淀粉生产酒精物料衡算

淀粉⽣产酒精物料衡算
淀粉⽣产酒精物料衡算
9.1纯淀粉⽣产酒精如何计算?
淀粉⽔解发酵⽣成酒精的化学反应⽅程：
(C6H10O5)n⼗nH26H22O6—→n2C2H O—→nC 5OH⼗n2CO2↑
淀粉葡萄
糖酒精
分⼦量：162.14 180.16 92.14
(1)设100％的淀粉100kg，理论上产100％的酒精为xKg：
则有 x＝92.14×100／162.14≈56.82kg
即是100kgl00％的淀粉理论上产100％酒精约56.82kg。

(2)100kg100％的淀粉理论上产96％(容量)的酒精为：
56.82÷0.9385≈60.54Kg
注：0.9385是96%(容量)的酒精换算成100%的酒精的折算系数，即是100kg96%(容量)的酒精中含纯酒精93.85Kg。

(3)100kg100％的淀粉理论上产95％(容量)的酒精为
56.82÷0.9241≈61.49kg
其中0.9241也是95％(容量)的酒精折算系数。

原理与上相同。

9.2常⽤原料的理论产酒精量如何计算?
常⽤原料，是指含有⼀定淀粉的⼲原料或鲜原料的理论产酒精的计算，它是先测得原料中含淀粉量，然后将换算成淀粉量后再计算其产酒精量。

例1：含淀粉为63％的苕⼲100kg，求理论上能产100％的酒精多少kg？
根据已知条件可知原料中共有淀粉
100×63％＝63kg
从上⾯的计算中已经知道100kg淀粉可产100％的酒精56.82kg，所以63kg淀粉可产酒精为xkg，则有
x＝56.82×63／100≈35.8Kg
同理可求得63kg淀粉，产96％(容量)的酒精为38.1kg，产95％(容量)的酒精⼒38.7kg。

例2：某鲜苕含淀粉为18％，求⽣产1吨95％(容量)的酒精，理论上需要多少吨鲜苕？
设⽣产1吨95％(容量)的酒精需淀粉为xkg，根据100kg淀粉可产95％(容量)的酒精61.49kg可得
x＝100×1000／61.49≈1626.3kg
所以需含淀粉为18％的鲜苕为：
1626.3÷18％≈9035kg＝9.035吨
即⽣产1吨95％(容量)的酒精，理论上需要含淀粉18％的鲜苕9.035吨。

9.3 糖蜜原料的理论产酒精量如何计算?
糖蜜原料⽣产酒精，主要是利⽤糖蜜中所含蔗糖⽔解后，发酵产⽣酒精。

其反应原理可⽤下式表⽰：
C12H22O11⼗H2O─→2C6H12O6─→4C2H5OH⼗4CO2↑
蔗
糖葡萄糖、果糖酒精
分⼦量
342.2 360.3 184.28
(1)100kg纯蔗糖可产100％酒精：
184.28×100／342.2≈53.85kg
即100kg纯蔗糖，理论上可产100％的酒精53.85kg。

(2)100kg纯蔗糖可产96％(容量)的酒精为：
53.85÷0.9385≈57.39kg
可产95％(容量)的酒精为
53.85÷0.9241≈58.27kg
(3)糖蜜原料产酒精的理论计算，是先求出糖蜜中的蔗糖含量，再根据蔗糖求得糖蜜原料的酒精理论产量。

例如，有含蔗糖45％的糖蜜1000kg，求理论上应产100％的酒精多少kg。

根据已知可得糖蜜中蔗糖量为：
1000×45％＝450kg
已知100k8蔗糖可产100％的酒精53.85kg。

所以450kg蔗糖可产100％的酒精为：
450×53.85／100≈243.2Kg
即是1000kg含蔗糖为45％的糖蜜，可产100％的酒精242.3kg。

同理可求得1000kg含蔗糖45％的糖蜜产96％(容量)的酒精258.1kg，产95％(容量)的酒精262.2kg。

9.4如何计算制备稀糖液时糖蜜的添加量和加⽔量?
根据题意，已知糖蜜糖度为Bx1，稀释后的稀糖液糖度为Bx2，制备稀糖液的体积为V2。

求添加糖度为Bx1的糖蜜为多少?需加多少⽔?
设所需糖度为Bx l的糖蜜重W1，根据糖度与⽐重的关系，查附表，求出在Bx1时和Bx2时的⽐重分别为d1和d2。

由于稀释前后溶质的含量不变，从⽽可得⽅程：
W1×Bx1＝V2×d2×Bx2 (V2×d2为稀释后的重量W2)
所以 W1＝V2×d2×Bx2／Bx1
则所需糖度为Bx1的糖蜜的体积为V1。

