【正文】 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 壓縮空氣 壓縮空氣 糖化醪 預(yù)發(fā)酵罐 1 主發(fā)酵罐 2 發(fā)酵罐 3 發(fā)酵罐 4 發(fā)酵罐 后 酵罐 成熟醪 罐 糖化醪 糖化醪 圖 33 發(fā)酵工藝流程圖 工藝指標(biāo)： （ 1） 1 發(fā)酵罐工藝指標(biāo) 液位： 95％左右； 溫度： 32℃ ； 酵母數(shù)： 108/mL以上； 形態(tài)：酵母健壯，不衰老，空胞少； 酵母出芽率： 15％以上 ； 酵母死亡率： 15％以下； 雜菌數(shù)： 2 個(gè)以下 /顯微鏡下視野； 外觀糖： 7～ 10Bx； 酸度： ～ ； 酒精濃度： ％～ ％（體積）； 揮發(fā)度： ％以下； 進(jìn)料流量： 70～ 100m3/h（單線）。 玉米粉箱內(nèi)應(yīng)有足夠的脫胚去皮玉米粉，保證生產(chǎn)連續(xù)穩(wěn)定，不斷料，不冒料，兩線儲(chǔ)箱的料位均衡。糖化工藝要求溫度控制條件很高，必須保證糖化過(guò)程的溫度在 60℃ 左右（上下浮動(dòng)不超過(guò) 1℃ ）。有吸濕性。以從酵母菌中提取的核糖核 酸為原料，加入稀堿液，控制在 50℃ ～ 60℃下，使核糖核酸進(jìn)一步降解，從而生成 2′， 3′—核苷酸。雜醇油中含有的 高級(jí)醇的酯類可用于制造油漆和酒精。 酒精發(fā)酵時(shí) CO2的理論得率的 ％，在連續(xù)發(fā)酵時(shí) 70％的 CO2可以回收利用。 燃料乙醇成品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 不管原料的品種如何，我國(guó)生產(chǎn)的酒精均要符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（ GB394—81），根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)我國(guó)生產(chǎn)的酒精共分優(yōu)級(jí)、一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)和四級(jí)等 5 個(gè)規(guī)格。水的硬度應(yīng)不超過(guò) 7 毫克當(dāng)量 /L，即中等硬度的水。（ 2） 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) ： 見(jiàn)表 27。 （ 3）酶制劑大多為 α—耐高溫淀粉酶、高活性糖化酶和酸性蛋白酶。 表 22 玉米的化學(xué)組成 /％ 水 分 蛋白質(zhì) 脂 肪 淀 粉 粗纖維 灰 分 7～ 16 8～ 10 ～ 5 60～ 65 表 23 玉米的 理化指標(biāo) [3] 項(xiàng)目 單位 指標(biāo) 細(xì)菌總數(shù) Cfu/mg ≤50,000 大腸菌數(shù) MPN/100mg ≤100 霉菌及酵母數(shù) Cfu/mg ≤2,000 磷化物定性 陰性 氰化物定性 陰性 堿性金屬物含量 ％ 汞 mg/kg以 Hg計(jì) ＜ 黃曲霉毒素 B1 181。一般黃色玉米的淀粉含量較白色玉米高。京哈，哈大，平齊，平梅鐵路在市內(nèi)交匯。氣溫手地形影響，由西、西北向東、東南氣溫逐漸降低。森林已經(jīng)逐漸減退。地勢(shì)由東南向西北逐漸降低的地理景觀。 （ 3）地理狀況： 東北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 8 ① 自然條件 A. 地理位置 吉林市為吉林省轄地級(jí)市，吉林市地處東北腹地長(zhǎng)白山脈，向松嫩平原過(guò)渡地帶的松花江畔，三面臨水，四周環(huán)山。 畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù) （ 1）選擇并確定工廠廠址、生產(chǎn)工藝流程和工藝條件，確定技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)； （ 2）進(jìn)行全廠物料平衡計(jì)算； （ 3）主要生產(chǎn)設(shè)備的選型和計(jì)算； （ 4）水、電、汽消耗計(jì)算 ； （ 5）重點(diǎn)設(shè)備 —發(fā)酵罐的工藝、設(shè)計(jì)及討論； （ 6）重點(diǎn)車間平面布置設(shè)計(jì)和全廠平面布置設(shè)計(jì)； （ 7）繪制圖紙，包括液糖化發(fā)酵工藝流程圖一張、蒸餾工藝流程圖一張、全廠平面布置圖一張、重點(diǎn)設(shè)備裝配圖一張。