【正文】 ................................ 41 目錄 II 人孔 .................................................. 41 視鏡 .................................................. 42 放料閥 ................................................ 42 耳式支座 .............................................. 42 參考文獻 ..................................... 43 致謝 ........................................ 44 第一章工藝論證 1 第一章 工藝論證 酒精生產(chǎn)的原料和輔助原材料 酒精簡介及食用酒精的標準 酒精學名“乙醇”，是酒的主要成分。 c，熔點為 114176。 酒精作為一種原料性的產(chǎn)品，其產(chǎn)品質(zhì)量必須達到一定的標準。 其食用酒精國家標準見下表所示 : 項目 特級 優(yōu)級 普通級 外觀 無色透明 氣味 具有乙醇固有的香味，無異味 無異臭 口味 純凈，微甜 純正，微甜 較純正 項 目 特 級 優(yōu) 級 普 通 級 色度 /號 ≤ 10 乙醇 /％（體積分數(shù)） ≥ 硫酸試驗 /號 ≤ 5 10 60 氧化時間 /min ≥ 40 30 20 醛 /mg/L ≤ 1 3 30 甲醇 /mg/L ≤ 2 50 150 正丙醇 /mg/L ≤ 2 35 100 異丁醇＋異戊醇/mg/L ≤ 1 2 30 酸（以乙酸計）/mg/L ≤ 7 10 20 酯（以乙酸乙酯計） /mg/L ≤ 10 18 25 四川理工學院畢業(yè)設計 2 不揮發(fā)物 /mg/L ≤ 10 20 25 重金屬（以 Pb計）/mg/L ≤ 1 氰化物（以 HCN計）/mg/L ≤ 5 酒精發(fā)酵機理 發(fā)酵原是一種自發(fā)性的天然過程，微生物在合適的基質(zhì)上生長，分泌出各種酶將食物中的蛋白質(zhì)和碳水化合物分解，并將之吸收及轉(zhuǎn)化，最終形成風味物質(zhì)。 代謝產(chǎn)生的酒精可與水以任意比例混合，然后穿過細胞進入發(fā)酵液。二氧化碳的上升帶動了醪液中酵母細胞的上下浮動，從而 使酵母細胞更充分地與醪液中的糖分接觸，進而使發(fā)酵作用進行得更充分和更徹底。因此，在利用淀粉原料生產(chǎn)酒精時，必須先進行糖化。 酒精生產(chǎn)的原料 在我國玉米又名包谷，苞米，珍珠米，棒子，大黍等，在糧食中占有重要地位。玉米除了可以產(chǎn)生酒精之外，還可以得到植物玉米油及營養(yǎng)酒糟 （ DDGS）。 玉米中，黃玉米的淀粉含量稍高于白玉米。在一定范圍內(nèi)，輔料用量大。粗谷糠即黍米的外殼，它具有用量少而發(fā)酵面大的優(yōu)點；同時，米糠是液體曲中糖化酶的主要來源；而麩皮中含有淀粉酶、氧化酶、過氧化酶及氧化氫酶等有利于酒精生產(chǎn)的酶類。 輔助添加量包括：酵母培養(yǎng)和糖化劑制備所需營養(yǎng)鹽，調(diào) PH所用酸類、洗滌劑、消毒劑、脫水劑等。 2. 磷酸鹽 一般酵母對磷的需求量在 摩爾每升。尿素用量為硫酸銨用量的 倍。 本工藝中，選擇液體曲作為糖化劑。所謂酒母，就是將酵母菌擴大培養(yǎng)，獲得足夠數(shù)量酵母菌的酵母培養(yǎng)液，以供酒精第一章工藝論證 5 發(fā)酵之用。 酒精生產(chǎn)用水，按水的用處不同，大體分為以下三種： 1 釀造用水：或稱工藝用水，凡制曲時拌料，微生物培養(yǎng)，制曲原料的浸泡、糊化、稀釋、設備及工具的清洗等因其與原料、半成品、成品的直接接觸，故統(tǒng)稱為工藝用水。 2 冷卻用水：蒸煮醪和糖化醪的冷卻，發(fā)酵 溫度的控制，需大量的冷卻用水。為節(jié)約用水，冷卻水應盡可能予以回用。時高于 7，含油量及溶解物等越少越好。 