发酵工厂设计计算题

单罐年用气量：Va＝ 892（m3／h）×34×150＝4549608 （m3）
工厂设计习题
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• 专业设备设计选型 1、 某厂生产99%味精3000t/a，年生产天数300天，每吨 99%味精需糖液15.5m3，装料系数70%，发酵周期48h, 问：需要公称容积100m3的发酵罐几个才能满足生产要求？ （公称容积100m3的发酵罐全容积为118m3 ）
工厂设计习题
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Hale Waihona Puke 118m3 70% 2 300 3197(t / a) 3 15.5m
3197 3000 6.6% 3000
能满足产量要求。
工厂设计习题
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2、根据计算和资料，当罐的容积V≤5m3用夹套冷却。现有一种子罐， 筒体直径D＝0.9m，H封＝250mm，封头表面积S封＝0.95(m2) ，V封 ＝0.112m3，装液体积V醪＝0.775m3。 设定发酵温度32℃。冷却水初温23℃，终温27℃，每h、每m3发酵 液传给冷却器的最大热量约为4.18×6000kJ/(m3· h)，夹套传热系数K＝ 4.18×220kJ/(m2· h· ℃)。 （ 牛顿传热定律： F
／g）
工厂设计习题
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⑴ 求用于发酵的糖化醪量T发： T发×10% ＋ T发＝ 11771kg ＋ 902kg T发＝11521kg 酒母醪量＝ T发×10% ＝ 11521kg ×10% ＝1152.1kg ⑵ 求用于培养酒母的糖化醪量T酒： T酒＝酒母醪量× 70% ＝1152.1kg × 70% ＝806.5kg ⑶ 求用于培养酒母的薯干原料量G′薯干： ∵ 投入2737.4kg薯干原料得到11521kg发酵糖化醪。 ∴ G′薯干＝ 2737.4kg× 806.5kg／ 11521kg＝191.6kg
水衡算
1.10000t/a酒精蒸馏车间杂醇油提取工艺（气相抽提）如下： 精馏塔 杂醇酒气G1
第一次 冷凝
82.8℃杂醇酒精液体 第二次
冷却
25℃杂醇酒精液体 ＋ 20℃冷水 分离 盐析 杂醇油 淡酒
稀释至酒精含量10%（V/V）
工厂设计习题
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问：① 已知由精馏塔抽提的杂醇油酒气G1中杂醇油量占20%，经分离、 盐析得到的杂醇油量为7.21(kg/h)，占总杂醇油量的90%，试求杂醇 酒气G1(kg/h)。
⑵ 求生产1000kg无水酒精的理论淀粉消耗量： 1000×162/92＝1760.9kg ⑶ 求生产1000kg国标食用酒精的理论淀粉消耗量:
工厂设计习题
1
1760.9× 92.41%＝1627.2kg ⑷ 求生产1000kg国标食用酒精的实际淀粉消耗量G实: G实－ G实×8.55%＝ 1627.2kg G实＝ 1627.2kg／1－ 8.55%＝1779.3kg ⑸ 出酒率＝(1000／1779.3) ×100＝56.2%
工厂设计习题
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解：每天产99%味精10t，需糖液15.5×10＝155m3，为保证生产周转， 则所需发酵罐总容积V0＝ （155m3／ 70%）×（48／24）＝ 221.4×2＝442.8 （m3） 需要公称容积100m3的发酵罐N个： N＝ 442.8 （m3）／ 118m3＝3.75（个） 取公称容积100m3的发酵罐4个，并进行实际产量验算：
工厂设计习题
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设需冷却水用量W2
40.1[1655 4.35(82.8 25)] W2 914.5(kg / h ) 4.18(40 20)
总用水量W＝W1＋W2＝ 172.3(kg/h) ＋914.5(kg/h) ＝1086.6 (kg/h)
工厂设计习题
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• 无菌压缩空气消耗量 某厂生产99%味精3000t/a，公称容积100m3的发酵罐全 容积为118m3，装料系数70%，通气速率vvm（每分钟每m3 发酵液消耗xxxm3无菌空气）0.18，发酵时间34h，每年单 罐 发酵150批次。 求：单罐发酵无菌空气耗用量？单罐发酵年用气量？ 单罐：V＝ 118m3× 70%× 0.18×60＝892（m3／h）
工厂设计习题
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⑷ 酒母所需糖化酶量G酶: G酶＝ 300u／g× 191.6×1000／ 20000 u／g＝2.87kg
二、30000t/a啤酒生产 1、生产啤酒采用混合原料：麦芽和大米。已知100kg混合 原 料中麦芽75kg，水分6%，无水麦芽浸出率75%；大米 25kg，水分13%，无水大米浸出率92%，原料利用率 98.5%。求该100kg混合原料能生产12°热麦汁多少升 （L）？（ 12°热麦汁在100℃的相对密度为1.042）
物料衡算 一、10000t/a淀粉原料酒精 1、已知淀粉生产酒精过程中淀粉总损失率为8.55%，求生 产1000kg国标食用酒精（体积分数95%，质量分数 92.41%） 所需淀粉量和出酒率？ 解：⑴ 糖化
