【正文】 免，不足之處懇請專家學 者多多指正。 甘薯的主要成分是淀粉，此外，還含有 3%的糊精、葡萄糖、蔗糖、果糖和微量的戊糖。 表 11 甘薯 的 化學 成分 種類 水分 粗蛋白 粗脂肪 碳水化合物 粗纖維 無機鹽 甘薯干 13 甘薯作為酒精原料的特點 1. 單位畝產量高，高的可達 1500— 2500kg，按淀粉計算達 300～ 500kg/畝，是谷物淀粉產量的 3～ 5倍。 綜上所述， 甘薯 是一種良好的酒 精生產原料，為我國大多數酒精廠所采用。 為了清除這些雜質，最常用的除雜方法 有 篩選，風選和磁力除鐵。并為淀粉轉化成發(fā)酵性糖創(chuàng)造必要和良好條件。 通過對干式粉碎和濕式粉碎的比較，因原料采用的是甘薯干，為了節(jié)約成本，所以最終 采用干式粉碎。 而錘式粉碎機的結構比較簡單，更換篩板和錘片的操作方便，對原料品種變化的適應性較強，操作要求也不高因此可以再此選用。 在原料粉碎前進入粉碎機和粉碎和送入條漿桶涉 及 到原料的輸送問題。而氣流輸送均在密閉條件下進行，上面的兩個問題迎刃而解。采用氣流輸送后，粉碎后的原料被氣流從粉碎機中吸出，從而提高粉碎機的生產能力。壓力輸送在輸送管內又較大的壓力，所以對設備的要求也較高，并且因管內的壓力高于大氣壓管內的原料粉末從設備縫隙中漏出造成原料的損失，而真空輸送不存在這些問提，所以在此選用真空輸送。所以，淀粉原料在進行糖化之前一定要經過水熱處理，使淀粉從細胞中游離出來，并轉化為溶解狀態(tài)，以便淀粉酶系統(tǒng)進行糖化作用。 粉漿的預煮 粉碎原料加水制成粉漿時，應注意防止粉料的結塊。拌料水溫度一般為 70℃ 。 6 6 間歇蒸煮與連續(xù)蒸煮工藝相比較其優(yōu)缺點 優(yōu)點 ： 間歇蒸煮的設備簡單，操作方便，投資也較少，適用于生產規(guī)模較小的工廠。 （ 4）難以實現(xiàn)操作過程的自動化。第一、第二維持罐的溫度分別控制在 88℃ 、 84℃ ，并在里面停留 40min 左右。糖化后的醪液叫糖化醪 ，糖化后的主要產物對比如表 14 所示 。 表 14 淀粉糖化的主要產物對比 碳水化合物 分子量 聚合度 比旋度 還原性 （ %） 拌料罐 液化器 液化維持罐 維持罐 螺旋薄板換熱器 四川理工學院畢業(yè)設計 7 糖化 的目的 淀粉質原料蒸煮以后得到的蒸煮醪，在發(fā)酵前均要加入一定數量的糖化劑，使淀粉在淀粉酶的作用下水解成酵母能發(fā)酵的糖類。在間歇糖化時，所有的操作，除最后的泵送外都是在一個稱為糖化鍋的設備 中完成的。適用于一些小廠和液體白酒廠。 為了縮短糖化時間和提高設備的利用率決定采用連續(xù)糖化工藝。 其工藝流程如 圖 14所示。 （ 3）殘總糖 發(fā)酵 醪 不經過濾，用 2%HCl 水解轉換后測得的糖量。測定后用愛佛龍 (Effront)法觀察碘的呈 色反應，如呈藍色或紫紅色，則證明酶的活力不強；如呈碘黃色，則表示酶的活力強，因為它能將可溶性淀粉基本上徹底糊精化和糖 化。這種糖化醪送入發(fā)酵罐，接入酒母后，在后者的作用下，醪中的糖被發(fā)酵生成乙醇和二氧化碳；而保 存下來的糖化酶也不斷地將殘存的糊化了的淀粉轉化成可發(fā)酵性糖，就這樣酵母的酒精發(fā)酵和后糖化作用相互配合，最終將醪中的絕大的淀粉及糖轉化成乙醇和二氧化碳，這就是糖化醪發(fā)酵的目的。由于連續(xù)發(fā)酵無菌條件要求較嚴，其 pH 控制在 ～ 為宜。酒精酵母繁殖溫度為 27～ 30℃ ，發(fā)酵溫度 30～ 33℃ ，如果溫度高于 40℃ ，則酒精發(fā)酵很難進行。 