年產(chǎn)5萬噸食醋專用酒精發(fā)酵

1、僅供個(gè)人參考五萬噸淀粉原料酒精廠全廠總物料 衡算一.物料衡算（一） 50000噸淀粉原料酒精廠全廠物料衡算1. 全廠物料衡酸的內(nèi)容For pers onal use only in study and research; not for commercial use（1） 原料消耗的計(jì)算主要原料為大米，其他原料有淀粉酶，糖化酶，硫 酸氨，硫酸等。（2） 中間產(chǎn)品蒸煮醪，糖化醪，酒母醪，發(fā)酵醪等。（3）成品，副產(chǎn)品以及廢氣，廢水，廢渣即酒精，雜醇油，二氧化碳和廢 糟等。For pers onal use only in study and research; not for commercial

2、 use2. 工藝技術(shù)指標(biāo)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(1) 生產(chǎn)規(guī)模50000噸/年酒精。For pers onal use only in study and research; not for commercial use（2） 生產(chǎn)方法雙酶糖化，間歇發(fā)酵（3） 生產(chǎn)天數(shù)每年300天。（4） 食用酒精日產(chǎn)量166.67噸。（5） 食用酒精年產(chǎn)量50000噸。（8）產(chǎn)品質(zhì)量 食醋生產(chǎn)用酒精（乙醇含量3.45g/100mL,按照 GB18187-2000 要求推算）。（9）大米原料含淀粉76.9%,水分12.9%。（10） a -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3

3、00u/g原料。（11） 硫酸氨用量7kg/t （酒精）。（硫酸用量（調(diào)PH用） 5kg/t （酒精）。4.原料消耗的計(jì)算（1）淀粉原料生產(chǎn)酒精的總化學(xué)反應(yīng)式:糖化：(C6H10O5)n + nH2On C6H12O616218180發(fā)酵：C6H12O62C2H5OH +2CO21809288（2）生產(chǎn)1000kg無水酒精的理論淀粉消耗量有上式可求的理論上生產(chǎn)1000kg無水酒精所耗的淀粉量為：1000X 163-92=1760.9 （kg）(3)生產(chǎn)食醋用酒精的理論淀粉消耗量按照GB18187-2000要求，將食醋成品濃度確定在4.5g/100mL,則生產(chǎn)食醋用酒精的乙醇含量 3.45g/1

4、00mL乙醇發(fā)酵：C2H5OH + O2CH3COOH + H2 O46326018乙醇含量3.45g/100mL的乙醇溶液密度在 0.992750.99103g/L之間，近似為1來計(jì)算，故生產(chǎn)1000kg食醋用酒精理論上須淀粉量為：34.5/1000X 1760.9=60.75 (g)(4) 生產(chǎn)1000kg食醋用酒精實(shí)際淀粉消耗量 實(shí)際上，整個(gè)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。據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，各階段淀粉損失率如表所示。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(%)原料處理粉塵損失0.40蒸者八、八、淀粉損失及糖分損失

5、0.501發(fā)酵發(fā)酵殘?zhí)?.50發(fā)酵巴斯德效應(yīng)4.00發(fā)酵酒汽自然蒸發(fā)與被 CO2 帶走1.30蒸餾廢糟帶走等1.85總計(jì)損失9.55此外，食醋樣品中殘存乙醇的含量一般在 1. 19mg/mL3. 37mg/mL之 間，基本可以忽略假定發(fā)酵系統(tǒng)設(shè)有酒精撲集器，則淀粉損失率為8.55%。故生產(chǎn)1000kg食醋用酒精須淀粉量為：_1627.2=1779.3 (kg)100%-8.55%這個(gè)原料消耗水平相當(dāng)于淀粉出酒率為1000- 1779.3=56.2%,著達(dá)到了我國先階段大米原料生產(chǎn)酒精的先進(jìn)出酒率水平。(5) 生產(chǎn)1000kg食醋用酒精大米原料消耗量據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)給出，大米原料含淀粉76.7%，故1

