年产10万吨酒精发酵车间设计01

摘 要 I 摘 要 酒精在我国酿酒行业、化工行业等，都发挥着重要作用。食用酒精作为硬饮料中 不可缺少的添加成分，它的品质越来越受到人们的重视，特别是我国做为世界白酒消 费大国，食用酒精品质的好坏，就显得更重要了。 本设计是对年产 10 万吨酒精工厂发酵车间工艺设计。主要包括酒精生产的工艺 流程设计、工艺计算、全厂物料衡算（工艺技术指标及基础数据） 、各个工段物料和 热量衡算（蒸煮工段、糖化冷却工段、发酵工段、蒸馏工段以及酒精生产过程中的供 水供气衡算） 、设备的设计与选型（包括发酵罐、预发酵罐、酒精捕集器、酒母培养 罐，泵） ，厂房的整体布置和轮廓设计、发酵车间的布置设计。绘制酒精生产工艺流 程图、发酵车间带控制点工艺流程图和发酵车间平面、立面布置图。 关键词：酒精；工艺；设计；设备 四川理工学院毕业设计 II 目 录 摘 要 .I 目 录 .II 前 言 .VI 第 1 章 全厂工艺论证 .1 1.1 生产原料：木薯（淀粉质原料） .1 1.1.1 木薯的主要成分 .1 1.1.2 木薯作为酒精原料的特点 .1 1.1.3 生产过程中的木薯干相关工艺参数 .2 1.2 原料的预处理 .2 1.2.1 原料的除杂 .2 1.2.2 原料的粉碎和输送 .2 1.3 原料蒸煮工艺 .4 1.3.1 蒸煮目的 .4 1.3.2 粉浆的预煮 .4 1.3.3 间歇蒸煮与连续蒸煮工艺相比较其优缺点 .4 1.4 糖化工艺 .5 1.4.1 糖化的目的 .6 1.4.2 糖化工艺 .6 1.4.3 测定糖化醪质量的方法 .6 1.5 糖化醪的发酵 .8 1.5.1 糖化醪发酵目的 .8 1.5.2 影响酒精发酵的因素 .8 1.5.3 酒精发酵的方式 .9 目 录 III 1.5.4 发酵生产工艺 .9 1.6 酒精的蒸馏和精馏工艺及分支筛脱水工艺 .10 1.6.1 蒸馏车间操作流程 .10 1.6.2 蒸馏操作的控制 .11 1.7 发酵副产品和污水处理 .12 1.7.1 酒精生产的副产品 .12 1.7.2 污水处理 .12 第 2 章 全厂物料衡算 .13 2.1 工艺技术指标及基础数据 .13 2.2 原料消耗量计算 .13 2.3 蒸煮醪量的计算 .14 2.4 糖化醪与发酵醪的计算 .16 2.5 成品与发酵醪量的计算 .16 2.6 100000T/A 淀粉原料酒精厂总物料衡算 .18 第 3 章 酒精生产各工段物料和热量衡算 .20 3.1 蒸煮工段的物料和热量衡算 .20 3.1.1 蒸煮工段的工艺流程 .20 3.1.2 蒸煮各工段的物料和热量衡算 .20 3.2 糖化冷却工段物料和热量衡算 .21 3.2.1 工艺流程： .21 3.2.2 糖化过程中的物料和热量衡算 .22 3.3 发酵工段的物料和热量衡算 .23 3.4 蒸馏工段物料和热量衡算 .25 3.4.1 三塔气相过塔工艺流程 .25 四川理工学院毕业设计 IV 3.4.2 醪塔 .26 3.4.3 排醛塔 .28 3.4.4 精馏塔 .29 3.5 酒精厂生产过程中的供气衡算 .31 3.5.1 蒸煮糖化和蒸馏工段蒸汽消耗和废气排放量的计算 .31 3.5.2 酒精厂平均蒸汽耗用量 .32 3.6 酒精生产过程中的供水衡算 .32 3.6.1 工艺技术指标及基础数据 .32 3.6.2 酒精生产供水衡算 .33 第 4 章 酒精发酵设备的计算与设计 .36 4.1 发酵罐容积计算 .36 4.2 发酵罐容积核算 .36 4.3 预发酵罐设计 .37 4.5 酒母培养罐的选取 .39 4.6 泵的选用 .40 第 5 章 车间布置 .34 5.1 厂房的整体布置和轮廓设计 .34 5.2 发酵车间的布置设计 .34 5.3 发酵车间平面布置设计 .34 5.4 发酵车间立面设计 .34 5.4.1 泵的布置设计 .34 5.4.2 酒精捕集器的设计 .35 5.4.3 发酵罐顶钢架平台设计 .35 5.4.4 门、楼梯 .35 目 录 V 毕业设计总结 .50 参考文献 .53 致谢 .54 四川理工学院毕业设计 VI 前 言 酒精在我国酿酒行业、化工行业、橡胶工业、油漆涂料工业、电子工业、照相胶 片及纸浆生产行业、医药行业、香料工业、化妆品行业等，都发挥着重要作用。食用 酒精作为硬饮料中不可缺少的添加成分，它的品质越来越受到人们的重视，特别是我 国做为世界白酒消费大国，食用酒精品质的好坏，就显得更重要了。可以说，食用酒 精品质的好坏是涉及到千家万户的大事。 从粮食、薯类、糖蜜三类原料来看食用酒精产成品的质量，粮食酒精最优，其次 是薯类酒精，最差的是糖蜜酒精。 食用酒精使用粮食和酵母菌在发酵罐里经过发酵后，经过过滤、精馏来得到的产 品，通常为乙醇的水溶液，或者说是水和乙醇的互溶体。 蒸馏法提高酒精浓度最多能到 73%左右，因为乙醇和水会形成共沸混合物。 食用酒精的度数是不确定的，通常为食用酒精的纯度为 95%。 乙醇俗语叫酒精，分为工业酒精和食用酒精，但车用酒精与它们有明显的区别。 第一，工业酒精的纯度为 90%，其余的 10%中除甲醇等杂质外，大多数是水；而食用 酒精的纯度为 95%，其余 5%都是水；车用乙醇与其它相比最大的区别就是脱水，按国 家标准，它的杂质和水含量必须小于 0.8%。 第二，酒精既可以车用又可以食用，在很多国家，食用酒精都是高税收，而车用 乙醇则是给补贴。为了防止一些厂家把车用乙醇回流到食品工业，从而拿政府补贴， 躲避高额税，车用乙醇出厂时就必须加变性剂，让它从颜色或味道上区别于食用酒精。 像我国，车用乙醇出厂前加 3%5%的汽油，让它在味道上区别于食用酒精。而欧洲一 些国家则在其出厂前加颜色，如蓝色、红色等。 本设计采用先进的生产工艺，利用国内外先进的生产管理经验。采用低温蒸煮， 双酶液化糖化，连续发酵，三塔直接式蒸馏，分子筛脱水。