【正文】 ，耐受高乙醇 濃度等特點(diǎn)。湖北安琪酵母股份有限公司生產(chǎn)。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。 要求：大罐連續(xù)操作，必須嚴(yán)格控制染菌，液位，停留時(shí)間 ， pH，溫度，攪拌速率等，以確保酵母菌的產(chǎn)酒率最大。工廠內(nèi)盡可能按單元隔開，以免爆炸相互危害，加工粉塵設(shè)備要完全密封，防止粉塵向外泄露，空氣輸送管道和機(jī)器內(nèi)部壓力要比大氣稍低，管道與管道相連接的地方，或由于機(jī)械等原因引起粉塵泄露的地方，應(yīng)很好的采取密封措施。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。建筑物要盡可能做成闖開房屋或采用室外形成，并且要與危險(xiǎn) 性建筑物隔開。作業(yè)場(chǎng)所內(nèi)盡量避免無用粉塵的堆積和攤散，并將其消除。 （ 2）粉塵爆炸的必要條件：粉塵可燃（淀粉質(zhì)原料粉塵可燃），粉塵微細(xì)（懸浮狀態(tài)），助燃性氣體存在（空氣）和明火存在。 （ 7）貯存酒精的場(chǎng)所采用獨(dú)立建筑，并遠(yuǎn)離其他建筑，墻壁、柱子等采用不燃結(jié)構(gòu)或耐火結(jié)果，凡可燃的材料修建成防爆口，地表面建成非滲透性結(jié)構(gòu)且要有能夠使液體排放的適當(dāng)傾斜度，酒精生產(chǎn)不能設(shè)在地下室或半地下室，酒精生產(chǎn)的房屋至少要有兩個(gè)出口。 （ 5）采用防爆型通風(fēng)設(shè)備，防爆型電氣設(shè)備。 吉林化工學(xué)院 生物與食品工程學(xué)院 課程設(shè)計(jì)說明書 10 （ 3）由于酒精液體在快速流動(dòng)中會(huì)產(chǎn)生靜電，積累的靜電在大氣中會(huì)放電，從而成為火源，為減少靜電生成，酒精在彎道內(nèi)的流速不超過 3m/s。 火災(zāi)防范 （ 1）在貯存酒精中室溫不能超過 32℃ ，液態(tài)酒精溫度不能超過 29℃ 。K ，蒸發(fā)熱 。酒精蒸汽與空氣能形成爆炸性混合氣體，爆炸極限為 ～ 18%（體積分?jǐn)?shù)）。 純酒精的性質(zhì) 純酒精是無色透明的液體，比水輕，具有特殊的芳香和刺激味，吸濕性強(qiáng)，可與水以任意比例混合并產(chǎn)生熱量。 本設(shè)計(jì)為玉米發(fā)酵生產(chǎn)優(yōu)級(jí)食用酒精，按 GBJ1687 生產(chǎn)的火災(zāi)危險(xiǎn)等級(jí)，定為戊級(jí)，按GB5005892《爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》，發(fā)酵車間防爆為 2級(jí)，耐火等級(jí)為 2級(jí)。三廢的治理應(yīng)因地制 宜的采取多種方式。另外，噪聲也是一種污染，損害人體健康，應(yīng)采取措施防治。還必須熟悉附近企業(yè)的特點(diǎn)、近期協(xié)作的愿望與條件、發(fā)展的遠(yuǎn)景對(duì)本廠址的影響等，以便相互協(xié)作、共同發(fā)展。 要求交通運(yùn)輸方式可靠，鐵路、公路、水路優(yōu)勢(shì)明顯，且有發(fā)展的前景。如附近無排水系統(tǒng)，則需自行設(shè)計(jì)污水處理站排放。 選擇廠址時(shí)要考慮供熱方式、汽量及氣壓等情況。m 3/h 7 加熱用水蒸氣 (絕壓 ) 液化、糖化、糊化、蒸餾 9 加熱用水蒸氣 (絕壓 ) 空氣過濾器消毒 廠址及原料運(yùn)輸 料供應(yīng)與產(chǎn)品銷售 所選的廠址應(yīng)盡量接近原料產(chǎn)地，異地原料應(yīng)保證供應(yīng)方便，減少運(yùn)輸損失，進(jìn)廠后需有相應(yīng)的儲(chǔ)備工藝，以保證正常生產(chǎn)，降低原料成本。5% 三相帶零線 5 低壓電 220v 50Hz177。 