【正文】 .. 19 發(fā)酵罐流量的計(jì)算 ....................................................................................... 19 第 2 章 發(fā)酵工段設(shè)備計(jì)算 ........................................................................................ 20 種子罐 ............................................................................................................ 20 相關(guān)說(shuō)明 .............................................................................................. 20 ........................................................................................... 20 ....................................................................... 20 發(fā)酵罐的計(jì)算 ................................................................................................ 21 發(fā)酵罐物料衡算 .................................................................................. 21 ............................................................................... 21 ....................................................................... 22 管道計(jì)算 .............................................................................................. 22 泵的計(jì)算 ............................................................................................. 23 吉林化工學(xué)院 生物與食品工程學(xué)院 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) III 發(fā)酵工段換熱器的計(jì)算 ....................................................................... 24 成熟醪中間罐的計(jì)算 .......................................................................... 26 發(fā)酵工段設(shè)備 ................................................................................................ 27 第 3 章 總結(jié) .................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 致謝 ................................................................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 31 吉林化工學(xué)院 生物與食品工程學(xué)院 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) IV 摘 要 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是半糖化法 萬(wàn)噸∕年優(yōu)級(jí)食用酒精液糖化裝置的工 藝設(shè)計(jì)。并使產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到食用酒精國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB103432021。 依據(jù)東北地區(qū)的特點(diǎn)選擇以玉米為原料，廠(chǎng)址選擇在有“玉米黃金帶”之稱(chēng)的 吉林省吉林市郊區(qū)。工藝上的設(shè)計(jì)為：半塘化法液 化糖化工藝 (提高淀粉利用率 )、 連續(xù)發(fā)酵工藝（提高生產(chǎn)效率）、六塔壓差蒸餾工藝（保證產(chǎn)品質(zhì)量及提高熱能 利用率）、分子篩工藝，通過(guò)物料衡算、設(shè)備選型計(jì)算、水電汽耗的計(jì)算等合理 優(yōu)化設(shè)計(jì)生產(chǎn)工藝過(guò)程。 