【文章內容簡介】 0天計算，日產95%，折算成100%。以淀粉質原料生產酒精的總化學方程式為：　　　　糖化　　　　　　　　　　　162 18 180發(fā)酵　　　　　　　180　　　 246 244生產1000kg無水酒精的理論淀粉消耗量為：　　　　　　生產1000kg食用酒精的理論淀粉消耗量 國家食用酒精標準為乙醇含量為95%以上（體積分數），%（質量分數），則生產1000kg食用酒精的理論淀粉消耗量為：　　　　生產1000kg食用酒精的實際淀粉消耗量 實際生產中，生產過程經歷原料處理、蒸煮、糖化、發(fā)酵及蒸餾等工序，要經過復雜的物理及化學變化，產品得率必然低于理論產率。目前，各級段的損失一般如下表31：表31 生產過程各階段淀粉損失生產過程損失原因淀粉損失（％）原料處理粉塵損失蒸　　煮淀粉殘留及糖分破化發(fā)　　酵巴斯德效應及發(fā)酵殘?zhí)前l(fā)　　酵CO２帶走蒸　　餾廢糟帶走等其它損失自然蒸發(fā)、設備遺漏總計損失%，故生產1000kg食用酒精實際淀粉消耗量為： 　　　 淀粉出酒率為：1000/=%，%達到國家現階段淀粉質原料生產酒精的先進水平。生產1000kg食用酒精木薯原料消耗量 有基礎數據可知，木薯原料含淀粉70%，故1t酒精消耗木薯量為： 　　木薯日消耗量為： 　　此工藝采用塔式連續(xù)蒸煮工藝。淀粉漿經二次蒸汽預熱到650C，再經直接蒸汽一次加熱到1350C，蒸煮結束后由真空冷卻至630C進入糖化，并產生1050C的二次蒸汽。則生產1000kg95%食用酒精成品有關的計算如下：淀粉漿量及調漿水 酒精調漿水比例為1:3，故需要調漿水量：　　　　　　淀粉漿量為： 　　干物質含量為B0=87%的木薯比熱容為： 　　 粉漿干物質濃度為： 　　 蒸煮醪的比熱容為： 　　 　　 　　式中 CW—水的比熱容[kJ/(kgK)] 為簡化計算，假定蒸煮醪的比熱容在整個蒸煮過程中維持不變。經預熱后，蒸煮醪的量 采用200C 自來水調漿，并用1050C的二次蒸汽將粉漿預熱到650C，則蒸煮醪的量為： 　式中 —1050C蒸汽的熱含量（kJ/K）經直接蒸汽加熱后，蒸煮醪的量 ，則蒸煮醪的量為：　　式中 —（kJ/K）經汽液分離后的蒸煮醪的量 蒸煮醪進入后熟器時溫度約為1180C，再經汽液分離后溫度降至約1050C，則此時蒸煮醪的量為：　　式中 —1050C飽和蒸汽的汽化潛熱（kJ/K）經真空冷卻后，蒸煮醪的量 蒸煮醪經真空冷卻器抽真空迅速由1050C降至630C，則最終蒸煮醪量為：　　式中 2351—630C飽和蒸汽的汽化潛熱（kJ/K）采用連續(xù)發(fā)酵，發(fā)酵結束后成熟醪量含酒精能達到11%（體積分數），%（質量分數）。設蒸餾效率為98%而且發(fā)酵捕集器回收酒精洗水為成熟醪的1%。則生產1000kg95%食用酒精成品的有關計算如下：糖化酶的用量 若食用糖化酶的活力為20000u/g，使用量為150u/g原料，則糖化酶的消耗量為： 需蒸餾的成熟發(fā)酵醪量為： 不計酒精捕集器用水，則成熟發(fā)酵醪量為： 進入蒸餾塔的成熟醪乙醇濃度為： （質量分數）發(fā)酵產生的CO2的量為： 進入發(fā)酵的發(fā)酵醪量為： 種子液接種量按10%計，則酒母醪量為： 糖化醪量 酒母醪的70%是糖化醪，其余為糖化劑和稀釋水，則糖化醪量為： 蒸煮醪的稀釋用水量為： =(kg)硫酸銨的用量 用于酒母培養(yǎng)基的補充氮源，%，則硫酸銨用量為： 硫酸用量 由基礎數據可知，每噸產品的硫酸耗用量為5kg廢醪液是進入蒸餾塔的成熟發(fā)酵醪減去部分水和酒精成分及其其他揮發(fā)性組分的殘留液。由于醪塔采用直接蒸汽加熱，廢醪量還得加上加熱蒸汽的冷凝水。醪塔的物料及熱量衡算如圖31所示。