【正文】 =（ 2）粗硫酸用量 粗硫酸規(guī)格： 比重 ~ 濃度 % 技術指標：粗硫酸：廢糖蜜 =： 100 計算依據：粗硫酸用量 G=（廢糖蜜量 /小時） % G= %= 24= 247。酒精的分子大于水（酒精的分子量為 46，而水為 18），亦大于分子篩的微孔，故不能被吸附，繼續(xù)向下流。 粗餾 塔 塔頂溫度設計一般控制在 9295℃ ，不能過高，過高的頂溫 對 分離無利，且耗蒸氣量大。Bx ~ 186。 有機物吸附脫水法 有機物吸附脫水法是應用多糖物質，如淀粉、玉米粉、纖維渣等作吸附脫水劑生產無水酒精的方法。在酒精 水溶液的恒沸物中添加共沸劑，與酒精溶液中的乙醇、水形成三元恒沸物，三元恒沸物沸點與純組分酒精、水之間沸點差較年產 2700 噸酒精工廠的初步設計 30 大，從而可通過精餾得到純度很到的乙醇。為了分出多余的水分，則需采用特殊的脫 水方法。因此國內生產 精餾酒 精的糖蜜酒精工廠，多采用三塔式連續(xù)蒸餾流程，就是針對這缺點而改進的。過程中盡管氣相過塔可以節(jié)省蒸汽和冷卻水，但由于兩塔直接相通，相互影響較大，要求操作技術較高，成品酒精質量較差，所以，一般不宜采用氣相過塔方式。 發(fā)酵成熟醪經預熱器預熱后，進粗餾塔，從粗餾塔出來的粗酒精蒸氣，不直接進入 精 餾塔，而是先進入排醛塔。 1956— 1957 年曾在廣東省揭陽糖廠酒年產 2700 噸酒精工廠的初步設計 26 精車間夏季生產采用，證明當發(fā)酵溫度超過 36℃ 以上時，發(fā)酵率仍相當穩(wěn)定。 它們適于低溫發(fā)酵，當溫度不高于 40℃ 時，發(fā)酵率高達 88— 90％，較臺灣 396 高，且穩(wěn)定，成熟醪含酒分也較高。 (2)高 l— 396 是 F— 396 在高溫條件于糖蜜醪中長期馴養(yǎng)所獲得的變異株，高 l— 396 的形態(tài)和培養(yǎng)條件與 F— 396 相同，它的特性是能耐高溫，在 40℃ 發(fā)酵良好。 （ 3）絮凝劑澄清法 添加聚酰胺（ PAM）絮凝劑來作稀糖液的澄清處理，可大大縮短澄清時間。 年產 2700 噸酒精工廠的初步設計 24 （ 1）機械澄清法 機械澄清法即壓濾法和離心法，是將糖蜜稀釋后加硫酸，調 pH 至 酸化 12h，采用離心分離機或壓濾機降沉 淀分離，此法國內應用較多。所以 本設計采用化學滅菌法，滅菌劑選用滅菌靈。如果使用尿素作氮源，用量可減半。 糖蜜間歇稀釋法是先將糖蜜由泵 送入高位槽，經過磅秤稱重后流入稀釋罐，同時加入一定量的水，開動攪拌器充分拌勻，即得所需濃度的稀糖液，經過濾后可供酒母培養(yǎng)和發(fā)酵用。 糖蜜酒精生產工藝可分為單濃度流程和雙濃度流程兩種。 ②為保證生產正常進行，常備有 2030d 生產用糖蜜貯存量。因此糖蜜成分與原料品種、產地和加工方法有關，一般甘蔗糖蜜錘度為80~90186。 ① 甘蔗糖蜜 甘蔗糖蜜 是以甘蔗為原料糖廠的一種副產物。Bx 的高濃度稀糖液。為了調節(jié)糖液的出口溫度，稀酒精回收液 泡沫捕集器 年產 2700 噸酒精工廠的初步設計 18 釋 器還裝有熱水箱，所用熱水由蒸餾車間的冷卻器來，同樣經位壓調節(jié)器維持恒壓送入連續(xù)稀釋器內，冷熱水的加水比，根據工藝要求，由閥門控制。根據糖蜜酒精工廠實際生產數據，發(fā)酵過程中 CO2帶出的酒精量按產量的 1— ％計，則一個年產 3000 噸的糖蜜酒精工廠每年 由于 CO2 所帶走的酒精即達 30000— 35000 公斤。