【正文】 。適用于一些小廠和液體白酒廠。 設(shè)備利用率低，很難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。 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 8 8 連續(xù) 糖化 節(jié)約時(shí)間，提高設(shè)備利用率便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。 設(shè)備較復(fù)雜，對(duì)設(shè)備的要求高。 為了縮短糖化時(shí)間和提高設(shè)備的利用率決定采用連續(xù)糖化工藝。連續(xù)糖化工藝可分為：混合冷卻連續(xù)糖化、真空冷卻連續(xù)糖化和二級(jí)真空冷卻連續(xù)糖化。本設(shè)計(jì)采用混合 冷卻連續(xù)糖化。 混合冷卻連續(xù)糖化： 該工藝的特點(diǎn)是利用原有糖化設(shè)備，將前冷卻和糖化兩個(gè)工序仍放在原有糖化罐中進(jìn)行，而將后冷卻的的任務(wù)交給新增加的噴淋冷卻管或者套管冷卻設(shè)備區(qū)完成。 其工藝流程如 圖 14所示。 糖化劑 蒸煮醪 螺旋薄板換熱器 糖化鍋 螺旋薄板換熱器 發(fā)酵車間 糖化溫度： 62℃ 糖化時(shí)間： 16min 糖化率： 60～ 70% 圖 14糖化工藝流程圖 測(cè)定糖化醪質(zhì)量的方法 （ 1） 外觀糖 成熟 醪 用紗布過(guò)濾后，直接用糖度計(jì)測(cè)量所得的數(shù)值叫做外觀糖。這是一個(gè)假設(shè)的數(shù)值，它表示了用糖度計(jì)測(cè)得的發(fā)酵 醪 的密度。 （ 2）還原糖 取過(guò)濾布過(guò)濾后的發(fā)酵 醪 濾液，加熱蒸去所含的酒精，并加水恢復(fù)到原來(lái)的體積，以測(cè)定還原糖的方法得到的數(shù)值。 （ 3）殘總糖 發(fā)酵 醪 不經(jīng)過(guò)濾，用 2%HCl 水解轉(zhuǎn)換后測(cè)得的糖量。 (4)酸度 采用滴定法測(cè)定，它是判斷發(fā)酵 醪 是否感染雜菌的可靠指標(biāo)。 （ 5）揮發(fā)酸 測(cè)定方法是取發(fā)酵 醪 若干加入適量水后，以蒸餾方法蒸出相當(dāng)于元發(fā)酵 醪 體積的餾出液，按測(cè)定酸度的方法測(cè)定。 （ 6） 測(cè)定糖化醪中酶的活力 糖化結(jié)束后，并不是糖化醪中所有的淀粉與大分子糊精都水解成糖，其中尚有一部分糊精要在發(fā)酵期間依靠后糖化作用而變成糖，四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 因此糖化完畢的糖化醪中，酶的活力還必須很強(qiáng)，才能保證糖化作用的徹底，那么就有測(cè)定糖化醪中酶活力的必要。測(cè)定后用愛(ài)佛龍 (Effront)法觀察碘的呈 色反應(yīng)，如呈藍(lán)色或紫紅色，則證明酶的活力不強(qiáng)；如呈碘黃色，則表示酶的活力強(qiáng)，因?yàn)樗軐⒖扇苄缘矸刍旧蠌氐缀吞?化。 （ 7）酒精含量 用蒸餾方法測(cè)定。在發(fā)酵用的原料、濃度一定的情況下，發(fā)酵 醪 中酒精含量越高，發(fā)酵越徹底，酒精生產(chǎn)的過(guò)程越好，用來(lái)分析查找問(wèn)題。 糖化醪的發(fā)酵 糖化醪發(fā)酵目的 淀粉質(zhì)原料經(jīng)過(guò)預(yù)處理、蒸煮和糖化等物理和生物化學(xué)過(guò)程，淀粉以充分糊化和液化，其中相當(dāng)一部分以轉(zhuǎn)化成可發(fā)酵性糖。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(lái)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。 影響酒精發(fā)酵的因素 1. 糖化 醪 的濃度 酒精發(fā)酵是在一定濃度的糖化 醪 中進(jìn)行的，糖化 醪 濃度越高，所得到的發(fā)酵 醪 的酒精含量高，設(shè)備利用率高，水電氣單耗就會(huì)降低，酒精的生產(chǎn)成本就會(huì)降低。 2. 發(fā)酵醪 pH 值的控制 發(fā)酵醪中，因?yàn)槿樗峋罅糠敝吃斐傻奈廴臼亲璧K連續(xù)發(fā)酵廣泛應(yīng)用的主要原因。 連續(xù)發(fā)酵中發(fā)酵醪的 pH 值控制，既要考慮到 要適宜于酵母菌的繁殖和代謝，又要考慮適宜于各種糖化酶的作用。由于連續(xù)發(fā)酵無(wú)菌條件要求較嚴(yán)，其 pH 控制在 ～ 為宜。間歇發(fā)酵 pH 值可控制在 ～ 。 pH值的控制，可用 H2SO4 來(lái)調(diào)節(jié)。 3. 發(fā)酵溫度控制 溫度對(duì)微生物生命活動(dòng)影響很大，發(fā)酵成績(jī)的好壞與溫度控制關(guān)系極為密切。