酒精生产总物料衡算
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一、10000t/a玉米淀粉燃料酒精厂物料衡算项目、工艺流程及基础数据
1、全厂物料衡算内容:原料消耗计算、中间产物量计算、成品及副产品量计
算。
2、生产工艺流程图:生产工艺采用改良湿法、双酶糖化、连续发酵和半直接式
三塔蒸馏流程,如图
空气酶母种原料(玉米)
耐高温
空压机斜面试管 a-淀粉酶预处理辅料(酸、碱)过滤器摇瓶培养脱胚制浆玉米油车间无菌空气小酒母罐连续蒸煮器
大酒母罐蒸煮醪
酒母醪糖化锅糖化酶
糖化醪
发酵醪 CO
2
成熟发酵醪
蒸馏
DDGS车间分子筛脱水杂醇油
燃料酒精
图改良湿法双酶糖化连续发酵燃料酒精流程示意图
3、工艺技术指标及基础数据
(1)生产规模:10000t/a燃料酒精。
(2)生产方法:改良湿法、、双酶糖化、连续发酵和塔蒸馏。
(3)生产天数:300d/a
(4)燃料酒精日产量:34t
(5)燃料酒精年产量:10200t
(6)产品质量:国际燃料酒精,乙醇含量99.5%以上(V)。
(7)主原料:国内酒精企业玉米粉(脱胚去皮)淀粉含量68%,利用率为80%-92%,水分14%。
(8)酶用量:耐高温α-淀粉酶用量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。
(9)硫酸铵用量:8kg/t酒精(提供氮源)。
(10)硫酸用量:5.5kg/t酒精(调节pH)。
二、10000t/a玉米淀粉燃料酒精厂全厂总物料衡算
1、原料消耗计算
现以生产99.5%(V)成品酒精1000kg作为计算的基准。
(1)淀粉原料生产乙醇的总化学反应式为:
6105n 26126252
(C H O )+nH O nC H O 2C H OH+2CO →→(4-2-1)
糖化阶段:
6105n 26126
(C H O )+nH O nC H O → (4-2-2)
162 18 180 发酵阶段:
6126252
C H O 2C H OH+2CO → (4-2-3)
180 2×46 2×44
(2)每生产1000kg 燃料酒精的理论淀粉消耗量:由式(4-2-2)和(4-2-3)可求得理论上生产1000kg 燃料酒精(99.5%(V)的燃料酒精相当于99.18%(W))所消耗淀粉量为:
kg 5.174646
2162
%18.991000=⨯⨯
⨯
(3)生产1000kg 燃料酒精实际淀粉耗量:实际上,整个年产过程经历的各工序,如原料处理、发酵及蒸馏等,要经过复杂的物理化学和生物化学反应,所以产品得率必然低于理论产率。据实际生产经验,生产中各过程各阶段淀粉损失率如表4-1所示。
表4-1 生产过程淀粉损失一览表
生产工序 淀粉损失原因 淀粉损失量(%)
原料预处理 粉尘损失 0.40 蒸煮 未溶解淀粉及糖分破坏 0.50 发酵 未发酵残余糖分
1.50
发酵 巴斯德效应和用于发酵副产物损
失
4.00
发酵 酒精自然蒸发与被二氧化碳带走 0.30 蒸馏 废槽液带走及其它蒸馏损失
1.85 脱水
脱水损失
1.0 累计损失
9.55 由酒精捕集器回收酒精
1.0 实际损失
8.55
因此,一般在整个生产过程中淀粉利用率在91~92%之间,若以上表为依据,淀粉利用率为91.45%计算,每生产1000kg 燃料酒精实际淀粉耗量为:
kg 8.1909%
55.8%1005
.1746=-
这个原料的淀粉出酒率为52.36%,属于中等水平。
(4)生产1000kg 燃料酒精干玉米原料消耗量:根据基础数据给出,国内酒精企业玉米粉(脱胚去皮)淀粉含量68%,利用率为80%-92%,取90%计算,则每生产1000kg 燃料酒精需要的玉米量为:
kg 6.3120=%
90×%688
.1909
生产1000kg 燃料酒精所需要的淀粉应包括糖化剂内所含的淀粉,这样以玉米为原料需要量为:
%
8.19090
A G G ''-=
式中 'G ——每生产1000kg99.5%(V)燃料酒精的原料量,kg ; A —— 每100kg 原料其中所含淀粉量,kg ;
G '——每生产1000kg 燃料酒精需要糖化剂所消耗的淀粉量,kg ; 在生产中往往需要计算淀粉的出酒率,以便于了解生产情况和评价生产水平,淀粉出酒率的计算式如下:
100
'%'o
P G A G η⨯=
⨯+
式中 P ——包括各种不同等级生产成品酒精的数量,kg ;
'G ——每生产1000kg99.5%(V)燃料酒精的原料量,kg ;
'o G ——每生产1000kg 燃料酒精需要糖化剂所消耗的淀粉量,,kg ; (5)耐高温α-淀粉酶耗量: 本设计选用酶活力为20000u/g 的α-淀粉酶使淀粉液化,促进糊化,可减少蒸汽消耗。耐高温α-淀粉酶消耗量按8u/g 原料计算。则用酶量为:
kg 248.1=20000
8
×10×6.31203 (6)糖化酶耗量:本设计选用糖化酶活力为100000u/g ,使用量为100u/g 原料,
则糖化酶消耗量为:
kg 121.3100000
100
106.31203=⨯⨯ 此外,糖化酶耗量还包括酒母糖化酶。用量为200u/g 原料计,且酒母用量为10%,则酒母糖化酶耗量: