【正文】 2479 1%=（ kg） 酒精捕集器回收酒精用水 G6為成熟醪的 5%，即 G6=12479 5%=（ kg） 第 3 章 發(fā)酵罐熱量及水量衡算 24 酒精發(fā)酵為厭氧發(fā)酵過程，若以麥芽糖計(jì)算則發(fā)酵熱為： Q,=酒精的發(fā)酵熱為 Q5= 106kJ 培養(yǎng)基冷卻至操作溫度的耗冷量為 Q6： 料液冷卻前溫度 t6=62℃ 料液冷卻后溫度 t1=28℃ 料液比熱 C1= 料液量 G= 冷卻時(shí)間г =1h ∴ Q6=GC1（ t6t1） /г = 106kJ/h 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 第四章 酒精發(fā)酵設(shè)備的計(jì)算與設(shè)計(jì)選型 日產(chǎn)酒精 250t，生產(chǎn) 1000kg=1t 酒精糖化醪量為 則日產(chǎn)糖化醪為： 250=3175550（ kg） 每小時(shí)進(jìn)入糖化醪量為： 3175550247。 4247。 1000247。） 封頭容積（ m179。/s） ② 平均溫差 △ tm=[(3217)(3129)]247。 ()=(m) 圓整為： L=246m 選用蛇管圈直徑為 ,圈距為 ，則蛇管圈數(shù)為： n=L247。 Tθ =(m179。 cosα D= P= (δ )t=125MPa,鋼板在工作溫度下的許用應(yīng)力 Ф 焊縫系數(shù)，采用雙面對(duì)焊 Ф = 則 Sd= 6400247。/h 流速為 u=～ ∴ d=（ 4Vs247。 醪液重度為 ，其粘度范圍在（ ～ ） ，溫度為 30℃。通過三年的 理論學(xué)習(xí)，掌握了一定的相關(guān)專業(yè)的理論知識(shí)。 經(jīng)過三個(gè)月緊張和繁忙的計(jì)算、繪圖，本設(shè)計(jì)終于順利完成。 選用Φ 100mm 法蘭選用出料管同樣的法蘭。 u） Vs 糖化醪體積流量取 Vs=179。 2)2+]= 錐形封頭壁厚計(jì)算公式： Sd=pD247。/s) CO2壓力設(shè)為 倍絕對(duì)大氣壓， t=32℃ Tθ =273K T=Tθ +t V= Vθ T247。 =(m2) ④ 蛇管尺寸確定 采用 ф 76mm 3mm 鋼管，則管長(zhǎng)為： L=F247。 =（ kg/h） =（ kg/s） 冷卻水體積流量為： Vs=247。） 罐內(nèi)徑（ mm） 筒體部分高（ mm） 封頭高（ mm） 罐體總高（ mm） 筒體部分容積（ m179。 12 =（ m179。/h） 醪液在發(fā)酵罐中的停留時(shí)間： t=55h，則發(fā)酵醪的總體積： Vt=qtt= 55 =（ m179。 98%=（ t） 日產(chǎn)酒精總量為： 250+=（ t） 實(shí)際年產(chǎn)量： 食用酒精量為： 250 320=80000（ t） 次級(jí)酒精量為： 320=（ t） 酒精總產(chǎn)量為： 80000+=（ t） ② 木薯干用量 日耗量： 2542 250=635500（ kg） 年耗量： 635500 320=203360（ t） ③ 80000t/a 淀粉原料食用酒精廠物料衡算結(jié)果祥見下表： 表 22 80000t/a 淀粉原料食用酒精廠物料衡算表 第 2 章 發(fā)酵車間物料衡算 22 項(xiàng)目 數(shù)量 生產(chǎn) 1000kg 酒精物料量（ kg） 每 小 時(shí)數(shù) 量 103（ kg） 每天數(shù)量（ t） 每年數(shù)量（ t） 總酒精量 1020 食用酒精量 1000 250 80000 次級(jí)酒精量 20 木薯干原料量 