【正文】 世紀(jì)90年代后逐步使用具有國(guó)際水平的耐高溫X淀粉酶和高轉(zhuǎn)化率糖化酶。每年用于新工藝白酒的食用酒精量在200萬噸左右。我國(guó)酒精生產(chǎn)以更快的速度發(fā)展，1987年超過l00萬噸（7年酒精年產(chǎn)量翻了一番），1995年產(chǎn)量達(dá)到237萬噸。其中滲透汽化與乙醇發(fā)酵耦合因其低耗高效且對(duì)細(xì)胞無毒害而受到國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者的重視和廣泛探討。由此,燃料乙醇將繼續(xù)成為全球汽油市場(chǎng)的新秀,它在汽油供應(yīng)市場(chǎng)上將起越來越大的作用。特別是今年8月8日,美國(guó)總統(tǒng)布什簽署了一項(xiàng)新的能源法案,其中很重要的一項(xiàng)內(nèi)容是可再生燃料標(biāo)淮(RFS)。所以對(duì)利用木薯發(fā)酵生產(chǎn)酒精生產(chǎn)的研究具有非常重要的意義，對(duì)我國(guó)工業(yè)的發(fā)展起著非常重要的作用。木薯是熱帶和亞熱帶廣泛種植的糧食和經(jīng)濟(jì)作物，適應(yīng)性很強(qiáng)，耐旱、耐溫、耐水，對(duì)土質(zhì)要求不高，是可在任何土質(zhì)中生長(zhǎng)的作物。酒精不僅可作為一種燃料，更是一種戰(zhàn)略資源，全球2/3的酒精被用作燃料。我國(guó)發(fā)酵法酒精的年產(chǎn)量（商品酒精）在200萬噸左右；另有釀酒廠自產(chǎn)自用的酒精約100萬噸。本篇設(shè)計(jì)簡(jiǎn)述了從木薯原料預(yù)處理、液化、酶糖化到發(fā)酵生產(chǎn)后處理整個(gè)發(fā)酵酒精生產(chǎn)工藝流程及其物料、水平衡、熱量衡算。發(fā)展酒精不僅可以促進(jìn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，并且可以作為清潔能源代替汽油或汽油添加劑，減少工業(yè)大氣污染，保護(hù)環(huán)境，同時(shí)也可緩解原油進(jìn)口的壓力。 號(hào):09應(yīng)用化工技術(shù)（3）班學(xué)生姓名: 目:年產(chǎn)12000噸酒精工藝設(shè)計(jì)畢 化學(xué)工程系專業(yè)班級(jí):發(fā)酵法生產(chǎn)酒精原料主要有淀粉質(zhì)原料，糖蜜原料和亞硫酸鹽造紙廢液等。關(guān)鍵詞：酒精 木薯 發(fā)酵技術(shù)目 錄第一章 酒精生產(chǎn)的意義及發(fā)展史第一節(jié) 酒精生產(chǎn)的意義第二節(jié) 酒精生產(chǎn)的發(fā)展第三節(jié) 酒精性質(zhì)及質(zhì)量指標(biāo)與酒精生產(chǎn)和原輔料保藏第二章 木薯酒精發(fā)酵研究工藝第一節(jié) 木薯的預(yù)處理第二節(jié) 木薯淀粉的生產(chǎn)工藝流程第三節(jié) 漿渣分離工藝流程的研究與改進(jìn)第四節(jié) 木薯淀粉的生產(chǎn)原理第五節(jié) 木薯淀粉的生產(chǎn)工藝流程第六節(jié) 木薯的其他處理第七節(jié) 相關(guān)計(jì)算第三章 酒精廢水常用處理工藝第一節(jié) 酒精生產(chǎn)廢水特點(diǎn)及主要處理方法第二節(jié) 高效全混厭氧污泥罐（EASB）第三節(jié) 木薯廢水的資源化利用緒論酒精學(xué)名乙醇，是由碳、氫、氧3種元素組成的有機(jī)化合物，結(jié)構(gòu)式是C2H5OH，相對(duì)分子質(zhì)量為46。液態(tài)法白酒的發(fā)展，大大地促進(jìn)了我國(guó)酒精工業(yè)的發(fā)展，這是我國(guó)酒精工業(yè)發(fā)展的一大特色。發(fā)展酒精不僅可以促進(jìn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，并且可以作為清潔能源代替汽油或汽油添加劑，減少工業(yè)大氣污染，保護(hù)環(huán)境，同時(shí)也可緩解原油進(jìn)口的壓力。