關(guān)鍵詞 食用酒精 液化糖化 發(fā)酵 蒸餾 關(guān)鍵字：食用酒精 液化糖化 發(fā)酵 蒸餾 吉林化工學(xué)院 生物與食品工程學(xué)院 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) V Abstract The main elements of this design is the output of 41,000 tons process equipments preliminary design of neutral alcohol by Semisaccharification quality of product e to edible alcohol of national standard GB103432021. Based on the characteristics of the northeastern region choose to corn as raw material, the site chosen in a “ golden maize belt” , said the outskirts of Siping City, Jilin Province. The process is designed to: doubleglycosylated enzymatic liquefaction technology （ reduced the heat energy loss） , continuous fermentation process （ enhanced the production efficiency） , the five towers pressure distillation technology（ both guaranteed the product quality and to raise the heat energy use factor） , molecular sieve technology, through the material balance, equipment selection, the water consumption of electrical calculations ,to design a reasonable optimal process Key words: Edible ethyl alcohol Fluid saccharification Fermentation Distillation 吉林化工學(xué)院 生物與食品工程學(xué)院 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 1 第 1 篇 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 1 章 緒論 設(shè)計(jì)項(xiàng)目的意義及依據(jù) 酒精在我國(guó)釀酒行業(yè)、化工行業(yè)、橡膠工業(yè)、油漆涂料工業(yè)、電子工業(yè)、照相膠片及紙漿生產(chǎn)行業(yè)、醫(yī)藥行業(yè)、香料工業(yè)、化妝品行業(yè)等，都發(fā)揮著重要作用。 食用酒精作為硬飲料中不可缺少的添加成分，它的品質(zhì)越來(lái)越受到人們的重 視，特別是我國(guó)做為世界白酒消費(fèi)大國(guó)，食用酒精品質(zhì)的好壞，就顯得更重要了?？梢哉f(shuō)，食用酒精品質(zhì)的好壞是涉及到千家萬(wàn)戶(hù)的大事 [1]。 玉米作為酒精生產(chǎn)的主要原料在國(guó)內(nèi)外都得到了普遍應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，酒精生產(chǎn)的傳統(tǒng)工藝不斷被更新，取而代之的是自動(dòng)化程度高，操作簡(jiǎn)單的新技術(shù)，新工藝。傳統(tǒng)的玉米生產(chǎn)酒精工藝在水、電、汽的消耗上非常大，而且傳統(tǒng)工藝在蒸煮過(guò)程中由于溫度高，會(huì)使相當(dāng)部分的淀粉轉(zhuǎn)化為焦糖，最終會(huì)影響到產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。因此研發(fā)新工藝，提高酒精的產(chǎn)量和質(zhì)量是當(dāng)前釀酒行業(yè)的關(guān)鍵。 由于微生物發(fā)酵法生 產(chǎn)工藝成熟，能耗低，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備要求不高，且能就地取材，充分利用本地資源，因此，該法被廣泛使用。但由于發(fā)酵殘?zhí)歉?，發(fā)酵不徹底仍然是瓶頸問(wèn)題。目前淀粉出酒率與理論值還有一定的差距。經(jīng)過(guò)幾 十年的努力，我國(guó)酒精工廠(chǎng)的發(fā)酵醪酒精含量已經(jīng)增加到 10%左右，但與國(guó)外發(fā)酵醪的濃度普遍在 13%以上。發(fā)酵濃度低不僅影響了設(shè)備的使用效率，而且增加精餾和蒸煮的能耗，在 DDGS 的回收時(shí)處理量也大大增加。 為了對(duì)發(fā)酵工藝進(jìn)一步改善，本設(shè)計(jì)采用耐高溫活性干酵母進(jìn)行發(fā)酵。提高發(fā)酵濃度后，可大幅度地降低產(chǎn)品回收成本，可以由幾乎相同的能量消耗精 餾出更多的產(chǎn)品。另外，提高發(fā)酵濃度后，可以在基本不改動(dòng)現(xiàn)有設(shè)備的情況下提高設(shè)備利用率，減少人工和能耗，減少工藝水用量，縮短發(fā)酵周期，減少發(fā)酵罐清潔費(fèi)用，減少DDGS 蒸發(fā)量，從而大大降低了生產(chǎn)成本。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 酒精工業(yè)是基礎(chǔ)的原料工業(yè)；其產(chǎn)品主要用于食品、化工、軍工、醫(yī)藥等領(lǐng)域，在我國(guó)已有近百年的歷史。解放前、我國(guó)酒精工業(yè)基礎(chǔ)十分薄弱，只有沿海、東北、四川等地的小生產(chǎn)廠(chǎng)家，建國(guó)后我國(guó)的酒精工業(yè)通過(guò)十年的努力、在生產(chǎn)技術(shù)上有了很大的提升，但是，在酒精生產(chǎn)的節(jié)能，綜合利用，自動(dòng)化方面與國(guó)際先進(jìn)水平還 有相當(dāng)?shù)木嚯x。