連續(xù)發(fā)酵各罐溫度控制在 30～ 33℃ 。糖化醪濃度稀，雖然有利于酵母的代謝活動，提高出酒率，但是濃醪發(fā)酵 卻有提高設備利用率，節(jié)省水、電、汽、降低生產成本，增加產量的優(yōu)點。解決這個問題的方法是選育糖化酶含量高的菌種，以加強糖化作用。 三種發(fā)酵方式的優(yōu)缺點比較如表 15 所示。 易染雜菌。 在發(fā)酵醪送入發(fā)酵罐前或者是清發(fā)酵罐，使用 CIP 進行沖刷罐體和殺菌。 在上述流程中，單塔和兩塔蒸餾的到的究竟品質比較差而不采用，而多塔流程雖然酒精的品質得到了保證，但其設備的投資較大增加了生產成本所以也不采用。極少部分未凝結的頭級雜質和不凝結氣體一起排入大氣。 ` 圖 16 工藝流程示意圖 醪 塔 精 餾 塔 分 子 篩 脫 水 塔 醛 塔 醛酒 1212 蒸餾操作的控制 蒸餾操作的控制主要是 三 塔流程 ： 1. 醪塔 蒸餾釜溫度為 105～ 103℃ ，保證酒糟內不含酒精；蒸餾釜壓力為 ～ 萬帕斯卡（表壓）；進入精溜塔的酒精蒸汽溫度為 93～ 95℃( 醪塔頂溫度 )。第二冷凝器流至第三冷凝器的酒溫為 35～ 40℃ ，這是保證成品質量的重要措施之一。但對其標準要求高。 冷卻工藝水：經處理后可以做為生活用水。 2. 工藝設備洗滌用水 四川理工學院畢業(yè)設計 13 3. 精餾廢水和酒糟蒸發(fā)冷淋水 4. 生活污水 (3) 污水處理方法 采用的主要污水凈化措施有：機械法，化學法，物理化學法和生物法等。 （ 2）中間產品 蒸煮醪，糖化醪，酒母醪，發(fā)酵醪量等。 （ 3）生產天數 每年 300 天。 （ 7）主原料 薯干原料含淀粉 68%，水分 13% （ 8）酶用量 α 淀粉酶用量為 8 u/g 原料，糖化酶用量為 100 u/g 原料，酒母糖化醪用糖化酶量 200 u/g 原料。 92=（ kg） (4) 生產 1000kg 燃料酒精實際淀粉消耗量 實際上，整個生產過程經歷原料處理、發(fā)酵及蒸餾等工序，要經過復雜的物理化學和生物化學反應，產品得率必然低于理論率。 =%，這達到了我國先階段甘薯干原料生產酒精的先進出酒率水平。α 淀粉酶用量按 8u/g 原料計算。為簡化計算，可按下述方法近 似計算。 （ 1經噴射液化加熱后蒸煮醪量為： + （ 10550） = （ kg） 式中 —— 噴射液化器加熱蒸汽（ ）的焓（ kJ/K） （ 2）經二液化維持管出來的蒸煮醪溫度降為 102℃ ， 量為： – （ 105102） = (kg) 2253 式中 2253—— 第二液化維持罐的溫度為 102 度下飽和蒸汽的汽化潛熱 (kJ/K) (3)經閃蒸汽液化分離器后的蒸煮醪量為； （ 10295） = (kg) 2271 式中 2271—— 95℃飽和蒸汽的汽化潛熱 (kg) （ 4）經真空冷卻后最終蒸煮醪量為： （ 9563） =(kg) 2351 式中 2351—— 真空冷卻溫度為 63℃ 下的飽和蒸汽的汽化潛熱 (kJ/K) 糖化醪與發(fā)酵醪量的計算 設發(fā)酵結束后 成熟醪量含酒精 10%（體積分數），相當于 %（質量分數）。100 （ 6） 酒母醪的 70%是糖化醪，其余為糖化劑和稀釋水，則糖化醪量為 + + 70% = (kg) （ 100+10）247。醪塔的物料 和熱量蘅算如圖所示： V1 Q3=V1t F1 Q1=1FC1t D1 Q4= Q4’ + D1t4 Q1=1FC1t Wx+ D1 圖二 . 