2542 203360 粉漿量 10168 2542 813440 蒸煮醪量 10321 825680 糖化醪量 1016176 成熟發(fā)酵醪量 12479 998320 雜醇油量 5 400 糖化酶量 α 淀粉酶量 活性干酵母量 二氧化碳 902 72160 廢醪量 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 第三章 發(fā)酵罐熱量及水量衡算 發(fā)酵車間時(shí)以 2發(fā)酵罐為主體產(chǎn)熱設(shè)備，這里以 2發(fā)酵罐為標(biāo)準(zhǔn)而計(jì)算的有關(guān)熱量和水量的衡算。 98% 44247。 （ ） =11216（ kg） ④經(jīng)汽化分離器后的蒸煮醪量為： 1121611216 （ ） 247。 （ 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，木薯干原料含淀粉 70%，水分 13%，故 1t 酒精耗木薯干量為： 247。最有效的凈化方式可達(dá)都有機(jī)物處理率為 85%95%。 酒糟的利用 淀粉質(zhì)原料酒精發(fā)酵的酒糟中還含有 7%15%的淀粉以及蛋白質(zhì)等。 從精餾塔引出的 96%(V)的酒精進(jìn)入脫甲醇塔中部，進(jìn)行再次清除甲醛及其他殘留的頭 級(jí)雜質(zhì)。 多塔差壓多效蒸餾技術(shù)是現(xiàn)代大型酒精企業(yè)必須采用的分離工程技術(shù)。 . 酒精的蒸餾工藝 蒸餾是利用液體混合物中各組分揮發(fā)性能的 差異，將各組分分離的方法。以上的大型發(fā)酵罐是近 20 年才逐漸發(fā)展普及起來的。、 700 m179。、 75 m179。 在發(fā)酵醪送入發(fā)酵罐前或者是清洗發(fā)酵罐時(shí)，使用 CIP 進(jìn)行沖刷罐體和殺菌：先用清水噴洗罐體后再用 4%的堿液噴洗 30min，再用清水噴洗罐體，洗干凈后即可使用。 發(fā)酵溫度控制在 3034℃， pH 控制在 ，發(fā)酵時(shí)間為 7080h，發(fā)酵成熟醪濃度為1618Bx，發(fā)酵過程中添加青霉素防止染菌，使生產(chǎn)控制趨于自動(dòng)化。因此生產(chǎn)上盡量采用濃醪發(fā)酵。產(chǎn)酸細(xì)菌繁殖最適宜溫 第 1 章 全場(chǎng)工藝論證 10 度為 3750℃，因此高溫發(fā)酵易被細(xì)菌污染。在連續(xù)發(fā)酵過程中，各罐基本處于相對(duì)穩(wěn)定的發(fā) 酵狀態(tài)。 3） 還原糖 用廉 愛濃（ LAneeyron）法測(cè)定還原糖，所得的糖，多以葡萄糖計(jì)算，用這種方法測(cè)得糖化醪中糖的大約含量。 糖化可分為：間歇糖化工藝、連續(xù)糖化工藝和雙液流糖化工藝。 . 糖化工藝 木薯干原料在蒸煮以后等到的蒸煮醪，在發(fā)酵前均要加入一定數(shù)量的糖化劑，使淀粉在淀粉酶的作用下水解成可發(fā)酵性糖，這個(gè)淀粉轉(zhuǎn)化成可發(fā)酵性糖的過程叫做糖化。根據(jù)這種情況，制備粉漿時(shí)，應(yīng)該選擇好的攪拌器的結(jié)構(gòu)，保證必要的攪拌速度，嚴(yán)格控制攪拌用水的溫度，使它部超過原料的糊化溫度，一般應(yīng)控制在 65℃左右。 原料的輸送 在原料粉碎前進(jìn)入粉碎機(jī)和送入調(diào)漿桶涉及到的原料的輸送問題，目前國內(nèi)酒精廠采用 綜上所述，物料輸送采用混合輸送，起工藝流程如圖 11 所示。 為了清除這些雜質(zhì)，最常用的方法有篩選、風(fēng)選和磁力除鐵，而磁力除鐵又可以分為永久性磁力除鐵器和電磁鐵除鐵 器。 