12T淀粉原料燃料酒精蒸煮糖化車間設計課程設計任務書目錄摘要1引言41車間概況及特點錯誤未定義書簽。1112生產規(guī)模錯誤未定義書簽。產品方案錯誤未定義書簽。2車間組織錯誤未定義書簽。3工作制度錯誤未定義書簽。4成品的主要技術規(guī)格及技術標準錯誤未定義書簽。41424344產品標準錯誤未定義書簽。主要規(guī)格錯誤未定義書簽。保質期錯誤未定義書簽。衛(wèi)生標準錯誤未定義書簽。5生產流程簡介錯誤未定義書簽。5152過濾工序錯誤未定義書簽。瓶裝工序錯誤未定義書簽。6主要技術錯誤未定義書簽。6161連續(xù)蒸煮8雙酶糖化87物料衡算錯誤未定義書簽。71727374蒸煮糖化車間原料計算9生產1000KG酒精蒸煮醪量的計算9生產1000KG酒精糖化醪量的計算10年產12萬噸酒精廠蒸煮糖化車間總物料衡算（以每小時計算）118主要設備1381828384粉漿罐的選擇13預熱罐的選擇13維持罐及后熟罐的選擇13氣液分離器的選擇138586878889真空冷卻器的選擇14糖化罐的選擇14噴射液化器的選擇14酒母糖化罐的選擇14其它設備的選擇15810蒸煮糖化車間預覽表159存在的問題及建議16參考文獻附件工藝流程圖設備布置圖摘要燃料酒精是一種新能源，其優(yōu)勢在于屬于可再生能源。乙醇不僅是優(yōu)良的燃料，它還是優(yōu)良的燃油品改善劑。發(fā)酵法生成酒精是利用淀粉為原料，經過原料預處理、蒸煮、糖化、發(fā)酵、蒸餾、廢醪處理等。蒸煮糖化的主要工藝過程，將粉碎好的原料投入粉碎機加入適量淀粉酶，淀粉酶作用是即可以有效的殺死原料中帶來的雜菌，又可以保護淀粉組織不被破壞，提高原料的利用率。之后進入連續(xù)蒸煮器，形成蒸煮醪。冷卻后的蒸煮醪進入糖化鍋與糖化劑混合，蒸煮醪進入糖化鍋并加入糖化酶，糖化酶的作用是能使淀粉迅速液化生成低分子的糊精。可催化水解淀粉。之后產出糖化醪。糖化后用泵送去噴淋冷卻至發(fā)酵溫度，送去發(fā)酵車間。本實驗采用連續(xù)蒸煮，連續(xù)蒸煮具有能耗低、紙漿質量穩(wěn)定和污染少的優(yōu)點。并且這幾個主要工序分別在幾個相應的設備中進行連續(xù)操作，實現(xiàn)了生產的連續(xù)化。糖化采用混合冷卻連續(xù)糖化，利用原有糖化設備，將前冷卻和糖化兩個工序仍放在原有糖化鍋中進行，而將后冷卻的任務交給新增加的噴淋冷卻或套管冷卻設備去完成。優(yōu)點是，瞬間冷卻時，淀粉來不及重新形成晶點，仍保持著流動狀態(tài)，很容易接受淀粉酶的作用，對提高淀粉糊化醪的質量有益。并且，冷卻是在封閉的空間中進行的，空氣中雜菌的污染率降低。關鍵詞淀粉；連續(xù)蒸煮；雙酶糖化；糖化醪引言本次生物工程工廠課程設計以木薯干片為淀粉原材料進行蒸煮糖化，生產工業(yè)燃料酒精，設計蒸煮糖化車間。在國計民生中，酒精工業(yè)占有很重要的位置。酒精的學名為乙醇，分子式為C2H5OH，為醇類。酒精是無色透明的液體，具有刺激性氣味和很強的揮發(fā)性，極易燃燒生成二氧化碳和水，并放出大量熱。酒精的化學性質活潑，可與水、甘油、醇類等有機溶劑混合，也可與碳水化合物，脂肪酸，某些金屬鹽類反應。酒精可以以淀粉、糖類、纖維質為原料，經過糖化、發(fā)酵、蒸餾而制成無色透明液體。本次設計以木薯干片為生產原料，經過粉碎、除雜、蒸煮等工序，得到木薯淀粉。木薯淀粉經雙酶法連續(xù)蒸煮糖化，再用于發(fā)酵工業(yè)燃料酒精。本次工廠課程設計選用連續(xù)蒸煮的方法。連續(xù)蒸煮可以分為罐式連續(xù)蒸，管道式連續(xù)蒸煮和柱式連續(xù)蒸煮三類。連續(xù)蒸煮糖化蒸煮過程中有溫度較低、節(jié)省煤耗、操作容易控制、設備結構簡單、制造方便等優(yōu)點。罐式連續(xù)蒸煮的特點是將原有的間歇蒸煮罐串聯(lián)起來，加上預煮罐，醪液輸送往復泵和汽液分離器等組成罐式連續(xù)蒸煮設備。