1、武漢工業學院畢業設計（論文）畢業設計(論文)題目 年產10萬噸的木薯酒精發酵工廠設計 姓 名學 號院 系生物與制藥工程專 業 生物工程 指導教師2008年 5 月26 日2absdractAlcohol has very extensive application in a great deal of fields such as people's daily life and scientific research. The trades and alcohol trades of our country have fast development trends on earth i

2、n the world. The output is increased progressively year by year. The ability for producing alcohol of the fermented law will become the sign of a national economic strength. The fermented law is mainly to utilize microorganism to have no oxygen to ferment, it suck candy material like,sugarcane, swee

3、t potato, carbohydrate in the material such as the maize are turned into ethanol, turn into alcohol. This law raw material sources are abundant , the environmental protection of the production process, is worth popularizing in a more cost-effective manner. Originally design the fermented workshop pr

4、oduced to alcohol to calculate with the selecting type of the apparatus , strive to make the theory combine with practice.Keyword: Alcohol Fermented law Fermented workshop摘要酒精在人們日常生活以及科學研究等諸多領域都有很廣泛的應用。世界酒精行業以及我國酒精行業都呈現快速發展趨勢，產量逐年遞增。發酵法生產酒精的能力將成為一個國家經濟實力的標志。發酵法主要是利用微生物無氧發酵，將含糖物質如，甘蔗，甘薯，玉米等物質內的糖類轉化為乙

5、醇，生成酒精。此法原料來源豐富，生產過程環保，值得大力推廣。本設計對酒精生產的發酵車間進行了計算和設備選型，力求理論和實踐相結合。關鍵詞: 酒精 發酵法 發酵車間一 酒精的主要性質無色、透明，具有特殊香味的液體（易揮發），密度比水小，能跟水以任意比互溶（一般不能做萃取劑）。是一種重要的溶劑，能溶解多種有機物和無機物。 外觀與性狀： 無色液體，有酒香。 熔點()： -114.1 沸點()： 78.3 ,相對密度(水=1)： 0.79, 相對蒸氣密度(空氣=1)： 1.59, 飽和蒸氣壓(kPa)： 5.33(19) 燃燒熱(kJ/mol)： 1365.5 臨界溫度()： 243.1 臨界壓力(M

6、Pa)： 6.38 辛醇/水分配系數的對數值： 0.32 閃點()： 12 引燃溫度()： 363 爆炸上限%(V/V)： 19.0 爆炸下限%(V/V)： 3.3 溶解性： 與水混溶，可混溶于醚、氯仿、甘油等多數有機溶劑。二.酒精的主要用途酒精的用途按需求量多少可分為三方面：用量最大的燃料酒精，調制酒精飲料用的食用酒精；化工醫藥用酒精。1.酒精是一種新能源，其優勢在于發酵酒精屬于可再生能源，乙醇不僅是一種優良燃料，它作為一種優良燃油品質改善劑被廣泛使用，其優良特性主要有：乙醇是燃油的增氧劑，是汽油燃燒完全，大大節能和環保的；乙醇具有很好的抗爆性能；乙醇是優于太陽能的一種生物轉化能源，是可再生

7、資源。2.合理利用酒精可提高白酒質量，充分利用酒精以提高白酒質量主要表現在：降低邪咂味，適量調制優質酒精借以沖淡雜質，使酒味純正，香味突出。2.降低渾濁度，勾兌酒精酒體純凈，既衛生又安全，而且透明度高，加水不渾濁。3.酒精再醫藥方面的用途很廣：可作為大專院校及科研院所等的實驗室以餐飲業的燃料；可作為細胞生物學實驗和研究使用的優良的固定劑和脫水劑，可作為優良的防凍降溫介質。可作為燃料乙醛，乙酸，乙醚。4.酒精工業的副產品大型酒精企業除主要生產酒精外，還有如下副產物：優質顆粒飼料DDGS（全價干酒精糟）優質食用級CO2. CO2是發酵酒精相伴生產的數量最大的副產品。高純度食用級CO2除用做碳酸飲料

