量〔0.05％～0.3％体积比〕。但主要是以控制醪液中的pH值在4.0一5.0之间来确定硫酸的添加量。

营养盐

使用磷酸二铵，其用量大约为原料量的0.1一0.16％，也可根据原料中的含氮量与所需量的关系求得近似的添加量。使用尿素时的用量约为硫酸铵用量的1／2。尿素、磷酸二铵含氮量46%、21%。

营养盐参加量100～200公斤/24小时，031、041、061罐需参加。

营养盐需用营养盐罐溶解后，再参加。营养盐罐底旁有160风机，有粉碎功能，将盐粉碎。营养盐罐上方有旋风别离机〔小的〕,旁边有兰色电机，用于定量加料，转一圈加一次料〕，防止磷酸二胺一次参加太多。3bar蒸汽给营养盐罐提高温度冷水变热水。

抗生素：主要抑制革兰氏阳性菌的生长。

抑菌灵：由于它对成品酒有污染，除了染菌外，一般情况不用。

青霉素：和抑菌灵一周换一次，换着使用。

表3-6发酵成熟醪规格

工程

最正确值

工程

最正确值

锤度〔Bx〕

-0.3～1

PH值

酒分〔v%〕

12～16

挥发酸〔%〕

复原糖〔%〕

残总糖〔%〕

流程表达

该工段由8个罐组成，分别为：R0331、R0341、R0361、R0381、R0382、R0383、R0384、R0311。其中，R0331和R0341作为种子罐，用来干酵母复水活化及增殖。来自液糖化工段的糖化醪由顶部进入这两个罐，再由罐顶人孔倒入活性干酵母。酵母菌在罐中迅速复水活化，同时，用泵打入营养盐，这里主要是利用尿素和磷酸二铵，因为酵母在生长时需要氮源，其中的氮可以起到使酵母生长健壮，从而提高其发酵能力及延缓酵母细胞衰老的作用。同时，也可以提高后续工段DDGS中的含氮量。注意，在参加营养盐时要先将尿素和磷酸二铵粉碎，使之粒度小些，这样不但可以增加其速溶性，还可以便于输送，否那么，会造成局部过碱。同时，向罐中通入适量的无菌空气，因为酵母是兼性厌氧型微生物，在生长时进行有氧呼吸，只有通入足够的无菌空气〔空气要到达工业100级，即：每立方米空气中，大于0.5μm的尘埃粒数最多允许3500个，大于5μm的为零，微生物最多允许5个浮游菌/m3空气，1个沉降菌/m3空气〕，才能保证它能正常生长，到达一定的菌浓度，供发酵用。

此外，要向罐中参加适量抗生素，用来防止杂菌污染。一般参加青霉素，或者是抑菌灵，为了防止杂菌产生抗药性，可以交替使用，也可以结合使用，但混合使用效果比拟好。

种子罐温度控制在32℃，这是酵母菌生长的最适温度。控制pH3.6～3.8，这是因为虽然酵母菌最适生长pH值为4.6～5.0，可是PH值太高会导致杂菌污染，控制在pH3.6～3.8防止了这种情况。醪液停留时间为3～4小时，太短没有到达需要的菌浓度，太长酵母细胞老化。

必须按期对罐中的酵母进行镜检，防止染菌。如果发生染菌，通过显微镜可以看到，酵母细胞不是规那么的椭圆形，或者是出芽率大幅度下降，大局部细胞死亡，或者其边缘破损。如果发生，轻那么需要加大抑菌剂的参加，重那么需要倒灌，对罐进行彻底清洗、灭菌后再使用。

CIP清洗系统。在每次活化酵母前，应对罐进行清洗，先用热水冲洗，再用低浓度HCL溶液冲洗，然后用低浓度NaOH溶液冲洗，最后用热水冲洗。发酵工段其他罐都配有该清洗系统，操作方法相同。

由于这两个酒母罐中产生的CO2较少，放空就可以。其他罐的CO2要加以回收利用。

待到达一定的菌浓度时，酒母醪由泵〔P0331A，P0331B，P0341A，P0341B〕一局部打入换热器〔E0331，E0341〕换热，再罐顶回流，一局部打入预发酵罐R0361，控制温度32℃。需要通入一定量的无菌空气。醪液由泵一局部打入换热器〔E0361〕换热后罐顶回流，一局部不经过换热罐底回流，一局部打入主发酵罐R0381。其他罐的工艺流程相同。R0331～R0381四个罐都需要通入无菌空气，其他罐不需要通入空气。其他罐根据情况需要通入CO2。

