【正文】 噸，躍居世界第三。其中年產(chǎn) 5 萬(wàn)噸以 上企業(yè) 10 家。 3萬(wàn)噸的企業(yè) 20家，萬(wàn)噸以上的 70家。 2021 年我國(guó)政府燃料酒精規(guī)劃的實(shí)施標(biāo)志著中國(guó)酒精產(chǎn)業(yè)還要上一個(gè)臺(tái)階， 2021年吉林（一期年產(chǎn)量 30 萬(wàn)噸）大型燃料酒精企業(yè)的投產(chǎn)。說(shuō)明中國(guó)酒精生產(chǎn)能力已接近世界先進(jìn)水平，但有專家指出：目前，中國(guó)玉米燃料酒精生產(chǎn)企業(yè)需進(jìn)一步提高的工藝環(huán)節(jié)。包括干法脫胚制油，中溫雙酶法糖化，濃醪連續(xù)發(fā)酵，多塔差溫蒸餾，廢熱多效真空蒸發(fā)； CIP 清洗系統(tǒng)等。 2021 年中國(guó)釀造酒工業(yè)協(xié)會(huì)酒精分會(huì)開(kāi)始創(chuàng)辦專業(yè)刊物《酒精》，說(shuō)明中國(guó)酒精產(chǎn)業(yè)又開(kāi)始了一個(gè)科研與生產(chǎn)相結(jié)合的新階段。 ? 酒精工業(yè)發(fā)展趨勢(shì) 隨著酒精工業(yè)的不斷發(fā)展，酒精工業(yè)已逐步從傳統(tǒng)工藝的模式中解放出來(lái)。廣大工程技術(shù)人員都在努力研究和開(kāi)發(fā)新工業(yè)，新設(shè)備，選育新的高產(chǎn)穩(wěn)定的菌種。由于世界 5 范圍內(nèi)耕地面積都在不斷減少。以淀粉質(zhì)原料生產(chǎn)酒精的比例也在減，以糖蜜為原料生產(chǎn)酒精的比例卻有明顯提高。具有關(guān)報(bào)道，全世界酒精生產(chǎn)所用原料的各種比例為 45%，石油裂解廢氣乙烯占 0%淀粉質(zhì)原料占 16%。亞硫酸鹽紙漿液占 7%，野生植物約占 12%。這些數(shù)據(jù)表明，將來(lái)的酒精生產(chǎn)原料可能以含有可發(fā)酵性工業(yè)廢氣物為主。 為了進(jìn)一步提高酒精生產(chǎn)工藝。各國(guó)的工 程技術(shù)人員都在研究新型的酒精發(fā)酵方法，如現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用的固定化細(xì)胞酒精發(fā)酵法，耐高溫活性干酵母法等新的發(fā)酵工藝。再設(shè)備方面也有不少生產(chǎn)反應(yīng)器出現(xiàn)，如單罐連續(xù)攪拌反應(yīng)器，酒母回用連續(xù)攪拌反應(yīng)器，塔式反應(yīng)器，細(xì)胞固定化反應(yīng)器等，再新原料利用方面都有很大改進(jìn)，以上所提到的酒精生產(chǎn)工藝和設(shè)備，再某些方面還存在不足之處。但基本上反映了酒精工業(yè)今后的發(fā)展方向。 ? 酒精工業(yè)生產(chǎn)方法 目前酒精工業(yè)的生產(chǎn)方法，歸結(jié)起來(lái)主要有兩種類型：一種是利用酒精酒母發(fā)酵生產(chǎn)酒精。另一種是利用石油原料采用化學(xué)合成方法生產(chǎn)酒精。我國(guó)農(nóng) 副產(chǎn)品資源豐富，所以，主要采用微生物發(fā)酵法。微生物發(fā)酵法在采用不同發(fā)酵原料時(shí)生產(chǎn)酒精的工藝有所不同，主要分為淀粉質(zhì)原料酒精生產(chǎn)工藝，糖蜜原料酒精生產(chǎn)工藝，工廠廢液及纖維素原料酒精生產(chǎn)工藝等。常用淀粉質(zhì)原料有薯類，谷物類，和某些含淀粉較多野生植物。 ? 