木薯作 為 酒精原料的 優(yōu) 點(diǎn) 有以下幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)： （ 1）、可以在土質(zhì)貧瘠的山坡上種植，不與糧爭(zhēng)地； （ 2）、畝產(chǎn)量較高，一般可達(dá) 900kg 以上，按淀粉產(chǎn)量計(jì)也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于谷物； （ 3）、亞熱帶、熱帶地區(qū)四季都可以種植，有利于全年供應(yīng)原料； 種類 淀粉 水分 粗蛋白 粗脂肪 碳水化物 粗纖維 粗灰分 鮮木薯 30 木薯干 70 13 — — — 第 1 章 全場(chǎng)工藝論證 2 （ 4）、具有甘薯的一切優(yōu)點(diǎn)，而且含粘性物質(zhì)少，醪液粘度小，課濃醪發(fā)酵。本設(shè)計(jì)將對(duì)從木薯干到生成食用酒精的各環(huán)節(jié)涉及的工藝、設(shè)備、控制條件等有關(guān)情況作一簡(jiǎn)單的闡述，由于本人水品有限，其中不免有不妥之處，希望能和各位共同討論。 2．指定查閱的主要參考文獻(xiàn)及說明 （ 1）、吳思方主編 .發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論 [M].中國輕工業(yè)出版社 .2021； （ 2） 、梁世中主編 .生物工程設(shè)備 [M].中國輕工業(yè)出版社 .2021； （ 3）、姚玉英主編 .化工原理（上、下） [M].天津大學(xué)出版社 .1999； （ 4）、賈樹彪等主編 .新編酒精工藝學(xué) [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社， （ 5）、章克昌主編 .酒精與蒸餾酒工藝學(xué) [M].北京：中國輕工業(yè)出版社， 3．進(jìn)度安排 設(shè)計(jì)（論文）各階段名稱 起 止 日 期 1 全廠工藝流程及工藝參數(shù)的選擇與論證 04月 11 日 04 月 25日 2 工藝計(jì)算 04月 26 日 05 月 05日 3 重點(diǎn)車間主體設(shè)備設(shè)計(jì)及附屬設(shè)備選型 05月 06 日 05 月 20日 4 圖紙繪制 05月 21 日 05 月 30日 5 設(shè)計(jì)說明書撰寫、排版及裝訂 06月 01 日 06 月 10日 注：本表在學(xué)生接受任務(wù)時(shí)下達(dá) 摘要 II 摘 要 本次設(shè)計(jì)為年產(chǎn) 8 萬噸酒精廠發(fā)酵罐工藝設(shè)計(jì)。 本次設(shè)計(jì)主要是對(duì)酒精發(fā)酵罐進(jìn)行設(shè)計(jì)，在后面?zhèn)€章節(jié)將對(duì)從木薯干到生成食用酒精的各環(huán)節(jié)涉及的工藝、設(shè)備、控制條件等有關(guān)情況作一簡(jiǎn)單的闡述；還將對(duì)物料衡算、熱量衡算、設(shè)備的選型等進(jìn)行詳細(xì)的說明，從而完成整個(gè)設(shè)計(jì)。 單性花， 圓錐花序 ，頂生，雌雄同序。 . 輔助原料 酒精生產(chǎn)中的輔助材料主要有酶制劑（ α 淀粉酶、糖化酶）、活性干酵母、尿素、純堿（ Na2CO2）、硫酸等。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 原料的粉碎方法有兩種：干式粉碎和濕式粉碎。 目前，除了少數(shù)小型酒精廠仍采用間歇蒸煮外，大多數(shù)工廠都采用連續(xù)蒸煮工藝。在拌料過程中相應(yīng)的加入α 淀粉酶。 