【正文】 糖蜜貯存（1）糖蜜貯存的要求：①為防止塵沙、污水、雜菌的污染，保持糖蜜的純凈，要求采用密閉容器。 甜菜糖蜜的主要成分 產(chǎn)地項/% 純度/% 非法酵性糖分/% 非法酵性糖/全糖/% 膠體/% 酸度/（mmol/100g） 硫酸灰分/% 總氮量/% 磷酸（P2O5）/Bx） 全糖分/% 蔗糖甘蔗糖蜜的主要成分 表21 糖蜜的主要成分 糖蜜成分及質(zhì)量百分比 甘蔗糖蜜 甜菜糖蜜 煉糖糖蜜水分/% 總還原物（全糖分）/% 蔗糖/% 轉(zhuǎn)化糖/% 灰分/% 含氮/% 0 .54~ ~ 表22甜菜糖蜜錘度一般為75~84186。Bx，微酸性，酸度在10186。糖蜜成分糖蜜是蔗糖結(jié)晶的母液，含有蔗汁中天然成分和在蔗汁處理和煮糖時的添加物質(zhì)以及蔗汁處理和煮糖時的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物，如焦糖、黑色素等。目前我國黑龍江、遼寧、吉林、內(nèi)蒙古等省區(qū)，都興建了不少利用甜菜制糖的工廠，許多糖廠都附設(shè)酒精車間。甘蔗糖蜜中含有較大量的蔗糖和轉(zhuǎn)化糖。我國南方各省，如廣東、廣西、福建、四川和臺灣等省均盛產(chǎn)甘蔗，甘蔗糖廠較多。從制糖原料來分，糖蜜可分為甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜。糖蜜含糖量較高，因其本身就含有相當(dāng)數(shù)量的可發(fā)酵性糖，只須添加酵母便可直接發(fā)酵生產(chǎn)酒精，是大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)制造酒精的良好原料。整個工藝流程包括糖蜜原料及其貯存、稀糖液的制備和處理、糖蜜酒精酵母及其培養(yǎng)和糖蜜酒精發(fā)酵四個過程。為了提高1主發(fā)酵罐的抗雜菌污染能力，1主發(fā)酵罐的酒分多控制在4%~6%（體積分?jǐn)?shù)），因此1主發(fā)酵罐具有酒母罐和發(fā)酵罐雙重功能。Bx的低濃度稀糖液，在發(fā)酵罐罐流加32~40186。2．5雙糖流加發(fā)酵工藝流程選擇及論證酒母培養(yǎng)與酒精發(fā)酵采用不用的濃度，分別流加到相應(yīng)的設(shè)備上。 糖蜜酒精連續(xù)發(fā)酵是在一組串聯(lián)的發(fā)酵罐與后發(fā)酵罐內(nèi)完成，擴大培養(yǎng)酒母所用稀糖液不斷地定量流入1號主發(fā)酵罐，主發(fā)酵用的濃糖液也是不斷地定量流入1號主發(fā)酵罐，與酒母罐送來的酒母醪混合開始發(fā)酵，然后逐個地、自上而下地通過所有的發(fā)酵罐和后發(fā)酵罐，約36小時左右，發(fā)酵即告成熟，成熟醪自最后一個后發(fā)酵罐底部排出，用成熟醪泵送去蒸餾。（2）糖液的發(fā)酵糖液進(jìn)行酒精發(fā)酵所需的酒母，經(jīng)各階段擴大培養(yǎng)后，進(jìn)入酒母罐，并連續(xù)流進(jìn)稀糖液，開始連續(xù)培養(yǎng)，而成熟的酒母醪則自酒母罐底部連續(xù)送入1號主發(fā)酵罐內(nèi)。生產(chǎn)時，濃硫酸與磷酸、銨鹽溶液匯同一起送入1號連續(xù)稀釋器內(nèi)，稀釋用的冷水來自蒸餾車間冷水高位箱，經(jīng)液位調(diào)節(jié)器維持恒壓送入連續(xù)稀釋器內(nèi)。