【正文】 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(yīng) 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(chǎn) 1000kg 食用酒精需淀粉量為： （ 100%%） =（ kg） （ 5）生產(chǎn) 1000kg 食用酒精 木 薯干原料消耗量 根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)給出， 木 薯干含淀粉 65%故 1t 酒精耗 木薯干量為： （ kg） （ 6） a淀粉酶消耗量 應(yīng)用酶活力為 2020u/g 的 a淀粉酶使淀粉液化，促進糊化，可減少蒸汽消耗。 %=(kg) （ 4）生產(chǎn) 1000kg 食用酒精實際淀粉耗量 事實上，整過生產(chǎn)過程經(jīng)歷原料處理、發(fā)酵及蒸煮工序，要經(jīng)過復(fù)雜的物理化學(xué)和生物化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)品得率必然底四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 14 于理論產(chǎn)率。 原料消耗量計算 （ 1）淀粉原料生產(chǎn)酒精的總化學(xué)反應(yīng)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(chǎn) 1000kg 無水酒精的理論淀粉消耗量由上兩式得： 1000179。 （ 10）硫酸銨用量 7kg/t（酒精）。 （ 8） 木 薯干原料含淀粉含 70%，水分 13%。 （ 5） 食用 酒精年產(chǎn)量 100000t。 （ 3）生產(chǎn)天數(shù) 每年 300 天。 第 2 章 全廠物料衡算 13 第 2 章 全廠物料衡算 工藝技術(shù)指標及基礎(chǔ)數(shù)據(jù) （ 1）生產(chǎn)規(guī)模 100000t/a 酒精。選擇方法要取決于污水數(shù)量，污染程度和凈化結(jié)果的指標等因數(shù)。 污水種類 1. 熱交換器排出廢水。 污水處理 生產(chǎn)過程中產(chǎn)污分析 酒精工業(yè)廢水的污染物主要來自 木 薯 等物 經(jīng)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(zhì)生長。 酒糟：可運用于做 飼料等。 酒精酵母：經(jīng)過進化處理可以從新培養(yǎng)等。液體二氧化碳可以用于食品和工業(yè)原料。 發(fā)酵副產(chǎn)品和污水處理 酒精生產(chǎn)的副產(chǎn)品 酒精生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品有二氧化碳，酒精酵母，雜醇油，醛脂和酒糟。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(xué)院畢業(yè)設(shè)計 12 蒸汽之溫度 78～ 79℃ 。 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℃ 。工藝流程 示意圖如圖 16所示。成品酒精在頂部第 6塊塔板處提取。殘留的頭級雜質(zhì)和甲醇隨酒精蒸汽上升，經(jīng)預(yù)熱器和三個冷凝器絕大部分冷凝下來，預(yù)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(zhì)。三 塔 流程因其設(shè)備投資相對較少且得到的酒精品質(zhì)也能達到要求，所以選用 三 塔流程 。 在上述流程中，單塔和兩塔蒸餾的到的究竟品質(zhì)比較差而不采用，而多塔流程預(yù) 發(fā) 酵 罐 1 發(fā) 酵 罐 2 發(fā) 酵 罐 3 發(fā) 酵 罐 。 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。 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。糖液在發(fā)酵罐中停留時間： 55h。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℃ 。待發(fā)酵醪中含量達到 /ml 以上時，再以適當?shù)牧髁刻砑拥?1發(fā)酵罐中，同時以相同的流量向預(yù)發(fā)酵罐中添加新鮮糖液；也向 1發(fā)酵罐中流加適當?shù)男迈r糖液。 發(fā)酵過程中的工藝流程控制圖 如圖 15 所示。 