醪塔的物料和熱量衡算平衡圖 設進塔的醪液（ F1）的溫度 t1=70 度，排除廢醪的溫度 t4=105 度：成熟醪固形物含量為 B1=%，塔頂上升酒器的乙醇濃度 50%（體積分數）即 %（質量分數）。根據熱量衡算，可得消耗的蒸汽量為： D1 = Q3+Q4+QnQ1 Icwt4 = + ( 105) 99% = (kg) 若采用直接蒸汽加熱，則塔底排出廢醪為 ： Wx + D1 =+ =13553(kg) 60000 噸 /年淀粉原料酒精廠總物料衡算 前面對淀粉原料生產 1000kg 燃料酒精（ %，體積分數 ）進行了物料平衡計算，以下對 60000 噸 /年甘薯干原料燃料酒精廠進行計算。 60000噸 /年淀粉原料酒精廠物料衡算表 數量 物料 生產 1000。 300=200（ t） 日產次級燃料酒精量為： 200（ 2247。 ⑥ 蒸餾殘液的比熱容為 : C2=（ ） = [Kj/()] ⑦ 塔底殘留液帶出熱量為： Q4 = Wx c2 t4 =11 105 = (kJ) 查附表 得 50%（體積分數）酒精蒸汽焓為 I=1965kJ/kg,故有： ⑧ 上升蒸汽帶出熱量為： Q3= V1 I = 1965 = (kJ) 塔底采用 （表壓）蒸汽加熱，焓為 。設醛酒量占成品酒精的 2%，則生產 1000kg 成品酒精可得次品酒精兩為： 100 2% = 20 （ kg） （ 2）燃料酒精產量 每產生 1000kg 酒精，其燃料酒精產量為： 100020 = 980 (kg) （ 3）雜醇油產量 雜醇油通常為酒精產量的 %— %，取平均值 %，則淀粉原料生產 1000kg 酒精副產雜醇油量為： 1000 % = 5 （ kg） （ 4）廢醪量的計算 廢醪量是進入蒸餾塔的成熟發(fā)酵醪減去部分水和酒精成方及其揮發(fā)成分后的殘留液。100 = 13 (kg) % % （ 2） 若 不計酒精捕集器和洗罐用水，則成熟發(fā)酵醪量為： 13 247。調漿的粉漿溫度為 50℃，應用噴射液化器使粉漿迅速升溫至 105℃，然后進入維持管保溫液化 5~8 分鐘，真空閃急蒸發(fā)冷卻至 95℃后進入液化罐反應 60分鐘后，進真空冷卻器冷卻至 63℃后糖化 30 分鐘。 （ 8） 硫酸銨耗用量 硫酸銨用于酒母培養(yǎng) 基的補充氮源，其用量為酒母量的%，設酒母醪量為 G0，則硫酸銨耗量為： %G0 蒸煮醪量的計算 根據生產實踐，淀粉原料連續(xù)蒸煮的粉料加水比為 1： ： （ 1+3） = （ kg） 蒸煮過程使用直接蒸汽加熱，在后熟器和汽液分離器減壓蒸發(fā)、冷卻降溫。 %=（ kg） 若應用液體曲糖化工藝。 表一 生產過程各階段淀粉損失 生 產 過 程 損 失 原 因 淀粉損失（ %） 備 注 原料處理 粉塵損失 加酒精補集器 蒸煮糖化 淀粉殘留及糖分損失 發(fā)酵 發(fā)酵殘?zhí)? 發(fā)酵 巴斯德效應 發(fā)酵 酒汽自然蒸發(fā)與被 CO2帶走 蒸餾 廢糟帶走等 脫水 脫水損失 總計損失 假定發(fā)酵系統(tǒng)設有酒精撲集器，則淀粉損失率為 %。 （ 10）硫酸用量（調 PH 用） kg/t（酒精）。 （ 5）燃料酒精年產量 60000 噸。 . 工藝流程示意圖 生產工藝采用雙酶糖化，間歇發(fā)酵，如圖， 工藝流程圖采用《生物工 程設計概論》第 61 頁圖 41 為標準圖，計算過程也一樣 雙酶糖化間歇發(fā)酵燃料酒精流程示意圖： 1414 甘薯料 空氣 種子 粉碎車間 α 淀粉酶 空壓機 斜面培養(yǎng) 糊化車間