【正文】 常的酵母生長和發(fā)酵速率，在酒母培養(yǎng)和酒精發(fā)酵時要適當通風。在酸化罐加入定量的水、硫酸、營養(yǎng)鹽等輔料進行處理，處理后用雙濃度法稀釋，稀糖液濃度 14~18186。 1． 2 設(shè)計依據(jù) （ 1）海南大學理工學院（生物工程專業(yè)） 《年產(chǎn) 2700 噸酒精工廠的初步設(shè)計》任務(wù)書 （ 2）設(shè)計基礎(chǔ)資料： 產(chǎn)品名稱：無水酒精（優(yōu)級純） 工廠廠址：?？诮? 生產(chǎn)原料：廢糖蜜（海南各地糖廠的副產(chǎn)物） 生產(chǎn)天數(shù)“全年生產(chǎn) 260 天（全天候） 當?shù)貧夂驐l件（來自海南氣象臺資料）： 溫度 極端高溫 39℃ 最低溫度 6℃ 平均溫度 ℃ 濕度 最高濕度 92% 平均濕度 85% 水溫 河水（ 1米） 最高 30℃ 最低 10℃ 自來（飲用）水 最高 30℃ 最低 10℃ 深井水 平均 18℃ 風頻率 年平均風速： 降水量 年平均： 1691ml/a 風向 東北風和東風 1． 3 指導(dǎo)思想 以設(shè)計任務(wù)書為基礎(chǔ)，以最新科研成果和實際經(jīng)驗為依據(jù)，通過文獻檢索、收集資料，調(diào)查研究，綜合分析；貫徹節(jié)省基建投資，充分重視技術(shù)先進，降低工程造價等思想，從節(jié)約能源和降低原料消耗，創(chuàng)較高經(jīng)濟效 益等角度出發(fā)， 以“工藝先進、技術(shù)可靠、系統(tǒng)科學、經(jīng)濟合理、安全環(huán)?！睘樵瓌t，同時注重“三廢”治理和綜合利用副產(chǎn)物，充分重視環(huán)保防污。 為了進一步提高酒精生產(chǎn)水平，各國工程技術(shù)人員不斷研究新型酒精發(fā)酵方法，改進生產(chǎn)設(shè)備，酒精 蒸餾工藝也在不斷改進和完善?；瘜W合成法 是以石油工業(yè)中石油裂解產(chǎn)生的乙烯為原料加水合成酒精的。 （ 4） 通過畢業(yè)設(shè)計的訓(xùn)練，使學生樹立起具有符合國情和生產(chǎn)實際的正確的設(shè)計思想和觀點；樹立起嚴謹、負責、實事求是、刻苦鉆研、勇于探索并具有創(chuàng)新意識與他人合作的工作作風、 酒精工業(yè)是國民經(jīng)濟重要的基礎(chǔ)原料產(chǎn)業(yè)。 副產(chǎn)品：雜醇油 （ 2）產(chǎn)品執(zhí)行質(zhì)量標準 表 11 產(chǎn)品酒精質(zhì)量標準 《 GB/T67820xx》 檢 測 項 目 單 位 標 準 規(guī) 定 值 優(yōu)級純（ G． R） 分析純（ A． R） 化學純（ C． P） 乙醇（ CH3CH2OH） % ≥ ≥ ≥ 密度（ 20℃ ） g/ml ~ 與水混合試驗 合 格 蒸發(fā)殘渣的質(zhì)量分數(shù) % ≤ ≤ ≤ 水分的質(zhì)量分數(shù) % ≤ ≤ ≤ 酸度（以 H+計） mmol/100g ≤ ≤ ≤ 堿度（以 OH計） mmol/100g ≤ ≤ ≤ 甲醇的質(zhì)量分數(shù)（ CH3OH） % ≤ ≤ ≤ 異丙醇 [（ CH3）2CHOH]的質(zhì)量分數(shù) % ≤ ≤ ≤ 年產(chǎn) 2700 噸酒精工廠的初步設(shè)計 4 鐵（ Fe）的質(zhì)量分數(shù) % ≤ — — 鋅（ Zn）的質(zhì)量分數(shù) % ≤ — — 還原高錳酸鉀物質(zhì)（以 O 計） % ≤ ≤ ≤ 易炭化物質(zhì) 合 格 （ 3）生產(chǎn)車間組織與 管理 本車間實行車間、工段、班組三級組織與管理 （ 4）工作制度 酒精廠日工作時間為 24 小時，每日三班，每班 8 小時連續(xù)生 產(chǎn)。