发酵工程课程设计1

1、课程设计的内容

(1)、通过查阅机械搅拌通风发酵罐或厌氧发酵罐的有关资料，熟悉基本工作原理和特点。

(2)、进行工艺计算

(3)、主要设备工作部件尺寸的设计

(4)、撰写课程设计说明书

2、课程设计的要求与数据

（1）酒精发酵罐设计

年产2万吨95%食用酒精发酵罐设计

高径比为2.5，地点为安徽省合肥市，蛇管冷却，初始水温18℃，出水温度26℃

（2）其他数据

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%）；杂醇油（成品酒精的0.6%）

原料：薯干（含淀粉68%，水分12%）

酶用量：高温淀粉酶（20,000U/ml）：10U/g原料

糖化酶（100,000U/ml）：150U/g原料（糖化醪）；3000U/g原料（酵母醪）

硫酸铵用量：7kg/吨酒精硫酸用量：5kg/吨酒精

蒸煮醪粉料加水比：1：2.5 发酵成熟醪酒精含量：11%（V）

使用活性干酵母，使用量为1.5kg /吨原料

活料干酵母的复活用水：10倍于活性干酵母质量的2%的葡萄糖水

发酵罐洗罐用水：发酵成熟醪的2%

生产过程淀粉总损失率9%

全年生产天数：320天

具体要求：①按要求进行酒精工艺选取及说明

②作全厂物料衡算

③发酵罐具体设计及计算

④发酵罐装配图纸一张（2号图纸）

机械式：本设计设备是？m3全容积的机械搅拌生物反应器，此反应器内部结构简单，包括进气装置，搅拌装置和取样装置。外部结构包括：夹套、支座、电

动机、减速机以及种类管道的进出口等。设计本着结构简单，制造方便、拆选方

便、经济效益高的特点而设计的。确定具体的各部分结构形式和尺寸（如封头，传热面等）；根据压力、温度、介质情况合理选材；研究电动机、减速器、联轴

器等的选用；对重要的数据进行必要的稳定性的校核。本设计查阅了多方面的资

料，还运用了多方面的知识，采用了许多方法和技巧，使得整个设计合理。

三、生产工艺设计及说明

四、全厂物料恒算

4.4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：（C6H10O5）n+ n H2O n C6H12O6（1） 162 18 180

发酵：C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2（2） 180 46×2 44×2

(2)、生产1000kg无水酒精的理论淀粉消耗量

由（1）、（2）式可求得理论上生产1000kg无水酒精所耗的淀粉量为：

1000×（162/92）=1760.9（kg）

(3)、生产1000kg国标食用酒精的理论淀粉消耗量

国标燃料酒精的乙醇含量在99.5%（体积分数）以上，相当于92.41%（质量分数），故生产1000kg食用酒精成品理论上需淀粉量为：

1760.9×92.41%=1627.2（kg）

淀粉损失率为9%。故生产1000kg酒精须淀粉量为：

1627.2 =1788.1（kg）

100%-9%

这个原料消耗水平相当于淀粉出酒率为1000÷1788.1=55.9%，着达到了我国先阶段甘薯干原料生产酒精的先进出酒率水平。

（5）生产1000kg酒精甘薯干原料消耗量据基础数据给出，甘薯干原料

含淀粉68%，故1吨酒精耗甘薯干量为：

1779.3÷68%=2616.6（kg）

若应用液体曲糖化工艺。并设每生产1000kg酒精需要的糖化剂所含淀粉量为G1，则淀粉原料需用量为：

（1779.3-G1）÷68%

（6）-淀粉酶消耗量应用酶活力为20000u/g的α–淀粉酶使淀粉液化，促进糊化，可减少蒸汽消耗量。-淀粉酶用量按10u/g原料计算。

用酶量为：

2616.6×1000×10 =1.31（kg）

20000

(7)糖化酶耗用量若所用糖化酶的活力为100000u/g，使用量为150u/g原料，则糖化酶消耗量为：

2616.6×1000×150 =3.92（kg）

100000

此外，酒母糖化酶用量按300u/g（原料）计，且酒母用量为10%，则用酶量为：

2616.6×10%×70%×3000 =5.49（kg）

100000

式中70%为酒母的糖化液占70%，其于为稀释水和糖化剂。

（8）硫酸氨耗用量硫酸氨用于酒母培养基的补充氮源，其用量为酒母量的0.1%，设酒母醪量为G0，则硫酸氨耗量为：

0.1%G0

5.蒸煮醪量的计算

根据生产实践，淀粉原料连续蒸煮的粉料加水比为1：2.5粉浆量为：

2616.6×（1+2.5）=9158.1(kg)

蒸煮过程使用直接蒸汽加热，在后熟器和汽液分离器减压蒸发、冷却降温。在蒸煮过程中，蒸煮醪量将发生变化，故蒸煮醪的精确计算必须与热量衡算同时进行，因而十分复杂。为简化计算，可按下述方法近似计算。

假定用罐式连续蒸煮工艺，混合后粉浆温度55℃，应用喷射液化器使粉浆迅速升温至88℃，然后进入连续液化器液化，再经115℃高温灭酶后，再真空冷却器中闪几蒸发冷却至63℃后入糖化罐

干物质含量B0=88%的薯干比热容为；

C0 = 4.18×（1-0.7B0）= 1.61[kJ/(kg.K)]

粉浆干物质浓度为：

B1 = 88/（3.5×100）= 28.6%

蒸煮醪比热容为：

C1 = B1×C0+（1.0-B1×C W）

= 28.6%×1.61+（1.0-28.6%）×4.18

= 3.44[kJ/(kg.K)]

式中Cw——水的比热容[kJ/(kg.K)]

为简化计算，假定蒸煮醪的比热容在整个蒸煮过程维持不便。

（1经喷射液化加热后蒸煮醪量为：

9158.1 + 9158.1×3.44×（88-55）=9594.72（kg）

2748.9-88×4.18