【正文】 年產(chǎn)量有 10 萬噸，雖然半連續(xù)和連續(xù)發(fā)酵都易染菌，發(fā)酵設(shè)備投資多，占地面積寬。發(fā)酵過程中的工藝流程控制圖如圖 15 所示。發(fā)酵進程中 1溫度控制：32～33℃；2罐溫度控制于 34～36℃；3罐～5罐罐溫度控制于：低于 37℃。在發(fā)酵醪送入發(fā)酵罐前或者是清發(fā)酵罐，使用 CIP 進行沖刷罐體和殺菌。 。三塔流程因其設(shè)備投資相對較少且得到的酒精品質(zhì)也能達到要求，所以選用三塔流程。成品酒精在頂部第 6 塊塔板處提取。2. 醛塔 醛塔分凝器選用發(fā)酵和酒母罐的冷卻廢水，溫度為 25℃，終溫高達70℃。 發(fā)酵副產(chǎn)品和污水處理 酒精生產(chǎn)的副產(chǎn)品酒精生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品有二氧化碳，酒精酵母，雜醇油，醛脂和酒糟。酒精酵母：經(jīng)過進化處理可以從新培養(yǎng)等。 污水處理 生產(chǎn)過程中產(chǎn)污分析酒精工業(yè)廢水的污染物主要來自木薯等物經(jīng)發(fā)酵、蒸餾后的酒精糟(即高濃度有機廢液)，雖然無毒，但 CODcr、BODSS 含量高，并呈弱酸性，排入江河、地下水系會造成水中嚴重缺氧，大大影響水中物質(zhì)生長。選擇方法要取決于污水數(shù)量，污染程度和凈化結(jié)果的指標等因數(shù)。（3）生產(chǎn)天數(shù) 每年 300 天。（8）木薯干原料含淀粉含 70%，水分 13%。 原料消耗量計算（1）淀粉原料生產(chǎn)酒精的總化學反應(yīng)式為：糖化：（C 6H10O5）n + nH2O → nC6H12O6 162 18 180 發(fā)酵：C 6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 180 462 442（2）生產(chǎn) 1000kg 無水酒精的理論淀粉消耗量由上兩式得：1000162/92=（ kg）（3）生產(chǎn) 1000kg95%（體積分數(shù)）的食用酒精的理論淀粉消耗量，乙醇含量95%（體積分數(shù)）相當于 %（質(zhì)量分數(shù)） ，故生產(chǎn) 1000kg 食用酒精成品理論上需淀粉量為：%=(kg)（4）生產(chǎn) 1000kg 食用酒精實際淀粉耗量 事實上，整過生產(chǎn)過程經(jīng)歷原料處理、發(fā)酵及蒸煮工序，要經(jīng)過復雜的物理化學和生物化學反應(yīng)，產(chǎn)品得率必然底于理論產(chǎn)率。 用酶量為：10 38/2022=（kg）（7）糖化劑消耗量 若所用的糖化酶的活力為 20220u/g，使用量為 150u/g 原料，則糖化酶消耗量為： 103150/20220=（kg） 蒸煮醪量的計算根據(jù)生產(chǎn)實踐，淀粉原料連續(xù)蒸煮的料水比為 1：3，故粉漿量為： （1+3）=（kg）蒸煮過程用罐式連續(xù)蒸煮工藝，混合后粉漿溫度為 65℃，應(yīng)用噴射液化器使粉漿迅速升溫到 88℃，然后進入連續(xù)液化器液化，再經(jīng)薄板冷卻器冷卻至 63℃后進入糖化罐。K)]式中 Cw—水的比熱容[kＪ/(kg在保證主產(chǎn)品質(zhì)量合格的前提下，醛酒量取得越少越好。 設(shè)進塔的醪液（F1）的溫度 t1=70℃，排除醪的溫度 t4=105℃：成熟醪固形物濃度為 B1=%，塔頂上升酒汽的乙醇濃度 50%（體積分數(shù)）及 %（質(zhì)量分數(shù)） 。固有：上升蒸汽帶出熱量為： Q3=V1i=19991965=106（kJ) 塔底采用 (表壓）蒸汽加熱，焓為 ；又蒸餾過程熱損失Qn 可取為總能量的 1%。 （2）以 300 天計，全年產(chǎn)品量和原料消耗量 成品酒精年產(chǎn)量：334300=100200 (t/a) （3）10 萬 t/a 淀粉原料燃料酒精廠物料衡算結(jié)果祥見表 22?