发酵设备课程设计报告

1、-. z.年产15万吨木薯干酒精工厂的设计附：设计依据及设计围1、设计依据 原始数据如下：生产要求：年产150，000吨医药酒精，酒精含量 95.5%V生产原料：木薯干片 年生产天数：300天厂址选择：南方*城市符合建厂条件气候条件：良好最高气温：38 最低气温：4 平均气温：20最高湿度：95% 平均湿度：78%主导风向：冬季东北风 夏季东南风河水温度：最高30 最低10深井水温度：最高25 最低：20自来水温度：最高31 最低：142、设计围： eq oac(,1). 工艺流程的选取与论证 eq oac(,2). 全厂水、电、汽及原料耗用量的平衡计算 eq oac(,3). 设备的设计与计

2、算 eq oac(,4). 平安防火、经济核算、三废处理途 eq oac(,5). 绘制重点车间设计施工图 eq oac(,6). 编写设计说明书设计说明书前有中、英文摘要各一份。重点车间：原料蒸煮车间重点设备：糖化罐绘图容： eq oac(,1).重点车间工艺、设备流程图带自动控制点 eq oac(,2)重点车间设备平面布置图 eq oac(,3).重点设备装配图目录1 工艺流程的选取与论证2物料及热量衡算3 酒母制造4 液化罐与糖化罐设计5 平安防火、三废处理1 工艺流程的选取与论证1.1原料预处理：木薯干片原料较大块，不易在一次粉碎到达要求，故采用二次粉碎以提高粉碎度4。2调浆：采用一个

3、冲量计进展粉水自动化调浆，实现了自动化生产过程，减轻了工人劳动强度。3蒸煮工艺：采用带喷雾转盘的锅式低温常压连续蒸煮方法，生产条件温和，操作平安、简便，热利用率高，节省了蒸汽、能耗，提高了淀粉利用率和设备利用率。4糖化酶的利用：该酶活性高，用量少，配制成溶液即可投入使用，不用进展高温蒸煮，节约了资金、能源，且快速、易操作。5糖化工艺：采用真空前冷却的连续糖化法，使冷却用水用量大大减少，可将醪液在瞬间降低到相应的温度，冷却好的醪液连续进入糖化锅，锅有搅拌器，冷却器，使糖化温度得以保证。6发酵工艺：采用连续发酵，缩短了发酵周期，提高设备利用率，便于实现自动化、连续化，降低了生产本钱。7精馏工艺：采

4、用两塔式蒸馏，粗馏塔采用泡罩塔，精馏塔采用浮阀塔，二塔间用气相过塔，从而节省加热蒸汽、冷却水，但要注意成品质量控制。2.工艺及设备计算1根据工艺流程草图逐步地进展物料衡算与热量衡算。2计算单位根本是以每小时计，并尽量采用国际单位。3计算中的物理化学参数根本来源一致。4对于标准设备，直接根据生产能力进展选型，而对于非标准设备，则进展设计计算。5对重点设备糖化罐进展详细地设计计算。6对于其他容，如经济核算、平安防火、综合处理费用进展估算。3.主要技术经济指标1生产规模： 年产95%V医药酒精150,000吨2日产酒精量：500吨 生产天数： 300天/年3淀粉出酒率： 54%4淀粉利用率： 87.

5、86%5原料出酒率： 36.72%6每吨酒精耗原料：2.72吨原料/吨酒精7水单耗：124.86T/T酒精8电单耗：1444.80kwh/T酒精9汽单耗：4.524T/T酒精4.主要工艺参数1原料淀粉含量：68%2加水比：1:4.23调浆温度：504液化温度：855糖化温度：606发酵温度：357-淀粉酶：2500单位/g,用量对淀粉为1.0-2.0 u/g。8糖化酶：10万单位/g, 用量对淀粉为180-220 u/g.9蒸煮率：99%，糖化率：99%，发酵率：90% 蒸馏率：99%每塔损失0.5%调PH值的工业硫酸用量：2.52吨/天2物料及热量衡算本设计中采用的主要数据生产规模：1500

6、00吨/年 95% v医药酒精全年生产天数：300天生产原料：木薯干片 平均直径：0.14m木薯干成份：水份12%、粗蛋白2.64%、粗脂肪0.86%、碳水化合物72.1%、粗纤维3.55%、粗灰分2.85%、粗淀粉：68.0%。淀粉的利用率：87.86%淀粉质原料制酒精化学方程式糖化酶C6H10O5n + n H2OnC6H12O6 3-1162.1 18 180.1酒化酶C6H12O62C2H5OH+2CO2 + 生物热 (3-2) 180.1 92 88得C6H10O5n2n C2H5OH + 2nCO2 + 生物热设：对于100kg纯淀粉，理论上可生产成无水酒精* kg。162n ：2

