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年產(chǎn)6萬噸酒精發(fā)酵車間初步設(shè)計畢業(yè)論文(參考版)

2024-08-29 18:20本頁面
  

【正文】 60000噸 /年淀粉原料酒精廠物料衡算表 數(shù)量 物料 生產(chǎn) 1000。 300=200( t) 日產(chǎn)次級燃料酒精量為: 200( 2247。根據(jù)熱量衡算,可得消耗的蒸汽量為: D1 = Q3+Q4+QnQ1 Icwt4 = + ( 105) 99% = (kg) 若采用直接蒸汽加熱,則塔底排出廢醪為 : Wx + D1 =+ =13553(kg) 60000 噸 /年淀粉原料酒精廠總物料衡算 前面對淀粉原料生產(chǎn) 1000kg 燃料酒精( %,體積分?jǐn)?shù) )進(jìn)行了物料平衡計算,以下對 60000 噸 /年甘薯干原料燃料酒精廠進(jìn)行計算。 ⑥ 蒸餾殘液的比熱容為 : C2=( ) = [Kj/()] ⑦ 塔底殘留液帶出熱量為: Q4 = Wx c2 t4 =11 105 = (kJ) 查附表 得 50%(體積分?jǐn)?shù))酒精蒸汽焓為 I=1965kJ/kg,故有: ⑧ 上升蒸汽帶出熱量為: Q3= V1 I = 1965 = (kJ) 塔底采用 (表壓)蒸汽加熱,焓為 。醪塔的物料 和熱量蘅算如圖所示: V1 Q3=V1t F1 Q1=1FC1t D1 Q4= Q4’ + D1t4 Q1=1FC1t Wx+ D1 圖二 . 醪塔的物料和熱量衡算平衡圖 設(shè)進(jìn)塔的醪液( F1)的溫度 t1=70 度,排除廢醪的溫度 t4=105 度:成熟醪固形物含量為 B1=%,塔頂上升酒器的乙醇濃度 50%(體積分?jǐn)?shù))即 %(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。設(shè)醛酒量占成品酒精的 2%,則生產(chǎn) 1000kg 成品酒精可得次品酒精兩為: 100 2% = 20 ( kg) ( 2)燃料酒精產(chǎn)量 每產(chǎn)生 1000kg 酒精,其燃料酒精產(chǎn)量為: 100020 = 980 (kg) ( 3)雜醇油產(chǎn)量 雜醇油通常為酒精產(chǎn)量的 %— %,取平均值 %,則淀粉原料生產(chǎn) 1000kg 酒精副產(chǎn)雜醇油量為: 1000 % = 5 ( kg) ( 4)廢醪量的計算 廢醪量是進(jìn)入蒸餾塔的成熟發(fā)酵醪減去部分水和酒精成方及其揮發(fā)成分后的殘留液。100 ( 6) 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 + + 70% = (kg) ( 100+10)247。100 = 13 (kg) % % ( 2) 若 不計酒精捕集器和洗罐用水,則成熟發(fā)酵醪量為: 13 247。 ( 1經(jīng)噴射液化加熱后蒸煮醪量為: + ( 10550) = ( kg) 式中 —— 噴射液化器加熱蒸汽( )的焓( kJ/K) ( 2)經(jīng)二液化維持管出來的蒸煮醪溫度降為 102℃ , 量為: – ( 105102) = (kg) 2253 式中 2253—— 第二液化維持罐的溫度為 102 度下飽和蒸汽的汽化潛熱 (kJ/K) (3)經(jīng)閃蒸汽液化分離器后的蒸煮醪量為; ( 10295) = (kg) 2271 式中 2271—— 95℃飽和蒸汽的汽化潛熱 (kg) ( 4)經(jīng)真空冷卻后最終蒸煮醪量為: ( 9563) =(kg) 2351 式中 2351—— 真空冷卻溫度為 63℃ 下的飽和蒸汽的汽化潛熱 (kJ/K) 糖化醪與發(fā)酵醪量的計算 設(shè)發(fā)酵結(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))。調(diào)漿的粉漿溫度為 50℃,應(yīng)用噴射液化器使粉漿迅速升溫至 105℃,然后進(jìn)入維持管保溫液化 5~8 分鐘,真空閃急蒸發(fā)冷卻至 95℃后進(jìn)入液化罐反應(yīng) 60分鐘后,進(jìn)真空冷卻器冷卻至 63℃后糖化 30 分鐘。