Để tính khối lượng tinh bột cần dùng, ta cần biết số mol ancol etylic cần sản xuất.
Đầu tiên, ta tính thể tích ancol etylic cần sản xuất bằng công thức:
V = 5 L = 5000 mL
Tiếp theo, ta tính khối lượng ancol etylic cần sản xuất bằng công thức:
m = ρV = 0,8 g/mL x 5000 mL = 4000 g
Sau đó, ta tính số mol ancol etylic cần sản xuất bằng công thức:
n = m/MW = 4000 g / 46 g/mol = 86,96 mol
Vì hiệu suất của quá trình là 72%, nên khối lượng tinh bột cần dùng sẽ là:
m(starch) = n/theoretical yield x MW(starch)
Trong đó, theoretical yield là số mol ancol etylic tối đa có thể sản xuất từ số mol glucoza trong tinh bột, và MW(starch) là khối lượng phân tử trung bình của tinh bột.
Theoretical yield = số mol glucoza trong tinh bột / số mol ancol etylic cần sản xuất
Số mol glucoza trong tinh bột = khối lượng tinh bột / khối lượng phân tử glucoza
Khối lượng phân tử trung bình của tinh bột được tính bằng công thức:
MW(starch) = (n1 x MW1 + n2 x MW2 + ... + nk x MWk) / (n1 + n2 + ... + nk)
Trong đó, n1, n2, ..., nk là số mol của các thành phần trong tinh bột (thường là glucoza và fructoza), và MW1, MW2, ..., MWk là khối lượng phân tử của các thành phần đó.
Với giả định rằng tinh bột chỉ chứa glucoza, ta có:
Số mol glucoza trong tinh bột = khối lượng tinh bột / khối lượng phân tử glucoza = m(starch) / MW(glucoza) = m(starch) / 180 g/mol
Theoretical yield = số mol glucoza trong tinh bột / số mol ancol etylic cần sản xuất = (m(starch) / 180 g/mol) / 86,96 mol = m(starch) / 15652,8 g
MW(starch) = (1 x 180) / 1 = 180 g/mol
Vậy, khối lượng tinh bột cần dùng là:
m(starch) = n/theoretical yield x MW(starch) = 86,96 mol / (0,72 x m(starch) / 15652,8 g) x 180 g/mol
Simplifying: m(starch) = 86,96 mol x 15652,8 g / (0,72 x 180 g) = 6,82 kg
Vậy, để sản xuất 5 lít ancol etylic 46° với hiệu suất 72%, cần dùng khoảng 6,82 kg tinh bột.