【正文】 燃燒產(chǎn)物是水和二氧化碳。酒精蒸汽與空氣能形成爆炸性混合氣體，爆炸極限為 ～ 18%（體積分數(shù)）。 純酒精沸點 ℃ ，濃度 ，熔點 114℃ ，閃點 ℃ ，比熱容 178。K ，蒸發(fā)熱 。 95%（體積分數(shù)）酒精密度 ，沸點 ℃ ，燃燒熱 23446KJ/L。 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℃ 。 （ 2）在貯存中要加強通風(fēng)、降溫，使酒精氣體含量低 于 %。 吉林化工學(xué)院 生物與食品工程學(xué)院 課程設(shè)計說明書 10 （ 3）由于酒精液體在快速流動中會產(chǎn)生靜電，積累的靜電在大氣中會放電，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。 （ 4）在貯存中防止 “跑、冒、滴、漏 ”。 （ 5）采用防爆型通風(fēng)設(shè)備，防爆型電氣設(shè)備。 （ 6）酒精貯存在密閉容器中貯存且用密封管道輸送。 （ 7）貯存酒精的場所采用獨立建筑，并遠離其他建筑，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出口。 粉塵爆炸防范 （ 1）爆炸最大可能發(fā)生的部位：封閉的料倉內(nèi)，粉塵不易散發(fā)，進而積聚過多，形成爆炸性粉塵；投料、粉碎車間。 （ 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（懸浮狀態(tài)），助燃性氣體存在（空氣）和明火存在。 （ 3）玉米粉的特性：浮云狀粉塵的燃點 380℃ ，最小爆炸濃度 40g/cm3，最大爆炸力 . （ 4）預(yù)防措施： 。作業(yè)場所內(nèi)盡量避免無用粉塵的堆積和攤散，并將其消除。 。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 性建筑物隔開。如果在車間內(nèi)或建筑物內(nèi)，則要做成泄壓結(jié)構(gòu)，骨架要用不燃性材料覆蓋。建筑物的位置應(yīng)選擇在爆炸時即使從轉(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)場所和建筑物的地方。 。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，或由于機械等原因引起粉塵泄露的地方，應(yīng)很好的采取密封措施。 吉林化工學(xué)院 生物與食品工程學(xué)院 課程設(shè)計說明書 11 第 3章 工藝設(shè)計說明 發(fā)酵工段 生產(chǎn)工序的目的和要求 目的： 酵母菌 將可發(fā)酵性還原糖經(jīng)過細胞內(nèi)的酒化酶的作用，轉(zhuǎn)化為酒精。 要求：大罐連續(xù)操作，必須嚴格控制染菌，液位，停留時間 ， pH，溫度，攪拌速率等，以確保酵母菌的產(chǎn)酒率最大。 生產(chǎn)原理 酒精發(fā)酵是利用酵母的酒化酶系統(tǒng)在厭氧條件下進行的，其經(jīng)歷 4 個階段， 12 個 步驟。其總反應(yīng)式為： C6H1206 + 2ADP + 2H3PO4 C2H5OH + 2CO2 + 2ATP 酒精發(fā)酵的 4個階段為：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。 原料及產(chǎn)品規(guī)格 （ 1）發(fā)酵菌種： 酵母 安琪超級釀酒高活性干酵母（超酒）。湖北安琪酵母股份有限公司生產(chǎn)。 