其他成員國(guó)如荷蘭、英國(guó)、德國(guó)、奧地利等國(guó)家的農(nóng)業(yè)部也已向政府提出規(guī)劃，要求發(fā)展燃料乙醇工業(yè)。二十世紀(jì)七十年代，為防止國(guó)內(nèi)能源的消耗，盡快利用國(guó)內(nèi)資源代替石油進(jìn)口，保持經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，巴西政府設(shè)立了 ProAlcool 計(jì)劃（用生物質(zhì)原料制備乙醇代替汽油）和 ProOleo 計(jì)劃（用植物油代替柴油）。 燃料乙醇在國(guó)外發(fā)展的情況 美國(guó)是世界上燃料乙醇的主要生產(chǎn)國(guó)之一，早在二十世紀(jì)三十年代，美國(guó)就已開(kāi)展了燃料乙醇的研究及應(yīng)用工作。在這種燃料中，乙醇代替了四乙鉛基和 MTBE，既做增氧劑，又是一種能源。用燃料乙醇代替汽油用做汽車燃料在全世界范圍內(nèi)掀起了高潮，研究和開(kāi)發(fā)燃料乙醇具有重要的戰(zhàn)略意義。廣大工程技術(shù)人員都在努力研究和開(kāi)發(fā)新工藝、新設(shè)備，選育新的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的菌種。 其二，降低生產(chǎn)成本可以從節(jié)能、菌種選育、提高酒精發(fā)酵強(qiáng)度等方面入手。糖化劑生產(chǎn)技術(shù)已從固體曲生產(chǎn)發(fā)展到液體曲生產(chǎn)。因此，還需繼續(xù)開(kāi)發(fā)和推廣新技術(shù)，加強(qiáng) “ 三廢 ” 利用和 工藝管理，努力實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)連續(xù)化和自動(dòng)化，進(jìn)一步東北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 2 提高酒精工業(yè)的生產(chǎn)水平。2021 年中國(guó)釀酒工業(yè)協(xié)會(huì)酒精分會(huì)開(kāi)始創(chuàng)辦專業(yè)刊物《酒精》，體現(xiàn)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。早在 1900 年，我國(guó)的酒精工業(yè)就于黑龍江省哈爾濱市開(kāi)始發(fā)展，已有近百年的歷史。運(yùn)用理論基礎(chǔ)知識(shí)，本設(shè)計(jì)對(duì)年產(chǎn) 14 萬(wàn)噸燃料乙醇生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行了工藝計(jì)算，為最初設(shè)備選型提供理論依據(jù)。再根據(jù)本文所采取的的工藝流程和工藝計(jì)算做出主要的設(shè)備選型?？谷諔?zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)以后，我國(guó)開(kāi)始大量使用乙醇做燃料，乙醇工業(yè)在后方發(fā)展很快，當(dāng)時(shí)河南、陜西、四川大約有 50 多家乙醇生產(chǎn)廠。 2021 年吉林大型燃料酒精企業(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。 我國(guó)酒精工藝和裝備技術(shù)的發(fā)展 我國(guó)酒精生產(chǎn)主要是采用微生物發(fā)酵法和化學(xué)合成法。蒸煮糖化采用了一級(jí)或多級(jí)真空冷卻工藝，減少了冷卻時(shí)間，保證了糖化工業(yè)的順利進(jìn)行。在節(jié)能方面 ，研究無(wú)蒸煮工藝和酒精節(jié)能回收技術(shù)將能量消耗降低 50％或更多是完全可能的，原料粉碎消耗電能也很大，如何降低粉碎電耗也是應(yīng)引起重視的問(wèn)題。據(jù)有關(guān)報(bào)導(dǎo)，全世界酒精生產(chǎn)所用原料的各種比例為：廢糖蜜占 45％，石油裂解廢氣乙烯占 20％，淀粉質(zhì)原料占 16％，亞硫酸鹽紙漿廢液占 7％，野生植物及其它約占 12％。 