8、外還有氣體保護焊接，藥物萃取，溫室生產等方面有較廣的用途；玉米油；玉米胚芽油是優質保健食品；玉米，小麥等為原料的大型究竟生產企業。還可以生產玉米淀粉，葡萄糖漿，果糖漿，玉米蛋白等，雜醇油是某些食用香料的主要原料。三.世界酒精生產狀況目前，全世界酒精年產量約3394萬噸。其中美國和巴西的酒精產量占全球總產量的66%。美國，巴西，中國，俄羅斯是世界酒精生產大國。2001年中國酒精總產量已躍居第三位。四.我國酒精行業基本狀況我國的酒精工業始于1900年黑龍江哈爾濱市，建國前全國的總產量已居世界第三位。我國酒精總產量還不到一萬噸，新中國成立后歷經50年的發展初步形成了企業生產，工廠設計，科學研究，人才

9、培訓，綜合利用，檢驗檢測，產品銷售等一個完整的酒精工業體系，中國的酒精產量已增長到300萬噸，躍居世界第三。其中年產5萬噸以上企業10家。3萬噸的企業20家，萬噸以上的70家。2000年我國政府燃料酒精規劃的實施標志著中國酒精產業還要上一個臺階，2003年吉林（一期年產量30萬噸）大型燃料酒精企業的投產。說明中國酒精生產能力已接近世界先進水平，但有專家指出：目前，中國玉米燃料酒精生產企業需進一步提高的工藝環節。包括干法脫胚制油，中溫雙酶法糖化，濃醪連續發酵，多塔差溫蒸餾，廢熱多效真空蒸發；CIP清洗系統等。2001年中國釀造酒工業協會酒精分會開始創辦專業刊物酒精，說明中國酒精產業又開始了一個科

10、研與生產相結合的新階段。五.酒精工業發展趨勢隨著酒精工業的不斷發展，酒精工業已逐步從傳統工藝的模式中解放出來。廣大工程技術人員都在努力研究和開發新工業，新設備，選育新的高產穩定的菌種。由于世界范圍內耕地面積都在不斷減少。以淀粉質原料生產酒精的比例也在減，以糖蜜為原料生產酒精的比例卻有明顯提高。具有關報道，全世界酒精生產所用原料的各種比例為45%，石油裂解廢氣乙烯占0%淀粉質原料占16%。亞硫酸鹽紙漿液占7%，野生植物約占12%。這些數據表明，將來的酒精生產原料可能以含有可發酵性工業廢氣物為主。為了進一步提高酒精生產工藝。各國的工程技術人員都在研究新型的酒精發酵方法，如現在工業生產上應用的固定化

11、細胞酒精發酵法，耐高溫活性干酵母法等新的發酵工藝。再設備方面也有不少生產反應器出現，如單罐連續攪拌反應器，酒母回用連續攪拌反應器，塔式反應器，細胞固定化反應器等，再新原料利用方面都有很大改進，以上所提到的酒精生產工藝和設備，再某些方面還存在不足之處。但基本上反映了酒精工業今后的發展方向。六.酒精工業生產方法目前酒精工業的生產方法，歸結起來主要有兩種類型：一種是利用酒精酒母發酵生產酒精。另一種是利用石油原料采用化學合成方法生產酒精。我國農副產品資源豐富，所以，主要采用微生物發酵法。微生物發酵法在采用不同發酵原料時生產酒精的工藝有所不同，主要分為淀粉質原料酒精生產工藝，糖蜜原料酒精生產工藝，工廠廢

12、液及纖維素原料酒精生產工藝等。常用淀粉質原料有薯類，谷物類，和某些含淀粉較多野生植物。七.酒精國家標準酒精質量標準是檢驗酒精蒸餾和管理水平的核心，一個國家的酒精質量標準是這個國家酒精產業能力和水平的標志，酒精質量國家標準是整個酒精企業生產活動的最主要的法規，酒精質量是酒精企業的生命線，不斷提高酒精質量是企業永恒主題。發酵法生產酒精的能力將成為一個國家經濟實力的標志，因為作為可再生能源的酒精，在經歷一個多世紀的發展中，始終與能源密切相關，特別是巴西從1975年就開始的甘蔗，糖蜜為原料生產酒精的成功實踐，提醒各國政府：10%以上能源添加儲備在自己的國土上。現在可以說石油利用干乙醇發酵的谷物等原料都