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(jìn)行。產(chǎn)酸細(xì)菌繁殖適溫為 37～ 50℃ ，因此高溫發(fā)酵易被細(xì)菌污染。 生產(chǎn)中發(fā)酵醪溫度可根據(jù)發(fā)酵形式不同進(jìn)行控制： 1010 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。1℃ 。 連續(xù)發(fā)酵各罐溫度控制在 30～ 33℃ 。 4. 發(fā)酵醪的滯流和滑漏問(wèn)題 在間歇發(fā)酵中不存在醪液的滯流和滑漏問(wèn)題，但在連續(xù)發(fā)酵工藝中，這個(gè)問(wèn)題就十分重要了。多級(jí)連續(xù)發(fā)酵的醪液始終處于流動(dòng)狀態(tài)，并能使每一發(fā)酵罐的醪液處于相對(duì)穩(wěn)定的均衡狀態(tài)，這就要求醪液保持先進(jìn)先出，防止滯流或滑漏的現(xiàn)象發(fā)生。 5. 關(guān)于發(fā)酵醪濃度問(wèn)題 酒精發(fā)酵要求在一定濃度的糖化醪中進(jìn)行，醪液濃度高低，直接影響到生產(chǎn)成績(jī)。糖化醪濃度稀，雖然有利于酵母的代謝活動(dòng)，提高出酒率，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(diǎn)。因此，生產(chǎn)上希望盡量采用濃醪發(fā)酵。 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(shí)間 用糖蜜原料制造酒精，發(fā)酵時(shí)間需要 24～ 32小時(shí)，如用淀粉質(zhì)原料，則需 60小時(shí)以上。 為了縮短發(fā)酵時(shí)間，就需要設(shè)法加速水解支鏈淀粉中以 1， 6相結(jié)合的鍵。解決這個(gè)問(wèn)題的方法是選育糖化酶含量高的菌種，以加強(qiáng)糖化作用。另外，采用連續(xù)發(fā)酵和選用發(fā)酵力強(qiáng)的酵母菌種，也是加速發(fā)酵、縮短發(fā)酵時(shí)間的有力措施。 綜上所述， 設(shè)計(jì)運(yùn)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(shí)間為 70～ 80 小時(shí)，發(fā)酵成熟醪濃度為 16～ 18Bx ，發(fā)酵過(guò)程中添加青霉素防止染菌， 使生產(chǎn)控制趨于自動(dòng)化。 酒精發(fā)酵的方式 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。 三種發(fā)酵方式的優(yōu)缺點(diǎn)比較如表 15 所示。 表 15 各種發(fā)酵方法的優(yōu)缺點(diǎn)比較 發(fā)酵方式 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 間歇式發(fā)酵 設(shè)備簡(jiǎn)單，易于操作，不易染菌，適用于中小型酒廠。 設(shè)備利用率低，酵母消耗量大。 半連續(xù)發(fā)酵 酒母消耗量少，可適當(dāng)縮短發(fā) 酵時(shí)間。 易染雜菌。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 連續(xù)式發(fā)酵 易染雜菌，操作要求和設(shè)備要求高。 通過(guò)對(duì)三種方式的比較，所以最終 本設(shè)計(jì) 選用 間歇發(fā)酵 技術(shù)。 發(fā)酵生產(chǎn)工藝 酒精生產(chǎn)的方法，采用間歇式發(fā)酵的方式進(jìn)行，操作比較簡(jiǎn)單，無(wú)菌要求低，容易獲得成功。 在發(fā)酵醪送入發(fā)酵罐前或者是清發(fā)酵罐，使用 CIP 進(jìn)行沖刷罐體和殺菌。先用清水噴洗罐體后再用 4%的堿液噴洗 30min，再用清水噴洗罐體，洗干凈后 即 可使用。 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。其操作流程有許多種（ 1）單塔蒸餾（ 2）兩塔蒸餾（ 3）三塔流程（ 4）多塔流程。 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，而多塔流程雖然酒精的品質(zhì)得到了保證，但其設(shè)備的投資較大增加了生產(chǎn)成本所以也不采用。三 塔流程因其設(shè)備投資相對(duì)較少且得到的酒精品質(zhì)也能達(dá)到要求，所以選用 三 塔流程。 其工藝流程為：成熟醪用泵自醪池經(jīng)過(guò)欲熱器預(yù)熱后，送入粗溜塔，由此引出的酒精水蒸氣直接進(jìn)入 醛塔，再次進(jìn)入 精溜塔的中部。