七、年产10万吨酒精工厂设计（蒸煮糖化车间）物料衡算
生物0714（郭城，理章，刘剑，清凉，扬青，子超）
基础数据：
生产规模：100，000吨／年产品规格：国标食用酒精
生产方法：以薯干为原料，双酶糖化，连续蒸煮，间歇发酵；三塔蒸馏副产品：次级酒精(成品酒精的3.8％)杂醇油(成品酒精的0.7％)原料：薯干(含淀粉70％，水分12％)
酶用量: 高温淀粉酶(25，000U ／m1)：10 U ／g 原料
糖化酶(150，000U ／m1)：200 U ／g 原料(糖化醪)；
350U ／g 原料(酒母醪)硫酸铵用量：6.8kg ／吨酒精 硫酸用量：5.4kg ／吨酒精蒸煮醪粉料加水比：1：2.3酵成熟醪酒精含量：12％(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1.5％生产过程淀粉总损失率：10％蒸馏效率：98％ 全年生产天数：320天
1、原料消耗的计算
（1）淀粉原料生产酒精的总化学反应式为：糖化：
162
18
180
发酵：
180
46×2
44×2
（2）生产1000㎏无水酒精的理论淀粉消耗量为（理论上生产1000㎏无水酒精所耗淀粉量）：
2X107X162/92=3.52X107
（3）生产1000㎏国标食用酒精的理论淀粉消耗量（乙醇含量95%（v/v ），相当于92.41%（质量分数））： 1760.9x92.41%=1627.2kg
（4）生产1000㎏食用酒精实际淀粉消耗量：
6
12
6
2
510
6
)O H
nC O nH O H C n
（2
526126
22CO OH H C O H C
+→
粉浆干物质浓度为：B1=88/(4x100)=22%
蒸煮醪比热容为：C1=BICa+(1.0-B1)Cw=22%X1.61+（1.0-22%）
X4.18=3.61 [KJ(kgk)]
式中cw——水的比热容[kJ/(kg·K)]
（1）经喷射液化器加热后蒸煮醪量为：8388＋8388×3.61(88－50)／(2748.9－88× 4.18)＝8871(kg)
经第二液化维持罐出来的蒸煮醪量为：8871—(8871x3.61x(188-84))
/2288.3=9257kg
式中：2283.3——第二液化维持罐的温度为84ºC下饱和蒸汽的汽化潜热
(kJ/kg）。
（3）经喷射混合加热器后的蒸煮醪量为：8815+(8815x3.67x(115-84))/(2748.9-115x4.18)=9257kg
式中:115——灭酶温度（ºC）
2748.9——0.5MPa饱和蒸汽的焓（kJ/kg）
（4）经汽液分离器后的蒸煮醪量：9257-9257X3.61X(104.3-63)/2245=9097kg 式中:2245——104.3ºC下饱和蒸汽的汽化潜热（kJ/kg）。
（5）经真空冷却器后最终蒸煮醪液量为：9097-9097X3.61(104.3-63)
/2351=8520kg
式中:2351——真空冷却温度为63ºC下的饱和蒸汽的汽化潜热（kJ/kg). 3、糖化醪与发酵醪量的计算
设发酵结束后成熟醪量含酒精12%（体积分数），相当于9.66%（质量分数）。并设蒸馏效率为98%，而且发酵罐酒精捕集器回收酒精洗水和洗罐用水分别为
成熟醪量的6%和1.5%，则生产1000kg 95%（体积分数）酒精成品有关的计算如下：
（1）需蒸馏的成熟发酵醪量为：
F1＝1000×92.41%÷(98%×9.66%)×(100＋6＋1.5)÷100＝10440（kg）
（2）不计酒精捕集器和洗罐用水，则成熟发酵醪量为：
F1=1000X92.41%/98%X9.66%=9761kg
（3）入蒸馏塔的成熟醪乙醇浓度为：1000X92.41%/98%X12477=9.03%(w/w ,质量分数)
（4）相应发酵过程放出CO2总量为：1000X92.41/98%X44/46=902kg
（5）接种量按10%计，则酒母醪量为：（9761+902）/（100+10）X10=969.4kg （6）糖化醪量酒母醪的67%是糖化醪，其余为糖化剂和稀释水，则糖化醪
量为：
（9761+902）/110%+969.4X67%=10343kg
4、成品与发酵醪量的计算
（1）醛酒产量（占成品酒精3.8%），则生产1000kg产品酒精可得次品酒精量为：
1000×3.8%=38（kg）
（2）食用酒精产量每生产1000kg酒精，其食用酒精产量为：1000-38=962kg）
（3）杂醇油产量杂醇油量通常为酒精产量的07%，则淀粉原料生产1000kg
酒精副产杂醇油量为：1000×0.7%=7（kg）（4）废醪量的计算
设进塔的醪液（F1）的温度t1=70ºC，排出废醪的温度t4=105ºC；成熟醪固形物浓度为B1=7.5%，塔顶上升酒汽的乙醇浓度50%（体积分数）即
47.18%（质量分数）。则：
①醪塔上升蒸汽量为V1=10440X7.58/47.18=1674kg
②残留液量为Wx=10440-1674=8766kg
③成熟醪比热容为：C1=4.18x（1.019-0.95B1）
=4.18（1.019-0.95x7.5%）
=3.96[kJ/(kg·K)]
④成熟醪带入塔的热量为：Q1=F1C1t1
= 10440X3.96X70
=2.89x106kj
⑤蒸馏残留液固形物浓度为：B2=F1B1/Wx=10440X7.5%/8766=8.95%
⑥蒸馏残留液的比热容为：c2=4.18（1－0.378B2）=4.04（k j／kgK）
⑦塔底残留液带出热量为：Q4=WxCit4=8766×4.04×105=3.72×106（kj）
查附录得50%（v）酒精蒸汽焓为i=1965k j／kg，故有：
⑧上升蒸汽带出热量为：Q3=1674×1965=3.29×106（kj）
塔底采用0.05MPa（表压）蒸汽加热，焓为2889.8k j／kg；又蒸馏过程热损失Qw可取为传递总热量的1%。根据热量衡算，可得消耗的蒸汽量为：Di=（3.28×106+3.72×106—2.89×106）÷（2689.8—4.18×105）÷99%=1939（kg）
若采取直接蒸汽加热，则塔底排出废醪量为：Ws+D=8766+1939=10705(kg)
