【正文】 酸甘油激酶的催化下，生成 3— 磷酸甘油酸。 （ 5） 此時(shí)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(shí)，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(shí)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(jī)物轉(zhuǎn)變年產(chǎn) 2700 噸酒精工廠的初步設(shè)計(jì) 7 為簡單的產(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。 （ 8）性能穩(wěn)定，不易變異。 （ 7）發(fā)酵時(shí)產(chǎn)生的泡沫少?？商岣呱a(chǎn)率和設(shè)備利用率。 （ 4）耐高溫能力強(qiáng)。 （ 3）耐酸能力強(qiáng)，在酸度較高的糖液中仍能增殖快。 年產(chǎn) 2700 噸酒精工廠的初步設(shè)計(jì) 6 （ 3）糖蜜酒精生產(chǎn)缺點(diǎn) ①濃 度高、灰分大、膠體多 ②發(fā)酵生成酯、醛等頭級(jí)雜質(zhì)多、雜醇油多，蒸餾廢液難處理 糖蜜發(fā)酵對(duì)酵母菌種的要求 （ 1）能在高滲透壓的糖液中具有較強(qiáng)的增殖能力，生產(chǎn)速度快。其主要優(yōu)點(diǎn)是： ①來源豐富 ②生產(chǎn)工藝、設(shè)備較淀粉質(zhì)原料生產(chǎn)酒精相對(duì)簡單 糖蜜酒精無須粉碎、蒸煮、制曲和糖化過程和相應(yīng)設(shè)備，能耗低，并且原料價(jià)格低，生產(chǎn)成本低。 （ 2）糖蜜酒精生產(chǎn) 優(yōu)點(diǎn) 糖蜜酒精發(fā)酵工藝相對(duì)低簡單，成本低。糖蜜酒精蒸餾一般需增加一個(gè)脫醛 塔以排除乙醛，要加強(qiáng)雜醇油分離操作（提油）。 ③ 生產(chǎn)工藝與設(shè)備簡單、易實(shí)現(xiàn)連續(xù)化酒精發(fā)酵 與淀粉質(zhì)原料生產(chǎn)酒精比較，可以省去蒸煮、制曲、糖化等工序，只需加水稀釋 ，加酸酸化處理 即可用于酒母培養(yǎng)和發(fā)酵，工藝流程與操作簡單，易實(shí)現(xiàn)連續(xù)發(fā)酵。糖蜜需加水稀釋降低糖度和黏度，加酸調(diào)整 pH，并要選用耐高滲透壓的酵母進(jìn)行酒精發(fā)酵。不論是甘蔗糖蜜還是甜菜糖蜜中糖類大多數(shù)為可發(fā)酵性糖，經(jīng)過稀釋同時(shí)添加部分營養(yǎng)鹽，就可用酵母將它們發(fā)酵生成酒精，發(fā)酵周期短，一般只有 36h。兩種溶液流進(jìn)主發(fā)酵罐進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵得到成熟醪（酒精濃度 10%以上） 成熟醪 經(jīng)預(yù)熱器預(yù)熱至 72℃ 左右從醪塔頂加入，經(jīng)過醪塔粗餾后酒汽從塔 頂出來，從 排醛 塔 13 層左右 進(jìn)入， 排醛塔底進(jìn)入精餾塔的脫醛酒，脫醛液進(jìn)入 精餾塔， 塔頂排出來的酒精汽（ 96%），再經(jīng)預(yù)熱器加熱到200~250℃ 后進(jìn)入分子篩塔進(jìn)行脫水，出分子篩得到產(chǎn)品無水酒精。BX 是用來培養(yǎng)酵母；濃糖液濃度 32~40186。 原種 擴(kuò) 硫酸 培 營養(yǎng)鹽 酒母 CO2 原糖蜜 稀糖液 稀糖液發(fā)酵 酒精蒸餾 無水酒精 水 流程說明 原糖蜜經(jīng)泵送至高位槽，再經(jīng)計(jì)量秤稱重后輸入酸化罐。 副產(chǎn)品：雜醇油 （ 2）產(chǎn)品執(zhí)行質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 表 11 產(chǎn)品酒精質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 《 GB/T67820xx》 檢 測 項(xiàng) 目 單 位 標(biāo) 準(zhǔn) 規(guī) 定 值 優(yōu)級(jí)純（ G． R） 分析純（ A． R） 化學(xué)純（ C． P） 乙醇（ CH3CH2OH） % ≥ ≥ ≥ 密度（ 20℃ ） g/ml ~ 與水混合試驗(yàn) 合 格 蒸發(fā)殘?jiān)馁|(zhì)量分?jǐn)?shù) % ≤ ≤ ≤ 