糖液的稀釋箱流量窺測器及檢驗器控制其錘度及流量，同時在2號、3號兩稀釋器流入一定量的甲醛溶液，其量根據(jù)工藝要求，由閥門控制。酒母擴大培養(yǎng)所用的糖蜜自糖蜜高位箱經(jīng)液位調(diào)節(jié)器維持恒壓流入1號連續(xù)稀釋器內(nèi)，加入硫酸、磷酸及銨鹽溶液，使糖液達(dá)到一定的酸度和濃度后，送入一組串聯(lián)的酸化罐中進(jìn)行相當(dāng)時間酸化處理后，再流入2號連續(xù)稀釋器內(nèi)，加水進(jìn)行第二次稀釋至所需的濃度后，進(jìn)入酒母罐內(nèi)。因此，決不能讓這么多的酒精損失，必須設(shè)法回收。排出的CO2所帶走的酒精數(shù)量與發(fā)酵醪的溫度、酒精濃度以及蒸發(fā)表面的狀態(tài)都有密切的關(guān)系。 在酒精發(fā)酵過程中，CO2的排出需要通過含有酒精的發(fā)酵醪層，于是就被酒精蒸汽所飽和，因此，CO2排出的同時必然帶走醪液中的一部分酒精。一個年產(chǎn)3000噸糖蜜酒精工廠每小時排出CO2400580公斤，每年排出CO2 2736噸。 244 。根據(jù)糖蜜酒精發(fā)酵化學(xué)反應(yīng)式：C12H22O11十H2O → 2C6H12O6?回收酒精的依據(jù) 糖蜜酒精發(fā)酵過程中放出大量CO2。Bx。Bx；雙濃度連續(xù)發(fā)酵法酒母的培養(yǎng)液采用低濃度糖液，濃度為14—18186。多級連續(xù)發(fā)酵法可分為單濃度連續(xù)發(fā)醉法和雙濃度連續(xù)發(fā)酵法兩種。糖蜜酒精連續(xù)發(fā)酵采用多級比單級有利，因為多級連續(xù)發(fā)酵可以比較充分地利用基質(zhì)，而第一級發(fā)酵罐流出的發(fā)酵醪中未利用的基質(zhì)，可以在以后的各級發(fā)酵罐內(nèi)被繼續(xù)消耗，因而多級連續(xù)發(fā)酵效率較高。連續(xù)發(fā)酵與間歇發(fā)酵相比，酵母菌發(fā)酵的各階段都是在不同的發(fā)酵罐內(nèi)進(jìn)行，發(fā)酵中控制的pH值、精度、溫度、酒精含量等都能相對穩(wěn)定在酵母菌發(fā)酵所需的范圍內(nèi)，即酵母菌的生長、繁殖、代謝環(huán)境穩(wěn)定，其發(fā)酵能力強。從發(fā)酵醪分離回收的酵母漿，約為發(fā)酵醪容積的15％，此酵母漿送至酒母罐，添加濃度11—12％稀糖液并添加硫酸，位酸度達(dá)1—176。第三與第四兩個發(fā)酵罐之間上部用導(dǎo)管相連，發(fā)酵醪由第四發(fā)酵罐的下部放出，使酵母沉降，便于回收。這樣的輸送方向保證了酵母在整個發(fā)酵期間都處于懸浮狀態(tài)。因此，酵母耗糖的損失相應(yīng)減少，酒精產(chǎn)率相應(yīng)可增加2％左右，連續(xù)發(fā)酵時間可縮短8—10小時，所以此法的優(yōu)點是發(fā)酵周期短，產(chǎn)率高，設(shè)備利用率高。由于回收大量的酵母，在發(fā)酵過程中一開始便有足夠多量的酵母，發(fā)酵特別旺盛，代謝產(chǎn)物酒精立即大量積聚。間歇通氣攪拌對穩(wěn)定和保證較高的比生長速度更為有利。在隨后的各級發(fā)酵罐中，隨著糖液濃度降低，酵母比生長速度也逐漸緩慢降低。 ’③通氣攪拌多級連續(xù)發(fā)酵法為了使糖蜜酒精連續(xù)發(fā)酵在均勻相(或均質(zhì))情況下進(jìn)行，同時保證有足夠或較多的酵母數(shù)量。