1、 摘 要酒精在我國釀酒行業(yè)、化工行業(yè)等，都發(fā)揮著重要作用。食用酒精作為硬飲料中不可缺少的添加成分，它的品質(zhì)越來越受到人們的重視，特別是我國做為世界白酒消費大國，食用酒精品質(zhì)的好壞，就顯得更重要了。本設(shè)計是對年產(chǎn)10萬噸酒精工廠發(fā)酵車間工藝設(shè)計。主要包括酒精生產(chǎn)的工藝流程設(shè)計、工藝計算、全廠物料衡算（工藝技術(shù)指標(biāo)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)）、各個工段物料和熱量衡算（蒸煮工段、糖化冷卻工段、發(fā)酵工段、蒸餾工段以及酒精生產(chǎn)過程中的供水供氣衡算）、設(shè)備的設(shè)計與選型（包括發(fā)酵罐、預(yù)發(fā)酵罐、酒精捕集器、酒母培養(yǎng)罐，泵），廠房的整體布置和輪廓設(shè)計、發(fā)酵車間的布置設(shè)計。繪制酒精生產(chǎn)工藝流程圖、發(fā)酵車間帶控制點工藝流程圖和發(fā)酵

2、車間平面、立面布置圖。關(guān)鍵詞：酒精；工藝；設(shè)計；設(shè)備目 錄摘 要I目 錄II前 言VI第1章 全廠工藝論證11.1 生產(chǎn)原料：木薯（淀粉質(zhì)原料）1木薯的主要成分1木薯作為酒精原料的特點1生產(chǎn)過程中的木薯干相關(guān)工藝參數(shù)21.2 原料的預(yù)處理2原料的除雜2原料的粉碎和輸送21.3 原料蒸煮工藝4蒸煮目的4粉漿的預(yù)煮4間歇蒸煮與連續(xù)蒸煮工藝相比較其優(yōu)缺點41.4 糖化工藝5糖化的目的6糖化工藝6測定糖化醪質(zhì)量的方法61.5 糖化醪的發(fā)酵8糖化醪發(fā)酵目的8影響酒精發(fā)酵的因素8酒精發(fā)酵的方式9發(fā)酵生產(chǎn)工藝91.6 酒精的蒸餾和精餾工藝及分支篩脫水工藝10蒸餾車間操作流程10蒸餾操作的控制111.7 發(fā)酵

3、副產(chǎn)品和污水處理12酒精生產(chǎn)的副產(chǎn)品12污水處理12第2章 全廠物料衡算132.1 工藝技術(shù)指標(biāo)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)132.2 原料消耗量計算132.3 蒸煮醪量的計算142.4 糖化醪與發(fā)酵醪的計算162.5成品與發(fā)酵醪量的計算162.6 100000T/A淀粉原料酒精廠總物料衡算18第3章 酒精生產(chǎn)各工段物料和熱量衡算203.1 蒸煮工段的物料和熱量衡算20蒸煮工段的工藝流程20蒸煮各工段的物料和熱量衡算203.2 糖化冷卻工段物料和熱量衡算21工藝流程：21糖化過程中的物料和熱量衡算223.3 發(fā)酵工段的物料和熱量衡算233.4 蒸餾工段物料和熱量衡算25三塔氣相過塔工藝流程25醪塔26排醛塔28

4、精餾塔293.5 酒精廠生產(chǎn)過程中的供氣衡算31蒸煮糖化和蒸餾工段蒸汽消耗和廢氣排放量的計算31酒精廠平均蒸汽耗用量323.6 酒精生產(chǎn)過程中的供水衡算32工藝技術(shù)指標(biāo)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)32酒精生產(chǎn)供水衡算33第4章 酒精發(fā)酵設(shè)備的計算與設(shè)計364.1發(fā)酵罐容積計算364.2發(fā)酵罐容積核算364.3預(yù)發(fā)酵罐設(shè)計374.5酒母培養(yǎng)罐的選取394.6 泵的選用40第5章 車間布置345.1廠房的整體布置和輪廓設(shè)計345.2 發(fā)酵車間的布置設(shè)計345.3發(fā)酵車間平面布置設(shè)計345.4發(fā)酵車間立面設(shè)計34泵的布置設(shè)計34酒精捕集器的設(shè)計35發(fā)酵罐頂鋼架平臺設(shè)計355.4.4 門、樓梯35畢業(yè)設(shè)計總結(jié)50參考文

5、獻53致謝54前 言酒精在我國釀酒行業(yè)、化工行業(yè)、橡膠工業(yè)、油漆涂料工業(yè)、電子工業(yè)、照相膠片及紙漿生產(chǎn)行業(yè)、醫(yī)藥行業(yè)、香料工業(yè)、化妝品行業(yè)等，都發(fā)揮著重要作用。食用酒精作為硬飲料中不可缺少的添加成分，它的品質(zhì)越來越受到人們的重視，特別是我國做為世界白酒消費大國，食用酒精品質(zhì)的好壞，就顯得更重要了。可以說，食用酒精品質(zhì)的好壞是涉及到千家萬戶的大事。從糧食、薯類、糖蜜三類原料來看食用酒精產(chǎn)成品的質(zhì)量，糧食酒精最優(yōu)，其次是薯類酒精，最差的是糖蜜酒精。 食用酒精使用糧食和酵母菌在發(fā)酵罐里經(jīng)過發(fā)酵后，經(jīng)過過濾、精餾來得到的產(chǎn)品，通常為乙醇的水溶液，或者說是水和乙醇的互溶體。蒸餾法提高酒精濃度最多能到73

