1、目 錄摘要(1)前言(2)正文 (3)1 選題背景(3)1.1課題來源(3)1.2課題目的及意義(3)2 方案論證(3)2.1各種原料及蒸煮糖化發酵方案的比較(3)2.2設計方案(4)3 物料衡算(4)3.1物料衡算的內容(4)3.2工藝技術指標及基礎數據(4)3.3原料消耗的計算(5)3.4蒸煮醪量的計算(6)3.5糖化醪與發酵醪量的計算(7)3.6成品與廢醪量的計算(8)3.750000噸/年醫用酒精廠總物料計算(10)3.8物料衡算表(10)4熱量衡算與水衡算(11)4.1 蒸煮工段加熱蒸汽消耗量(11)4.2蒸煮工段加熱蒸汽消耗量(11)4.3發酵過程冷卻用水(12)4.4酒精捕集器用

2、水(12)4.5洗罐用水量(13)4.6 熱量衡算與水衡算表 (13)5主要設備的計算與設計(13)5.1粉漿罐和預煮罐的計算(13)5.2加熱器的計算(14)5.3連續蒸煮器的計算(15)5.4后熟器的計算(15)5.5汽液分離器的計算(16)5.6真空冷卻器的計算(17)5.7糖化罐的計算(17)5.8 噴淋冷卻器的計算(18)5.9發酵罐的計算(18)5.10酵母活化罐的計算(22)5.11主要設備一覽表(22)6小結(23)致謝(24)參考文獻(25)附錄一丶飽和蒸汽特性數據表附錄二丶帶控制點工藝流程圖附錄三丶酒精發酵罐設備圖附錄四丶蒸煮糖化車間設備布置圖附錄五丶酒精發酵罐布置圖年產5

3、萬噸醫用酒精的高濃度淀粉酒精發酵車間的設計學 生：吳定澤 指導教師：龔美珍（三峽大學化學與生命科學學院）摘要：酒精在人們日常生活以及科學研究等諸多領域都有很廣泛的應用。世界酒精行業以及我國酒精行業都呈現快速發展趨勢，產量逐年遞增。發酵法生產酒精的能力將成為一個國家經濟實力的標志。發酵法主要是利用微生物無氧發酵，將含糖物質如，甘蔗，甘薯，玉米等物質內的糖類轉化為乙醇，生成酒精。此法原料來源豐富，生產過程環保，值得大力推廣。本設計對酒精生產的發酵車間進行了計算和設備選型，力求理論和實踐相結合。關鍵詞：酒精；發酵法；發酵車間With an annual output of 50000tons of

4、medical alcohol of high concentration starch alcohol fermentation workshop designStudent:dingze WuTutor:meizhen Gong(College of , University,Hubei Yichang)Abstract：Alcohol has very extensive application in a great deal of fields such as peoples daily life and scientific research. The trades and alco

5、hol trades of our country have fast development trends on earth in the world. The output is increased progressively year by year. The ability for producing alcohol of the fermented law will become the sign of a national economic strength. The fermented law is mainly to utilize microorganism to have

6、no oxygen to ferment, it suck candy material like,sugarcane, sweet potato, carbohydrate in the material such as the maize are turned into ethanol, turn into alcohol. This law raw material sources are abundant , the environmental protection of the production process, is worth popularizing in a more c

7、ost-effective manner. Originally design the fermented workshop produced to alcohol to calculate with the selecting type of the apparatus , strive to make the theory combine with practice.Keywords:Alcohol;Fermented law;Fermented workshop前言酒精作為食品、醫用以及化工原料，一直是我國發酵行業的主要產品，用微生物發酵生產酒精的歷史悠久，此外，隨著人民的環保意識不斷加

8、強，被譽為可再生綠色能源燃料的酒精，由于其燃燒污染小、容易運輸和貯藏在價格上也可以與汽油相競爭，因此，酒精最有可能成為取代石油的新能源，具有巨大的開發前景。1據統計,全世界每年的石油消耗量為200億桶,比發現的石油多50億桶，石油不斷減少，全球的消耗量卻不斷增加，尤其我國最近幾年經濟快速發展，石油消耗也快速增加，并且中國充滿爆發力的石油需求一直被視為近兩年來國際油價大漲的關鍵因素。目前中國已取代日本成為全球第二大石油消耗國（僅次于美國），預估10年內中國的石油需求將從目前的每日600萬桶膨脹近一倍至1150萬桶。十年前中國進口石油占整體石油需求的比例才6%，現在已經提高到三分之一，到2020年

