年产8万吨酒精工厂设计(蒸煮糖化车间)物料衡算.doc

年产8万吨酒精工厂设计（蒸煮糖化车间）物料衡算

木薯干片
酵母种
1. 酒精发酵生产步骤示意图
空气

粉碎机
斜面试管
空压机

α-淀粉酶
调浆罐
摇瓶培养

过滤器

连续蒸煮器
小酒母罐
无菌空气

蒸煮醪
大酒母罐

糖化酶
糖化锅
酒母醪

糖化醪

CO2

发酵醪

成熟发酵醪

蒸馏

杂醇油
废糟
分子筛脱水

燃料酒精

2、 原料消耗计算
（1）淀粉原料生产酒精总化学反应式为:
糖化:

162 18 180
发酵:

180 46×2 44×2

（2）生产1000㎏国家标准食用酒精理论淀粉消耗量（乙醇含量95%（v/v）, 相当于92.41%（质量分数））:

（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
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:

（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:

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μ∕g,单位量原料消耗α-淀粉酶量: 8u/g

则用酶量为:

（6）糖化酶耗量
酶活力: 0u/g;使用量: 150u/g

则酶用量:

酒母糖化酶用量（300u/g原料, 10%酒母用量）:

式中67%为酒母糖化液占67%,其它为稀释水和糖化剂.
两项累计,糖化酶用量为20.76+2.78=23.54
（7） 硫酸铵耗用量: 硫酸铵用于酒母培养基补充氮源,其用量为酒母量0.1%,设酒母醪量为m,则硫酸铵耗量为:0.1%m
3、 蒸煮醪量计算
淀粉原料蒸煮前需加水调成粉浆（原料: 水=1: 2）, 则粉浆量为:
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快速升温至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。
干物质含量B0=87%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)

（2） 经第二液化维持罐出来蒸煮醪量为:

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

（3）经闪蒸气液分离器后蒸煮醪量为:

式中:2271——95ºC饱和蒸汽汽化潜热（kJ/kg）

（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下饱和蒸汽汽化潜热（kJ/kg).
4、 糖化醪与发酵醪量计算
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5%和1%, 则生产1000kg 95%（体积分数）酒精成品相关计算以下:
（1）需蒸馏成熟发酵醪量为:
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:

（3）入蒸馏塔成熟醪乙醇浓度为:

（4）对应发酵过程放出CO2总量为:

（5）接种量按10%计, 则酒母醪量为m:

（6）糖化醪量 酒母醪67%是糖化醪, 其它为糖化剂和稀释水, 则糖化醪量为:

5.废醪量计算
设进塔醪液（F1）温度t1=70ºC, 排出废醪温度t4=105ºC; 成熟醪固形物浓度为B1=7.5%, 塔顶上升酒汽乙醇浓度50%（体积分数）即47.18%（质量分数）。则:

① 醪塔上升蒸汽量为

② 残留液量为
③ 成熟醪比热容为:

④ 成熟醪带入塔热量为:

⑤ 蒸馏残留液固形物浓度为:

⑥ 蒸馏残留液比热容为: 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×（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×（kj）
塔底采取0.05MPa（表压）蒸汽加热, 焓为2689.8kj／kg; 又蒸馏过程热损失Qw可取为传输总热量1%。依据热量衡算, 可得消耗蒸汽量为:
Di=（3.93×6+4.74×—3.46×）÷（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
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) 关键原料木薯干用量
日耗量为:×400=1107076(kg/d)
年耗量为:1107076×200=2.21×(kg)=221415.2(t/a)
7、 年产80000t酒精工厂设计物料衡算结果以下表:
数量
物料
生产1000kg98%酒精
物料量（kg）
每小时数量
（kg）
天天数量
(t)
每年数量
(t)
食用酒精
1000
16666.7
400
80000
薯干原料
2767.69
46128.2
1107
221415.2
α-淀粉酶
11.07
184.5
4.428
885.6
糖化酶
23.54
392.3
9.416
1883.2
硫酸铵
1.152
19.2
0.4608
92.16
硫酸
5.5
76.54
1.837
551.1
蒸煮粉浆
8303.07
138384
3321.228
664245.6
成熟蒸煮醪
8438
140633
3375.2
675040
糖化醪
12215.1
203585
4886.04
977208
酒母醪
1152.2
19203.3
460.88
92176
蒸馏发酵醪
12478.6
207976.7
4991.44
998288