6、噸酒精耗大米量為：1779.3- 76.7=2319.8 (kg)若應(yīng)用液體曲糖化工藝。并設(shè)每生產(chǎn)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)十 76.7%(6)-淀粉酶消耗量應(yīng)用酶活力為2000u/g的a漩粉酶使淀粉液化,促進(jìn)糊化，可減少蒸汽消耗量。-淀粉酶用量按8u/g原料計(jì)算。用酶量為：2319.8X 1000X 8=9.28 (kg)(7)糖化酶耗用量2000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：2319.8X 100X 015020000=17.4 (kg)此外，酒母糖化酶用量按 300u/g

7、(原料)計(jì)，且酒母用量為 10%，則用酶 量為：2319.8X 10%x 70%x 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(yǎng)基的補(bǔ)充氮源，其用量為酒母量的0.1%，設(shè)酒母醪量為G0,則硫酸氨耗量為：0.1%G05蒸煮醪量的計(jì)算根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，淀粉原料連續(xù)蒸煮的粉料加水比為1: 3.3粉漿量為：2319.8X( 1+3.3) =9975.14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。 在蒸煮過程中，蒸煮醪量將發(fā)生變化，故蒸煮醪的精確計(jì)算必須與熱量衡算同時(shí) 進(jìn)行，因而十分復(fù)雜。為簡化計(jì)算，

8、可按下述方法近似計(jì)算。假定用罐式連續(xù)蒸煮工藝，混合后粉漿溫度55C，應(yīng)用噴射液化器使粉漿迅 速升溫至88T，然后進(jìn)入連續(xù)液化器液化，再經(jīng) 115C高溫滅酶后，再真空 冷卻器中閃幾蒸發(fā)冷卻至63 E后入糖化罐。干物質(zhì)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(zhì)濃度為：B1 = 87.1/ (4.3*100) = 20.3%蒸煮醪比熱容為：C1 = B1X C0+ (1.0-B1X Cw)=20.3%X 1.63+ (1.0-20.3%)X 4.18=3.66kJ/(kg.K)式中Cw水的比熱容kJ/(kg.K)為簡化計(jì)算，假

9、定蒸煮醪的比熱容在整個(gè)蒸煮過程維持不便。(1經(jīng)噴射液化加熱后蒸煮醪量為：9975.14 + 9975.14X 3.66X( 88-55)= 10481.1 (kg)2748.9- 88X 4.18式中 2748.9噴射液化器加熱蒸汽(0.5Mpa)的焓(kJ/K)(2) 經(jīng)二液化維持罐出來的蒸煮醪量為：10481.1 T0481.1X 3.66X( 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(jīng)噴射混合加熱器后的蒸煮醪量為；10414.0 + 10414.0X 3.66 (115-84)=10934.

10、9(kg)2748.9- 115X 4.18式中115滅酶溫度(攝氏度)2748.9 0.5Mpa飽和蒸汽的焓(kJ/K)(4) 經(jīng)汽液分離器后的蒸煮醪量：10934.9 - 10934.9X 3.66 (115-104.3)= 10744.2(kg)2245式中2245 104.3攝氏度下飽和蒸汽的汽化潛熱(kg)(5) 經(jīng)真空冷卻后最終蒸煮醪量為：10744.2 - 10744.2X 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(fā)酵醪量的計(jì)算社發(fā)酵結(jié)束后成熟醪量含酒精10% (體積分?jǐn)?shù))，

11、相當(dāng)于8.01% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))。 并設(shè)蒸煮效率為98%,而且發(fā)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(chǎn)1000kg95% (體積分?jǐn)?shù))酒精成品有關(guān)的計(jì)算如下：(1) 的成熟發(fā)酵醪量為：F1=1000X 92.41% X (100+5+1) T00 =124477(kg)98%X 8.01%(2) 不計(jì)酒精捕集器和洗罐用水，則成熟發(fā)酵醪量為：12477- 106% = 11771(kg)(3) 入蒸餾塔的城市醪乙醇濃度為：1000X 92.41%=7.56% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))98% X 12477(4) 相應(yīng)發(fā)酵過程放出CO2總量為：1000X 92.41%X 44=9