不同點是：最終發(fā)酵罐成熟醪蒸餾后，立即刷罐滅菌，接入酵母新種，連續(xù)流加基本糖液，其它各發(fā)酵罐依次滅菌接入發(fā)酵醪，以相反的方向連續(xù)流動進(jìn)行連續(xù)發(fā)酵，這樣尾罐變?yōu)槭坠?，實現(xiàn)了循環(huán)連續(xù)發(fā)酵法。但應(yīng)該看到多級連續(xù)發(fā)酵經(jīng)常會因雜菌感染，不可能長期維持下去，必須定期更換酵母種子，一般每隔幾天，必要時甚至每隔7—8天各發(fā)酵罐需要交替排空滅菌再重新接入酵母種子進(jìn)行發(fā)酵。另外，糖蜜連續(xù)發(fā)酵一些重要的因子，如糖濃度、pH、溫度、酵母數(shù)量和酒精濃度在各個發(fā)酵罐內(nèi)雖不相同，但能控制保持相對穩(wěn)定性，因而可以避免和間歇發(fā)酵過程中由于代謝產(chǎn)物反饋抑制作用，酒精濃度增加，致使酵母出現(xiàn)過早衰亡的現(xiàn)象，使酵母連續(xù)發(fā)酵作用得到充分發(fā)揮，因此，發(fā)酵率可以相應(yīng)提高。為了消除這一現(xiàn)象，主罐的發(fā)酵醪交換速度應(yīng)比其他發(fā)酵罐的進(jìn)度低一些，為此可加大主發(fā)酵罐的容量，或者利用一組罐的前兩罐作主罐，這種方法使酵母的積累在第一罐內(nèi)結(jié)束，而使第二、第三發(fā)酵罐酵母細(xì)胞含量變化不大，使連續(xù)發(fā)酵穩(wěn)定在一定的酵母數(shù)量。在間歇分批發(fā)酵過程中，酵母的萌發(fā)期較長，然而在連續(xù)發(fā)酵過程中，酵母的萌發(fā)期的時間取決于主罐中醪液交換的速度和第一次加入酵母的數(shù)量。酒母和基本稀糖液，以一定的速度連續(xù)地流入前兩個發(fā)酵罐，發(fā)酵時醪液從1發(fā)酵罐上部沿連通管流入2發(fā)酵罐底部，再經(jīng)2發(fā)酵罐上部流入3發(fā)酵罐底部，這樣順序連續(xù)流動，經(jīng)過一組串聯(lián)的發(fā)酵設(shè)備所連接的空間，酵母完成增殖和發(fā)酵作用的全過程，成熟醪從最后的發(fā)酵罐中連續(xù)排出，送去蒸餾。糖蜜酒精連續(xù)發(fā)酵的方法較多，現(xiàn)歸納如下：① 多級連續(xù)發(fā)酵法多級連續(xù)發(fā)酵法又稱自流式連續(xù)流動發(fā)酵法，是在一組串聯(lián)幾個發(fā)酵罐中進(jìn)行的，罐的數(shù)量及位置可以不同。連續(xù)發(fā)酵與此相反，發(fā)酵的每一個階段是在各個不同的容器中進(jìn)行，對每個容器來講，醪液的濃度，酒精的含量，pH，溫度等因素是一定的，這樣，酵母由于適應(yīng)穩(wěn)定外界的環(huán)境，其發(fā)酵能力加強，發(fā)酵率也相應(yīng)提高，整個生產(chǎn)過程連續(xù)化，操作方便，生產(chǎn)管理穩(wěn)定，大大減輕了勞動強度和節(jié)省勞動力，為實現(xiàn)儀表自動控制提供了有利條件，同時由于連續(xù)發(fā)酵法，節(jié)約了非生產(chǎn)時間，提高了發(fā)酵設(shè)備利用率。采用連續(xù)流加發(fā)酵法，發(fā)酵最高溫度須控制在33—34℃，發(fā)酵總時間只有15—20小時，發(fā)酵醪的酒精含量可達(dá)9％(容量)以上。