【正文】 ........................... 19 第 2 章 發(fā)酵工段設(shè)備計(jì)算 ........................................................................................ 20 種子罐 ............................................................................................................ 20 相關(guān)說(shuō)明 .............................................................................................. 20 ........................................................................................... 20 ....................................................................... 20 發(fā)酵罐的計(jì)算 ................................................................................................ 21 發(fā)酵罐物料衡算 .................................................................................. 21 ............................................................................... 21 ....................................................................... 22 管道計(jì)算 .............................................................................................. 22 泵的計(jì)算 ............................................................................................. 23 吉林化工學(xué)院 生物與食品工程學(xué)院 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) III 發(fā)酵工段換熱器的計(jì)算 ....................................................................... 24 成熟醪中間罐的計(jì)算 .......................................................................... 26 發(fā)酵工段設(shè)備 ................................................................................................ 27 第 3 章 總結(jié) .................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 由于微生物發(fā)酵法生 產(chǎn)工藝成熟，能耗低，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備要求不高，且能就地取材，充分利用本地資源，因此，該法被廣泛使用。酒精的用途主要有 3 種：工業(yè)用酒精、食用酒精和燃料酒精。東南亞和澳大利亞的燃料酒精工業(yè)；為了進(jìn)一步發(fā)展燃料酒精工業(yè)，泰國(guó) 2021年底調(diào)整了甘蔗原料的價(jià)格，預(yù)計(jì) 2021 年全年將有 2600 萬(wàn)噸甘蔗被用于生產(chǎn)酒精。 