6、%左右，因為乙醇和水會形成共沸混合物。 食用酒精的度數(shù)是不確定的，通常為食用酒精的純度為95%。 乙醇俗語叫酒精，分為工業(yè)酒精和食用酒精，但車用酒精與它們有明顯的區(qū)別。第一，工業(yè)酒精的純度為90%，其余的10%中除甲醇等雜質(zhì)外，大多數(shù)是水；而食用酒精的純度為95%，其余5%都是水；車用乙醇與其它相比最大的區(qū)別就是脫水，按國家標(biāo)準(zhǔn)，它的雜質(zhì)和水含量必須小于0.8%。 第二，酒精既可以車用又可以食用，在很多國家，食用酒精都是高稅收，而車用乙醇則是給補貼。為了防止一些廠家把車用乙醇回流到食品工業(yè)，從而拿政府補貼，躲避高額稅，車用乙醇出廠時就必須加變性劑，讓它從顏色或味道上區(qū)別于食用酒精。像我國，車用

7、乙醇出廠前加3%5%的汽油，讓它在味道上區(qū)別于食用酒精。而歐洲一些國家則在其出廠前加顏色，如藍色、紅色等。本設(shè)計采用先進的生產(chǎn)工藝，利用國內(nèi)外先進的生產(chǎn)管理經(jīng)驗。采用低溫蒸煮，雙酶液化糖化，連續(xù)發(fā)酵，三塔直接式蒸餾，分子篩脫水。本設(shè)計將木薯干到制成食用酒精中的各環(huán)節(jié)涉及的工藝、設(shè)備、控制條件等有關(guān)情況作一簡單的闡述，希望能和各位共同討論。由于本人的水平有限，錯誤之處在所難免，不足之處懇請專家學(xué)者多多指正。第1章 全廠工藝論證1.1 生產(chǎn)原料：木薯（淀粉質(zhì)原料）1.1.1木薯的主要成分木薯起源于熱帶美洲，廣泛栽培于熱帶和部分亞熱帶地區(qū)，主要分布在巴西、墨西哥、尼日利亞、玻利維亞、泰國、哥倫比亞、

8、印尼等國。中國于19世紀(jì)20年代引種栽培，現(xiàn)已廣泛分布于華南地區(qū)，廣東和廣西的栽培面積最大，福建和臺灣次之，云南、貴州、四川、湖南、江西等省亦有少量栽培。木薯的營養(yǎng)成分如表1-1所示。表1-1 木薯的營養(yǎng)成分列表(每100克中含)成分名稱含量成分名稱含量成分名稱含量可食部99水分(克)69能量(千卡)116能量(千焦)485蛋白質(zhì)(克)2.1脂肪(克)0.3碳水化合物(克)27.8膳食纖維(克)1.6膽固醇(毫克)0灰份(克)0.8維生素A(毫克)0胡蘿卜素(毫克)0視黃醇(毫克)0硫胺素(微克)0.21核黃素(毫克)0.09尼克酸(毫克)1.2維生素C(毫克)35維生素E(T)(毫克)0a-

9、E0(-)-E0-E0鈣(毫克)88磷(毫克)50鉀(毫克)764鈉(毫克)8鎂(毫克)66鐵(毫克)2.5鋅(毫克)0硒(微克)0銅(毫克)0錳(毫克)0碘(毫克)0木薯作為酒精原料的特點1. 單位畝產(chǎn)量高，高的可達15002500kg。2. 木薯的淀粉含量高，纖維少，并有適量的蛋白質(zhì)，加工比較容易，淀粉利用率高。3. 木薯的缺點在于膠質(zhì)、果膠質(zhì)等粘性物質(zhì)較多。醪液粘度大，甲醇的生成量較多。綜上所述，木薯（木薯干）是一種良好的酒精生產(chǎn)原料，為我國大多數(shù)酒精廠所采用。生產(chǎn)過程中的木薯干相關(guān)工藝參數(shù)生產(chǎn)過程中的木薯干相關(guān)工藝參數(shù)如表1-2所示。表1-2 木薯干相關(guān)工藝參數(shù)原料淀粉含量（%）水分（

10、%）木薯干70131.2 原料的預(yù)處理原料的除雜淀粉質(zhì)原料在收獲和干燥的過程中，往往會摻夾進泥土，沙石，纖維質(zhì)雜物，甚至金屬塊雜物。這些雜物如果 不在生產(chǎn)前除去，則將嚴(yán)重影響生產(chǎn)的正常運轉(zhuǎn)。為了清除這些雜質(zhì)，最常用的的除雜方法有篩選，風(fēng)選和磁力除鐵。而磁力除鐵又可分為永久性磁力除鐵器和電磁鐵除鐵器。電磁鐵除鐵器具有固定不變的磁場因此不永久性磁鐵除鐵器更為完善，所以選用電磁鐵除鐵器。原料的粉碎和輸送原料進行水熱的目的是要使包含在原料細胞中的淀粉顆粒能從細胞中游離出來，充分吸水膨脹，糊化乃至溶解，為隨后的淀粉酶系統(tǒng)作用。并為淀粉轉(zhuǎn)化成發(fā)酵性糖創(chuàng)造成必要和良好條件。就目前的情況來看，先將原料粉碎，再

11、在較和緩的的條件下進行蒸煮是較好的方法。原料粉碎的方法分為兩種：干式粉碎和濕式粉碎。其優(yōu)缺點比較如表1-3所示。通過對干式粉碎和濕式粉碎的比較，因原料采用的是木薯干，為了節(jié)約成本，所以最終采用干式粉碎。干式粉碎采用粗碎和細碎兩級粉碎工藝，因為兩級粉碎的動力消耗較低。原料經(jīng)過粗碎后原料顆粒應(yīng)能通過610mm的篩孔。粗碎后顆粒在經(jīng)細碎，最終原料顆粒能通過1.21.5mm的篩孔因為原料粉碎至直徑11.8mm的原料顆粒易于吸水膨脹和較徹底糊化。而錘式粉碎機的結(jié)構(gòu)比較簡單，更換篩板和錘片的操作方便，對原料品種變化的適應(yīng)性較強，操作要求也不高因此可以再此選用。表1-3 干式粉碎和濕式粉碎的優(yōu)缺點比較如下表