水分的質(zhì)量分?jǐn)?shù) % ≤ ≤ ≤ 酸度（以 H+計(jì)） mmol/100g ≤ ≤ ≤ 堿度（以 OH計(jì)） mmol/100g ≤ ≤ ≤ 甲醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（ CH3OH） % ≤ ≤ ≤ 異丙醇 [（ CH3）2CHOH]的質(zhì)量分?jǐn)?shù) % ≤ ≤ ≤ 年產(chǎn) 2700 噸酒精工廠的初步設(shè)計(jì) 4 鐵（ Fe）的質(zhì)量分?jǐn)?shù) % ≤ — — 鋅（ Zn）的質(zhì)量分?jǐn)?shù) % ≤ — — 還原高錳酸鉀物質(zhì)（以 O 計(jì)） % ≤ ≤ ≤ 易炭化物質(zhì) 合 格 （ 3）生產(chǎn)車間組織與 管理 本車間實(shí)行車間、工段、班組三級(jí)組織與管理 （ 4）工作制度 酒精廠日工作時(shí)間為 24 小時(shí)，每日三班，每班 8 小時(shí)連續(xù)生 產(chǎn)。 （ 7）設(shè)計(jì)重點(diǎn)：蒸餾工藝流程設(shè)計(jì)； 蒸餾塔、精餾塔 設(shè)計(jì)選型 （ 8）技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)分析 1． 5 生產(chǎn)規(guī)模及產(chǎn)品執(zhí)行質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) （ 1）生產(chǎn)規(guī)模 生產(chǎn)規(guī)模：年產(chǎn)工業(yè)無水酒精 2700 噸，日生產(chǎn) 噸 年工作日：全年生產(chǎn) 260 天（全天候）；其余時(shí)間為副產(chǎn)品加工、設(shè)備維修檢修、員工技能培訓(xùn)等。 盡量采用本地原料、定型設(shè)備，各種設(shè)計(jì)方案綜合比較，取長補(bǔ)短，制定一個(gè)高產(chǎn)節(jié)能的設(shè)計(jì)方案，高效生產(chǎn)高質(zhì)量的優(yōu)質(zhì)酒精。 目前 不少國家都在考慮將酒精作為新能源以應(yīng)付“石油危機(jī)”年產(chǎn) 2700 噸酒精工廠的初步設(shè)計(jì) 2 和“能源危機(jī)”，用酒精部分或全部代替汽油作為汽車燃料，不僅可節(jié)約大量 的石油，而且可以減少二氧化碳的排放量，緩和溫室效應(yīng) ，所以酒精生產(chǎn)有廣大的供求市場。 （ 4） 通過畢業(yè)設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，使學(xué)生樹立起具有符合國情和生產(chǎn)實(shí)際的正確的設(shè)計(jì)思想和觀點(diǎn)；樹立起嚴(yán)謹(jǐn)、負(fù)責(zé)、實(shí)事求是、刻苦鉆研、勇于探索并具有創(chuàng)新意識(shí)與他人合作的工作作風(fēng)、 酒精工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)重要的基礎(chǔ)原料產(chǎn)業(yè)。 （ 2） 在畢業(yè)設(shè)計(jì)中著重培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作、鼓勵(lì)思考并運(yùn)用已學(xué)知識(shí)解決實(shí)際工程技術(shù)問題的能力，結(jié)合課題的需要更應(yīng)注意培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立獲取知識(shí)的能力。 與國外相比，我國目前酒精生產(chǎn)還存在著生產(chǎn)過程成本高、耗能大、產(chǎn)業(yè)結(jié)果不合理、糟液環(huán)境污染嚴(yán)重等不足，同時(shí)還面臨著如何以非糧作物為原料生產(chǎn)酒精、如何以秸稈為原料發(fā)酵制備酒精等新課題。 目前我國酒精工業(yè)發(fā)展迅速，各項(xiàng)生產(chǎn)指標(biāo)已達(dá)國際先進(jìn)水平?；瘜W(xué)合成法 是以石油工業(yè)中石油裂解產(chǎn)生的乙烯為原料加水合成酒精的。