⑤連續(xù)流加發(fā)酵法 連續(xù)流加發(fā)酵法的特點是把成熟的酒母一次加入發(fā)酵罐中，然后連續(xù)流加基本糖液，連續(xù)流加基本糖液的速度應(yīng)控制，使發(fā)酵糖液的濃度大致相同，這樣可使發(fā)酵時間大大縮短，發(fā)醪中酒精含增高。 —6％時，才開始添加基本稀糖液，％左右，—9％(容量)，—％，發(fā)酵溫度宜控制30—35℃。第一、第二次添加發(fā)酵罐容積20％的糖液，第三次加入發(fā)酵罐容積40—50％的糖液。④分段添加發(fā)酵法 分段添加發(fā)酵法的特點是將酵母培養(yǎng)階段和發(fā)酵階段明顯地劃分開來，根據(jù)兩者不同的目的要求，采取不同的技術(shù)條件，在發(fā)酵過程中盡可能維持醪液中的糖分一致，使酵母在較穩(wěn)定的情況下發(fā)酵，由于采用分段添加糖液，保持了醒液中較低的糖分和較高的酒精分。我國南方小型糖蜜酒精工廠采用此法較普通。此法優(yōu)點是節(jié)省酒母的制備，分割主發(fā)酵醪作為酒母，接種量較大，可以縮短發(fā)酵時間，缺點是容易感染雜菌。將已殺菌的濃度為20％的稀糖液送入密閉式發(fā)酵槽，冷卻至80℃時接入10％的酒母，保溫30—35℃發(fā)酵，發(fā)酵時間為30—40小時，—7％(容量），發(fā)酵率86—87%。②密閉式間歇發(fā)酵 此法的特點是在密閉的容器內(nèi)進(jìn)入，嫌氣性發(fā)酵條件較好，能防止雜菌感染，發(fā)酵率穩(wěn)定，可以回收CO2，酒精損失較少。開放式間歇發(fā)酵法的優(yōu)點是設(shè)備簡單，容易上馬，操作簡便。培養(yǎng)酒母稀糖蜜濃度為12—15％，—，接入10％的種子，25—30℃培養(yǎng)至濃度為6—8％時即為成熟灑母。根據(jù)藝和設(shè)備不同，間歇發(fā)酵法又可分為開放式、密閉式、分割式、分段添加和連續(xù)流加等發(fā)酵方法。 其它工藝條件也能直接影響發(fā)酵效率，如果調(diào)整適宜的發(fā)酵溫度，發(fā)酵效率也明顯提高。所以，糖蜜酒精發(fā)酵要求發(fā)酵醪要有適當(dāng)?shù)臐B透壓，才有利于酵母半透性細(xì)胞質(zhì)膜對醪液中C、N源、生長素等營養(yǎng)物質(zhì)的吸收利用，才能加速細(xì)胞內(nèi)酶系的催化反應(yīng)速度，從而使發(fā)酵率進(jìn)一步提高。一方面要注意調(diào)整酵母的外界環(huán)境條件，使外因適于酵母內(nèi)在規(guī)律要求，另一方面馴養(yǎng)和選育耐高滲透壓和耐高溫的優(yōu)良酵母菌種，以適于糖蜜酒精發(fā)酵。（11）丙酮酸在丙酮酸脫氫酶催化下生成乙醛。（9）2—磷酸甘油酸在烯醇化酶催化下，生成2—磷酸烯醇式丙酮酸。（7）1，3—二磷酸甘油酸在磷酸甘油激酶的催化下，生成3—磷酸甘油酸。（5）此時的磷酸二羥丙酮，在磷酸丙糖異構(gòu)酶催化下，又生成3—磷酸甘油醛。（3）6—磷酸果糖在磷酸果糖激酶的催化下，降解成為1，6—二磷酸果糖。Mg2+作激活劑。④丙酮酸脫羧形成乙醛，乙醛為氫受體，其羰基氧化甘油醛3P脫氫所生成的NADH（H+），從而再生NAD+，乙醛生成乙醇。②磷酸丙糖中的甘油醛3P的醛基經(jīng)NAD+氧化成羧基，伴隨著Pi的攝取，此反應(yīng)形成甘油酸1，32P，其能量足以轉(zhuǎn)移Pi到ADP上形成ATP。