食用酒精生產(chǎn)工藝工廠設計

1、課程設計說明書 課 程 名 稱: 生物工程工廠設計課程設計 設 計 題 目: 食用酒精工藝設計 學院(直屬系) : 環(huán)境工程學院 年級 、專業(yè): 生物081班 學 生 姓 名: 代會霞 學 號: 0805151002 指 導 教 師: 趙麗榮 開 始 時 間: 2021 年 6 月 1 日完 成 時 間: 2021 年 6 月 10 日目 錄摘要4引言4設計任務4 一 淀粉質(zhì)原料酒精生產(chǎn)工藝 51淀粉質(zhì)原料酒精生產(chǎn)的流程 62 預處理2.1原料除雜62.2原料粉碎73 原料輸送884原料預處理流程 85 原料的水-熱處理88 5.3 連續(xù)蒸煮工藝96 糖化工藝106.2 糖化的目的 106.3

2、 淀粉的水解動力學 106.4 糖化過程中物質(zhì)的變化 116.5 糖化方法 116.6 糖化過程的控制 12 7 酒精酵母12 127.2 酵母的生長條件 137.3 生物合成和發(fā)酵產(chǎn)品的糖耗 137.4 污染酵母的凈化的方法 137.5 影響酵母質(zhì)量的主要因素 138 糖化醪的發(fā)酵8.1 酒精發(fā)酵的要求 148.2 酒精發(fā)酵機制 158.3 酒精的發(fā)酵動力學 159. 發(fā)酵成熟醪的蒸餾和精餾9.1 原理 199.2 發(fā)酵成熟醪的化學組成 199.3 酒精蒸餾精餾的工藝流程和操作 199.4 酒精蒸餾精餾裝置的操作 209.5 酒精的化學處理21 9.6 蒸餾過程中酒精的損失21二 食用酒精生

3、產(chǎn)的物料衡算1 酒精生產(chǎn)工藝技術指標212 工藝流程圖 見具體圖紙223 原料消耗計算以生產(chǎn)1000kg國標食用酒精為例 22 243.3煮醪量計算 253.4品與發(fā)酵醪量計算 263.5成品與發(fā)酵醪量計算 264 根據(jù)要求實際原料耗算一覽表 275 生產(chǎn)設備相關計算粉漿罐 29蒸煮鍋和后熟器 295.3 酒母罐 295.4 糖化罐 305.5 發(fā)酵罐 30粗餾塔和精餾塔 305.7 攪拌器 305.8 其他設備 306 生產(chǎn)設備一覽表317 生產(chǎn)布置說明328 參考文獻32摘要根據(jù)要到達80000噸/年的食用酒精生產(chǎn)水平的要求設計其生產(chǎn)工藝，按照流程進行實驗室生產(chǎn)，最后擴大為工業(yè)化食用酒精生

4、產(chǎn)。在生產(chǎn)過程中根據(jù)傳統(tǒng)工藝流程，在預處理、糖化、發(fā)酵，蒸餾等方面進行適當?shù)母牧迹x用較為先進的方法和設備，使原料和投入得到最大的利用，并以節(jié)省原料、降低生產(chǎn)本錢、提高生產(chǎn)效率為原那么，從而設計出到達80000噸/年的食用酒精生產(chǎn)水平的最正確工藝。 關鍵詞：預處理 糖化 發(fā)酵 蒸餾 According to reach 80,000 tons/year of edible alcohol production level requirement design its production process, according to the process, finally to expand

5、production laboratory industrialization edible alcohol production. In the process of production according to the traditional process, the pretreatment, saccharification and fermentation, distillation, etc, choose appropriate improvement methods and advanced equipment and raw materials and input maxi

6、mizing utilization, and to save raw material, reduce production cost, improve production efficiency for the principle, thus designed reach 80,000 tons/year of edible alcohol production level the optimal process.Keywords: pretreatment saccharification and fermentation distillation引 言酒精生產(chǎn)過程是將淀粉質(zhì)原料預制成葡