吉林化工學(xué)院 生物與食品工程學(xué)院 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 4 第 2 章 工藝論證 眾多 酒精發(fā)酵技術(shù) 中，在減少雜菌生長(zhǎng)和節(jié)省能源的應(yīng)用上 濃醪發(fā)酵是非常有 前景的 [10]酒精發(fā)酵生產(chǎn)作為一個(gè)成熟發(fā)酵產(chǎn)業(yè)在我國(guó)已有上百年歷史。針對(duì)酒精生產(chǎn)原料的變化，酒精生產(chǎn)工藝的不同，釀酒活性干酵母的適應(yīng)性和發(fā)酵濃度將會(huì)提高；酵母對(duì)溫度、滲透壓以及對(duì)產(chǎn)物、底物 的抑制的敏感度將降低；酒精生產(chǎn)工藝的控制要求將進(jìn)一步提高，對(duì)釀酒活性干酵母對(duì)酵母質(zhì)量的要求也將更高。 發(fā)酵工段生產(chǎn)方法 采用大罐連續(xù)發(fā)酵方法，共采用 8個(gè)罐。粗餾塔底的酒精糟用于生產(chǎn)高蛋白飼料，然后，再經(jīng)過(guò)萃取，從飼料中提取玉米油。如附近無(wú)排水系統(tǒng)，則需自行設(shè)計(jì)污水處理站排放。K ，蒸發(fā)熱 。建筑物的位置應(yīng)選擇在爆炸時(shí)即使從轉(zhuǎn)型層蓋或墻壁向外泄放爆炸火焰，也不能危及其他作業(yè)場(chǎng)所和建筑物的地方。 （ 2）糖化醪：由糖液化工段送來(lái)。 抑菌靈：由于它對(duì)成品酒有污染，除了染菌外，一般情況不用。如果發(fā)生，輕則需要加大抑菌劑的加入，重則需要倒灌，對(duì)罐進(jìn)行徹底清洗、滅菌后再使用。經(jīng)過(guò)洗滌的 CO2進(jìn)入 CO2貯罐 。 當(dāng)開(kāi)車準(zhǔn)備結(jié)束后，打開(kāi) R0331罐上的管線以及熱水閥門，注入 4045℃ 工藝水，同時(shí)啟動(dòng)泵，使其在罐內(nèi)循環(huán)，當(dāng)液面達(dá)到 20%時(shí)，打開(kāi)換熱器的閥門，同時(shí)將通往下一工段的分流閥關(guān)閉，直到溫度調(diào)節(jié)閥（ TIC1 和 2）達(dá) 3840℃ 時(shí)停泵，待液面平穩(wěn)后，打開(kāi)人孔加入 50Kg 玉米專用活性干酵母，靜止復(fù)水 4560分鐘，打開(kāi)糖化醪的閥門，用 FIR3005控制打入 2m3的糖化醪，啟動(dòng)自身循環(huán)泵，慢慢打開(kāi)空氣閥門 FI0004使空氣達(dá)到 30m3/h，進(jìn)行通風(fēng)培養(yǎng)，控制溫度在 32℃ 。其他罐停車過(guò)程與此同 。應(yīng)該增加液、糖化時(shí)的用酶量，同時(shí)調(diào)節(jié)溫度，使其達(dá)到酶的最適溫度，或者增加液、糖化時(shí)間。 種子罐一般選用 2個(gè)，以防其中有一個(gè)種子罐染菌，而導(dǎo)致生產(chǎn)連續(xù)化進(jìn)程。 為了符合人性化設(shè)計(jì)，發(fā)酵罐頂?shù)娜丝字睆?600mm，罐側(cè)面的人孔直徑 600mm， 罐頂為標(biāo)準(zhǔn)橢圓結(jié)構(gòu)，直徑為 3300mm，半軸長(zhǎng)為 825mm()。 糖化醪去 發(fā)酵罐 1的流量 55%～ 60%， , 糖化醪去種子罐的總流量 8%10%， 糖化醪去發(fā)酵罐 2的流量 30%～ 40%。 （ 5）發(fā)酵時(shí)產(chǎn)生 泡沫較多。 R0384罐的 PH 值控制在 。 （ 5）按工藝要求檢查各電器、儀表、機(jī)械是否處于開(kāi)機(jī)前的準(zhǔn)備狀況。 待達(dá)到一定的菌濃度時(shí)，酒母醪由泵（ P0331A， P0331B， P0341A， P0341B）一部分打入換熱器（ E0331， E0341）換熱，再罐頂回流，一部分打入預(yù)發(fā)酵罐 R0361，控制溫度 32℃ 。同時(shí)，也可以提高后續(xù)工段 DDGS 中的含氮量。但主要是以控制醪液中的 pH值在 一 。其總反應(yīng)式為： C6H1206 + 2ADP + 2H3PO4 C2H5OH + 2CO2 + 2ATP 酒精發(fā)酵的 4個(gè)階段為：第一階段，葡萄糖磷酸化，生成活潑的 1， 6— 二磷酸果糖；第二階段，1， 6— 二磷酸果糖裂解成為兩分子的磷 酸丙糖（ 3— 磷酸甘油醛）；第三階段， 3— 磷酸甘油醛經(jīng)氧化、磷酸化后，分子內(nèi)重排，釋放出能量，生成丙酮酸；第四階段，丙酮酸繼續(xù)降解，生成酒精。 （ 5）采用防爆型通風(fēng)設(shè)備，防爆型電氣設(shè)備。另外，噪聲也是一種污染，損害人體健康，應(yīng)采取措施防治。 ②氣溫如表 2— 2： 表 2— 2 吉林市氣 溫表 氣溫 最熱月最 熱時(shí)平均 極端最低 最熱月平均 最冷月最低 時(shí)平均 最冷月平均 ℃ （ 7月） — — — 抗震條件 我國(guó)規(guī)定：①地震 6 度裂度或以下適合建廠；②地震 7 度裂度地區(qū)適合加固廠房。 61罐是一個(gè)擴(kuò)大培養(yǎng)罐， pH值為 ~，通過(guò)螺旋板式換熱器將溫度控制在 31~32℃ ，糖化醪、種子液、潔凈的空氣、營(yíng)養(yǎng)鹽等連續(xù)進(jìn)料。 液糖化工段 為簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，便于工業(yè)化生產(chǎn)，我們采用添加液化酶和糖化酶即所謂雙酶法的生產(chǎn)工藝。發(fā)酵醪濃度高，固形物含量也高，分離、干燥費(fèi)用就低，其出率也高。目前印度主要以粉碎和發(fā)酵甘蔗廢料生產(chǎn)酒精 [7]。 2021 年全美以玉米為原料的酒精生產(chǎn)廠有 67%采用 干磨法， 33%采用濕磨法。提高發(fā)酵濃度后，可大幅度地降低產(chǎn)品回收成本，可以由幾乎相同的能量消耗精 餾出更多的產(chǎn)品。并使產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到食用酒精國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB103432021。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，酒精生產(chǎn)的傳統(tǒng)工藝不斷被更新，取而代之的是自動(dòng)化程度高，操作簡(jiǎn)單的新技術(shù)，新工藝。加上合成酒精，糖酒精的低價(jià)沖擊，使本來(lái)就形勢(shì)嚴(yán)峻的酒精市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)更加激烈，企業(yè)開(kāi)工率低，企業(yè)處于頻繁開(kāi)停，吉林化工學(xué)院 生物與食品工程學(xué)院 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2 維持生產(chǎn)的狀態(tài)，企業(yè)效益大幅下降 [2]。大多數(shù)產(chǎn)品產(chǎn)自法國(guó)、德國(guó)和意大利，少量的出自西班牙、比利時(shí)、澳大利亞和瑞典，英國(guó)和其他歐盟國(guó)家?guī)缀醪簧a(chǎn)。而且，近幾年，燃料乙醇在國(guó)內(nèi)的推廣，拓展了酒精新的應(yīng)用領(lǐng)域。因此 ,發(fā)酵工藝的改進(jìn)和耐高濃度酒精酵母的選育是實(shí)現(xiàn)酒精濃醪發(fā)酵工業(yè)化生產(chǎn)的關(guān)鍵。 糖化酶將淀粉液化產(chǎn)物糊精及低聚糖進(jìn)一步水解成葡萄糖。采用該流程，可生產(chǎn)優(yōu)級(jí)食用酒精，每噸酒精耗蒸汽量?jī)H為 ，比常壓精餾每 噸酒精可節(jié)約 2t 多蒸汽。 選擇廠址時(shí)，應(yīng)考慮滿足把本地區(qū)的風(fēng)俗習(xí)慣與廣泛性的更新要求。酒精是揮發(fā)、易燃燒的，燃燒時(shí)產(chǎn)生大 量的熱量， 燃燒產(chǎn)物是水和二氧化碳。 。最終酒份可根據(jù)原料、醪濃度的不同達(dá)到 12％－ 17％。營(yíng)養(yǎng)鹽罐上方有旋風(fēng)分離機(jī)（小的） ,旁邊有蘭色電機(jī)，用于定量加料，轉(zhuǎn)一圈加一次料），防止磷酸二胺一次加入太多。醪液停留時(shí)間為 3～ 4小時(shí)，太短沒(méi)有達(dá)到需要的菌濃度，太長(zhǎng)酵母細(xì)胞老化。由成熟醪罐罐底打出的成熟醪一部分罐底回流，一部分罐頂回流，另一部分去精餾工段，流量為 50m3/h。同時(shí)略開(kāi)空氣過(guò)濾器夾套進(jìn)口的蒸汽閥，控制溫度 90～ 98℃ ，保持 20小時(shí)左右。 調(diào)節(jié) R0301A 罐頂空氣閥，將通氣量減少到正常值的一半。