為簡化計算,可按下述方法近 似計算。 ( 8) 硫酸銨耗用量 硫酸銨用于酒母培養(yǎng) 基的補(bǔ)充氮源,其用量為酒母量的%,設(shè)酒母醪量為 G0,則硫酸銨耗量為: %G0 蒸煮醪量的計算 根據(jù)生產(chǎn)實踐,淀粉原料連續(xù)蒸煮的粉料加水比為 1: : ( 1+3) = ( kg) 蒸煮過程使用直接蒸汽加熱,在后熟器和汽液分離器減壓蒸發(fā)、冷卻降溫。α 淀粉酶用量按 8u/g 原料計算。 %=( kg) 若應(yīng)用液體曲糖化工藝。 =%,這達(dá)到了我國先階段甘薯干原料生產(chǎn)酒精的先進(jìn)出酒率水平。 表一 生產(chǎn)過程各階段淀粉損失 生 產(chǎn) 過 程 損 失 原 因 淀粉損失( %) 備 注 原料處理 粉塵損失 加酒精補(bǔ)集器 蒸煮糖化 淀粉殘留及糖分損失 發(fā)酵 發(fā)酵殘?zhí)? 發(fā)酵 巴斯德效應(yīng) 發(fā)酵 酒汽自然蒸發(fā)與被 CO2帶走 蒸餾 廢糟帶走等 脫水 脫水損失 總計損失 假定發(fā)酵系統(tǒng)設(shè)有酒精撲集器,則淀粉損失率為 %。 92=( kg) (4) 生產(chǎn) 1000kg 燃料酒精實際淀粉消耗量 實際上,整個生產(chǎn)過程經(jīng)歷原料處理、發(fā)酵及蒸餾等工序,要經(jīng)過復(fù)雜的物理化學(xué)和生物化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)品得率必然低于理論率。 ( 10)硫酸用量(調(diào) PH 用) kg/t(酒精)。 ( 7)主原料 薯干原料含淀粉 68%,水分 13% ( 8)酶用量 α 淀粉酶用量為 8 u/g 原料,糖化酶用量為 100 u/g 原料,酒母糖化醪用糖化酶量 200 u/g 原料。 ( 5)燃料酒精年產(chǎn)量 60000 噸。 ( 3)生產(chǎn)天數(shù) 每年 300 天。 . 工藝流程示意圖 生產(chǎn)工藝采用雙酶糖化,間歇發(fā)酵,如圖, 工藝流程圖采用《生物工 程設(shè)計概論》第 61 頁圖 41 為標(biāo)準(zhǔn)圖,計算過程也一樣 雙酶糖化間歇發(fā)酵燃料酒精流程示意圖: 1414 甘薯料 空氣 種子 粉碎車間 α 淀粉酶 空壓機(jī) 斜面培養(yǎng) 糊化車間 糖化酶 過濾器 三角瓶培養(yǎng) 酒母罐 發(fā)酵車間 蒸餾車間 廢糟 酒精 雜醇油 工藝技術(shù)指標(biāo)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù) ( 1)生產(chǎn)規(guī)模 60000 噸 /年酒精。 ( 2)中間產(chǎn)品 蒸煮醪,糖化醪,酒母醪,發(fā)酵醪量等。對甘薯原料這類污水主要采用機(jī)械法和生 物法處理即可達(dá)到要求指標(biāo)。 2. 工藝設(shè)備洗滌用水 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 13 3. 精餾廢水和酒糟蒸發(fā)冷淋水 4. 生活污水 (3) 污水處理方法 采用的主要污水凈化措施有:機(jī)械法,化學(xué)法,物理化學(xué)法和生物法等。因此, 酒精工業(yè)廢水污染物排放標(biāo)準(zhǔn) 選擇 CODcr、 BOD SS、 PH 值,以及排水量作為行業(yè)廢水排放的控制指標(biāo)。 冷卻工藝水:經(jīng)處理后可以做為生活用水。 雜醇油:可凈化后,運用于工業(yè)中作為某些原料。但對其標(biāo)準(zhǔn)要求高。 二氧化碳:可以制成干冰,和液體二氧化碳。第二冷凝器流至第三冷凝器的酒溫為 35~ 40℃ ,這是保證成品質(zhì)量的重要措施之一。 3. 精餾塔 塔釜溫度為 102~ 104℃ ;塔釜壓力為 ~ 萬帕期卡 (表壓 );塔中部 (取雜醇油區(qū) )溫度為 86~ 93℃ ,比控制塔頂溫度靈敏。 ` 圖 16 工藝流程示意圖 醪 塔 精 餾 塔 分 子 篩 脫 水 塔 醛 塔 醛酒 1212 蒸餾操作的控制 蒸餾操作的控制主要是 三 塔流程 : 1. 醪塔 蒸餾釜溫度為 105~ 103℃ ,保證酒糟內(nèi)不含酒精;蒸餾釜壓力為 ~ 萬帕斯卡(表壓);進(jìn)入精溜塔的酒精蒸汽溫度為 93~ 95℃( 醪塔頂溫度 )。酒精成的濃度為 95%( V)。極少部分未凝結(jié)的頭級雜質(zhì)和不凝結(jié)氣體一起排入大氣。 其工藝流程為:成熟醪用泵自醪池經(jīng)過欲熱器預(yù)熱后,送入粗溜塔,由此引出的酒精水蒸氣直接進(jìn)入 醛塔,再次進(jìn)入 精溜塔的中部。 在上述流程中,單塔和兩塔蒸餾的到的究竟品質(zhì)比較差而不采用,而多塔流程雖然酒精的品質(zhì)得到了保證,但其設(shè)備的投資較大增加了生產(chǎn)成本所以也不采用。 酒精的蒸餾和精餾工藝及分支篩脫水工藝 蒸餾車間操作流程 酒精的蒸餾和精餾是為了從發(fā)酵成熟醪中分離、提純得 到成品酒精。 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。 通過對三種方式的比較,所以最終 本設(shè)計 選用 間歇發(fā)酵 技術(shù)。 易染雜菌。 設(shè)備利用率低,酵母消耗量大。 三種發(fā)酵方式的優(yōu)缺點比較如表 15 所示。 綜上所述, 設(shè)計運用連續(xù)發(fā)酵工藝,發(fā)酵溫度控制在 30~ 34度, pH 值控制在 ~ ,發(fā)酵時間為 70~ 80 小時,發(fā)酵成熟醪濃度為 16~ 18Bx ,發(fā)酵過程中添加青霉素防止染菌, 使生產(chǎn)控制趨于自動化。解決這個問題的方法是選育糖化酶含量高的菌種,以加強(qiáng)糖化作用。 正常發(fā)酵醪濃度一股為 16~ 18Bx,其發(fā)酵成熟醪酒精含量為 8~ 10% (容量 ) 6. 關(guān)于縮短發(fā)酵時間 用糖蜜原料制造酒精,發(fā)酵時間需要 24~ 32小時,如用淀粉質(zhì)原料,則需 60小時以上。糖化醪濃度稀,雖然有利于酵母的代謝活動,提高出酒率,但是濃醪發(fā)酵 卻有提高設(shè)備利用率,節(jié)省水、電、汽、降低生產(chǎn)成本,增加產(chǎn)量的優(yōu)點。多級連續(xù)發(fā)酵的醪液始終處于流動狀態(tài),并能使每一發(fā)酵罐的醪液處于相對穩(wěn)定的均衡狀態(tài),這就要求醪液保持先進(jìn)先出,防止滯流或滑漏的現(xiàn)象發(fā)生。 連續(xù)發(fā)酵各罐溫度控制在 30~ 33℃ 。 生產(chǎn)中發(fā)酵醪溫度可根據(jù)發(fā)酵形式不同進(jìn)行控制: 1010 間歇發(fā)酵:接種溫度 27~ 30℃ ;發(fā)酵溫度 30~ 33℃ ;后發(fā)酵溫度 30℃177。酒精酵母繁殖溫度為 27~ 30℃ ,發(fā)酵溫度 30~ 33℃ ,如果溫度高于 40℃ ,則酒精發(fā)酵很難進(jìn)行。 pH值的控制,可用 H2SO4 來調(diào)節(jié)。由于連續(xù)發(fā)酵無菌條件要求較嚴(yán),其 pH 控制在 ~ 為宜。 2. 發(fā)酵醪 pH 值的控制 發(fā)酵醪中,因為乳酸菌大量繁殖造成的污染是阻礙連續(xù)發(fā)酵廣泛應(yīng)用的主要原因。這種糖化醪送入發(fā)酵罐,接入酒母后,在后者的作用下,醪中的糖被發(fā)酵生成乙醇和二氧化碳;而保 存下來的糖化酶也不斷地將殘存的糊化了的淀粉轉(zhuǎn)化成可發(fā)酵性糖,就這樣酵母的酒精發(fā)酵和后糖化作用相互配合,最終將醪中的絕大的淀粉及糖轉(zhuǎn)化成乙醇和二氧化碳,這就是糖化醪發(fā)酵的目的。在發(fā)酵用的原料、濃度一定的情況下,發(fā)酵 醪 中酒精含量越高,發(fā)酵越徹底,酒精生產(chǎn)的過程越好,用來分析查找問題。測定后用愛佛龍 (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),因為它能將可溶性淀粉基本上徹底糊精化和糖 化。 (
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