V1＝W1/d1=V2×d2×Bx2/(Bx1×d1)
故稀释到Bx2时的加⽔量为W3
W3＝V2×d2-W1=W1（Bx1-Bx2）/Bx2
注：式中的Bx都是以20℃为标准。

例如，某酒精⼚，要制备14Bx的糖蜜酒母醪6m3，求所需80BX的糖蜜多少m3？应加⽔多少m3？
设所需80Bx的糖蜜w1吨，根据糖度与⽐重的关系查表可知，当为80Bx时，⽐重d1＝1.417t／m3，当为14Bx时；⽐重d2＝1.056t／m3。

根据公式 W1＝V2×d2×Bx2／Bx1，V2＝6m3
则 W1＝6×1.056×14／80=1.1088t
V1＝W1／d1=1.1088／1.417=0.782m3。

稀释时的加⽔量为W2
W2=V2×d2-W1=6×1.056－1.1088=5.227t
或者⽤ W2＝W1×（BX1-BX2）／Bx2=1.1088×（80-14）／14=5.227t
若⽔的⽐重按1计算，则应加⽔5.227m3。

9.5如何估算在正常情况下的酒母成熟时间?
在估算酒母的成熟时间时，酒母醪的体积是巳知，设为
V1，成熟酒母醪中的酵母细胞数⼯艺指标中已规定，设为
X1亿／ml，接种量为V2，每毫升中酵母细胞数为X2亿，酵母
菌繁殖的世代时间为120分钟，通风培养的情况下，⼀般需
90⼀100分钟。

成熟酒母醪中酵母细胞总数为 V1×X1
接种时的酵母细胞总数为 V2×X2
根据酵母菌的繁殖规律，
则 (V2×X2)×2n＝V1×X1
式中n为繁殖代数。

整理上式，取对数得：
n＝lg（V1×X1）-lg（V2×X2）/lg2≈3.3lg×V1×X1／V2×X2
由于酵母菌繁殖世代时间(即繁殖1代所⽤时间)为2
⼩时，所以，酒母的成熟时间就是：
2n＝6.6lg×V1·X1／（V2X2）（⼩时）
例如，某酒精⼚，酒母醪为10m3，成熟时要求酵母细胞数为1.2亿／ml，接种量为100ml，其中酵母细胞数为1.8亿／ml。

采⽤通风培养，酵母菌繁殖世代时间为100分钟，求在正常培养条件下，⾄少需要多少⼩时，酒母才能成熟。

假设酵母菌接⼊酒母醪中就开始繁殖。

10m3的酒母醪成熟时，其中共有酵母细胞数为：
10×106×1.2＝1.2×107亿
100ml接种量中的酵母细胞数为：
100×1.8＝1.8×102亿
设酵母细胞从1.8×102亿增加到1.2×107亿时的繁殖代
数为n，则根据公式
n＝3.3lg×V1×X1／（V2×X2）得：
n＝3.3lg×1.2×107／1.8×102=3.3×4.8239≈16代
酒母⾄少需培养
16×100／60＝27⼩时
9.6如何估算已知成分的糖蜜发酵醪发酵后的含酒分和最低残糖分?
例如：某糖蜜原料中，蔗糖含量为35％，还原糖含量为15％，不发酵性糖含量为5％，已知蔗糖理论产96％(容量)的酒精率为
57.38％，还原糖理论产96％(容量)的酒精率为54.49％，设原糖蜜的糖度为85Bx，采⽤20Bx的单流加进⼊发酵罐，求发酵成熟时的含酒分和最低残糖分。

当85Bx的糖蜜稀释到20Bx后，其中所含蔗糖分为：
35%×20/85=8.24%
从85Bx稀释到20Bx后，其中含还原糖分应为：
15%×20/85=3.53%
根据已知条件，蔗糖和还原糖理论产酒率分别为57.38％和54.49％，则此时发酵醪中成熟时含96％(容量)酒分为：
(8．24％×57.38％⼗3.53％×54.49%)×100％
＝(0.0472811⼗0.0192349)×100％
=6.65％(重量)
此时相对于发酵成熟醪中含纯酒精为：
6.65％×0.9385=6.24％
注：0.9385为96%(容量)的酒精与纯酒精的折算系数。

