年产8万吨酒精工厂设计（蒸煮糖化车间）物料衡算

年产8万吨酒精工厂设计（蒸煮糖化车间）物料衡算

1.酒精发酵生产流程示意图 空气 酵母种 木薯干片 空压机 过滤器 无菌空气

斜面试管 粉碎机 摇瓶培养 调浆罐 α-淀粉酶 小酒母罐 连续蒸煮器 大酒母罐 蒸煮醪 酒母醪 糖化锅 糖化酶 糖化醪 CO2 发酵醪 成熟发酵醪 蒸馏 废糟 分子筛脱水 杂醇油 燃料酒精 2、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： （CHO)?nHO?nCHO6105n26126

162 18 180 发酵： CHO?2CHOH?2CO6126252

180 46×2 44×2

（2）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））： 1000?92.41%?162/92?1627.2(kg)

（3）生产1000㎏食用酒精实际淀粉消耗量：

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 蒸煮 发酵 发酵 发酵 蒸馏 粉尘损失 0.40 若加酒精捕集器，此项损失降为0.30% 淀粉残留及糖分破0.50 坏 发酵残糖 1.50 巴斯德效应 4.00 酒汽自然蒸发与被1.30 CO2带走 废糟带走等 1.85 总计损失 9.55 1627.2?1799(kg)则生产1000㎏食用酒精需淀粉量为： 100%?9.55%

（4）生产1000㎏食用酒精薯干原料消耗量 薯干含淀粉65%，则1000kg酒精薯干量为: 1799?65%?2767.69(kg)

(1799?G1)?65%若为液体曲，则曲中含有一定淀粉量为（G1），则薯干用量为：

（5）α-淀粉酶消耗量

薯干用量：2767.69kg;а-淀粉酶应用酶活力为2000μ∕g,单位量原料消耗α-淀粉酶量：8u/g

2767.69?103?8?11.07?103(g)?11.07(kg)则用酶量为： 2000

（6）糖化酶耗量

酶活力：20000u/g;使用量：150u/g

2767.69?103?150?20.76?103(g)?20.76(kg)则酶用量：

20000

300酒母糖化酶用量（300u/g原料，10%酒母用量）：2767 .69?10%?67%?20000

式中67%为酒母的糖化液占67%,其余为稀释水和糖化剂. 两项合计,糖化酶用量为20.76+2.78=23.54(kg)

（7）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m,则硫酸铵耗量为:0.1%?m

?2.78(kg)3、蒸煮醪量的计算

2767（1?2）?8303.07(kg)淀粉原料蒸煮前需加水调成粉浆（原料：水=1：2），则粉浆量为： .69?假定用罐式连续蒸煮工艺，混合后粉浆温度为50oC，应用喷射液化器使粉浆迅速升温至105oC，然后进入罐式连续液化器液化，再经115oC高温灭酶后，在真空冷却器中闪蒸冷却至63oC后入糖化罐。

C 0?4.18(1?0.7B0)?1.63[kJ/(kg?K)] 干物质含量B0=87%的薯干比热容为：

B1?87?(4?100)?21.75%粉浆干物质浓度为：

蒸煮醪比热容为： c1?B1c0?(1.0?B1)cw ?21.75%?1.63?(1.0?21.75%)?4.18 ?3.63[kJ/(kg?K)] 式中 cw——水的比热容[kJ/(kg·K)]

（1） 经喷射液化器加热后蒸煮醪量为：8303.07＋8303.07×3.63×(105－50)

／(2748.9－105×4.18)＝9020.69(kg)

9020.69?3.63(105?102)9020.69??8977(kg)（2） 经第二液化维持罐出来的蒸煮醪量为：

2253

式中：2253——第二液化维持罐的温度为102oC下饱和蒸汽的汽化潜热(kJ/kg）。

（3）经闪蒸气液分离器后的蒸煮醪量为： ?8977?3.63?(102?95)?8876.55(kg)89772271

式中:2271——95oC饱和蒸汽的汽化潜热（kJ/kg）

8876.55?3.63?(95?63) 8876.55??8438(kg)2351（4）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63oC下的饱和蒸汽的汽化潜热（kJ/kg).

4、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5%和1%，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：

F1＝1000×92.41%÷(98%×8.01%)×(100＋5＋1)÷100＝12478.6（kg） （2）不计酒精捕集器和洗罐用水，则成熟发酵醪量为： 12478.6F??11772.3(kg)1 1000?92.416%?7.56%（W/W,质量分数）（3）入蒸馏塔的成熟醪乙醇浓度为：98 %?12478.6

1000?92.41D??902(kg)（4）相应发酵过程放出CO2总量为： 98F

（5）接种量按10%计，则酒母醪量为m： 11772.3?902?10?1152.2(kg)（100?10）

（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：

11772.3?902 ?1034.3?67%?12215.1(kg)110%

5.废醪量的计算

设进塔的醪液（F1）的温度t1=70oC，排出废醪的温度t4=105oC；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：

7.56?1999.5(kg)① 醪塔上升蒸汽量为 V1?12478.6?47.18

② 残留液量为 Wx?12478.6?1999.5?10479.1(kg)c 1?4.18(1.019?0.95B1)③ 成熟醪比热容为：

?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?F1c1t1 ?12478.6?3.96?70 ?3.46?106(kJ)

FB12478.6?7.5%⑤ 蒸馏残留液固形物浓度为： 2?11?B?8.93%Wx10479.1

⑥ 蒸馏残留液的比热容为：c2=4.18（1－0.378B2）=4.039（kj／kg）

⑦ 塔底残留液带出热量为：Q4=WxCit4=10479.1×4.039×105=4.74×10（kj） 查附录得50%（v）酒精蒸汽焓为i=1965kj／kg，故有： ⑧ 上升蒸汽带出热量为：Q3=1999.5×1965=3.93×10（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=（3.93×106+4.74×10—3.46×10）÷（2689.8—4.18×105）÷99%=2338（kg）

若采取直接蒸汽加热，则塔底排出废醪量为：Ws+D=10479.1+2338=12817.1(kg) 6.年产80000吨淀粉原料酒精厂总物料衡算

前面对木薯干淀粉原料生产1000kg燃料酒精(95%,体积分数)进行了物料衡算.以下对年产80000吨木薯干原料燃料酒精厂进行计算.

(1)酒精成品

66666日产食用酒精量为:80000÷200=400(t)

实际年食用酒精总产量为:400×200=80000(t/a) (2)主要原料木薯干用量

日耗量为:2767.69×400=1107076(kg/d)

年耗量为:1107076×200=2.21×10(kg)=221415.2(t/a)

87、年产80000t酒精工厂设计物料衡算结果如下表：

数量 物料 食用酒精 薯干原料 α-淀粉酶 糖化酶 硫酸铵 硫酸 蒸煮粉浆 成熟蒸煮醪 糖化醪 酒母醪 蒸馏发酵醪

生产1000kg98%酒精 物料量（kg） 1000 2767.69 11.07 23.54 1.152 5.5 8303.07 8438 12215.1 1152.2 12478.6 每小时数量 （kg） 16666.7 46128.2 184.5 392.3 19.2 76.54 138384 140633 203585 19203.3 207976.7 每天数量 (t) 400 1107 4.428 9.416 0.4608 1.837 3321.228 3375.2 4886.04 460.88 4991.44 每年数量 (t) 80000 221415.2 885.6 1883.2 92.16 551.1 664245.6 675040 977208 92176 998288