12、02(kg)98%66(5) 接種量按10%計(jì)，則酒母醪量為：11771+902 X 10% = 1152.1(kg)(100+10)勻00(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+9021152.1X 70% = 12327(kg)(100+10)十 1007. 成品與發(fā)酵醪量的計(jì)算(1) 醛酒產(chǎn)量在醛塔取酒一般占成品酒的1.2% 3%，在保證主產(chǎn)品質(zhì)量 合格的前提下，醛酒量取得越少越好。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：100X 2% = 20(kg)(2) 食醋用酒精酒精產(chǎn)量 每產(chǎn)生1000kg酒精，其食

13、醋用酒精產(chǎn)量為：1000-20 = 980 (kg)(3) 雜醇油產(chǎn)量雜醇油通常為酒精產(chǎn)量的0.3%0.7%，取平均值0.5%, 則淀粉原料生產(chǎn)1000kg酒精副產(chǎn)雜醇油量為：1000X 0.5% = 5( kg)(4) 廢醪量的計(jì)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。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：設(shè)進(jìn)塔的醪液(Fi)的溫度ti=70度，排除廢醪的溫度t4=105度：成熟醪固 形物濃度為Bi=7.5%,塔頂上升酒器的乙醇濃度50%(體積分?jǐn)?shù))即47.18% (質(zhì) 量分?jǐn)?shù))。則: 醪塔

14、上升蒸汽量為：Vi=12477X 7.56=1999 (kg)47.18% 殘留液量為：Wx = 12477-1999 = 10478 (kg) 成熟醪比熱容為：C1 = 4018X (1.019-0.95B1) =4018 X (1.019-0.95*7.5%) =3.96kJ/(kg.K) 成熟醪帶入的熱量為：Q1 = F1X C1X t1=12477X 3.96X 70=3460000(kg) 蒸餾殘液固形物濃度為：B2 = FX B= 12477X 7.5%=8.93%Wx10478此計(jì)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)=

15、 4.03Kj/(kg.K) 塔底殘留液帶出熱量為：Q4 = Wx X C2 X t4=10478 X 4.03X 105=4430000(kJ)查附表得50% (體積分?jǐn)?shù))酒精蒸汽焓為I=1965kJ/kg,故有： 上升蒸汽帶出熱量為：Q3= V1X I =199X 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(jù)熱量衡算，可得消耗的蒸汽量為：D1 = Q3+Q4+Q n-QI-Cwt4=3930000X 443(2689.8-418000)X 99%=2199(kg)若采用直接蒸汽加熱，則

16、塔底排出廢醪為：Wx + Di =10478+2199 =12677(kg)8.50000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酒精(95%)進(jìn)行了物料平衡計(jì)算，以下對50000 噸/年大米原料酒精廠進(jìn)行計(jì)算。(1) 酒精成品日產(chǎn)食醋用酒精為：100000- 300=333.33 (t)日產(chǎn)次級酒精為：333.33X( 2-98) =6.80 (t)日產(chǎn)酒精總量為：333.33+6.80=340.13 (t)實(shí)際年產(chǎn)量為：食醋用酒精量為：333.33X 300=100000 (t/a)次級酒精量為：6.80X 300=2040 (t/a)酒精總產(chǎn)量為：50000+2040

17、=52040 (t/a)(2) 主要原料大米用量日消耗量：2319.8X 340.13=118356.20 (kg)年消耗量：118356.20X 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(fā)酵醪等每日量 和每年量均可算出，衡算結(jié)果見表。50000噸/年淀粉原料酒精廠物料衡算表數(shù)量物料生產(chǎn) 1000kg95%酒精物料量(kg)每小時(shí)數(shù)量(kg)每天數(shù)每年數(shù) 量(t)量(t)普通酒精98013917334100000次級酒精 :20292.57.022106大米2319.832962791.1237329a -淀粉酶92819.30.464139.2

18、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(fā)酵醪1247725993.75623.85187155雜醇油510.40.2575二氧化碳 9021879.1745.113530廢渣1267726410.4633.85190155（二）食醋用酒精發(fā)酵車間的物料衡算1酒精發(fā)酵工藝流程示意圖酒精發(fā)酵