酵母菌就是以這種方式進(jìn)行糖的酒精發(fā)酵的。由此可見，糖蜜酒精發(fā)酵宜在密閉的發(fā)酵罐內(nèi)進(jìn)行。酵母進(jìn)行糖蜜酒精發(fā)酵時，在有氧的情況下，由于進(jìn)行了呼吸作用，而酒精產(chǎn)量大大降低，糖的消耗速度在單位時間內(nèi)也減慢。輔酶上的氧化還原過程，即酒精發(fā)酵氫的傳遞過程。糖蜜酒精發(fā)酵過程是不需氧的生物化學(xué)氧化過程，其生物氧化自成體系，反應(yīng)過程中生成還原態(tài)的NAD酒精的發(fā)酵過程中，酵母菌的發(fā)酵是屬于厭氣性發(fā)酵，進(jìn)行著無氧呼吸，發(fā)生著復(fù)雜的生化反應(yīng)?；蛘吆唵蔚卣f，就是在無氧條件下，微生物將復(fù)雜的有機物轉(zhuǎn)變?yōu)楹唵蔚漠a(chǎn)物的過程，就叫做發(fā)酵。在這些酶的順序作用下，糖分被逐步轉(zhuǎn)化為酒精。這類酶主要包括己糖激酶、氧化還原酶、烯醇化酶、脫羧酶和異構(gòu)酶、變位酶等。 主要有兩大類：一類為水解酶，另一類是糖酒精轉(zhuǎn)化酶。③生產(chǎn)易實現(xiàn)連續(xù)化 糖蜜酒精廠基本上采用了雙流加連續(xù)發(fā)酵工藝。糖蜜主要成分為可發(fā)酵糖，無需蒸煮、糖化過程，原料只要稀釋、酸化、接種、發(fā)酵和蒸餾過程。成品酒精中易超標(biāo)的指標(biāo)主要是醛、氧化實驗、硫酸試驗和雜醇油等。④發(fā)酵生成酯、醛、頭級雜質(zhì)和雜醇油多 糖蜜酒精發(fā)酵生成的酯、醛、頭級雜質(zhì)和雜醇油較多。為了維持正常的酵母生長和發(fā)酵速率，在酒母培養(yǎng)和酒精發(fā)酵時要適當(dāng)通風(fēng)。② 糖蜜含糖高、灰分多、黏度高 糖蜜含糖高、膠體多、灰分大、黏度高。2．2糖蜜發(fā)酵的依據(jù)和機理（1）糖蜜酒精生產(chǎn)特點① 糖蜜原料中的糖分以可發(fā)酵糖為主，發(fā)酵速度快，糖蜜中糖分以蔗糖為主，甘蔗糖蜜除蔗糖外還有大量轉(zhuǎn)化糖，只需稀釋，無需糖化即可被酵母利用，發(fā)酵速度快。Bx是用來發(fā)酵。在酸化罐加入定量的水、硫酸、營養(yǎng)鹽等輔料進(jìn)行處理，處理后用雙濃度法稀釋，稀糖液濃度14~18186。2 生產(chǎn)工藝流程選擇和論證2．1酒精生產(chǎn)工藝流程設(shè)計（見下圖）糖蜜酒精生產(chǎn)主要經(jīng)過稀糖液制備、酒母制備、稀糖液發(fā)酵和酒精蒸餾四個工序。主產(chǎn)品：無水酒精 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)《GB/T 6782002》優(yōu)級純。1．4設(shè)計范圍（1）原料的選擇及進(jìn)行生產(chǎn)的方法（2）生產(chǎn)工藝流程與工藝條件的確定與論證（3）工藝計算（4）車間生產(chǎn)設(shè)備的選型計算 (5）書寫設(shè)計說明書（6）繪制工藝流程圖 帶控制點生產(chǎn)工藝流程圖；主要設(shè)備裝配圖；車間平面布置圖；全廠總貌平面布置圖等。1．2設(shè)計依據(jù)（1）大學(xué)理工學(xué)院（生物工程專業(yè)） 《年產(chǎn)4000噸酒精工廠的