本设计将木薯干到制成食 用酒精中的各环节涉及的工艺、设备、控制条件等有关情况作一简单的阐述，希望能 和各位共同讨论。由于本人的水平有限，错误之处在所难免，不足之处恳请专家学者 多多指正。 第 1 章 全厂工艺论证 1 第 1 章 全厂工艺论证 1.1 生产原料：木薯（淀粉质原料） 1.1.1 木薯的主要成分 木 薯 起 源 于 热 带 美 洲 ， 广 泛 栽 培 于 热 带 和 部 分 亚 热 带 地 区 ， 主 要 分 布 在 巴 西 、 墨 西 哥 、 尼 日 利 亚 、 玻 利 维 亚 、 泰 国 、 哥 伦 比 亚 、 印 尼 等 国 。 中 国 于 19 世 纪 20 年 代 引 种 栽 培 ， 现 已 广 泛 分 布 于 华 南 地 区 ， 广 东 和 广 西 的 栽 培 面 积 最 大 ， 福 建 和 台 湾 次 之 ， 云 南 、 贵 州 、 四 川 、 湖 南 、 江 西 等 省 亦 有 少 量 栽 培 。 木 薯 的 营 养 成 分 如 表 1-1 所 示 。 表 1-1 木 薯 的 营 养 成 分 列 表 (每 100 克 中 含 ) 成分名称 含量 成分名称 含量 成分名称 含量 可食部 99 水分(克) 69 能量(千卡) 116 能量(千焦) 485 蛋白质(克) 2.1 脂肪(克) 0.3 碳水化合物 (克) 27.8 膳食纤维( 克) 1.6 胆固醇(毫 克) 0 灰份(克) 0.8 维生素 A(毫克) 0 胡萝卜素(毫克) 0 视黄醇(毫 克) 0 硫胺素(微 克) 0.21 核黄素(毫 克) 0.09 尼克酸(毫 克) 1.2 维生素 C( 毫克) 35 维生素 E(T )(毫克) 0 a-E 0 (-)-E 0 -E 0 钙(毫克) 88 磷(毫克) 50 钾(毫克) 764 钠(毫克) 8 镁(毫克) 66 铁(毫克) 2.5 锌(毫克) 0 硒(微克) 0 铜(毫克) 0 锰(毫克) 0 碘(毫克) 0 1.1.2 木薯作为酒精原料的特点 1. 单位亩产量高，高的可达 15002500kg。 2. 木薯的淀粉含量高，纤维少，并有适量的蛋白质，加工比较容易，淀粉利 用率高。 3. 木薯的缺点在于胶质、果胶质等粘性物质较多。醪液粘度大，甲醇的生成 量较多。 综上所述，木薯（木薯干）是一种良好的酒精生产原料，为我国大多数酒精 厂所采用。 四川理工学院毕业设计 2 1.1.3 生产过程中的木薯干相关工艺参数 生产过程中的木薯干相关工艺参数如表 1-2 所示。 表 1-2 木薯干相关工艺参数 1.2 原 料的预处理 1.2.1 原料的除杂 淀粉质原料在收获和干燥的过程中，往往会掺夹进泥土，沙石，纤维质杂物， 甚至金属块杂物。这些杂物如果 不在生产前除去，则将严重影响生产的正常运转。 为了清除这些杂质，最常用的的除杂方法有筛选，风选和磁力除铁。而磁力 除铁又可分为永久性磁力除铁器和电磁铁除铁器。电磁铁除铁器具有固定不变的 磁场因此不永久性磁铁除铁器更为完善，所以选用电磁铁除铁器。 1.2.2 原料的粉碎和输送 原料进行水热的目的是要使包含在原料细胞中的淀粉颗粒能从细胞中游离 出来，充分吸水膨胀，糊化乃至溶解，为随后的淀粉酶系统作用。并为淀粉转化 成发酵性糖创造成必要和良好条件。就目前的情况来看，先将原料粉碎，再在较 和缓的的条件下进行蒸煮是较好的方法。 原料粉碎的方法分为两种：干式粉碎和湿式粉碎。其优缺点比较如表 1-3 所 示。 通过对干式粉碎和湿式粉碎的比较，因原料采用的是木薯干，为了节约成本， 所以最终采用干式粉碎。 干式粉碎采用粗碎和细碎两级粉碎工艺，因为两级粉碎的动力消耗较低。原 料经过粗碎后原料颗粒应能通过 610mm 的筛孔。粗碎后颗粒在经细碎，最终原 料颗粒能通过 1.21.5mm 的筛孔因为原料粉碎至直径 11.8mm 的原料颗粒易于 吸水膨胀和较彻底糊化。 而锤式粉碎机的结构比较简单，更换筛板和锤片的操作方便，对原料品种变 化的适应性较强，操作要求也不高因此可以再此选用。 表 1-3 干式粉碎和湿式粉碎的优缺点比较如下表 原料 淀粉含量（%） 水分（% ） 木薯干 70 13 第 1 章 全厂工艺论证 3 粉碎 方法 优点 缺点 干式 粉碎 粉碎后的原料可以储藏，能较低， 最终得到原料颗粒一般通过 1.21.5mm 筛孔。 原料粉碎时粉末易飞扬，造成原 料损失，且劳动条件较差。 湿式 粉碎 原料粉碎粉末不宜飞扬，可减少原 料损失和改善劳条件，还可省去除 尘设备 所的浆料只能立即用于生产，不 宜储藏，耗电量比干式粉碎高出 810%，因此常用于湿度较大的 原料。 在原料粉碎前进入粉碎机和粉碎和送入条浆桶涉及到原料的输送问题。国内 酒精厂采用的原料输送方法有机械输送、气流输送和混合输送三种。 混合输送是机械输送和气流输送的混合物。而气流输送和机械输送相比主要 又三个优点： （1）机械输送一般是在开放条件下进行，粉尘飞扬严重，即造成原料的损失， 也恶化了劳动条件。而气流输送均在密闭条件下进行，上面的两个问题迎刃而解。 （2）机械输送时，虽装有电磁除铁器，但无法除去石块等坚硬杂物，铁片因 物料干扰有时也会进入粉碎机中，因此，后者的筛板破损率较高，粉碎度不宜保 证。实现气流输送后，铁片等杂物，能可靠的在一级升料管的接料器底部被自动 风选出，从而保证了筛子和设备较厂期的使用。 （3）在不用气流输送时，已经粉碎好的原料不能流畅地从粉碎机中排除，影 响粉碎机生产能力发挥。采用气流输送后，粉碎后的原料被气流从粉碎机中吸出， 从而提高粉碎机的生产能力。 因气流输送又以上优点，并且他是一种适于输送散粒状或块状物的方法，而 木薯干在粉碎后符合其形状要求所以在原料粉碎前后都选用气流输送。而粉碎前 木薯干是较大的块状物，可采用机械输送，这样可以降低一部分能耗。 气流输送又分为压力输送和真空输送。压力输送在输送管内又较大的压力， 所以对设备的要求也较高，并且因管内的压力高于大气压管内的原料粉末从设备 缝隙中漏出造成原料的损失，而真空输送不存在这些问提，所以在此选用真空输 送。 