发酵结束后，发酵醪中最低残糖分假设就只有不发酵性糖未发酵，仍留在发酵醪中，所以最低残糖分应为：
20×5%/85=1.18%
9.7如何估算调整酿度的酸、醪的添加量?
例如，某酒精⼚，为了挽救被杂菌污染的酒母，在酒母醪中加⼊硫酸进⾏以酸治酸，将原酸度为3.5°的酒母醪调到酸度为5.5°时，需加⼊⽐重为1.84的浓硫酸多少?酒母醪体积为6m3。

苦处理若⼲⼩时后，再⽤酸度为3.0°的鲜糖化醪来降低酸度，需加⼊多少这样的糖化醪才能使酒母醪的酸度从5.5°降到4.5°？假设调酸中不受其它因素的影响。

根据实验测得，要使每升酒母醪酸度上升10，需加⼊浓度为98％的浓硫酸0.49g或0.272ml，所以把6m3原酸度为3.5°的酒母醪调到酸度为5.5°时，需加⼊此种浓硫酸为：
(5.5—3.5)X 0.49×6×103＝5.88kg
或 (5.5—3.5)×0.272×6×103＝3264ml＝3.264l。

设加酸处理若⼲⼩时后，添加酸度为3.0°的糖化醪使酒母醪酸度从5.5°下降到4.5°的添加量为xm3，根据题意，添加糖化醪酸度上升量必须等于酒母醪中酸度下降量，则得如下⽅程：
(5.5—4.5)×6＝(4.5—3.0)×x
则 x＝（5.5-4.5）×6/（4.5-3.0）=4m3
所以，要使6m3的酒母醪酸度从3.5°上升到5.5°时，需加浓度为98％的浓硫酸5.88kg；要使此酒母醪酸度从5.5°下降到4.5°时，需加⼊酸度为3.0°的糖化醪4m3。

9.8如何估算酒母醪中氮源的添加量?
例如，某酒精⼚，酒母培养时，酒母醪的体积为10m3，要求酒母成熟时，酵母细胞数达到1.5亿／ml，接种量为500ml，其中酵母细胞数为1.8亿／ml，采
⽤1500kg含粗蛋⽩质为9％的⽟⽶为酒母醪原料，试问配制培养酒母的酒母醪时，是否还需添加氮源？
据题中已知条件，酒母成熟时的酵母细胞总数为：
10×106×1.5亿
接种时的酵母细胞总数为500×1.8亿
因为l亿个鲜酵母细胞重约为7mg，鲜酵母细胞中含氮2％，所以培养过程中增加的酵母细胞中含氮量为：
(10×106×1.5—500×1.8)×7×2％＝2099874mg≈2.1kg
即是培养过程中增加10×106×1.5—500×1.8＝14999100亿个酵母细胞，需要100％能合成细胞的氮源2.1kg。

原料中含粗蛋⽩9％，根据粗蛋⽩百分率与全氮百分率的关系式：
粗蛋⽩％＝6.25×全氮％
则全氮=粗蛋⽩%/6.25
所以原料中全氮含量为9%/6.25＝1.44％
1500kg⽟⽶原料中共含氮量为：
1500×1.14％＝21.6kg
假设原料中的氮只有30％能被酵母合成细胞，即原料中的有效氮量为：
21.6×30％=6.48g
6.48kg＞2.1kg，即是原料中的有效氮量⼤于酵母合成细胞所需的氮量，则配制酒母培养的酒母醪时，就不需要再添加氮源。

9.9如何计算任意浓度(容量)酒精中纯酒精含量?
例如，在20℃时，有90％(容量)的酒精1000kg，试问其中含纯酒精多少kg?
巳知90％(容量)的酒精，查附表可得⽐重为0.82925，纯酒精的⽐重为0.78934，设90％(容量)的酒精的重量百分含量为W％，则有：
90%=W%×0.82925/0.78934
W%=90%×0.78934/0.82925≈85.6685%=0.856685
即是90％(容量)的酒精换算为纯酒精的折算系数为0.856685。

故1000kg90％(容量)的酒精中含纯酒精为：
1000×0.856685＝856.685≈856．7kg
从上⾯的计算中可以看出，在任意容量百分率下的酒精重量，换算为纯酒精的重量时，先应求出该容量百分率下的重量百分率，再求得其纯酒精的重量。

即可⽤如下公式表⽰：
W％＝V%×0.78934/d
W2＝W l×W％
式中：V%——容量百分率；
d——容量百分率为V％的⽐重；
W％——在V％的重量百分率；
0.78934——纯酒精在20／4℃时的⽐重；
W1——在V％时的酒精重量；
W2——换算为纯酒精的重量。