吉林化工學(xué)院 生物與食品工程學(xué)院 課程設(shè)計(jì)說明書 7 原料、產(chǎn)品規(guī)格及公用工程 玉米原料規(guī)格 表 21 玉米原料規(guī)格 項(xiàng)目 淀粉含量（ %） 水分（ %） 雜質(zhì) 霉變 來源 規(guī)格 63 14 少 無 市場(chǎng)或農(nóng)村收購 酶的規(guī)格 表 22 液化酶、糖化酶的規(guī)格 項(xiàng)目 規(guī)格 保質(zhì)期 廠址 液化酶 ～ 萬 /ml 25℃ ， 3個(gè)月 天津市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)南海路 150號(hào) 糖化酶 10 萬 /ml 25℃ ， 3個(gè)月 吉林市經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)三號(hào)道 酵母的規(guī)格 表 23 酵母的規(guī)格 名稱 配料 用途 用量 超級(jí)安琪耐高溫活性干酵母 天然酵母、乳化劑 酒精濃醪發(fā)酵 按噸原料 ： %～ % 按乙醇： %～ % 保質(zhì)期 生產(chǎn)商 12 個(gè)月 安琪酵母股份有限公司 營(yíng)養(yǎng)鹽、酸、堿的種類及規(guī)格 表 24 發(fā)酵工段輔助原料的種類及規(guī)格 項(xiàng)目 規(guī)格 磷酸氫二氨 養(yǎng)分 尿素 總氮 硫酸 濃度 14%～ 18% 氫氧化鈉 濃度 ≤10% 燒堿液 濃度 ≥50% ， CIP 清洗 抑菌物質(zhì) 青霉素 呈酸性，在特定情況下減少其用量，可以提高種子罐的 pH 值；一般交吉林化工學(xué)院 生物與食品工程學(xué)院 課程設(shè)計(jì)說明書 8 抑菌靈 替使用，防止細(xì)菌產(chǎn)生抗藥性。 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。 氣象條件 要求積累 10年以上的資料，有最高，最低，平均資料。 地質(zhì)條件 避免在溶洞、沼澤、斷裂帶、流沙、礦區(qū)上面建廠。粗餾塔底的酒精糟用于生產(chǎn)高蛋白飼料，然后，再經(jīng)過萃取，從飼料中提取玉米油。整個(gè)過程的熱量被循環(huán)使用，從而節(jié)約了大量能量，而且所生產(chǎn)的酒精純度高，彌補(bǔ)了 傳統(tǒng)精餾技術(shù)能耗高、產(chǎn)品純度低的缺點(diǎn)。 精餾工段生產(chǎn)方法 采用 六塔差壓精餾技術(shù)。 發(fā)酵溫度為 32℃ 左右：溫度過高，菌種老化；溫度過低，菌種生長(zhǎng)不好。 81罐產(chǎn)生的熱量很大，發(fā) 酵完后，物料還是經(jīng)底部留出部分回流，部分由泵從 82 罐頂部進(jìn)入，一般情況下， 8 8 83都是主發(fā)酵罐， 84屬于后發(fā)酵罐。 61罐是一個(gè)擴(kuò)大培養(yǎng)罐， pH值為 ~，通過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。糖化醪進(jìn)入前，應(yīng)先對(duì)該罐進(jìn)行 CIP 清洗。酵母菌種采 用干酵母，在使用前只需復(fù)水活化即可，省去了菌種培養(yǎng)的過程。 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。糖化酶能作用于淀粉、糊精、低聚糖等，是糖苷鍵連接的葡萄糖殘基逐個(gè)水解分離。因此我們采用半糖化的方法法進(jìn)行工藝生產(chǎn)。半糖化法可以縮短釀酒周期，生產(chǎn)實(shí)際證明半糖化法還可以提高出酒率。糖化工藝為半糖化法。 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。以玉米為原料生產(chǎn)酒精， 目前國(guó)內(nèi)大多均采用干法粉碎生產(chǎn)，胚芽、蛋白等沒有被充分利用，這是資源吉林化工學(xué)院 生物與食品工程學(xué)院 課程設(shè)計(jì)說明書 5 的極大浪費(fèi)；而國(guó)外發(fā)達(dá)的資本主義國(guó)家則采用濕法生產(chǎn)，同時(shí)對(duì)玉米各組分實(shí)行綜合利用。 生產(chǎn)方法 粉碎工段 玉米中淀粉含量高達(dá) 70%左右，蛋白質(zhì)含量占 %，胚芽含量占 6%～ 8%，纖維含量 %。