需精制液中柠檬酸含量为：305.42÷98%=311.7t/d
需分离液中柠檬酸的含量为：305.42÷（95%×98%）=328.06t/d
4.1.7淀粉质原料年产10万吨一水柠檬酸厂总物料衡算
即对生产91625.44t/a99.5%无水柠檬酸的薯干原料柠檬酸厂进行计算。
（1）柠檬酸成品
日产食用99.5% 无水柠檬酸量为305.42t，取整数为306t 日产副产品为：306×2÷98=6.24t 则日产总量为：312.24t
实际年产量为：食用柠檬酸量为：306×300=91800t/a 副产物为：6.24×300=1872 t/a 总产量为：93672 t/a （2）主要原料薯干用量
日耗量：1390.57×10－3×312.24=434.19t 年耗量：434.19×300=130257t
（3）根据以上计算，将物料衡算结果列于表3-1。
表3-１ 100000t/a料柠檬酸厂物料衡算表
物料名称
每吨产品耗物量
（kg）
食用柠檬酸 副产品 薯干原料 淀粉 α-淀粉酶 发酵醪 接种量 成熟蒸煮醪 薯干浆量
980 20 1390.57 973.4 0.56 8221.1 747.37 7473.17 19806.17
年产10万吨耗物量
每天（t/d） 每年(t/a) 306 6.24 434.19 303.93 0.17 2566.96 233.36 2333.42 6184.27
91800 1872 130257 91179 51 770087 70008 700026 1855280
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4.2热量衡算 4.2.1液化热平衡计算
喷射加热器耗热
喷射加热初温t1=50℃加热后t2=100℃ 醪液的比热容为C1 =3.91kJ/(kg·℃) 由工艺可知:
经过喷射加热器温度由t1=50℃升温至t2=100℃
Q= C1×G醪液(100-50)
=3.91×19806.17×(100-50)
=3872106.2 kJ
4.2.2发酵过程中的蒸汽耗量的计算
（1）蒸汽用量的计算公式
整个生产过程采用蒸汽加热， 蒸汽耗用量计算公式为：D?DC?t2?t1?Q总 ??I?i???I????式中：η——为蒸汽的热效率，取??95%；
I——汽化潜热。 （2）基础数据
在280C下，查得：淀粉的比热容为1.55kJ/kg?K 水的比热容为4.174kJ/kg?K
加热蒸汽的热焓为2549.5kJ/kg?K
加热蒸汽的冷凝水的热焓为1250.60kJ/kg?K 由前面的计算可知，日耗薯干粉量为434.19t/d 日耗淀粉量为303.93t/d 日耗薯干浆量为2333.42t/d
则日耗调浆用水量为：2333.42-434.19=1899.23 t/d 日耗淀粉浆量为：303.93+1899.23=2203.16 t/d
淀粉浆中含水量为：（1899.23÷2203.16）×100%=86.2%
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淀粉浓度为：（303.93÷2203.16）×100%=13.8% 由此可算得淀粉浆的比热容为：
C=C淀粉×X+C水×Y=1.55×13.8%+4.174×86.2%=3.8kJ/kg?K 式中：X——淀粉浓度，13.8%
Y——水浓度，86.2% （3）生产过程中蒸汽耗量的计算 ①培养基灭菌及管道灭菌：
培养基采取连消塔连续灭菌，进塔温90℃，灭菌130℃ 则灭菌用蒸汽量：D?DC?t2?t1?