12、粉碎方法 優(yōu)點 缺點干式粉碎粉碎后的原料可以儲藏，能較低，最終得到原料顆粒一般通過1.21.5mm篩孔。原料粉碎時粉末易飛揚，造成原料損失，且勞動條件較差。濕式粉碎原料粉碎粉末不宜飛揚，可減少原料損失和改善勞條件，還可省去除塵設(shè)備所的漿料只能立即用于生產(chǎn)，不宜儲藏，耗電量比干式粉碎高出810%，因此常用于濕度較大的原料。 在原料粉碎前進入粉碎機和粉碎和送入條漿桶涉及到原料的輸送問題。國內(nèi)酒精廠采用的原料輸送方法有機械輸送、氣流輸送和混合輸送三種。混合輸送是機械輸送和氣流輸送的混合物。而氣流輸送和機械輸送相比主要又三個優(yōu)點：（1）機械輸送一般是在開放條件下進行，粉塵飛揚嚴(yán)重，即造成原料的損失，也

13、惡化了勞動條件。而氣流輸送均在密閉條件下進行，上面的兩個問題迎刃而解。（2）機械輸送時，雖裝有電磁除鐵器，但無法除去石塊等堅硬雜物，鐵片因物料干擾有時也會進入粉碎機中，因此，后者的篩板破損率較高，粉碎度不宜保證。實現(xiàn)氣流輸送后，鐵片等雜物，能可靠的在一級升料管的接料器底部被自動風(fēng)選出，從而保證了篩子和設(shè)備較廠期的使用。（3）在不用氣流輸送時，已經(jīng)粉碎好的原料不能流暢地從粉碎機中排除，影響粉碎機生產(chǎn)能力發(fā)揮。采用氣流輸送后，粉碎后的原料被氣流從粉碎機中吸出，從而提高粉碎機的生產(chǎn)能力。因氣流輸送又以上優(yōu)點，并且他是一種適于輸送散粒狀或塊狀物的方法，而木薯干在粉碎后符合其形狀要求所以在原料粉碎前后都

14、選用氣流輸送。而粉碎前木薯干是較大的塊狀物，可采用機械輸送，這樣可以降低一部分能耗。 氣流輸送又分為壓力輸送和真空輸送。壓力輸送在輸送管內(nèi)又較大的壓力，所以對設(shè)備的要求也較高，并且因管內(nèi)的壓力高于大氣壓管內(nèi)的原料粉末從設(shè)備縫隙中漏出造成原料的損失，而真空輸送不存在這些問提，所以在此選用真空輸送。綜上所述，采用混合輸送，其工藝流程如圖1-2所示。木薯干 稱重到包皮帶輸送 除鐵 粉碎料斗 細粉碎吸風(fēng)管旋風(fēng)分離器風(fēng)機 布袋過濾器 大氣 加料器細粉回收 拌料罐圖1-2 混合輸送工藝流程圖1.3 原料蒸煮工藝蒸煮目的 含在原料細胞中的淀粉顆粒，由于植物細胞壁的保護作用，不宜受到淀粉酶系統(tǒng)作用。另外，不容

15、解狀態(tài)的淀粉被常規(guī)糖化酶糖化的速度非常慢，水解程度也不高。所以，淀粉原料在進行糖化之前一定要經(jīng)過水熱處理，使淀粉從細胞中游離出來，并轉(zhuǎn)化為溶解狀態(tài)，以便淀粉酶系統(tǒng)進行糖化作用。這就是原料蒸煮的主要目的。 目前除了少數(shù)小型酒精工廠仍采用間歇蒸煮外，大多數(shù)工廠都采用連續(xù)蒸煮工藝。所以本設(shè)計也采用連續(xù)蒸煮工藝。粉漿的預(yù)煮 粉碎原料加水制成粉漿時，應(yīng)注意防止粉料的結(jié)塊。一旦形成粉團蒸煮的質(zhì)量就會受到影響，因為粉團內(nèi)部的粉料沒有吸水膨脹，也就不可能糊化，這將導(dǎo)致不容解淀粉數(shù)量的增加，出酒率因此降低。分料結(jié)塊的主要原因是攪拌不充分或不均勻；攪拌溫度過高，達到或接近糊化溫度。根據(jù)這種情況，制備粉漿時，應(yīng)該選

16、擇好攪拌器的結(jié)構(gòu)，保證必要的攪拌速度，嚴(yán)格控制攪拌用水的溫度，使他不超過原料的糊化溫度，一般應(yīng)控制在65左右。拌料水溫度一般為70。 如前所述，5565這一溫度區(qū)域間會使原料中的淀粉酶活化，造成部分原料糖化，生成糖，這部分糖會在隨后的蒸煮過程中損失掉。因此在預(yù)煮時生溫速度應(yīng)較快，并在打到預(yù)定溫度后迅速送去蒸煮。在拌料過程中相應(yīng)的加入a-淀粉酶。 間歇蒸煮與連續(xù)蒸煮工藝相比較其優(yōu)缺點優(yōu)點： 間歇蒸煮的設(shè)備簡單，操作方便，投資也較少，適用于生產(chǎn)規(guī)模較小的工廠。缺點：（1）蒸汽消耗量大，而且量不均勻，造成鍋爐操作的困 難和煤耗的增加。 （2）輔助操作時間長，設(shè)備利用率低。 （3）蒸煮質(zhì)量較差，出酒率