因此，本次工廠課程設計選用的是罐式連續(xù)蒸煮。隨著石油、天然氣等不可再生能源的逐年消耗，到21世紀中期石油資源的供應將會萎縮。以酒精為代表的新型液態(tài)能源，因其材料的可再生性，燃燒時無污染排放等優(yōu)越的性能，將成為燃料代替的首選，應用前景廣闊。本次工廠課程設計通過對工藝流程的論證及選擇、物料衡算、設備的選型等，最后綜合考慮按照符合設計標準的方式設計車間布置及繪圖，最終完成車間年產12萬噸工業(yè)燃料酒精的目標。1車間概況及特點11生產規(guī)模確定方案如下產品品種蒸煮糖化醪。采用連續(xù)蒸煮糖化設備。產品產量年產KG（預產KG）。產品產期全年共300天。12產品方案以薯干為淀粉原料進行蒸煮糖化。薯干原料中所含的淀粉存在于原料的細胞之中，受到細胞壁的保護，不呈溶解狀態(tài)，蒸煮可使植物組織和細胞徹底破裂，淀粉呈溶解狀態(tài)進行液化，支鏈淀粉幾乎全部溶解，網狀組織被徹底破壞，粘稠膠體的淀粉淀粉溶液粘度迅速下降，同時對物料進行滅菌，原料通過蒸煮以后，顆粒狀態(tài)的淀粉變成了溶解狀態(tài)的糊精，此時，添加糖化劑把醪液中的淀粉糊精轉化為可發(fā)酵性糖等物質。具體方案如下原料經粉碎機后，送入調漿罐中并加入淀粉酶，調成一定濃度的均勻粉漿，調漿的調漿粉溫度為50，應用噴射液化器使粉漿迅速升溫至15，然后進入維持罐保溫液化58分鐘，真空閃急蒸發(fā)冷卻至95后進入液化罐反應約60分鐘后，進入真空冷卻器至溫度63后送入糖化車間進行糖化30分鐘。連續(xù)蒸煮糖化過程中料液連續(xù)流動在不同的設備中完成加料、蒸煮、糖化、冷卻等不同工藝操作，整個過程連續(xù)化。其糖化時間略偏低，大約2030MIN，糖化效率為2840。用粉漿加熱器提高醪液的蒸煮溫度，使蒸煮得到改善，能夠提高連續(xù)蒸煮設備的生產能力1015。因其蒸煮溫度較低、節(jié)省煤耗、操作容易控制、設備結構簡單、制造方便等優(yōu)點而得到廣泛應用。因而采用此方案酒精是可再生的能量來源，在國防工業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、有機合成、食品工業(yè)、工農業(yè)生產中都有廣泛的用途。一年四季對它的需求量都很大，因此一年按國家300個工作日計算，其余的工作日休息或者加班的話，按國家加班工資付給工人工資。2車間組織蒸煮糖化車間人員配比按照級別不同可分為生產工人、輔助人員、管理人員等，其中生產工人（包括技術工人）主要負責儀表控制、生產（包括填料、放料、搬運原料等工作）。輔助人員（包括維修和保潔人員）主要負責對各種儀器的檢查、維修、消毒以及車間地面的清潔消毒等。（詳見表1）表1蒸煮糖化車間定員表序號工種名稱生產工人管理人員操作班數合計1物料輸送21332粉漿預熱21333蒸煮后熟21334分離和冷卻31345糖化31346預備工21337保潔人員2022合計1663223工作制度年工作時間300天日工作時間24小時連續(xù)工作人員安排生產工人和管理人員3班倒，保潔人員2班倒。生產方式連續(xù)生產蒸煮糖化車間工作制度一、工廠每位員工要按時上下班，如遇特殊情況請?zhí)崆巴ㄖ鞴茴I導，做好安排后即可允許。二、在廠工作人員必須愛護機器設備，如發(fā)現(xiàn)機器有異常情況立即關閉電源并通知主管及維修人員。三、每位工作人員必須對該產品的質量負責，經常檢查廠內產品的各項指標是否正常。四、各位員工必須團結互助，在工作期間不準睡覺、干私活、看書或玩手機等。五、產品的堆放必須做到平整、整齊，對產品必須愛護。六、不準讓非廠、非工作人員在車間內停留，如有事情請與廠長商談，另外不準工作人員隨意拿廠里的任何物品，如需用請告知廠長同意后方可。4成品的主要技術規(guī)格及技術標準41產品標準酒精質量標準根據國家標準生產。