發(fā)酵過程中產生 CO2 的主要來源是在酵母菌羧化酶及羧化輔酶的催化作用下，丙酮酸脫羧變?yōu)橐胰┎⒎懦鯟O2，乙醛在酵母的乙醇脫氫酶作用下還原為酒精。其次是第一級發(fā)酵罐的酵母細胞數量立即達到對數生長期的數量，取消酵母繁殖中的遲滯期，使多級連續(xù)發(fā)酵一開始便進入主發(fā)酵階段，從而取消了前發(fā)酵階段，縮短了連續(xù)發(fā)酵過程的總時間，提高了設備利用率。由于發(fā)酵作用產生代謝產物酒精和二氧化碳，醪液比重沿罐高度而逐漸降低 ，這樣能防止發(fā)酵醪把剛送來的糖液帶走。所以，設計糖蜜酒精連續(xù)發(fā)酵方案時，宜采用雙流和多流系統(tǒng)，即糖液同時流入前 2— 3 個發(fā)酵罐，以便保持酵母一定的比生長速度。多級連續(xù)發(fā)酵節(jié)約了非生 產時間，所以設備利用率相應提高。通常采用 9— 10 個罐串聯起來，它們的位置可以在高度相同的一個平面上或者高度不同的兩個平面上，呈梯級式。發(fā)酵時間約 36— 45 小時。為了減少雜菌感染的機會，每天更換新種兩次 ，或在重復分割時，將發(fā)酵醪酸化調整為 ，或添加適量的年產 2700 噸酒精工廠的初步設計 11 氟化鈉或五氯代苯酚鈉等化學防腐劑。濃度為 20％的稀糖液送入發(fā)酵槽，同時接入 20％的酒母，接種溫度隨季節(jié)而改變，夏季 27℃ ，冬季為 32℃ ，酒母添加后不久就進行前發(fā)酵，再約經 10 小時開始主發(fā)酵，溫度逐漸上升，這時要注意降溫，發(fā)酵時間約需 30— 40 小時，成熟醪含酒精 6— 7％ (容量 )。 調整酵母外界環(huán)境的滲透壓是提高糖蜜酒精發(fā)酵效率的關鍵，酵母細胞內酶系催化效率的提高，依賴于酵母細胞質膜的半滲透作用。 （ 6） 3— 磷酸甘油醛在 3— 磷酸甘油醛脫氫酶的催化下，生成 1， 3—二磷酸甘油酸。 ③ Pi 從甘油酸的 3 位轉移到 2 位，然后脫水形成磷酸烯醇式丙酮酸，它提供足夠能量以轉移 Pi到 ADP 上。所以酵母進行糖蜜酒精發(fā)酵時宜在密閉的發(fā)酵罐中進行。 糖蜜酒精發(fā)酵在密閉發(fā)酵罐中進行的理論依據 所謂發(fā)酵，是指微生物細胞，在無氧條件下，進行無氧呼吸，將吸收的營養(yǎng)物質通過細胞內酶的作用，進行一系列的生物化學反應，把復雜的有機物分解為比較簡單的生化中間產物，同時放出一定能量的過程，就叫做發(fā)酵。選育產泡沫少的菌種，可以進一步提高發(fā)酵設備裝料系數和設備利用率。 （ 2）發(fā)酵能力強，發(fā)酵迅速而且完全、殘?zhí)巧伲凭a率高。 ④ 發(fā)酵生成酯、醛、頭級雜質和雜醇油多 糖蜜酒精發(fā)酵生成的酯、醛、頭級雜質和雜醇油較多。Bx 是用來發(fā)酵 。 1． 4 設計范圍 年產 2700 噸酒精工廠的初步設計 3 （ 1）原料的選擇及進行生產的方法 （ 2）生產工藝流程與工藝條件的確定與論證 （ 3）工藝計算 （ 4）車間生產設備的選型計算 (5）書寫設計說明書 （ 6）繪制工藝流程圖 帶控制點生產工藝流程圖；主要設備裝配圖 ；車間平面布置圖；全廠總貌平面布置圖 等。 1 總論 1． 1 設計的目的和意義 （ 1） 通過畢業(yè)設計的訓練，使學生進一步鞏固加深所學的基礎理論、基本技能和專業(yè)知識，使之系統(tǒng)化、綜合化。