四川理工学院毕业设计 4 综上所述，采用混合输送，其工艺流程如图 1-2 所示。 木薯干 称重 到包 皮带输送 除铁 粉碎 料斗 细粉碎 吸风管 旋风分离器 风机 布袋过滤器 大气 加料器 细粉回收 拌料罐 图 1-2 混合输送工艺流程图 1.3 原料蒸煮工艺 1.3.1 蒸煮目的 含在原料细胞中的淀粉颗粒，由于植物细胞壁的保护作用，不宜受到淀粉酶 系统作用。另外，不容解状态的淀粉被常规糖化酶糖化的速度非常慢，水解程度 也不高。所以，淀粉原料在进行糖化之前一定要经过水热处理，使淀粉从细胞中 游离出来，并转化为溶解状态，以便淀粉酶系统进行糖化作用。这就是原料蒸煮 的主要目的。 目前除了少数小型酒精工厂仍采用间歇蒸煮外，大多数工厂都采用连续蒸煮 工艺。所以本设计也采用连续蒸煮工艺。 1.3.2 粉浆的预煮 粉碎原料加水制成粉浆时，应注意防止粉料的结块。一旦形成粉团蒸煮的质 量就会受到影响，因为粉团内部的粉料没有吸水膨胀，也就不可能糊化，这将导 致不容解淀粉数量的增加，出酒率因此降低。分料结块的主要原因是搅拌不充分 或不均匀；搅拌温度过高，达到或接近糊化温度。根据这种情况，制备粉浆时， 应该选择好搅拌器的结构，保证必要的搅拌速度，严格控制搅拌用水的温度，使 他不超过原料的糊化温度，一般应控制在 65左右。拌料水温度一般为 70。 如前所述，5565这一温度区域间会使原料中的淀粉酶活化，造成部分原 料糖化，生成糖，这部分糖会在随后的蒸煮过程中损失掉。因此在预煮时生温速 度应较快，并在打到预定温度后迅速送去蒸煮。在拌料过程中相应的加入 a-淀粉 酶。 第 1 章 全厂工艺论证 5 1.3.3 间歇蒸煮与连续蒸煮工艺相比较其优缺点 优点： 间歇蒸煮的设备简单，操作方便，投资也较少，适用于生产规模较小 的工厂。 缺点：（1）蒸汽消耗量大，而且量不均匀，造成锅炉操作的困 难和煤耗的增加。 （2）辅助操作时间长，设备利用率低。 （3）蒸煮质量较差，出酒率低。 （4）难以实现操作过程的自动化。 通过对两种蒸煮工艺的比较，该厂确定选用能耗低，设备利用率较高，蒸煮 质量较好，能实现操作过程自动化等优点的连续蒸煮工艺。 其连续蒸煮工艺流程如图 1-3 所示。 图 1-3 连续蒸煮工艺流程图 粉碎后原料蒸煮时加水制成粉桨，其料水比为 1：3，水温为 70，并加入 -淀粉酶然后进行低温蒸煮，其时间为 57min，温度控制在 88。第一、第二 维持罐的温度分别控制在 88、84，并在里面停留 40min 左右。最后醪液进入 薄板换热器，降温到糖化温度：62。 1.4 糖化工艺 木薯干原料在蒸煮以后得到的蒸煮醪，在发酵前均要加入一定数量的糖化剂， 使淀粉在淀粉酶的作用下水解成为酵母能发酵的糖类。淀粉转化成糖的这个过程， 叫糖化。糖化后的醪液叫糖化醪，糖化后的主要产物对比如表 1-4 所示。 淀粉的液化和糖化作用，会产生很多的中间产物，主要是不同聚和度的糊精， 糖化的最终产物是要更多的产生可发酵性糖，也有少数的不发酵性糖类物质。 拌料 罐 液 化 器 液 化 维 持 罐 维 持 罐 螺旋薄板换热器 四川理工学院毕业设计 6 因此，糖化的目的是将淀粉充分转化成可发酵性糖。其中，淀粉酶水解就是 使 -1，4 葡萄糖苷键和 -1，6 葡萄糖苷键断裂。 表 1-4 淀粉糖化的主要产物对比 1.4.1 糖化的目的 淀粉质原料蒸煮以后得到的蒸煮醪，在发酵前均要加入一定数量的糖化剂， 使淀粉在淀粉酶的作用下水解成酵母能发酵的糖类。但是，在糖化工序内不可能 将全部淀粉都转化为糖，相当一部分淀粉和糊精在发酵过程中进一步酶水解，再 进行发酵。 1.4.2 糖化工艺 糖化过程由以下诸多操作组成：蒸煮醪冷却致糖化温度；加唐花剂，使蒸煮 醪液化；淀粉糖化，物料的巴氏灭菌，糖化醪冷却到发酵温度和用泵将醪液送往 发酵车间或酒母车间。 糖化可分为间歇糖化工艺和连续糖化工艺两种。在间歇糖化时，所有的操作， 除最后的泵送外都是在一个称为糖化锅的设备中完成的。而在连续糖化过程中， 则分别在不同的设备中实施。连续糖化和间歇糖化的工艺比较如表 1-5 所示。 为了缩短糖化时间和提高设备的利用率决定采用连续糖化工艺。连续糖化工 艺可分为：混合冷却连续糖化、真空冷却连续糖化和二级真空冷却连续糖化。本 设计采用混合冷却连续糖化。 混合冷却连续糖化：它的特点是蒸煮醪在进入糖化锅以前，在螺旋薄板换热 碳水化合物 分子量 聚合度 比旋度 还原性（%） 可溶性淀粉 208000 1300 199.7 0.073 淀粉糊精 10000 61 196 0.5 四糖 661 4 168 25 三糖 504 3 164 33 双糖 342 2 136 60 葡萄糖 180 1 52.5 100 第 1 章 全厂工艺论证 7 器内冷却至 62。其工艺流程如图 1-4 所示。 1.4.3 测定糖化醪质量的方法 1. 外观糖度 用糖度计(Brix)测定粗滤糖化醪中的浓度，所测得的数据， 能表示糖化醪中可溶性物质的总含量，不是糖化醪的纯糖。 表 1-5 间歇和连续两种工艺的比较 糖化 方法 优点 缺点 间歇 糖化 设备简单，操作方便。 适用于一些小厂和液体 白酒厂。 设备利用率低，很难实现自动 化控制。 连续 糖化 节约时间，提高设备利 用率便于实现自动化控 制。 设备较复杂，对设备的要求高。 糖化剂 蒸煮醪 螺旋薄板换热器 糖化锅 螺旋薄板换热器 发酵车间 糖化温度：62 糖化时间：16min 糖化率：6070% 图 1-4 糖化工艺流程图 2. 酸度 用 10 毫升粗滤的糖化液，加水冲稀后，以 0.1N-NaOH 溶液滴定，以 酚酞作指示剂氢氧化钠每消耗 1 毫升，即为 1 度酸，此酸度能说明杂菌感染情况。 3. 还原糖 用廉-爱浓(LAne-eyron）法测定还原糖，所测得的糖，多以葡萄糖 计算，用这种方法测得糖化醪中约含的糖量。 4. 