7、萄糖，通過其與酵母發(fā)酵使其轉(zhuǎn)化為含酒精混合物，再通過精餾別離制得乙醇的過程。在理論上來說者這是個簡單的過程，但是要想在一個大規(guī)模的水平上獲得最大效率，卻需要依靠生物學和工程的結合。設計任務以薯類和玉米等淀粉質(zhì)，采用發(fā)酵的方法生產(chǎn)酒精。生產(chǎn)規(guī)模為80000噸/年，生產(chǎn)中不能有次級酒精產(chǎn)品，全部為國標普通級食用酒精。3/4的食用酒精用薯干作原料，1/4的食用酒精用玉米作原料。4. 根據(jù)生產(chǎn)方法的選擇原那么，確定普通級食用酒精的具體生產(chǎn)方法，詳細說明理由。5. 確定生產(chǎn)中原料、輔料消耗量及副產(chǎn)品生產(chǎn)量。并根據(jù)物料衡算結果，初步選擇生產(chǎn)設備，繪制帶控制點工藝流程圖6. 根據(jù)廠區(qū)總平面布置的根本原那么，

8、在自己設定的廠區(qū)平面上，將酒精生產(chǎn)的各個車間包括輔助車間合理的布置在廠區(qū)平面上。7. 根據(jù)初步設計階段設備布置的根本原那么，進行蒸煮糖化車間設備布置設計。一 淀粉質(zhì)原料酒精生產(chǎn)工藝 淀粉質(zhì)原料酒精生產(chǎn)的特點 1淀粉是以淀粉顆粒的形式存在于原料的細胞之中，為了使淀粉能最 終轉(zhuǎn)化成酒精，首先要創(chuàng)造條件，使淀粉有可能從細胞中游離出來。為此,原料要粉碎，以破壞植物細胞組織，便于淀粉的游離。 2采用水熱處理，使淀粉糊化-液化，并破壞細胞，形成均一的醪液，使它能更 好地接受酶的作用并轉(zhuǎn)化成為可發(fā)酵性糖。所以，淀粉質(zhì)原料粉碎以后要加水拌成漿液并進行加熱處理。多年來都是采用高壓，高溫的水-熱處理方法，即高壓蒸

9、煮的方法；近年來低溫常壓的水-熱處理方法，即低溫蒸煮或80-85 °C液化法得到了廣泛的推廣和應用。本次試驗要求為高壓蒸煮，即416k，5個大氣壓表壓蒸煮。3糊化或液化淀粉只有在催化劑的作用下才能轉(zhuǎn)成葡萄糖，這種催化劑可以是硫酸等無機酸，也可以是淀粉酶這類生物催化劑。目前國內(nèi)外酒精生產(chǎn)上用的是淀粉酶系統(tǒng)。淀粉酶系統(tǒng)主要是糊化酶一般是細菌-淀粉粉酶,因其更耐高溫和糖化酶，-淀粉粉酶水解淀粉的產(chǎn)物主要是糊精，糖化酶那么主要把糊精轉(zhuǎn)化為可發(fā)酵的葡萄糖。1 薯干和玉米都屬于淀粉質(zhì)原料，下面為淀粉質(zhì)原料酒精生產(chǎn)的流程 淀粉質(zhì)原料 除雜粉碎 粉 料 加水調(diào)漿 粉 漿 加-淀粉酶噴射液化 粉漿液化

10、液 參加糖化酶糖化 取小局部參加酵母 糖 化 醪 酒母 參加酒精酵母進行酒精發(fā)酵 CO2 酒精發(fā)酵醪 蒸餾 其他產(chǎn)品或雜質(zhì) 廢 醪 酒精 從上述流程可見，淀粉質(zhì)原料酒精生產(chǎn)是由原料預處理，原料的水-熱處理原料的蒸煮，糖化劑生產(chǎn)，糖化，酒母制備，發(fā)酵和蒸餾等工段組成的。下面分別對上述諸工段作詳細的介紹。 淀粉質(zhì)原料在正式進入過程前，必須進行預處理，以保證生產(chǎn)的正常進行提高生產(chǎn)的效益。預處理包括除雜和粉碎兩個工序。2.1 原料的除雜2.1.1 必然性 淀粉質(zhì)原料在收獲和枯燥的過程中往往會摻雜進泥土，沙石，纖維質(zhì)雜物，甚至金屬塊等雜物。這些雜質(zhì)如果不在投入生產(chǎn)前予以除去，那么將嚴重影響生產(chǎn)的正常運轉(zhuǎn)