R0384罐罐底醪液不需要换热，直接由泵一局部打入罐底回流，一局部罐顶回流，另一局部打入成熟醪罐〔R0311〕。由成熟醪罐罐底打出的成熟醪一局部罐底回流，一局部罐顶回流，另一局部去精馏工段，流量为50m3/h。

由发酵罐顶部回收的CO2需要进入CO2洗涤塔洗涤，因为其中含有一定量的酒精蒸汽，洗涤能够回收酒精蒸汽。由洗涤塔〔T0301〕塔底排出的淡酒进入成熟醪罐R0311。经过洗涤的CO2进入CO2贮罐。

无菌空气都需要到达工业100级，其制备流程为：空气由吸风塔吸入〔为了保证吸入空气洁净，吸风塔需要设在厂区的上风侧，且采气位置不要太低〕，经过空压机压缩〔采用无油润滑的空压机，防止油雾进入发酵罐，造成染菌〕，进入冷却器冷却〔用冷水喷淋冷却〕，进入气水别离器别离出水分，进入空气贮罐，再经过空气过滤器过滤后供发酵工段用。

3.4.5开车前准备工作

〔1〕检查蒸汽系统阀门的开启状况。

〔2〕检查工艺水系统阀门的开启状况。

〔3〕检查冷却水系统的阀门开启及供给能否正常。

〔4〕检查电动仪表或气动仪表的电源或气源能否正常。

〔5〕按工艺要求检查各电器、仪表、机械是否处于开机前的准备状况。

正常开车步骤

确认空气压缩机的状态应为良好，蒸汽压力〔3bar〕正常。确认去空气过滤器的所有管线正常。开始蒸汽灭菌。缓缓向空气过滤通入水蒸汽，活汽操作，不留死角，当压力逐步增加至0.08～0.1MPa，温度为115～120℃时，保持60min。关闭蒸汽进口阀。慢慢翻开压缩空气，吹干空气过滤器。同时略开空气过滤器夹套进口的蒸汽阀，控制温度90～98℃，保持20小时左右。直到用玻璃板测试过滤器排出的气体中没有水珠时，停止吹干。关闭阀门。

当开车准备结束后，翻开R0331罐上的管线以及热水阀门，注入40-45℃工艺水，同时启动泵，使其在罐内循环，当液面到达20%时，翻开换热器的阀门，同时将通往下一工段的分流阀关闭，直到温度调节阀〔TIC1和2〕达38-40℃时停泵，待液面平稳后，翻开人孔参加50Kg玉米专用活性干酵母，静止复水45-60分钟，翻开糖化醪的阀门，用FIR3005控制打入2m3的糖化醪，启动自身循环泵，慢慢翻开空气阀门FI0004使空气到达30m3/h，进行通风培养，控制温度在32℃。

大约在3-4小时内，向R0361中连续参加糖化醪0.2m3/h的流量，直到罐体的液位到达罐体的80%，翻开分流阀向R0361中分流20%的醪液。当R0331复水活化同时R0341也在复水活化。R0361中参加80Kg酵母粉复水活化1小时左右，当R0361工作要结束时会接受R0331分流过来的醪液还有R0341的酵母液，当它们共同到达R0361罐体积的90%时，翻开分流阀向R0381中分流20%的醪液，且R0361有罐底回流防止罐底结垢。同理，假设流程在平稳条件下，只需每4个小时向R0331中参加干酵母，R0361需要16-18小时使体积到达90%，当R0381罐位到达5%液位时，翻开主发酵罐R0381上的泵和所有循环管线上的阀门，同时关闭分流阀。启动泵P0361翻开换热器E0361的冷却水入口，出口阀门设定温度32℃，当R0381液位到达20%时，慢慢翻开空气阀，通入空气30m3/h，醪液的PH在3.6-3.8，当R0381液位到达90%时，翻开通往R0382罐的分流阀，当R0382液位到达5%时，翻开其上的二氧化碳气体阀通入180-220m3/h的二氧化碳，同时启动泵P0381翻开换热器E0381的阀，使温度保持在32℃，PH值保持在3.6-3.8之间，当R0382液位到达90%，翻开R0383罐入口阀，R0383罐与R0384罐的操作同R0382罐。R0384罐的PH值控制在3.4-3.6之间。当R0384罐液位到达80%时，同时取样分析，合格后，翻开R0384的泵使醪液进入R0311液位到达5%时翻开二氧化碳阀门慢慢通人二氧化碳，其流量为150m3/h〔为了不使罐底堆积，促其分布均匀〕，当R0311中液位到达80%时，温度在32℃，pH在3.4-3.6之间，翻开成熟醪阀门进入精馏工段。

