酒精发酵中的物料衡算.docVIP

?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