13、源于太陽能的儲備。發酵法生產乙醇比石油更有優勢的地方是發酵法效率高，原料年年種，年年收。不用像開采石油那樣投資巨大。根據當今農業。酒精生產能力，改造汽油發動機和柴油發動機的能力，相信不久的將來，一個良性循環的能源資源將更多的出現在世人面前。一. 物料衡算（一）100000噸淀粉原料酒精廠全廠物料衡算1.      全廠物料衡酸的內容（1）原料消耗的計算主要原料為甘薯干，其他原料有淀粉酶，糖化酶，硫酸氨，硫酸等。（2）中間產品蒸煮醪，糖化醪，酒母醪，發酵醪等。（3）成品，副產品以及廢氣，廢水，廢渣即酒精，雜醇油，二氧化碳和廢糟等。2. 

14、     工藝流程示意圖生產工藝采用雙酶糖化，間歇發酵，如圖木薯料空氣 種子粉碎車間-淀粉酶空壓機 斜面培養 糊化車間糖化酶過濾器 三角瓶培養 酒母罐 發酵車間蒸餾車間廢糟酒精雜醇油3.      工藝技術指標及基礎數據（1）生產規模 100000噸/年酒精。（2）生產方法雙酶糖化，間歇發酵。（3）生產天數每年300天。（4）食用酒精日產量333.33噸。（5）食用酒精年產量100000噸。（6）副產品年產量次級酒精占酒精總產量的2%。（7）雜醇油量為成品酒精量的0.5%。（8）產品質量普通三級酒精。（乙

15、醇含量95% 體積分數）。（9）甘薯干原料含淀粉76.9%,水分12.9%。（10）-淀粉酶用量為8u/g原料，糖化酶用量為150u/g原料，酒母糖化醪用糖化酶量300u/g原料。（11）硫酸氨用量7kg/t（酒精）。（12）硫酸用量（調PH用）5kg/t（酒精）。4.      原料消耗的計算   （1）    淀粉原料生產酒精的總化學反應式：糖化：（C6H10O5）n + nH2OnC6H12O6 162 18 180發酵： C6H12O62C2H5OH + 2CO2 180 92 88 (

16、2) 生產1000kg無水酒精的理論淀粉消耗量有上式可求的理論上生產1000kg無水酒精所耗的淀粉量為：1000×163÷92=1760.9（kg）（3）生產1000kg三級酒精的理論淀粉消耗量普通三級酒精的乙醇含量在95%（體積分數）以上，相當于92.41%（質量分數），故生產1000kg普通三級酒精理論上須淀粉量為：1760.9×92.41%=1627.2（kg）. (4) 生產1000kg普通三級酒精實際淀粉消耗量實際上，整個生產過程經歷原料處理、發酵及蒸餾等工序，要經過復雜的物理化學和生物化學反應，產品得率必然低于理論率。據實際經驗，各階段淀粉損失率如表所

17、示。表一 生產過程各階段淀粉損失生產過程損失原因淀粉損失（%）備注原料處理粉塵損失0.40蒸煮淀粉損失及糖分損失0.50發酵發酵殘糖1.50發酵巴斯德效應4.00發酵酒汽自然蒸發與被CO2帶走1.30有酒精撲集器為0.30%蒸餾廢糟帶走等1.85總計損失9.55 假定發酵系統設有酒精撲集器，則淀粉損失率為8.55%。故生產1000kg普通三級酒精須淀粉量為： 1627.2 =1779.3（kg） 100%-8.55%這個原料消耗水平相當于淀粉出酒率為1000÷1779.3=56.2%，著達到了我國先階段甘薯干原料生產酒精的先進出酒率水平。（5）生產1000kg普通三級酒精甘薯干原料消

18、耗量據基礎數據給出，甘薯干原料含淀粉76.7%，故1噸酒精耗甘薯干量為： 1779.3÷76.7=2319.8（kg）若應用液體曲糖化工藝。并設每生產1000kg酒精需要的糖化劑所含淀粉量為G1，則淀粉原料需用量為：（1779.3-G1）÷76.7%（6） -淀粉酶消耗量應用酶活力為2000u/g的淀粉酶使淀粉液化，促進糊化，可減少蒸汽消耗量。 -淀粉酶用量按8u/g原料計算。用酶量為： 2319.8×1000×8 =9.28（kg） 2000 (7)糖化酶耗用量若所用糖化酶的活力為20000u/g，使用量為150u/g原料，則糖化酶消耗量為：2319.