酒精行業(yè)以前主要是國(guó)營(yíng)企業(yè)，現(xiàn)在合資、兼并、股份、集體和私營(yíng)企業(yè)的比重增大，隨著國(guó)企改革的深入，私營(yíng)企業(yè)將會(huì)很大的發(fā)展，行業(yè)管理的難度加大。近年來(lái)，隨著國(guó)家深化改革的發(fā)展步伐，酒精行業(yè)也出現(xiàn)了前所未有的生產(chǎn)市場(chǎng)危機(jī)：（ 1）酒精生產(chǎn)嚴(yán)重過(guò)剩，產(chǎn)需不平衡。（ 2）酒精市場(chǎng)萎縮，競(jìng)爭(zhēng)激烈。加上合成酒精，糖酒精的低價(jià)沖擊，使本來(lái)就形勢(shì)嚴(yán)峻的酒精市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)更加激烈，企業(yè)開(kāi)工率低，企業(yè)處于頻繁開(kāi)停，吉林化工學(xué)院 生物與食品工程學(xué)院 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2 維持生產(chǎn)的狀態(tài)，企業(yè)效益大幅下降 [2]。酒精生產(chǎn)的方法主要有化學(xué)合成法和生物發(fā)酵法兩種。世界上百分之九十五的酒精 工業(yè)采用發(fā)酵法。酒精的用途主要有 3 種：工業(yè)用酒精、食用酒精和燃料酒精。世界上主要用于作為燃料，目前世界上普遍應(yīng)用的燃料酒精有兩種 [3]，變性酒精和含水酒精。巴西的燃料酒精工業(yè) [4] ，巴西目前是 世界上年生產(chǎn)燃料酒精最多的國(guó)家也是世界上唯一不使用純汽油作汽車(chē)燃料的國(guó)家，主要生產(chǎn)含水酒精和無(wú)水酒精。巴西燃料酒精工業(yè)主要原料是甘蔗。在巴西有 300 多家酒精廠(chǎng)，其中的 200 多家是聯(lián)合產(chǎn)糖的 [5]。美國(guó)式世界上第二大酒精生產(chǎn)國(guó)，其中 80%為燃料酒精，僅次于巴西的產(chǎn)量。 2021 年全美以玉米為原料的酒精生產(chǎn)廠(chǎng)有 67%采用 干磨法， 33%采用濕磨法。其生產(chǎn)水平是每蒲式耳玉米生產(chǎn) （濕磨法） — 加侖的乙醇，產(chǎn)率為 （濕磨法） — （干磨法） [6] 。歐洲燃料酒精工業(yè)起步較晚，而且發(fā)展不是很快， EU 制定的燃料酒精發(fā)展計(jì)劃大部分歸屬于整個(gè)生物燃料的發(fā)展計(jì)劃中。歐洲的農(nóng)業(yè)發(fā)展形式和美國(guó)的大不相同。玉米在歐洲的大部分國(guó)家都生長(zhǎng)得不是很好。小麥和甜菜則更多地用于乙醇生產(chǎn)。歐洲生物燃料的發(fā)展很不平均。大多數(shù)產(chǎn)品產(chǎn)自法國(guó)、德國(guó)和意大利，少量的出自西班牙、比利時(shí)、澳大利亞和瑞典，英國(guó)和其他歐盟國(guó)家?guī)缀醪簧a(chǎn)。我國(guó)石油 年消費(fèi)以 13%的速度增長(zhǎng)，而能源產(chǎn)量只能滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)需求的 70%，是世界僅次于美國(guó)的石油進(jìn)口國(guó)， 2021 年進(jìn)口原油 9112 萬(wàn)噸， 2021 年將超過(guò) 1億噸，至 2020 年要實(shí)現(xiàn) GDP 翻兩番的目標(biāo)，我們要支付巨大的“能源賬單”。我國(guó)原發(fā)酵酒精生產(chǎn)能力達(dá) 450500 萬(wàn)噸，約有 1100 家生產(chǎn)企業(yè)，其中大部分（占酒精企業(yè) 80%以上）是小型企業(yè)，年產(chǎn)量在萬(wàn)噸以下。東南亞和澳大利亞的燃料酒精工業(yè)；為了進(jìn)一步發(fā)展燃料酒精工業(yè)，泰國(guó) 2021年底調(diào)整了甘蔗原料的價(jià)格，預(yù)計(jì) 2021 年全年將有 2600 萬(wàn)噸甘蔗被用于生產(chǎn)酒精。泰國(guó)政府還致力于發(fā)展酒精原料的多樣化，木薯、甘蔗渣和糖蜜已經(jīng)在工業(yè)中得到應(yīng)用。 2021 年泰國(guó)總產(chǎn)甘蔗7400 萬(wàn)噸，燃料酒精的生產(chǎn)水平是每噸甘蔗產(chǎn)酒精 70 升 [7]。 印度每年進(jìn)口原油 億噸，占原油總需求量的 70%[7]。為了減少對(duì)原油進(jìn)口的依賴(lài)，印度制定了詳盡的計(jì)劃加大變性燃料酒精的生產(chǎn)。據(jù) 2021 年的統(tǒng)計(jì)資料顯示，在印度的馬哈拉施特拉和阿塔普拉德地區(qū)的 329 個(gè)加油站共售出 1200 萬(wàn)升的變性酒精（ E5）燃料 [8]。目前印度主要以粉碎和發(fā)酵甘蔗廢料生產(chǎn)酒精 [7]。澳大利亞農(nóng)業(yè)部對(duì)燃料酒精工業(yè)發(fā)展制定了詳細(xì)的規(guī)劃，在 2021 年公布的一個(gè)計(jì)劃中提到，爭(zhēng)取 2021 年，年產(chǎn)酒精 億升，相當(dāng)于現(xiàn)有汽油市場(chǎng)的 7%，整個(gè)液體燃料市場(chǎng)的 1%。農(nóng)業(yè)部發(fā)布的信息還包括， 2021 年以前，確保生物燃料占澳大利亞全國(guó)運(yùn)輸燃料總量的 2%，為此要在相關(guān)項(xiàng)目建設(shè)中至少投資 5000 萬(wàn)美元，至少新建 5 家酒精廠(chǎng)，新增建筑 2300個(gè)和新增工作崗位