不論是甘蔗糖蜜還是甜菜糖蜜中糖類大多數(shù)為可發(fā)酵性糖，經(jīng)過稀釋同時添加部分營養(yǎng)鹽，就可用酵母將它們發(fā)酵生成酒精，發(fā)酵周期短，一般只有 36h。 （ 2）糖蜜酒精生產(chǎn) 優(yōu)點 糖蜜酒精發(fā)酵工藝相對低簡單，成本低。 （ 4）耐高溫能力強。 主要有兩大類：一類為水解酶，另一類是糖 酒精轉(zhuǎn)化酶。 酒精的發(fā)酵過程中，酵母菌的發(fā)酵是屬于厭氣性發(fā)酵，進行著無氧呼吸，發(fā)生著復(fù)雜的生化反應(yīng)。由此可見，糖蜜酒精發(fā)酵宜在密閉的發(fā)酵罐內(nèi)進行。 Mg2+作激活劑。 （ 9） 2— 磷酸甘油酸在烯醇化酶催化下，生成 2— 磷酸烯醇式丙酮酸。 其它工藝條件也能直接影響發(fā)酵效率，如果調(diào)整適宜的發(fā)酵溫度，發(fā)酵效率也明顯提高。 ② 密閉式間歇發(fā)酵 此法的特點是在密閉的容器內(nèi)進入，嫌氣性發(fā)酵條件較好，能防止雜菌感染，發(fā)酵率穩(wěn)定，可以回收 CO2，酒精損失較少。 ④ 分段添加發(fā)酵法 分段添加發(fā)酵法的特點是將酵母培養(yǎng)階段和發(fā)酵階段明顯地劃分開來，根據(jù)兩者不同的目的要求，采取不同的技術(shù)條件，在發(fā)酵過程中盡可能維持醪液中的糖分一致，使酵母 在較穩(wěn)定的情況下發(fā)酵，由于采用分段添加糖液，保持了醒液中較低的糖分和較高的酒精分。采用連續(xù)流加發(fā)酵法，發(fā)酵最高溫度須控制在 33— 34℃ ，發(fā)酵總時間只有 15— 20 小時，發(fā)酵醪的酒精含量可達 9％ (容量 )以上 。在間歇分批發(fā)酵過程中，酵母的萌發(fā)期較長，然而在連續(xù)發(fā)酵過程中，酵母的萌發(fā)期的時間取決于主罐中醪液交換的速度和第一次加入酵母的數(shù)量。不同點是：最終發(fā)酵罐成熟醪蒸餾后，立 即刷罐滅菌，接入酵母新種，連續(xù)流加基本糖液，其它各發(fā)酵罐依次滅菌接入發(fā)酵醪，以相反的方向連續(xù)流動進行連續(xù)發(fā)酵，這樣尾罐變?yōu)槭坠?，實現(xiàn)了循環(huán)連續(xù)發(fā)酵法。由于回收大量的酵母，在發(fā)酵過程中一開始便有足夠多量的酵母，發(fā)酵特別旺盛，代謝產(chǎn)物酒精立即大量積聚。 從發(fā)酵醪分離回收的酵母漿，約為發(fā)酵醪容積的 15％，此酵母漿送至酒母罐，添加濃度 11— 12％稀糖液并添加硫酸，位酸度達 1— 176。Bx；雙濃度連續(xù)發(fā)酵法酒母的培養(yǎng)液采用 低濃度糖液，濃度為14— 18186。一個年產(chǎn) 3000 噸糖蜜酒精工年產(chǎn) 2700 噸酒精工廠的初步設(shè)計 16 廠每小時排出 CO2400580 公斤，每年排出 CO2 2736 噸。酒母擴大培養(yǎng)所用的糖蜜自糖蜜高位箱經(jīng)液位調(diào)節(jié)器維持恒壓流入 1 號連續(xù)稀釋器內(nèi)，加入硫酸、磷酸及銨鹽溶液，使糖液達到一定的酸度和濃度后，送入一組串聯(lián)的酸化罐中進行相當時間酸化處理后，再流入 2 號連續(xù)稀釋器內(nèi)，加水進行第二次稀釋至所需的濃度后，進入 酒母罐內(nèi)。 