殘留的頭級(jí)雜質(zhì)和甲醇隨酒精蒸汽上升，經(jīng)預(yù)熱器和三個(gè)冷凝器絕大部分冷凝下來(lái)，預(yù)熱器和前兩個(gè) 冷凝器中的冷凝液作為回流回入精塔頂部，第三個(gè)冷凝器中的冷凝液作為雜醇油酒取出，同時(shí)排除相當(dāng)部分的頭級(jí)雜質(zhì)。極少部分未凝結(jié)的頭級(jí)雜質(zhì)和不凝結(jié)氣體一起排入大氣。成品酒精在頂部第 6 塊塔板處提取。酒精成的濃度為 95%（ V）。工藝流程 示意圖如圖 16 所示。 ` 圖 16 工藝流程示意圖 醪 塔 精 餾 塔 分 子 篩 脫 水 塔 醛 塔 醛酒 1212 蒸餾操作的控制 蒸餾操作的控制主要是 三 塔流程 ： 1. 醪塔 蒸餾釜溫度為 105～ 103℃ ，保證酒糟內(nèi)不含酒精；蒸餾釜壓力為 ～ 萬(wàn)帕斯卡（表壓）；進(jìn)入精溜塔的酒精蒸汽溫度為 93～ 95℃( 醪塔頂溫度 )。 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(dá) 70℃ 。 3. 精餾塔 塔釜溫度為 102～ 104℃ ；塔釜壓力為 ～ 萬(wàn)帕期卡 (表壓 )；塔中部 (取雜醇油區(qū) )溫度為 86～ 93℃ ，比控制塔頂溫度靈敏。進(jìn)入分凝器前塔頂酒精蒸汽之溫度 78～ 79℃ 。第二冷凝器流至第三冷凝器的酒溫為 35～ 40℃ ，這是保證成品質(zhì)量的重要措施之一。 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(guò)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。 二氧化碳：可以制成干冰，和液體二氧化碳。液體二氧化碳可以用于食品和工業(yè)原料。但對(duì)其標(biāo)準(zhǔn)要求高。 酒精酵母：經(jīng)過(guò)進(jìn)化處理可以從新培養(yǎng)等。 雜醇油：可凈化后，運(yùn)用于工業(yè)中作為某些原料。 酒糟：可運(yùn)用于做飼料等。 冷卻工藝水：經(jīng)處理后可以做為生活用水。 污水處理 (1) 生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)污分析 酒精工業(yè)廢水的污染物主要來(lái)自 甘薯等物 經(jīng)發(fā)酵、蒸餾后的酒精糟 (即高濃度有機(jī)廢液 )，雖然無(wú)毒，但 CODcr、 BOD SS 含量高，并呈弱酸性，排入江河、地下水系會(huì)造成水中嚴(yán)重缺氧，大大影響水中物質(zhì)生長(zhǎng)。因此， 酒精工業(yè)廢水污染物排放標(biāo)準(zhǔn) 選擇 CODcr、 BOD SS、 PH 值，以及排水量作為行業(yè)廢水排放的控制指標(biāo)。 (2) 污水種類 1. 熱交換器排出廢水。 2. 工藝設(shè)備洗滌用水 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 3. 精餾廢水和酒糟蒸發(fā)冷淋水 4. 生活污水 (3) 污水處理方法 采用的主要污水凈化措施有：機(jī)械法，化學(xué)法，物理化學(xué)法和生物法等。選擇方法要取決于污水?dāng)?shù)量，污染程度和凈化結(jié)果的指標(biāo)等因數(shù)。對(duì)甘薯原料這類污水主要采用機(jī)械法和生 物法處理即可達(dá)到要求指標(biāo)。 第二章 全廠物料衡算 物料衡算 60000 噸淀粉原料酒精廠全廠物料衡算 1. 全廠物料衡酸的內(nèi)容 （ 1）原料消耗的計(jì)算 主要原料為甘薯干，其他原料有淀粉酶，糖化酶，硫酸氨，硫酸等。 （ 2）中間產(chǎn)品 蒸煮醪，糖化醪，酒母醪，發(fā)酵醪量等。 （ 3）成品、副產(chǎn)品以及廢氣、廢水、廢渣即酒精，雜醇油，二氧化碳和廢糟等。 . 工藝流程示意圖 生產(chǎn)工藝采用雙酶糖化，間歇發(fā)酵，如圖， 工藝流程圖采用《生物工 程設(shè)計(jì)概論》第 61 頁(yè)圖 41 為標(biāo)準(zhǔn)圖，計(jì)算過(guò)程也一樣 雙酶糖化間歇發(fā)酵燃料酒精流程示意圖： 1414 甘薯料 空氣 種子 粉碎車間 α 淀粉酶 空壓機(jī) 斜面培養(yǎng) 糊化車間 糖化酶 過(guò)濾器 三角瓶培養(yǎng) 酒母罐 發(fā)酵車間 蒸餾車間 廢糟 酒精 雜醇油 工藝技術(shù)指標(biāo)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù) （ 1）生產(chǎn)規(guī)模 60000 噸 /年酒精。 （ 2）生 產(chǎn)方法 雙酶糖化，間歇發(fā)酵和三塔蒸餾。 （ 3）生產(chǎn)天數(shù) 每年 300 天。 （ 4）燃料酒精日產(chǎn)量 200 噸。 （ 5）燃料酒精年產(chǎn)量 60000 噸。 （ 6）產(chǎn)品質(zhì)量 國(guó)際燃料酒精，乙醇含量 %以上（體積分?jǐn)?shù)）。 （ 7）主原料 薯干原料含淀粉 68%，