設進塔的醪液（F1）溫度t1=700C，排出的廢液的溫度為1050C，成熟醪中固形物濃度為B1=%，塔頂上升酒汽的乙醇濃度為50%（體積分數）。%（質量分數）。則生產1000kg95%食用酒精成品的有關計算如下：醪塔上升的蒸汽量為： 殘留液量為： 成熟醪比熱容為： 成熟醪帶入塔的熱量為： 蒸餾殘留液固形物濃度為： 蒸餾殘留液的比熱容為： 塔殘留液帶出熱量為： 上升蒸汽帶出熱量 查表可知50%（體積分數）酒精蒸汽焓為i=2043KJ/kg，故帶出的熱量為： 消耗的蒸汽量 （表壓）蒸汽直接加熱，；設蒸餾過程中熱損失Qn取為傳遞總熱量的1%。根據熱量橫算，則消耗的熱量為： 采用直接蒸汽加熱，則塔底排出廢液醪量為： 醛塔和精餾塔均采用直接蒸汽加熱，頂部溫度為800C，冷凝器最終冷凝溫度為420C。精餾塔底部溫度1070C，頂部溫度為760C，冷凝器最終冷凝溫度為450C，底部廢液排出溫度為1030C。則生產1000kg95%食用酒精成品的有關計算如下：醛酒的產量 %3%，%，得醛酒量為：1000%=16(kg)生產1000kg酒精中成品酒精的量為：100016=984(kg)雜醇油產量 %%，%，則副產品雜醇油的產量為：1000%=4(kg)醛塔蒸餾需要的蒸汽量 700C的酒精溶液的比熱容為c=(kgk),取出醛酒約為16kg（其中乙醇為95%），設經分凝器冷卻后回流液的溫度約為600C，蒸汽損失約1%，則蒸汽消耗量為： 進入精餾塔的液體量為： 其中乙醇的含量為： 進入精餾塔的蒸餾液的乙醇含量為： （質量分數） 其體積分數約為：48%精餾塔中上升蒸汽量 精餾塔中上升蒸汽的乙醇濃度為95%（體積分數），%（質量分數）。，則上升蒸汽量為： 殘留液量為： 帶入精餾塔的熱量 %酒精溶液的比熱容為c= KJ/(kgk)，則帶入精餾塔的熱量為： 殘留液帶走的熱量 精餾塔底殘留液中已基本不含酒精，且廢液排出溫度為1030C，則帶走的熱量為： 酒精蒸汽帶走的熱量為： 式中 i—95%（體積分數）酒精的蒸汽焓，為1189KJ/kg消耗的熱量 （表壓）蒸汽直接加熱，；設蒸餾過程中熱損失Qn取為傳遞總熱量的1%。根據熱量橫算，則消耗的熱量為： 精餾塔排出的廢液量為： 由上述生產1000kg95%酒精的物料衡算結果，可求得50000t/a食用酒精廠總的物料平衡計算。具體計算結果如表32所示。表32 50000t/a木薯原料食用酒精廠物料衡算表物料生產1000kg95%每小時數量每天數量每年數量酒精物料量（kg)（kg）（t）（t）食用酒精次品酒精木薯原料需蒸煮粉漿成熟蒸煮醪糖 化 酶糖 化 醪酒 母 醪發(fā)酵成熟醪雜 醇 油二氧化碳硫 酸 銨硫 酸醛塔的廢醪精餾的廢水 淀粉漿量 由物料衡算可知。采用24h連續(xù)液化，即每小時處理量為：247。24=(t/h)。液化調漿時原料與水配比為1:3，則原料漿量為：4=(t/h)。配料二次蒸汽耗用量 用200C水調漿，并用1050C二次蒸汽將原料漿預熱到650C，則二次蒸汽耗用量為： 　　　　　　式中 —蒸煮醪的比熱容[kJ/(kgK)]，由物料衡算可知 —1050C的蒸汽焓（kJ/kg） —630C的液體焓（kJ/(kg)預熱后蒸煮醪的量為： 蒸煮耗用蒸汽量 預熱后的蒸煮醪經加熱器一次加熱到1350C后進行連續(xù)蒸煮，（表壓）蒸汽加熱（ kJ/kg）。此過程中蒸汽的損失量為1%，則耗用蒸汽量為： 酒母培養(yǎng)采用連續(xù)培養(yǎng)工藝。將糖化醪在550C保溫50min，再加熱到760C進行巴斯德滅菌20min，再冷卻到240C后進行培養(yǎng)10h。 式中 —糖化醪的比熱容，[kJ/(kgK)]則每小時耗用蒸汽量為：36247。