性能：是我國首創(chuàng)的最新生物技術(shù)產(chǎn)品，該產(chǎn)品復(fù)水后理解恢復(fù)成正常細胞狀態(tài)，具有耐酸（ ）、耐乙醇（ 17％）耐糖（ 60％葡萄糖）等特點。用途本產(chǎn)品適合乙醇濃度為 17％以下的酒精發(fā)酵（濃醪），具有繁殖能力強，發(fā)酵速度快，耐受高乙醇 濃度等特點?？梢钥s短發(fā)酵時間，提高發(fā)酵酒份，降低發(fā)酵殘?zhí)?。提高發(fā)酵酒份，降低水電汽成本。最終酒份可根據(jù)原料、醪濃度的不同達到 12％－ 17％。用量按噸原料計： ‰ － ‰ 按噸乙醇計 － ‰ 。加入一些添加劑加纖維素酶及營養(yǎng)鹽等。 （ 2）糖化醪：由糖液化工段送來。 （ 3）營養(yǎng)鹽：尿素和磷酸二銨 ， 021 和 061需要加，每次尿素和銨鹽各 100～ 150公斤 /24 小時，在溶罐中在 40℃ 以下溶解。 （ 4）抑菌靈：由于它對成品酒有污染，影響酒的口感，染菌時用。 （ 5）青霉素：和抑菌靈一周換一次，換著使用，染菌時 用。 吉林化工學(xué)院 生物與食品工程學(xué)院 課程設(shè)計說明書 12 發(fā)酵工段的發(fā)酵溫度和 pH 值控制要考慮到酵母的適應(yīng)性及濃醪發(fā)酵時半糖化法發(fā)酵一邊發(fā)酵一邊糖化，糖化酶在發(fā)酵過程中仍在起作用，考慮到糖化酶的適應(yīng)性，除此之外還要考慮到抑制其它雜菌的生長。 主要輔助原料 硫酸（ 14～ 18％） 調(diào)原料的 pH 值實驗 ” 和估算求得硫酸的添加量（ ％～ ％體積比）。但主要是以控制醪液中的 pH值在 一 。 營養(yǎng)鹽 使用 磷酸二銨 ，其用量大約為原料量的 一 ％，也可根據(jù)原料中的含氮量與所需量的關(guān)系求得近似的添加量。使用 尿素 時的 用量約為硫酸銨用量的 1／ 2。尿素、磷酸二銨含氮量 46%、21%。 營養(yǎng)鹽加入量 100～ 200公斤 /24小時， 03 04 061 罐需加入。 營養(yǎng)鹽需用營養(yǎng)鹽罐溶解后，再加入。營養(yǎng)鹽罐底旁有 160風(fēng)機，有粉碎功能，將鹽粉碎。營養(yǎng)鹽罐上方有旋風(fēng)分離機（小的） ,旁邊有蘭色電機，用于定量加料，轉(zhuǎn)一圈加一次料），防止磷酸二胺一次加入太多。 3bar 蒸汽給營養(yǎng)鹽罐提高溫度冷水變熱水。 抗生素： 主要抑制革蘭氏陽性菌的生長。 抑菌靈：由于它對成品酒有污染，除了染菌外，一般情況不用。 青霉素：和抑菌靈一周換一次，換著使用。 表 36 發(fā)酵成熟醪規(guī)格 項目 最佳值 項目 最佳值 錘度（ Bx） ～ 1 PH 值 ～ 酒分（ v%） 12～ 16 揮發(fā)酸（ %） ～ 還原糖（ %） ～ 殘總糖（ %） ～ 流程敘述 該工段由 8個罐組成，分別為： R033 R034 R036 R038 R038 R038 R038 R0311。其中， R0331和 R0341 作為種子罐，用來干酵母復(fù)水活化及增殖。來自液糖化工段的糖化醪由頂部進入這兩個罐，再由罐頂人孔倒入活性干酵母。酵母菌在罐中迅速復(fù)水活化，同時，用泵打入營養(yǎng)鹽，這里主要是利用尿素和磷酸二銨，因為酵母在生長時需要氮源，其中的氮可以起到使酵母生長健壯，從而提高其發(fā)酵能力及延緩酵母細胞衰老的作用。同時，也可以提高后續(xù)工段 DDGS 中的含氮量。注意，在加入營養(yǎng)鹽時要先將尿素和磷酸二銨粉碎，使之粒度小些，這樣不但可以增加其速溶性，還可以便于輸送，否則，會造成局部過堿。