9、預期將有60%的石油都必須來自進口。石油燃燒帶來許多環境問題，其燃燒產物為硫化物和氮化物，硫氧化物對人體的危害主要是刺激人的呼吸系統，吸入后誘發慢性呼吸道疾病，甚至引起肺水腫和肺心性疾病，如果大氣中同時有顆粒物質存在，顆粒物質吸附了高濃度的硫氧化物、可以進入肺的深部，就會大大地加大危害程度，石油燃燒產生的氮的氧化物和硫的氧化物在高空中為雨雪沖刷，溶解，雨成為了酸雨，這些酸性氣體成為雨水中雜質硫酸根、硝酸根和氨離子，會嚴重污染土壤以及水體，造成生態的失衡，與此同時，石油消耗大量增加，也增加了我國石油安全系數。而燃料酒精正可以緩解這些問題，因為酒精生產技術人類已經非常嫻熟，人類的文明史就是酒精的發

10、展史，自從有了人類文明便有了釀酒技術。酒精發酵是指在無氧條件下，微生物（如酵母菌）分解葡萄糖等有機物，產生酒精、二氧化碳等不徹底氧化產物,同時釋放出少量能量的過程，在生產過程中需要大量的生物技術，比如：需要基因工程得到即能提高生產酒精效率又可以用纖維素作為原料而生產酒精的酵母菌，用酶工程生產可直接將纖維素轉化為酒精的人造酶等等。高濃度酒精發酵是指提高單位體積內發酵醪液中的淀粉含量，在適量的釀酒酵母菌作用下，在一定的時間內力求得到最多的發酵終產物 酒精。高濃度發酵有以下優點：單位設備的生產率提高，降低能耗。2發酵法生產酒精原料主要有淀粉質原料，糖蜜原料和亞硫酸鹽造紙廢液等。而淀粉質原料甘薯和木薯

11、等薯類原料含淀粉量高，木薯的塊根淀粉含量達25-30左右，木薯干淀粉含量達70左右，是被譽為“淀粉之王”3。薯干加工性能良好，是一種有很大發展潛力的酒精生產再生資源，將其應用到發酵酒精工業，具有廣闊的發展前景。正文 選題背景1.1 課題來源本課題為08屆畢業生的畢業設計（論文）課題，來源于三峽大學化學與生命科學院生物工程系。1.2 課題目的及意義開展本課題的目的及意義在于學習和掌握酒精生產糖化發酵車間的設計方法，增強實踐能力。2 方案論證2.1 各種原料及蒸煮糖化發酵方案的比較9 2.1.1 原料的選擇我國甘薯種植廣泛，產量大，價格低，木薯和馬鈴薯的種植面積都不大，此外谷物類原料是人民生活的主

12、要糧食，一般情況下少用或不用，而且，甘薯作為原料具有加工方便、出酒率高等特點，因此它是原料中使用最廣泛的一種原料，一般用的都是甘薯干。2.1.2 連續蒸煮與間歇蒸煮的分析比較 間歇蒸煮：蒸汽消耗量大，設備利用率低，但是設備簡單，容易掌握，投資少。 連續蒸煮：淀粉利用率高，熱能利用率高，設備利用率高，勞動生產率高，但是投資較大。2.1.3 連續糖化與間歇糖化的分析比較 間歇糖化：每次都要裝料、進料和清洗等的非生產時間，后冷時間長，因而設備利用率低；冷水用量大，電力消耗大；糖化醪的后冷卻是在敞開空間進行，增加染菌機會。 連續糖化：各項工藝管理實現了自動控制或集中操作，減少了勞動力，降低了勞動強度改

13、善了勞動條件；消除每次都要裝料、進料和清洗等的非生產時間，又大大縮短了后冷時間，因而設備利用率得到提高；由于冷卻效率的提高和冷卻時間的縮短，可節約冷水用量，相應地也節約電力；糖化醪的后冷卻是在密閉空間流動，一面糖化，一面冷卻，可以減少染菌機會。2.1.4 間歇發酵與連續發酵的分析比較 間歇發酵：指全部發酵過程始終在同一個發酵罐內進行的發酵方式。其優點是操作簡單，易于管理，不會大面積感染雜菌。缺點是酒母用量大，非生產性時間長，設備利用率低。 連續發酵：指把發酵的不同階段的分別放入發酵罐內進行發酵的方式。由于糖液是一直連續不斷地流加，故每個發酵罐內的流量、醪液濃度、酒精濃度、酵母細胞數以及溫度、p