我國(guó)南方盛產(chǎn)木薯，產(chǎn)量高，淀粉含量高，木薯的塊根淀粉含量達(dá)2530%左右，木薯干淀粉含量達(dá)70%左右，是被譽(yù)為“淀粉之王”。第一章 酒精生產(chǎn)的意義及發(fā)展史第一節(jié) 酒精生產(chǎn)的意義隨著國(guó)際原油價(jià)格不斷攀升,替代能源研究開發(fā)的重要性日益彰顯。RFS要求在汽油組成中加入特定數(shù)量的可再生燃料,而且每年將有遞增。乙醇作為一種可再生燃料資源引起了廣泛關(guān)注，這不僅是因?yàn)槭蛢?chǔ)量的日益減少，更是由于乙醇比石油類燃料更環(huán)保。預(yù)計(jì)10年內(nèi),全球燃料乙醇(包括使用ETBE)消費(fèi)量將達(dá)到160億180億加侖,占全球汽油需求量仍小于5%,但乙醇產(chǎn)量的增長(zhǎng)將對(duì)汽油市場(chǎng)產(chǎn)生重要影響。此外尚有許多釀酒廠自產(chǎn)自用于白酒的酒精產(chǎn)量約100萬噸。我國(guó)有規(guī)模在萬噸以上的酒精廠近100家，5萬噸以上的有10家（最大的已達(dá)20萬噸級(jí)）。在淀粉質(zhì)原料的蒸煮、糖化工藝方面采用一級(jí)真空冷卻連續(xù)糖化。進(jìn)入90年代后，隨著食用酒精國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的制訂和實(shí)施， 建立了完善的酒精產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，具有生產(chǎn)多種規(guī)格酒精產(chǎn)品的實(shí)力。1956年，原食品工業(yè)部參照原蘇聯(lián)酒精標(biāo)準(zhǔn)及中華藥典制訂了精餾酒精（食酒030156）和醫(yī)藥酒精（食酒030256）的部頒標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)在大多數(shù)企業(yè)都能生產(chǎn)普通級(jí)食用酒精，相當(dāng)一部分企業(yè)具有生產(chǎn)優(yōu)級(jí)食用酒精的實(shí)力，有多家企業(yè)進(jìn)行著高純度特級(jí)酒精的生產(chǎn)。第三節(jié) 酒精性質(zhì)及質(zhì)量指標(biāo)與酒精生產(chǎn)和原輔料保藏 酒精的物理性質(zhì)純酒精是無色透明的液體，比水輕，具有特殊的芳香氣和刺激味，吸濕性很強(qiáng)，可與水以任何比例混合并產(chǎn)生熱量。少量酒精對(duì)大腦有興奮作用，數(shù)量較大則有麻醉作用，大量酒精對(duì)肝臟和神經(jīng)系統(tǒng)有害作用。 酒精的質(zhì)量指標(biāo)表項(xiàng)目特級(jí)優(yōu)級(jí)普通級(jí)外觀無色透明氣味具有乙醇固有的香味，無異味無異臭口味純凈，微甜純正，微甜較純正項(xiàng)當(dāng)發(fā)酵糟中酒精濃度達(dá)5%(容量)以上時(shí)，酵母菌的發(fā)酵就會(huì)開始受到抑制。并且酵母菌的發(fā)酵幾乎不存在適應(yīng)期，糖化糟或糖蜜一進(jìn)發(fā)酵罐就能進(jìn)行發(fā)酵，使整個(gè)生產(chǎn)周期縮短10—20小時(shí)，能提高設(shè)備利用率20—25%，連續(xù)發(fā)酵在當(dāng)前看來，由于生產(chǎn)技術(shù)、原料種類、設(shè)備性能等多方面還存在一些問題，特別是淀粉質(zhì)原料采用連續(xù)發(fā)酵，還存在糟液輸送困難，發(fā)酵糟含酒低等不足之處，但是，隨著生產(chǎn)技術(shù)的提高，連續(xù)發(fā)酵將在不遠(yuǎn)的時(shí)間內(nèi)取代間歇發(fā)酵。原料的自熱致使出芽率下降，酸度顯著增加，水溶性化合物，氣態(tài)氮及還原糖含量增加，色澤變黑造成淀粉和糖分的損失。為防止自熱產(chǎn)生必須根據(jù)引起自熱的因素不同分別對(duì)待。酶制劑及活性干酵母的貯存酶制劑應(yīng)陰涼，干燥保存，并按要求先進(jìn)（購(gòu)進(jìn)）先出（使用），推陳貯新。我國(guó)南方盛產(chǎn)木薯，產(chǎn)量高，淀粉含量高，木薯的塊根淀粉含量達(dá)2530%左右，木薯干淀粉含量達(dá)70%左右，是被譽(yù)為“淀粉之王”。