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： （CHO)?nHO?nCHO6105n26126
162 18 180 发酵： CHO?2CHOH?2CO6126252
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：
表5-4 生产过程各阶段淀粉损失
生产过程 原料处理 蒸煮 发酵 发酵 发酵 蒸馏 损失原因 粉尘损失 淀粉损失（%） 备注 0.40 若加酒精捕集器，此项损失降为0.30% 淀粉残留及糖分破0.50 坏 发酵残糖 1.50 巴斯德效应 4.00 酒汽自然蒸发与被1.30 CO2带走 废糟带走等 1.85 总计损失 9.55 则生产1000㎏食用酒精需淀粉量为：1627.2/（100%-8.55%）=1779.3kg
（5）生产1000㎏食用酒精薯干原料消耗量
薯干含淀粉70%，则1000kg酒精薯干量为:1779.3/70%=2541.9kg
若为液体曲，则曲中含有一定淀粉量（G1），则薯干用量为：（1779.3-G1）/70% （6）α-淀粉酶消耗量
薯干用量：2541.9kg;单位量原料消耗α-淀粉酶量：10u/g
则用酶量为：2541.9X103X10/2000=12.71X103g=12.71kg
（7）糖化酶耗量
酶活力：20000u/g;使用量：200u/g
则酶用量：2541.9x103x200/20000=25.42x103g=25.42kg
酒母糖化酶用量（350u/g原料，10%酒母用量）：2541.9X10%x67%X350/20000=2.98KG
（8）硫酸铵耗用量: 1000X6.8=6.8KG
（9）硫酸耗用量:1000X5.4=5.4KG 2、蒸煮醪量的计算
淀粉原料蒸煮前需加水调成粉浆（原料：水=1：2.3），则粉浆量为：2541.9X(1+2.3)=8388KG
假定用罐式连续蒸煮工艺，混合后粉浆温度为50oC，应用喷射液化器使粉浆迅速升温至88oC，然后进入罐式连续液化器液化，再经115oC高温灭酶后，在真空冷却器中闪蒸冷却至63oC后入糖化罐。
干物质含量B0=88%的薯干比热容为：Ca=4.18x（1-0.7Ba）=1.61[KJ(kgk)]
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：