酒精國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 酒精質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是檢驗(yàn)酒精蒸餾和管理水平的核心，一個(gè)國(guó)家的酒精質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是這個(gè)國(guó)家酒精產(chǎn)業(yè)能力和水平的標(biāo)志，酒精質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是整個(gè)酒精企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的最主要的法規(guī)，酒精質(zhì)量是酒精企業(yè)的生命線，不斷提高酒精質(zhì)量是企業(yè)永恒主題。 發(fā)酵法生產(chǎn)酒精的能力將成為 一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力的標(biāo)志，因?yàn)樽鳛榭稍偕茉吹木凭?，在?jīng)歷一個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展中，始終與能源密切相關(guān)，特別是巴西從 1975 年就開(kāi)始的甘蔗，糖蜜為原料生產(chǎn)酒精的成功實(shí)踐，提醒各國(guó)政府： 10%以上能源添加儲(chǔ)備在自己的國(guó)土上。 現(xiàn)在可以說(shuō)石油利用干乙醇發(fā)酵的谷物等原料都源于太陽(yáng)能的儲(chǔ)備。發(fā)酵法生產(chǎn)乙醇比石油更有優(yōu)勢(shì)的地方是發(fā)酵法效率高，原料年年種，年年收。不用像開(kāi)采石油那樣投資巨大。根據(jù)當(dāng)今農(nóng)業(yè)。酒精生產(chǎn)能力，改造汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的能力，相信不久的將來(lái)，一個(gè)良性循環(huán)的能源資源將更多的出現(xiàn)在世人面前。 山東科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 6 ? 廠址的選擇及可行性分析 廠址選擇的正確與否，不僅關(guān)系到建廠過(guò)程中能否以最節(jié)省的投資費(fèi)用，按質(zhì)按量按期限完成工廠設(shè)計(jì)所提出的各項(xiàng)指標(biāo)，而且對(duì)投產(chǎn)后的長(zhǎng)期生產(chǎn)，技術(shù)管理和發(fā)展遠(yuǎn)景都有很大的影響，并同國(guó)家的工業(yè)布局和城市規(guī)劃有密切的聯(lián)系?；谝韵略?，將廠址選在青島。 1. 青島市是山東省內(nèi)一大市，人口多，消費(fèi)量大，且勞動(dòng)力資源豐富。 2. 其交通便利，利于產(chǎn)品的輸出及出口。 3．水資源充足，水質(zhì)能夠滿足工藝要求。廠址標(biāo)高在洪水水位 米以上，并且靠近水發(fā)電站。 5. 地理?xiàng)l件：溫度： 冬季采暖： 9℃ 冬季通風(fēng)： 4℃ 夏季通風(fēng)： 26℃ 極端最高溫度： 38℃ 濕度： 冬季： 68% 夏季： 83% 一．淀粉質(zhì)原料酒精生產(chǎn)工藝 7 一．淀粉質(zhì)原料酒精生產(chǎn)工藝 淀粉質(zhì)原料酒精生產(chǎn)的特點(diǎn) （ 1）淀粉是以淀粉顆粒的形式存在于原料的細(xì)胞之中，為了使淀粉能最 終轉(zhuǎn)化成酒精，首先要?jiǎng)?chuàng)造條件，使淀粉有可能從細(xì)胞中游離出來(lái)。為此 ,原料要粉碎，以破壞植物細(xì)胞組織，便于淀粉的游離。 （ 2）采用水熱處理，使淀粉糊化 液化，并破壞細(xì)胞，形成均一的醪液，使它能更 好地接受酶的作用并轉(zhuǎn)化成為可發(fā)酵性糖。所以，淀粉質(zhì)原 料粉碎以后要加水拌成漿液并進(jìn)行加熱處理。多年來(lái)都是采用高壓，高溫的水 熱處理方法，即高壓蒸煮的方法；近年來(lái)低溫常壓的水 熱處理方法，即低溫蒸煮或 8085 176。 