【文章內容簡介】 1度酸，此酸度能說明雜菌感染情況。 3. 還原糖 用廉 愛濃 (LAneeyron）法測定還原糖，所測得的糖，多以葡萄糖計算，用這種方法測得糖化醪中 約含 的糖量 。 4. 碘液試驗 如加入碘液后，沒有藍紅等顏色產生，仍然是碘和糖化醪的原色時，則表示糖化優(yōu)良， 因為糖化過程是淀粉被酶水解的過程，糖化醪遇碘不起呈色反應時，就說明糖化醪中基本上沒有淀粉與大分子糊精的存在，表示糖化進行得較好。 5. 分別測定糖化醪的葡萄糖與麥芽糖 測定糖化醪中的葡萄糖，然后從總糖量減去葡萄糖量，再乘以系數，即得麥芽糖量。 6. 測定糖化醪中酶的活力 糖化結束后，并不是糖化醪中所有的淀粉與大分子糊精都水解成糖，其中尚有一部分糊精要在發(fā)酵期間依靠后糖化作用而變成糖，因此糖化完畢的糖化醪中，酶的活力還必須很強，才能保證糖化作用的徹底，那么就有測定糖化醪中酶活力的必要。測定后用愛佛龍 (Effront)法觀察碘的呈色反應，如呈藍色或紫紅色，則證明酶的活力不強；如呈碘黃色，則表示酶的活力強，因為它能將可溶性淀粉基本上徹底糊精化和糖 化。 四川理工學院畢業(yè)設計 8 糖化醪的發(fā)酵 糖化醪發(fā)酵目的 淀粉質原料經過預處理、蒸煮和糖化等物理和生物化學過程，淀粉以充分糊化和液化，其中相當一部分以轉化成可發(fā)酵性糖。這種糖化醪送入發(fā)酵罐，接入酒母后，在后者的作用下，醪中的糖被發(fā)酵生成乙醇和二氧化碳；而保存下來的糖化酶也不斷地將殘存的糊化了的淀粉轉化成可發(fā)酵性糖，就這樣酵母的酒精發(fā)酵和后糖化作用相互配合，最終將醪中的絕 大的淀粉及糖轉化成乙醇和二氧化碳，這就是糖化醪發(fā)酵的目的。 影響酒精發(fā)酵的因素 1. 稀釋速度 在間歇發(fā)酵中，糖化醪要求自接種后 8～ 10 小時內加完，這樣可以有較長的后發(fā)酵時間，將糊精徹底水解發(fā)酵。 在連續(xù)發(fā)酵過程中，各罐基本上處于相對穩(wěn)定的發(fā)酵狀態(tài)。為了保持這一狀態(tài)，要求進入各罐的發(fā)酵醪糖分基本上等于被酵母消耗的糖分加上流出的糖分。 2. 發(fā)酵醪 pH值的控制 發(fā)酵醪中，因為乳酸菌大量繁殖造成的污染是阻礙連續(xù)發(fā)酵廣泛應用的主要原因。 連續(xù)發(fā)酵中發(fā)酵醪的 pH 值控制，既要考慮到要適宜于酵母菌的繁殖和 代謝，又要考慮適宜于各種糖化酶的作用。由于連續(xù)發(fā)酵無菌條件要求較嚴，其 pH控制在 ～。間歇發(fā)酵 pH值可控制在 ～ 。 pH 值的控制，可用 H2SO4 來調節(jié)。 3. 發(fā)酵溫度控制 溫度對微生物生命活動影響很大，發(fā)酵成績的好壞與溫度控制關系極為密切。酒精酵母繁殖溫度為 27～ 30℃ ，發(fā)酵溫度 30～ 33℃ ，如果溫度高于 40℃ ，則酒精發(fā)酵很難進行。產酸細菌繁殖適溫為 37～ 50℃ ，因此高溫發(fā)酵易被細菌污染。 生產中發(fā)酵醪溫度可根據發(fā)酵形式不同進行控制： 間歇發(fā)酵：接種溫度 27～ 30℃ ；發(fā)酵溫度 30～ 33℃ ；后發(fā)酵溫度 30℃177。1℃ 。 連續(xù)發(fā)酵各罐溫度控制在 30～ 33℃ 。 4. 發(fā)酵醪的滯流和滑漏問題 在間歇發(fā)酵中不存在醪液的滯流和滑漏問題，但在連續(xù)發(fā)酵工藝中，這個問題就十分重要了。多級連續(xù)發(fā)酵的醪液始終處于流動狀態(tài)，并能使每一發(fā)酵罐的醪液處于相對穩(wěn)定的均衡狀態(tài)，這就要求醪液保持先進先出，防止滯流或滑漏的現象發(fā)生。 5. 關于發(fā)酵醪濃度問題 酒精發(fā)酵要求在一定濃度的糖化醪中進行，醪液濃度高低，直接影響到生產成績。糖化醪濃度稀，雖然有利于酵母的代謝活動，提高出酒第 1章 全廠工藝論證 9 率，但是濃醪發(fā)酵卻有提高設備利用率，節(jié) 省水、電、汽、降低生產成本，增加產量的優(yōu)點。因此，生產上希望盡量采用濃醪發(fā)酵。 正常發(fā)酵醪濃度一股為 16～ 18Bx，其發(fā)酵成熟醪酒精含量為 8～ 10％ (容量 ) 6. 關于縮短發(fā)酵時間 用糖蜜原料制造酒精，發(fā)酵時間需要 24～ 32 小時，如用淀粉質原料，則需 60 小時以上。 為了縮短發(fā)酵時間，就需要設法加速水解支鏈淀粉中以 1， 6 相結合的鍵。解決這個問題的方法是選育糖化酶含量高的菌種，以加強糖化作用。另外，采用連續(xù)發(fā)酵和選用發(fā)酵力強的酵母菌種，也是加速發(fā)酵、縮短發(fā)酵時間的有力措施。 綜上所述，設計運用連續(xù)發(fā)酵工藝， 發(fā)酵溫度控制在 30～ 34 度， pH 值控制在～ ，發(fā)酵時間為 70～ 80 小時，發(fā)酵成熟醪濃度為 16～ 18Bx ，發(fā)酵過程中添加青霉素防止染菌， 使生產控制趨于自動化。 酒精發(fā)酵的方式 酒精發(fā)酵的方式有三種：間歇式發(fā)酵、半連續(xù)發(fā)酵、和連續(xù)式發(fā)酵。 三種發(fā)酵方式的優(yōu)缺點比較如表 15 所示。 表 16 各種發(fā)酵方法的優(yōu)缺點比較 發(fā)酵方式 優(yōu)點 缺點 間歇式發(fā)酵 設備簡單，易于操作，不易染菌，適用于中小型酒廠。 設備利用率低，酵母消耗量大。 半連續(xù)發(fā)酵 酒母消耗量少，可適當縮短發(fā)酵時間。 易染雜菌。 連續(xù)式發(fā)酵 易染雜菌，操作要求和設備要求高。 通過對三種方式的比較，考慮到本廠酒精年產量有 10 萬噸，雖然半連續(xù)和連續(xù)發(fā)酵都易染菌，但是發(fā)酵中控制好酸度或者添加抗生素抑制雜菌的生長 .且間歇發(fā)酵設備投資多，占地面積寬。所以最終選用露天大罐連續(xù)發(fā)酵技術。 發(fā)酵生產工藝 考慮到在發(fā)酵的過程中糖化醪中的可發(fā)酵性糖在不斷的消耗，為了使其中的糖在一定時間內保持在一定的量利于酵母的生長和發(fā)酵，所以選擇用連續(xù)發(fā)酵法，并配一個預發(fā)酵罐，降低發(fā)酵罐組守罐的稀釋率。預發(fā)酵罐在發(fā)酵車間開機和換罐時，四川理工學院畢業(yè)設計 10 可以作為酒母罐提供 適量的酒母投入到連續(xù)發(fā)酵罐組中。 發(fā)酵過程中的工藝流程控制圖 如圖 15 所示。 圖 15發(fā)酵工藝流程控制圖 連續(xù)添發(fā)酵的操作方法：生產開始時，先將規(guī)定數量的酒母醪打入酒母罐讓酒母復水活化，同時連續(xù)添加糖化醪。待發(fā)酵醪中含量達到 /ml 以上時，再以適當的流量添加到 1發(fā)酵罐中，同時以相同的流量向預發(fā)酵罐中添加新鮮糖液；也向 1發(fā)酵罐中流加適當的新鮮糖液。