年產(chǎn) 2700 噸酒精工廠的初步設(shè)計(jì) 1 前言 酒精工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位，隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，世界石油儲(chǔ)量的銳減、環(huán)境保護(hù)工作的加強(qiáng)和車用汽油醇需求量的增加，酒精的用途更為廣泛，酒精的需求量將與日俱增 。 目前， 酒精生產(chǎn)方法主要有化學(xué)合成法和生物發(fā)酵法兩種。發(fā)酵法酒精的原料可以是淀粉質(zhì)原料、糖蜜原料、纖維素原料、野生植物和亞硫酸造紙廢液。 為了進(jìn)一步提高酒精生產(chǎn)水平，各國工程技術(shù)人員不斷研究新型酒精發(fā)酵方法，改進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備，酒精 蒸餾工藝也在不斷改進(jìn)和完善。 1 總論 1． 1 設(shè)計(jì)的目的和意義 （ 1） 通過畢業(yè)設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，使學(xué)生進(jìn)一步鞏固加深所學(xué)的基礎(chǔ)理論、基本技能和專業(yè)知識(shí)，使之系統(tǒng)化、綜合化。 （ 3） 通過畢業(yè) 設(shè)計(jì)加強(qiáng) 對(duì)學(xué)生計(jì)算、繪圖、編輯設(shè)計(jì)文件、使用規(guī)范手冊(cè)等最基本的工作實(shí)際能力的培養(yǎng)。它廣泛應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)、食品工業(yè)、日用化工、醫(yī)藥衛(wèi)生等領(lǐng)域，是酒基、浸提劑、洗滌劑、溶劑、表面活性劑。 1． 2 設(shè)計(jì)依據(jù) （ 1）海南大學(xué)理工學(xué)院（生物工程專業(yè)） 《年產(chǎn) 2700 噸酒精工廠的初步設(shè)計(jì)》任務(wù)書 （ 2）設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料： 產(chǎn)品名稱：無水酒精（優(yōu)級(jí)純） 工廠廠址：海口近郊 生產(chǎn)原料：廢糖蜜（海南各地糖廠的副產(chǎn)物） 生產(chǎn)天數(shù)“全年生產(chǎn) 260 天（全天候） 當(dāng)?shù)貧夂驐l件（來自海南氣象臺(tái)資料）： 溫度 極端高溫 39℃ 最低溫度 6℃ 平均溫度 ℃ 濕度 最高濕度 92% 平均濕度 85% 水溫 河水（ 1米） 最高 30℃ 最低 10℃ 自來（飲用）水 最高 30℃ 最低 10℃ 深井水 平均 18℃ 風(fēng)頻率 年平均風(fēng)速： 降水量 年平均： 1691ml/a 風(fēng)向 東北風(fēng)和東風(fēng) 1． 3 指導(dǎo)思想 以設(shè)計(jì)任務(wù)書為基礎(chǔ)，以最新科研成果和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)為依據(jù)，通過文獻(xiàn)檢索、收集資料，調(diào)查研究，綜合分析；貫徹節(jié)省基建投資，充分重視技術(shù)先進(jìn)，降低工程造價(jià)等思想，從節(jié)約能源和降低原料消耗，創(chuàng)較高經(jīng)濟(jì)效 益等角度出發(fā)， 以“工藝先進(jìn)、技術(shù)可靠、系統(tǒng)科學(xué)、經(jīng)濟(jì)合理、安全環(huán)?！睘樵瓌t，同時(shí)注重“三廢”治理和綜合利用副產(chǎn)物，充分重視環(huán)保防污。 1． 4 設(shè)計(jì)范圍 年產(chǎn) 2700 噸酒精工廠的初步設(shè)計(jì) 3 （ 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(jì)算 （ 4）車間生產(chǎn)設(shè)備的選型計(jì)算 (5）書寫設(shè)計(jì)說明書 （ 6）繪制工藝流程圖 帶控制點(diǎn)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。 主產(chǎn)品：無水酒精 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)《 GB/T 67820xx》優(yōu)級(jí)純。 