年產 2700 噸酒精工廠的初步設計 1 前言 酒精工業(yè)在國民經濟中占有重要的地位，隨著國民經濟的發(fā)展，世界石油儲量的銳減、環(huán)境保護工作的加強和車用汽油醇需求量的增加，酒精的用途更為廣泛，酒精的需求量將與日俱增 。 （ 2） 在畢業(yè)設計中著重培養(yǎng)學生獨立工作、鼓勵思考并運用已學知識解決實際工程技術問題的能力，結合課題的需要更應注意培養(yǎng)學生獨立獲取知識的能力。 （ 7）設計重點：蒸餾工藝流程設計； 蒸餾塔、精餾塔 設計選型 （ 8）技術經濟效益指標分析 1． 5 生產規(guī)模及產品執(zhí)行質量標準 （ 1）生產規(guī)模 生產規(guī)模：年產工業(yè)無水酒精 2700 噸，日生產 噸 年工作日：全年生產 260 天（全天候）；其余時間為副產品加工、設備維修檢修、員工技能培訓等。兩種溶液流進主發(fā)酵罐進行發(fā)酵，發(fā)酵得到成熟醪（酒精濃度 10%以上） 成熟醪 經預熱器預熱至 72℃ 左右從醪塔頂加入，經過醪塔粗餾后酒汽從塔 頂出來，從 排醛 塔 13 層左右 進入， 排醛塔底進入精餾塔的脫醛酒，脫醛液進入 精餾塔， 塔頂排出來的酒精汽（ 96%），再經預熱器加熱到200~250℃ 后進入分子篩塔進行脫水，出分子篩得到產品無水酒精。糖蜜酒精蒸餾一般需增加一個脫醛 塔以排除乙醛，要加強雜醇油分離操作（提油）。 （ 3）耐酸能力強，在酸度較高的糖液中仍能增殖快。 （ 8）性能穩(wěn)定，不易變異?；蛘吆唵蔚卣f，就是在無氧條件下，微生物將復雜的有機物轉變年產 2700 噸酒精工廠的初步設計 7 為簡單的產物的過程，就叫做發(fā)酵。 酵母進行糖蜜酒精發(fā)酵時，在有氧的情況下，由于進行了呼吸作用，而酒精產量大大降低，糖的消耗速度在單位時間內也減慢。 ④ 丙酮酸脫羧形成乙醛，乙醛為氫受體，其羰基氧化甘油醛 3P 脫氫所生成的 NADH（ H+），從而再生 NAD+，乙醛生成乙醇。 年產 2700 噸酒精工廠的初步設計 9 （ 7） 1， 3— 二磷酸甘油酸在磷酸甘油激酶的催化下，生成 3— 磷酸甘油酸。所以，糖蜜酒精發(fā)酵要求發(fā)酵醪要有適當的滲透壓，才有利于酵母半透性細胞質膜對醪液中 C、 N 源、生長素等營養(yǎng)物質的吸收利用，才能加速細胞內酶系的催化反應速度，從而使發(fā)酵率進一步提高。 開放式間歇發(fā)酵法的優(yōu)點是設備簡單，容易上馬，操作簡便。我國南方小型糖蜜酒精工廠采用此法較普通。 ⑤ 連續(xù)流加發(fā)酵法 連續(xù)流加發(fā)酵法的特點是把成熟的酒母一次加入發(fā)酵罐中，然后連續(xù)流加基本糖液，連續(xù)流加基本糖液的速度應控制，使發(fā)酵糖液的濃度大致相同，這樣可使發(fā)酵時間大大縮短，發(fā)醪中酒精含增高。酒母和基本稀糖液，以一定的速度連續(xù)地流入前兩個發(fā)酵罐，發(fā)酵時醪液從 1 發(fā)酵罐上部沿連通管流入 2 發(fā)酵罐底部，再經 2 發(fā)酵罐上部流入 3 發(fā)酵罐底部，這樣順序連續(xù)流動，經過一組串聯的發(fā)酵設備所連接的空間，酵母完成增殖和發(fā)酵作用的全過程，成熟醪從最后的發(fā)酵罐中連續(xù)排出，送去蒸餾。但應該看到多級連續(xù)發(fā)酵經常會因雜菌感染，不可能長期維持下去，必須定期更換酵母種子，一般每隔幾天，必要時甚至每隔 7— 8 天各發(fā)酵罐需要交替排空滅菌再重新接入酵母種子進行發(fā)酵 。