當 1發(fā)酵罐裝滿后，向 2發(fā)酵罐流加， 2發(fā)酵罐滿后以相同的速度打入 3發(fā)酵罐、 4發(fā)酵罐、 5發(fā)酵罐待發(fā)酵醪成熟后，將其以同樣的速度送入蒸餾系統(tǒng)。發(fā)酵進程中 1溫度控制： 32～ 33℃ ； 2罐溫度控制于 34～ 36℃ ； 3罐～ 5罐罐溫度控制于：低于 37℃ 。流加糖液應注意速度：將 1發(fā)酵罐的稀釋率控制在 ～ 之間，若流加過快，則會造成發(fā)酵醪中的酵母密度低，不易造成酵母的群體優(yōu)勢，雜菌感染有可能發(fā)生；若流加過慢，則將延長滿罐時間，可能造成可發(fā)酵物質的損失。糖液在發(fā)酵罐中停留時間： 55h。發(fā)酵醪成熟時的酒精度： 10%（ V）。 在發(fā)酵醪送入發(fā)酵罐前或者是清發(fā)酵罐，使用 CIP 進行沖刷罐體和殺菌。 先用清水噴洗罐體后再用 4%的堿液噴洗 30min，再用清水噴洗罐體，洗干凈后 即 可使用。 酒精的蒸餾和精餾工藝及分支篩脫水工藝 蒸餾車間操作流程 酒精的蒸餾和精餾是為了從發(fā)酵成熟醪中分離、提純得到成品酒精。其操作流程有許多種（ 1）單塔蒸餾（ 2）兩塔蒸餾（ 3）三塔流程（ 4）多塔流程。 在上述流程中，單塔和兩塔蒸餾的到的究竟品質比較差而不采用，而多塔流程預 發(fā) 酵 罐 1 發(fā) 酵 罐 2 發(fā) 酵 罐 3 發(fā) 酵 罐 。 發(fā) 酵 罐 成熟醪儲罐 11 發(fā) 酵 罐 第 1章 全廠工藝論證 11 雖然酒精的品 質得到了保證，但其設備的投資較大增加了生產成本所以也不采用。三 塔 流程因其設備投資相對較少且得到的酒精品質也能達到要求，所以選用 三 塔流程 。 其工藝流程為：成熟醪用泵自醪 池經過欲熱器預熱后，送入粗溜塔，由此引出的酒精水蒸氣直接進入 醛塔，再次進入 精溜塔的中部。殘留的頭級雜質和甲醇隨酒精蒸汽上升，經預熱器和三個冷凝器絕大部分冷凝下來，預熱器和前兩個冷凝器中的冷凝液作為回流回入精塔頂部，第三個冷凝器中的冷凝液作為雜醇油酒取出，同時排除相當部分的頭級雜質。極少部分未凝結的頭級雜質和不凝結氣體一起排入大氣。成品酒精在頂部第 6塊塔板處提取。酒精成的濃度為 95%（ V）。工藝流程 示意圖如圖 16所示。 ` 圖 16 工藝流程示意圖 蒸餾操作的控制 蒸餾操作的控制主要是 三 塔流程 ： 1. 醪塔 蒸餾釜溫度為 105～ 103℃ ，保證酒糟內不含酒精；蒸餾釜壓力為 ～ 萬帕斯卡（表壓）；進入精溜塔的酒精蒸汽溫度為 93～ 95℃( 醪塔頂溫度 )。 2. 醛塔 醛塔分凝器選用發(fā)酵和酒母罐的冷卻廢水，溫度為 25℃ ，終溫高達 70℃ 。 3. 精餾塔 塔釜溫度為 102～ 104℃ ；塔釜壓力為 ～ 萬帕期卡 (表壓 )；塔中部 (取雜醇油區(qū) )溫度為 86～ 93℃ ，比控制塔頂溫度靈敏。進入分凝器前塔頂酒精 醪 塔 精 餾 塔 分 子 篩 脫 水 塔 醛 塔 醛酒 四川理工學院畢業(yè)設計 12 蒸汽之溫度 78～ 79℃ 。第二冷凝器流至第三冷凝器的酒溫為 35～ 40℃ ，這是保證成品質量的重要措施之一。 發(fā)酵副產品和污水處理 酒精生產的副產品 酒精生產過程中產生的副產品有二氧化碳，酒精酵母，雜醇油，醛脂和酒糟。 二氧化碳：可以制成干冰，和液體二氧化碳。液體二氧化碳可以用于食品和工業(yè)原料。但對其標準要求高。 