由于两个种子罐中，酵母在生长时产生的CO2相对较少，故不需要回收，只要放空就可以了。其他罐产生的CO2较多，需要加以回收利用。CO2洗涤塔底出来的液体流经泵取出淡酒进入蒸馏工段的回收塔中。当淡酒浓度低时，液体会再回到洗涤塔中反复喷淋，提高淡酒浓度，减少能耗。

3.4.7发酵工艺参数

表4—6发酵工艺参数

内容

最正确值

抽样或测量方法

是否记录

记录频率

R0331种子罐

通风量〔m3/h〕

30～40

FI3004

记录

1次/h

糖化醪流量〔m3/h〕

2～3

FIR3003

液位〔%〕

85～90

LIC3001

温度〔℃〕

30～31

TIC3002

锤度〔Bx〕

6～9

检验

1次/2h

酒分〔v%〕

6～8

1次/4h

复原糖〔%〕

4～6

酵母数〔亿/ml〕

2.5～3

1次/2h

pH值

挥发酸〔%〕

1次/8h

镜检情况

健康

1次/4h

R0341

种子罐

通风量〔m3/h〕

30～40

FI3005

记录

1次/h

糖化醪流量〔m3/h〕

2～3

FIR3004

液位〔%〕

85～90

LIC3002

温度〔℃〕

30～31

TIC3003

锤度〔Bx〕

6～9

检验

1次/2h

酒分〔v%〕

6～8

1次/4h

复原糖〔%〕

4～6

酵母数〔亿/ml〕

2.5～3

1次/2h

pH值

挥发酸〔%〕

1次/8h

镜检情况

健康

1次/4h

R0361预发酵罐

通风量〔m3/h〕

250～300

FI3104

记录

1次/h

糖化醪流量〔m3/h〕

20～32

FIR3101

液位〔%〕

90～95

LIC3102

温度〔℃〕

31～33

FIR3102

1次/2h

锤度〔Bx〕

检验

酒分〔v%〕

1次/4h

复原糖〔%〕

4～6

酵母数〔亿/ml〕

1次/2h

pH值

挥发酸〔%〕

1次/8h

镜检情况

较健壮

1次/4h

R0381发酵罐

通风量〔m3/h〕

220

FI3204

记录

1次/h

糖化醪流量〔m3/h〕

10～80

FIR3203

液位〔%〕

90～95

LIC3201

温度〔℃〕

31～33

TIC3202

锤度〔Bx〕

6～9

检验

1次/2h

酒分〔v%〕

5～7

1次/4h

复原糖〔%〕

4～6

酵母数〔亿/ml〕

1次/2h

pH值

挥发酸〔%〕

1次/2h

镜检情况

较健壮

1次/4h

R0382

发酵罐

通CO2量〔m3/h〕

180～220

FI3304

记录

1次/h

液位〔%〕

90～95

LI3301

温度〔℃〕

30～31

TIC3302

R0383

发酵罐

通CO2量〔m3/h〕

180～220

FI3404

记录

1次/h

液位〔%〕

90～95

LIC3401

温度〔℃〕

30～31

TIC3042

R0384发酵罐

通CO2量〔m3/h〕

180～220

FI3504

记录

1次/h

液位〔%〕

85～90

LIC3501

锤度〔Bx〕

0.3～1

检验

1次/8h

酒分〔v%〕

9.5～10

复原糖〔%〕

pH值

R0311

成熟醪中间罐

通CO2量〔m3/h〕

150～200

FI3604

记录

1次/h

液位〔%〕

75～85

LIA3601

锤度〔Bx〕

0.3～1

检验

1次/8h

酒分〔v%〕

12～16

复原糖〔%〕

Ph值

挥发酸〔%〕

残总糖〔%〕

停车步骤

因电器设备等原因而导致糖化工段停料，那么应减少酒母醪的大量供给，其他方面正常操作。

调节R0301A罐顶空气阀，将通气量减少到正常值的一半。关闭R0301A罐顶糖化醪入口阀，将R0301A罐底阀开到最大，泵保持转动，以防固体物和酵母沉积。当R0301A罐内物料倒空时，停泵，关闭底阀。其他罐停车过程与此同。