碘液试验 如加入碘液后，没有蓝红等颜色产生，仍然是碘和糖化醪的原色 时，则表示糖化优良，因为糖化过程是淀粉被酶水解的过程，糖化醪遇碘不起呈色反 应时，就说明糖化醪中基本上没有淀粉与大分子糊精的存在，表示糖化进行得较好。 5. 分别测定糖化醪的葡萄糖与麦芽糖 测定糖化醪中的葡萄糖，然后从总糖量 减去葡萄糖量，再乘以系数，即得麦芽糖量。 6. 测定糖化醪中酶的活力 糖化结束后，并不是糖化醪中所有的淀粉与大 四川理工学院毕业设计 8 分子糊精都水解成糖，其中尚有一部分糊精要在发酵期间依靠后糖化作用而变成 糖，因此糖化完毕的糖化醪中，酶的活力还必须很强，才能保证糖化作用的彻底， 那么就有测定糖化醪中酶活力的必要。测定后用爱佛龙(Effront)法观察碘的呈色 反应，如呈蓝色或紫红色，则证明酶的活力不强；如呈碘黄色，则表示酶的活力 强，因为它能将可溶性淀粉基本上彻底糊精化和糖化。 1.5 糖化醪的发酵 1.5.1 糖化醪发酵目的 淀粉质原料经过预处理、蒸煮和糖化等物理和生物化学过程，淀粉以充分糊化 和液化，其中相当一部分以转化成可发酵性糖。这种糖化醪送入发酵罐，接入酒母 后，在后者的作用下，醪中的糖被发酵生成乙醇和二氧化碳；而保存下来的糖化酶 也不断地将残存的糊化了的淀粉转化成可发酵性糖，就这样酵母的酒精发酵和后糖 化作用相互配合，最终将醪中的绝大的淀粉及糖转化成乙醇和二氧化碳，这就是糖 化醪发酵的目的。 1.5.2 影响酒精发酵的因素 1. 稀释速度 在间歇发酵中，糖化醪要求自接种后 810 小时内加完，这样可 以有较长的后发酵时间，将糊精彻底水解发酵。 在连续发酵过程中，各罐基本上处于相对稳定的发酵状态。为了保持这一状态， 要求进入各罐的发酵醪糖分基本上等于被酵母消耗的糖分加上流出的糖分。 2. 发酵醪 pH 值的控制 发酵醪中，因为乳酸菌大量繁殖造成的污染是阻碍连 续发酵广泛应用的主要原因。 连续发酵中发酵醪的 pH 值控制，既要考虑到要适宜于酵母菌的繁殖和代谢，又 要考虑适宜于各种糖化酶的作用。由于连续发酵无菌条件要求较严，其 pH 控制在 4.04.5 为宜。间歇发酵 pH 值可控制在 4.75.0。pH 值的控制，可用 H2SO4 来调 节。 3. 发酵温度控制 温度对微生物生命活动影响很大，发酵成绩的好坏与温度控 制关系极为密切。酒精酵母繁殖温度为 2730，发酵温度 3033，如果温度高 于 40，则酒精发酵很难进行。产酸细菌繁殖适温为 3750，因此高温发酵易被 细菌污染。 生产中发酵醪温度可根据发酵形式不同进行控制： 间歇发酵：接种温度 2730；发酵温度 3033；后发酵温度 301。 连续发酵各罐温度控制在 3033。 第 1 章 全厂工艺论证 9 4. 发酵醪的滞流和滑漏问题 在间歇发酵中不存在醪液的滞流和滑漏问题，但 在连续发酵工艺中，这个问题就十分重要了。多级连续发酵的醪液始终处于流动状 态，并能使每一发酵罐的醪液处于相对稳定的均衡状态，这就要求醪液保持先进先 出，防止滞流或滑漏的现象发生。 5. 关于发酵醪浓度问题 酒精发酵要求在一定浓度的糖化醪中进行，醪液浓度 高低，直接影响到生产成绩。糖化醪浓度稀，虽然有利于酵母的代谢活动，提高出 酒率，但是浓醪发酵却有提高设备利用率，节省水、电、汽、降低生产成本，增加 产量的优点。因此，生产上希望尽量采用浓醪发酵。 正常发酵醪浓度一股为 1618Bx，其发酵成熟醪酒精含量为 810(容量) 6. 关于缩短发酵时间 用糖蜜原料制造酒精，发酵时间需要 2432 小时，如 用淀粉质原料，则需 60 小时以上。为了缩短发酵时间，就需要设法加速水解支链淀 粉中以 1，6 相结合的键。解决这个问题的方法是选育糖化酶含量高的菌种，以加强 糖化作用。另外，采用连续发酵和选用发酵力强的酵母菌种，也是加速发酵、缩短 发酵时间的有力措施。 综上所述，设计运用连续发酵工艺，发酵温度控制在 3034 度，pH 值控制在 4.24.5，发酵时间为 7080 小时，发酵成熟醪浓度为 1618Bx ，发酵过程中添 加青霉素防止染菌，使生产控制趋于自动化。 1.5.3 酒精发酵的方式 酒精发酵的方式有三种：间歇式发酵、半连续发酵、和连续式发酵。三种发酵方 式的优缺点比较如表 1-5 所示。 表 1-6 各种发酵方法的优缺点比较 发酵方式 优点 缺点 间歇式发酵 设备简单，易于操作， 不易染菌，适用于中小 型酒厂。 设备利用率低，酵母消耗量 大。 半连续发酵 酒母消耗量少，可适当 缩短发酵时间。 易染杂菌。 连续式发酵 易染杂菌，操作要求和设备 要求高。 通过对三种方式的比较，考虑到本厂酒精年产量有 10 万吨，虽然半连续和连 四川理工学院毕业设计 10 续发酵都易染菌，但是发酵中控制好酸度或者添加抗生素抑制杂菌的生长.且间歇 发酵设备投资多，占地面积宽。所以最终选用露天大罐连续发酵技术。 1.5.4 发酵生产工艺 考虑到在发酵的过程中糖化醪中的可发酵性糖在不断的消耗，为了使其中的 糖在一定时间内保持在一定的量利于酵母的生长和发酵，所以选择用连续发酵法， 并配一个预发酵罐，降低发酵罐组守罐的稀释率。预发酵罐在发酵车间开机和换 罐时，可以作为酒母罐提供适量的酒母投入到连续发酵罐组中。 发酵过程中的工艺流程控制图如图 1-5 所示。 图 1-5 发酵工艺流程控制图 连续添发酵的操作方法：生产开始时，先将规定数量的酒母醪打入酒母罐让 酒母复水活化，同时连续添加糖化醪。待发酵醪中含量达到 2.0 亿个/ml 以上时， 再以适当的流量添加到 1#发酵罐中，同时以相同的流量向预发酵罐中添加新鲜糖 液；也向 1#发酵罐中流加适当的新鲜糖液。当 1#发酵罐装满后，向 2#发酵罐流加， 2#发酵罐满后以相同的速度打入 3#发酵罐、4#发酵罐、5#发酵罐待发酵醪成熟后， 将其以同样的速度送入蒸馏系统。发酵进程中 1#温度控制：3233；2#罐温度 控制于 3436；3#罐5#罐罐温度控制于：低于 37。