发酵设备课程设计.pdf

《发酵设备课程设计.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《发酵设备课程设计.pdf（13页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、 年产 15 万吨木薯干酒精工厂的设计 附：设计依据及设计范围（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%（V）生产原料：木薯干片 年生产天数：300 天 厂址选择：南方某城市（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：14（2）、设计范围：1.工艺流程的选取与论证 2.全厂水、电、汽及原料耗用量的平衡计算 3.设备的设计与计算 4.安全防火、经济核算、三

2、废处理途 5.绘制重点车间设计施工图 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 绘图内容：1.重点车间工艺、设备流程图（带自动控制点）2重点车间设备平面布置图 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 安全防火、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，不易在一次粉碎达到要求，故采用二次粉碎以提高粉碎度4。（2）调浆：采用一个冲量计进行粉水自动化调浆，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

3、压连续蒸煮方法，生产条件温和，操作安全、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，不用进行高温蒸煮，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，锅内有搅拌器，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，降低了生产成本。（7）精馏工艺：采用两塔式蒸馏，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

4、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行物料衡算与热量衡算。（2）计算单位基本是以每小时计，并尽量采用国际单位。（3）计算中的物理化学参数基本来源一致。（4）对于标准设备，直接根据生产能力进行选型，而对于非标准设备，则进行设计计算。（5）对重点设备糖化罐进行详细地设计计算。（6）对于其他内容，如经济核算、安全防火、综合处理费用进行估算。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：%（5）原料出酒率：%（6）每吨酒精耗原料

5、：吨原料/吨酒精（7）水单耗：T 酒精（8）电单耗：T 酒精（9）汽单耗：T 酒精 4.主要工艺参数（1）原料淀粉含量：68%（2）加水比：1:（3）调浆温度：50（4）液化温度：85（5）糖化温度：60（6）发酵温度：35（7）-淀粉酶：2500 单位/g,用量对淀粉为 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%）（10）调 PH 值的工业硫酸用量：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：150000 吨/年 95%（v）医药酒精 全年生产天数：300 天

6、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%、粗脂肪%、碳水化合物%、粗纤维%、粗灰分%、粗淀粉：%。2.1 淀粉的利用率：%淀粉质原料制酒精化学方程式 糖化酶（C6H10O5）n+n H2O nC6H12O6 （3-1）18 酒化酶 C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+生物热 (3-2)92 88 得（C6H10O5）n 2n C2H5OH+2nCO2+生物热 设：对于 100kg 纯淀粉，理论上可生产成无水酒精 x kg。162n：2n*46=100：x x=100kg 纯淀粉，理论上可生产成 CO2 y kg。162n：2n*44=100：y y=无

7、水酒精折换 95%（v）=%（w）酒精，得相应的淀粉出酒率为%/*100%=%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验出酒率为53-55%，本设计为 54%则：%86.87%10046.6154%100理论出酒率实际出酒率淀粉利用率 原料出酒率：54%*68%=%酒精产量：150000/300=500T/d=h 每天原料用量：500T/=粉浆调制：每吨酒精所需原料量：500=木薯片/t 酒精 每小时原料用量：24=h 每小时淀粉投入量：*68%=h 薯片干粉含量：56740*（1-12%）=h 薯片含水量：56740*12%=/h

8、 粉浆 加水比：物料：水=1：（1）原料加水量 ：56740*=/h（2）粉浆量 ：*（1+）=/h 现选用-淀粉酶 2500 单位/g,用量对淀粉为 u/g，为确保酶量现选取 g。则-淀粉酶量：（*1000*70%）/2500=kg/h （*1000*）/2=17496ml/h=h（3）粉浆干物质浓度：（+*）/（196664+）*100%=%，相当于。Bx，查毕业设计指导书11知锤度比重 d=1.09894kg/l（4）粉浆体积：（295048+）/=l/h=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 6 Kcal/kg

9、,把蒸馏冷却水预热至 50，再进行调浆。薯干比热 ：Ci=*（1-12%）+*12%=kg.其中 为绝干物质比热 粉浆比热：Ci=*%+*（%）=kg.调浆温度：热平衡方程式：11mc0001tmct 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：*37820*(50-25)=*158844*(t-50)t=52.65 故可用 52.65水进行调浆。采用 4kgf/蒸汽2cm预热蒸馏冷却水至 52.7，该蒸汽焓为 i=Kcal/kg,则粉浆预热耗蒸汽量为：D=h 液化工段 液化温度设为 85，液化时间为 120min 加热蒸气消耗量

10、预热醪的比热 C=*+*（1）=kg.蒸煮理论上的蒸汽消耗量：D=h 蒸气热损失按理论值的 10%计，实际需蒸气为：*（1+10%）=11877.48kg/h 液化醪总量 液化醪总量=预热醪量+蒸汽冷凝水+淀粉酶=331084+=/h 液化醪中干物质含量：+*）/*100%=%相当于，查毕业设计指导书，知蒸煮醪比重 d=1.095547kg/l 液化醪体积：/=3m h 糖化工段 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*1000*70%)/150000=h 调成 200 U/ml 酶液，则：（*