〔1〕如果种子罐染菌，较轻微，可参加青霉素或抑菌灵抑制杂菌的生长；假设染菌严重，应该停止继续向发酵罐进料，倒罐。

〔3〕61罐染菌，种子罐直接向81发酵罐进料。61罐进行CIP清洗，进行灭菌操作，然后继续通料进行发酵操作。其他罐染菌也可以采用类似方法。

〔4〕如果发酵后进入成熟醪中间罐的醪液未到达工艺指标，返回81罐，进行继续发酵。

〔5〕发酵时产生泡沫较多。可参加适量的植物油消泡。

〔6〕醪液中挥发酸高。是因为染菌，可参加抑菌灵来灭菌，严重时需要倒灌。

〔7〕复原糖高，总糖低。是因为酵母数量少，发酵不彻底。应该在酵母扩培时增加营养，通气量。延长发酵时间。

〔8〕复原糖低，总糖高。是液、糖化不彻底。应该增加液、糖化时的用酶量，同时调节温度，使其到达酶的最适温度，或者增加液、糖化时间。

表3—8酒精酵母培养过程中异常情况及其处理

异常情况

产生原因

处理方法

菌数少

接种量少；培养温度低；营养缺乏；供氧缺乏

适当补种，加大通风；适当提高培养温度，延长培养时间；补充养份

出芽率低

营养缺乏；培养温度高；培养时间长

补充养份；降培养温度缩短培养时间

杂菌多

杀菌不彻底；糖化醪带菌

严格管道设备的杀菌；糖化醪液中参加〔2～4〕×106的灭菌灵

酵母死亡率高

酸度高；漏蒸汽使培养温度过高；醪液中有毒物质多

调整醪酸度；维修蒸汽管阀；补种并增加营养

耗糖率低

培养温度过低；接种量少；时间过短

提高温度；加大接种量；调整糖液浓度；延长培养时间

第2篇设计计算书

第1章发酵工段物料恒算

1．生产规模：万吨/年食用酒精；

2．生产方法：玉米生物发酵法；

3．生产天数：330天/年；

4．产品质量：国家GB/T394.1-2021酒精标准〔乙醇含量≥95.5％，体积分数〕；

5．生产原料：吉林玉米，淀粉含量63％，水份14％～18％；

6.发酵用的糖化醪液采用干法粉碎玉米粉经双酶法生产，糖化时间30分钟，半糖化法，糖转率为40%左右，复原糖浓度8.0-15%，锤度在22-23°BX之间，pH值4.2-4.5，温度32℃，料水比1:2.2。糖化醪流量m3/h。糖化醪密度为1076kg/m3。

糖化醪去发酵罐1的流量55%～60%，,

糖化醪去种子罐的总流量8%-10%，

糖化醪去发酵罐2的流量30%～40%。

7.浓醪发酵，发酵总时间55-60h。

8．发酵成熟醪液酒精浓度12~16%〔v/v〕。

9.采用活性干酵母，不需要酒母培养。

来自02工段糖化醪总流量48.6m3/h

由于种子罐(R0331、R0341)是酵母增殖培养的种子罐，需要参加少量的糖化醪来作为营养物进行增殖培养，所以在种子罐(R0331、R0341)均参加48.6*10%/2=2.43m3/h。

1.3预发酵罐出料流量的计算

由于预发酵罐是主要的发酵阶段，必须参加大量的糖化醪，所以参加由02工段来的糖化醪量为48.6*55%=2m3/h，参加由种子罐R0331、R0341来的糖化醪各2.43m3/h。