乙醇這一傳統(tǒng)產(chǎn)品。同時(shí)，這種燃料可顯著降低汽車尾氣中的有害物質(zhì)，起到了凈化空氣的 功效。七十年代的世界石油危機(jī)和 1990 年美國(guó)國(guó)會(huì)通過(guò)空氣清凈法（修正案）后，是美國(guó)燃料乙醇兩個(gè)主要發(fā)展時(shí)期。出于多種原因，甘蔗幾乎成為巴西燃料乙醇的唯一生產(chǎn)原料。目前，其乙醇 —汽油混合燃料的使用量大約在 億 L以上。 畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想 （ 1）在技術(shù)上采用先進(jìn)的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和成熟的科技成果，使其具有現(xiàn)實(shí)性和先進(jìn)性； 東北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 7 （ 2）工藝流程、選用設(shè)備、工藝控制和工藝條件先進(jìn)可靠、安全適用； （ 3）生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)先進(jìn)，生產(chǎn)損耗和能量消耗低，在經(jīng)濟(jì)上具有合理性； （ 4）對(duì)環(huán)境污染程度低，在環(huán)境保護(hù)上具有可行性； （ 5）設(shè)計(jì)考慮到燃 料乙醇廠今后的發(fā)展趨勢(shì)，在建筑和平面布置上及設(shè)備選取上，都留有適當(dāng)?shù)挠嗟?，同時(shí)又不至于造成現(xiàn)有設(shè)備、場(chǎng)地的太大浪費(fèi)； （ 6）設(shè)計(jì)考慮到工人勞動(dòng)條件的改善及勞動(dòng)強(qiáng)度的降低，采用一些新工藝、新設(shè)備，同時(shí)又確保成品質(zhì)量； （ 7）設(shè)計(jì)采用部分自動(dòng)化儀表控制，使本廠在機(jī)械化、自動(dòng)化水平與國(guó)外先進(jìn)水平差距縮短了。東經(jīng) 125176。 中山山區(qū)，位于吉林地區(qū)中、東部和東南部，是全市主要林區(qū)和特產(chǎn)區(qū)域。除占地 1748 平方公里的吉林市城區(qū)外，其他區(qū)域是全省重要的農(nóng)業(yè)、林業(yè)、畜牧、漁業(yè)及工礦區(qū)。當(dāng)?shù)囟辔髂巷L(fēng)，詳見(jiàn)下列氣象資料表 21。哈大電氣化改造已經(jīng)開(kāi)始，京哈，集錫，沈明三條國(guó)道在境內(nèi)貫穿，哈大高速公路至長(zhǎng)春大連段已經(jīng)開(kāi)通。淀粉集中于胚乳內(nèi)，淀粉顆粒的形狀呈不規(guī)則形，組織堆積非常緊密。g/kg ＜ 5 東北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 12 表 24 技術(shù)指標(biāo) （雜糧） 等級(jí) 單位 普通玉米粉（國(guó)標(biāo)） 精制玉米粉（國(guó)標(biāo)） 粗細(xì)度 目數(shù) 通過(guò) 10 通過(guò) 10 水分 ％ ≤14 ≤14 皮胚含量 干基％ ≤ ≤ 含砂量 ％ ≤ ≤ 磁性金屬物 g/kg ≤ ≤ 脂肪酸值 mgKOH/100g ≤80 ≤80 鉛 mg/kg 主要輔料的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 在酒精生產(chǎn)中 ，常用的輔助材料主要有麩皮、米糠、酶制劑、硫酸等。 α—耐高溫淀粉酶是酒精生產(chǎn)液化工序重要的酶制劑，酶活力高、價(jià)格低，其作用是與液化噴射器協(xié)同完成淀粉液化過(guò)程，一般選用大包裝液體劑型。 表 27 糖化酶質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) [6] 項(xiàng)目 標(biāo)準(zhǔn) 酶活力 ， u/g(mL) 60000， 80000， 100000， 150000， 202100 水分 ， ％ 不小于 細(xì)度 (通過(guò) 40 目銅網(wǎng)篩 )， ％ 不小于 80 酶活力保存率 (室溫 ， 半年 )， ％ 不小于 80 重金屬 (以 Pb計(jì) )， ％ 不超過(guò) 鉛 ， ％ 不超過(guò) 砷 (以 As 計(jì) )， ％ 不超過(guò) 黃曲霉毒素 B1， ％ 不超過(guò) 大腸菌群 ， 個(gè) /100g(ml) 不超過(guò) 30 沙門氏菌 不得檢出 （ 4）硫酸在酒精生產(chǎn)中主要用來(lái)調(diào)整醪液的 pH。