酒精生产中常用的物料计算.docx

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酒精生产中常用的物料计算

淀粉生产酒精物料衡算

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响方程：

      （C6H10O5）n十nH26H22O6—→n2C2HO—→nC5OH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：

那么有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。

原理与上一样。

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，那么有

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。

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。

其反响原理可用下式表示：

          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。

根据可得糖蜜中蔗糖量为：

       1000×45％＝450kg

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。

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，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Bxl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

那么所需糖度为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

那么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

假设水的比重按1计算，那么应加水5.227m3。

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，

那么（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场繁殖。

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，那么根据公式

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

6如何估算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％，复原糖含量为15％，不发酵性糖含量为5％，蔗糖理论产96％（容量）的酒精率为57.38％，复原糖理论产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，其中含复原糖分应为：

15%×20/85=3.53%

根据条件，蔗糖和复原糖理论产酒率分别为57.38％和54.49％，那么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。

发酵完毕后，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%

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，在酒母醪中参加硫酸进展以酸治酸，将原酸度为3.5°的酒母醪调到酸度为5.5°时，需参加比重为1.84的浓硫酸多少?

酒母醪体积为6m3。

苦处理假设干小时后，再用酸度为3.0°的鲜糖化醪来降低酸度，需参加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，需参加浓度为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，需参加此种浓硫酸为：

（5.5—3.5）X0.49×6×103＝5.88kg

或（5.5—3.5）×0.272×6×103＝3264ml＝3.264l。

设加酸处理假设干小时后，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，那么得如下方程：

（5.5—4.5）×6＝（4.5—3.0）×x

那么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，需参加酸度为3.0°的糖化醪4m3。

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，酵母细胞数到达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％

那么全氮=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，那么配制酒母培养的酒母醪时，就不需要再添加氮源。

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％，那么有：

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＝Wl×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。

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响，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响时的分子。

假设实际生产中淀粉利用率为90％，那么实际需要淀粉量为：

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分钟使糖化效率到达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，那么实际添加量为：

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历中获得，对生产来说，最好是采用小型实验获得比拟确切的加曲量。

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。

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，设发酵罐中不参加糖化醪时，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

设每小时流参加1*发酵罐中16Bx糖化醪体积为X1m3，那么其中流加量为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，根据连续发酵理论那么为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，每小时应参加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，那么其流加量为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，每小时应参加16Bx的糖化醪4.5m3，才能使2*发酵罐中保持物料平衡。

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响式。

（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的反响式：

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CO27089kg。

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剩余糖量。

例如：

有含复原糖为12％的发酵醪1500g，通过酵母发酵后重量减轻到1420g（即产生CO280g），求此发酵醪发酵完毕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复原糖为：

12％×1500＝180g

由题中可知产生CO2为80g，那么产生80gCO2需耗复原糖

为Xg：

根据C6H12O6—→2C2H5OH十2CO2↑

         180       92     88

     X                80

∴2＝180×80／88＝163.64g

又根据上面反响式得到所产纯酒精量为：

92×163.64／180=83.64g

那么此发酵醪发酵完毕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

∴发酵后发酵醪中复原糖剩余量为：

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？

淀粉质原科加热进展蒸煮时，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

那么加热蒸煮时，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，那么整个蒸煮过程中要消耗蒸气为：

1859×90÷60＝2788.5kg。