酒精生產(chǎn)工藝設(shè)計(編輯修改稿)
2025-07-13 10:32 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 緒論 酒精的基本概念及物理性質(zhì) 酒精學(xué)名“乙醇”， 其分子式 C2H6O,結(jié)構(gòu)式 CH3CH2OH，是酒的主要成分。它的主要物理性質(zhì)是常溫呈液態(tài)，無色透明，易揮發(fā)，易燃燒，沸點為 ℃，熔點為 114℃，溶于水，不易感染雜菌，刺激性較強(qiáng)，可溶于酸堿和少量油類，不溶解于鹽類。 酒精的分類 酒精作為一種 原料性的產(chǎn)品，其產(chǎn)品質(zhì)量必須達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)。通常，酒精按含雜質(zhì)多少分為：無水酒精、試劑酒精、食用酒精，醫(yī)藥酒精，工業(yè)酒精。 酒精的生產(chǎn)方法 生物發(fā)酵法：以淀粉植物為原料，進(jìn)行粉碎、糖化、發(fā)酵、蒸餾、提純，從而得到高純度的酒精。 化學(xué)合成法：以石油工業(yè)中石油裂解產(chǎn)生的乙烯作為原料加水合成為酒精。 酒精的市場前景 酒精行業(yè)的下游需求主要有三個方面，分別是白酒行業(yè)、燃料乙醇行業(yè)和化工醫(yī)藥行業(yè)。分別占酒精的 35%、30%和 32%。還有 3%的消費(fèi)主要是出口。 2021 年的白酒行業(yè)的消費(fèi)比較穩(wěn)定，略有增加。畢 竟中國的酒文化源遠(yuǎn)流長，對于白酒的消費(fèi)習(xí)慣難以改變，因此市場對于使用，因此需求長期穩(wěn)定。酒精仍然存在剛性需求。燃料乙醇的產(chǎn)量穩(wěn)定，燃料乙醇應(yīng)該是目前酒精下游消費(fèi)中利潤最好的行業(yè)，同時有著國家的支持。 現(xiàn)在全國大中城市飯店、食堂用的餐飲灶、民用取暖鍋爐、茶爐、工業(yè)爐窯等大多數(shù)都以燃燒石油資源為代價 ,而且燃料成本價很高。既污染環(huán)境又是資源上的巨大浪費(fèi)。人們迫切希望有一種低價、安全、方便的新型燃料及燃燒器問世。它是減少石油資源浪費(fèi)，改善不合理的資源配置，保護(hù)環(huán)境。保證國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略方針。 為此，燃料乙醇提 供了以上所需的方便。 因此，酒精行業(yè)在市場上的需求是可觀的。 2 第二章 生物發(fā)酵法釀造酒精 生物發(fā)酵法的地位 由于化學(xué)合成法酒精有含有較多雜質(zhì)等缺陷，其應(yīng)用受到限制，因此我國酒精生產(chǎn)以發(fā)酵法為主，尤其是隨著石油儲量的銳減，發(fā)酵法酒精工業(yè)將日趨重要。 我國酒精年產(chǎn)量為 300 萬噸，僅次于巴西、美國，列為世界第 3 位。其中發(fā)酵法酒精占絕對優(yōu)勢， 80%左右的酒精用淀粉質(zhì)原料生產(chǎn)、約有 10%的酒精用廢糖蜜生產(chǎn)、以亞硫酸鹽紙漿廢液等纖維原料生產(chǎn)的酒精約占 2%左右，合成酒精占酒精總產(chǎn)量的%左右。 生產(chǎn)原料 淀粉質(zhì)原料是生產(chǎn)酒精的主要原料。用于發(fā)酵法生產(chǎn)酒精的原料主要有：薯類（甘薯 、馬鈴薯、木薯、山藥等）；糧谷類（高粱、玉米、大米、谷子、大麥、小麥、燕麥、黍等）；糖質(zhì)原料（甘蔗、甜菜、糖蜜等）；野生植物（橡子仁，土茯苓、蕨根、石蒜等）；農(nóng)產(chǎn)品加工副產(chǎn)品（米糠餅、麩皮、高粱糠、淀粉渣等）；纖維質(zhì)原料（秸稈、甘蔗渣等）；亞硫酸造紙廢液等。 我國大多數(shù)工廠是采用紅薯和玉米為原料生產(chǎn)酒精。 玉米化學(xué)成分： 水分 蛋白質(zhì) 脂肪 淀粉 粗纖維 灰分 7 810 6065 紅薯化學(xué)成分： 水分 蛋白質(zhì) 脂肪 淀粉 粗纖維 灰分 14 915 1530 3 輔助物料 輔助物料包括：酵母培養(yǎng)和糖化劑制備所需營養(yǎng)鹽，調(diào) PH 所用酸類、洗滌劑、消毒劑、脫水劑等。