17、低。 （4）難以實現(xiàn)操作過程的自動化。通過對兩種蒸煮工藝的比較，該廠確定選用能耗低，設(shè)備利用率較高，蒸煮質(zhì)量較好，能實現(xiàn)操作過程自動化等優(yōu)點的連續(xù)蒸煮工藝。其連續(xù)蒸煮工藝流程如圖1-3所示。拌料罐液化器液化維持罐維持罐螺旋薄板換熱器圖1-3連續(xù)蒸煮工藝流程圖粉碎后原料蒸煮時加水制成粉槳，其料水比為1：3，水溫為70，并加入-淀粉酶然后進行低溫蒸煮，其時間為57min，溫度控制在88。第一、第二維持罐的溫度分別控制在88、84，并在里面停留40min左右。最后醪液進入薄板換熱器，降溫到糖化溫度：62。 1.4 糖化工藝木薯干原料在蒸煮以后得到的蒸煮醪，在發(fā)酵前均要加入一定數(shù)量的糖化劑，使淀粉在淀

18、粉酶的作用下水解成為酵母能發(fā)酵的糖類。淀粉轉(zhuǎn)化成糖的這個過程，叫糖化。糖化后的醪液叫糖化醪，糖化后的主要產(chǎn)物對比如表1-4所示。淀粉的液化和糖化作用，會產(chǎn)生很多的中間產(chǎn)物，主要是不同聚和度的糊精，糖化的最終產(chǎn)物是要更多的產(chǎn)生可發(fā)酵性糖，也有少數(shù)的不發(fā)酵性糖類物質(zhì)。因此，糖化的目的是將淀粉充分轉(zhuǎn)化成可發(fā)酵性糖。其中，淀粉酶水解就是使-1，4葡萄糖苷鍵和-1，6葡萄糖苷鍵斷裂。表1-4 淀粉糖化的主要產(chǎn)物對比碳水化合物分子量聚合度比旋度還原性（%）可溶性淀粉 208000 1300 199.7 0.073淀粉糊精 10000 61 196 0.5 四糖 661 4 168 25 三糖 504 3

19、164 33 雙糖 342 2 136 60 葡萄糖 180 1 52.5 100糖化的目的淀粉質(zhì)原料蒸煮以后得到的蒸煮醪，在發(fā)酵前均要加入一定數(shù)量的糖化劑，使淀粉在淀粉酶的作用下水解成酵母能發(fā)酵的糖類。但是，在糖化工序內(nèi)不可能將全部淀粉都轉(zhuǎn)化為糖，相當(dāng)一部分淀粉和糊精在發(fā)酵過程中進一步酶水解，再進行發(fā)酵。糖化工藝糖化過程由以下諸多操作組成：蒸煮醪冷卻致糖化溫度；加唐花劑，使蒸煮醪液化；淀粉糖化，物料的巴氏滅菌，糖化醪冷卻到發(fā)酵溫度和用泵將醪液送往發(fā)酵車間或酒母車間。糖化可分為間歇糖化工藝和連續(xù)糖化工藝兩種。在間歇糖化時，所有的操作，除最后的泵送外都是在一個稱為糖化鍋的設(shè)備中完成的。而在連續(xù)糖

20、化過程中，則分別在不同的設(shè)備中實施。連續(xù)糖化和間歇糖化的工藝比較如表1-5所示。為了縮短糖化時間和提高設(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)糖化和二級真空冷卻連續(xù)糖化。本設(shè)計采用混合冷卻連續(xù)糖化。混合冷卻連續(xù)糖化：它的特點是蒸煮醪在進入糖化鍋以前，在螺旋薄板換熱器內(nèi)冷卻至62。其工藝流程如圖1-4所示。測定糖化醪質(zhì)量的方法1. 外觀糖度 用糖度計(Brix)測定粗濾糖化醪中的濃度，所測得的數(shù)據(jù)，能表示糖化醪中可溶性物質(zhì)的總含量，不是糖化醪的純糖。表1-5 間歇和連續(xù)兩種工藝的比較糖化方法優(yōu)點缺點間歇糖化設(shè)備簡單，操作方便。適用于一些小廠和液體白酒廠

21、。設(shè)備利用率低，很難實現(xiàn)自動化控制。連續(xù)糖化節(jié)約時間，提高設(shè)備利用率便于實現(xiàn)自動化控制。設(shè)備較復(fù)雜，對設(shè)備的要求高。 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 糖化時間：16min 糖化率：6070% 圖1-4糖化工藝流程圖2. 酸度 用10毫升粗濾的糖化液，加水沖稀后，以0.1N-NaOH溶液滴定，以酚酞作指示劑氫氧化鈉每消耗1毫升，即為1度酸，此酸度能說明雜菌感染情況。3. 還原糖 用廉-愛濃(LAne-eyron）法測定還原糖，所測得的糖，多以葡萄糖計算，用這種方法測得糖化醪中約含的糖量。4. 碘液試驗 如加入碘液后，沒有藍紅等顏色產(chǎn)生，仍然是碘和

22、糖化醪的原色時，則表示糖化優(yōu)良，因為糖化過程是淀粉被酶水解的過程，糖化醪遇碘不起呈色反應(yīng)時，就說明糖化醪中基本上沒有淀粉與大分子糊精的存在，表示糖化進行得較好。5. 分別測定糖化醪的葡萄糖與麥芽糖 測定糖化醪中的葡萄糖，然后從總糖量減去葡萄糖量，再乘以系數(shù)，即得麥芽糖量。6. 測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，因此糖化完畢的糖化醪中，酶的活力還必須很強，才能保證糖化作用的徹底，那么就有測定糖化醪中酶活力的必要。測定后用愛佛龍(Effront)法觀察碘的呈色反應(yīng)，如呈藍色或紫紅色，則證明酶的活力