2．1原料除雜木薯在收獲和干燥過程中，經(jīng)常會(huì)摻夾進(jìn)泥土、沙石、粗纖維、金屬雜質(zhì)等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)如果沒有在正式投入生產(chǎn)之前清除，將嚴(yán)重影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行。酒精生產(chǎn)原料的粉碎按帶水與否分為：干式粉碎和濕式粉碎，實(shí)際生產(chǎn)中多采用干式粉碎。木薯淀粉分子結(jié)構(gòu)中的經(jīng)基化學(xué)性質(zhì)活潑，特別適用于生產(chǎn)各種用途的淀粉衍生物。90年代初，也有少數(shù)木薯淀粉生產(chǎn)廠從國(guó)外成套引進(jìn)設(shè)備。因此，研究木薯淀粉生產(chǎn)設(shè)備及工藝，特別是利用國(guó)內(nèi)制造的淀粉設(shè)備，提高木薯淀粉生產(chǎn)技術(shù)水平，具有重要的意義。 在承擔(dān)武平縣食品廠淀粉車間的設(shè)計(jì)，以及與上海淀粉技術(shù)研究所合作。變性淀粉生產(chǎn)則在精分離工 渣傳統(tǒng)工藝中漿渣分離工序是采用自制曲篩、振動(dòng)平篩等設(shè)備。利用離心力，漿水不斷地通過篩網(wǎng)而被收集，不能過篩的薯渣則在外力作用下不斷地推向大端的篩膽口而排出。 利用離心力比利用重力進(jìn)行分離，其分離效果大大提高了。以木薯片為原料，經(jīng)試產(chǎn)后發(fā)現(xiàn)，淀粉的質(zhì)量指標(biāo)可達(dá)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求，但淀粉提取率較低，只達(dá)71%。在臥式離心篩中，重力在渣推往篩膽口時(shí)起了助推作用。木薯經(jīng)一次粉碎后，粒度較粗，薯渣顆粒中所含淀粉尚有部分未能釋出，這部分被包裹著的淀粉無法用離心分離的方法分離出來。同時(shí)，由于漿水多道分離，使薯渣帶走漿水的現(xiàn)象更加嚴(yán)重，即造成所謂的跑漿現(xiàn)象。因?yàn)闈{水已經(jīng)一道分離，第二道細(xì)碎后，淀粉漿濃度較低，不會(huì)因?yàn)檫^分粉碎造成漿水分離困難。新的工藝流程如圖4所示。分離出的薯渣再經(jīng)多道離心清洗后排往渣池，清洗的稀漿水回收使用。噸商品淀粉木薯干片原料消耗的成本下降了189元(700元/噸木薯干片)，以年產(chǎn)5000噸商品淀粉計(jì)。使用機(jī)械的特殊效能，將淀粉從水的懸浮液中分離出來。同時(shí)，在清洗過程中還能夠去除塊根中的一部分氫氰酸。碎解的作用：木薯淀粉主要儲(chǔ)藏于塊根的肉質(zhì)部分，僅少量?jī)?chǔ)藏于內(nèi)皮。篩分的原理木薯渣是細(xì)長(zhǎng)的纖維，體積大于淀粉顆粒，膨脹系數(shù)也大于淀粉顆粒，比重又輕于淀粉顆粒，將碎解的原漿，以水為介質(zhì)，攪拌均勻，再以漿泵均勻地喂入篩分設(shè)備，在機(jī)械的振蕩、滾翻、離心、水力沖洗的作用下，對(duì)原漿進(jìn)行反復(fù)洗滌，并分別通過80～120目的篩網(wǎng)，使渣與淀粉乳分離。通過刮刀離心機(jī)高速旋轉(zhuǎn)的作用，進(jìn)行固相與液相的分離，將大部分水分從篩網(wǎng)上的濾布空隙中拋出，得出的濕淀粉含水率低于35%，以達(dá)到節(jié)約熱能，提高產(chǎn)量和質(zhì)量的要求。就是以高溫氣流與濕淀粉均衡地在干燥管內(nèi)進(jìn)行熱交換，使干燥的淀粉呈粉末狀，冷卻后即可裝包入庫(kù)。→清洗薯渣一次分離二次分離脫水干燥成品包裝↓↓工藝水各工段流程碎解工段篩分工段　烘干工段↓　　　　　　　　　↓　　　　　　　　　　↓一次立篩　　　　　　↓　　　　　　　↓泵　　　　　↓　　　　　　　↓二次立篩↓輸送泵閉風(fēng)器過濾器　　　　↓　　　　　　　↓三次立篩裝包　　　↓　　　　　　　　泵↓泵原料的收購(gòu)半徑一般為50公里，以短運(yùn)距，爭(zhēng)取時(shí)間，節(jié)約運(yùn)費(fèi)。