糖蜜酒精連續(xù)發(fā)酵 是 在一組串聯(lián)的發(fā)酵罐與后發(fā)酵罐內(nèi)完成，擴大培養(yǎng)酒母所用稀糖液不斷地定 量流入 1 號 主 發(fā)酵罐，主發(fā)酵用的濃糖液也是不斷地定量流入 1 號 主 發(fā)酵罐，與 酒母 罐送來的酒母醪混合開始發(fā)酵，然后逐個地、自上而下地通過所有的發(fā)酵罐和后發(fā)酵罐，約 36 小時左右，發(fā)酵即告成熟，成熟 醪 自最后一個后發(fā)酵罐底部排出，用成熟醪泵送去蒸餾。 整個工藝流程包括糖蜜原料及其貯存、稀糖液的制備和處理、糖蜜酒精酵母及其培養(yǎng)和糖蜜酒精發(fā)酵四個過程。甘蔗糖蜜中含有較大量的蔗糖和轉(zhuǎn)化糖。甜菜糖蜜錘度一般為 75~84186。 ⑤稀糖蜜和受到污染的糖蜜不宜過久貯存，以免造成糖分的過多損失。Bx，雙濃度流程稀糖液濃度分別為：酒母年產(chǎn) 2700 噸酒精工廠的初步設(shè)計 22 培養(yǎng)液 14~18 186。 添加營養(yǎng)鹽 （ 1）添加營養(yǎng)鹽的目的 為了保證酵母的正常生長繁殖和發(fā)酵，根據(jù)糖蜜原料的化學組分，必須在糖液中添加酵母所必需的營養(yǎng)。 年產(chǎn) 2700 噸酒精工廠的初步設(shè)計 23 （ 1）化學滅菌法 化學滅菌法是采用化學防腐劑來殺滅雜菌的方法。酸的加用可以在稀糖液中加用，也可以在原糖蜜中加用。Bx，加稀糖液量 %~%的硫酸，同時加入 %的 KMnO4，通入無菌空氣 1~2h，靜置后去除沉淀。Bx，加一定硫酸調(diào) PH3~，加熱 90℃，添加 8ppmPAM，攪拌均勻，澄清靜止 1h，取清夜即可制備稀糖液用。 菌落呈白色圓形，有光澤，中心部稍凸起，邊緣皺折。 (4)甘化 I 號 該菌種是廣東省江門甘蔗化工廠 1968 年從甘蔗糖蜜中分離選育出來，適于甘蔗糖蜜原料酒精發(fā)酵，它的細胞多呈圓形，部分呈卵圓形，在麥汁中培養(yǎng)細胞大小為 56 微米。 (6)川 102 也是 1952 年四川省糖酒工業(yè)研究所選育出來的，適于甘蔗糖蜜酒精發(fā)酵，產(chǎn)生酒精能力特別高，雜醇油產(chǎn)量極少，也是目前四川省內(nèi)江糖廠酒精車間等常用的酵母菌種。在 13 層左右進料，塔頂溫度控制在 79℃ ，酯醛酒含酒精體積分數(shù)為 %~96%，酯醛酒的提取量為成品的 %~3%。通常多采用氣相提取雜醇油，在精餾塔進料層板上第 4 層塔板上提取。而直 接三塔式連續(xù)蒸餾流程的除雜效率是不高的。 應(yīng)用生石灰生產(chǎn)無水酒精，勞動強度大，產(chǎn)品質(zhì)量差，酒精收率低，目前已很少使用。 鹽脫水法 鹽脫水法是應(yīng)用能使共沸點移位的鹽類溶液來達到增濃酒精制得無水酒精的。 3 生產(chǎn)工藝技術(shù)指標 鉀型樹脂 無水乙醇 樹脂加熱再生 年產(chǎn) 2700 噸酒精工廠的初步設(shè)計 31 原料、輔料主要技術(shù)規(guī)格 表 31 糖蜜酸化操作條件 酸化糖蜜濃度 酸度 酸化時間 55~60186。D 3~% 32~34℃ ~ 成熟醪 ≥ 10186。 成熟醪進入粗餾塔前必須進行預(yù)熱，減小溫差，有利于粗餾塔穩(wěn)定運行。Bx （ 2）輔助材料用量（對糖蜜重量 %） 輔料：①粗硫酸 % ②硫酸銨 % （ 3）發(fā)酵工藝技術(shù)指標 酵母糖液與發(fā)酵糖液流加比 1： 1 發(fā)酵率 86% 發(fā)酵時間 ≤ 36 小時 成熟醪含酒分 ≥ 10% 殘?zhí)? % 蒸餾率 ≥ 97% 發(fā)酵溫度： 27~34℃ 產(chǎn)品分配比（占成熟醪中無水酒精重量 %） 成品酒精 100% 雜醇油 ≤ % 蒸餾損失 ≤ 3% 產(chǎn)品與糖蜜耗材比 1： 注：參數(shù)為生產(chǎn)工藝指標：以上百分率為體積百分率。 = m3/d 247。 260= 247。 精餾塔 精餾塔的塔頂溫度一般應(yīng)控制在 79℃，塔底溫度應(yīng)控制在 105107℃，塔中溫度在取酒正常的情況下，在 8892℃之間。D ≥ % 30~32℃ 1% 表 34 粗餾 塔操作條件 醪液入塔溫度 塔底壓力 塔底溫度 塔頂溫度 廢液含酒量 塔底加熱蒸氣 70~75℃ ~ 105~110℃ 92~95℃ %（ v） MPa 表 35 排醛塔操作條件 塔底溫度 塔底壓力 塔頂溫度 第二冷凝器酒溫 脫醛酒體積分數(shù) 酯醛酒體積分數(shù) 84~86℃ 78~79℃ 40℃ 36%~38% 95%~96% 表 36 精餾塔操作條件 塔底壓力 塔底溫度 塔頂溫度 雜醇油抽出區(qū)溫度 ~ 102~104℃ ~℃ 85~90℃ 表 37 分子篩再生條件 塔內(nèi)進口溫度 出口溫度 再生時間 250~320℃ ≥ 150℃ 34 小時 工藝技術(shù)指標設(shè) 計 表 38 工藝技術(shù)指標 項目 指標 備注 蒸餾率 97% 出酒率 % 總回收率 % 工藝技術(shù)指標設(shè)計說明 Ph： 5~6186。D 5~6h 表 32 糖蜜稀釋操作條件 濃度 酸度 溫度 稀糖液 12~15186。此方法已在浙江、江蘇等地的工廠得到應(yīng)用。流程如下： 精餾酒精 分子篩塔 無水酒精 再生 精餾塔 酒精 分子篩法生產(chǎn)無水酒精有下列優(yōu)點：①產(chǎn)量大、成品質(zhì)量較好；②操作簡單方便、勞動強度低，便于自動控制；③投資費用低，安裝簡單方便；④能耗少，運行費用低，生產(chǎn)成本低；⑤消除其他方法添加劑的處理和污染等問題。這是由于醪塔所蒸出酒氣經(jīng)冷凝成為液體，在這冷凝過程中可 多一次排除頭級雜質(zhì)的機會，顯然生產(chǎn)費用要大些。雜醇油的分離是自精餾塔氣相提取，經(jīng)冷卻器冷卻后，再加水稀釋至含酒精 25— 30％時，雜醇油分層浮在上面，送至貯存罐中，而下層的 淡 酒精則送至成熟醪貯箱中。糖蜜酒精廠由于酯醛餾出物數(shù)量較大，則將其返回發(fā)酵罐中再次發(fā)酵，以增加酒精得率。 川 102 酵母形態(tài)多呈圓形及卵圓形，增殖快，數(shù)量多，最適發(fā)育溫度28—— 30℃ ，最適發(fā)酵溫度 31— 34℃ ，最 高不超過 36℃ ，抗酒精能力強，能耐 12—— 14％ (容量 )的酒精，耐酸能力強，發(fā)酵產(chǎn)酒精特別高，雜醇油產(chǎn)量極少。最適發(fā)酵溫度為 32— 34℃ ，最適發(fā)酵 — 。 它們的最適發(fā)育溫度 25— 28℃ ，最適發(fā)育 — ，最適發(fā)酵溫度31— 38℃ ，最適發(fā)酵 — ，耐酒精能力強，成熟醪最高含酒分達10— 11%。 糖蜜酒精酵母及其培 養(yǎng) 糖蜜酒精酵母 我國常用于甘蔗糖蜜酒精發(fā)酵的酵母菌種為臺灣酵母 396 號； 與 ；甘化 I 號；川 345 及川 102 等 。通風可驅(qū)走 SO NO2 等有害氣體和其他揮發(fā)性酸，增加糖液中的溶解氧，有利于酵母的繁殖。 稀糖液的澄清 糖蜜中含有 很多膠體物質(zhì)、色素、灰分和其他懸浮物質(zhì)，它們的存在對酵母的正常生長、繁殖和發(fā)酵有害，應(yīng)盡量予以去除。 表 24 常用的糖蜜殺菌防腐劑及其用量 名稱