【文章內(nèi)容簡介】 強度已超過100g/（ Lh），也就是說比間歇發(fā)酵提高了 50倍以上。為此，在工業(yè)生產(chǎn)爭取達到 50g/（ Lh）是完全有可能的。 在菌種選育方面，常規(guī)的誘變育種技術加上遺傳工程技術，將有可能獲得能直接發(fā)酵生淀粉、纖維素、半纖維素的菌株；纖維素酶高產(chǎn)菌株，耐高溫酵母和其他優(yōu)良的酒精發(fā)酵微生物、抗雜酒精發(fā)酵菌也將有得到的可能。任何上述一個菌株的獲得都將從根本上改變目前酒精生產(chǎn)地面貌。 第 1 章 緒 論 3 國內(nèi)外酒精生產(chǎn)技術水平比較分析 目前國內(nèi)外酒精加工生產(chǎn) 技術發(fā)展呈現(xiàn)四大趨勢 。 采用先進的發(fā)酵工藝 系有瑞典阿拉法公司 發(fā)明，即將發(fā)酵醪液經(jīng)過濾去除纖維渣，再經(jīng)分離機分離酵母和醪液，酵母回到發(fā)酵罐， 醪液進入蒸餾 工序，可減少酵母培養(yǎng)，縮短發(fā)酵周期，提高產(chǎn)量，減少廢液排放。目前澳大利亞、印度等國已采用這種先進的發(fā)酵工藝；我國酒精加工企業(yè)多采用固定化酵母提高發(fā)酵效率。 推廣節(jié)能技術 我國推廣的糖化節(jié)能技術主要是低溫蒸煮和糖化，操作溫度從 140℃ 下降到 80℃ ，熱能消耗下降 40%；蒸餾節(jié)能技術主要是氣相過塔、壓差蒸餾等，可節(jié)約蒸汽30%以上。 應用分子篩脫水和膜蒸發(fā)技術 傳統(tǒng)的精餾方法只能獲得大約 96%的酒精，以往的解決方法是恒沸 技術，現(xiàn)在美國則采用分子篩脫水和膜蒸發(fā)技術。其優(yōu)點是無夾帶物，無化學物、可用簡單的計算機操作、操作費用低廉。 應用領域不斷擴展 酒精作為 一種可再生能源，作為一種清潔的無硫燃料，除用作汽車燃料外，目前已開始與柴油混合進入消費市場，燃料乙醇電池現(xiàn)也開始研制。第 2 章 設計概論 4 第 2 章 設計概論 畢業(yè)設計的目的 樹立正確的設計思想，在技術上采用先進的生產(chǎn)經(jīng)驗和成熟的科技成果，選擇先進可靠、安全適用的工藝流程和工藝條件及生產(chǎn)設備；技術經(jīng)濟指標先進，生產(chǎn)損耗和能量消耗低，在經(jīng)濟上具有合理；對環(huán)境污染程度低，在環(huán)境保護上具有 可行性。對物料、水、電、汽進行平衡計算，對主要生產(chǎn)設備進行選型與計算，同時進行重點設備的設計和重點車間平面布置設計以及全廠平面布置設計，并繪制圖紙。通過畢業(yè)設計使學生熟悉酒精生產(chǎn)過程和解決一些工程技術問題，培養(yǎng)學生獨立查找、分析和使用技術資料，獨立編寫設計文件，熟練使用 CAD 軟件繪制工藝流程圖和設備裝配圖的能力。 畢業(yè)設計的題目 年產(chǎn) 25 萬噸食用酒精工廠初步 設計。 畢業(yè)設計的任務 (1)確定建廠的意義 ； (2)廠址選擇、建廠規(guī)模及布置方案 ； (3)對所給設計題目進行總體構思，包括工藝流程選 擇、工藝批次及工藝參數(shù)的選取等。 (4)就設計題目的規(guī)格進行全廠的物料衡算：包括所有的原輔料、半成品及成品（以1000kg原料為基準） →(每批次產(chǎn)量、每天產(chǎn)量、月產(chǎn)量、年產(chǎn)量 )。 (5)在物料衡算基礎上，進行全廠的設備設計，計算選型，對全廠的所有標準設備通過生產(chǎn)能力的計算，選出型號功率、設備總量、材料及主要動力設備，最后列出全廠設備一覽表。 (6)對全廠水、電、汽等進行計算，列出衡算表。 (7)重點設備、工藝的設計及討論。 (8)重點車間平面布置設計和全廠平面布置設計； （ 9）繪制圖紙； (10)全廠經(jīng)濟技 術指標的校核、計算。 (11)廠區(qū)的交通狀況、能源供應、水源情況、原料來源綜合分析。 (12)建廠總投資估算。 (13)其他。 東北電力大學學士學位畢業(yè)論文 5 設計的指導思想 設計以傳統(tǒng)的酒精生產(chǎn)工藝為藍本，綜合畢業(yè)實習時，收集的資料及查閱的大量相關資料，力求在技術上采用先進的生產(chǎn)經(jīng)驗和成熟的科技成果，使其具有現(xiàn)實性和先進性；工藝流程、選用設備、工藝控制和工藝條件先進可靠、安全適用；生產(chǎn)技術經(jīng)濟指標先進，生產(chǎn)損耗和能量消耗低，在經(jīng)濟上具有合理性；對環(huán)境污染程度低，在環(huán)境保護上具有可行性。 （ 1）在工藝上的選擇和設備的選用上為確保工 藝穩(wěn)定、可靠和產(chǎn)品質(zhì)量，部分采用了傳統(tǒng)式，同時進行了革新改造，引進了一部分國外較先進的技術和設備。 （ 2）設計中考慮盡量降低操作費用及啤酒的單耗量，使其具有上馬快、收效大的特點。 （ 3）設計考慮到食用酒精 廠今后的發(fā)展趨勢（如增加品種、擴大產(chǎn)量等），在建筑和平面布置上及設備選取上，都留有適當?shù)挠嗟?，同時又不致于造成現(xiàn)有設備、場地的太大浪費。 （ 4）設計考慮到工人勞動條件 的改善及勞動強度的降低，采用了一些新工藝、新設備，同時又確保酒精 質(zhì)量。 （ 5）考慮到食用酒精 廠的環(huán)境，進行了污水處理、 CO2 回收等綜合利用，不 但改善了環(huán)境污染，同時增加工廠的收入。 （ 6）設計采用部分自動化儀表控制，使本廠在機械化、自動化水平上與國外先進水平差距縮短了。 設計的依據(jù) 依據(jù)國家和地方政府的經(jīng)濟計劃，綜合國內(nèi)、國際市場情況，當?shù)卦?、水源、水質(zhì)、能源供應及交通運輸狀況的調(diào)查與研究，依據(jù)自然狀況、查閱大量相關資料，遵從設計的題目要求，用學過的理論知識與實踐知識相結合，進行此題目的設計工作 。 生產(chǎn)方案的確定和產(chǎn)品方案 從投資能力、銷售量、水源、能源供應、供電狀況、技術狀況等方面綜合考察，決定設計建造一座年產(chǎn) 25 萬噸的酒精 食 用 廠，產(chǎn)品質(zhì)量達到國家優(yōu)質(zhì)食用酒精標準，濃度 為 %（ V）。 廠址選擇 （ 1）廠址選擇的總原則 ① 廠址選擇必須符合工業(yè)布局，符合所在地區(qū)，城市規(guī)劃的要求，按照國家有關法律、法規(guī)及建設前期工作的規(guī)定進行。 ② 充分利用各地區(qū)的有利條件，避開或克服不利條件；充分利用當?shù)厝肆Α⑽锪?、財力?2 章 設計概論 6 和自然資源、保護環(huán)境、節(jié)約用地、不占用糧田及經(jīng)濟效益高的土地，并符合國家現(xiàn)行土地管理、環(huán)境保護、水土保持等法規(guī)有關規(guī)定。盡量遠離風景游覽區(qū)和自然保護區(qū)。 （ 2）廠址選擇的具體條件 自然條件 ① 地理位置：方位與城 鎮(zhèn)關系 地形：簡單、整齊、矩形 面積：滿足工廠總平面布置要求 ② 地勢：基本平坦，略有坡度 平原＞ % 山區(qū)＜ 5% ③ 地質(zhì)條件 ：礦藏區(qū)、采空區(qū)、古井、古墓、坑穴 ＞ 120～ 180KN/m2 ，注意凍土層 7 度或 7 度以上地區(qū)建廠 ④ 氣象條件（風向、風景、雨量、溫度） 、最低和平均數(shù)據(jù) ⑤ 水文條件 水資源：地下水（滌井水）、自來水、地表水（江、河、水庫）、泉水 、水量供產(chǎn)量、水價、取水點、水層條件 ：原水提純 →工藝水：靠近水源豐富、水質(zhì)優(yōu)良的水源 ⑥ 環(huán)境衛(wèi)生條件 、含塵含菌濃度低、無有害氣體污染 （ 3）技術經(jīng)濟條件 ① 原料、輔料等供應條件 ： 靠近原料、燃料基地、產(chǎn)品銷售地 ② 動力供應條件：靠近水源、電源 ③ 交通運輸條件：交通運輸便利 ④ 協(xié)作條件 擬建年產(chǎn) 25 萬噸食用酒精工廠 布置方案 ： 按功能區(qū)分為廠前辦公區(qū)、生產(chǎn)裝置區(qū)、生產(chǎn)輔助區(qū)、熱能 動力區(qū)、凈水處理區(qū)、污水處理區(qū)、原料倉儲區(qū)、成品罐裝區(qū)、鐵路、發(fā)遠區(qū)等。廠區(qū)主干道、次干道。 東北電力大學學士學位畢業(yè)論文 7 左 側 區(qū) 廠前區(qū) 生產(chǎn)區(qū) 廠后區(qū) 右 側 區(qū) （ 1） 選址地點：位于送花江畔的吉林省吉林市 （ 2） 選擇依據(jù)：交通便利、空氣清潔、 無污染、水質(zhì)好 、水源豐富 （ 3） 風玫瑰圖 （ 1） 地理狀況 ① 自然條件 吉林市地處東北腹地長白山脈，向松嫩平原過渡地帶的松花江畔，三面臨水，四周環(huán)山。東經(jīng) 125″40′127″56′，北緯 42″31′44″40′，東接延邊朝鮮族自治區(qū)，西臨長春市、 四平市，北與黑龍江升接壤，南與渾江市、通化市毗鄰。 吉林市右 ―遠迎長白，近繞松花 ―的形勢。由于不同時期的大地構造運動，以及江河的侵蝕、剝蝕和堆積，形成了中山地區(qū) ——低山丘陵區(qū) ——峽谷湖泊去 ——河谷平原區(qū)的地貌，地勢由東南向西北逐漸降低的地理景觀。 吉林省處于北半球的中緯地區(qū)，歐亞大陸的東部，相當于我國溫帶的最北部，接近亞寒帶。氣候干燥，全省形成了顯著的溫帶大陸性氣候特點，并有明顯的四季更替。春季干燥多風，夏季溫熱多雨，秋季溫和涼爽，冬季漫長寒冷。全年平均氣溫為 35℃ ，全年日照 22003000小時，秋季可形成持續(xù)數(shù)日的晴朗而溫和的天氣。 吉林市境內(nèi)水系發(fā)達，流域面積超過 500平方公里的河流 18 條， 20 平方公里以上的河第 2 章 設計概論 8 流 372 條，由松花江、拉林河、牡丹江 3條水系的部分河段和支流組成，計劃由松花江水。 吉林市境內(nèi)多年平均水資源量 億立方米，據(jù) 1999年統(tǒng)計，當年全市平均降水量 毫米。 ② 技術經(jīng)濟條件 a. 原料供應 吉林市農(nóng)業(yè)發(fā)達，地處世界著名的玉米黃金帶上，是全國重點商品糧基地和農(nóng)產(chǎn)品加工基地。吉林省播種面積為 萬公頃，糧食人均占有量、糧食商品率 、糧食調(diào)出量、玉米出口連續(xù)多年居全國首位，是我國最大的商品糧基地，生產(chǎn)玉米、大豆、睡到等。 城市的水源蘊藏總量達 170億平方米，是全國少有放入不缺水的城市之一。工業(yè)基礎雄厚， ―一五 ‖時期國家 156個重點工程有 7 項在吉林市建設。