酒精生產(chǎn)工藝示意圖如下： 四川理工學院畢業(yè)設計 6 谷物原料 多級除雜 雜質(zhì) 循環(huán)粉碎 拌料 耐高溫 淀粉酶 液化 糖化 新型糖化酶 二氧化碳 大罐連續(xù)發(fā)酵 耐高溫酒用性干酵母 多效節(jié)能蒸餾 高級酒精 酒糟離心液 酒糟離心分離 濾渣 多效蒸發(fā) 濃漿 干燥機 DDGS 二次蒸汽再利用 本工藝的特點有如下幾點： ① 全干燥法制取全價干酒糟技術(shù)（ DDGS 技術(shù)）。清夜的 40%回流至液化和糖化工序，其余 60%的清夜經(jīng)多次有效蒸發(fā)器蒸發(fā)濃縮至濃漿，后者與濾渣混合進入干燥機內(nèi)干燥成高蛋白飼料添加劑（ DDGS），這樣不僅消除了酒糟濾液的污染還制得了 DDGS。 ③ 采用大罐連續(xù)發(fā)酵、螺旋板式換熱器罐外冷卻技術(shù)，提高了設備利用率，同時減少了排放刷罐水對環(huán)境的污染。 第一章工藝論證 7 ⑤ 設備優(yōu)良自動化程度高。 原料的預處理 首先進行玉米原料的清選，其流程如下： 玉米 斗式提升機 貯箱 自動稱 分離 雜物 粉碎機 貯箱 磁力分離 鐵釘、鐵塊 此流程簡單，除雜徹底，便于自動化控制和操作。玉米粉顆粒太大易使醪液夾生，不利于液化。其主要目的是除雜，除小鐵釘、雜草、泥塊和石頭等。原料采用干法粉碎，此法投資 少，占地少，操作簡單，粉碎度易于控制，還便于維修。淀粉吸水膨脹細胞壁破裂，淀粉有顆粒變?yōu)槿芙鉅顟B(tài)的糊液，適于用 淀粉酶將其轉(zhuǎn)變?yōu)榈头肿拥暮?、低聚糖雙糖和單糖；同時借加熱粉漿對粉漿滅菌，以殺滅原料表面所帶存的微生物，防止雜菌生長，保證糖化和發(fā)酵的順利進行。以下是其工藝流程： 原料粉碎 粉漿預煮（設定在 50℃左右） 加熱（直接蒸汽加熱 130140℃） 蒸汽 連續(xù)蒸煮 （后熟器后的溫度為 118℃） 氣液分離（從中流出的醪液溫度為 105℃左右） 真空冷卻（ 70℃左右） 二次蒸汽 送入糖化 蒸煮醪的糖化 玉米顆粒經(jīng)過水熱處理，成為溶解狀態(tài)的淀粉、糊精和低聚糖等，不能直接被酵母利用產(chǎn)生酒精，需加入一定數(shù)量的糖化劑，使溶解的淀粉、糊精、低聚糖等轉(zhuǎn)化為能被酵母利用的可發(fā)酵糖，這就是糖化的目的。 本工序選擇高溫雙酶法液糖化工藝（二步液化）： 第一步先加入三分之一的液化酶至拌料罐，目的是降低醪液的黏度，以利于液化醪的噴射蒸煮（殺菌）； 第二步加入三分之二的液化酶至 維持罐 。上述各種水按比例拌料，溫度控制在 6065℃，廢水利用，可節(jié)省大量工藝水及蒸汽，降低生產(chǎn)成本， 6065℃拌料水同玉米粉一同進入拌料罐混合同時加入一部分液化酶、 NaOH 溶液及石灰乳。為了便于糖化酶的作用，須在糖化以前將醪液 PH 值由 降到 。物料與硫酸、酒糟水 混合時間為 25 分鐘。 該工藝中，液化醪和糖化醪指標： 液化醪分析結(jié)果 外觀檢查 還原糖 糊精 外觀濃度 色淡、稍甜 % 10% 176。 Bx 6%8% 四川理工學院畢業(yè)設計 10 糖化工藝采取真空冷卻連續(xù)糖化。 糖化醪的發(fā)酵、蒸餾 淀粉質(zhì)原料經(jīng)過預處理、蒸煮和糖化等物理和生物化學過程，淀粉以充分糊化和液化，其中相當一部分以轉(zhuǎn)化成可發(fā)酵糖。 酒精發(fā)酵的方 式有三種：間歇式發(fā)酵、半連續(xù)發(fā)酵和連續(xù)式發(fā)酵。 半連續(xù)發(fā)酵 酒母消耗量少，可適當縮短 易染雜菌 發(fā)酵時間 連續(xù)發(fā)酵 設備利用率高，淀粉利用率高， 易染雜菌，操作要求 省去酒母工段，便于實現(xiàn)自動化控制 設備要求高。同時考慮到對新型設備的利用，所以最終選用露天大罐連續(xù)發(fā)酵。 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。