发酵 (C6H10O5)n ＋ nH2O C6H12O6 nC6H12O6
2C2H5OH ＋ 2CO2
2、已知酒母接种量10%，酒母醪的70%是糖化醪，酒母糖 化酶用量按300u／g（薯干原料）计。生产1000kg 95% 酒精成品薯干原料的实际消耗量为2737.4kg，成熟发酵 醪量为11771kg，相应发酵过程放出CO2总量为902kg。 求生产1000kg 95%酒精成品（v,体积 分数）所需酒母醪 量和生产酒母所需糖化酶量？（糖化酶的活力为20000 u
Q总
Ktm
）
工厂设计习题
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解： ① Q总＝4.18×6000×0.775＝1.94×104(kJ/h) 平均温差△tm＝9＋5/2＝7℃
F Q总 Kt m
1.94 104 3.0(m 2 ) 4.18 220 7
② 醪液浸没筒体高度H0：
H0 0.775 0.112 1.0(m) 2 0.785 0.9
工厂设计习题
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⑴ 求100kg混合原料提供的总还原糖量G总糖： G总糖＝ [ 75kg×（1－6%）×75% ＋ 25kg× （1－13%）×92% ] ×98.5%＝ [ 52.875kg ＋ 20.01kg ] ×98.5%＝71.79kg ⑵ 求12°热麦汁量G麦汁（kg） G麦汁×12%＝ G总糖 G麦汁＝ G总糖 ／ 12%＝ 71.79kg ／ 12%＝598.25kg ⑶ 求12°热麦汁体积V麦汁（L）： V麦汁＝598.25kg／ 1.042＝574 （L）
工厂设计习题
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热量衡算 • 30000t/a啤酒糖化车间 1、 某厂生产啤酒30000t/a，糖化工艺采用二次煮出法，已 知第二次煮沸前混合醪19045kg，温度为70℃。抽取混合醪 之一部分加热至100℃煮沸，然后与未抽取部分再次混合， 结束糖化，结束醪温为78℃。（假定混合醪的比热容c混合在 整个过程中维持不变）求被抽取煮沸的混合醪量（kg）？
解：设被抽取煮沸的混合醪量为G′，温度100℃；未抽取部分为（G混合 － G′），温度70℃；结束醪＝ G混合，温度为78℃。 根据热量衡算： G′× c混合×(100－78) ＝ （G混合－ G′） × c混合×(78－70)
工厂设计习题
7
30 G′＝8 G混合，则G′＝（4／15）× 19045kg＝5079kg
工厂设计习题
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查表知 ：当筒体直径D＝0.9m时，封头表面积S封＝0.95（m2）， S筒＝DH0 S夹＝S筒＋S封＝3.14×0.9×1.0＋0.95＝3.8(m2) S夹＞F，可满足工艺要求。
非标设备设计选型
尿素溶液贮罐容量的确定：P137
工厂设计习题
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某厂生产99%味精3000t/a，年生产天数300天，每吨99% 味精需糖液15.5m3，接种量1%，加尿素总量为发酵醪量的 4.0%，发酵醪密度为1050（kg/m3）。尿素配制成40%的溶 液流加，比重为1100（kg/m3）， 问：⑴每天用尿素多少？⑵每天 用40%的尿素溶液的体积是 多少？⑶每天盛装尿素溶液的贮罐容积有多大？（假定贮罐装 料系数为70% ）
G1 7.21 90% 20% 40.1(kg / h )
② 第二次冷却后用20℃冷水将酒精含量稀释至10%的目的是什么？
杂醇油的主要成分是异戊醇，而异戊醇同酒精是互溶的。由精馏塔抽提的杂醇 油酒气冷却到室温后，虽然可能分离成油层和水层，但由于其中酒精含量较多 （酒精浓度为42%～60%，V/V），使杂醇油的溶解度很大，油水难以分层。因 此，将粗杂醇油加水稀释至酒精含量在10%以下，则杂醇油在水层的含量为 2%～3%，而在油层的含量约80%，分离得到较高浓度的杂醇油。
工厂设计习题
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③ 已知杂醇酒气G1酒精含量为50%（V/V），若将其酒精含量稀释至 10%（V/V），则需加20℃冷水多少W1(kg/h)? 解： 设需加冷水W1(kg/h) 则有 40.1×42.43%＝(W1＋40.1)×8.01% W1＝212.4－40.1＝172.3(kg/h) ④已知酒精蒸汽含量50%（V/V）的蒸发潜热≈1655(kJ/kg)，比热容 ≈4.35〔kJ/(kg· K)〕，水的比热容≈4.18〔kJ/(kg· K)〕，水初温 20℃，终温40℃。求：将杂醇酒气G1冷却至25℃的冷却水用量W2？ 杂醇油分离、提取总用水量W？
工厂设计习题
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三、3000t/a味精生产 味精生产中，已知发酵初糖浓度150（kg/m3），糖酸转 化 率48%，谷氨酸提取率80%，味精对谷氨酸产率112%，倒罐 率1%，求生产1000 kg、纯度100%的味精所需发酵液量？ 解：设所需发酵液量为V（m3），则：
V× 150× 48%× （1－ 1% ）×80%× 112%＝ 1000 kg V＝ 1000／ 150× 48%× （1－ 1% ）×80%× 112%＝15.66 （m3）