年产10万吨酒精厂糖化设备工艺设计毕业设计说明书(编辑修改稿)

年产10万吨酒精厂糖化设备工艺设计毕业设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

钟；糖化后的醪液由螺旋板式冷却器冷却到 2830℃，在将醪液送入发酵工序发酵。 该工艺中，液化醪和糖化醪指标： 液化醪分析结果 外观检查 还原糖 糊精 外观浓度 色淡、稍甜 % 10% 176。 Bx 糖化醪分析结果 外观浓度 酸度 还原糖 PH 16176。 Bx 6%8% 四川理工学院毕业设计 10 糖化工艺采取真空冷却连续糖化。 糖化设备主要有：真空冷却器、糖化罐、螺旋板式冷却器。 糖化醪的发酵、蒸馏 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。 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下： 各种发酵方法的优缺点比较 发酵方式 优点 缺点 间接式发酵 设备简单，易于操作，不易 设备利用率低， 污染，适用于中小型酒厂 酵母消耗量大。 半连续发酵 酒母消耗量少，可适当缩短 易染杂菌 发酵时间 连续发酵 设备利用率高，淀粉利用率高， 易染杂菌，操作要求 省去酒母工段，便于实现自动化控制 设备要求高。 第一章工艺论证 11 通过以上三种方式的比较，考虑到本设计年产 10 万吨，虽然半连续和连续发酵都易染菌，但是可以通过在发酵中控制好酸度或者添加抗生素抑制杂菌的生长。 同时考虑到对新型设备的利用，所以最终选用露天大罐连续发酵。 酒精大罐连续发酵占地面积小，投资少，操作方便，便于自动控制等。 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。 此设计中，采取三塔半直接式节能蒸馏：粗馏塔 |精馏塔 |脱醛塔。 它的优点有以下几条： ① 工艺技术合理、先进、塔数多、各塔分工细、杂质除去机会多； ② 能源利用合理； ③ 自动化程度高； ④ 产品质量高。 酒精生产副产品的回收利用与污水处理 发酵法酒精生产的副产品主要有：发酵过程中产生的二氧化碳气体、酒精酵母和蒸馏过程中所排放的酒精糟液、杂醇油及醛酯馏分等。 对副产品回收利用，变废为利，不仅可以充分利用资源取得良好的经济效益，而且还可以减少环境污染，促进经济的可持续发展。 二氧化碳为一种重要的工业原料。 酒精发酵产生的二氧化碳是食品工业，如饮料、汽酒等重要原料。 二氧化碳进一步加工还用于食品冷藏、人工降雨及国防工业，如干冰、纯碱。 酒精酵母可进一步离心分离、反复水洗再分离、压榨得到干酵母，同时还可以用作饲料酵母和面包酵母。 杂油醇是酒精产量的 %%，为黄色液体或棕色液体。 主要用作溶剂、矿用浮选剂、半乳脂肪的测定试剂，还用作油漆、香料的原料等。 醛酯馏分：在精确铸造物的生产中可作溶剂使用，也可送往专门工厂进行再蒸馏，以浓缩醛类和酯类，同时获得工业酒精。 酒精糟液经固液分离并干燥后做商品饲料 DDGS。 四川理工学院毕业设计 12 污水包括酒精糟液、精馏废水、设备洗涤水和工艺过程的冷却水。 这些污水可以用 SBR(序批式活性污泥法 )处理，它是一种按间接曝气方式进行的活性污泥污水处理技术。 酒精生产废水稀释后经 SBR 处理，虽投资较大，运行费用较高，但也是可 以做到达标排放。 第二章 全厂物料衡算 13 第二章 全厂物料衡算 酒精生产过程的总物料衡算 工艺参数的选择： 生产规模： 10 万吨 /年 产品规格：食用酒精 生产方法：以玉米为原料，气流输送，一级干法粉碎，湿式除尘，高温双酶糖化，糖化前冷却采取真空冷却，糖化后冷却采用螺旋板式换热器冷却，连续发酵，半直接式三塔蒸馏。 副产品：次级酒精（成品酒精的 2%） 杂油醇（成品酒精的 %） 原料：玉米（含淀粉 65%，水分 12%） 酶用量： α 耐高温淀粉酶（ ）；糖化酶酶活力为 100000u/g,使用量为 220u/g 原料 硫酸铵用量： 硫酸用量： 蒸煮醪粉料加水比： 1: 发酵成熟醪酒精含量： 4%(V) 酒母醪接种量：糖化醪的 10%（ V） 酒母醪的组成： 67%为液化蒸煮醪， 33%为糖化剂与水 四川理工学院毕业设计 14 发酵罐酒精捕集器用水：发酵成熟醪 6% 发酵罐洗罐用水：发酵成熟醪的 % 生产过程淀粉总损失率： 10% 蒸馏效率： 98% 全年生产天数 ： 300 天 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： 1 原料消耗的计算，主要原料为薯干，其它原料有淀粉酶、糖化酶、硫酸、硫酸铵等。 2 中间厂品，蒸煮醪、酒母醪、发酵醪等。 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。 酒精生产过程的物量和热量衡算 原料消耗的计算 淀粉原料生产酒精的总化学反应式为： 糖化： + n （ 1） 淀粉 162 水 18 葡 萄 糖 180 发酵： 2 + 2 C （ 2） 葡萄糖 180 酒精 46 二氧化碳 44 第二章 全厂物料衡算 15 由（ 1）和（ 2）式可求得生产 100kg 淀粉理论上可生成酒精的数量（ kg） = 2 46 100247。 162 = 如果折算成 96%（体积分数）的酒精，因为 96%换算成质量分数含量为 %（质量分数）。 