原料的儲(chǔ)存與整理木薯進(jìn)廠后應(yīng)做到先進(jìn)先卸，堆放整齊，堆放高度原則上為1米，堆放超過1米時(shí)容易發(fā)熱變質(zhì)，不足1米時(shí)則使用場(chǎng)地大。如遇陰雨連綿天氣，霉菌易于繁殖，造成木薯霉?fàn)€變質(zhì)，如被霉菌寄生，一般3～5天可使木薯腐敗。原料的清洗與去皮干洗機(jī)是先去除木薯一部分泥沙，然后再將物料送入清洗機(jī)。原料的碎解碎解的目的就是破壞木薯的組織結(jié)構(gòu)，使微小淀粉顆粒能夠順利的從塊根中解體、分離出來。很多生產(chǎn)廠家增加了二次碎解，使木薯的解體更細(xì)小、更充分。但需掌握攪拌時(shí)間，如攪拌時(shí)間超過1小時(shí)，會(huì)使乳漿變酸、液化，致使成品淀粉回收率降低、粘度降低。有些廠家現(xiàn)已采用立體落差式工藝，即一次提升篩分高度，從上至下，先過壓力曲篩，再過一次立式離心篩、二次立式離心篩、三次立式離心篩，從而即減少了篩分、洗滌次數(shù)，又減少了動(dòng)力泵，并將乳漿濃度提高到6波美度，用水少，產(chǎn)量高，為下道工序創(chuàng)造了有利條件。只需要幾分鐘即可完成洗滌乳漿、濃縮乳漿的整個(gè)過程，因此避免了微生物的侵染，使產(chǎn)品質(zhì)量更加穩(wěn)定，產(chǎn)品的回收率相應(yīng)的得到提高。通過刮刀離心機(jī)高速旋轉(zhuǎn)的作用，將大部分水分從篩網(wǎng)的濾布空隙中拋出，濾布上積存的濕淀粉，使用刮刀連續(xù)刮出，直落到烘干機(jī)的料斗內(nèi)，經(jīng)密閉螺旋加料器送入干燥機(jī)。為確保淀粉顆粒均勻一致，經(jīng)風(fēng)冷后進(jìn)入成品篩?？p包要牢固，縫針不跳線、不崩袋、不漏粉，保證包裝整潔。隨著酶工程的發(fā)展，傳統(tǒng)的高壓高溫蒸煮逐漸被取代，液化可分為有蒸煮方式和無蒸煮方式，現(xiàn)在的有蒸煮液化方式與傳統(tǒng)的高溫高壓蒸煮液化方式有著本質(zhì)的不同，它是建立在酶制劑技術(shù)上的一種液化方式。但是，目前生料發(fā)酵中液化，糖化效果比有蒸煮方式要低。糖化酶的用量對(duì)酒精發(fā)酵有很大的影響，糖化酶的用量太少，會(huì)造成發(fā)酵不徹底；糖化酶太多，則增加了生產(chǎn)成本。從歷年來，木薯酒精發(fā)酵的研究資料來看，糖化酶添加量一般控制在100200u/g原料，糖化階段的溫度在5862℃，糖化時(shí)間控制在3060min。木薯作為一種工業(yè)原料，作為一種可再生資源，發(fā)展木薯燃料酒精可以緩解能源緊張的矛盾。（4100）=[kJ/(kgK)]式中 —水比熱容[kJ/(kg[]=12079 (kg)式中 115—滅酶溫度(℃)—(kJ/K) 經(jīng)汽液分離器后的蒸煮醪量為：12079[12079（）247。據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，醛塔回流比R1=195，且查表得95%酒精蒸汽的焓i=1166KJ／KG，則冷卻水耗量為：W1= =341951166247。[(4020)]=（Kg／h） 精餾塔分凝器用水 據(jù)熱量衡算有式中；R2－精餾塔回流比，R－酸為34現(xiàn)取R=30 I3－塔頂上升酒氣的焓，為1166KJ／Kg CF－蒸餾發(fā)酵醪比熱容，／（Kg 成品酒精冷卻使用20℃的深井水，根據(jù)熱量衡算，耗水量為：W4=1670()247。假定分離器和鹽析后提取的雜醇油占從精餾塔抽出總油的90%，其余10%隨談酒回流入搭。10==243(Kg／h)根據(jù)熱量衡算得冷卻用量為：W5=[2042+4()]=(Kg／h)把50%酒精雜醇油溶液稀釋至含酒精10%的冷卻水用量為：W =G2－G1=243－=（Kg／h）故雜醇油分離稀釋總用量為：W5=Ｗ5180。 =[KJ/(Kg B= = =%②．蒸餾殘留液的比熱容為：k)]③．塔底殘留液帶出熱量為：Q4180。由此，我國(guó)酒精生產(chǎn)的原料主要是玉米、薯干等淀粉質(zhì)原料。 第一節(jié) 酒精生產(chǎn)廢水特點(diǎn)及主要處理方法酒精工業(yè)的污染以水的污染最為嚴(yán)重，生產(chǎn)過程中的廢水主