7、n *46 = 100 ：* * = 56.79100kg纯淀粉，理论上可生产成CO2 y kg。162n ：2n *44 = 100 ：y y = 54.32无水酒精折换95%v= 92.41% w酒精，得相应的淀粉出酒率为56.79% /92.41 * 100% = 61.46% 但在实际生产中，由于生成酵母菌体生命活动消耗及副产品生成及其他损失，生产95% v酒精生产实际中的经历出酒率为53-55% ，本设计为54%则：原料出酒率：54%* 68% =36.72%酒精产量：150000/300=500T/d=20833.33kg/h每天原料用量： 500T/36.72=1361.652.

8、2 粉浆调制：每吨酒精所需原料量： 1361.66/500=2.72t木薯片/t酒精每小时原料用量：1361.66/24=56.74T/h每小时淀粉投入量：56.74*68%=38.58T/h薯片干粉含量：56740*1-12%=49931.2kg/ h 薯片含水量：56740*12% = 6808.8kg / h2.3 粉浆加水比：物料：水 = 1：4.21原料加水量 ：56740* 4.2 = 238308.0kg / h2粉浆量 ：56740.0 *1+4.2= 295048.0kg / h现选用-淀粉酶2500单位/g,用量对淀粉为1.0-2.0 u/g，为确保酶量现选取1.8u/g。

9、则-淀粉酶量：1.8*38.58*1000*70%/2500=19.44 kg / h 19.44*1000*1.8/2=17496ml/h=17.496l/h3粉浆干物质浓度：33281.6+10.8024*0.94/196664+10.8024*100% = 16.93%，相当于16.93。B*，查毕业设计指导书11知锤度比重d=1.09894kg / l4粉浆体积 ：295048+19.44/1.09894= 268501.86 l /h = 268.50m3/2.4 粉浆的预热及其他薯干粉温度取为25，调浆水温40蒸馏冷却水，用4 kgf/cm2(绝压) 蒸汽，热焓为654.9 6 K

10、cal/kg,把蒸馏冷却水预热至50，再进展调浆。薯干比热 ：Ci =0.37 * 1-12% +1.0 * 12% = 0.446Kcal/kg. 其中 0.37为绝干物质比热粉浆比热 ：Ci =0.37*16.9%+1.0*1-16.9%=0.894Kcal/kg.调浆温度 ：热平衡方程式：式中字母分别代表：每小时投入干粉量、每小时加水量、薯干比热、水比热、薯干干粉温差、水温差。分别代入数据得： 0.446*37820*(50-25)=1.0*158844*(t-50) t=52.65故可用52.65水进展调浆。采用4kgf/预热蒸馏冷却水至52.7，该蒸汽焓为i=654.9 Kcal/k

11、g,则粉浆预热耗蒸汽量为：D = =4115.2kg/h2.5液化工段液化温度设为85，液化时间为120min2.5.1 加热蒸气消耗量预热醪的比热 C=0.37*0.1693+ 1.0*10.1693=0.894Kcal/kg.蒸煮理论上的蒸汽消耗量： D= =18177.896kg/h蒸气热损失按理论值的10%计，实际需蒸气为： 10415.71*1+10%=11877.48kg / h2.5.2 液化醪总量液化醪总量 = 预热醪量+蒸汽冷凝水+ 淀粉酶=331084+11877.48+18.186=342979.64kg / h液化醪中干物质含量：(56029.6+18.186*0.94

12、/342979.64*100%=16.3% 相当于16.0B*，查毕业设计指导书，知蒸煮醪比重d=1.095547kg/l液化醪体积：342979.64 /1.095547= 313.07/ h2.6 糖化工段2.6.1 糖化酶用量糖化酶糖化力：10万单位/ g原料，用量对淀粉180-220 U/ml,取200 U/g原料所以糖化酶用量：(200*43.30*1000*70%)/150000=40.41kg/h调成200 U/ml酶液，则：40.41*1000*200/200=40410ml/h =40.41 l/h2.6.2 糖化醪总量糖化醪总量 = 液化醪量 + 糖化酶量=342979.6

