发酵工厂设计 第五章 工艺计算

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1、第五章工艺计算第一节物料平衡计算一、物料衡算的意义、方法和步骤当生产方法确定并完成工艺流程示意图设计后，即可开始进行物料平衡计算，设计工作由定性分析发展到定量计算。因此，物料衡算是整个工艺计算工作中，开始得最早，最先完成的项目。（一）物料衡算的意义物料衡算是指：根据质量守恒定律，凡引入某一系统或设备的物料重量Gm，必等于所得到的产物重量Gp和物料损失量Gt之和。即：Gm=Gp+Gt适用范围：既适用于每一个单元过程，也适用于整个生产过程；既可进行总物料衡算，也可对混合物中某一组分作部分物料衡算。物料

2、衡算的意义：1、通过物料衡算，可以求出进入和离开设备的物料各组分的成分、重量和体积，进而计算产品的原料消耗定额、日或年消耗量以及成品、副产物、废物的排除量；2、根据物料衡算结果，可进一步完成下列设计：a、确定生产设备的容量、数量和主要尺寸；b、工艺流程图的设计；c、水、蒸汽、热量、冷量等平衡计算；3、生产过程中，可利用物料衡算，针对所用的生产工艺流程、车间或设备，利用可观测的数据去计算某些难于直接测定计量的参变量，从而实现对现行生产状况进行分析、找出薄弱环节，进行革新改造，提高企业的经济效益。（二

3、）物料衡算的方法和步骤1、弄清计算的对象、目的和要求；2、绘出物料衡算流程示意图。使用框图和线条图来显示所要衡算的对象，使研究的问题形象化和具体化；3、写出生物反应和化学反应方程式。有毒或明显影响产品质量的副反应不能忽略；4、收集设计基础数据和有关物化常数，保证计算工作的顺利进行；设计数据资料：年产量、生产天数、培养基配方，产品质量规格。物性参数：密度、粘度、比热、汽化潜热、溶解度，由设计手册中获得；工艺指标：转化率、收得率、工艺操作条件，来源于实验、经验数据、交流。5、选定计算基准计算基准选择准

4、确，能使计算结果正确，计算过程简化。以单位时间产品量或单位时间原料量作为计算基准，适用于连续操作过程和设备的计算；以单位重量、单位体积或单位摩尔数的产品或原料为计算基准，常用于间歇操作过程及设备的计算；以加入设备的一批物料量为计算基准，常用于间歇操作过程及设备的计算；6、进行物料衡算，部分计算要与热量衡算联立求解；7、填表及绘制物料流程图二、主要技术经济指标的确定单耗：生产1000公斤产品的原材料、水、电、煤、蒸汽、空气、制冷量消耗定额。是计算产品生产成本的基础数据。生产1000公斤产品的副产物生

5、产量及三废生成量。三、计算实例（一）10000吨/年淀粉原料酒精厂全厂总物料衡算1、衡算主要内容：进行全厂产品、副产品、三废及中间产品的衡算；2、工艺流程示意图3、工艺技术指标及基础数据4、生物反应方程式5、以1000公斤食用酒精为计算基准；6、衡算过程（1）1000公斤食用酒精淀粉用量：W1=1000×92.41%÷92×162÷91.45%=1779.3（kg）折薯干量为：W2=1779.3÷65%=2737.4（kg）（2）淀粉酶的用量W3=2737.4×8÷2000=10.95（kg）（3

6、）糖化酶的用量发酵醪用糖化酶：W4=2737.4×150÷20000=20.5（kg）酒母用糖化酶：W5=2737.4×10%×70%×300÷20000=2.87（kg）（4）蒸煮醪量的计算蒸煮过程中采用直接蒸汽加热，之后又通过真空蒸发来进行冷却，故整个过程中蒸煮醪因冷凝水的加入和蒸发而发生着变化，需要进行分步计算醪量。a、粉浆量W6=2737.4×(1+3)=10950（kg）b、蒸煮醪的比热容混合物的比热容C混=(WaCa+WbCb+WcCc)/(Wa+Wb+Wc)薯干的比热容可根据绝干谷物

7、+水计算出。蒸煮醪的比热容可根据薯干+水计算出。c、喷射液化器后蒸煮醪量为：W7=10950+10950×3.62×(88-50)÷(2748.9-88×4.18)=11583（kg）d、液化维持罐后的蒸煮醪量为W8=11583-11583×3.62×(88-84)÷2288.3=11510（kg）e、糖化醪与发酵醪量的计算成熟发酵醪的量为：W9=1000×92.41%÷98%÷8.01%=11771（kg）需蒸馏的成熟发酵醪量为：W10=11771×1.06=12477（kg）入蒸馏塔的发酵醪乙

8、醇浓度：n=8.01%÷1.06=7.56%二氧化碳排放量：W11=11771×8.01%÷46×44=902（kg）酒母醪量：W12=（11771+902）÷1.1×0.1=1152（kg）糖化总醪量：W13=（11771+902）÷1.1×（1+0.1×70%）=12327（kg）f、成品与发酵废醪量的计算醛酒产量：1000×2%=20（kg）杂醇油产量：1000×0.5%=5（kg）废醪量：醪塔上升蒸汽量：V1=12477×7.56%÷47.18%=1999（kg）残留液量：