9.10怎样根据⽇产量计算⽤曲量？
例如，某酒精⼚⽇产纯酒精10吨，酒精⽣产原料为淀粉质原料。

在糖化时，采⽤糖化⼒为1000单位的液体曲作为糖化剂，求每⼩时⾄少需要这种液体曲多少？要求每克淀粉在糖化过程中，液体曲添加量为250—300单位。

根据淀粉转化为酒精的反应，可知每天⽣产纯酒精10吨，每⼩时理论上需耗淀粉量为：
162×10×1000/24×92=733.7kg／h
式中162、92分别为淀粉和酒精参与反应时的分⼦。

若实际⽣产中淀粉利⽤率为90％，则实际需要淀粉量为：
733.7/90%=815.2kg／h
⼜根据糖化⼒定义可知，每⼩时1ml液体曲能转化淀粉的量为：
162/180×1000=900mg/1ml
注：162／180为淀粉与葡萄糖的换算系数。

在糖化过程中，假设要求糖化25分钟使糖化效率达到45％，按此推算每⼩时应加液体曲量为：
815.2×106×25/60×45%÷900=169833.2ml/h≈0.1698m3/h
实际⽣产中，为了保证有⾜够的后糖化作⽤，把整个糖化中(前、后糖化作⽤)
糖化⼒的损失按30％计算，则实际添加量为：
0.1698⼗0.1698×30％＝0.22074m3／h
即⽇产纯酒精10吨，每⼩时需耗糖化⼒为1000单位的液体曲0.22074m3。

这时每克淀粉的加曲量为：
0.22074×1000×1000×1000÷（815.2×1000）=271单位
所以，每克淀粉的加曲量为271单位，在250⼀300单位之间，故合符题意。

注：有的⼚加曲量计算并不是按糖化⼒原理来推导．⽽是从⼩型实验或经验中获得，对⽣产来说，最好是采⽤⼩型实验获得⽐较确切的加曲量。

现在很多⼚均采⽤每g淀粉添加200——230单位的加曲量，这个数据是否可⾏，应根据各地的⽣产原料、⽣产⼯艺、⽣产条件来加以验证，从⽽获得准确、可⾏的加曲量。

9.11如何计算连续发酵中的物料添加量?
某酒精⼚采⽤连续发酵，其发酵罐的有效容积都是60m3，根据⼯艺规定，1*发酵罐保持精度为8Bx，2*发酵罐保持糖度为
6Bx，添加糖化醪的糖度为16Bx，设发酵罐中不加⼊糖化醪时，每⼩时糖度下降1Bx，求连续发酵中建⽴物料平衡后，采⽤l*、2*发酵罐分别连续添加糖化醪时，1*发酵罐每⼩时需添加16Bx的糖化醪多少m3，2*发酵罐需添加多少16Bx的糖化醪，才能使发酵罐内保持物料平衡?
根据连续发酵物料平衡理论，1*发酵罐中物料平衡公式为：
流加量＝消耗量+流出量
设每⼩时流加⼊1*发酵罐中16Bx糖化醪体积为X1m3，则其中流加量为16Bx×X1；发酵罐中每⼩时糖度下降1Bx，所以每⼩时发酵罐中消耗量为1Bx×60；1*发酵罐流出的物量，根据连续发酵理论则为8Bx×X1。

代⼊物料平衡公式得：
16Bx×X1＝1Bx×60⼗8Bx×X1
解此⽅程得： X1=7.5m3
即1*发酵罐建⽴物料平衡后，每⼩时应加⼊16Bx的糖化醪7.5m3，才能使1*发酵罐中物料保持平衡。

2*发酵罐根据连续发酵理论，其中的物料平衡公式为：
流加量+流⼊量＝消耗量+流出量
设2*发酵罐每⼩时流加16Bx的糖化醪体积为X2m3，则其流加量为16Bx×X2，流⼊量为8Bx×7.5，消耗量为1Bx×60，流出量为(7.5+x2)×6Bx，将它们代⼊公式得：
16Bx×X2⼗8Bx×7.5＝1Bx×60+(7.5⼗X2)×6Bx
将上式整理得： X2＝4.5m3
即2*发酵罐建⽴物料平衡后，每⼩时应加⼊16Bx的糖化醪4.5m3，才能使2*发酵罐中保持物料平衡。

9.12不同原科在主发酵期的CO2产⽣量如何计算?
设有150m3的淀粉发酵醪，发酵醪中的糖含量相当于含淀粉18％，其⽐重为1.074kg／l，主发酵的真正发酵度为50％，求此发酵醪在主发酵期，最多能产⽣多少公⽄CO2？
根据题意可知，主发酵期中被发酵的淀粉量为：
150×1000×1.0741×18％×50％＝14500.35kg
再根据淀粉发酵产⽣⼆氧化碳的反应式。