11、。石塊和金屬雜質(zhì)會使粉碎機的篩板磨損或損傷，造成生產(chǎn)的中斷；機械設備的運轉(zhuǎn)部位。泥沙等雜質(zhì)的存在也會影響正常的發(fā)酵過程。去除雜質(zhì)，保證生產(chǎn)正常和順利地進行，這就是除雜的目的。2.1.2 方法 篩選 風選 磁力除鐵2.1.2.1 氣流-篩選別離器用于谷物原料除雜用。但凡厚度和寬度或空氣動力學性質(zhì)與所用谷物不同的雜質(zhì)，都可以用氣流-篩選別離器將其別離。2.1.2.2 磁力除鐵器 鐵質(zhì)雜質(zhì)通常用磁力除鐵器來別離。磁力除鐵器分永久性磁力除鐵器和 電磁除鐵器兩類。2.2 原料的粉碎2 原料粉碎的必然性 對于連續(xù)蒸煮來說，原料必需預先進行粉碎，才能進一步加水制成粉漿，然后再用泵連續(xù)均勻地送入連續(xù)蒸煮系統(tǒng)。

12、所以對于連續(xù)蒸煮來說，原料粉碎是一個前提。原料進行水-熱處理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)化成可發(fā)酵性糖創(chuàng)造條件。到達這個目的。可以采用整粒原料高壓蒸煮，粉碎原料較和緩條件下蒸煮和超細粉碎三種方法。就目前的情況來看，先將原料粉碎，再在緩和的條件下進行蒸煮是較好的方法。2 原料粉碎的方法 (干式粉碎 濕式粉碎 干式 ： 干式粉碎應采用粗碎和細碎。 粗碎：原料過磅稱重后，進入輸送帶，電磁除鐵后進行粗碎。粗碎后的物料以薯干為列應能通過6-10mm的篩孔，然后在送去進行細粉碎 。 篩孔的適合玉米粉。 濕式 ：濕式

13、粉碎是指粉碎時將拌料用水與原料一起加到粉碎機中去進行粉碎。3.原料的輸送 本設計采用氣流輸送 3.1氣流輸送俗稱鳳送。是利用氣流管子中輸送物料。它的簡單原理就是：固體物料在垂直向上的氣流中受到兩個力的作用，一個是向下的重力，一個是向上的推力，如果推力大于重力，那么物料被氣流帶動向上運動，從底部移到高位。舉例：甘薯和玉米進入接料器，它就被吸料管中的上升氣流帶動，從低位運送到高位，原料中的金屬，泥土和石塊等雜質(zhì)，那么因相對密度較大，不能為氣流所帶走而留在接料器底部或直接落在地上。3.2 選擇氣流輸送的原因：（1） 采用氣流輸送后，輸料管和粉碎設備均在密閉負壓的條件下進行運轉(zhuǎn)，粉 塵飛揚根本消除，原

14、料損失和勞動條件惡劣兩個問題均迎刃而解。（2） 實現(xiàn)氣流輸送后，鐵片，石塊等雜物，能較可靠地在一級升料管的接料器底部被自動風選出來，從而保證了篩子和設備較長期的完好使用。（3） 采用氣流輸送后。粉料被氣流從粉碎機中吸出，從而可提高錘碎機能力百分之五十。（4） 機械輸送動力消耗低。4原料預處理流程原料 稱重 倒包 皮帶輸送 除鐵 粗碎 斗式提升機 料斗 細粉碎 吸風管 旋風別離器 粉料 閉風機 料斗 加料器絞龍 拌料預煮罐 風機 布袋過濾器 大氣 細粉回收5 原料的水-熱處理5.1原料水-熱處理的目的 含在原料細胞中的淀粉顆粒，由于植物細胞壁的保護作用，不易受到淀粉酶系統(tǒng)的作用。另外，不溶解狀態(tài)

15、的淀粉被常規(guī)糖化酶糖化的速度非產(chǎn)的緩慢，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，這就是原料水-熱處理的主要目的。5.2 原料水-熱處理的理論根底5淀粉的結構和理化性質(zhì)1淀粉顆粒的形狀淀粉顆粒呈白色，不溶于冷水和有機溶劑，顆粒內(nèi)部呈復雜的結晶組織。不同的淀粉顆粒具有不同的形狀和大小。一般來說，含水分高，蛋白質(zhì)少的植物其淀粉顆粒較大，形狀也比擬整齊，大多數(shù)呈圓形或卵形，如甘薯的淀粉。同一淀粉的顆粒大小也不均勻。淀粉顆粒具有抵抗外力作用較強的外膜，其化學組成與內(nèi)層淀粉相同，但由于水分較少，密度較大，故強度