流加糖液应注意速度： 将 1#发酵罐的稀释率控制在 0.060.07 之间，若流加过快，则会造成发酵醪中的 酵母密度低，不易造成酵母的群体优势，杂菌感染有可能发生；若流加过慢，则 将延长满罐时间，可能造成可发酵物质的损失。糖液在发酵罐中停留时间：55h。 发酵醪成熟时的酒精度：10%（V） 。 在发酵醪送入发酵罐前或者是清发酵罐，使用 CIP 进行冲刷罐体和杀菌。先 预 发 酵 罐 1# 发 酵 罐 2# 发 酵 罐 3# 发 酵 罐 。 。 。 发 酵 罐 成熟 醪储 罐 11# 发 酵 罐 第 1 章 全厂工艺论证 11 用清水喷洗罐体后再用 4%的碱液喷洗 30min，再用清水喷洗罐体，洗干净后即可 使用。 1.6 酒精的蒸馏和精馏工艺及分支筛脱水工艺 1.6.1 蒸馏车间操作流程 酒精的蒸馏和精馏是为了从发酵成熟醪中分离、提纯得到成品酒精。其操作流 程有许多种（1）单塔蒸馏（2）两塔蒸馏（3）三塔流程（4）多塔流程。 在上述流程中，单塔和两塔蒸馏的到的究竟品质比较差而不采用，而多塔流 程虽然酒精的品质得到了保证，但其设备的投资较大增加了生产成本所以也不采 用。三塔流程因其设备投资相对较少且得到的酒精品质也能达到要求，所以选用 三塔流程。 其工艺流程为：成熟醪用泵自醪池经过欲热器预热后，送入粗溜塔，由此引 出的酒精水蒸气直接进入醛塔，再次进入精溜塔的中部。残留的头级杂质和甲醇 随酒精蒸汽上升，经预热器和三个冷凝器绝大部分冷凝下来，预热器和前两个冷 凝器中的冷凝液作为回流回入精塔顶部，第三个冷凝器中的冷凝液作为杂醇油酒 取出，同时排除相当部分的头级杂质。极少部分未凝结的头级杂质和不凝结气体 一起排入大气。成品酒精在顶部第 4、6 块塔板处提取。酒精成的浓度为 95%（V） 。 工艺流程示意图如图 1-6 所示。 图 1-6 工艺流程示意图 醪 塔 精 馏 塔 分 子 筛 脱 水 塔 醛 塔 醛酒 四川理工学院毕业设计 12 1.6.2 蒸馏操作的控制 蒸馏操作的控制主要是三塔流程： 1. 醪塔 蒸馏釜温度为 105103，保证酒糟内不含酒精；蒸馏釜压力为 0.1960.245 万帕斯卡（表压）；进入精溜塔的酒精蒸汽温度为 9395(醪塔顶温 度)。 2. 醛塔 醛塔分凝器选用发酵和酒母罐的冷却废水，温度为 25，终温高达 70。 3. 精馏塔 塔釜温度为 102104；塔釜压力为 0.1370.157 万帕期卡(表压)； 塔中部(取杂醇油区)温度为 8693，比控制塔顶温度灵敏。进入分凝器前塔顶酒精 蒸汽之温度 7879。第二冷凝器流至第三冷凝器的酒温为 3540，这是保证成 品质量的重要措施之一。 1.7 发酵副产品和污水处理 1.7.1 酒精生产的副产品 酒精生产过程中产生的副产品有二氧化碳，酒精酵母，杂醇油，醛脂和酒糟。 二氧化碳：可以制成干冰，和液体二氧化碳。液体二氧化碳可以用于食品和 工业原料。但对其标准要求高。 酒精酵母：经过进化处理可以从新培养等。 杂醇油：可净化后，运用于工业中作为某些原料。 酒糟：可运用于做饲料等。 冷却工艺水：经处理后可以做为生活用水。 1.7.2 污水处理 1.7.2.1 生产过程中产污分析 酒精工业废水的污染物主要来自木薯等物经发酵、蒸馏后的酒精糟(即高浓度有 机废液)，虽然无毒，但 CODcr、BOD5、SS 含量高，并呈弱酸性，排入江河、地下水 系会造成水中严重缺氧，大大影响水中物质生长。因此，酒精工业废水污染物排放 标准选择 CODcr、BOD5、SS、PH 值，以及排水量作为行业废水排放的控制指标。 1.7.2.2 污水种类 1. 热交换器排出废水。 2. 工艺设备洗涤用水 3. 精馏废水和酒糟蒸发冷淋水 第 1 章 全厂工艺论证 13 4. 生活污水 1.7.2.3 污水处理方法 采用的主要污水净化措施有：机械法，化学法，物理化学法和生物法等。选 择方法要取决于污水数量，污染程度和净化结果的指标等因数。对木薯原料这类 污水主要采用机械法和生物法处理即可达到要求指标。 四川理工学院毕业设计 14 第 2 章 全厂物料衡算 2.1 工艺技术指标及基础数据 （1）生产规模 100000t/a 酒精。 （2）生产方法： 低温蒸煮 双酶连续糖化 大罐斜底连续发酵 三塔 蒸馏。 （3）生产天数 每年 300 天。 （4）食用酒精日产量 333.33t。 （5）食用酒精年产量 100000t。 （6）杂醇油量 为成品酒精的 0.5% （7）产品质量 乙醇含量 95%（体积分数）的食用酒精。 （8）木薯干原料含淀粉含 70%，水分 13%。 (9)a-淀粉酶用量 8u/g 原料，糖化酶用量为 150u/g 原料，酒母糖化醪用糖化 酶量 300u/g。 （10）硫酸铵用量 7kg/t（酒精） 。 （11）硫酸用量（调 PH 用）5kg/t(酒精)。 2.2 原料消耗量计算 （1）淀粉原料生产酒精的总化学反应式为： 糖化：（C 6H10O5）n + nH2O nC6H12O6 162 18 180 发酵：C 6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 180 462 442 （2）生产 1000kg 无水酒精的理论淀粉消耗量由上两式得： 1000162/92=1760.9（ kg） （3）生产 1000kg95%（体积分数）的食用酒精的理论淀粉消耗量，乙醇含量 95%（体积分数）相当于 92.41%（质量分数） ，故生产 1000kg 食用酒精成品理论 上需淀粉量为： 1760.992.41%=1627.2(kg) （4）生产 1000kg 食用酒精实际淀粉耗量 事实上，整过生产过程经历原 料处理、发酵及蒸煮工序，要经过复杂的物理化学和生物化学反应，产品得率必 第 2 章 全厂物料衡算 15 然底于理论产率。据实际经验，各阶段淀粉损失率如表 2-1 所示。 