酒母，就是將酵母菌擴(kuò)大培養(yǎng)，獲得足夠數(shù)量酵母菌的酵母培養(yǎng)液，以供酒精發(fā)酵之用。 酒精生產(chǎn)用水，按水的用處不同，大體分為以下三種： （ 1）釀造用水：或稱工藝用水，凡制曲時拌料，微生物培養(yǎng)，制曲原料的浸泡、糊化、稀釋、設(shè)備及工具的清洗等因其與原料、半成品、成品的直接接觸，故統(tǒng)稱為工藝用水。通常要求具有弱酸性， PH 為 。 （ 2）冷卻用水：蒸煮醪和糖化醪的冷卻，發(fā)酵溫度的控制，需大量的冷卻用水。因其不與物料直接接觸，故只需溫度較低；硬度適中。為節(jié)約用水，冷卻水應(yīng)盡可能予以回收利用。 （ 3）鍋爐用水：通常要求無固型懸浮物，總硬度和堿度應(yīng)盡可能低， PH 在 25176。時高于 7，含油量及溶解物等越少越好。 淀粉性質(zhì) 淀粉顆粒的形狀 淀粉顆粒呈白色，不溶于冷水和有機(jī)溶劑，顆粒內(nèi)部呈復(fù)雜的結(jié)晶組織。不同的淀粉顆粒具有不同的形狀和大小。同一淀粉的顆粒大小也不均勻。淀粉顆粒具有抵抗外力作用較強(qiáng)的外膜，其化學(xué)組 成與內(nèi)層淀粉相同，但由于水分較少，密度較大，故強(qiáng)度較大。 淀粉分子的結(jié)構(gòu) 淀粉分子是由許多葡萄糖基團(tuán)聚合而成的。根據(jù)淀粉分子鏈結(jié)構(gòu)的不同，淀粉可分成直鏈和支鏈淀粉兩類。直鏈淀粉溶解于 7080℃的溫水中。支鏈淀粉具有分支，它不溶解于溫水中。 4 淀粉的膨脹和溶解 淀粉在水中加熱，即發(fā)生膨脹。這時淀粉顆粒好像是一個滲透系統(tǒng)，其中支鏈淀粉起著半透膜的作用，而滲透壓的大小及膨脹程度則隨溫度的增高而增高。從 40℃開始，膨脹的速度就明顯加快。當(dāng)溫度升高到一定數(shù)值（ 6080℃）時，淀粉顆粒的體積膨脹 至原來體積的 50100 倍時，淀粉分子之間的聯(lián)系削弱，引起淀粉顆粒的部分解體，形成了均一的粘稠液體。這種無限膨化的現(xiàn)象為淀粉的糊化。與此相應(yīng)的溫度叫做糊化溫度。糊化現(xiàn)象發(fā)生后，如果溫度繼續(xù)上升，并達(dá)到 130℃左右時，因為支鏈淀粉也已幾乎全部溶解，網(wǎng)狀組織徹底破壞，淀粉溶解變成粘度較低的流動性醪液，這種現(xiàn)象稱為淀粉的溶解。 工藝流程 酒精生產(chǎn)工藝示意圖如下： 5 原料處理 淀粉質(zhì)原料在正式進(jìn)入設(shè)備之前，必須進(jìn)行預(yù)處理，以保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行提高生產(chǎn)的效益。預(yù)處理包括除雜和粉碎兩個工序。 原料除雜：淀粉質(zhì)原料在收獲和干燥的過程中往往會摻雜進(jìn)泥土，沙石，纖維質(zhì)雜物，甚至金屬塊等雜物。這些雜質(zhì)如果不在投入生產(chǎn)前予以除去，則將嚴(yán)重影響生產(chǎn)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。石塊和金屬雜質(zhì)會使粉碎機(jī)的篩板磨損或損傷，泥沙等雜質(zhì)的存在也會影響正常的發(fā)酵過程。常用的除雜方法有篩選、風(fēng)送除雜和電磁除鐵三種。 原料的粉碎：淀粉是以淀粉顆粒的形式存在于原料的細(xì)胞之中，為了使淀粉能最終轉(zhuǎn)化成酒精，首先要創(chuàng)造條件，使淀粉有可能從細(xì)胞中游離出來。為此 ,原料要粉碎，把塊狀或粒狀的原料磨碎成粉末狀態(tài)。以破壞植物細(xì)胞組織，便于淀粉的游離。原料經(jīng) 粉碎后，受熱面積可增加，利于淀粉原料的吸水膨化，糊化乃至溶解，為隨后的淀粉酶系統(tǒng)作用，并為淀粉轉(zhuǎn)化成可發(fā)酵性糖創(chuàng)造條件，從而提高熱處理效率。 干式粉碎：干法粉碎多采用粗碎和細(xì)碎兩級粉碎工藝。 （ 1）粗碎：原料過磅稱重后，進(jìn)入輸送帶，電磁除鐵后進(jìn)行粗碎。粗碎后的物料以薯干為例應(yīng)能通過 610mm 的篩孔，然后在送去進(jìn)行細(xì)粉
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