23、不強；如呈碘黃色，則表示酶的活力強，因為它能將可溶性淀粉基本上徹底糊精化和糖化。1.5 糖化醪的發(fā)酵糖化醪發(fā)酵目的淀粉質(zhì)原料經(jīng)過預(yù)處理、蒸煮和糖化等物理和生物化學(xué)過程，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. 稀釋速度 在間歇發(fā)酵中，糖化醪要求自接種后810小時內(nèi)加完，這樣可以有較長的后發(fā)酵時間，將

24、糊精徹底水解發(fā)酵。在連續(xù)發(fā)酵過程中，各罐基本上處于相對穩(wěn)定的發(fā)酵狀態(tài)。為了保持這一狀態(tài)，要求進入各罐的發(fā)酵醪糖分基本上等于被酵母消耗的糖分加上流出的糖分。2. 發(fā)酵醪pH值的控制 發(fā)酵醪中，因為乳酸菌大量繁殖造成的污染是阻礙連續(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)酵無菌條件要求較嚴(yán)，其pH控制在4.04.5為宜。間歇發(fā)酵pH值可控制在4.75.0。pH值的控制，可用H2SO4來調(diào)節(jié)。3. 發(fā)酵溫度控制 溫度對微生物生命活動影響很大，發(fā)酵成績的好壞與溫度控制關(guān)系極為密切。酒精酵母繁殖溫度為2730，

25、發(fā)酵溫度3033，如果溫度高于40，則酒精發(fā)酵很難進行。產(chǎn)酸細菌繁殖適溫為3750，因此高溫發(fā)酵易被細菌污染。生產(chǎn)中發(fā)酵醪溫度可根據(jù)發(fā)酵形式不同進行控制：間歇發(fā)酵：接種溫度2730；發(fā)酵溫度3033；后發(fā)酵溫度301。連續(xù)發(fā)酵各罐溫度控制在3033。4. 發(fā)酵醪的滯流和滑漏問題 在間歇發(fā)酵中不存在醪液的滯流和滑漏問題，但在連續(xù)發(fā)酵工藝中，這個問題就十分重要了。多級連續(xù)發(fā)酵的醪液始終處于流動狀態(tài)，并能使每一發(fā)酵罐的醪液處于相對穩(wěn)定的均衡狀態(tài)，這就要求醪液保持先進先出，防止滯流或滑漏的現(xiàn)象發(fā)生。5. 關(guān)于發(fā)酵醪濃度問題 酒精發(fā)酵要求在一定濃度的糖化醪中進行，醪液濃度高低，直接影響到生產(chǎn)成績。糖化醪

26、濃度稀，雖然有利于酵母的代謝活動，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。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1618Bx，其發(fā)酵成熟醪酒精含量為810(容量)6. 關(guān)于縮短發(fā)酵時間 用糖蜜原料制造酒精，發(fā)酵時間需要2432小時，如用淀粉質(zhì)原料，則需60小時以上。為了縮短發(fā)酵時間，就需要設(shè)法加速水解支鏈淀粉中以1，6相結(jié)合的鍵。解決這個問題的方法是選育糖化酶含量高的菌種，以加強糖化作用。另外，采用連續(xù)發(fā)酵和選用發(fā)酵力強的酵母菌種，也是加速發(fā)酵、縮短發(fā)酵時間的有力措施。 綜上所述，設(shè)計運用連續(xù)發(fā)酵工藝，發(fā)酵溫度控制在3034度，

27、pH值控制在4.24.5，發(fā)酵時間為7080小時，發(fā)酵成熟醪濃度為1618Bx ，發(fā)酵過程中添加青霉素防止染菌，使生產(chǎn)控制趨于自動化。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)缺點比較如表1-5所示。表1-6 各種發(fā)酵方法的優(yōu)缺點比較發(fā)酵方式優(yōu)點缺點間歇式發(fā)酵設(shè)備簡單，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)酵時間。易染雜菌。連續(xù)式發(fā)酵易染雜菌，操作要求和設(shè)備要求高。通過對三種方式的比較，考慮到本廠酒精年產(chǎn)量有10萬噸，雖然半連續(xù)和連續(xù)發(fā)酵都易染菌，但是發(fā)酵中控制好酸度或者添加抗生素抑

28、制雜菌的生長.且間歇發(fā)酵設(shè)備投資多，占地面積寬。所以最終選用露天大罐連續(xù)發(fā)酵技術(shù)。1.5.4發(fā)酵生產(chǎn)工藝考慮到在發(fā)酵的過程中糖化醪中的可發(fā)酵性糖在不斷的消耗，為了使其中的糖在一定時間內(nèi)保持在一定的量利于酵母的生長和發(fā)酵，所以選擇用連續(xù)發(fā)酵法，并配一個預(yù)發(fā)酵罐，降低發(fā)酵罐組守罐的稀釋率。預(yù)發(fā)酵罐在發(fā)酵車間開機和換罐時，可以作為酒母罐提供適量的酒母投入到連續(xù)發(fā)酵罐組中。發(fā)酵過程中的工藝流程控制圖如圖1-5所示。預(yù)發(fā)酵罐1#發(fā)酵罐2#發(fā)酵罐3#發(fā)酵罐。發(fā)酵罐成熟醪儲罐11#發(fā)酵罐圖1-5發(fā)酵工藝流程控制圖連續(xù)添發(fā)酵的操作方法：生產(chǎn)開始時，先將規(guī)定數(shù)量的酒母醪打入酒母罐讓酒母復(fù)水活化，同時連續(xù)添加糖化