表 2-1 各阶阶段淀粉损失率列表 生产过程 损失原因 淀粉损失 （%） 原料处理 粉尘损失 0.40 蒸煮 淀粉残留及糖份破坏 0.50 发酵 发酵残糖 1.50 发酵 巴斯德效应 4.00 发酵 酒气自然蒸发与被 CO2 被带 走（有酒精捕集器） 0.30 蒸馏 废糟带走等 1.85 总计损失 8.55 故生产 1000kg 食用酒精需淀粉量为： 1627.2/（100%-8.55%）=1779.3（kg） （5）生产 1000kg 食用酒精木薯干原料消耗量 根据基础数据给出，木薯干 含淀粉 65%故 1t 酒精耗木薯干量为： 1779.3/70%=2541.86（kg） （6）a-淀粉酶消耗量 应用酶活力为 2000u/g 的 a-淀粉酶使淀粉液化，促进 糊化，可减少蒸汽消耗。a-淀粉酶按 8u/g 计算。 用酶量为：2541.8610 38/2000=10.17（kg） （7）糖化剂消耗量 若所用的糖化酶的活力为 20000u/g，使用量为 150u/g 原 料，则糖化酶消耗量为： 2541.86103150/20000=19.06（kg） 2.3 蒸煮醪量的计算 根据生产实践，淀粉原料连续蒸煮的料水比为 1：3，故粉浆量为： 2541.86（1+3）=10167.44（kg） 蒸煮过程用罐式连续蒸煮工艺，混合后粉浆温度为 65，应用喷射液化器使 粉浆迅速升温到 88，然后进入连续液化器液化，再经薄板冷却器冷却至 63后 进入糖化罐。其工艺流程图如图 2-1 所示。 四川理工学院毕业设计 16 拌料 罐 液 化 器 液 化 维 持 罐 维 持 罐 螺旋薄板换热器 图 2-1 液化工艺流程图 干物质含量为 B0=87%的木薯干比热容为： c0=4.18(1-0.7B0)=1.63k/(kgK) 粉浆干物质浓度为： B1=87/(4100)=21.8% 蒸煮醪比热容为： c1 B 1c0(1.0B1)Cw 21.81.63（1.021.8） 3.62k/(kgK) 式中 Cw水的比热容k/(kgK) 为了计算方便，假定蒸煮醪的比热容在整个蒸煮过程维持不变。 (1)经液化器加热后蒸煮醪为： 10167.44+10167.443.62（88-50）/（2748.9-884.18）= 10754.8（kg） 式中 2748.9喷射液化器加热蒸汽（0.5MPa）的热焓量（kJ/K） (2)经第二液化维持罐出来的蒸煮醪量为： 10754.8-10754.83.62（88-84）/2288.3=10686.7（kg） 式中 2288.3第二液化维持罐的温度为 84下饱和蒸汽的汽化潜热 （kJ/K） (3)经喷射混合加热后的蒸煮醪量为： 10686.7+10686.73.62（115-84）/（2748.9-1154.18） =11215.4kg） 式中 115-灭酶温度（摄氏度） 第 2 章 全厂物料衡算 17 2748.9-0.5Mpa 饱和蒸汽的焓（kJ/kg） (4)经气液分离器后的蒸煮醪量： 11215.4-11215.43.62(115-104.3)/2245=11021.9(kg) 式中 2245-104.3 摄氏度下饱和蒸汽的气化潜热（kJ/K） (5)经真空冷却器后的最终蒸煮醪量为： 11021.9-11021.93.62（104.3-63）/2351=10321（kg） 式中 2351-真空冷却器温度为 63 摄氏度下的饱和蒸汽的气化潜热 （kJ/K） 2.4 糖化醪与发酵醪的计算 发酵醪结束后成熟醪量含酒精 10%（体积分数） ，相当于 8.01%（质量分数） 。 并设蒸馏效率为 98%，而且发酵罐酒精捕集器回收酒精洗水和洗罐用水为成熟醪量 的 5%，则生产 1000kg95%（体积分数）,相当于 92.41%(质量分数)酒精成品有关的 计算如下： （1）需蒸煮的发酵成熟醪量为： F1 =100092.41%/(98%8.01%)（1+5%）=12477(kg） （2）不记酒精捕集器和洗罐用水，则成熟发酵醪量为： 12477/106%=11711（kg） （3）入塔蒸馏的成熟醪乙醇浓度为： 100092.41%/(98%12477）=7.56%（质量分数） （4）相应发酵过程放出 CO2总量为： （100092.41%/98%）（44/46）=902（kg） (5) 接种量按 10%计，则酒母醪量为： （11771+902）/(100+10)/10010%=1152.1(kg) (6)糖化醪量：酒母醪的 70%是糖化醪，其余为糖化剂和稀释水，则糖化醪量 为： （11771+902）/(100+10)/100+1152.170%=12327(kg) 2.5 成品与发酵醪量的计算 （1）醛酒产量 在醛塔取酒一般占成品酒精的 1.2%3%。在保证主产品质 量合格的前提下，醛酒量取得越少越好。设醛酒酒量占成品酒精的 2%，则生产 1000 千克成品酒精可得次品酒精量为： 100020%=20（kg） 四川理工学院毕业设计 18 (2)食用酒精量为 每生产 1000kg 酒精，其食用酒精产量为： 1000-20=980(kg) （3）杂醇油产量 杂醇油量通常为酒精产量的 0.3%0.7%，取平均值 0.5%，则淀粉原料生产 1000kg 究竟副产杂醇油量为： 10000.5%=5（kg） （4）废醪液量的计算 废醪液量是进入蒸馏塔的成熟发酵醪减去部分水和 酒精成分以及其他组分的残留液。此外醪塔使用直接蒸汽加热，所以还需加上入 塔的加热蒸汽冷凝水。醪塔的物料和热量衡算如图所示。 设进塔的醪液（F1）的温度 t1=70，排除醪的温度 t4=105：成熟醪固形 物浓度为 B1=7.5%，塔顶上升酒汽的乙醇浓度 50%（体积分数）及 47.18%（质量分 数） 。