19、8×100×0150 =17.4（kg） 20000此外，酒母糖化酶用量按300u/g（原料）計，且酒母用量為10%，則用酶量為：2319.8×10%×70%×300 =2.44（kg） 20000式中70%為酒母的糖化液占70%，其于為稀釋水和糖化劑。（8）硫酸氨耗用量硫酸氨用于酒母培養基的補充氮源，其用量為酒母量的0.1%，設酒母醪量為G0，則硫酸氨耗量為： 0.1%G05.蒸煮醪量的計算根據生產實踐，淀粉原料連續蒸煮的粉料加水比為1：3.3粉漿量為： 2319.8×（1+3.3）=9975.14蒸煮過程使用直接蒸汽加熱，在后熟器

20、和汽液分離器減壓蒸發、冷卻降溫。在蒸煮過程中，蒸煮醪量將發生變化，故蒸煮醪的精確計算必須與熱量衡算同時進行，因而十分復雜。為簡化計算，可按下述方法近似計算。假定用罐式連續蒸煮工藝，混合后粉漿溫度55，應用噴射液化器使粉漿迅速升溫至88，然后進入連續液化器液化，再經115高溫滅酶后，再真空冷卻器中閃幾蒸發冷卻至63后入糖化罐。其工藝流程圖如圖所示。調漿桶液化維持罐維持罐滅菌維持罐汽液分離器真空 冷卻器噴射加熱器圖一.粉漿連續蒸煮液化工業流程干物質含量B0=87.1%的薯干比熱容為； C0 = 4.18（1-0.7B0）= 1.63kJ/(kg.K)粉漿干物質濃度為： B1 = 87.1/（4.3

21、*100）= 20.3%蒸煮醪比熱容為： C1 = B1×C0+（1.0-B1×CW）= 20.3%×1.63+（1.0-20.3%）×4.18= 3.66kJ/(kg.K)式中 Cw水的比熱容kJ/(kg.K) 為簡化計算，假定蒸煮醪的比熱容在整個蒸煮過程維持不便。（1經噴射液化加熱后蒸煮醪量為： 9975.14 + 9975.14×3.66×（88-55） = 10481.1（kg） 2748.9-88×4.18式中 2748.9噴射液化器加熱蒸汽（0.5Mpa）的焓（kJ/K）（2）經二液化維持罐出來的蒸煮醪量為：10

22、481.1 10481.1×3.66×（88-84） = 10414.0(kg) 2288.3式中 2288.3第二液化維持罐的溫度為84度下飽和蒸汽的汽化潛熱(kJ/K) (3)經噴射混合加熱器后的蒸煮醪量為；10414.0 + 10414.0×3.66（115-84） =10934.9(kg) 2748.9-115×4.18式中 115滅酶溫度（攝氏度）2748.90.5Mpa飽和蒸汽的焓（kJ/K）（4）經汽液分離器后的蒸煮醪量： 10934.9 - 10934.9×3.66（115-104.3） = 10744.2(kg) 2245式中

23、 2245104.3攝氏度下飽和蒸汽的汽化潛熱(kg)（5）經真空冷卻后最終蒸煮醪量為： 10744.2 - 10744.2×3.66（104.3-63） =10020.8(kg) 2351式中 2351真空冷卻溫度為63攝氏度下的飽和蒸汽的汽化潛熱(kJ/K)6.      糖化醪與發酵醪量的計算社發酵結束后成熟醪量含酒精10%（體積分數），相當于8.01%（質量分數）。并設蒸煮效率為98%，而且發酵罐酒精捕集器回收酒精洗水和洗罐用水分別為成熟醪量的5%和1%則生產1000kg95%（體積分數）酒精成品有關的計算如下：（1）