29、醪。待發(fā)酵醪中含量達到2.0億個/ml以上時，再以適當(dāng)?shù)牧髁刻砑拥?#發(fā)酵罐中，同時以相同的流量向預(yù)發(fā)酵罐中添加新鮮糖液；也向1#發(fā)酵罐中流加適當(dāng)?shù)男迈r糖液。當(dāng)1#發(fā)酵罐裝滿后，向2#發(fā)酵罐流加，2#發(fā)酵罐滿后以相同的速度打入3#發(fā)酵罐、4#發(fā)酵罐、5#發(fā)酵罐待發(fā)酵醪成熟后，將其以同樣的速度送入蒸餾系統(tǒng)。發(fā)酵進程中1#溫度控制：3233；2#罐溫度控制于3436；3#罐5#罐罐溫度控制于：低于37。流加糖液應(yīng)注意速度：將1#發(fā)酵罐的稀釋率控制在0.060.07之間，若流加過快，則會造成發(fā)酵醪中的酵母密度低，不易造成酵母的群體優(yōu)勢，雜菌感染有可能發(fā)生；若流加過慢，則將延長滿罐時間，可能造成可發(fā)酵

30、物質(zhì)的損失。糖液在發(fā)酵罐中停留時間：55h。發(fā)酵醪成熟時的酒精度：10%（V）。在發(fā)酵醪送入發(fā)酵罐前或者是清發(fā)酵罐，使用CIP進行沖刷罐體和殺菌。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。1.6 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)備投資相對較少且得到

31、的酒精品質(zhì)也能達到要求，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入醛塔，再次進入精溜塔的中部。殘留的頭級雜質(zhì)和甲醇隨酒精蒸汽上升，經(jīng)預(yù)熱器和三個冷凝器絕大部分冷凝下來，預(yù)熱器和前兩個冷凝器中的冷凝液作為回流回入精塔頂部，第三個冷凝器中的冷凝液作為雜醇油酒取出，同時排除相當(dāng)部分的頭級雜質(zhì)。極少部分未凝結(jié)的頭級雜質(zhì)和不凝結(jié)氣體一起排入大氣。成品酒精在頂部第4、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1-6所示。醛酒醛塔精餾塔分 子 篩 脫 水 塔 醪塔圖1-6工藝流程示意圖蒸餾操作的控制蒸餾操作的控制主要是三塔流

32、程：1. 醪塔 蒸餾釜溫度為105103，保證酒糟內(nèi)不含酒精；蒸餾釜壓力為0.1960.245萬帕斯卡（表壓）；進入精溜塔的酒精蒸汽溫度為9395(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70。3. 精餾塔 塔釜溫度為102104；塔釜壓力為0.1370.157萬帕期卡(表壓)；塔中部(取雜醇油區(qū))溫度為8693，比控制塔頂溫度靈敏。進入分凝器前塔頂酒精蒸汽之溫度7879。第二冷凝器流至第三冷凝器的酒溫為3540，這是保證成品質(zhì)量的重要措施之一。1.7 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

33、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。但對其標(biāo)準(zhǔn)要求高。酒精酵母：經(jīng)過進化處理可以從新培養(yǎng)等。雜醇油：可凈化后，運用于工業(yè)中作為某些原料。酒糟：可運用于做飼料等。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)過程中產(chǎn)污分析酒精工業(yè)廢水的污染物主要來自木薯等物經(jīng)發(fā)酵、蒸餾后的酒精糟(即高濃度有機廢液)，雖然無毒，但CODcr、BOD5、SS 含量高，并呈弱酸性，排入江河、地下水系會造成水中嚴(yán)重缺氧，大大影響水中物質(zhì)生長。因此，酒精工業(yè)廢水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)選擇CODcr、BOD5、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.

34、 熱交換器排出廢水。2. 工藝設(shè)備洗滌用水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)。對木薯原料這類污水主要采用機械法和生物法處理即可達到要求指標(biāo)。第2章 全廠物料衡算2.1 工藝技術(shù)指標(biāo)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（1）生產(chǎn)規(guī)模 100000t/a酒精。（2）生產(chǎn)方法： 低溫蒸煮 雙酶連續(xù)糖化 大罐斜底連續(xù)發(fā)酵 三塔蒸餾。（3）生產(chǎn)天數(shù) 每年300天。（4）食用酒精日產(chǎn)量 333.33t。（5）食用酒精年產(chǎn)量 100000t。（6）雜醇油量 為成品酒精的0.5%（7）產(chǎn)品

35、質(zhì)量 乙醇含量95%（體積分?jǐn)?shù)）的食用酒精。（8）木薯干原料含淀粉含70%，水分13%。 (9)a-淀粉酶用量8u/g原料，糖化酶用量為150u/g原料，酒母糖化醪用糖化酶量300u/g。（10）硫酸銨用量7kg/t（酒精）。（11）硫酸用量（調(diào)PH用）5kg/t(酒精)。2.2 原料消耗量計算（1）淀粉原料生產(chǎn)酒精的總化學(xué)反應(yīng)式為：糖化：（C6H10O5）n + nH2O nC6H12O6 162 18 180 發(fā)酵：C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 180 462 442（2）生產(chǎn)1000kg無水酒精的理論淀粉消耗量由上兩式得：1000162/92=1760.9（kg）（3）生