离开预发酵罐时物料流量W03=+2.43+2.43=m3/h

1.4发酵罐流量的计算

由于发酵需要大量的氮、磷，所以需要参加工业尿素和工业磷酸二铵，参加量均为163kg/天，参加时需要参加稀释水稀释，稀释水参加量为：655kg/h

折合加稀释液为：3/h

因为参加营养盐的量与糖化醪的量相比拟小，所以可忽略。

由02工段参加糖化醪的量：W=48.6-2-2.43-2.43=m3/h

来自预发酵罐61的醪液流量：m3/h

所以离开主发酵罐81罐的醪液流量

W81=稀释液+02段来的糖化醪+W03=0.662+1+=m3/h

表1—3工艺条件表

工程

单位

参数值

来自02工段糖化醪总流量

m3/h

48.6

进入种子罐糖化醪流量

m3/h

2.43

进入种子罐糖化醪流量

m3/h

2.43

进入预发酵罐糖化醪流量

m3/h

2

进入主发酵罐糖化醪流量

m3/h

送往精馏工段成熟醪流量

m3/h

49.0

前发酵期

h

约8

主发酵期

h

14

后发酵期

h

34

第2章发酵工段设备计算

2.1种子罐

先用80℃，8%～10%NaOH溶液喷洗1h〔灭菌〕；再用热水冲至中性，再用温水进一步冲洗，然后参加10m338℃～40℃底水，参加干酵母50Kg。轻微搅拌，静止保温10min，然后降温至32℃，参加营养盐，再参加23m3糖化醪，通入微量空气40m3/h，进行活化使其出芽，出芽状态酵母的发酵能力高出30倍，活化过程中缓慢参加糖化醪，到达工艺指标酵母数达2～3亿时，往61罐输送种子液。由于酵母翻一倍的时间为两小时，为了平安起见，停留时间设置为3小时。