24、0;   的成熟發酵醪量為：F1 = 1000×92.41% ×（100+5+1） ÷100 = 124477(kg)98%×8.01% （2）    不計酒精捕集器和洗罐用水，則成熟發酵醪量為：12477÷106% = 11771(kg)（3）    入蒸餾塔的城市醪乙醇濃度為：1000×92.41% =7.56%（質量分數）98%×12477（4）    相應發酵過程放出CO2總量為：1000×92.4

25、1% × 44 =902(kg) 98% 66(5)接種量按10%計，則酒母醪量為：11771+902 ×10% = 1152.1(kg)（100+10）÷100（6）    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11771+902 1152.1× 70% = 12327(kg)（100+10）÷1007.成品與發酵醪量的計算（1）醛酒產量在醛塔取酒一般占成品酒的1.2%3%，在保證主產品質量合格的前提下，醛酒量取得越少越好。設醛酒量占成品酒精的2%，則生產1000kg成品酒精可得次品酒精

26、兩為：100×2% = 20 （kg）（2）普通三級酒精酒精產量每產生1000kg酒精，其普通三級酒精產量為： 1000-20 = 980 (kg) （3）雜醇油產量雜醇油通常為酒精產量的0.3%0.7%，取平均值0.5%，則淀粉原料生產1000kg酒精副產雜醇油量為：1000×0.5% = 5 （kg）（4）廢醪量的計算廢醪量是進入蒸餾塔的成熟發酵醪減去部分水和酒精成方及其揮發成分后的殘留液。此外，由于醪塔是使用直接蒸汽加熱，所以還需加上入塔的加熱蒸汽冷凝水。醪塔的物料和熱量蘅算如圖所示：醪塔 V1 Q3=V1tF1 Q1=1FC1t D1 Q4= Q4+ D1t4 Q1

27、=1FC1tWx+ D1圖二.的物料和熱量衡算設進塔的醪液（F1）的溫度t1=70度，排除廢醪的溫度t4=105度：成熟醪固形物濃度為B1=7.5%，塔頂上升酒器的乙醇濃度50%（體積分數）即47.18%（質量分數）。則：    醪塔上升蒸汽量為: V1=12477× 7.56 =1999（kg） 47.18%    殘留液量為:Wx = 12477-1999 = 10478 (kg)    成熟醪比熱容為：c1 = 4018×(1.019-0.95B1) =4018×(1.

28、019-0.95*7.5%) =3.96kJ/(kg.K)    成熟醪帶入的熱量為：Q1 = F1×c1×t1 = 12477×3.96×70 =3460000(kg)    蒸餾殘液固形物濃度為： B2 = F1×B1 = 12477×7.5% =8.93% Wx 10478此計算是間接加熱，故沒有蒸汽冷凝水的工藝。    蒸餾殘液的比熱容為:C2+4018（1-0.378B2） = 4.03Kj/(kg.K)  

29、0; 塔底殘留液帶出熱量為： Q4 = Wx×c2×t4=10478×4.03×105=4430000(kJ)查附表得50%（體積分數）酒精蒸汽焓為I=1965kJ/kg,故有：    上升蒸汽帶出熱量為：Q3= V1×I = 199×1965=3930000(kJ)塔底采用0.05Mpa（表壓）蒸汽加熱，焓為2689.8kJ/kg;又蒸餾過程熱損失Qn可取為傳熱總熱量的1%。根據熱量衡算，可得消耗的蒸汽量為： D1 = Q3+Q4+Qn-Q1 I-cwt4= 3930000×4430000-3

30、460000 (2689.8-418000)×99%=2199(kg)若采用直接蒸汽加熱，則塔底排出廢醪為：Wx + D1 =10478+2199 =12677(kg)8.100000噸/年淀粉原料酒精廠總物料衡算前面對淀粉原料生產1000kg酒精（95%）進行了物料平衡計算，以下對100000噸/年甘薯干原料酒精廠進行計算。（1）    酒精成品日產普通三級酒精為：100000÷300=333.33（t）日產次級酒精為：333.33×（2÷98）=6.80（t）日產酒精總量為：333.33+6.80=340.13（t）實際