不符合要求的天然水要經(jīng)過(guò)必要的處理才能應(yīng)用。不同規(guī)格的酒精只能應(yīng)用于與其規(guī)格相符合的目的和對(duì)象。工業(yè)上采用 CO2的凈化和干燥措施有三條：進(jìn)入壓縮 機(jī)前的水洗；一級(jí)壓縮后的經(jīng)活性炭柱處理；三級(jí)壓縮后經(jīng)硅膠和沸石處理。由于雜醇油與汽油主要成分相近，它可用作燃料添加劑，也可用作工業(yè)溶劑。 酒精糟的回收利用 玉米生成酒精后，所獲得的酒糟含有大量的蛋白質(zhì)、糖類物質(zhì)、纖維素、灰分和淀粉等，是一種較好的家畜飼料。與水能形成共沸混合物分析純級(jí)的無(wú)水乙醇是無(wú)色透明，易揮發(fā)，具有特殊芳香和強(qiáng)烈刺激味的易燃液體。糖化時(shí)間為 30 分鐘左右，成熟的糖化醪經(jīng)過(guò)蛇管冷卻和噴淋冷卻器冷卻到 28℃ ～ 30℃ ，送入發(fā)酵罐進(jìn)行連續(xù)發(fā)酵 50～ 60 小時(shí)即可發(fā)酵成熟。玉米粉箱中玉米粉應(yīng)儲(chǔ)存 1/2/以上，保證均勻供料。 （ 2） 2 發(fā)酵罐工藝指標(biāo) 液位： 95％左右； 溫度： 32℃ ； 外觀糖： ～ ； 酸度： ～ ； 酒精濃度： ％左右（體積）； 揮發(fā)度： ％以下。 發(fā)酵工序 發(fā)酵可使酵母菌充分利用葡萄糖及其他可發(fā)酵糖，最大限度地把可發(fā)酵糖轉(zhuǎn)化為酒精。 （ 3）原料加水比：控制在 1:～ 。 玉米原料生產(chǎn)酒精流程 玉米是淀粉質(zhì)原料，其生產(chǎn)酒精的基本原理為： 酶 （ C6H10O5） n ＋ nH2O → nC6H12O6 淀粉 葡萄糖 東北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 20 酵母菌 C6H12O6 → 2CH3CH2OH ＋ 2CO2↑ 30～ 32℃ 采用的基本工藝流程為： 原料 粉碎 調(diào)漿 α－淀粉酶 蒸煮 糖化酶 糖化 酵母培養(yǎng)液 回收 CO2 發(fā)酵 蒸餾 廢液 雜醇油 酒精 圖 31 酒精生產(chǎn)工藝流程圖 工藝簡(jiǎn)單描述如下：玉米經(jīng)干法粉碎技術(shù)進(jìn)行粗碎和細(xì)碎，然后以重量比 1:（ 3～4）與水進(jìn)行調(diào)漿，經(jīng)醪液泵打入蒸煮罐進(jìn)行高溫或中溫連續(xù)蒸煮，同時(shí)加入液化酶蒸煮 1 小時(shí)左右，進(jìn)行冷卻開(kāi)始糖化階段。能與水、甲醇、乙醚和氯仿等以任何比例混溶。在醫(yī)藥方面，還可用濃鹽提取法或稀堿提取法從酵母中提取核糖核酸。雜醇油可用作測(cè)定牛奶中脂肪的試劑。故酒精生產(chǎn)過(guò)程中所生產(chǎn)的副產(chǎn)物，必須進(jìn)行綜合利用，變廢為寶，減少環(huán)境污染。d。工藝用水要求符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)。液體時(shí) ， 黃褐色 ， 允許有少量凝集物。因此，在酒精生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)采用已榨過(guò)油的米糠餅。 氣味：具有特有的玉米香味，沒(méi)有酸味，霉變的味道及其他異味。 東北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 11 玉米品種很多，如裂皮玉米、硬皮玉米、馬齒玉米、甜玉米等，其中以馬齒玉米淀粉含量高，產(chǎn)量大。 C. 交通運(yùn)輸 吉林地理位置優(yōu)越，交通十分便利，是東北地區(qū)中部的重要交通樞紐。春季少雨干燥，夏季溫?zé)岫嘤?，秋季涼爽多晴，冬季漫長(zhǎng)而寒冷。山嶺海拔 300～ 400 米，少數(shù)山峰高 600～ 700 米，是開(kāi)發(fā)較早的 區(qū)域。 B. 地貌和土壤 吉林市有 ―遠(yuǎn)迎長(zhǎng)白，近繞松花 ‖的地勢(shì)，由于不同時(shí)期的大地構(gòu)造運(yùn) 動(dòng)，以及江河的侵蝕、剝蝕和堆積，形