?I????每罐的初始体积为180 m3，初糖浓度是13g/100ml，灭菌前培养基含糖量19%。
其数量为：180×13%÷19%=123.16t
灭菌加热过程中用0.3MPa，蒸汽（表压）I=2725.3kJ/kg，由维持罐（90℃），进入连消塔加热至130℃，糖液比热容3.69kJ/kg?K。
每罐灭菌时间3h，输料流量123.16÷3=41.05 t/h， 消毒灭菌用蒸汽量：
D=41050×3.69×(130-90)÷[(2725.3-130×4.18) ×95%]=2923kg/h=2.92t/h； 每天培养基灭菌用蒸汽量：2.92×3×4=35.04 t/d；
所有用罐空罐灭菌及相关管道灭菌用蒸汽量，据经验取培养基灭菌用蒸汽量的10%，则：D1=35.04×10%=3.5t/d。 ②.加热发酵醪所用的蒸汽量D6：
柠檬酸水溶液的比热容可按下式近似计算： C=(0.99-0.66ω+0.0010t) ×4.16 式中：0.99——比热容kJ/kg?℃
ω——柠檬酸质量分数，ω=（312.24÷2566.96）×100%=12.2% t ——温度，℃ 代入上式，得：
C=（0.99-0.66×12.2%+0.0010×35）×4.19=3.96kJ/kg?K 那么由此可得D6为：
D6= GC(t1-t2)/(I-λ)η=2566.96×3.96×（85-35）÷（2549.5-1250.60）×95% =411.89t/d=123567t/a （4）将发酵段蒸汽衡算列于表3-2。
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表3-2 发酵车间蒸汽衡算
生产 工序 培养基灭菌 加热发酵醪 空罐灭菌 合计
日用蒸汽量
(t/d) 35.04 411.89 3.50 450.43
平均蒸汽用量
(t/h) 2.92 17.16 0.15 20.23
年用蒸汽量 （t/a） 10512 123567 1050 135129
4.2.3发酵过程中的冷却水耗量计算
已知发酵过程中的发酵热为4.18×6000 kJ/m3?h，200 m3的发酵罐一般装料量为180 m3（填充系数为0.9），则
W酵?Q4.18?6000?180 =
4.18?(28?15)C水（t2?t1)=83077kg/h=1993.848t/d=598154.4t/a
已知25 m3的种子罐（填充系数0.7），装料量为17.5 m3
W种子=4.18×6000×17.5÷[4.18×(28-15)]=8077kg/h=193.85t/d=58155t/d 将发酵段水衡算列入表3-3。
表3-3 发酵车间冷却水衡算表
生产 工序 发酵罐用水 种子罐用水 合计
平均耗水量
(t/h) 1993.848 193.85 2187.7
日耗水量 (t/d) 83077 8077 91154
年耗水量 (t/a) 598154.4 58155 656309.4
4.2.4发酵过程中的无菌空气耗用量的计算
（1）单罐发酵罐用无菌空气量：
根据无菌空气用量的计算公式： V=发酵罐体积×通气速率×填充系数
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已知：发酵罐体积为200 m3 通气速率为0.18vvm 填充系数为60%
则：V=200×0.18×60%=21.6 m3/h （2）单个种子罐用无菌空气量：
取种子罐的空气消耗量为发酵过程空气耗量的25%, 则: V=25%V=25%×21.6=5.4 m3/h
（3）将发酵车间蒸汽衡算列入表3.4。
表3-4 发酵车间无菌空气用量衡算表
设备 名称 发酵罐 种子罐 总用量
单罐每小时用气
量(m3/h) 21.6 5.4 27
单罐每日用 气量(m3/d) 518.4 129.6 648
每罐每年用 气量(m3/a) 155520 38880 194400
年总用 气量m3/a 6220800 1555200 7776000
5.糖化车间设备设计与选型
以薯干为原料生产柠檬酸是我国特有的柠檬酸粗料发酵工艺，原料预处理设备可全部采用国产定型的粮食及饲料处理机械，生产过程简单、处理成本低、设备投资省。
5.1调浆桶的选型
(1)已知薯干浆的流量为G=26.9kg/h,即V=G÷ρ=26.9÷1.66=16.20m3/h。设料液滞留时间为30min。
V有效=Vτ(m3)
V有效-设备有效容积 V-流量 τ-滞留时间
V有效=(16.20÷60)×30=8.1m3
(2)设备数量的计算
n=V有效÷(υV单)
V单-单台设备容积(m3) υ-填充系数(%)
其中V单=6m3 υ=70%
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