發(fā)酵生產(chǎn)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(nèi)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(yù)發(fā)酵罐，降低發(fā)酵罐組守罐的稀釋率。 通過對三種方式的比較，考慮到本廠酒精年產(chǎn)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(shè)備投資多，占地面積寬。 易染雜菌。 設(shè)備利用率低，酵母消耗量大。 三種發(fā)酵方式的優(yōu)缺點比較如表 15 所示。 綜上所述，設(shè)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(chǎn)控制趨于自動化。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。 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(guān)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(zhì)原料，則需 60 小時以上。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(shè)備利用率，節(jié) 省水、電、汽、降低生產(chǎn)成本，增加產(chǎn)量的優(yōu)點。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(xiàn)象發(fā)生。 連續(xù)發(fā)酵各罐溫度控制在 30～ 33℃ 。 生產(chǎn)中發(fā)酵醪溫度可根據(jù)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。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。 pH 值的控制，可用 H2SO4 來調(diào)節(jié)。由于連續(xù)發(fā)酵無菌條件要求較嚴，其 pH控制在 ～。 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(yīng)用的主要原因。 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)。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(zhuǎn)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(zhuǎn)化成乙醇和二氧化碳，這就是糖化醪發(fā)酵的目的。測定后用愛佛龍 (Effront)法觀察碘的呈色反應(yīng)，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。 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(shù)，即得麥芽糖量。 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 。 設(shè)備較復(fù)雜，對設(shè)備的要求高。 設(shè)備利用率低，很難實現(xiàn)自動化控制。 表 15 間歇和連續(xù)兩種工藝的比較 碳水化合物 分子量 聚合度 比旋度 還原性（ %） 可溶性淀粉 208000 1300 淀粉糊精 10000 61 196 四糖 661 4 168 25 三糖 504 3 164 33 雙糖 342 2 136 60 葡萄糖 180 1 100 第 1章 全廠工藝論證 7 糖化 方法 優(yōu)點 缺點 間歇 糖化 設(shè)備簡單，操作方便。其工藝流程如 圖 14所示。本設(shè)計采用混合冷卻連續(xù)糖化。 為了縮短糖化時間和提高設(shè)備的利 用率決定采用連續(xù)糖化工藝。而在連續(xù)糖化過程中，則分別在不同的設(shè)備中實施。 糖化可分為間歇糖化工藝和連續(xù)糖化工藝兩種。但是，在糖化 工序內(nèi)不可能將全部淀粉都轉(zhuǎn)化為糖，相當一部分淀粉和糊精在發(fā)酵過程中進一步酶水解， 再 進行發(fā)酵。其中，淀粉酶水解就是使α 1， 4 葡萄糖苷鍵和 α 1， 6葡萄糖苷鍵斷裂。 淀粉的液化和糖化作用，會產(chǎn)生很多的中間產(chǎn)物，主要是不同聚和度的糊精，糖化的最終產(chǎn)物是要更多的產(chǎn)生可發(fā)酵性糖，也有少數(shù)的不發(fā)酵性糖類物質(zhì)。