13、4+ 40.41=343020.05kg/h糖化醪干物质含量 = =16.35%相当于15.44。B*,查毕业设计指导书的糖化醪比重：d=1.09741kg /l糖化醪体积：342979.64/1.09741=312535.55 l/ h = 312.54m3/h3 酒母制造酵母品种：H5-2耐高温酵母，作用最高温度为40取36为主发酵温度，发酵总时间为50h3.1糖化醪总量：糖化醪总量：342979.64kg/h,查得糖化醪比重：1.09741kg/l接种量按10%计，因糖化醪局部送往酒母缸制造酒母，而酒母醪中70%物质是糖化醪，则酒母醪量为:342979.64/1+10%*70%*10%

14、=32054.201kg/h=29208.956 l/h=29.208 m3/h其中糖化醪量：342979.64*70%=240085.74kg/h送往发酵缸的糖化醪量为：342979.64-240085.74=102893.9/h3.2 H2SO4 和NH42SO4消耗量一般在小酒母缸中加 H2SO4 进展酸化PH4.0-4.5并补充1NH42SO4作为氮源。H2SO4消耗量：102893.9*10%*1.2%=123.47kg/hNH42SO4消耗量：102893.9*10%*1%=102.893kg/h按大酒母缸醪量为发酵醪的10%，小酒母缸醪液为大酒母缸醪液的10%进展计算则：大酒母缸

15、醪量 =102893.9 *10% =10289.39 kg/h小酒母缸醪量= 10289.39 *10% =1028.939kg/h4 液化罐与糖化罐设计4.1 液化罐1蒸煮醪量为28561 m3/h，时间为120min。液化罐有效容积V= 采用4个蒸煮罐。取：填充系数为80%，则V总=V/0.8=142.805/0.8=178.5m3，D：H=1：3，h上=h下=0.1D，因为4-27所以D= =4.232m4-28取：D=4.2m 则H=3D=12.6m，液化罐实际容积为：V实=3*3.1415*4.23/4=174.56m3每个罐都配备涡轮式拌料器一套，涡轮直径Di=4.2/3=1.4

16、m=1400mm，选用1300-90,HG5-221-65-8配套电机IS125-100-200型2台，功率45kw。2壁厚8圆筒 S ,选用普通A3钢板，取1100kg/cm2， C=0.4 , =0.9所以+0.4=1.25cm=12.5mm,取s=13mm ，封头和封底： ， 所以 ：取 ： s=16mm4.2预热醪加热蒸煮管设计1预热蒸汽量为：11877.48kg/h取蒸汽管流速为25m/s蒸汽压力为4.0kgf/cm2(表)，查表知密度为2.614kg/m3加热管径选用273*8.0mm的普通热轧无缝钢管9。2预热醪管V=268.50m3/h， 取流速为1m/s， 绝热材料多孔混凝土

17、厚60mm， 以选用377*10.0的普通热轧无缝钢管9。3过缸管或排料管管径V=313.07 m3/h 取v=0.9m/s所以 d=0.351m=351mm选用377*9.0mm的普通热轧无缝钢管9。4.3 糖化罐的计算及选型 糖化罐1糖化罐的直径及圆筒高选用两个糖化罐，其中一个备用，取糖化罐填充系数=0.8，取D：H=1：2，糖化罐圆筒容积：，因为 m3,D=4.23m,V=195.66,因为取D=4.3m H=4.9m2上下封头均选用圆锥形封头，上、下封头的锥角=150锥高h= ,h1=h2=0.5761m, ,3罐高度 H=4.9+2*0.5761=5.0152m4罐的总容积V=H+2

18、*(*h)=100.695搅拌装置8选用圆盘六弯叶涡轮，二组搅拌，设外涡轮直径Di=1/3 D，取Di=1.4m， 应选用电机700-80，HG5-221-65-8型2台电动机, N=45kw。 设涡轮转速为80转/分，糖化醪比重为1.09741kg/l，取黏度为牛顿型中最大值，60时，=2 * 46.88 * 10-5=9.376*10-4PaS。，查得NP=5.0 4-29则：P0=NPD5N3p=5.0*4.35*(80/60)3*1.09741*103=19.1kw考虑到两个涡轮：P=(1+1/2.05) P0=(1+1/2.05)*19.1=28.41kw涡轮位置的设计：底下的涡轮距涡底S1=0.5D=0.5*4.3=2.15m,则：在圆柱局部底面两涡轮的间距S2=2.5D=2.5*4.3=10.75m,轴的选型设计：n=80rpm,P=1.5*28.41=42.62kw选用215mm的轴。5 平安防火、三废