11、1000*200）/200=40410ml/h=l/h 糖化醪总量 糖化醪总量=液化醪量+糖化酶量=+=h 糖化醪干物质含量=%相当于。Bx,查毕业设计指导书的糖化醪比重：d=1.09741kg/l 糖化醪体积：=l/h=h 3 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 50h 糖化醪总量：糖化醪总量：h,查得糖化醪比重：1.09741kg/l 接种量按 10%计，因糖化醪部分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:（1+10%*70%）*10%=h=l/h=m3/h 其中糖化醪量：*70%=kg/h 送往发酵缸

12、的糖化醪量为：H2SO4 和（NH4）2SO4消耗量 一般在小酒母缸中加 H2SO4 进行酸化（）并补充 1（NH4）2SO4作为氮源。H2SO4消耗量：*10%*%=h（NH4）2SO4消耗量：*10%*1%=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%进行计算）则：大酒母缸醪量=*10%=kg/h 小酒母缸醪量=*10%=h 4 液化罐与糖化罐设计 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/=，D：H=1：3，h上=h下=，因为 （4-27）所以 D=（4

13、-28）取：D=则 H=3D=，液化罐实际容积为：V 实=3*4=每个罐都配备涡轮式拌料器一套，涡轮直径Di=3=1400mm，选用 1300-90,HG5-221-65-8配套电机 IS 型 2 台，功率 45kw。（2）壁厚8 圆筒 S ,选用普通 A3 钢板，取 1100kg/cm2，C=,=所以+=,取 s=13mm ，封头和封底：，8.0 所以 ：取 ：s=16mm 预热醪加热蒸煮管设计（1）已知预热蒸汽量为：h 取蒸汽管内流速为 25m/s 蒸汽压力为 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。mmmd6.253253

14、6.025*3600*614.2*48.11877*0.41)(2cmCPDn CPPDS25.1225.1（2）预热醪管 V=h，取流速为 1m/s，绝热材料多孔混凝土厚 60mm，以选用377*的普通热轧无缝钢管9。（3）过缸管或排料管管径 V=m3/h 取 v=0.9m/s 所以 d=351mm 选用377*的普通热轧无缝钢管9。糖化罐的计算及选型 4.3.1 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=，取 D：H=1：2，糖化罐圆筒容积：，因为 m3,D=4.23m,V=,因为 取 D=4.3m H=（2）上下封头均选用圆锥形封头，上、下封头的锥

15、角=150 锥高 h=,h1=h2=,（3）罐高度 H=+2*=（4）罐的总容积 V=H+2*(*h)=（5）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=，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水*2，60时PaS510*88.46水，水*2=2*10-5=*10-4PaS。379.1188.0*6030*073.190mv79.118423DmtgD5761.07321.32/3.4752/。74210*89.210*3

16、76.9*601000*09741.1*80*3.4Re，查得NP=（4-29）则：P0=NPD5N3p=*(80/60)3*103=考虑到两个涡轮：P=(1+1/P0=(1+1/*=涡轮位置的设计：底下的涡轮距涡底 S1=*=2.15m,则：在圆柱部分底面两涡轮的间距 S2=*=,轴的选型设计：n=80rpm,P=*=选用 215mm 的轴。5 安全防火、三废处理 安全防火：本产品为 95%酒精二级以 150000t/年，其蒸气的爆炸温度最低限度为，酒精及副产品、杂醇等均能引起爆炸、着火、中毒等危险。在设备方面：注意器械密封，防止漏气，严禁使用打火机及化纤类衣物的静电摩擦，防止一切火花产生的

17、可能。建筑方面：建筑材料要选用防火材料。“三废”处理：酒精发酵过程中副产品种类很多，用途很广，如酒糟废液、CO2，杂醇油等，综合利用，废水量少，一般可直接排掉。如酒糟可作为牛羊的饲料、沼气发酵的原料和生产饲料酵母。CO2可生产液态 CO2、干冰、纯碱等。液态 CO2用于制作汽水、汽酒、及灭火器等；干冰可用于灭火，纯碱应用于日常的生活中。杂醇油包括戊醇、异丁醇等。提取物可用于制作添加剂、油漆、香精等。参考文献 1、金风孌，安家彦.酿酒工艺与设备选用手册.化学工业出版社.2、梁世中等.生物工程设备.中国轻工业出版社.3、章克昌.酒精与蒸馏酒工艺学.中国轻工业出版社.4、酒精与白酒工艺学.华南理工大学等四所院校编.5、周明衡，成德功.管路附件设计选用手册.化学工业出版社.6、吴思方.发酵工厂工艺设计概论，中国轻工出版社.本课程设计（论文）任务书于 16 年 5 月 23 日发出，应于 16 年 5 月 27 日前完成，然后提交课程设计说明书和图纸，并进行答辩。专业教研组（系）、研究所负责人 审核 年 月 日 指导教师 签发 年 月 日 课程设计（论文）评语：课程设计（论文）总评成绩：课程设计（论文）答辩负责人签字：年 月