淀粉轉(zhuǎn)化成糖的這個過程，叫糖化。最后醪液進入薄板換熱器，降溫到糖化溫度： 62℃ 。 圖 13連續(xù)蒸煮工藝流程圖 粉碎后原料蒸煮時加水制成粉槳，其 料水比為 1： 3，水溫為 70℃ ，并加入 α 淀粉酶然后進行低溫蒸煮，其時間為 5～ 7min，溫度控制在 88℃ 。 通過對兩種蒸煮工藝的比較，該廠確定選用能耗低，設(shè)備利用率較高，蒸煮質(zhì)量較好，能實現(xiàn)操作過程自動化等優(yōu)點的連續(xù)蒸煮工藝。 （ 3）蒸煮質(zhì)量較差，出酒率低。 缺點： （ 1）蒸汽消耗量大，而且量不均勻，造成鍋爐操作的困 難和煤耗的增加。在拌料過程中相應(yīng)的加入 a淀粉酶。 如前所述， 55～ 65℃ 這一溫度區(qū)域間會使原料中的淀粉酶活化，造成部分原料糖化，生成糖，這部分糖會在隨后的蒸煮過程中損失掉。根據(jù)這種情況，制備粉漿時，應(yīng)該選擇好攪拌器的結(jié)構(gòu)，保證必要的攪拌速度，嚴格控 制攪拌用水的溫度，使他不超過原料的糊化溫度，一般應(yīng)控制在 65℃ 左右。一旦形成粉團蒸煮的質(zhì)量就會受到影響，因為粉團內(nèi)部的粉料沒有吸水膨脹，也就不可能糊化，這將導(dǎo)致不容解淀粉數(shù)量的增加，出酒率因此降低。所以本設(shè)計也采用連續(xù)蒸煮工藝。這就是原料蒸煮的主要目的。另外，不容解狀態(tài)的淀粉被常規(guī)糖化酶糖化的速度非常慢，水解程度也不高。 綜上所述，采用混合輸送，其工藝流程 如圖 12 所示。 氣流輸送又分為壓力輸送和真空輸送。 因氣流輸送又以上優(yōu)點，并且他是一種適于輸送散粒狀或塊 狀物的方法，而木薯干在粉碎后符合其形狀要求所以在原料粉碎前后都選用氣流輸送。 （ 3）在不用氣流輸送時，已經(jīng)粉碎好的原料不能流暢地從粉碎機中排除，影響粉碎機生產(chǎn)能力發(fā)揮。 （ 2）機械輸送時，雖裝有電磁除鐵器，但無法除去石塊等堅硬雜物，鐵片因物料干擾有時也會進入粉碎機中，因此，后者的篩板破損率較高，粉碎度不宜保證。而氣流輸送和機械輸送相比主要又三個優(yōu)點： （ 1）機械輸送一般是在開放條件下進行，粉塵飛揚嚴重，即造成原料的損失，也惡化了勞動條件。國內(nèi)酒精廠采用的原料輸送方法有機械輸送、氣流輸送和混合輸送三種。 濕式 粉碎 原料粉碎粉末不宜飛揚，可減少原料損失和改善勞條件，還可省去除塵設(shè)備 所的漿料只能立即用于生產(chǎn)，不宜儲藏，耗電量比干式粉碎高出 8～10%，因此常用于濕度較大的原料。 表 13 干式粉碎和濕式粉碎的優(yōu)缺點比較如下表 原料 淀粉含量（ %） 水分（ %） 木 薯干 70 13 第 1章 全廠工藝論證 3 粉碎 方法 優(yōu)點 缺點 干式 粉碎 粉碎后的原料可以儲藏，能較低，最終得到原料顆粒一般通過 ～。粗碎后顆粒在經(jīng)細碎，最終原料顆粒能通過 ～ 1～ 脹和較徹底糊化。 干式粉碎采用粗碎和細碎兩級粉碎工藝，因為兩級粉碎的動力消耗較低。 其優(yōu)缺點比較如表 13所示。就目前的情況來看，先將原料粉碎，再在較和緩的的條件下進行蒸煮是較好的方法。 原料的粉碎和輸送 原料進行水 — 熱的目的是要使包含在原料細胞中的淀粉顆粒能從細胞中游離出來，充分吸水膨脹，糊化乃至溶解，為隨后的淀粉酶系統(tǒng)作用。而磁力除鐵 又可分為永久性磁力除鐵器和電磁鐵除鐵器。這些雜物如果 不在生產(chǎn)前除去 ，則將嚴重影響生產(chǎn)的正常運轉(zhuǎn)。 生產(chǎn)過程中的木 薯干相關(guān)工藝參數(shù) 生產(chǎn)過程中的木薯干相關(guān)工藝參數(shù) 如表 12 所示。醪液粘度大，甲醇的生成量較多。 2. 木 薯的淀粉含量高，纖維少，并有適量的蛋白質(zhì)，加工比較容易，淀粉利用率高。 木薯的營養(yǎng)成分如表 11 所示。第 1章 全廠工藝論證 1 第 1 章 全廠工藝論證 生產(chǎn)原料： 木 薯（淀粉質(zhì)原料） 木 薯的主要成分 木薯起源于 熱帶 美洲，廣泛栽培于熱帶和部分 亞熱帶 地區(qū)，主要分布在巴西、墨西哥、尼日利亞、 玻利維亞 、 泰國 、哥倫比亞、印尼等國。 本設(shè)計將 木 薯干到制成 食用 酒精中的各環(huán)節(jié)涉及的工藝、設(shè)備、控制條件等有關(guān)情況作一簡單的闡述，希望能和各位共同討論。 本設(shè)計采用先進的生產(chǎn)工藝，利用國 內(nèi)外先進的生產(chǎn)管理經(jīng)驗。像我國，車用乙醇出廠前加 3%－ 5%的汽油，讓它在味道上區(qū)別于食用酒精。 第二，酒精既可以車用又可以食用，在很多國家，食用酒精都是高稅收，而車用乙醇則是給補