则： V 1 图 2-2 醪塔示意图 醪塔上升蒸汽为： V 1=124777.56%/47.18%=1999（kg） 残留液量： Wx=12477-1999=10478 (kg) 成熟醪比热容为： c 1=4.18(1.109-0.95B1) =4.18（1.109-0.957.5%） =3.96kJ/（kgK） 成熟醪带入塔的热量为： Q1=F1c1t1=124773.9670=3.49106(kJ) 蒸馏残留固形物浓度为： B2=F1B1/Wx=124777.5%/10478=8.93% 蒸馏残留液的比热容为： Q3=V1i F1 Q1=F1C 1t1 D1 Q4=Q 4 +D1t4 Q2=D1I1 Wx+D1 第 2 章 全厂物料衡算 19 c2=4.18(1-0.378B2)=4.03kJ/（kgK） 塔底残留液带出的热量为： Q 4 = Wxc2t4=104784.03105=4.43106(kJ) 查发酵工厂工艺概论附表得 50%酒精蒸汽焓为 i=1965kJ/kg。固有： 上升蒸汽带出热量为： Q3=V1i=19991965=3.93106（kJ) 塔底采用 0.05MPa(表压）蒸汽加热，焓为 2689.8kJ/kg；又蒸馏过程热损失 Qn 可取为总能量的 1%。根据热量衡算得，可消耗蒸汽量为： D1=(Q3+Q4 +Qn-Q1)/(I-cwt4) =(3.93+4.43-3.46)106/(2689.8-4.18105）99% =2199（kg) 采用直接蒸汽加热，则塔底排出废醪量为： Wx+D1=10478+2199=12677(kg) 2.6 100000t/a 淀粉原料酒精厂总物料衡算 前面对淀粉原料生产 1000kg 酒精（95%）进行了物料平衡计算，以下对 1000t/a 木薯干原料酒精厂进行计算，设计年生产 300 天。 (1)每日所需要的原料和生产成品及各种制品数量如下： 日产食用酒精量为： 100000300=333.33(t/d),考虑到富余量取 334t。 （2）以 300 天计，全年产品量和原料消耗量 成品酒精年产量： 334300=100200 (t/a) （3）10 万 t/a 淀粉原料燃料酒精厂物料衡算结果祥见表 2-2。 四川理工学院毕业设计 20 表 2-2 100000t/a 淀粉原料酒精厂物料衡算表 数量 项目 生产 1000k 酒 精物料量 （kg） 每小时数 量（t） 每天数 量（t） 每年数 量(t) 成品酒精 次品酒精 980 20 13.92 0.284 334 6.82 100200 2046 木薯干原料 2541.86 36.1 866.317 259895 a-淀粉酶 10.17 0.145 3.47 1041 糖化酶 19.06 0.271 6.496 1949 硫酸铵 1.15 0.0163 0.392 117.6 硫酸 5.0 0.071 1.704 511 蒸煮粉浆 10167.44 144 3456.3 1036890 成熟蒸煮醪 10321 146.6 3517.6 1055280 糖化醪 12327 175 4201.5 1260390 蒸煮发酵醪 12477 176.5 4235.4 1270620 杂醇油 5 0.071 1.7 510 二氧化碳 902 12.81 307.42 92226 废醪 12677 180.02 4320.58 1296174 第 3 章 酒精生产各工段物料和热量衡算 21 第 3 章 酒精生产各工段物料和热量衡算 3.1 蒸煮工段的物料和热量衡算 3.1.1 蒸煮工段的工艺流程 蒸煮工段的工艺流程如图 3-1 所示 3.1.2 蒸煮各工段的物料和热量衡算 粉碎的淀粉质原料投入调浆罐与生产过程回收的温水混合，设水温为 T0=70.调 浆罐是分批操作，为了保证连续蒸煮的进行，设两只调浆罐，每 30 分钟轮换使用一 次，根据前面计算可以得到，每罐投料量 G=G/2=36100/2=18050kg/h，按加水比为 1：3.则粉浆罐应容纳粉浆量为 W1=72200kg/h，木薯干以含水 13%计，即其干物质含 量为 B0=87%，若原料投料混合温度为 t0=25，则可计算出粉浆温度 t1,取水的比热 Cw=4.18kj/(kg.k),则： 木薯干比热：C 0=4.18(1-0.7B0)=4.18(1-0.70.87)=1.63 kJ/(kg.K) 此处排出蒸汽量为： D2=W4-W5=15580-153161=2689(kg/h) 经真空冷却器后最终的蒸煮醪量为 W6=153161-1531913.62(115-104.3)/2351 =143185(kg/h) 式中 2351真空冷却温度为 62下的饱和蒸汽的气化潜热（kJ/K） 。 拌料 罐 液 化 器 液 化 维 持 罐 维 持 罐 螺旋薄板换热器 图 3-1 蒸煮工段的工艺流程图 此处排出蒸汽量： D3=W5-W6=153161-143185=9976(kg/h) 由于蒸煮过程中的热散失，实际上各过程释放的二次蒸汽低于上述值，为安全 四川理工学院毕业设计 22 设计，二次蒸汽减少 10%，则离开第二维持罐的醪液实际量为： W 实 =143185+（946+2689+9976）10%=144546（Kg/h） 10 万 t/a 淀粉原料燃料酒精厂蒸煮工段物料和热量衡算汇总表如表 3-1 所示： 3.2 糖化冷却工段物料和热量衡算 3.2.1 工艺流程： 这一工段的范围是醪液由 84进入螺旋薄板换热器冷却到 62，经糖化罐糖化 和偶，再经螺旋薄板换热器冷却到 28后进入发酵系统，其工艺流程图如 3-2 所示。 糖化剂 蒸煮醪 螺旋薄板换热器 糖化锅 螺旋薄板换热器 发酵车间 糖化温度：62 糖化时间：16min 糖化率：6070% 图 3-2 糖化冷却工段工艺流程图 表 3-1 蒸煮工段物料和热量衡算汇总表 进入系统 物料(Kg/h) 热量(kJ/h)项 目 符号 数量 符号 数量10 7 粉碎原料 G 36100 GC0t0 1.75 拌料水 W1 108300 W1C eT0 15.53 加热蒸汽 加热蒸汽 D1 D2 5049 7347 D1I1 D2I2 1.39 1.68 累计 156796 20.35 离开系统 物料(Kg/h) 热量(kJ/h)项 目 符号 数量 符号 数量10 7 二次蒸汽 二次蒸汽 二次蒸汽 D1 D2 D3 949 2689 9976 DI DI DI 0.26 0.30 2.35 成熟醪液 W6 143185 W6C5T6 17.36 累计 156796 20.57 第 3 章 酒精生产各工段物料和热量衡算 23 3.2.2 糖化过程中的物料和热量衡算 进入糖化锅冷却的蒸煮醪量为 144546kg/h，浓度 B1=361000.87/144546=21.7% 糖化醪的数量可以根据要求发酵醪内含酒量倒过来算。