24=(kg/h)醪塔蒸汽耗用量 由物料衡算可知每生產1000kg食用酒精，則每小時醪塔蒸汽耗用量為： 醛塔蒸汽耗用量 由物料衡算可知每生產1000kg食用酒精，則每小時醪塔蒸汽耗用量為： 精餾塔蒸汽耗用量 由物料衡算可知每生產1000kg食用酒精，則每小時醪塔蒸汽耗用量為： 甲醇塔提取的合格酒精量 %，即5kg。同時有約1%的酒回流進入醛塔。則得到合格的成品酒精為（溫度為800C）：　　甲醇塔蒸汽耗用量　，使塔底蒸餾液的溫度達到800C。甲醇取雜質較少，機會為全回流，回流液的平均溫度為580C。蒸餾過程中蒸汽損失約1%，則蒸汽耗用量為：　　 　　則每小時蒸汽耗用量為：　　　　 由上述生產1000kg95%酒精的熱量衡算結果，可求得50000t/a食用酒精廠的總熱量平衡計算。具體計算結果如表33所示。表33 50000t/a食用酒精廠熱量衡算表使用蒸汽工序每小時消每噸產品消每天消耗量年消耗量耗量(kg/h)耗量(kg/t)(t/d)(t/a)調漿二次蒸汽蒸 煮酒母培養(yǎng)醪塔蒸餾醛塔蒸餾精餾塔蒸餾甲醇塔蒸餾總 計調漿用水量 ，則實際每小時調漿需水量為： 噴淋冷卻用水量 冷卻水進口溫度150C，出口溫度400C。糖化液進入冷卻器溫度為600C，離開時溫度為300C。則噴淋冷卻用水為： 式中 m糖—需冷卻的糖化液量，m糖=70%= c糖—[kJ/(kgK)]實際每小時噴淋冷卻用水量為： 蒸煮醪的稀釋用水量 ，則每小時用水量為： 發(fā)酵液體積為： 式中 —發(fā)酵液的相對密度發(fā)酵冷卻用水量 酒精發(fā)酵溫度為300C，為保證發(fā)酵溫度恒定需進行冷卻除去發(fā)酵熱。設冷卻管進口水溫180C，出口溫度為250C。酵母連續(xù)發(fā)酵的發(fā)酵熱約為4100kJ/( m3h),需冷卻水的量為： 酒母培養(yǎng)工序中，糖化醪冷卻用水量 冷卻水進出口溫度各為150C、400C，則糖化醪冷卻用水量為： 酒母培養(yǎng)冷卻用水量 酒母培養(yǎng)溫度為300C，為保證酒母的正常生長用冷卻水除去呼吸熱。設冷卻管進口水溫180C，出口溫度為250C。酒母擴大培養(yǎng)時的呼吸熱為12500kJ/( m3h),培養(yǎng)液體積為：247。247。1000=(m3)故需冷卻水的量為： 發(fā)酵及酒母培養(yǎng)的總耗水量為：①醛酒分凝器冷卻用水 設冷卻水的初溫=150C，且冷卻水以逆流串聯(lián)法是通過各分凝器，離開時終溫=700C。%，則醛酒量為A=16247。24=(kg/h)。根據設計經驗，醛酒回流比為R1=195，95%酒精的蒸汽焓為i=1166kJ/kg。則冷卻水消耗量為： ②醛酒冷卻用水 把醛酒從t2= 冷卻到t’2=250C，冷卻水食用t3=150C 的自來水，終溫為t’3=400C，逆流操作。則每小時冷卻水耗用量為： ③精餾塔分凝器用水 從精餾塔頂出來的酒汽現經醪液預熱器與冷成熟醪進行熱交換，酒汽冷凝成飽和液體。精餾塔的物料和熱量流程示意圖見圖32。 據熱量衡算有： 式中 —精餾塔回流比，一般為3～4， —精餾塔上升的酒汽量， —回流入排醛塔的次等酒量，一般取合格成品酒精的2%，故為 —塔頂上升酒汽的焓，為1166 kJ/kg —蒸餾發(fā)酵醪流量， —蒸餾發(fā)酵醪比熱容，(kgk) —蒸餾發(fā)酵醪加熱前、后溫度，為300C和700C —冷卻水進出口溫度，為150C和680C則精餾塔分凝器冷卻水用量為： ④甲醇塔分凝器冷卻用水 設冷卻水的初溫=150C，且冷卻水以逆流串聯(lián)法是通過各分凝器，離開時終溫=540C。%的（）頭等雜質進入排醛塔繼續(xù)處理，其余全部回流。則冷卻水消耗量為： ⑤成品酒精冷卻用水 把成品酒精從=800C 冷卻到=250C 進行貯存，冷卻水使用=150C 的自來水，終溫為=400C，采用逆流操作。則成品酒