【正文】 年產(chǎn)量有 10 萬(wàn)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(guò)程中的工藝流程控制圖如圖 15 所示。發(fā)酵進(jìn)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(jìn)行沖刷罐體和殺菌。 。三塔流程因其設(shè)備投資相對(duì)較少且得到的酒精品質(zhì)也能達(dá)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(dá)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(guò)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(guò)進(jìn)化處理可以從新培養(yǎng)等。 污水處理 生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)污分析酒精工業(yè)廢水的污染物主要來(lái)自木薯等物經(jīng)發(fā)酵、蒸餾后的酒精糟(即高濃度有機(jī)廢液)，雖然無(wú)毒，但 CODcr、BODSS 含量高，并呈弱酸性，排入江河、地下水系會(huì)造成水中嚴(yán)重缺氧，大大影響水中物質(zhì)生長(zhǎng)。選擇方法要取決于污水?dāng)?shù)量，污染程度和凈化結(jié)果的指標(biāo)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(jì)算（1）淀粉原料生產(chǎn)酒精的總化學(xué)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(wú)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?jǐn)?shù)）的食用酒精的理論淀粉消耗量，乙醇含量95%（體積分?jǐn)?shù)）相當(dāng)于 %（質(zhì)量分?jǐn)?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(shí)際淀粉耗量 事實(shí)上，整過(guò)生產(chǎn)過(guò)程經(jīng)歷原料處理、發(fā)酵及蒸煮工序，要經(jīng)過(guò)復(fù)雜的物理化學(xué)和生物化學(xué)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(jì)算根據(jù)生產(chǎn)實(shí)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(guò)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(jìn)入連續(xù)液化器液化，再經(jīng)薄板冷卻器冷卻至 63℃后進(jìn)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(jìn)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?jǐn)?shù)）及 %（質(zhì)量分?jǐn)?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(guò)程熱損失Qn 可取為總能量的 1%。 （2）以 300 天計(jì)，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(wàn) t/a 淀粉原料燃料酒精廠物料衡算結(jié)果祥見(jiàn)表 22。現(xiàn)投入木薯干每小時(shí)為36100kg，用曲量為原料的 6%，按其中含淀粉 20%計(jì)，扣除蒸餾損失的淀粉利用率為%，則發(fā)酵能得到的無(wú)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(jì)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(bǔ)充糖化時(shí)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(jìn)入系統(tǒng) 物料(Kg/h)項(xiàng)目 符號(hào) 數(shù)量冷卻糖化醪酒母糖化醪酒母補(bǔ)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(bǔ)集器用水發(fā)酵洗罐用水累計(jì)93%G17%G1m2’mW’DgW3W3’5%F/1%F/1655941246436137346254406149600084881698733025離開(kāi)系統(tǒng) 物料(Kg/h)項(xiàng)目 符號(hào) 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(jì) 733024 蒸餾工段物料和熱量衡算 三塔氣相過(guò)塔工藝流程兩塔氣相過(guò)塔工藝流程如圖 33 所示?？偽锪虾馑闶剑篎1+D1=Wx+D1+V1 簡(jiǎn)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(jì)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(jìn)入系統(tǒng)物料(Kg/h) 熱量(kJ/h)項(xiàng)目 符號(hào) 數(shù)量 符號(hào) 數(shù)量10 8成熟蒸煮醪加熱蒸汽累計(jì)F1D1 17993635071215007F1c1t1D1 I1離開(kāi)系統(tǒng)物料(Kg/h) 熱量(kJ/h)項(xiàng)目 符號(hào) 數(shù)量 符號(hào) 數(shù)量10 8殘留液上升蒸汽加熱蒸汽熱損失WxV1D1qn1512262871035071WxcxtxV1 I1D1I1累計(jì) 215007 排醛塔醪塔上升的蒸汽經(jīng)過(guò)分離器進(jìn)入排醛塔中下部，在醛塔中低沸點(diǎn)物質(zhì)和酒精蒸汽上升過(guò)程中逐板被濃縮，在醛塔塔頂上升的蒸汽中低沸點(diǎn)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(diǎn)物質(zhì)進(jìn)一步濃縮，為了使低沸點(diǎn)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(shí)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(jìn)塔成熟醪的乙醇濃度:%（W） ，溫度：70℃。平均每小時(shí)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(jì)算可以得到進(jìn)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(guò)程中糖變成酒精，每小時(shí)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(shí)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(guò)程中涉及復(fù)雜的生物的化學(xué)變化，因此，不能簡(jiǎn)單的列出酒母發(fā)酵工段簡(jiǎn)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(guò)程中的熱散失，實(shí)際上各過(guò)程釋放的二次蒸汽低于上述值，為安全21 / 54設(shè)計(jì)，二次蒸汽減少 10%，則離開(kāi)第二維持罐的醪液實(shí)際量為：W 實(shí) =143185+（946+2689+9976）10%=144546（Kg/h） 10 萬(wàn) 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(jìn)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(jìn)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(lái)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(jì)算發(fā)酵醪結(jié)束后成熟醪量含酒精 10%（體積分?jǐn)?shù)） ，相當(dāng)于 %（質(zhì)量分?jǐn)?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(guò)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(jì)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：