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?5? 物料衡算
5.1? 全厂物料衡算的内容
淀粉原料酒精厂的物料衡算包括两部分,第一部分是生产过程全厂总物料衡算,主要计算内容有:
8.1.1? 原料消耗的计算,主要原料为木薯,其它原料有淀粉酶、糖化酶、硫酸、硫酸铵等。
8.1.2? 中间厂品,蒸煮醪、酒母醪、发酵醪等。
8.1.3? 成品、副产品以及废气、废水、废渣既酒精、杂醇油。二氧化碳和废糟等。
5.2? 原料消耗的计算
5.2.1? 淀粉原料生产酒精的总化学反应式为:
?糖化:
???????????? (1)?????
????????? 162???????? 18??????? 180
?发酵:
????????????? (2)
?????????? 180 ??????46 ???? 44 ?
5.2.3? 生产1000kg无水酒精的理论淀粉消耗量
由(1)和(2)式可求得理论上生产1000kg无水酒精所消耗的淀粉量为:
????????????????????? ????????????????????????????
5.2.4? 生产1000kg国际燃料酒精的理论淀粉消耗量 ??
国标食用酒精乙醇含量在95%(体积分数)以上,相当于92.41%(质量分数),故生产1000kg燃料酒精成品理论上需淀粉量为:
???????????????????1760.9×92.41%=1627.2 (kg)
5.2.5? 生产1000kg燃料酒精实际淀粉耗量
?实际上,整个年产过程经历原料处理、发酵及蒸馏等工序,要经过复杂的物理化学和生物化学反应,产品得率必然低于理论产率。假定发醇阶段系统设有酒精捕集器,则淀粉总损失率为8.55%,故生产1000kg用酒精需淀粉量为:
??????????????????????????? ?
5.2.6? 酒精生产给各过程各阶段淀粉损失如表所示
生产过程
损失原因
淀粉损失
备注
原料处理
粉尘损失
0.4
?
蒸煮
淀粉残留
0.5
?
发酵
发酵残糖
1.50
?
发酵
巴斯德效应
4.00
?
发酵
酒气蒸发
1.30
如加酒精捕集器此项则为0.30
发酵
二氧化碳带走
蒸馏
废槽带走
1.85
?
总计损失
9.55
?
?
5.2.7? 这个原料消耗水平相当于淀粉出酒率为91.45%,这达到了我国现阶段木薯原料生产酒精的先进出酒率水平。
5.2.8? 生产1000kg燃料酒精木薯原料消耗量
据基础数据给出,木薯原料含淀粉70%,故1吨酒精耗薯干量为:
???????????????????????
5.2.9?? α-淀粉酶消耗量
应用酶活力为2000u/g的α-淀粉酶使淀粉液化,促进糊化,可减少蒸汽消耗。α-淀粉酶消耗量按8u/g原料计算.
? 用酶量为:
?????? ????????????????????
?
5.2.10? 糖化酶耗量
若所用糖化酶和活力为20000u/g,使用量为150u/g原料,则酶用量:
???????????????????????????????????????????????????????????????????????????
? ???????????? ?
酒母糖化酶用量(300u/g原料,10%酒母用量)
硫酸铵耗用量
酒母培养基的补充氮源,酒母量(G0)的0.1%,即耗量为0.1% G0。
涉及其他培养基组分,如氮源、碳源、无机盐等类似计算(以主要原料为基准)。培养基的各个组分即为需要计算的原料,据此即可将所有原料的消耗计算出来。
因此,根据基础数据计算得到硫酸铵和硫酸用量为:
硫酸铵耗用量:
硫酸耗用量:
5.3 ?蒸煮醪量的计算
根据生产实践,淀粉原料连续蒸煮的粉料加水比为1:3,故粉浆量为:
??????????????????? 2541.9×(1+3)=10168 (kg)
蒸煮过程使用直接蒸汽加热,在后熟和汽液分离器减压蒸发、冷却降温.在蒸煮过程中,蒸煮醪量将发生变化,故蒸煮醪的精确计算必须与热量衡算同时进行,顺而十分复杂.为简化计算,可按下述方法近似求解。
假定用罐式连续蒸煮工艺,混合后粉将温度为50℃,应用喷射液化器使粉浆迅速升温至88℃,然后进入罐式连续液化,再经115℃
干物质含量B0=85%的木薯比热容为:
C0=4.18(1-0.7B0)=1.69 [kJ/(kg·K)]
粉浆干物质浓度为:
B1 =85÷(4×100)=21.25%
蒸煮醪比热容为: c1=B1c0+(1.0-B1)c
?????? ?????????? =21.25%×1.69+(1.0-21.25%)×4.18
??????????????????????? =3.65 [kJ/(kg·K)]
式中? cw—水比热
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