因此，糖化的目的是將淀粉充分轉(zhuǎn)化成可發(fā)酵性糖，其中淀粉酶水解就是使α 1,4 葡萄糖苷鍵和α 1,6 葡萄糖苷鍵斷裂。 糖化方法 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 間歇糖化 設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便。測(cè)定后用艾佛龍（ Effront）法觀察碘的呈色反應(yīng)，如呈藍(lán)色或紫紅色，則證明酶的活力不強(qiáng)；如呈碘黃色，則表示酶的活力強(qiáng)，因?yàn)樗軐⒖扇苄缘矸刍旧蠌氐缀吞腔?pH的控制既要考慮到要適宜于酵母菌的繁殖和代謝，又要考慮適宜于各種糖化酶的作用。 連續(xù)發(fā)酵各罐溫度控制在 3033℃。為了節(jié)約發(fā)酵 時(shí)間，就需要設(shè)法加速水解支鏈淀粉中的α 1,6 糖苷鍵。 連續(xù)法發(fā)酵的操作方法： 生產(chǎn)開始時(shí)，先將規(guī)定數(shù)量的酒母（活性干酵母）打入到酒母罐讓酒母復(fù)水活化，同時(shí)進(jìn)行連續(xù)添加糖化醪，待發(fā)酵醪中酵母含量達(dá)到 億個(gè) /ml 以上時(shí)，再以適量的流量添加到 1罐中，同時(shí)以相同的流量向預(yù)發(fā)酵罐中添加新鮮糖液 ；也向 1發(fā)酵罐流加適當(dāng)?shù)男迈r糖液；當(dāng) 1罐裝滿后，向 2罐流加， 2罐裝滿后以相同的速度打入 3罐、 4罐、成熟醪儲(chǔ)罐，將以同樣的速度送入蒸餾系統(tǒng)。、 5 m179。、 200 m179。、 2800 m179。如 1996 年 11 月投產(chǎn)的中糧集團(tuán)生化能源有限公司的斜底酒精發(fā)酵罐容量已達(dá) 1500 m179。 單塔蒸餾：適用于對(duì)成品質(zhì)量與濃度要求比高的工廠； 雙塔蒸餾：酒精質(zhì)量不高，主要生產(chǎn)工業(yè)酒精 。 蒸餾工藝 工藝流程為：發(fā)酵成熟醪經(jīng)預(yù)熱器（ 70℃）進(jìn)入醪塔第二十層塔板，醪塔負(fù)壓運(yùn)行，其塔頂酒精蒸汽 [濃度為 30%（體積） ]直接進(jìn)入設(shè)在醪塔的濃縮段，從濃縮段塔頂引出的酒精蒸汽（酒精濃度約為 80%85%） 經(jīng)冷凝器冷凝后，冷凝液一部分回流，一部分直接進(jìn)入水萃取塔第 30 層塔板；沒有被冷凝的氣體進(jìn)入二氧化碳洗滌塔，洗滌后的不凝氣體通過真空泵排除。國內(nèi)年產(chǎn)萬噸優(yōu)質(zhì)食用酒精的六塔差壓多效蒸餾系統(tǒng)如下圖： 圖 15 優(yōu)質(zhì)酒精六塔差壓整流系統(tǒng)圖 綜上所訴：本設(shè)計(jì)采用六塔差壓蒸餾工藝技術(shù)。 其他副產(chǎn)品的利用 酒精酵母：經(jīng)過凈化處理可以從新培養(yǎng)等； 雜醇油：可以凈化后，運(yùn)用于工業(yè)中作為某些原料； 冷卻水：經(jīng)過處理后可以作為生活用水。 （ 1）淀粉質(zhì)原料生產(chǎn)酒精的總化學(xué)方程式： 糖化：（ C6H10O5） n+nH2O→ nC6H12O6 162 18 180 發(fā)酵： C6H12O6→ 2C2H5O2+2CO2 180 46 2 44 2 （ 2）生產(chǎn) 1000kg 無水酒精的理論淀粉消耗量由上式可求得理論上生產(chǎn) 1000kg 無 水酒精所耗淀粉量為： 1000 162247。 500000=（ g） =（ kg） （ 7） 生產(chǎn) 1000kg 食用酒精活性干酵母耗量 2542 ?