間歇通氣攪拌對穩(wěn)定和保證較高的比生長速度更為有利。第三與第四兩個發(fā)酵罐之間上部用導管相連，發(fā)酵醪由第四發(fā)酵罐的下部放出，使酵母沉降，便于回收。 多級連續(xù)發(fā)酵法可分為單濃度連續(xù)發(fā)醉法和雙濃度連續(xù)發(fā)酵法兩種。 根據糖蜜酒精發(fā)酵化學反應式： C12H22O11 十 H2O → 2C6H12O6 2180 C6H12O6 → 2C2H5OH 十 2CO2↑ 246 244 100 公斤蔗糖可生成 公斤轉化糖。因此，決不能讓這么多的酒精損失，必須設法回收。 （ 2）糖液的發(fā)酵 糖液進行酒精發(fā)酵所需的酒母，經各階段擴大培養(yǎng)后，進入 酒母 罐，并連續(xù)流進稀糖液，開始連續(xù)培養(yǎng)，而成熟的酒母醪則自 酒母 罐底部連續(xù)送入 1 號 主 發(fā)酵罐內。為了提高 1主發(fā)酵罐的抗雜菌污染能力， 1主發(fā)酵罐的酒分多控制在 4%~6%（體積分數），因此 1主發(fā)酵罐具有酒母罐和發(fā)酵罐雙重功能。我國南方各省，如廣東、廣西、福建、四川和臺灣等省均盛產甘蔗，甘蔗糖廠較多。Bx，微酸性，酸度在 10186。 ③貯存罐的位置應兼顧運輸和生產兩方面，以有利于使用方便。所謂的單濃度流程就是酒母培養(yǎng)和發(fā)酵采用同一濃度稀糖液的酒精生產流程；雙濃度流程則是酒母培養(yǎng)和發(fā)酵采用不同濃度稀糖液的酒精生產流程。 ② 連續(xù)稀釋法 目前我國糖蜜酒精工廠多采用連續(xù)稀釋法 ， 糖蜜連續(xù)稀釋是原糖蜜不斷流入連續(xù)稀釋器，稀釋水及滅菌劑等不斷加入，稀糖液不斷排出的稀釋方法。 糖蜜滅菌 糖蜜中常污染又大量雜菌，主要是野生酵母、白鏈球菌及乳酸菌等產酸菌，為保證稀糖液的正常發(fā)酵，除加酸提高糖液酸度抑制雜菌生長繁殖外，還必須對糖蜜滅菌。 酸化 糖蜜酸化的主要目的在于防止雜菌在發(fā)酵時的繁殖，同時得到適合于酵母發(fā)酵的 pH 糖液，此外，酸化還有利于去除糖液中的部分灰分和 膠體物質。 （ 2）加酸澄清法 加酸澄清法分為冷酸通風澄清法和熱酸通風澄清法。 PAM 是無色無臭的粘性液體，可以作為絮凝劑加速糖蜜中膠體物質，灰分和懸浮物的絮凝，從而使澄清糖液的純度提高。 (3) 和 又名古巴 Ⅰ ， 又名古巴 Ⅱ 。如溫度升高超過 40℃ 以上，則成熟醪殘?zhí)窃龈撸品窒陆?、發(fā)酵率明顯下降。 川 345 酵母的最適發(fā)育溫度是 28— 30℃ ，最適發(fā)酵溫度 31— 35℃ ，能耐高溫， 40℃ 時發(fā)酵尚好，耐酒精能力 10— 12%(容量），成熟 醪含酒精較高。因為酯醛雜質在酒精濃度低時精餾系數較大，所以進入排醛塔的酒精體積分數控制在 35%~40%之間較好。而液相過塔，由于醪塔發(fā)生的蒸汽先冷凝成液體，然后進入精餾塔，這樣可以分別在醪塔與精餾塔的最后一個冷凝器回收醛酒，并送回主發(fā)酵罐中，由于多一次排醛機會，成品質量較好，同時操作也較穩(wěn)定 ，可避免產生液泛現象。 三塔式連續(xù)蒸餾流程，由于醪塔蒸餾出的粗酒精進入排醛塔，以及排醛塔脫醛酒進入精餾塔是氣相或液相的不同，又可分為直接式、半直接式及間接式三種類型，其中以半直接三塔式連續(xù)蒸餾在糖蜜酒精工廠廣泛采用。 吸水劑脫水法 該方法主要是以固體吸水劑或液體吸水劑吸去酒精中的水分得到無水酒精的。