（詳見表2）表2燃料酒精質量標準（GB67890）檢驗項目乙醇密度20與水混合試驗蒸發(fā)殘渣水份酸度堿度以OH計甲醇異丙醇羰基化合物以CO計還原高錳酸鉀物質外觀易碳化物質42主要規(guī)格工業(yè)燃料酒精，1L每瓶43保質期六個月44衛(wèi)生標準工業(yè)酒精國家標準GB/T39412008計量單位V/VG/MLV/VMMOL/100GMMOL/100G0000502002000500200030003000025優(yōu)級分析化學9980789079199707890791合格0001030040010050010003000025清澈透明合格0001050100302005000500006995078907915生產流程簡介51全場總工藝流程示意圖52蒸煮糖化車間流程示意圖糖化酶糖化酶生產6主要技術61連續(xù)蒸煮本次工廠設計采用的連續(xù)蒸煮方式為混合冷卻連續(xù)糖化法。這種工藝方法主要利用原有的糖化罐，先把罐中約占體積三分之二的糖化醪冷卻至60攝氏度左右，然后加入溫度為85100攝氏度的蒸煮醪，并通過糖化罐內的冷卻裝置進行冷卻，同時加入糖化劑并攪拌。使其混合均勻，按規(guī)定的工藝條件進行連續(xù)糖化。其特點是利用原有糖化設備，將前冷卻和糖化兩個工序仍放在原有糖化鍋中進行，而將后冷卻的任務交給新增加的噴淋冷卻或套管冷卻設備去完成。62雙酶糖化在原來能源價格比較低廉的情況下，多采用高溫蒸煮工藝，以確保淀粉糊化徹底，并殺滅原料帶來的一切雜菌。雙酶法是指在酒精生產過程中,在原料中加人一淀粉酶和糖化酶,對原料進行液化,糖化,然后再發(fā)酵的方法。傳統(tǒng)的酒精生產中采用高溫蒸煮來破壞植物細胞間組織和細胞壁,破壞淀粉分子間的氫鍵,使淀粉分子鏈互相分開,成為松散狀態(tài),與此同時,每個淀粉分子鏈上借氫鍵維系的螺旋型空間結構也由于溫度升高而被破壞,鏈被拉長,在這種情況下,再加入糖化酶，使糖化酶充分與淀粉分子接觸,從而使淀粉水解。7物料衡算71蒸煮糖化車間原料計算1生產1000KG酒精薯干原料消耗量據基礎數據給出薯干原料含淀粉65，再由預處理車間可知生產1000KG酒精淀粉消耗量為17793KG。故1噸酒精耗薯干量為177936527374（KG）2淀粉酶消耗量應用酶活力為2000G的淀粉酶使淀粉液化，促進糊化，使用量為8G原273741038料，則糖化酶消耗量為1095KG20003糖化酶耗量所用糖化酶活力為20000G，使用量為150G原料，則糖化酶消耗量為27374103150205KG20000此外，酒母糖化酶用量按300G（原料）計，且酒母用量為10，則用酶量為27374107030020000287（KG）式中70為酒母的糖化液占70，其余為稀釋水與糖化劑。72生產1000KG酒精蒸煮醪量的計算根據生產實踐，淀粉原料連續(xù)蒸煮的粉料加水比為13。故粉漿量為27374（13）10950（KG）干物質含量87的薯干比熱容為CO418（107WO）163KJKGK粉漿干物質濃度為（4100）218W187蒸煮醪比熱容為C1W1CO10W1CW21816310218418362KJKGK式中CW水的比熱容KJKGK為簡化計算，假定蒸煮醪的比熱容在整個蒸煮過程中維持不變。1經噴射液化器加熱后蒸煮醪量為109501095034410550）11846927489105418式中27489為噴射液化器加熱蒸汽（05MPA）的焓（KJKG）2經第二液化維持罐出來的蒸煮醪溫度降為102，量為118469118469344105102）1184692253式中2253第二液化維持罐的溫度為102下飽和蒸汽的汽化潛熱（KJKG）3經閃蒸分離器后的蒸煮醪量為118469118469344102951197252271式中227195下飽和蒸汽的汽化潛熱（KJKG）4經氣液分離器后的蒸煮醪量為1197251197253659583）1174442299式中229983下飽和蒸汽的汽化潛熱（KJKG）（5）經真空冷卻器后最終蒸煮醪量為1174441174443658363）1137972351式中2351真空冷卻溫度為63下飽和蒸汽的汽化潛熱（KJKG）73生產1000KG酒精糖化醪量的計算設發(fā)酵結束后成熟醪量含酒精10（體積分數），相當于801（質量分數）。