酒精酵母：經過進化處理可以從新培養(yǎng)等。 雜醇油：可凈化后，運用于工業(yè)中作為某些原料。 酒糟：可運用于做 飼料等。 冷卻工藝水：經處理后可以做為生活用水。 污水處理 生產過程中產污分析 酒精工業(yè)廢水的污染物主要來自 木 薯 等物 經發(fā)酵、蒸餾后的酒精糟 (即高濃度有機廢液 )，雖然無毒，但 CODcr、 BOD SS 含量高，并呈弱酸性，排入江河、地下水系會造成水中嚴重缺氧，大大影響水中物質生長。因此， 酒精工業(yè)廢水污染物排放標準選擇 CODcr、 BOD SS、 PH 值，以及排水量作為行業(yè)廢水排放的控制指標。 污水種類 1. 熱交換器排出廢水。 2. 工藝設備洗滌用水 3. 精餾廢水和酒 糟蒸發(fā)冷淋水 4. 生活污水 污水處理方法 采用的主要污水凈化措施有：機械法，化學法，物理化學法和生物法等。選擇方法要取決于污水數量，污染程度和凈化結果的指標等因數。對 木 薯原料這類污水主要采用機械法和生物法處理即可達到要求指標。 第 2 章 全廠物料衡算 13 第 2 章 全廠物料衡算 工藝技術指標及基礎數據 （ 1）生產規(guī)模 100000t/a 酒精。 （ 2）生產方法： 低溫蒸煮 雙酶連續(xù)糖化 大罐斜底連續(xù)發(fā)酵 三 塔蒸餾。 （ 3）生產天數 每年 300 天。 （ 4） 食用 酒精日產量 。 （ 5） 食用 酒精年產量 100000t。 （ 6）雜醇油量 為成品酒精的 % （ 7）產品質量 乙醇含量 95%（體積分數）的 食用 酒精。 （ 8） 木 薯干原料含淀粉含 70%，水分 13%。 (9)a淀粉酶用量 8u/g 原料，糖化酶用量為 150u/g 原料，酒母糖化醪用糖化酶量 300u/g。 （ 10）硫酸銨用量 7kg/t（酒精）。 （ 11）硫酸用量（調 PH 用） 5kg/t(酒精 )。 原料消耗量計算 （ 1）淀粉原料生產酒精的總化學反應式為： 糖化：（ C6H10O5） n + nH2O → nC 6H12O6 162 18 180 發(fā)酵： C6H12O6 → 2C 2H5OH + 2CO2 180 462 442 （ 2）生產 1000kg 無水酒精的理論淀粉消耗量由上兩式得： 1000179。 162/92=（ kg） （ 3）生產 1000kg95%（體積分數）的食用酒精的理論淀粉消耗量，乙醇含量95%（體積分數）相當于 %（質量分數），故生產 1000kg 食用酒精成品理論上需淀粉量為： 179。 %=(kg) （ 4）生產 1000kg 食用酒精實際淀粉耗量 事實上，整過生產過程經歷原料處理、發(fā)酵及蒸煮工序，要經過復雜的物理化學和生物化學反應，產品得率必然底四川理工學院畢業(yè)設計 14 于理論產率。據實際經驗，各階段淀粉損失率 如表 21所示。 表 21 各階階段淀粉損失率 列 表 生產過程 損失原因 淀粉損失（ %） 原料處理 粉塵損失 蒸煮 淀粉殘留及糖份破壞 發(fā)酵 發(fā)酵殘?zhí)? 發(fā)酵 巴斯德效應 發(fā)酵 酒氣自然蒸發(fā)與被 CO2被帶走（有酒精捕集 器） 蒸餾 廢糟帶走等 總計損失 故生產 1000kg 食用酒精需淀粉量為： （ 100%%） =（ kg） （ 5）生產 1000kg 食用酒精 木 薯干原料消耗量 根據基礎數據給出， 木 薯干含淀粉 65%故 1t 酒精耗 木薯干量為： （ kg） （ 6）