种子罐一般选用2个，以防其中有一个种子罐染菌，而导致生产连续化进程。

来自02工段糖化醪量=02工段糖化醪总量*〔8%～10%〕

=48.6*〔8%～10%〕=～

注：通入醪液量的原那么：使酵母数到达2～3亿/mL；酵母出芽率到达11%；液位保持在75%～80%。

种子罐的体积

种子罐圆整到70

为防止由于染菌造成的种子液倒掉，而不影响发酵工段连续的进行，设计两个种子罐进行轮流使用。

取,那么H=2.2D，且

由公式得，

为了便于设备的选型，，。

种子罐工作温度为29～33℃，常压，。所以材质为不锈钢，钢板厚度为10mm。

为了符合人性化设计，发酵罐顶的人孔直径600mm，罐侧面的人孔直径600mm，罐顶为标准椭圆结构，直径为3300mm，半轴长为825mm(0.25D)。

2.2发酵罐的计算

2.2.1发酵罐物料衡算

〔1〕61罐物料衡算

来自02工段糖化醪量=02工段糖化醪总量*〔55%～60%〕

=48.6*〔55%～60%〕=～〔m3/h〕

往81罐送料量=来自种子罐进料量+来自02糖化工段进料量

=～4.86+26.73～29.16=3～〔m3/h〕

〔2〕81罐物料衡算

来自02工段糖化醪量=02工段糖化醪总量*〔30%～40%〕

=48.6*〔30%～40%〕=～〔m3/h〕

往82罐送料量=来自61罐进料量+来自02糖化工段进料量

=3～+～=4～〔m3/h〕

〔3〕82罐物料衡算

往83罐送料量=4～〔m3/h〕

〔4〕83罐物料衡算

往84罐送料量=4～〔m3/h〕

〔5〕84罐物料衡算

往成熟醪中间罐送料量=4～〔m3/h〕

实际生产时发酵时间为55～60h。处于发酵过程由于某些原因会使发酵时间延长，为了适用这种情况，发酵时间取60小时进行计算。

当取装罐系数为时，

当取装罐系数为时，

因为实际生产中各罐的装罐系数到达了85%，而且考虑罐的制造和造价，单个罐取700m3可以满足要求。

以81罐为例进行计算

取,那么，且，

由公式得，

为了便于设备的选型和参考上述发酵罐计算，D81=7500mm，罐底锥高为7500mm，H81=16500mm。

81发酵罐工作温度为32℃，常压。所以材质为碳钢加涂料，钢板厚度为10mm。

为了符合人性化设计，发酵罐顶的人孔直径600mm，罐侧面的人孔直径600mm，罐顶为标准椭圆结构，直径为7500mm，半轴长为1875mm(0.25D)。

同理61，82，83，84发酵罐参数和此81罐相同。

以61罐为例进行计算。

罐顶醪液进料流量26.73m3/h，罐底醪液出料流量取9m3/h。

化工工艺生产过程中液体物料其流速一般为0.5～3m3/h，由于醪液黏度较大，假设取下限值那么会造成醪液输送困难，取2.5m3/h。

〔2-1〕

式中：D-管子的直径，m；

Q-液体流量，m3/h；

u-管道流速，m3/h。

进料管直径

，取。

出料管直径

，取。

表3-1管道相关参数

工程

外径

壁厚

材质

进料管

73

GrNi18Ti9

出料管

76

GrNi18Ti9

2.2.5泵的计算

表3-2泵工作时的相关参数

工程

值

工程

值

工程

值

工作温度

32℃

管道总长

20m

90°弯头

5个

止回阀

1个

蝶阀

5个

突然扩大

1个

突然缩小

1个

流量

3/h

高度

16m

成熟醪密度

1076Kg/h

黏度

1.3×10-3Pa•s

标准三通

2个

〔2-2〕

代入数据：

〔2-3〕

代入数据：〔此时流体处于湍流状态〕

〔2-4〕

代入数据：

表2-5各管件的局部阻力系数

工程

值

工程

值

工程

值

90°弯头

止回阀

2

蝶阀

突然扩大

1

突然缩小

标准三通

局部阻力损失〔2-5〕

代入数据：

直管阻力损失〔2-6〕

代入数据：

总损失

总压头H的计算

柏努力方程如下

〔2-7〕

〔2-8〕

其中,,

。

代入数据：

表2-6泵的参数

泵的型号

转速〔r/min〕

流量(m3/h)

扬程〔m〕

效率〔%〕

IS80-65-125

2900

50

20

75

轴功率〔Kw〕

电机功率〔Kw〕

必需汽蚀余量〔m〕

质量〔泵/底座〕Kg

44/46

酒精发酵产热发酵生成乙醇，二氧化碳和热能的方程式如下

〔2-9〕

1809288

酒精发酵过程中伴有生物氧化过程，是释放热能反响。每摩尔葡萄糖生成醇发酵过程中，释放的总能量为，其中转移到ATP高能磷酸键中，其余热能释放到发酵液中，使发酵醪液升温。

由〔2-9〕可以看出生成1mol酒精有的热量释放到发酵液中。

2.2.6.1.总热量的计算

4.10万吨优级食用酒精，体积分数为95.5%，质量分数为93.118%，释放到发酵液中的热量为Q。

2.2.6.2.冷却水用量的计算

〔2-10〕

冷却水进口温度为15℃，出口温度为30℃，。

代入数据：

注：取热量通过罐体向大气的损失量与搅拌器产热趋于动态平衡。

2.2.6.3.发酵醪液温度的计算

发酵后释放的热量使发酵液温度升高到t2。

〔2-11〕

代入数据：

2.2.6.4.传热面积的计算

平均温差

；

；

因为，所以

〔2-12〕

代入数据：

由于此时发酵液黏度相对于液化醪较低，平安系数取1.2，m2。一共5个发酵罐，4m2m2m2m2。

2.2.6.5.螺旋板式换热器的选型

表2-7螺旋板式技术参数

名称

公称换热面积〔m2〕

通道间距(mm)

计算换热面积〔m2〕

流速〔m3/h〕

接管公称直径

型号

重量〔Kg〕

AFJ

100

18

150

4200

2.2.7成熟醪中间罐的计算

为了按照如下原那么成熟醪的停留时间为10个小时：调节和平衡发酵和蒸馏工段；保证连续稳定向蒸馏工段进料；假设发酵罐染菌，此发酵罐称当后发酵罐的角色；控制指标到达要求，如酒分≥13%〔V/V〕,残总糖≤0.4%，挥发酸，复原糖≤0.2%。

考虑到本钱等设备圆整

注：总进料为48.6m3/h，加上醪液损失，故取48.0m3/h。

连续往精馏车间进料为48.0m3/h。

2.2.7.

取H/D=2.2,那么，且

由式

为了便于设备的选型和参考上述发酵罐计算，，罐底锥高为7000mm。

成熟醪中间罐工作温度为32