并設蒸餾效率為98。而且發(fā)酵罐酒精捕集器回收酒精洗水和洗罐用水分別為成熟醪量的5和1，則生產1000KG95（體積分數）酒精成品的計算如下1需蒸餾的成熟發(fā)酵醪量為1000924110051/100988012相應發(fā)酵過程放出二氧化碳總量為12479KG1000924144902KG98463接種量按10計，則酒母醪量為124799021012165KG10/1001004糖化醪量酒母醪是70是糖化醪，其余為糖化劑與稀釋水，則糖化醪量為12479902121657010010/1013016KG74年產12萬噸酒精廠蒸煮糖化車間總物料衡算（以每小時計算）1酒精成品日產酒精量為12000/30040T實際年產量為4030012000（T）時產酒精量為4024167（T）2薯干原料用量日耗量2737440109496（KG）時耗量10949624456233（KG/H）年耗量10940630032848800（KG）3每小時蒸餾車間冷卻熱水用量273744024456233KG/H4562339981457M3/H4每小時淀粉酶用量109540241825KG/H（5）每小時粉漿用量2737440（13）437984（KG）4379841098241662（M3/H）式中1098為粉漿液密度（KG/M3）6每小時預熱罐蒸汽量計算假設粉漿溫度為40，則QCMT362（182543798424）（5040）6612864（KJ）其蒸汽流量為661286419757933469KG/H式中197579為13MPA下水蒸氣的汽化熱KJ/KG7每小時經噴射液化器加熱后蒸煮醪量18267591826759362（11550）/2748911541820163KG/H20163/108419M3/H式中1084為蒸煮醪液密度（KG/M3）27489為噴射液化器加熱蒸汽（05MPA）焓（8）每小時經維持管降溫后的蒸煮醪量2016320163362（115102）/225319742（KG）式中2253為液化維持管的溫度在102下飽和蒸汽的汽化潛熱（9）每小時經閃蒸氣液分離器后的蒸煮醪量1974219742362（10295）/227119521（KG）式中2271為95下飽和蒸汽的汽化潛熱（10）每小時氣液分離器中蒸煮醪液量1952119521362（9583）/229919152KG式中2299為真空冷卻溫度為83下飽和蒸汽的汽化潛熱11每小時經真空冷卻后的蒸煮醪液的量1915219152362（8363）/235118562KG/H18562/108417M3/H式中2351為氣液分離器的溫度在102下飽和蒸汽的汽化潛熱真空冷卻過程產生的二次蒸汽量，按工藝要求，真空冷卻前后蒸煮醪的溫度分別為T11043和T263。蒸煮醪的比熱容C1為362KJKGK故真空冷卻過程產生的二次蒸汽量為W1G1C1（T1T2）/IC2T21137973628363/261483626387KG/H查表知63飽和蒸汽比容為VG6743M3/KG故二次蒸汽的體積為VVGW1132453M3/H水噴射真空泵循環(huán)水量設循環(huán)水的初溫為T334，終溫為T442則循環(huán)水量為W2W1（IT4CW）/CW（T1T2）19643（2614842418）/418（4234）1432835KG/H1432835/108