19、采用淀粉原料，雙酶法糖化，間歇發(fā)酵。其工藝流程示意圖如圖一2. 工藝技術(shù)指標(biāo)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（1）主要技術(shù)指標(biāo)如表所示酒精發(fā)酵工藝技術(shù)指標(biāo)指標(biāo)名稱單位指標(biāo)數(shù)生產(chǎn)規(guī)模t/a100000生產(chǎn)方法間歇發(fā)酵年生產(chǎn)天數(shù)1d/a300產(chǎn)品日產(chǎn)量t/d334產(chǎn)品質(zhì)量純度95%倒罐率%1發(fā)酵周期h70發(fā)酵初糖kg/m 主要原材料質(zhì)量指標(biāo)淀粉原料的淀粉含量為76.7%，含水14%。 種子培養(yǎng)基（g/L）水解糖25,大米粉16%20%,NH4S040.5%尿素0.5%。H2SCH1。01。2% 酵培養(yǎng)基（g/L） 水解糖150,大米粉16%20%，尿素0.3%, a -淀粉酶 1.0%。接種量3. 酒精發(fā)酵車間的物料衡

20、算首先計(jì)算1000kg純度為95%的酒精耗用的原材料及其他料量。（1） 發(fā)酵液量V1=1000-（ 150X 50% X 98% X 95%）3=14.3 （m ）式中150發(fā)酵培養(yǎng)基初糖濃度（kg/m3）50%糖酸轉(zhuǎn)化率98%淀粉轉(zhuǎn)化率98%酒精提取率150淀粉轉(zhuǎn)化率%98糖酸轉(zhuǎn)化率%50酒精提取率%98(2) 發(fā)酵液配制需水解糖量以純糖算，Gi=ViX 150=2148 (kg)(3) 二級中液量3V2=10%x 14.32=1.432(m)(4) 二級種子培養(yǎng)液所需水解糖量G2=25V2=25 X 1.432=35.8 ( kg)式中25二級種液含糖量(kg/m3)(5) 生產(chǎn)1000k

21、g食醋用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(zhuǎn)化生成葡萄糖量為111kg，故理論上耗用淀粉原料量為:G 淀粉=2183.8-( 76.7%X 98%) =2617.39 (kg)式中 76.7%淀粉原料含純淀粉量98%淀粉糖化轉(zhuǎn)化率(7) 尿素耗用量二級種液耗尿素量為：0.3V2=0.3X 1.432=0.43 (kg)發(fā)酵培養(yǎng)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：0.5X 1.432=0.716 (k

22、g)(9) 種子液耗 淀粉酶量為：0.1X 14.32=1.718 (kg)(10) 種子液H2SO4耗用量：1.2X 1.432=1.718 (kg)50000噸/年酒精廠發(fā)酵車間的物料衡算表物料名稱每生產(chǎn)1噸酒精(95%) 的物料量50000噸/年酒精生產(chǎn)的物料量每日物料量發(fā)酵液(m3)14.314300004766.67二級種液(m3)1.43143000476.67發(fā)酵水解糖(kg)21480716000二級種液培養(yǎng)用糖(kg)38.5385000012833.33水解糖總量(kg)2183.80727933.33淀粉)(kg)2617.390872463.33尿素(kg)7.5975

23、90002530硫酸氨(kg)0.716：71600238.67a -淀粉酶(kg)1.432143200477.33硫酸(kg)1.718171800572.67(三)50000噸酒精發(fā)酵車間水衡算采用間歇發(fā)酵過程，從糖化鍋內(nèi)分出糖化醪到酒母培養(yǎng)罐需要加入水進(jìn)行稀 釋。1. 酒母糖化醪稀釋用水(補(bǔ)充 60C溫水與用作酒母的糖化醪應(yīng)滿足發(fā)酵接 種量10%的需要。)因此，補(bǔ)充水量為：mi = 93%Gi*10%-7%Gi=4832.9*93%*10%-7%*4832.9=111.16(kg/h)式中93%淀粉原料加入發(fā)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(zhì)原料耗用量(kg/h)2. 酒母糖化醪殺菌后冷卻水用量為：m2 = m 糖化醪*3.66X (80-27 )4.18X (25-17)=25681.2X 53.66X 534.18X 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C27冷卻后溫度C17冷卻水進(jìn)口溫度C25冷卻水出口溫度