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。 [17] 釀酒活性干酵母應(yīng)用于釀酒行業(yè)和超級(jí)釀酒酵母應(yīng)用于酒精濃醪發(fā)酵，不僅是我國(guó)釀酒工業(yè)的技術(shù)革命，而且極大地推動(dòng)了酒精行業(yè)的技術(shù)快速發(fā)展。 [16]然 而 , 酒精濃醪發(fā)酵時(shí) , 高底物濃度和高酒精度會(huì)限制酵母菌的生長(zhǎng)繁殖 ,對(duì)酒精發(fā)酵產(chǎn)生強(qiáng)烈的抑制作用。目前，大量研究表明，在玉米酒精濃醪發(fā)酵過程中分別添加適量植酸酶、酸性蛋白酶、纖維素酶、木聚糖酶，可進(jìn)一步提高酒精產(chǎn)量，增加原料 出酒率 [1315]。⑤提高設(shè)備利用率。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。②節(jié)約工藝用水，目前一般酒精廠的料水比為 1： 2． 5～ 3． 0，采用濃醪工藝為 1： 1． 8～ 2． 0，噸酒精用水節(jié)約 2 t以上。從糧耗上講，理論上淀粉的出酒率為 61， 4％ ，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，一般出酒率達(dá)到 54％．即得率為 88％， 考慮酵母增殖所耗糖分．實(shí)際已達(dá)到 90％ ，為此酒精生產(chǎn)成本中能耗起主導(dǎo)作用。 吉林化工學(xué)院 生物與食品工程學(xué)院 課程設(shè)計(jì)說明書 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。 表 11酒精國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB10342021感官和理化指標(biāo)規(guī)定值簡(jiǎn)表 項(xiàng)目 單位 特級(jí) 優(yōu)級(jí) 普通級(jí) 外觀 無色透明 氣味 具有乙醇固有香氣、無異味 無異臭 口味 純凈、微甜 純正、微甜 較純正 乙醇（ 20℃ ） %（體積） ≥ 氧化時(shí)間（ 15℃ ） Min≥ 40 30 20 色度 號(hào) ≤ 10 硫酸實(shí)驗(yàn) 甲醇 mg/L≤ 10 10 60 2 50 150 醛（以乙醛計(jì)） 1 3 30 正丙醇 2 35 100 異戊醇 +異丁醇 1 2 30 酸（以乙酸計(jì)） 7 10 20 酯（以乙酸乙酯計(jì)） 10 18 25 不揮發(fā)物 10 20 25 重金屬（以 Pb計(jì)） 1 氰化物（ 以 HCN計(jì)） 5（用玉米為原料產(chǎn)品） 1. 4 產(chǎn)品方案及生產(chǎn)規(guī)模 工藝以玉米為原料采用半糖化法生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)食用乙醇， 年產(chǎn)量 萬噸 ，年工作日 330 天 ，酒精產(chǎn)率 ≥95% ，次級(jí)酒精和雜醇油 ≤ % 。此外，工業(yè)酒精是合成橡膠、聚氯乙烯、乙二醇、冰醋酸、苯胺、乙醚、氯乙醇、氯乙烷和乙基苯等的主要原料，還可作為酒基、浸出劑、洗滌劑、溶劑、表面活性劑等。從可持續(xù)發(fā)展上講，石油是不可再生資源，而酒精是可再生能源，國(guó)際上石油能源緊缺，酒精作為一種新型生物能源倍受重視。農(nóng)業(yè)部發(fā)布的信息還包括， 2021 年以前，確保生物燃料占澳大利亞全國(guó)運(yùn)輸燃料總量的 2%，為此要在相關(guān)項(xiàng)目建設(shè)中至少投資 5000 萬美元，至少新建 5 家酒精廠，新增建筑 2300個(gè)和新增工作崗位 1100 個(gè) [9]。目前印度主要以粉碎和發(fā)酵甘蔗廢料生產(chǎn)酒精 [7]。為了減少對(duì)原油進(jìn)口的依賴，印度制定了詳盡的計(jì)劃加大變性燃料酒精的生產(chǎn)。 