16、較大。2淀粉分子的結構 淀粉分子是有許多葡萄糖基團聚合而成的。根據(jù)淀粉分子鏈結構的不同，淀粉可分成直鏈和支鏈淀粉兩類。直鏈淀粉溶解于70-80 °C的溫水中。支鏈淀粉具有分支，它不溶解于溫水中。它也是由葡萄糖基團組成。（3） 淀粉的膨脹和溶解淀粉在水中加熱，即發(fā)生膨脹。這是淀粉顆粒好似是一個滲透系統(tǒng)，其中支鏈淀粉起著半透膜的作用，而滲透壓的大小及膨脹程度那么隨溫度的增高而增高。從40°C開始，膨脹的速度就明顯加快。當溫度升高到一定數(shù)值60-80°C時，淀粉顆粒的體積膨脹至原來體積的50-100倍時，淀粉分子之間的聯(lián)系削弱，引起淀粉顆粒的局部解體，形成了均一的粘稠液

17、體。這種無限膨化的現(xiàn)象為淀粉的糊化。與此相應的溫度叫做糊化溫度。糊化現(xiàn)象發(fā)生后，如果溫度繼續(xù)上升，并到達130 °C左右時，因為支鏈淀粉也已幾乎全部溶解，網(wǎng)狀組織徹底破壞，淀粉溶解變成粘度較低的流動性醪液，這種現(xiàn)象稱為淀粉的溶解。（4） 淀粉糊化醪的“反生現(xiàn)象液化了的淀粉醪液在溫度降低時，粘度會逐步增加。冷到60°C時，變得非常粘，到55°C以下會變成凍膠，時間一長，那么會重新發(fā)生局部結晶的現(xiàn)象。5淀粉質(zhì)原料各組成分在蒸煮過程中的變化（1） 淀粉的變化 淀粉的水解變化。（2） 糖的變化 己糖 戊糖 焦糖 氨基糖（3） 纖維和半纖維素 纖維素是植物細胞壁的主要成分。

18、半纖維素在蒸煮過程中會局部溶解和水解。（4） 果膠質(zhì) 果膠質(zhì)是細胞壁的組成成分，也是細胞間層的填充劑，其化學結構是由半乳糖醛酸或半乳糖醛酸甲酯組成的鏈狀化合物。（5） 含氮物，脂肪和其他物質(zhì)的變化5蒸煮過程中可發(fā)酵性物質(zhì)的損失5.3連續(xù)蒸煮工藝5 連續(xù)蒸煮工藝應滿足的要求 1原料的粉碎2粉漿的預煮預煮醪的蒸煮4蒸煮醪的汽液別離5 連續(xù)蒸煮的工藝流程本設計方案用塔式連續(xù)蒸煮工藝流程5.1塔式連續(xù)蒸煮工藝流程的主要特點即選擇原因：因為評價一個工藝的主要技術經(jīng)濟指標有：出酒率，原料粉碎和拌料的電耗，蒸汽消耗，設備價值和安裝費用，勞動力消耗等。我們就從這幾個方面談起。連續(xù)蒸煮在出酒率方面都比間歇蒸煮高

19、原因在于蒸煮條件的較為和緩和可發(fā)酵性物質(zhì)損失的減少。且其所需要的工人數(shù)也比間歇工藝減少，勞動生產(chǎn)率因此提高。綜合所有因素，塔式連續(xù)蒸煮工藝流程的出酒率高，電耗和蒸汽量那么是最低，相比其他的方法。新建連續(xù)蒸煮裝備時，應采用塔式連續(xù)蒸煮工藝。 6 糖化工藝6.1糖化劑的定義 用淀粉質(zhì)原料生產(chǎn)酒精時，在進行酒精發(fā)酵前，一定要事先將淀粉全部或局部轉(zhuǎn)化成葡萄糖等可發(fā)酵性糖，這一淀粉轉(zhuǎn)化為糖的過程稱為“糖化，而促使淀粉轉(zhuǎn)化成糖的生物催化劑稱為“糖化劑。6.2 糖化的目的 淀粉質(zhì)原料蒸煮以后得到的蒸煮醪，或者無蒸煮工藝的醪液，在發(fā)酵前均要參加一定數(shù)量的糖化劑，使淀粉在淀粉酶系統(tǒng)的作用下水解成酵母能發(fā)酵的糖類

20、。淀粉轉(zhuǎn)變?yōu)樘堑倪@一過程，稱為糖化。糖化后的醪液稱為糖化醪。主要目的還是將淀粉酶解成發(fā)酵性糖6.3 淀粉的水解動力學 1酶的濃度 當糖化劑的活性相同，計算方法和其他條件也一樣時，隨著糖化劑用量的增加，酶的濃度和有效酶-基質(zhì)復合物的量也增加，因此，淀粉的水解速度也加快。但是，在沒的數(shù)量和糖化時間之間并不存在明確的比例關系。糖化醪的發(fā)酵速度隨著酶的添加量的增加明顯加快。 2溫度隨著溫度的升高，基質(zhì)分子反響能力提高，因為動能增加了，同時電子也處于能量較高軌道上。不同的微生物來源的酶，其適應的溫度范圍是不同的。 3氫離子濃度氫離子濃度可以從許多方面來影響酶的活性。改變沒的活性中心的電子化，改變蛋白質(zhì)三