延長(zhǎng)發(fā)酵時(shí)間。 由 02 工段 加入糖化醪的量 ： W==來(lái)自預(yù)發(fā)酵罐 61 的醪液流量： m3/h 所以離開(kāi)主發(fā)酵罐 81 罐的醪液流量 W81=稀釋液 +02 段來(lái)的糖化醪 +W03=++=表 1— 3 工藝條件表 項(xiàng)目 單位 參數(shù)值 來(lái)自 02 工段糖化醪總流量 m3/h 進(jìn)入 種子罐糖化醪流量 m3/h 進(jìn)入種子罐糖化醪流量 m3/h 進(jìn)入 預(yù)發(fā)酵罐糖化醪流量 m3/h 進(jìn)入主發(fā)酵罐糖化醪流量 m3/h 送往精餾工段成熟醪流量 m3/h 前發(fā)酵期 h 約 8 主發(fā)酵期 h 14 后發(fā)酵期 h 34 吉林化工學(xué)院 生物與食品工程學(xué)院 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 20 第 2 章 發(fā)酵工段設(shè)備計(jì)算 種子罐 相關(guān)說(shuō)明 先用 80℃ ， 8%～ 10%NaOH 溶液噴洗 1h（滅菌）；再用熱水沖至中性，再用溫水進(jìn)一步?jīng)_洗，然后加入 10 m338℃ ～ 40℃ 底水，加入干酵母 50Kg。 當(dāng)取裝罐系數(shù)為 ， 60* mV ??? ）（總 mV ??單 當(dāng)取裝罐系數(shù)為 ， mV ???? ）（總 6 mV ??單 因?yàn)閷?shí)際生產(chǎn)中各罐的裝罐系數(shù)達(dá)到了 85%，而且考慮罐的制造和造價(jià)，單個(gè)罐取 700m3可以滿足要求。 9. 采用活性干酵母，不需要酒母培養(yǎng)。是因?yàn)槿揪?，可加入抑菌靈來(lái)滅菌，嚴(yán)重時(shí)需要倒灌。其他罐產(chǎn)生的 CO2較多，需要加以回收利用。開(kāi)始蒸汽滅菌。其他罐的工藝流程相同。 此外，要向罐中加入適量抗生素，用來(lái)防止雜菌污染。尿素、磷酸二銨含氮量 46%、21%。 性能：是我國(guó)首創(chuàng)的最新生物技術(shù)產(chǎn)品，該產(chǎn)品復(fù)水后理解恢復(fù)成正常細(xì)胞狀態(tài)，具有耐酸（ ）、耐乙醇（ 17％）耐糖（ 60％葡萄糖）等特點(diǎn)。 粉塵爆炸防范 （ 1）爆炸最大可能發(fā)生的部位：封閉的料倉(cāng)內(nèi)，粉塵不易散發(fā)，進(jìn)而積聚過(guò)多，形成爆炸性粉塵；投料、粉碎車間。噪音的防治主要考慮壓濾機(jī)械、粉碎機(jī)械的噪音。 產(chǎn)品及副產(chǎn)品的產(chǎn)量 表 25 產(chǎn)品和副產(chǎn)品規(guī)格 名稱 年產(chǎn)量（噸） 食用酒精 38500 工業(yè)酒精 760 雜醇油 1900 公用工程 表 26 公用工程參數(shù) 名稱 規(guī)格 說(shuō)明 1 工藝水 符合飲 用標(biāo)準(zhǔn) 26℃ 2 糖化發(fā)酵冷卻水 無(wú)腐蝕、無(wú)泥沙、低硬度 (表 ) ≤18℃ 3 蒸餾塔冷卻水 無(wú)腐蝕、無(wú)泥沙、低硬度 (表 ) ≤28℃ 4 動(dòng)力電 380v177。在后發(fā)酵罐階段，還原糖的濃度較低，酵母逐漸老化，因此發(fā)酵速度變慢，物料離開(kāi) 84罐后，進(jìn)入到 0311 罐，準(zhǔn)備進(jìn)入精餾工段。半糖化法可以降低由于糖份過(guò)高而在發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的底物抑制。[11] 采用濃醪發(fā)酵生產(chǎn)酒精，可縮短發(fā)酵周期，降低能耗，提高設(shè)備利用率， 蒸餾能耗少 ,生產(chǎn)成本低及酒糟易處理等優(yōu)點(diǎn) ,是一種具有巨大應(yīng)用價(jià)值的酒精發(fā)酵技術(shù) [12]。 可行性分析 從技術(shù)上講，本設(shè)計(jì)采用工業(yè)上成熟的生產(chǎn)工藝，可以實(shí)現(xiàn)。歐洲的農(nóng)業(yè)發(fā)展形式和美國(guó)的大不相同。解放前、我國(guó)酒精工業(yè)基礎(chǔ)十分薄弱，只有沿海、東北、四川等地的小生產(chǎn)廠家，建國(guó)后我國(guó)的酒精工業(yè)通過(guò)十年的努力、在生產(chǎn)技術(shù)上有了