(C6H10O5)n⼗nH2O—→2nC2H5OH⼗2nCO2↑
162 2×44
14500.35kg xkg
得CO2的⽣成量
x=2×44×14500.35/162≈7877kg
所以，150m3相当于含淀粉18％的发酵醪，在主发酵期最多能产⽣7877KgCO2
⼜如：在主发酵期完全发酵14500.35kg蔗糖时，最多能产⽣多少公⽄CO2?
根据蔗糖发酵产⽣CO2的反应式：
C12H22O11⼗H2O—→4C2H5OH⼗4CO2↑
342 4×44
14500.35kg xkg
得CO2的产⽣量
x＝4×44×14500.35/342=7462kg
即在主发酵期中发酵14500.35kg蔗糖，最多能产⽣7462kgCO2。

假设主发酵期完全发酵葡萄糖14500.35kg，最多能产⽣CO2量应根据：
C6H12O—→2C2H5OH⼗2CO2↑
180 2×44
14500.35kg xkg
得
x＝2×44×14500.35/180=7089kg
故完全发酵14500.35kg葡萄糖最多能产⽣CO2 7089kg。

另外还可根据发酵中CO2产⽣量来计算发酵中酒精⽣成量和残余糖量。

例如：有含还原糖为12％的发酵醪1500g，通过酵母发酵后重量减轻到1420g(即产⽣CO2 80g)，求此发酵醪发酵结束时其中酒精浓度及残糖量。

假设繁殖酵母和其它耗糖为2％。

解：此发酵醪在发酵前共含还原糖为：
12％×1500＝180g
由题中可知产⽣CO2为80g，则产⽣80gCO2需耗还原糖
为Xg：
根据 C6H12O6—→2C2H5OH⼗2CO2↑
180 92 88
X 80
∴ 2＝180×80／88＝163.64g
⼜根据上⾯反应式得到所产纯酒精量为：
92×163.64／180=83.64g
则此发酵醪发酵结束时其中含酒精浓度为：
83.64/（1500-80）×100%=5.9％(重量)
发酵中共损耗糖量为：180 × 2％=3.6g
∴发酵后发酵醪中还原糖残余量为：
180—(163.64⼗3.6)＝12.76g
故发酵醪中残糖分为
12.76/（1500-80）×100%=0.89％(重量)
以上计算，对⽣产中作⼩型实验前的理论计算有⼀定的参考价值，并能帮助校正和找出实验中存在的问题。

9.13原料蒸煮时获、耗蒸⽓量如何计算？
淀粉质原科加热进⾏蒸煮时，所需蒸⽓量可⽤如下公式
计算。

每⼩时内耗蒸⽓量⽤D表⽰，即是：
D＝GC（t2-t1）/I-λkg／h
式中： G——进⼊蒸煮锅内的粉浆量kg／h；
C——粉浆的⽐热千卡／kg·℃；
t1——进⼊蒸煮锅前的粉浆温度℃；
t2——蒸煮温度℃；
I——加热蒸⽓的热焓kcal/Kg；
λ——加热蒸⽓冷凝⽔热焓kcal／kg。

粉浆⽐热可按下式计算
C=C0X/10C=C⽔（100-X）/100
式中：C——所求粉桨⽐热kcal／k6·℃；
C0——⼲物质的⽐热kcal／kg·℃，对于淀粉质
原料，可取C。

＝0．37kcal／kg·℃
X——粉浆中含⼲物质量(％重量)
C⽔——⽔的⽐热，取C⽔=1kcal／kg·℃
例如，有⼀酒精⼚，进⼊连续蒸煮锅的粉浆量为15000kg／h，粉浆温度为70℃，含⼲物质为20％，蒸煮温度为143℃，蒸煮压⼒为5atm(表压)，计算每⼩时蒸煮中耗蒸⽓量多少kg?
根据上⾯的公式可求得粉浆的⽐热：
C＝C0X/100=C⽔（100-X）/100
=0.37×20/100=1×（100-20）/100
＝0.874kcal／kg·℃
查有关表得：
I＝657.8kcal／kg
⼊＝143kcal／kg
则加热蒸煮时，每⼩时耗⽤蒸汽量为：
D＝GC（t2-t1）
=15000×0.874×（143-70）/（657.8-143）
＝1859kg／h
假设原料需蒸煮90分钟，则整个蒸煮过程中要消耗蒸⽓为：1859×90÷60＝2788.5kg。