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3 工艺计算及设备选型
工艺计算的主要内容是物料衡算和能量衡算，物料衡算主要有原料（大米和麸皮）消耗的计算，还有液化酶、糖化酶、碳酸钙、浓硫酸和活性炭等含量使用的计算。能量计算主要是蒸汽用量的计算和冷却水用量的计算。
3.1 设计工艺的条件和要求
（1）规模：年产乳酸总量为1000吨，其乳酸的纯度要求是80% （2）原料：大米含量为10%；
（3）淀粉：淀粉在大米中的含量为70%； （4）淀粉与葡萄糖的理论转化率：111%； （5）总发酵周期：72小时； （6）发酵的转化率：90%； （7）年生产天数：300天计算； （8）糊化的温度：90℃计算；
（9）提取过程总收率：75%；第一次过滤收率为0.9；第二次为0.92；浓缩的效率为0.9；
（10）精制过程总收率：80%；酸解总收率0.92；离子交换效率为0.9；浓缩率0.96；
3.2 设备计算及选型 3.2.1 发酵罐的选型
①发酵罐的体积
单个发酵罐的体积为60m3，（其装液系数为0.65）。 ②发酵罐的数目
单个发酵罐单批次生产100%的乳酸的生产量
M单管单批量=V发×装液系数×糖浓度×转化率×总收率×（1－0.0001%）×密度 =60×0.65×10%×70%×111%×93%×75%×0.8×（1－0.0001%）×1.2 =2.028吨 年产100%乳酸的量
纯乳酸量为1000×0.8=800吨 发酵罐所需的罐数
N发酵罐数=年产纯乳酸量÷（年总工作日×单罐单批生产量×24÷72）
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=800÷（300×2.028×24÷72） =4个
取体积为60m3的发酵罐4个。
3.2.2 调浆罐的选型
①调浆罐的容积
单个调浆罐的体积是60m3，（其装液系数0.75）。 ②调浆罐的数目
N=4×V发酵罐容积×发酵罐的装液系数÷（调降灌装液系数×V调浆罐）
=4×60×0.65÷（0.75×60） =3.47个 取6 0m3的调浆罐4个。
3.2.3 种子罐的选型
（1）单批种子液中的用量（发酵时间72小时，接种量是0.1）
V单=4×60×0.65×0.1
=15.6m3 (2)种子液的总量
V总=15.6÷0.75 =20.8 m3
（3）罐数（种子罐体积为10 m3，装液系数是0.75，种子的培养时间是30小时）
N种=20.8÷（10×0.75×24÷30）
=3.47个 种子罐的罐数为4个。
3.2.4 预热罐的计算
①预热罐容积
预热罐的单个体积为12m3（其装液系数为0.8） ②数量
N预热=4×60×0.65÷（12×0.8）×3÷24
=3个 生产需要3个12 m3的预热罐
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3.2.5 压料罐计算
①压料罐容积：单罐体积是15m3（装液系数是0.8） ②压料罐数量 预热过程：
N=4×60×0.65÷(15×0.8×8)
=2个
3.2.6 第一次压滤
处理量为60×0.75=45m3 ①板框压滤机选型：
选择过滤能力为0.056的板框压滤机，型号为BMS10÷635-10型。 ②板框压滤机的数量 每天过滤总面积
S=2×45÷（24×0.056×10）=6.7
N=6.7÷10≈1台 ③沉降罐体积
单沉降罐的体积是15m3（其装液系数是0.8） ④沉降罐的数量
N沉降罐=4×60×0.65×1.2÷(15×0.8×8)
≈3
3.2.7 第二次板框压滤
①板框压滤机型号与第一次相同：
②板框压滤机数量（假设第一次吸水量为发酵液的20%）： 洗完第一次后液体总量为
V=4×60×0.65×（1+0.2）
=216m3 每天的过滤面积是216÷（24×0.056）=16.1 台数N=16.1÷10≈ 2台
3.2.8 双效塔
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①双效塔的装填系数为0.75，发酵液中乳酸钙浓度为0.085，经过双效塔其浓度变为0.26，则其总液量为：
V=240×0.65×0.85÷（0.26×8）
=7.37m3
②双效塔的数量
N=7.37÷（12×0.75）≈1
3.2.9 酸解锅（容积是10m3，装填系数是0.75）
①酸解的总料液量为240×0.75×1.22×0.085÷0.26=84.74 每日酸解量84.74÷0.75=113m3 ②酸解锅的数量
N=113÷10×6÷24=2.825 则生产所需3个酸解锅
3.2.10 第三次板框压滤
①板框压滤机型和前面所用机型相同 ②需要过滤的总面积为
S=113÷（24×0.056）×0.75÷10=6.31
③所需板框压滤机的数目
N=6.31÷10≈1台
3.3 生产过程的物料衡算 3.3.1 发酵过程的物料平衡计算
（1）原料中大米和麸皮的使用量 ①原料中大米用量：
G1=乳酸的产量×乳酸需要浓度÷生产天数
=1000×0.8÷300 =2.667吨/天 G1表示乳酸每天的生产量
G2=纯乳酸的量÷精制阶段的总转化率 =2.667÷（0.9×0.96×0.92×0.99）
=3.389吨/天
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