同時，向罐中通入適量的無菌空氣，因為酵母是吉林化工學(xué)院 生物與食品工程學(xué)院 課程設(shè)計說明書 13 兼性厭氧型微生物，在生長時進行有氧呼吸，只有通入足夠的無菌空氣（空氣要達到工業(yè) 100級，即：每立方米空氣中，大于 的塵埃粒數(shù)最多允許 3500個，大于 5μm 的為零，微生物最多允許 5個浮游菌 /m3空氣， 1個沉降菌 / m3空氣），才能保證它能正常生長，達到一定的菌濃度，供發(fā)酵用。 此外，要向罐中加入適量抗生素，用來防止雜菌污染。一般加入青霉素，或者是抑菌靈，為了避免雜菌產(chǎn)生抗藥性，可以交替使用，也可以結(jié)合使用，但混合使用效果比較好。 種子罐溫度控制在 32℃ ，這是酵母菌生長的最適溫度?？刂?～ ，這是因為雖然酵母菌最適生長 pH值為 ～ ，可是 PH 值太 高會導(dǎo)致雜菌污染，控制在 ～ 況。醪液停留時間為 3～ 4小時，太短沒有達到需要的菌濃度，太長酵母細胞老化。 必須按期對罐中的酵母進行鏡檢，避免染菌。如果發(fā)生染菌，通過顯微鏡可以看到，酵母細胞不是規(guī)則的橢圓形，或者是出芽率大幅度下降，大部分細胞死亡，或者其邊緣破損。如果發(fā)生，輕則需要加大抑菌劑的加入，重則需要倒灌，對罐進行徹底清洗、滅菌后再使用。 CIP 清洗系統(tǒng)。在每次活化酵母前，應(yīng)對罐進行清洗，先用熱水沖洗，再用低濃度 HCL 溶液沖洗，然后用低濃度 NaOH 溶液沖洗，最后用熱水沖洗 。發(fā)酵工段其他罐都配有該清洗系統(tǒng)，操作方法相同。 由于這兩個酒母罐中產(chǎn)生的 CO2較少，放空就可以。其他罐的 CO2要加以回收利用。 待達到一定的菌濃度時，酒母醪由泵（ P0331A， P0331B， P0341A， P0341B）一部分打入換熱器（ E0331， E0341）換熱，再罐頂回流，一部分打入預(yù)發(fā)酵罐 R0361，控制溫度 32℃ 。需要通入一定量的無菌空氣。醪液由泵一部分打入換熱器（ E0361）換熱后罐頂回流，一部分不經(jīng)過換熱罐底回流，一部分打入主發(fā)酵罐 R0381。其他罐的工藝流程相同。 R0331～ R0381四個罐都需要通入無菌空氣，其他罐不需要通入空氣。其他罐根據(jù)情況需要通入 CO2。 R0384罐罐 底醪液不需要換熱，直接由泵一部分打入罐底回流，一部分罐頂回流，另一部分打入成熟醪罐（ R0311）。由成熟醪罐罐底打出的成熟醪一部分罐底回流，一部分罐頂回流，另一部分去精餾工段，流量為 50m3/h。 由發(fā)酵罐頂部回收的 CO2需要進入 CO2洗滌塔洗滌，因為其中含有一定量的酒精蒸汽，洗滌能夠回收酒精蒸汽。由洗滌塔（ T0301）塔底排出的淡酒進入成熟醪罐 R0311。經(jīng)過洗滌的 CO2進入 CO2貯罐 。 無菌空氣都需要達到工業(yè) 100級，其制備流程為：空氣由吸風(fēng)塔吸入（為了保證吸入空氣潔凈，吸風(fēng)塔需要設(shè)在廠區(qū)的上風(fēng)側(cè)，且采氣位置不要太低），經(jīng)過空壓機壓縮（采用無油潤滑的空壓機，避免油霧進入發(fā)酵罐，造成染菌），進入冷卻器冷卻（用冷水噴淋冷卻），進入氣水分離器分離出水分，進入空氣貯罐， 再經(jīng)過空氣過濾器過濾后供發(fā)酵工段用。 開車前準(zhǔn)備工作 （ 1）檢查蒸汽系統(tǒng)閥門的開啟狀況。 吉林化工學(xué)院 生物與食品工程學(xué)院 課程設(shè)計說明書 14 （ 2）檢查工藝水系統(tǒng)閥門的開啟狀況。 （ 3）檢查冷卻水系統(tǒng)的閥門開啟及供應(yīng)能否正常。 （ 4）檢查電動儀表或氣動儀 表的電源或氣源能否正常。 （ 5）按工藝要求檢查各電器、儀表、機械是否處于開機前的準(zhǔn)備狀況。 正常開車步驟 確認空氣壓縮機的狀態(tài)應(yīng)為良好，蒸汽壓力（ 3bar）正常。確認去空氣過濾器的所有管線正常。開始蒸汽滅菌。緩緩向空氣過濾通入水蒸汽，活汽操作，不留死角，當(dāng)壓力逐步增加至 ～ MPa，溫度為 115～ 120 ℃ 時，保持 60 min。關(guān)閉蒸汽進口閥。慢慢打開壓縮空氣，吹干空氣過濾器。同時略開空氣過濾器夾套進口的蒸汽閥，控制溫度 90～ 98℃ ，保持 20小時左右。直到用玻 璃板測試過濾器排出的氣體中沒有水珠時，停止吹干。關(guān)閉閥門。 當(dāng)開車準(zhǔn)備結(jié)束后，打開 R0331罐上的管線以及熱水閥門，注入 4045℃ 工藝水，同時啟動泵，使其在罐內(nèi)循環(huán)，當(dāng)液面達到 20%時，打開換熱器的閥門，同時將通往下一工段的分流閥關(guān)閉，直到溫度調(diào)節(jié)閥（ TIC1 和 2）達 3840℃ 時停泵，待液面平穩(wěn)后，打開人孔加入 50Kg 玉米專用活性干酵母，靜止復(fù)水 4560分鐘，打開糖化醪的閥門，用 FIR3005控制打入 2m3的糖化醪，啟動自身循環(huán)泵，慢慢打開空氣閥門 FI0004使空氣達到 30m3/h，進行通風(fēng)培養(yǎng)，控制溫度在 32℃ 。 大約在 34 小時內(nèi)，向 R0361 中連續(xù)加入糖化醪 m3/h 的流量，直到罐體的液位達到罐體的 80%，打開分流閥向 R0361中分流 20%的醪液。當(dāng) R0331復(fù)水活化同時 R0341也在復(fù)水活化。 R0361中加入 80Kg酵母粉復(fù)水活化 1小時左右，當(dāng) R0361工作要結(jié)束時會接受 R0331分流過來的醪液還有 R0341的酵母液，當(dāng)它們共同達到 R0361罐體積的 90%時，打開分流閥向 R0381中分流 20%的醪液，且 R0361 有罐底回流防止罐底結(jié)垢。同 理，若流程在平穩(wěn)條件下，只需每 4個小時向 R0331中加入干酵母， R0361需要 1618 小時使體積達到 90%，當(dāng) R0381罐位達到 5%液位時，打開主發(fā)酵罐R0381上的泵和所有循環(huán)管線上的閥門，同時關(guān)閉分流閥。啟動泵 P0361打開換熱器 E0361 的冷卻水入口，出口閥門設(shè)定溫度 32℃ ，當(dāng) R0381 液位達到 20%時，慢慢打開空氣閥，通入空氣 30 m3/h，醪液的 PH 在 ，當(dāng) R0381液位達到 90%時，打開通往 R0382罐的分流閥，當(dāng) R0382液位達到5%時，打開其上的二氧化碳氣體閥通入 180220 m3/h 的二氧化碳，同時啟動泵 P0381 打開換熱器E0381的閥，使溫度保持在 32℃ ， PH值保持在 ，當(dāng) R0382液位達到 90%，打開 R0383罐入口閥， R0383罐與 R0384罐的操作同 R0382罐。 R0384罐的 PH 值控制在 。當(dāng) R0384罐液位達到 80%時，同時取樣分析，合格后，打開 R0384的泵使醪液進入 R0311液位達到 5%時打開二氧化碳閥門 慢慢通人 二氧化碳，其流量為 150 m3/h（為了不使罐底堆積，促其分布均勻），當(dāng)R0311 中液位達到 80%時，溫度在 32℃ ， pH在 之間，打開成熟醪閥門進入精餾工段。 吉林化工學(xué)院 生物與食品工程學(xué)院 課程設(shè)計說明書 15