36、產(chǎn)1000kg95%（體積分?jǐn)?shù)）的食用酒精的理論淀粉消耗量，乙醇含量95%（體積分?jǐn)?shù)）相當(dāng)于92.41%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），故生產(chǎn)1000kg食用酒精成品理論上需淀粉量為：1760.992.41%=1627.2(kg)（4）生產(chǎn)1000kg食用酒精實際淀粉耗量 事實上，整過生產(chǎn)過程經(jīng)歷原料處理、發(fā)酵及蒸煮工序，要經(jīng)過復(fù)雜的物理化學(xué)和生物化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)品得率必然底于理論產(chǎn)率。據(jù)實際經(jīng)驗，各階段淀粉損失率如表2-1所示。表2-1 各階階段淀粉損失率列表生產(chǎn)過程損失原因淀粉損失（%）原料處理粉塵損失0.40蒸煮淀粉殘留及糖份破壞0.50發(fā)酵發(fā)酵殘?zhí)?.50發(fā)酵巴斯德效應(yīng)4.00發(fā)酵酒氣自然蒸發(fā)與被CO2被帶

37、走（有酒精捕集器）0.30蒸餾廢糟帶走等1.85總計損失8.55故生產(chǎn)1000kg食用酒精需淀粉量為：1627.2/（100%-8.55%）=1779.3（kg）（5）生產(chǎn)1000kg食用酒精木薯干原料消耗量 根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)給出，木薯干含淀粉65%故1t酒精耗木薯干量為： 1779.3/70%=2541.86（kg）（6）a-淀粉酶消耗量 應(yīng)用酶活力為2000u/g的a-淀粉酶使淀粉液化，促進糊化，可減少蒸汽消耗。a-淀粉酶按8u/g計算。 用酶量為：2541.861038/2000=10.17（kg）（7）糖化劑消耗量 若所用的糖化酶的活力為20000u/g，使用量為150u/g原料，則糖化酶

38、消耗量為： 2541.86103150/20000=19.06（kg）2.3 蒸煮醪量的計算根據(jù)生產(chǎn)實踐，淀粉原料連續(xù)蒸煮的料水比為1：3，故粉漿量為： 2541.86（1+3）=10167.44（kg）蒸煮過程用罐式連續(xù)蒸煮工藝，混合后粉漿溫度為65，應(yīng)用噴射液化器使粉漿迅速升溫到88，然后進入連續(xù)液化器液化，再經(jīng)薄板冷卻器冷卻至63后進入糖化罐。其工藝流程圖如圖2-1所示。拌料罐液化器液化維持罐維持罐螺旋薄板換熱器圖2-1液化工藝流程圖干物質(zhì)含量為B0=87%的木薯干比熱容為： c0=4.18(1-0.7B0)=1.63k/(kgK)粉漿干物質(zhì)濃度為：B1=87/(4100)=21.8%蒸

39、煮醪比熱容為：c1 B1c0(1.0B1)Cw21.81.63（1.021.8）3.62k/(kgK)式中 Cw水的比熱容k/(kgK)為了計算方便，假定蒸煮醪的比熱容在整個蒸煮過程維持不變。(1)經(jīng)液化器加熱后蒸煮醪為： 10167.44+10167.443.62（88-50）/（2748.9-884.18）= 10754.8（kg）式中 2748.9噴射液化器加熱蒸汽（0.5MPa）的熱焓量（kJ/K）(2)經(jīng)第二液化維持罐出來的蒸煮醪量為：10754.8-10754.83.62（88-84）/2288.3=10686.7（kg）式中 2288.3第二液化維持罐的溫度為84下飽和蒸汽的汽化

40、潛熱（kJ/K）(3)經(jīng)噴射混合加熱后的蒸煮醪量為： 10686.7+10686.73.62（115-84）/（2748.9-1154.18）=11215.4kg） 式中 115-滅酶溫度（攝氏度） 2748.9-0.5Mpa飽和蒸汽的焓（kJ/kg）(4)經(jīng)氣液分離器后的蒸煮醪量： 11215.4-11215.43.62(115-104.3)/2245=11021.9(kg) 式中2245-104.3攝氏度下飽和蒸汽的氣化潛熱（kJ/K）(5)經(jīng)真空冷卻器后的最終蒸煮醪量為： 11021.9-11021.93.62（104.3-63）/2351=10321（kg） 式中2351-真空冷卻器溫

41、度為63攝氏度下的飽和蒸汽的氣化潛熱（kJ/K）2.4 糖化醪與發(fā)酵醪的計算發(fā)酵醪結(jié)束后成熟醪量含酒精10%（體積分?jǐn)?shù)），相當(dāng)于8.01%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。并設(shè)蒸餾效率為98%，而且發(fā)酵罐酒精捕集器回收酒精洗水和洗罐用水為成熟醪量的5%，則生產(chǎn)1000kg95%（體積分?jǐn)?shù)）,相當(dāng)于92.41%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))酒精成品有關(guān)的計算如下：（1）需蒸煮的發(fā)酵成熟醪量為： F1 =100092.41%/(98%8.01%)（1+5%）=12477(kg）（2）不記酒精捕集器和洗罐用水，則成熟發(fā)酵醪量為： 12477/106%=11711（kg）（3）入塔蒸餾的成熟醪乙醇濃度為： 100092.41%/(98%1

42、2477）=7.56%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（4）相應(yīng)發(fā)酵過程放出CO2總量為： （100092.41%/98%）（44/46）=902（kg） (5) 接種量按10%計，則酒母醪量為： （11771+902）/(100+10)/10010%=1152.1(kg) (6)糖化醪量：酒母醪的70%是糖化醪，其余為糖化劑和稀釋水，則糖化醪量為： （11771+902）/(100+10)/100+1152.170%=12327(kg)2.5成品與發(fā)酵醪量的計算（1）醛酒產(chǎn)量 在醛塔取酒一般占成品酒精的1.2%3%。在保證主產(chǎn)品質(zhì)量合格的前提下，醛酒量取得越少越好。設(shè)醛酒酒量占成品酒精的2%，則生產(chǎn)1000千克