31、年產量為：普通三級酒精量為：333.33×300=100000（t/a）次級酒精量為：6.80×300=2040（t/a）酒精總產量為：100000+2040=102040（t/a）（2）    主要原料甘薯干用量日消耗量： 2319.8×340.13=118356.20（kg）年消耗量： 118356.20×300=35506.86（kg）淀粉酶、糖化酶用量以及蒸煮粉漿量、糖化醪、酒母醪、蒸煮發酵醪等每日量和每年量均可算出，衡算結果見表。15000噸/年淀粉原料酒精廠物料衡算表數量物料生產1000kg95%酒精物料量（kg

32、）每小時數量(kg)每天數量(t)每年數量(t)普通酒精98013917334100000次級酒精20292.57.022106甘薯干2319.832962791.1237329-淀粉酶92819.30.464139.2糖化酶23.3733.80.811243.3硫酸氨1.151.660.04120硫酸5.010.40.2575蒸煮粉漿9975.1420781.5498.76149627.1成熟蒸煮醪10020.820876.7501.04150312糖化醪1232725681.25616.35184905酒母醪1152.12400.257.617281.5蒸煮發酵醪1247725993.75

33、623.85187155雜醇油510.40.2575二氧化碳9021879.1745.113530廢渣1267726410.4633.85190155(二)普通三級酒精發酵車間的物料衡算 1.酒精發酵工藝流程示意圖酒精發酵采用淀粉原料，雙酶法糖化，間歇發酵。其工藝流程示意圖如圖一。 2.工藝技術指標及基礎數據（1）    主要技術指標如表所示酒精發酵工藝技術指標指標名稱單位指標數生產規模t/a100000生產方法間歇發酵年生產天數d/a300產品日產量t/d334產品質量純度95% 倒罐率%1發酵周期h70發酵初糖kg/m3150淀粉轉化率%98 糖酸轉化率%50

34、酒精提取率%98（2）主要原材料質量指標淀粉原料的淀粉含量為76.7%，含水14%。（3）種子培養基（g/L）水解糖25，甘薯干粉16%20%，NH4SO40.5%,尿素0.5%。H2SO41。01。2%（4）酵培養基（g/L）水解糖150，甘薯干粉16%20%，尿素0.3%，-淀粉酶1.0%。接種量3.酒精發酵車間的物料衡算首先計算1000kg純度為95%的酒精耗用的原材料及其他料量。（1）    發酵液量 V1=1000÷（150×50%×98%×95%） = 14.3（m3）式中 150發酵培養基初糖濃度（kg/m3）

35、 50%糖酸轉化率 98%淀粉轉化率 98%酒精提取率（2）    發酵液配制需水解糖量以純糖算， G1=V1×150=2148（kg） (3)二級中液量 V2=10%×14.32=1.432(m3) (4)二級種子培養液所需水解糖量 G2=25V2 =25×1.432=35.8（kg）式中 25二級種液含糖量（kg/m3） (5)生產1000kg普通三級酒精所需水解糖總量為： G=G1+G2 =2148+35.8=2183.8（kg）（6）耗用淀粉原料量理論上，1000kg淀粉轉化生成葡萄糖量為111kg，故理論上耗用淀粉原料量為：

36、 G淀粉=2183.8÷（76.7%×98%） =2617.39（kg）式中 76.7%淀粉原料含純淀粉量 98%淀粉糖化轉化率（7）尿素耗用量二級種液耗尿素量為： 0.3V2=0.3×1.432=0.43（kg）發酵培養基耗尿素為： 0.5V1=626.4（kg）故共耗尿素量為： 7.16+0.45=7.59（kg）（8）二級種液耗用（NH4）2SO4量： 0.5×1.432=0.716（kg）（9）種子液耗淀粉酶量為： 0.1×14.32=1.718（kg）（10）種子液H2SO4耗用量： 1.2×1.432=1.718（kg）1