，F(xiàn)投入木薯干每小時為36100kg，用曲量為原料的 6%，按其中含淀粉 20%計，扣除蒸餾損失的淀粉利用率為%，則發(fā)酵能得到的無水酒精量為： f=36100（70%+6%20%）92/162% =（kg/h）產(chǎn)生二氧化碳量為：44/46=（kg/h） 現(xiàn)要求發(fā)酵成熟醪含酒 10%（v）即 %（w） ，酒母內(nèi)糖化醪占 70%，發(fā)酵接種量 10%，可計算糖化醪量是： G1=(+) (1+10%70%)/ =178058(kg/h)在糖化鍋中應(yīng)該加入的曲乳量為： m=G1W6=178058144546=33512(kg/h)用曲量扣除酒母醪補充糖化時用量約為原料的 5%。25 / 54表 33 酒母發(fā)酵工段物料衡算匯總表進入系統(tǒng) 物料(Kg/h)項目 符號 數(shù)量冷卻糖化醪酒母糖化醪酒母補充糖化劑酒母醪稀釋水酒母醪滅菌蒸汽酒母滅菌冷卻水發(fā)酵酒母冷卻用水酒精補集器用水發(fā)酵洗罐用水累計93%G17%G1m2’mW’DgW3W3’5%F/1%F/1655941246436137346254406149600084881698733025離開系統(tǒng) 物料(Kg/h)項目 符號 數(shù)量待蒸餾發(fā)酵醪二氧化碳酒母冷卻廢水發(fā)酵冷卻廢水Ff44/46W3W3’1799361302744061496000累計 733024 蒸餾工段物料和熱量衡算 三塔氣相過塔工藝流程兩塔氣相過塔工藝流程如圖 33 所示?？偽锪虾馑闶剑篎1+D1=Wx+D1+V1 簡化為：F1+ =Wx+V1 酒精衡算式：F1xF1=V1y1+(Wx+D1)xw1式中 xF1成熟發(fā)酵醪內(nèi)酒精含量[%(W)]y1 塔頂上升蒸汽的酒精濃度[%(W)] xw1 塔底廢糟中的酒精濃度[%(W)]熱量衡算式：Q1+ Q2 = Q3 +Q4 +QnF1c1t1 +D1I1 =V1i1 +(CeD1+WxCw)tw1+Qn27 / 54醪塔 V1F1 Q3=V1i1 Q1=F1c1t1QnD1 Q2=D1I1Wx+ D1 Q4=Q41+D1t4圖 34 醪塔示意圖根據(jù)前面基礎(chǔ)計算得到： F1 =179936（Kg/h）xF1=%y1 =%塔底允許逃酒在 %以下，現(xiàn)取 xw1=%，C F1=[kJ/()], Cw =[kJ/()],熱損失為 Qn=1% D1I1，加熱蒸汽用 (表壓)，其熱含量：I1=2699kJ/kg, t1=70℃, tw1=105℃.塔頂上升蒸汽的熱含量為：i=1965kJ/前面的數(shù)據(jù)帶入上面的方程式中，并聯(lián)解出：V1 =28710(Kg/h)D1 =35071 (Kg/h)Wx =151226(Kg/h)醪塔采用的是直接蒸汽加熱，塔底排除廢醪量：G5= Wx + D1 =186297(Kg/h)表 34 蒸餾工段醪塔物料和熱量匯總表進入系統(tǒng)物料(Kg/h) 熱量(kJ/h)項目 符號 數(shù)量 符號 數(shù)量10 8成熟蒸煮醪加熱蒸汽累計F1D1 17993635071215007F1c1t1D1 I1離開系統(tǒng)物料(Kg/h) 熱量(kJ/h)項目 符號 數(shù)量 符號 數(shù)量10 8殘留液上升蒸汽加熱蒸汽熱損失WxV1D1qn1512262871035071WxcxtxV1 I1D1I1累計 215007 排醛塔醪塔上升的蒸汽經(jīng)過分離器進入排醛塔中下部，在醛塔中低沸點物質(zhì)和酒精蒸汽上升過程中逐板被濃縮，在醛塔塔頂上升的蒸汽中低沸點物質(zhì)和酒精濃度是很高的，由于醛塔塔頂分凝器的部分冷凝作用，使低沸點物質(zhì)進一步濃縮，為了使低沸點物質(zhì)得到排除，在冷凝器內(nèi)要排出部分醛酒，若取醛酒占成品酒精的 2%，則平均每小時醛酒量： A=2%P=2%14200=284(kg/h)為了減少不合格的酒精數(shù)量，將精塔最后冷凝器中的酒精取出小量作次等酒，回入排醛塔。進塔成熟醪的乙醇濃度:%（W） ，溫度：70℃。