14、H值等均相應穩定，有利于酵母的生長繁殖。優點是可以提高設備利用率，節省酒母，便于自動化控制，缺點是對無菌條件要求嚴格。2.2 設計方案綜上所述，設計可以采用薯干為原料，采用柱式連續蒸煮糖化（雙酶糖化）、間歇發酵的方法生產醫用酒精；由于傳統酒精生產中自培酒母，過程繁雜，容易染菌，影響生產，所以本方案采用活性干酵母可以克服上述弊端。2.2.1 工藝流程及控制條件10 本設計采用柱式連續蒸煮糖化方法。其中蒸煮柱采用柱式連續蒸煮長圓筒形蒸煮柱，蒸煮時僅在粉漿加熱器通入蒸汽，先后通過三個蒸煮柱，兩個后熟器，后進入氣液分離器及真空冷卻器，從真空冷卻器出來后進入糖化罐，糖化醪進行后冷卻后送往發酵罐。3 物料

15、衡算103.1 物料衡算的內容 衡算內容包括薯干，高溫淀粉酶，糖化酶，硫酸氨，蒸煮醪，糖化醪，發酵醪，廢醪，成品，副產品，雜醇油，二氧化碳等。3.2工藝技術指標及基礎數據 產品規格：95%醫用酒精；全年生產天數：280天/年 生產方法：以薯干為原料，雙酶糖化，連續蒸煮，間歇發酵 副 產 品：次級酒精（成品酒精的3%）；雜醇油（成品酒精的0.6%） 原 料：薯干（含淀粉68%，水分12%） 酶 用 量：高溫淀粉酶（20,000U/mL）；10U/g原料 糖化酶（100,000U/mL）：150U/g原料（糖化醪）；300U/g原料（酵母醪） 硫酸銨用量：7kg/t酒精 蒸煮醪粉料加水比：1：2.

16、5 發酵成熟醪酒精含量：11%（V），蒸餾效率為98% 發酵罐洗罐用水：發酵成熟醪的2% 生產過程淀粉總損失率：9%3.3原料消耗的計算3.3.1淀粉原料生產酒精的總化學反應式：糖化： （C6H10O5）n + nH2O nC6H12O6 162 18 180發酵： C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 180 92 883.3.2生產1000kg無水酒精的理論淀粉消耗量：3.3.3生產1000kg醫用酒精的理論淀粉消耗量:醫用酒精的乙醇含量為95%（體積分數），相當于92.41%（質量分數），故理論上須淀粉量為：3.3.4淀粉總損失率為9%，故生產1000kg醫用酒精實際淀粉消耗量為

17、：3.3.5生產1000kg醫用酒精薯干原料消耗量：據基礎數據給出，薯干原料含淀粉68%，故1000kg酒精耗薯干量為：3.3.6生產1000kg醫用酒精高溫淀粉酶消耗量：應用酶活力為20000U/mL的高溫淀粉酶使淀粉液化，促進糊化，可減少蒸汽消耗量，高溫淀粉酶用量按10u/g原料計算，生產1000kg醫用酒精高溫淀粉酶用量為：3.3.7生產1000kg醫用酒精糖化酶耗用量：所用糖化酶的活力為100000u/mL，使用量為150u/g原料，則生產1000kg醫用酒精糖化酶消耗量為：3.3.8生產1000kg醫用酒精硫酸氨用量：硫酸氨用于酵母增值，補充氮源，則生產1000kg醫用酒精硫酸氨用量

18、為：3.3.9生產1000kg醫用酒精活性干酵母用量：采用耐高溫高活性干酵母，用量為原料量的0.05%，則生產1000kg醫用酒精活性干酵母用量為：3.3.10生產1000kg醫用酒精活性干酵母復水活化2%蔗糖水用量：活性干酵母復水活化方法采用糖水復水活化，用25倍量38-40的2%蔗糖水復水，15min后將溫度降至34以下（30-34）活化1h-3h，即可投入發酵罐，則生產1000kg醫用酒精糖水用量：3.4蒸煮醪量的計算3.4 .1 粉漿量的計算：淀粉原料連續蒸煮的粉料加水比為1：2.5，粉漿量為：蒸煮過程：粉漿混合后在預煮罐中加熱到t1=65，后經加熱器用0.5Mpa表壓直接蒸汽加熱到t