C 液化法得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。本次試驗(yàn)要求為高壓蒸煮，即 416k， 5 個(gè)大氣壓（表壓）蒸煮。 （ 3）糊化或液化淀粉只有在催化劑的作用下才能轉(zhuǎn)成葡萄糖，這種催化劑可以是硫酸等無(wú)機(jī)酸，也可以是淀粉酶這類生物催化劑。目前國(guó)內(nèi)外酒精生產(chǎn)上用的是淀粉酶系統(tǒng)。淀粉酶系統(tǒng)主要是糊化酶（一般是細(xì)菌α 淀粉粉酶 ,因其更耐高溫）和糖化酶，α 淀粉粉酶水解淀粉的產(chǎn)物主要是糊 精，糖化酶則主要把糊精轉(zhuǎn)化為可發(fā)酵的葡萄糖。 淀粉質(zhì)原料在正式進(jìn)入過(guò)程前，必須進(jìn)行預(yù)處理，以保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行 提高生產(chǎn)的效益。預(yù)處理包括除雜和粉碎兩個(gè)工序。 淀粉質(zhì)原料在收獲和干燥的過(guò)程中往往會(huì)摻雜進(jìn)泥土，沙石，纖維質(zhì)雜物，甚至金屬塊等雜物。這些雜質(zhì)如果不在投入生產(chǎn)前予以除去，則將嚴(yán)重影響生產(chǎn)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。石塊和金屬雜質(zhì)會(huì)使粉碎機(jī)的篩板磨損或損傷，造成生產(chǎn)的中斷；機(jī)械設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)部位。泥沙等雜質(zhì)的存在也會(huì)影響正常的發(fā)酵過(guò)程。清除雜質(zhì)，保證生產(chǎn)正常和順利地進(jìn)行，這就 是除雜的目的。 氣流 篩選分離器 用于谷物原料除雜用。凡是厚度和寬度或空氣動(dòng)力學(xué)性質(zhì)與所用谷物不同的雜質(zhì)，都可以用氣流 篩選分離器將其分離。 磁力除鐵器 山東科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 8 鐵質(zhì)雜質(zhì)通常用磁力除鐵器來(lái)分離。磁力除鐵器分永久性磁力除鐵器和 電磁除鐵器兩類。 對(duì)于連續(xù)蒸煮來(lái)說(shuō)，原料必需預(yù)先進(jìn)行粉碎，才能進(jìn)一步加水制成粉漿，然后再用泵連續(xù)均勻地送入連續(xù)蒸煮系統(tǒng)。所以對(duì)于連續(xù)蒸煮來(lái)說(shuō)，原料粉碎是一個(gè)前提。原料進(jìn)行水 熱處理的目的是要使包含在原料細(xì)胞中的淀粉顆粒能從細(xì)胞中游 離出來(lái)，充分吸水膨脹，糊化乃至溶解，為隨后的淀粉酶系統(tǒng)作用，并為淀粉轉(zhuǎn)化成可發(fā)酵性糖創(chuàng)造條件。達(dá)到這個(gè)目的。可以采用整粒原料高壓蒸煮，粉碎原料較和緩條件下蒸煮和超細(xì)粉碎三種方法。就目前的情況來(lái)看，先將原料粉碎，再在緩和的條件下進(jìn)行蒸煮是較好的方法。 干式 ： 干式粉碎應(yīng)采用粗碎和細(xì)碎。 粗碎：原料過(guò)磅稱重后，進(jìn)入輸送帶，電磁除鐵后進(jìn)行粗碎。粗碎后的物料以薯干為列應(yīng)能通過(guò) 610mm 的篩孔，然后在送去進(jìn)行細(xì)粉碎 。 細(xì)碎：經(jīng)過(guò)粗碎的原料進(jìn)入細(xì)碎機(jī)，細(xì)碎后的原料顆粒一般應(yīng)通過(guò) 的篩孔。也有采用 篩孔的（適合玉米粉）。 濕式 ：濕式粉碎是指粉碎時(shí)將拌料用水與原料一起加到粉碎機(jī)中去進(jìn)行粉碎。 原料粉碎時(shí)，應(yīng)注意下面一些工藝要求： (1)粉碎比 在粉碎過(guò)程中，對(duì)大塊的原料，不容易一次粉碎到產(chǎn)所要求的細(xì)度，可采用二次粉碎法。