则淀粉的理论出酒率 = 100 247。 %=% 因此，淀粉的理论出酒率为 %，此数值是进行淀粉质原料酒精生产计算的理论依据，又是酒精生产淀粉出酒率的理论值。 主原料用量计算： 生产 96%的酒精，淀粉的理论出酒率为 %，故理论上生产 1000kg96%酒精所需淀粉量为 1000 247。 %= 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 蒸煮 淀粉残留 发酵 发酵残糖 发酵 巴斯德效应 发酵 酒气蒸发 如加酒精捕集器此项则为 发酵 二氧化碳带走 蒸馏 废槽带走 总计损失 由上表可知，整个酒精生产中，平均淀粉利用率在 %左右，所以每生产 1000kg 96%（体积分数）的酒精实际上需要淀粉量为： 247。 %= 淀粉出酒率为 1000247。 =% 生产 1000kg 96%酒精需要玉米原料量计算依据如下公式： 每生产 1000kg 96%成品酒精所需原料量， kg 四川理工学院毕业设计 16 每生产 1000kg 96%成品酒精所需糖化剂中消耗的淀粉量， kg A 每 100kg 原料中所含淀粉的质量，即原料中淀粉含量， % 而 糖化剂占糖化醪量的百分比原料中淀粉含量 而 =（淀粉实际用量 ）247。 原料中淀粉含量 % 所以 = = 耐高温 α 淀粉酶消耗量 应用酶活力为 20xxu/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 :取 ，故消耗量为 糖化酶耗量：若所用糖化酶酶活力为 100000u/g,使用量为 220u/g， 则酶用量： = 此外 ,酒母糖化酶用量按 350u/g(原料 )、 10%酒母用量计： 硫酸铵的消耗量为 :1 硫酸消耗量为： 1 第二章 全厂物料衡算 17 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:,故粉浆量为 : (1+)=(kg) 蒸煮用水量 =原料量 加水比 = 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。 用柱式连续蒸煮工艺 ,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℃ ,然后进入柱式连续液化 ,再经 115℃高温灭酶后 ,在真空冷却器中闪急蒸发冷却至 63℃后入糖化罐 .如下图所示： 玉米干物质含量 88%，其比热容为： [kJ/(kg K)] 粉浆干物质浓度 = [kJ/(kg K)] 四川理工学院毕业设计 18 蒸煮醪比热容为 : = [kJ/(kg K)] 式中 — 水比热容 [kJ/(kg K)] 蒸煮过程中增加的水量 = = 式中 — 喷射液化器加热蒸汽 ()的焓 (kJ/kg) 蒸煮醪量 =粉浆量 +蒸煮过程中增加的水量 =+= 真空冷却后蒸煮醪量的计算： 蒸煮醪经过后熟、气液分离和真空冷却后，由于降温而引起大量水分蒸发，使醪液减少。 蒸发水量 = ， 因此，经第一次后熟器后醪液量 =蒸煮醪液 蒸发水量 即经喷射液化器加热后蒸煮醪量为： 经第二次液化罐出来的蒸煮醪量为： = 式中 — 第二液化维持的温度为 84℃下饱和蒸汽的汽化潜热 (kJ/K) 经喷射混合加热器后的蒸煮醪量为： 式中 115— 灭酶温度 (℃ ) — 饱和蒸汽的焓 (kJ/K) 第二章 全厂物料衡算 19 经汽液分离器后的蒸煮醪量为： 式中 2245— ℃下饱和蒸汽的汽化潜热 (kJ/K) 经真空冷却器后最终蒸煮醪液量为： = 式中 2351— 真空冷却温度为 63℃下的饱和蒸汽的汽化潜热 (kg/K) 经蒸煮后，进入糖化罐的蒸煮醪量为。 待发酵成熟醪量计算 由酒精生产工艺 设发酵结束后成熟醪量含酒精 10%(体积分数 )，相当于%(质量分数 ).并设蒸馏效率为 98%，而且发酵醪酒精捕集器回收酒精洗水分别为成熟醪量的 5%和 1%，则生产 1000Kg95%(体积分数 )酒精成品有关计算如下 : 需蒸馏的成熟发酵醪量 = = 不计酒精捕集器和洗罐用水，则成熟发酵醪量为： Kg 入蒸馏塔的成熟醪乙醇浓度为： (质量分数 ) 相应发酵过程放出二氧化碳 总量为： kg 接种量按 10%计，则酒母醪量为： 四川理工学院毕业设计 20 (kg) 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 : (kg) 成品与发酵醪量的计算 发酵成熟醪的蒸馏采用三塔半直接式蒸馏，馏液进塔温度为 70 ，粗馏塔底温度为 105 ，成熟醪固形物含量为 %，塔顶上升蒸汽浓度为 55%（体积分数），即 %（质量分数），其热焓值为 供热量的 1%。 醛酒产量 在醛塔取酒一般占成品酒精的 %～ 3%，在保证主产品质量合格的前提下 ,醛酒量取得越少越好。 设醛酒量占成品酒精的确 2%，则生产 1000kg 成品酒精可得次品酒精量为： 1000 2 =20 kg 食用酒精产量 每生产出 1000kg 酒精，其食用酒精量为 : 1000（ 12％） =980(kg) 杂醇油产量 杂醇油量通常为酒精产量的 %～ %，取平均值 %，则淀粉原料生产 1000kg酒精副产杂醇油量为 : 1000 %=5 kg 废醪量的计算 废醪量是进入蒸馏塔的成熟醪减去部分水的酒精成分及其他挥发组分的残留液。 醪塔上升蒸汽量为： 第二章 全厂物料衡算 21 =待蒸馏发酵成熟醪。