19、2=135，然后陸續通過三個蒸煮柱和兩個后熟器，再經氣液分離器，最后經真空冷卻器將溫度降至t3=63。第一后熟器壓力為表壓0.20Mpa第二后熟器壓力為表壓0.15Mpa汽液分離器壓力為表壓0.02Mpa3.4 .2 蒸煮醪比熱：粉漿干物質濃度為：蒸煮醪比熱容為：式中 水的比熱容kJ/(kgK) 淀粉質原料干物質的比熱，取1.25kJ/（kgK） 假定蒸煮醪的比熱容在整個蒸煮過程維持不便。3.4 .3 經直接蒸汽加熱后蒸煮醪量為：蒸汽用量=1011.0（kg）蒸煮醪量=式中 2756.7加熱蒸汽（0.5Mpa表壓）的焓(kJ/kg)3.4 .3 經第一后熟器后蒸煮醪量為：二次蒸汽量=蒸煮醪量=

20、式中 133.6表壓0.20Mpa對應的飽和溫度 2163.7133.6下飽和蒸汽的汽化潛熱(kJ/kg)3.4 .4 經第二后熟器后蒸煮醪量為：二次蒸汽量=蒸煮醪量=式中 127.4表壓0.15Mpa對應的飽和溫度2181.4127.4下飽和蒸汽的汽化潛熱(kJ/kg)3.4 .5 經汽液分離器后蒸煮醪量為：二次蒸汽量=蒸煮醪量=式中 104.8表壓0.02Mpa對應的飽和溫度2243.9104.8下飽和蒸汽的汽化潛熱(kJ/kg)3.4 .6 經真空冷卻器后蒸煮醪量為：蒸汽冷凝量=蒸煮醪量=式中 2351.0真空冷卻溫度為63下的飽和蒸汽的汽化潛熱(kJ/kg)3.5 糖化醪與發酵醪量的計

21、算 發酵結束后成熟醪含酒精11%（v），相當于8.83%（w），蒸餾效率為98%，酒精捕集器回收酒精用水和洗罐用水分別為成熟醪量的5%和2%。3.5.1 蒸餾發酵醪量為：3.5.2 不計酒精捕集器回收酒精用水和洗罐用水，則成熟發酵醪量為：3.5.3 入蒸餾塔的成熟醪乙醇濃度（w）為：3.5.4 相應發酵過程放出CO2總量為：3.5.5 活性干酵母及復活糖水總量為1.3（251）kg，則糖化醪量：3.6 成品與廢醪量的計算4.6.1 次級酒精產量：次級酒精量占成品酒精的3%，則生產1000kg成品酒精可得次品酒精量為：3.6.2 95%（v）醫用酒精產量：每生產1000kg酒精，醫用酒精產量為：

22、3.6.3 雜醇油產量：雜醇油量為成品酒精量的0.6%，則生產1000kg成品酒精可得雜醇油量為：3.6.4 廢醪量的計算： 廢醪量是進入蒸餾塔的成熟發酵醪減去部分水和酒精成分以及其他揮發組分后的殘留液，由于是使用直接蒸汽加熱，所以還需加上入塔的加熱蒸汽冷凝水。醪塔的物料和熱量蘅算如圖所示：醪塔 V1 Q3=V1I F1Q1=F1C1t1D1 Q5= Q4+ D1Cwt2 Q2=D1I1 Wx+ D1設進塔的醪液（F1）的溫度t1=70，排除廢醪的溫度t2=105，成熟醪固形物濃度為B1=7.5%，塔頂上升蒸汽冷凝后液體的乙醇濃度55%（體積分數）即47.18%（質量分數）。則：3.6.4.1