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(jì) 工藝流程簡圖（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(gè)工序。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。Bx 是用來發(fā)酵 。 年產(chǎn) 2700 噸酒精工廠的初步設(shè)計(jì) 5 2． 2 糖蜜發(fā)酵的依據(jù) 和機(jī)理 糖蜜酒精發(fā)酵特點(diǎn) （ 1）糖蜜酒精生產(chǎn)特點(diǎn) 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。 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。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(shí)要適當(dāng)通風(fēng)。 ④ 發(fā)酵生成酯、醛、頭級(jí)雜質(zhì)和雜醇油多 糖蜜酒精發(fā)酵生成的酯、醛、頭級(jí)雜質(zhì)和雜醇油較多。成品酒精中易超標(biāo)的指標(biāo)主要是醛、氧化實(shí)驗(yàn)、硫酸試驗(yàn)和雜醇油等。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。 ③生產(chǎn)易實(shí)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。 （ 2）發(fā)酵能力強(qiáng)，發(fā)酵迅速而且完全、殘?zhí)巧?，酒精生產(chǎn)率高。細(xì)菌耐酸性差，提高酵母的耐酸性，使之能在酸性環(huán)境下生產(chǎn)、繁殖，對(duì)提高酒精發(fā)酵的抗污染能力具有重要意義。 （ 5）抵抗代謝產(chǎn)物反饋抑制作用能力強(qiáng)，能在高濃度酒精時(shí)繼續(xù)對(duì)糖進(jìn)一步發(fā)酵 。 （ 6） 營養(yǎng)要求低，抵抗重金屬的毒害作用強(qiáng)。選育產(chǎn)泡沫少的菌種，可以進(jìn)一步提高發(fā)酵設(shè)備裝料系數(shù)和設(shè)備利用率。 糖蜜酒精發(fā)酵中酵母的有效酶系 糖蜜酒精發(fā)酵過程中，酵母細(xì)胞中參與酒精發(fā)酵的酶有十多種。酵母活細(xì)胞中水解酶首先將糖蜜醪中的蔗糖水解生成一分子葡萄糖和一分子果糖，然后再由酵母活細(xì)胞中的酒化酶進(jìn)行發(fā)酵，酒化酶是參與酒精發(fā)酵的各種酶和輔酶的總稱 。 這類酶都是胞內(nèi)酶。 糖蜜酒精發(fā)酵在密閉發(fā)酵罐中進(jìn)行的理論依據(jù) 所謂發(fā)酵，是指微生物細(xì)胞，在無氧條件下，進(jìn)行無氧呼吸，將吸收的營養(yǎng)物質(zhì)通過細(xì)胞內(nèi)酶的作用，進(jìn)行一系列的生物化學(xué)反應(yīng)，把復(fù)雜的有機(jī)物分解為比較簡單的生化中間產(chǎn)物，同時(shí)放出一定能量的過程，就叫做發(fā)酵。 所謂酒精發(fā)酵，就是指發(fā)酵酵中的糖類物 質(zhì)，在無氧條件下，受酵母細(xì)胞中酒化酶的作用，產(chǎn)生酒精的全過程。從整個(gè)發(fā)酵工藝來講，既有發(fā)酵醪中的淀粉、糊精繼續(xù)被糖化酶作用，水解生成糖類物質(zhì)的反應(yīng)，同時(shí)又有發(fā)酵醪中的蛋白質(zhì)在蛋白酶的作用下，水解生成小分子的蛋白胨、肽和各種氨基酸的反應(yīng)，這些水解產(chǎn)物一部分被酵母細(xì)胞吸收合成菌體，另一部分則發(fā)酵生成了酒精和二氧化碳，還要產(chǎn)生副產(chǎn)物雜醇油、甘油等。2H，用于乙醛的還原，而其自身被氧化恢復(fù)成氧化態(tài)的 NAD。所以酵母進(jìn)行糖蜜酒精發(fā)酵時(shí)宜在密閉的發(fā)酵罐中進(jìn)行。 有氧情況下，為什么糖蜜酒精發(fā)酵的發(fā)酵率反而減低？從酒精發(fā)酵反應(yīng)式可總結(jié)如下： C6H12O6+2ADP+2H3PO4→ 2C2H5OH+2ATP+2CO2↑ 在酒精發(fā)酵過程中，在無氧情況下，一分子葡萄糖經(jīng)酵母酒化酶系的催化作用最 終生成二分子的乙醇，二分子 ATP，二分子二氧化碳，同時(shí)在酒精發(fā)酵中進(jìn)行底物水平磷酸化，每發(fā)酵一分子葡萄糖產(chǎn)生 3 分