2021 年泰國(guó)總產(chǎn)甘蔗7400 萬噸，燃料酒精的生產(chǎn)水平是每噸甘蔗產(chǎn)酒精 70 升 [7]。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 萬噸甘蔗被用于生產(chǎn)酒精。我國(guó)石油 年消費(fèi)以 13%的速度增長(zhǎng)，而能源產(chǎn)量只能滿足國(guó)內(nèi)需求的 70%，是世界僅次于美國(guó)的石油進(jìn)口國(guó)， 2021 年進(jìn)口原油 9112 萬噸， 2021 年將超過 1億噸，至 2020 年要實(shí)現(xiàn) GDP 翻兩番的目標(biāo)，我們要支付巨大的“能源賬單”。歐洲生物燃料的發(fā)展很不平均。玉米在歐洲的大部分國(guó)家都生長(zhǎng)得不是很好。歐洲燃料酒精工業(yè)起步較晚，而且發(fā)展不是很快， EU 制定的燃料酒精發(fā)展計(jì)劃大部分歸屬于整個(gè)生物燃料的發(fā)展計(jì)劃中。 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。在巴西有 300 多家酒精廠，其中的 200 多家是聯(lián)合產(chǎn)糖的 [5]。巴西的燃料酒精工業(yè) [4] ，巴西目前是 世界上年生產(chǎn)燃料酒精最多的國(guó)家也是世界上唯一不使用純汽油作汽車燃料的國(guó)家，主要生產(chǎn)含水酒精和無水酒精。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。酒精生產(chǎn)的方法主要有化學(xué)合成法和生物發(fā)酵法兩種。（ 2）酒精市場(chǎng)萎縮，競(jìng)爭(zhēng)激烈。酒精行業(yè)以前主要是國(guó)營(yíng)企業(yè)，現(xiàn)在合資、兼并、股份、集體和私營(yíng)企業(yè)的比重增大，隨著國(guó)企改革的深入，私營(yíng)企業(yè)將會(huì)很大的發(fā)展，行業(yè)管理的難度加大。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 酒精工業(yè)是基礎(chǔ)的原料工業(yè)；其產(chǎn)品主要用于食品、化工、軍工、醫(yī)藥等領(lǐng)域，在我國(guó)已有近百年的歷史。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。發(fā)酵濃度低不僅影響了設(shè)備的使用效率，而且增加精餾和蒸煮的能耗，在 DDGS 的回收時(shí)處理量也大大增加。目前淀粉出酒率與理論值還有一定的差距。 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。傳統(tǒng)的玉米生產(chǎn)酒精工藝在水、電、汽的消耗上非常大，而且傳統(tǒng)工藝在蒸煮過程中由于溫度高，會(huì)使相當(dāng)部分的淀粉轉(zhuǎn)化為焦糖，最終會(huì)影響到產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。 玉米作為酒精生產(chǎn)的主要原料在國(guó)內(nèi)外都得到了普遍應(yīng)用。 食用酒精作為硬飲料中不可缺少的添加成分，它的品質(zhì)越來越受到人們的重 視，特別是我國(guó)做為世界白酒消費(fèi)大國(guó)，食用酒精品質(zhì)的好壞，就顯得更重要了。工藝上的設(shè)計(jì)為：半塘化法液 化糖化工藝 (提高淀粉利用率 )、 連續(xù)發(fā)酵工藝（提高生產(chǎn)效率）、六塔壓差蒸餾工藝（保證產(chǎn)品質(zhì)量及提高熱能 利用率）、分子篩工藝，通過物料衡算、設(shè)備選型計(jì)算、水電汽耗的計(jì)算等合理 優(yōu)化設(shè)計(jì)生產(chǎn)工藝過程。并使產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到食用酒精國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB103432021。 致謝 .....................