它的優(yōu)點有以下幾條： ① 工藝技術(shù)合理、先進、塔數(shù)多、各塔分工細、雜質(zhì)除去機會多； ② 能源利用合理； ③ 自動化程度高； ④ 產(chǎn)品質(zhì)量高。對副產(chǎn)品回收利用，變廢為利，不僅可以充分利用資源取得良好的經(jīng)濟效益，而且還可以減少環(huán)境污染，促進經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。酒精發(fā)酵產(chǎn)生的二氧化碳是食品工業(yè)，如飲料、汽酒等重要原料。 酒精酵母可進一步離心分離、反復水洗再分離、壓榨得到干酵母，同時還可以用作飼料酵母和面包酵母。主要用作溶劑、礦用浮選劑、半乳脂肪的測定試劑，還用作油漆、香料的原料等。 酒精糟液經(jīng)固液分離并干燥后做商品飼料 DDGS。這些污水可以用 SBR(序批式活性污泥法 )處理，它是一種按間接曝氣方式進行的活性污泥污水處理技術(shù)。 第二章 全廠物料衡算 13 第二章 全廠物料衡算 酒精生產(chǎn)過程的總物料衡算 工藝參數(shù)的選擇： 生產(chǎn)規(guī)模： 10 萬噸 /年 產(chǎn)品規(guī)格：食用酒精 生產(chǎn)方法：以玉米為原料，氣流輸送，一級干法粉碎，濕式除塵，高溫雙酶糖化，糖化前冷卻采取真空冷卻，糖化后冷卻采用螺旋板式換熱器冷卻，連續(xù)發(fā)酵，半直接式三塔蒸餾。 2 中間廠品，蒸煮醪、酒母醪、發(fā)酵醪等。二氧化碳和廢糟等。 162 = 如果折算成 96%（體積分數(shù)）的酒精，因為 96%換算成質(zhì)量分數(shù)含量為 %（質(zhì)量分數(shù)）。 %=% 因此，淀粉的理論出酒率為 %，此數(shù)值是進行淀粉質(zhì)原料酒精生產(chǎn)計算的理論依據(jù)，又是酒精生產(chǎn)淀粉出酒率的理論值。 %= 酒精生產(chǎn)給各過程各階段淀粉損失如表所示 生產(chǎn)過程 損失原因 淀粉損失 備注 原料處理 粉塵損失 蒸煮 淀粉殘留 發(fā)酵 發(fā)酵殘?zhí)? 發(fā)酵 巴斯德效應 發(fā)酵 酒氣蒸發(fā) 如加酒精捕集器此項則為 發(fā)酵 二氧化碳帶走 蒸餾 廢槽帶走 總計損失 由上表可知，整個酒精生產(chǎn)中，平均淀粉利用率在 %左右，所以每生產(chǎn) 1000kg 96%（體積分數(shù)）的酒精實際上需要淀粉量為： 247。 =% 生產(chǎn) 1000kg 96%酒精需要玉米原料量計算依據(jù)如下公式： 每生產(chǎn) 1000kg 96%成品酒精所需原料量， kg 四川理工學院畢業(yè)設計 16 每生產(chǎn) 1000kg 96%成品酒精所需糖化劑中消耗的淀粉量， kg A 每 100kg 原料中所含淀粉的質(zhì)量，即原料中淀粉含量， % 而 糖化劑占糖化醪量的百分比原料中淀粉含量 而 =（淀粉實際用量 ）247。 α 淀粉酶消耗量按 8u/g 原料計算 . 用酶量為 :取 ，故消耗量為 糖化酶耗量：若所用糖化酶酶活力為 100000u/g,使用量為 220u/g， 則酶用量： = 此外 ,酒母糖化酶用量按 350u/g(原料 )、 10%酒母用量計： 硫酸銨的消耗量為 :1 硫酸消耗量為： 1 第二章 全廠物料衡算 17 蒸煮醪量的計算 根據(jù)生產(chǎn)實踐 ,淀粉原料連續(xù)蒸煮的粉料加水比為 1:,故粉漿量為 : (1+)=(kg) 蒸煮用水量 =原料量 加水比 = 蒸煮過程使用直接蒸汽加熱 ,在后熟和汽液分離器減壓蒸發(fā)、冷卻降溫 .在蒸煮過程中 ,蒸煮醪量將發(fā)生變化 ,故蒸煮醪的精確計算必須與熱量衡算同時進行 ,順而十分復雜 .為簡化計算 ,可按下述方法近似求解。 K)] 粉漿干物質(zhì)濃度 = [kJ/(kg K)] 式中 — 水比熱容 [kJ/(kg 蒸發(fā)水量 = ， 因此，經(jīng)第一次后熟器后醪液量 =蒸煮醪液 蒸發(fā)水量 即經(jīng)噴射液化器加熱后蒸煮醪量為： 經(jīng)第二次液化罐出來的蒸煮醪量為： = 式中 — 第二液化維持的溫度