平均每小時的酒母醪量為： G0= g’ + Dg =16559+625=17184（kg/h）硫酸消耗量為： g H2SO4=1718410%%=（kg/h）硫酸銨消耗量為：g (NH4)so4=1718410%%/=(kg/h)根據(jù)前面計算可以得到進入發(fā)酵罐的發(fā)酵液量為： G2= + G0=178058+17184=182778（kg/h）這樣蒸餾發(fā)酵醪數(shù)量應(yīng)為： F=（G 2f44/46）(1+5%+1%) =(44/46) (1+6%) =179936(kg/h)待蒸餾成熟發(fā)酵液濃度為： 100%=%在發(fā)酵過程中糖變成酒精，每小時生成 14200kg 酒精，每生成 1kg 酒精放出的熱量為 1170kj，則發(fā)酵和酒母培養(yǎng)每小時放出的熱量為： q=117014200=107(kj/h)取工段發(fā)酵酒母冷卻水初溫 tw2=17℃深井水，終溫 tw2’ =25℃，平均耗水量為： W3’=q/[cw(tw2’tw2)] =107 /[(2517)] =105(kg/h)由于酒母培養(yǎng)和發(fā)酵過程中涉及復雜的生物的化學變化，因此，不能簡單的列出酒母發(fā)酵工段簡單的熱量衡算表，僅將物料衡算結(jié)果匯總于表 33。拌料罐 液化器液化維持罐維持罐螺旋薄板換熱器圖 31 蒸煮工段的工藝流程圖此處排出蒸汽量： D3=W5W6=153161143185=9976(kg/h) 由于蒸煮過程中的熱散失，實際上各過程釋放的二次蒸汽低于上述值，為安全21 / 54設(shè)計，二次蒸汽減少 10%，則離開第二維持罐的醪液實際量為：W 實 =143185+（946+2689+9976）10%=144546（Kg/h） 10 萬 t/a 淀粉原料燃料酒精廠蒸煮工段物料和熱量衡算匯總表如表 31 所示： 糖化冷卻工段物料和熱量衡算 工藝流程：這一工段的范圍是醪液由 84℃進入螺旋薄板換熱器冷卻到 62℃，經(jīng)糖化罐糖化和偶，再經(jīng)螺旋薄板換熱器冷卻到 28℃后進入發(fā)酵系統(tǒng)，其工藝流程圖如 32 所示。(1)每日所需要的原料和生產(chǎn)成品及各種制品數(shù)量如下： 日產(chǎn)食用酒精量為： 100000247。K）]成熟醪帶入塔的熱量為： Q1=F1c1t1=1247770=106(kJ)蒸餾殘留固形物濃度為：B2=F1B1/Wx=12477%/10478=%蒸餾殘留液的比熱容為：Q3=V1iF1Q1=F1C1t1D1 Q4=Q′ 4 +D1t4Q2=D1I1 Wx+D1c2=()=[kJ/（kg此外醪塔使用直接蒸汽加熱，所以還需加上入塔的加熱蒸汽冷凝水。(1)經(jīng)液化器加熱后蒸煮醪為： +（8850）/（）= （kg）式中 —噴射液化器加熱蒸汽（）的熱焓量（kJ/K）(2)經(jīng)第二液化維持罐出來的蒸煮醪量為：（8884）/=（kg）式中 —第二液化維持罐的溫度為 84℃下飽和蒸汽的汽化潛熱（kJ/K）(3)經(jīng)噴射混合加熱后的蒸煮醪量為： +（11584）/（）=） 式中 115滅酶溫度（攝氏度） 飽和蒸汽的焓（kJ/kg）(4)經(jīng)氣液分離器后的蒸煮醪量： ()/2245=(kg) 式中 攝氏度下飽和蒸汽的氣化潛熱（kJ/K）(5)經(jīng)真空冷卻器后的最終蒸煮醪量為： （）/2351=10321（kg） 式中 2351真空冷卻器溫度為 63 攝氏度下的飽和蒸汽的氣化潛熱（kJ/K） 糖化醪與發(fā)酵醪的計算發(fā)酵醪結(jié)束后成熟醪量含酒精 10%（體積分數(shù)） ，相當于 %（質(zhì)量分數(shù)） 。15 / 54拌料罐 液化器液化維持罐維持罐螺旋薄板換熱器圖 21 液化工藝流程圖干物質(zhì)含量為 B0=87%的木薯干比熱容為： c0=()=[kＪ/(kg表 21 各階階段淀粉損失率列表生產(chǎn)過程 損失原因 淀粉損失（%）原料處理 粉塵損失 蒸煮 淀粉殘留及糖份破壞 發(fā)酵 發(fā)酵殘?zhí)?發(fā)酵 巴斯德效應(yīng) 發(fā)酵 酒氣自然蒸發(fā)與被 CO2 被帶走（有酒精捕集器）蒸餾 廢糟帶走等 總計損失 故生產(chǎn) 1000kg 食用酒精需淀粉量為：（100%%）=（kg）（5）生產(chǎn) 1000kg 食用酒精木薯干原料消耗量 根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)給出，木薯干含淀粉 65%故 1t 酒精耗木薯干量為：