23、 醪塔上升蒸汽量為：3.6.4.2 殘留液量為：3.6.4.3 成熟醪比熱容為：3.6.4.4 成熟醪帶入的熱量為：3.6.4.5 蒸餾殘液固形物濃度為：此計算是間接加熱，故沒有蒸汽冷凝水的工藝。3.6.4.6 蒸餾殘液的比熱容為:3.6.4.7 塔底殘留液帶出熱量為：查得55%（v）酒精蒸汽焓為I=1965kJ/kg。3.6.4.8 上升蒸汽帶出熱量為： 塔底采用0.05Mpa（表壓）蒸汽加熱，焓為2693.4kJ/kg;又蒸餾過程熱損失Qn可取為傳熱總熱量的1%。根據熱量衡算，可得消耗的蒸汽量為：若采用直接蒸汽加熱，則塔底排出廢醪量為：3.7 50000噸/年醫用酒精廠總物料計算3.7.1

24、 酒精成品的計算：3.7.1.1 日產95%（v）醫用酒精為：3.7.1.2 日產次級酒精為：3.7.1.3 日產酒精總量為：3.7.1.4 年產95%（v）醫用酒精量為：3.7.1.5 次級酒精量為：3.7.1.6 酒精成品總產量為：3.7.2 主要原料甘薯干用量3.7.2.1 日消耗量：3.7.2.2 年消耗量：3.8 物料衡算表根據以上數據，結合設計年產量為50000噸，全年生產280天的條件，可得以下物料衡算表。表一：50000噸/年淀粉原料酒精廠物料衡算表生產1000kg醫用酒精物料量（kg）每年數量(t)每天數量(t)每小時數量(kg)醫用酒精97050000178.67440.5

25、次級酒精3015405.5229.2薯干2629.7135555.8484.120172.0高溫淀粉酶1314.9mL67778.4L242.1L10.1L糖化酶3944.6mL203610.8L727.2L30.3L硫酸氨7360.81.353.7蒸煮粉漿9204.0474433.01694.470600.1成熟蒸煮醪9147.0471494.81683.970162.9糖化醪11547.2595216.52125.888573.9蒸餾發酵醪11426.5588994.82103.687650.0雜醇油630.90.14.6二氧化碳90246494.8166.16920.8廢醪11561.4

26、595948.52128.488682.8活性干酵母1.367.00.210.02%蔗糖水32.51675.36.0249.34 熱量衡算與水衡算104.1 蒸煮工段加熱蒸汽消耗量：式中 每小時處理粉漿量蒸煮醪比熱容加熱（0.5Mpa表壓）蒸汽焓(kJ/kg)4.2 糖化醪后冷卻用水量：加入的糖化酶液及糖化補充水總量（25）：這時糖化醪濃度：糖化醪比熱：糖化醪溫度：冷卻水初、終溫度分別為20、35，則冷卻水耗量：4.3因為每小時生成酒精（7440.5229.2）92.41%=7087.6kg，每生成1kg酒精放出的熱量為1170KJ左右，則發酵過程冷卻用水：式中 發酵生物反應熱kJ/(kg.K

27、)水的比熱容kJ/(kg.K) 27冷卻水出口溫度（） 20冷卻水進口溫度（）4.4酒精捕集器用水：式中 蒸餾發酵醪量(kg/h) 5%酒精捕集器回收酒精洗水占成熟發酵醪量的比例 2%發酵罐洗罐用水占成熟發酵醪的比例4.5洗罐用水量：4.6 熱量衡算與水衡算表表二：熱量衡算與水衡算表每小時消耗量（kg/h）每天消耗量（t/h）蒸煮工段加熱蒸汽消耗量7754.3186.1糖化醪后冷卻用水量130699.53136.8發酵過程冷卻用水283407.16801.8酒精捕集器用水4095.892.3洗罐用水量819.219.75主要設備的計算與設計5.1 粉漿罐和預煮罐的計算10由物料衡算可知粉漿罐的

28、生產能力為70600.1kg/h,取粉漿密度為1080kg/m3 ，并且假設密度在整個生產過程中不變，則粉漿罐的生產能力為：取逗留時間為0.5h，填充系數為0.85，則粉漿罐體積為：取高徑比為1:1，錐底夾角為120計算其輪廓尺寸，粉漿罐內徑為：取直徑和高均為3.6m，錐底夾角為120，全容積為：預煮罐的逗留時間為0.5h，填充系數為0.85，取高徑比為1:1，則預煮罐的體積與粉漿罐的體積相等。5.2 加熱器的計算105.2.1 有效加熱段的計算：根據物料和熱量衡算的結果，在加熱器每小時消耗蒸汽7754.3 kg/h，被加熱粉漿量為70600.1kg/h,加熱后粉漿總量為：體積流量：取粉漿流速

