物料和能量衡算.doc

主设备设计计算说明书 物料和能量的计算 参赛队: 双核聚变队童汉清老师 聂丽君老师一、燃料乙醇 3 二、生产工艺 4 三、物料衡算 9 （一） 原料计算 9 （二） 蒸煮醪量的计算 11 （三） 糖化醪与发酵醪量的计算 11 四、能量衡算 13 无水乙醇是一种应用很广泛的有机溶剂，是一种可再生的生物能源。其中燃料乙醇被认为是替代和节约汽油的最佳原料之一，能和汽油以一定的比例混配成一种车用原料。乙醇的生产有化学合成法和生物发酵法，随着全球石油的缩减，化学合成已受限制，生物发酵生产乙醇受各方推崇和应用。生物发酵法是利用淀粉质原料或糖质原料，在微生物作用下生成乙醇的方法。淀粉质原料生产乙醇过程包括：原料粉碎、蒸煮糖化、酒母制备、发酵及蒸馏精制等工序。 、燃料乙醇 乙醇性质?????酒精是一种无色透明、易挥发，易燃烧，不导电的液体。有酒的气味和刺激的辛辣滋味，微甘。学名是乙醇，?分子式，（酒精燃烧）因为它的化学分子式中含有羟基，所以叫做乙醇，比重0.7893(20／4°)。? 乙醇的分子量：46外观与性状：?无色液体，有酒香。?燃点：75℃?????熔点：-114.1℃??沸点（一标准大气压下）：?78.3?℃相对密度(水=1)：?0.79? 相对蒸气密度(空气=1)：?1.59?????饱和蒸气压(kPa)：?5.33(19℃)燃烧热(kJ/mol)：?1365.5临界温度(℃)：?243.1????????????临界压力(MPa)：?6.38?辛醇/水分配系数的对数值：?0.32????????闪点(℃)：?12?引燃温度(℃)：?363?爆炸上限%(V/V)：?19.0????????????爆炸下限%(V/V)：?3.3? 类别和主产品?????工业乙醇（该方案的产品是燃料乙醇） 工业酒精含乙醇96%以上，还含少量甲醇和其他物质。?甲醇是有害的。它可以挥发，对呼吸系统有害。有人用工业酒精（含甲醇的乙醇）做酒，饮用后可导致失明。? 食用乙醇：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，食用酒精里不含有对人体有毒的苯类和甲醇。? 药用乙醇：乙醇含量在75％左右 无水乙醇：无水乙醇的酒精含量极高，分为化学纯和分析纯，化学纯的含量大于等于99.5%，分析纯的含量在99.9%以上。? 燃料乙醇是指未加变性剂的、可作为燃料用的无水乙醇。燃料乙醇可缓解能源紧张，减少环境污染，促进农业发展。 、生产工艺 总流程 原料及原料预处理 原料??????：于福建、广东、广西等地目前我有左右的鲜荔枝、龙眼都要靠加工成干果销售 水：包括粉料液化糖化用水、发酵用水、蒸馏车间用水和清洗用水等，都利用城市自来水或是自来水经过一系列灭菌消毒的无菌水。 淀粉酶和糖化酶：a-淀粉酶用量为8u/g原料，糖化酶用量为100u/g原料，酒母糖化醪用糖化酶量200u/g原料。 硫酸和硫酸铵等：硫酸铵用量8kg/t（酒精），硫酸用量（调pH用）5.5kg/t（酒精）。 乙醇酵母：发酵用的菌种，将糖化醪发酵产生乙醇、和其他副产物。 原料除杂和粉碎 淀粉质原料在收集时，会混进沙土、杂物，甚至金属夹杂物等。一般采用先振动筛筛选，再磁力除铁器磁选以除去杂质。 淀粉质原料中淀粉颗粒常以颗粒状态储存于细胞中，不宜被直接利用。粉碎后有利于增加原料表面积，加快吸水速度，缩短水热处理时间；有利于淀粉酶的作用，提高淀粉的转化率，同时有利于原料在生产过程中的输送。粉碎方法有干式粉碎和湿式粉碎，此次采用湿式粉碎进行生产 由粉尘损失造成的淀粉损失率约为0.40％。 水热处理（液化）和连续蒸煮糖化 淀粉的液化：是利用淀粉液化酶使糊化的淀粉黏度降低，并水解成糊精和低聚糖的过程。?使用耐高温的a-淀粉酶，采用95℃的处理温度，使用普通a-淀粉酶，采用85℃处理温度。现采用低压喷射液化器来完成淀粉的液化。调浆温度为50℃，喷射液化器使粉浆迅速升温至105?℃，进入维持管保温液化5~8min，真空闪急蒸发冷却至95?℃进入液化罐反应约60min后，进真空冷却器冷却至63?℃后糖化30min。 低压喷射液化处理工艺??????????????????????????????????????????????? ?粉料→加水制浆→喷射液化→保温液化→冷却糖化 ??????????↑?????????↑??????????????????????????? ???????a-淀粉酶????蒸汽?????????????? 淀粉的糖化：是利用糖化酶将淀粉液化的产物进一步水解成葡萄糖的的过程，并为发酵提供含糖适量并保持一定酶活力的无菌或极少杂菌的醪液。 ???????糖化温度一般根据糖化酶的最适作用温度进行控制，即58~60℃为宜