一般粗粉碎比為 1∶ 1015,細(xì)粉碎比為 1∶ 3040。粉碎前最大物料直徑D與粉碎后最大物料直徑 d 之比，稱之為粉碎比，以 X 表示： X=D/d 粉碎比不能要求過(guò)大，否則會(huì)導(dǎo)致單位產(chǎn)品電耗增加，單位產(chǎn)品耗電是衡量粉碎效率 的主要指標(biāo)。單位電耗和粉碎機(jī)的性能優(yōu)劣大有關(guān)系，而且還受原料的品種、粉碎度和使用維護(hù)的技術(shù)水平等影響有關(guān)，若其它條件不改變，在一般情況下，粉碎越細(xì)，則需要電耗越大。 一．淀粉質(zhì)原料酒精生產(chǎn)工藝 9 (2)原料粉碎對(duì)工藝過(guò)程的影響 有人曾研究了粉碎度對(duì)谷物漿液預(yù)熱黏度的影響，認(rèn)為不同粉碎度的原料所配成的漿液在加熱時(shí)，粉碎越細(xì)，則黏度的增加開(kāi)始的越早。 粉漿加熱的快慢，對(duì)黏度的增加情況也有很大影響。較粗和較細(xì)原料在配成粉漿后，不同加熱速度和添加液化劑情況對(duì)黏度的降低也有影響。在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，細(xì)料迅速加熱時(shí)，黏度很快增加，造成粉漿輸送困難，連續(xù) 加熱至一定溫度，則黏度達(dá)到一定高峰，此后，如果溫度再升高時(shí)，則黏度反而降低。在試驗(yàn)中，當(dāng)粉漿加熱到 70 度時(shí)，快加熱的黏度幾乎未變，慢加熱的黏度則有上升，當(dāng)粉漿溫度達(dá) 70 度時(shí)，其黏度接近高峰。所以，粗料應(yīng)迅速加熱，細(xì)料應(yīng)緩慢加熱，而加入液化劑時(shí)，不論加熱快慢，其黏度都很低。 甘薯干粉漿加熱時(shí)，粉碎度對(duì)升溫時(shí)黏度的影響，升溫速度與不同粉碎度的黏度關(guān)系，與上述現(xiàn)象類似。 根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究，粉漿預(yù)煮時(shí)，加熱的原則為：對(duì)較粗的原料可采取快速加熱的辦法，來(lái)達(dá)到預(yù)熱至較高溫度的目的，這是利用粗粒粉料糊化較慢的 原理（可在 35分鐘內(nèi)加熱至 85度）。對(duì)于較細(xì)的粉料，則應(yīng)采取緩慢加熱的原則，在不小于 15分鐘的時(shí)間內(nèi)加熱至 6070 度。 氣流輸送 是利用氣流管子中輸送物料。它的簡(jiǎn)單原理就是：固體物料在垂直向上的氣流中受到兩個(gè)力的作用，一個(gè)是向下的重力，一個(gè)是向上的推力，如果推力大于重力，則物料被氣流帶動(dòng)向上運(yùn)動(dòng)，從底部移到高位。舉例：甘薯和玉米進(jìn)入接料器，它就被吸料管中的上升氣流帶動(dòng)，從低位運(yùn)送到高位，原料中的金屬，泥土和石塊等雜質(zhì)，則因相對(duì)密度較大，不能為氣流所帶走而留在接料器底部或直接落在地上。 甘薯 干先粗碎成小塊后，風(fēng)運(yùn)至料箱，這樣流動(dòng)性好，吸料口容易送料，風(fēng)運(yùn)易進(jìn)行。經(jīng)旋風(fēng)分離器至料箱，采用壓力門(mén)。壓力門(mén)的作用原理是靠堆積一定高度的物料，在物料自重的作用下，起到排料和關(guān)風(fēng)的作用。壓力門(mén)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要傳動(dòng)，所以，得到廣泛的應(yīng)用。 選擇氣流輸送的原因： （ 1） 采用氣流輸送后，輸料管和粉碎設(shè)備均在密閉負(fù)壓的條件下進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，粉 塵飛揚(yáng)基山東科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 10 本消除，原料損失和勞動(dòng)條件惡劣兩個(gè)問(wèn)題均迎刃而解。 （ 2） 實(shí)現(xiàn)氣流輸送后，鐵片，石塊等雜物，能較可靠地在一級(jí)升料管的接料器底部被自動(dòng)風(fēng)選出來(lái)，從而保證了篩子和設(shè)備較長(zhǎng)期 的完好使用。 （ 3） 采用氣流輸送后。粉料被氣流從粉碎機(jī)中吸出，從而可提高錘碎機(jī)能力百分之五十。 （ 4） 機(jī)械輸送動(dòng)力消耗低。 采用兩個(gè)洗塵塔，一個(gè)用于粗粉碎的回收尾粉，一個(gè)用于細(xì)粉碎的尾粉回收。生產(chǎn)實(shí)踐證明，當(dāng)氣流速度降低后，回收尾粉效率就有所提高。 拌料加水比例是 1::，拌料用水分兩部分，一部分用于回收粗碎尾粉后，有用于回收細(xì)碎尾粉，再進(jìn)入螺旋混合器拌料；另一部分用在拌料罐內(nèi)調(diào)整加入比為1::。料漿品溫控制在 6065 度，在料漿打出前五分鐘加入細(xì)菌淀粉酶，添加量為原料重量的 %（細(xì)菌淀粉酶的活性以 2021 單位為標(biāo)準(zhǔn)），若淀粉酶的活性提高，使用量即減少。 采用風(fēng)運(yùn)粉碎后，取得的效果如下： 。這是由于采取風(fēng)送新技術(shù)后，鐵和石頭進(jìn)入細(xì)粉碎機(jī)的機(jī)會(huì)較少，這對(duì)后面各工序設(shè)備磨損大大降低。 ，鐵和石塊不能進(jìn)入粉碎機(jī)，大大節(jié)約篩子底。 ，風(fēng)送提升比機(jī)械提升要提高 50%。 ，氣流輸送工藝由一條風(fēng)管代替一套斗式提升機(jī)，并且可以省掉一些除塵和除鐵裝置，從而簡(jiǎn)化了工藝和設(shè)備。 但是采用氣流輸送，在粉碎過(guò)程中反映出來(lái)的 不足之處就是風(fēng)機(jī)噪音大，風(fēng)送運(yùn)動(dòng)裝置的動(dòng)力費(fèi)用也較大。此外，拌料用水通過(guò)洗塵塔后，由于還利用二次蒸氣加熱器，故料溫比較低。 原料 稱重 倒包 皮帶輸送 除鐵 粗碎 斗式提升機(jī) 料斗 細(xì)粉碎 吸風(fēng)管 一．淀粉質(zhì)原料酒精生產(chǎn)工藝 11 旋風(fēng)分離器 粉料 閉風(fēng)機(jī) 料斗 加 料 器 （ 絞 龍 ） 拌 料預(yù)煮罐 風(fēng)機(jī) 布袋過(guò)濾器 大氣 細(xì)粉回收 本設(shè)計(jì)方案用連續(xù)蒸煮工藝流程。連續(xù)蒸煮在出酒率方面都比間歇蒸煮高原因在于蒸煮條件的較為和緩和可發(fā)酵性物質(zhì)損失的減少。且其所需要的工人數(shù)也比間歇工藝減少，勞動(dòng)生產(chǎn)率因此提高。綜合所有因素，連續(xù)蒸煮工藝流程的出酒率高，電耗和蒸汽量則是最低，相比其他的方法。新建連續(xù)蒸煮裝備時(shí)，應(yīng)采用管式連續(xù)蒸煮工藝。 管式連續(xù)蒸煮是將淀粉質(zhì)原料在高溫高壓下進(jìn)行蒸煮，并在管道轉(zhuǎn)彎處產(chǎn)生壓力間歇上升和下降， 醪液發(fā)生收縮和膨脹，使原料的植物組織和細(xì)胞壁，淀粉顆粒等徹底破裂，產(chǎn)生淀粉糊化和溶解狀態(tài)，而利于酶的作用。 原料粉碎后，經(jīng)螺旋拌料器（絞龍），加水（ 1∶ ∶ ），混合后流到粉降罐，內(nèi)有攪拌器進(jìn)行攪拌，混合的漿料泵送至預(yù)熱鍋中，利用后熟器來(lái)的二次廢蒸汽進(jìn)行加熱預(yù)煮，溫度為 75℃，預(yù)煮后的醪液經(jīng)過(guò)濾器濾去較大的雜質(zhì)后，再用泥漿泵送到加熱器。進(jìn)料控制閥主要控制進(jìn)料速度，如進(jìn)料速度過(guò)大，則可讓其回流一部分醪液，以保證加熱器的穩(wěn)定操作。單向閥是為了保證加熱器有足夠的壓力和正常的工作。加熱器是三套管式加 熱器，為了使醪液在加熱器內(nèi)受熱均勻，并保證蒸汽與送醪互不影響，要求加熱器醪