414328M3/H12每小時糖化酶用量（287205）402439KG/H13每小時糖化的醪液量由前述可得130164010762420M3/H式中1076為糖化醪液密度（KG/M3）（14）每小時酒母醪的量12165402420275（KG）8主要設備81粉漿罐的選擇由物料衡算可知粉漿罐的生產能力為1662M3/H,假定粉漿在粉漿罐的逗留時間為30MIN則V有效VT166230/609M3則可以選擇橢圓形底和蓋，公稱容積為9立方米的立式鋼制多功能攪拌罐，型號，其筒體內徑為2180MM，高為2445MM按照工序，裝料系數為084則所需的罐的個數為166208416103取1個82預熱罐的選擇由物料衡算可知預熱罐的生產能力為（182518249）/1098166M3/H上述計算可知醪液在預熱罐中的逗留時間為1小時，則所要的預熱罐的體積為V有效VT1661166M3則可以選擇90折邊錐形底橢圓形蓋，公稱容積為18立方米的立式鋼制攪拌罐，其筒體內徑為2500MM，高為3000MM按照工序，裝料系數為084則所需的罐的個數為16608425089取1個83維持罐及后熟罐的選擇維持罐的生產能力為19M3/H，物料在維持罐中所需要的時間為10MIN由公式V2V1T/N1式中V1蒸煮醪液量（M3/H）T蒸煮時間（H）V2蒸煮罐的容積（M3）N蒸煮罐的個數蒸煮罐的充滿系數（約05）則取3個蒸煮罐并串聯(lián)V219017/2051117M3后熟罐的生產能力為19M3/H，物料在后熟罐中所需要的時間為60MIN其型號F202A則取3個后熟罐并串聯(lián)V2191/30514M34785600MM84氣液分離器的選擇由計算可知氣液分離器的生產能力為108M3/H，物料在氣液分離器中所需要的時間為30MIN則V有效VT10830/6054M3則可選擇進出口管徑為80，簡體尺寸為600的QHF20的氣液分離器。15002500MM按照工序，裝料系數為084則所需的罐的個數為108/0842007取1個85真空冷卻器的選擇真空冷卻器的幾何尺寸是根據二次蒸汽以小于10M/S的速度來確定的由公式DWVG36004式中D真空冷卻器直徑MVW蒸煮醪所產生的二次蒸汽KG/HVG冷卻的二次蒸汽比體積（M3/KG）V二次蒸汽上升的速度（M/S），一般取08M/S因此D8767343600412（M）一般真空冷卻器的徑高比為1208則其高為24MV4D2H314/41222410（M3）綜上所述，,取1個，選擇型號為E1403的真空冷卻器86糖化罐的選擇由物料衡算可知糖化罐的生產能力為205M3/H,醪液在糖化罐的逗留時間為30MIN則V有效VT20530/60103M3則可以選擇橢圓形底平蓋，2組攪拌器，轉速為90R/MIN,公稱容積為20的立式鋼制攪拌罐，其筒體內徑為2000MM，高為2700MM按照工序，裝料系數為084則所需的罐的個數為103/0842006取1個8787噴射液化器的選擇由物料衡算可知噴射液化器的生產能力為19M3/H，在其中逗留的時間約為20MIN則V有效VT1920/606M3所以選擇,每小時處理量15M3的型號為HYWB6噴射液化器，直徑為690MM，高度為2100MM，60841506選擇1個88酒母糖化罐的選擇由物料衡算可知噴射液化器的生產能力為20275KG即每小時20M3/H選擇酒母醪在糖化罐中的逗留時間為30分鐘則V有效VT2030/6010M3,容積為15M的立式鋼制糖化罐，其筒體內徑為19002800MM，89其它設備的選擇車間蒸汽來源于工業(yè)鍋爐，其型號為KZF413W,其它設備的選擇滿足物料衡算的810蒸煮糖化車間預覽表序號設備名稱臺數規(guī)格與型號材料備注R201粉漿罐1V9M3A3鋼專業(yè)設備21802445MMF202預熱罐1V18M3A3鋼專業(yè)設備25003000MMF