29、為0.1m/s,則粉漿的流道截面積為：經試選，可選用中間管為529mm10mm，內管為45mm4mm的無縫鋼管，則兩管間環形的截面積為：即試選管徑恰當。設粉漿在有效加熱段的停留時間為15s，則有效加熱段的長度為：5.2.2 計算外管直徑D： 外管的直徑D按照外管與中間管的環形面積和內管截面積相等的原則計算。即：經查表，可選用630mm10mm的無縫鋼管。5.2.3 小孔直徑及個數： 加熱蒸汽量前面已經算出為7754.3 kg/h，查飽和水蒸氣表知0.5Mpa（表壓）壓力下蒸汽密度為3.104kg/m3,則加熱蒸汽的體積為：取小孔直徑為5mm，小孔中蒸汽噴出速度為20m/s,則小孔數為n：按小孔

30、在內管和中管的開孔數目相等的原則，即：5.3 連續蒸煮器的計算10 取三只柱串聯，每只柱有效容積為：式中T1蒸煮時間取高徑比20:1先估計柱內徑：選用820mm10mm無縫鋼管，每柱長H為16m，根據標準選用封頭，現采用夾角為120錐形封頭，容積為：每只柱總體積為：裝料系數以百分之百計，則實際蒸煮時間為：5.4 后熟器的計算10 采用兩只相同的后熟器，粉漿在后熟器內停留總時間T2為60min，裝料系數取80%，第一后熟器內維持0.20Mpa（表壓），第二后熟器內維持0.15Mpa（表壓）。由3.4及物料衡算可知，后熟器二次蒸汽釋放量為：每只后熟器的總容積為：取高徑比5:1先估計內徑：取內徑2.

31、3m，高取11.5m，封頭取夾角為120錐形，其容積為：每只后熟器全容積為：實際后熟時間為：5.5 汽液分離器的計算10 由物料衡算可知，二次蒸汽釋放總量為：為了提高分離效果，保證分離空間，取裝料系數為50%；高徑比取2:1，蒸煮醪停留時間T3為20min，則氣液分離器的容積：氣液分離器直徑為：D=則高為6.2m。5.6 真空冷卻器的計算10 由物料衡算的真空冷卻器內產生的二次蒸汽量為：63對應的真空度為77kpa(579mmHg)，蒸汽密度為0.149kg/m3，則二次蒸汽的體積流量為：為防止過高的氣體流速導致霧沫夾帶造成醪液損失，取二次蒸汽上升速度為1m/s,則真空冷卻器的直徑D：取高徑比

32、為1.5:1，則冷卻器圓柱部分高H：體積為：取醪液在下降管速度為1m/s,則醪液下降管的直徑D：冷卻器內排除的蒸煮醪量可以選用的無縫鋼管。醪液下降管的長度L:選用L=8m。5.7 糖化罐的計算10 根據物料衡算得糖化醪量G為88573.9kg/h，醪在糖化罐中停留時間t為30min，用兩只填充系數為75%的糖化罐，則每只糖化罐的全容積為：高徑比取1.2:1，錐底高h為0.1D，糖化罐各部分尺寸為：5.8 噴淋冷卻器的計算由物料衡算表得，每小時糖化醪量為88573.9kg，體積流量為：W=設管內糖化醪停留時間1min，冷卻器蛇管管徑為1084，則管長L：L=174（m）設冷卻器蛇管圈直徑為3m，

33、蛇管圈之間的間距h取0.15m則 每圈蛇管長度=9.4（m）蛇管總圈數：N=19(圈)冷卻器總高度：H=（N-1）h=（19-1）0.15=2.7（m）5.9發酵罐的計算 由物料衡算得糖化醪量為88573.9kg/h，設每4h裝滿一罐，發酵周期為72h，冷卻水的初、終溫度T1、T2分別為20和27，采用蛇管冷卻，所有發酵罐由于體積較大，為了節約建設成本，采取室外放置。5.9.1 發酵罐個數和結構尺寸的計算10： 每小時進入發酵罐的醪液體積為：發酵罐應設個數為：式中 V每天進入發酵工段的醪液體積(m3/h) T每只發酵罐的工作周期（h）每只發酵罐的有效容積取發酵罐填充系數為=90%，則發酵罐的全