现投入木薯干每小时为 36100kg，用曲量为原料的 6%，按其中含淀粉 20%计，扣除蒸馏损失的淀粉利用率为 93.3%，则发酵能得到的无水酒精量为： f=36100（70%+6%20%）92/16293.3% =13618.89（kg/h） 产生二氧化碳量为：13618.8944/46=13026.73（kg/h） 现要求发酵成熟醪含酒 10%（v）即 8.01%（w） ，酒母内糖化醪占 70%，发酵接种 量 10%，可计算糖化醪量是： G1=(13618.89/8.01%+13026.76) (1+10%70%)/1.1 =178058(kg/h) 在糖化锅中应该加入的曲乳量为： m=G1-W6=178058-144546=33512(kg/h) 用曲量扣除酒母醪补充糖化时用量约为原料的 5%。 其中固体曲 5%：g=5%36100=1805(kg/h) 糖化补充水：33512-1805=31707（kg/h） 一般固体曲含水量为 24-30%，现以 27%计，则曲乳的固形物浓度为： B2=1805（1-27%）/31707=4.2% 比热： c m=1.254.2/100+4.18(100-4.2)/100=4.05(kJ/kg.k) 设曲乳温度为 tm=25,则糖化醪温度为： tg1=(W6c6t6+mcmtm)/(G1cg) 这时糖化醪浓度为： Bg=361000.87+1805(1-0.27)/178058 =18.37% 糖化醪的比热：c g=1.2518.37/100+4.18(100-18.37)/100=3.64kj/(kg.k) 糖化醪温度： t g1=(W6c6t6+mcmtm)/(G1cg) =（1445463.6462+335124.0525）/（1780583.64） =55.6（） 糖化醪先拿出 7%做酵母，然后通过喷淋器冷却，要求温度由 tg1=55.6下降到 tg2=28左右，现取温度为 17的深井水，其终温为 tw1=35,则冷却水耗量为： W1=93%G1cg(tg1-tg2)/c1(tw2-tw1) =0.931780583.64(55.6-28)/4.18(35-17) =221109(kg/h) 若用发酵酒母罐的冷却废水或喷淋冷却水可经过凉水塔冷却，故初温这里取 Tw2=20,为安全起见，T w2=35,这样冷却水消耗量为： W2=D3(I-cgTw2)/cw(Tw2-Tw2) =9976(2351-354.18)/4.18(35-20) =350783(kg/h) 糖化过程中的物料和热量衡算汇总于表 3-2: 四川理工学院毕业设计 24 表 3-2 糖化过程中的物料和热量衡算汇总表 进入系统 物料(Kg/h) 热量(kJ/h)项 目 符号 数量 符号 数量10 8 成熟蒸煮醪 曲乳 喷射泵冷却 水 喷淋冷却水 二次排出空 气 累计 W1 m W1 W2 D3 144546 33512 221109 350783 9976 759926 W1c1t1 Mcmtm W1cwtw1 W2cwtw2 D3I3 1.75 0.404 2.68 4.30 0.235 9.4 离开系统 物料(Kg/h) 热量(kJ/h)项 目 符号 数量 符号 数量10 8 冷却糖化醪 喷射泵冷却 水 喷淋冷却水 酒母糖化醪 0.93G1 W1 W2 +D3 0.07G1 165593 221109 360759 12464 0.93G1cgtg2 W1cwtw1 Wcwtw2 0.07G1cgtg2 1.81 2.85 4.64 0.136 累计 759926 9.44 3.3 发酵工段的物料和热量衡算 酒母醪中补充糖化剂（以固体曲量计）量为： m2=G/(5/6)1/6=18.051/5=361(kg/h) 补充 60温水量与糖化剂与用作酒母的糖化醪和应满足发酵接种量得 10%的需要， 因此补充水量应为： Mw=0.093G110%-7%G1-m2 =0.0931780580.1-0.07178058-361 =3734(kg/h) 这样酒母糖化醪量为： g=7%G1+m2+mw=0.07178058+361+3734=16558(kg/h) 设糖化过程维持在 tg1=55.6,糖化结束回收蒸汽消耗量为： 第 3 章 酒精生产各工段物料和热量衡算 25 Dg=gcg(tg3-tg1)/I-tg3cw =165593.64(80-56)/2687-804.18 =625(kg/h) 灭菌 15-30min 后冷却至 tg4=27接种，则冷却水量为： W3=(g+Dg)cg(tg3-tg4)/cw(tw1-tw1) =（16599+625）3.64（80-27）/4.18(35-17) =44061(kg/h) 酒母扩大过程按 1:10 扩大。平均每小时的酒母醪量为： G0= g + Dg =16559+625=17184（kg/h） 硫酸消耗量为： g H2SO4=1718410%1.2%=18.75（kg/h） 硫酸铵消耗量为：g (NH4)so4=1718410%0.1%/1.1=15.62(kg/h) 根据前面计算可以得到进入发酵罐的发酵液量为： G2= 0.93G1+ G0=0.93178058+17184=182778（kg/h） 这样蒸馏发酵醪数量应为： F=（G 2-f44/46）(1+5%