43、成品酒精可得次品酒精量為：100020%=20（kg） (2)食用酒精量為 每生產(chǎn)1000kg酒精，其食用酒精產(chǎn)量為： 1000-20=980(kg)（3）雜醇油產(chǎn)量 雜醇油量通常為酒精產(chǎn)量的0.3%0.7%，取平均值0.5%，則淀粉原料生產(chǎn)1000kg究竟副產(chǎn)雜醇油量為： 10000.5%=5（kg）（4）廢醪液量的計算 廢醪液量是進入蒸餾塔的成熟發(fā)酵醪減去部分水和酒精成分以及其他組分的殘留液。此外醪塔使用直接蒸汽加熱，所以還需加上入塔的加熱蒸汽冷凝水。醪塔的物料和熱量衡算如圖所示。Q3=V1iF1Q1=F1C1t1D1Q4=Q4 +D1t4Q2=D1I1 Wx+D1 設(shè)進塔的醪液（F1）的

44、溫度t1=70，排除醪的溫度t4=105：成熟醪固形物濃度為B1=7.5%，塔頂上升酒汽的乙醇濃度50%（體積分?jǐn)?shù)）及47.18%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。則： V1 圖2-2 醪塔示意圖醪塔上升蒸汽為： V1=124777.56%/47.18%=1999（kg） 殘留液量： Wx=12477-1999=10478 (kg)成熟醪比熱容為： c1=4.18(1.109-0.95B1) =4.18（7.5%） =3.96kJ/（kgK）成熟醪帶入塔的熱量為： Q1=F1c1t1=124773.9670=3.49106(kJ)蒸餾殘留固形物濃度為：B2=F1B1/Wx=124777.5%/10478=8.93

45、%蒸餾殘留液的比熱容為：c2=4.18(1-0.378B2)=4.03kJ/（kgK）塔底殘留液帶出的熱量為： Q4 = Wxc2t4=104784.03105=4.43106(kJ)查發(fā)酵工廠工藝概論附表得50%酒精蒸汽焓為i=1965kJ/kg。固有：上升蒸汽帶出熱量為： Q3=V1i=19991965=3.93106（kJ) 塔底采用0.05MPa(表壓）蒸汽加熱，焓為2689.8kJ/kg；又蒸餾過程熱損失Qn可取為總能量的1%。根據(jù)熱量衡算得，可消耗蒸汽量為： D1=(Q3+Q4 +Qn-Q1)/(I-cwt4) =(3.93+4.43-3.46)106/(2689.8-4.1810

46、5）99% =2199（kg)采用直接蒸汽加熱，則塔底排出廢醪量為： Wx+D1=10478+2199=12677(kg)2.6 100000t/a淀粉原料酒精廠總物料衡算前面對淀粉原料生產(chǎn)1000kg酒精（95%）進行了物料平衡計算，以下對1000t/a木薯干原料酒精廠進行計算，設(shè)計年生產(chǎn)300天。(1)每日所需要的原料和生產(chǎn)成品及各種制品數(shù)量如下： 日產(chǎn)食用酒精量為： 100000300=333.33(t/d),考慮到富余量取334t。 （2）以300天計，全年產(chǎn)品量和原料消耗量 成品酒精年產(chǎn)量：334300=100200 (t/a) （3）10萬t/a淀粉原料燃料酒精廠物料衡算結(jié)果祥見表

47、2-2。表2-2 100000t/a淀粉原料酒精廠物料衡算表項目數(shù)量生產(chǎn)1000k酒精物料量（kg）每小時數(shù) 量（t）每天數(shù)量（t）每年數(shù)量(t)成品酒精次品酒精9802013.920.2843346.821002002046木薯干原料2541.8636.1866.317259895a-淀粉酶10.170.1453.471041糖化酶19.060.2716.4961949硫酸銨1.150.01630.392117.6硫酸5.00.0711.704511蒸煮粉漿10167.441443456.31036890成熟蒸煮醪10321146.63517.61055280糖化醪123271754201.

48、51260390蒸煮發(fā)酵醪12477176.54235.41270620雜醇油50.0711.7510二氧化碳90212.81307.4292226廢醪12677180.024320.581296174第3章 酒精生產(chǎn)各工段物料和熱量衡算3.1 蒸煮工段的物料和熱量衡算蒸煮工段的工藝流程蒸煮工段的工藝流程如圖3-1所示蒸煮各工段的物料和熱量衡算粉碎的淀粉質(zhì)原料投入調(diào)漿罐與生產(chǎn)過程回收的溫水混合，設(shè)水溫為T0=70.調(diào)漿罐是分批操作，為了保證連續(xù)蒸煮的進行，設(shè)兩只調(diào)漿罐，每30分鐘輪換使用一次，根據(jù)前面計算可以得到，每罐投料量G=G/2=36100/2=18050kg/h，按加水比為1：3.則粉

49、漿罐應(yīng)容納粉漿量為W1=72200kg/h，木薯干以含水13%計，即其干物質(zhì)含量為B0=87%，若原料投料混合溫度為t0=25，則可計算出粉漿溫度t1,取水的比熱Cw=4.18kj/(kg.k),則：木薯干比熱：C0=4.18(1-0.7B0)=4.18(1-0.70.87)=1.63 kJ/(kg.K)此處排出蒸汽量為： D2=W4-W5=15580-153161=2689(kg/h)經(jīng)真空冷卻器后最終的蒸煮醪量為 W6=153161-1531913.62(115-104.3)/2351 =143185(kg/h)式中 2351真空冷卻溫度為62下的飽和蒸汽的氣化潛熱（kJ/K）。拌料罐液化器液化維持罐