峽谷湖泊區(qū)分布在豐滿電站大壩到白山水庫上游金銀別的沿湖、沿區(qū)區(qū)域，是豐滿、紅石、白山三大梯級電站建成后形成的地貌區(qū)域。 公路、鐵路四通八達。鐵路年旅客發(fā)送量 320514 萬人，民用航空已達 5266萬人。地理位置優(yōu)越，交通十分便利，是東北地區(qū)中部的重要交通樞紐。 原料來源、規(guī)格及標準 (1)來源：玉米采購在吉林省吉林市 (2)規(guī)格及標準，外觀 指標 玉米粉（玉米渣、玉米糝）是由脫皮、脫胚的優(yōu)質(zhì)玉米精制而成。無有害、有毒物質(zhì)，無沙子或其它不純物，質(zhì)量一致且符合食品級，無任何添加劑和抗氧劑。 外觀：（色澤、氣味、口味）正常、無霉變、無雜物，白色至黃色自由流動的顆粒，沒有其它雜質(zhì)。 氣味 /味道：具有特有的玉米香味，沒有酸味、霉變的味道及其它異味。 東北電力大學學士學位畢業(yè)論文 9 表 21 玉米 理化指標 項目 單位 指標 細菌總數(shù) Cfu/mg ≤50,000 大腸菌數(shù) MPN/100mg ≤100 霉菌及酵母數(shù) Cfu/mg ≤2,000 磷化物定性 陰性 氰化物定性 陰性 堿性金屬物含量 ％ 汞 mg/kg以 Hg計 黃曲霉毒素 B1 181。g/kg 5 表 22 技術指標 (雜糧 ) 等級 粗細度 水分 皮胚含量 含砂量 磁性金屬物 脂肪酸值 鉛（ pb） 單位 目 數(shù) % 干基 % % g/kg mgKOH/100g mg/kg 普通玉米粉（國標） 通過 10 ≤14 ≤ ≤ ≤ ≤80 精制玉米粉（國標） 通過 10 ≤14 ≤ ≤ ≤ ≤ 80 表 23 玉米的化學組成 (%)[3] 水分 淀粉 蛋白質(zhì) 粗纖維 脂肪 灰分 7～ 16 60～ 75 8～ 10 ～ 5 主要輔料的質(zhì)量標準 （ 1）淀粉酶（外觀 指標） 表 24 耐高溫 α淀粉酶性質(zhì) [3] 項 目 標 準 最適 pH 值 ～ 最適作用溫度 90℃ 以上 Ca2+濃度 50～ 70mg/kg 液化力 ≥120KNU/g或 第 2 章 設計概論 10 (1) 活性干酵母（外觀 指標） 表 25 活性干酵母性質(zhì) 項 目 性 質(zhì) 色 澤 淡黃至淺黃色 形 狀 顆?；驐l狀 氣 味 具有酵母特殊氣味，無異味 雜 質(zhì) 無 異 物 無 異 物 ≥48% 酵母活細胞率 ≥80% 保 存 率 ≥85% 水 分 ≤% 致病菌（沙門） 不得檢出 重金屬 (以 Pb 計 ) ≤20 水的質(zhì)量標準（外觀 理化指標及要求） 在酒精廠里水的主要用途是：工藝過程用水，成品和半成品冷卻用水，鍋爐用水和各種洗滌用水。 工藝用水要 求符合飲用水標準。水的硬度不應超過 7 毫克當量 /L，即中等硬度的水。不符合要求的水要經(jīng)過必要的處理才能應用。 硬度過高的水不能用于酒精生產(chǎn)，因為所有的酒精生產(chǎn)工藝過程都是在弱酸性的條件下進行的（ ～ ） . 冷卻用水硬度也不能過高，否則容易引起設備和管道表面結垢，影響冷卻效果。鍋爐用水應符合鍋爐用水標準，硬度超標一定要進行軟化處理。 生活飲用水水質(zhì)標準見表 26 水的硬度一般用 1。 d=10mg CaO/L 或 MgO/L 表示，即 1L水中含 10mg CaO/L 或 MgO/L 為 1176。d（德國標準），按此標準可將原水按硬度分為如下幾類，見表 27。 東北電力大學學士學位畢業(yè)論文 11 表 26 生活飲用水水質(zhì)標準 項目 標準 感官性狀和 一般化學指標 色 渾濁度 臭和味肉眼可見 pH 總硬度（以碳酸鈣計） 鐵 錳