37、00000噸/年酒精廠發酵車間的物料衡算表物料名稱每生產1噸酒精（95%）的物料量100000噸/年酒精生產的物料量每日物料量發酵液（m3）14.314300004766.67二級種液（m3）1.43143000476.67發酵水解糖（kg）2148214800000716000二級種液培養用糖（kg）38.5385000012833.33水解糖總量（kg）2183.8218380000727933.33淀粉）（kg）2617.39261739000872463.33尿素（kg）7.597590002530硫酸氨（kg）0.71671600238.67-淀粉酶（kg）1.43214320047

38、7.33硫酸（kg）1.718171800572.67(三)100000噸酒精發酵車間水衡算采用間歇發酵過程，從糖化鍋內分出糖化醪到酒母培養罐需要加入水進行稀釋。1.      酒母糖化醪稀釋用水（補充60溫水與用作酒母的糖化醪應滿足發酵接種量10%的需要。）因此，補充水量為：m1 = 93%G1*10%-7%G1 = 4832.9*93%*10%-7%*4832.9 = 111.16(kg/h)式中 93%淀粉原料加入發酵鍋的量 7%淀粉原料加入種子液中的量 10%接種量 4832.9淀粉質原料耗用量（kg/h）2.  &

39、#160;   酒母糖化醪殺菌后冷卻水用量為：m2 = m糖化醪*3.66×(80-27 ) 4.18×(25-17) = 25681.2×53.66×53 4.18×18 = 66210(kg/h)式中 25681.25糖化醪用量（kg/h）3.66蒸煮醪比熱容kJ/(kg.K)4.18水的比熱容kJ/(kg.K)80殺菌溫度27冷卻后溫度17冷卻水進口溫度25冷卻水出口溫度3.      酒母培育冷卻水用量：m3=Q3/4.18×（25-17） = 85900

40、4.18×8 =2568.78(kg/h)式中Q3酒母培育反應熱(kJ/h) 4.18水的比熱容kJ/(kg.K) 25冷卻水出口溫度（） 17冷卻水進口溫度（）4.      發酵過程冷卻用水：m4= Q2/4.18×(27-20) = 752000 4.18×7 =25700.6(kg/h)式中 Q2發酵生物反應熱kJ/(kg.K)4.18水的比熱容kJ/(kg.K)27冷卻水出口溫度（）20冷卻水進口溫度（）5.      酒精捕集器用水：m5= 5%F

41、47;(1+1%+5%) =5%×20876.7÷1.06 =984.75(kg/h)式中 F成熟醪量(kg/h)5%酒精捕集器回收酒精洗水占熟醪量的比例6.      洗罐用水量：m6=1%F÷(1+1%+5%) =0.01×20876.7÷1.06 =196.95(kg/h)式中 1%洗罐用水占熟醪量的比例二.設備計算與選型（一）發酵設備的計算與選型1.      生產能力、數量和容積的確定（1）發酵罐容積的確定：隨著科技的發展，生產發酵罐的

42、廠家越來越多，現有的發酵罐容積量系列如5，10，20，50，75，100，120，150，250，500m3等等。究竟選多大容積的好呢？一般來說單罐容積越大，經濟性能越好，奉獻就也越大，要求技術管理水平也越高。另一方面，屬于技術改造適當擴建的項目，考慮原有的規模發酵罐的利用和新增發酵罐的統一管理，可取與原有發酵罐相同的容積；而新建的單位和車間，應盡量減少設備數量，在技術管理水平永許的范圍內，盡量取較大容積的發酵罐。現取200m3（2）    能力的計算：現每天生產95%純度的酒精334噸。酒精發酵周期為70小時（包括發酵罐清洗、滅菌、進出物料等輔助操作時間）。則每

43、天需糖液體積為V糖。每天產純度為95%的普通三級334噸，每噸酒精需糖液為： 12327/1080=11.4（m3） V糖=11.4×334×95% =3617.22（m3）發酵罐的填充系數為0.850.9，現取=0.9；則每天需要發酵罐的總容積為V0（發酵周期為70小時）。 V0= V糖/=3617.22/0.9=4019.1（m3）（3）    發酵罐個數的確定：計算發酵罐容積時有幾個名稱需明確。裝液高度系數，指圓筒部分高度系數，封底則與冷卻罐、輔助設備體積相抵消。公稱容積，是指罐的圓柱部分和底封頭容積之和。并圓整為整數：上封頭因無法裝液，