34、容積為：則發酵罐的輪廓尺寸可以確定，設封頭為圓錐，高徑比為1.2:1，且封頭h1、h2高度均為0.1D。,則：即 H=8.64m；h1=h2=0.72m。罐體圓柱部分表面積A1和罐底灌頂表面積A2、A3分別為：全罐表面積為：5.9.2 冷卻面積和冷卻裝置主要結構尺寸的計算11 ：5.9.2.1 總的發酵熱Q：Q=Q1-(Q2+Q3)Q1=msq式中 m每罐發酵醪量，kg S糖度降低百分值，1% q每千克麥芽糖發酵放出的熱量，418.6kj則Q1=88573.941%418.6=1.5106（kJ/h）Q2=5%Q1=5%1.5106=0.75105（kJ/h）假定罐壁不包扎保溫層，壁溫最高可達

35、TW為35，生產廠所在地區的夏季平均溫度可查閱有關資料，現假定為TB為32。Q3=AKC（TW-TB）KC=K對+K輻則Q3=27933.5（35-32）=0.28105（kJ/h）Q=Q1-(Q2+Q3)=1.5106-(0.75105+0.28105)=1.4106（kJ/h）5.9.2.2 冷卻水消耗的計算：=48000（kg/h）5.9.2.3 對數平均溫差的計算：主發酵期控制發酵液溫度TF為30。=5.8（）5.9.2.4 傳熱總系數K值的確定：選取蛇管為無縫鋼管，其規格為53/60mm,則管得橫截面積為：0.785（0.053）2=0.0022（m2）考慮罐徑較大，設罐內同心裝兩列

36、蛇管，并同時進入冷卻水，則水在管內流速為：=3.03（m/s）取蛇管圈的直徑為6m,蛇管的傳熱分系數K2為：式中 A常數，水溫20時，取6.45；水的密度，kg/m3蛇管內水的流速，m/sD蛇管直徑，mR蛇管圈的半徑，m則=3.03104發酵液到蛇管壁的傳熱分系數K1值按生產經驗數據取2700,。故傳熱總系數為：式中 188鋼管的導熱系數， 1/16750管壁水污垢層的熱阻， 0.0035管壁厚，m5.9.2.5 冷卻面積和主要尺寸：冷卻面積A：A=116.3（m2）兩列蛇管長度：L=656(m)式中 Dcp蛇管平均直徑，m。每圈蛇管長度：=式中 Dp蛇管圈直徑，mhp蛇管圈之間的間距，m,取

37、0.15m則 =19m兩列蛇管總圈數：Np=35(圈)兩列蛇管總高度：H=（Np-1）hp=（35-1）0.15=5.1（m）5.10 酵母活化罐的計算采用一個活化罐，根據物料衡算表得活性干酵母與2%蔗糖水總量為259.3kg/h，設停留時間t為30min，填充系數為50%，考慮到水比重較大，取密度約為1000kg/m3，則活化罐的全容積為：高徑比取1.2:1，錐底高h為0.1D，活化罐各部分尺寸為：5.11 主要設備一覽表表三：主要設備一覽表設備名稱數量高徑比體積（m3）/個材質粉漿罐1個1:140.15不銹鋼預煮罐1個1:140.15不銹鋼蒸煮柱3只20:18.12不銹鋼后熟器2個5:149.60不銹鋼氣液分離器1個2:146.13不銹鋼真空冷卻器1套1.5:142.74不銹鋼糖化罐2個1.2:127.34不銹鋼發酵罐19個1.2:1365不銹鋼酵母活化罐11.2:10.153不銹鋼蛇管2列無縫鋼管噴淋冷卻器1套無縫鋼管6小結本設計是按照設計任務書來進行設計的，用于高濃度淀粉酒精發酵生產。本設計分為蒸煮糖化和發酵兩大模塊。蒸煮糖化模塊主要是把原料轉化為可發酵性糖等物質。發酵模塊主要實現發酵性糖等物質轉化為酒精。1.設計采用柱式連續蒸煮的方法，淀粉利用率高，熱能利用率高，設備利用率高。2.設