发酵设备课程设计报告.docx

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1、-.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、三废处理途5

2、 . 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：糖化罐绘图容：1 .重点车间工艺、设备流程图带自动掌握点2 重点车间设备平面布置图3 .重点设备装配图.-可修编-.名目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，不易在一次粉碎到达要求，故承受二次粉碎以提高粉碎度4。（2） 调浆：承受一个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：承受带喷雾转盘的锅式低温常压连续蒸煮方法，生产

3、条件温顺，操作安全、简便，热利用率高，节约了蒸汽、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：承受真空前冷却的连续糖化法，使冷却用水用量大大削减，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：承受连续发酵，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：承受两塔式蒸馏，粗馏塔承受泡罩塔，精馏塔承受浮阀塔， 二塔间用气相过塔，从而节约加热蒸汽、冷却水，但要留

4、意成品质量掌握。2. 工艺及设备计算（1） 依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，并尽量承受国际单位。（3） 计算中的物理化学参数基原来源全都。（4） 对于标准设备，直接依据生产力量进展选型，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具体地设计计算。（6） 对于其他容，如经济核算、安全防火、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：87.86%5原料出酒率：36.72%6每吨酒精耗原料：2.7

5、2 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：1:4.2（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 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%（10） 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承受的

6、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%。2.1 淀粉的利用率：87.86%淀粉质原料制酒精化学方程式糖化酶610526126162.118180.1C HO n + n H OnC H O3-1酒化酶C H O 2C H OH+2CO6126252+ 生物热(3-2)180.19288得C H O n2n C H OH + 2nCO6105252+ 生物热设：对于

7、100kg 纯淀粉，理论上可生产成无水酒精 x kg。162n ：2n *46 = 100 ：xx = 56.79100kg 纯淀粉，理论上可生产成 CO2y kg。162n ：2n *44 = 100 ：yy = 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酒精生产实际中的阅历出酒率为 53-55% ，本设计为 54%则： 淀粉利用率 = 实际出酒率 100% =54100% = 87.86%理论出酒率61.46原料出

8、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=1361.652.2 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

9、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。则-淀粉酶量：1.8*38.58*1000*70%/2500=19.44 kg / h19.44*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。Bx，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= 2685

10、01.86 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 Kcal/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： c m D t111= c m Dt000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

11、、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。D =4115.2kg/h承受 4kgf/ cm2蒸汽预热蒸馏冷却水至 52.7，该蒸汽焓为 i=654.9 Kcal/kg,则粉浆预热耗蒸汽量为：2.5 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D=18177.896kg/h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：蒸气热损失按理论值的 10%计，实际需蒸气为： 10415.71*

12、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*0.94/342979.64*100%=16.3%相当于 16.0Bx，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 m 3 / 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

13、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/h.-可修编-.2.6.2 糖化醪总量糖化醪干物质含量=16.35%=糖化醪总量 = 液化醪量 + 糖化酶量=342979.64+ 40.41=343020.05kg/h相当于 15.44。Bx,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

14、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%=32054.201kg/h=29208.956l/h=29.208m3/h 342979.64*70%=240085.74kg/h其中糖化醪量：送往发酵缸的糖化醪量为：342979.64-240085.74=102893.9/h3.2 H SO 和NH SO消耗量244

15、24一般在小酒母缸中加 1.0-1.2 H SO 进展酸化PH4.0-4.5并补充 1NH 244SO 作为氮源。24H SO 消耗量：102893.9*10%*1.2%=123.47kg/h24NH SO 消耗量：102893.9*10%*1%=102.893kg/h424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

16、有效容积V=承受 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=h=0.1D，由于4-27上下所以 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=1.4m=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所以+0.4=1.25cm=12.5mm,取 s=13mmj =0.9

17、PDn= 2x j+ C(cm,选)用一般 A3 钢板， x 取 1100kg/cm2， C=0.4 ,封头和封底：S ”1.25PD= 2x j”-1.25P + C， j ” = 0.8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/m34.0 *11877.48p * 2.614 * 3600 * 25加热管径1d= 0.2536m = 253.6mm选用273*8.0mm 的一般热轧无缝钢管9。V=268.50m3/h， 取流速为 1m/s

18、， 绝热材料多孔混凝土厚 60mm，（2） 预热醪管以选用377*10.0 的一般热轧无缝钢管9。所以d=0.351m=351mm（3） 过缸管或排料管管径V=313.07 m3/h取 v=0.9m/s选用377*9.0mm 的一般热轧无缝钢管9。4.3 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j =0.8，取 D：H=1：2， 糖化罐圆筒容积：v =190.073 * 3060 * 0.8= 118.79m3 ，由于2p D34= 118.79 m3,D=4.23m,V=195.66,由于取 D=4.3mH=4.9m2上下封头均

19、选用圆锥形封头，上、下封头的锥角=150锥高 h=D / 2 =4.3 / 2= 0.5761m ,h1=h2=0.5761m, ,tg 75。3.73214罐的总容积V=H+2*( * *h)=100.693罐高度H=4.9+2*0.5761=5.0152m5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/.-可修编-.分，糖化醪比重为1.09741kg/l，取黏度为牛顿型中最大值 m = 2 * m水，60时m= 46.88 *1

20、0 -5 PaS ， m = 2 * m水水=2 * 46.88 * 10-5=9.376*10-4PaS。4.32 * 80 *1.09741*1000Re = 2.89 *10760 * 9.376 *10-4，查得NP=5.04-29则：P =N0PD5N3p=5.0*4.35*(80/60)3*1.09741*103=19.1kw考虑到两个涡轮：P=(1+1/2.05) P =(1+1/2.05)*19.1=28.41kw0涡轮位置的设计：底下的涡轮距涡底 S =0.5D=0.5*4.3=2.15m,1则：在圆柱局部底面两涡轮的间距 S =2.5D=2.5*4.3=10.75m,轴的选

21、型设计：2n=80rpm,P=1.5*28.41=42.62kw 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 2.8，酒精及副产品、杂醇等均能引起爆炸、着火、中毒等危急。在设备方面：留意器械密封，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、CO ，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2饲料、沼气发酵的原料和生产饲料酵母。CO2可生产液态 CO 、干冰、纯碱

22、等。2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. 2、梁世中等. 生物工程设备. 中国轻工业.3 、章克昌. 酒精与蒸馏酒工艺学. 中国轻工业.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. 6、吴思方. 发酵工厂工艺设计概论，中国轻工.本课程设计论文任务书于 16 年 5 月 23 日发出，应于 16 前完成，然后提交课程设计说明书和图纸，并进展辩论。专业教研组系、争论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：年 5 月 27 日课程设计论文总评成绩：课程设计论文辩论负责人签字：年月