44、一般不計入容積。罐的全容積，是指罐的圓柱部分和兩封頭容積之和。現取單罐公稱容積為1100m3厭氧發酵罐，則需發酵罐的個數為n1。 n1= V0t V總×24= 4019.1×701100×0.9×24=12（個）取公稱容積1100m3發酵罐11個；實際產量驗算：1100×0.9*12× 300 =107187.97（噸/年）11.4 70/24富裕量為 107187.97-100000 = 7.19%，能滿足產量要求。1000002.      主要尺寸的計算現按公稱容積1100m3的

45、發酵罐計算。H=1.5D h上=0.12D h下=0.09D V全= 3.14D2（H+h上/3+h下/3） 41100= 3.14D2（1.5D +0.12D/3 +0.09D/3） 40 D=9.6m H=14.4m h上=1.152m h下=0.864mV全= 0.785×9.62(14.4+1.152+0.864) = 1187.6m3(4)總表面幾計算：罐體圓柱部分表面積：A1=DH =3.14×9.6×14.4 =434.07 m3罐頂表面積： A上=R( R2+h上2)1/2 =3.14×9.6/2×(4.82+0.8642) =

46、73.5m2 罐底表面積： A下=R( R2+h下2)1/2 = 3.14×9.6/2×(4.82+1.1522) =74.4m2 罐體總表面積：A總= A1+ A上+ A下 =434.07+73.5+74.4= 581.97 m23.    冷卻面積和冷卻裝置主要結構尺寸：（1）    冷卻面積的計算： A= Q K×Tm式中 Q發酵反應熱(kg/h) K總傳熱系數(kg/(m.h. Tm冷卻水的溫差其中 Q = Qa-（Qb+Qc）式中 Qa生物反應熱kJQb蒸發損失熱kJQc罐壁向環境散熱kJ其中

47、Qa = msq= 1155000×418.6×1%=4835000(kJ/h)式中 m每罐糖液質量(kg)s糖度降低百分值%q每千克麥芽糖放出熱量（418.6kJ） Qb = 5% Qa= 0.05×4835000 = 241750(kJ/h) Qc = 10% Qa =0.1×4835000 =483500(kJ/h)所以 Q= Qa-（Qb+Qc）=4835000-（241750+483500）=4109750(kJ/h)（2）    冷卻水耗量： W = Q Cw（T2- T1） = 4109750 4.18（27-

48、20） =140456(kg/h)式中 Q發酵生物反應熱(kJ/h)Cw水的比熱容kJ/(kg.)T2冷卻水出口溫度（）T1冷卻水進口溫度（）（3）    對數平均溫差計算： Tm= （30-20）-（30-27）2.3（30-20）/（30-27） =5.83（）（4）    傳熱總系數K值確定 選取蛇管為水煤氣輸送管，規格為53/60mm。則管的橫截面積為：0.    785×（0.05）2=0.0022（m2） 設管內同心裝兩列蛇管，并同時進冷卻水，則水管內流速為； v = W 3600&

49、#215;10×0.0022×1000 = 1.77m/s設蛇管圈直徑為4m，由水溫表查得水溫20時，常數A=6.45K1 = 4.186A （v）0.8 (1+1.77D/R) D0.7 =4.186×6.45×（1.77×1000）0.8 （1+1.77×0.053/2）0.    0530.7 =87585kJ/(m2.h.)式中 v為質量流速（） K2按經驗取2700 kJ/(m2.h.) 所以，總傳熱系數為： 1K = 1 + 1 + 0.0035 + 1 K1 K2 188 16750 = 1 1/87585+1/2700+0.0035/188+1/16750 = 2178.6 kJ/(m2.h.)式中 188鋼管的導熱系數kJ/(m2.h.)1/16750管壁水污垢層的熱阻(m2.h.)/kJ0.0035管子壁厚m4.      冷卻面積和主要尺寸：A = Q K×Tm= 4109750 2178.6×5.83=323.6 （m2） 兩列蛇管長度： L = A Dcp= 323.6 3.14×0.0565= 1823.7m式中 D