21、相結構的穩(wěn)定程度等等。每一個酶都有一個最適宜的作用PH值，這就是酶作用的最適PH。酶的來源不同，它們的最適宜PH也不一樣，而且作用溫度不同，最適合PH值也會變化。6.4 糖化過程中物質(zhì)的變化 1碳水化合物 2含氮物質(zhì)2.0倍。這些小分子的氨基酸是酵母菌體增殖的良好營養(yǎng)分。 3果膠物質(zhì)和半纖維素在糖化過程中，醪液中的果膠質(zhì)和半纖維素會有不同程度的水解，并生成相應的水解產(chǎn)物。 4含磷化合物在磷酸酯酶的作用下，磷從有機化合物中被釋放出來，這對酵母的生長和發(fā)酵都有重要的意義，醪液的緩沖性能也得到改善。6.5 糖化方法6 糖化過程的組成 蒸煮醪冷卻至糖化溫度；加糖化劑，使蒸煮醪液化，淀粉糖化，物料的巴斯

22、滅菌；糖化醪冷卻到發(fā)酵溫度和用泵將醪液送往發(fā)酵或酒母車間。6 連續(xù)糖化工藝6.1類型混合冷卻連續(xù)糖化，真空冷卻連續(xù)糖化，二級真空冷卻連續(xù)糖化。6.2方法本實驗選擇真空冷卻連續(xù)糖化原因：利用原有糖化設備，糖化工序仍放在原有糖化鍋中進行，而在糖化前采用一個氣液別離器真空條件下先將醪液冷卻至糖化溫度。6.3操作 先用間歇操作方法制備一鍋60 °C糖化醪，在開動攪拌器和開大冷卻水前提下，連續(xù)從后熟器或蒸汽別離器送入蒸煮醪。固體曲曲乳、液體曲，或糖化醪稀釋液不斷從貯罐定量地流入。糖化醪那么以鍋底醪經(jīng)往復泵送往噴淋冷卻器，冷卻到30°C的糖化醪送往發(fā)酵車間，送往酒母車間的糖化醪不必經(jīng)后

23、冷卻。只要單位時間由蒸煮醪帶入的多余熱量和冷卻水單位時間帶走的熱量相等，那么糖化鍋內(nèi)的醪液的溫度就可以維持在60°C，持久不變，只就是混合冷卻連續(xù)糖化工藝的使之所在。6.6 糖化過程的控制（1） 糖化溫度 在蒸煮醪時，不宜采用糖化酶的最適作用溫度，因為酶穩(wěn)定的最適溫度比其他作用的最適溫度低。所以在最適作用溫度下進行糖化，雖然糖化速度提高了，但是酶的失活率也比擬高，不利于在發(fā)酵過程中進行的淀粉后糖化作用。（2） 糖化時間糖化30min就夠了，醪中所含的糖已經(jīng)夠酵母最初繁殖和發(fā)酵的需要。而且糖化時間再延長，不僅糖含量增加較慢，而且糖化酶失活量增加，這會造成發(fā)酵過程中邊發(fā)酵邊糖化作用的削弱

24、，綜合效果反而惡化。另外，糖化時間過長會降低糖化設備的利用率。 (3 )糖化劑的用量過多的糖化劑的使用會增加本錢。（4） 糖化醪質(zhì)量檢測主要測定外觀糖和酸度。（5） 糖化設備的清洗和滅菌但凡因故停止送糖化醪達15min以上者，一定要用水或蒸汽將管道中的糖化醪放空沖洗干凈。噴淋冷卻器等設備的結構要能排污和沒有死角。7酒精酵母7.1酒精生產(chǎn)對酵母的要求（1） 應具有較高的發(fā)酵能力，即能快速并完全地將糖分轉(zhuǎn)化為酒精。（2） 繁殖速度快，即具有高的比生長速度。（3） 具有高的耐酒精能力，即對本身代謝產(chǎn)物的穩(wěn)定性高，因而可以進行濃醪發(fā)酵。（4） 抵抗雜菌能力強，即對雜菌代謝產(chǎn)物的穩(wěn)定性高，耐有機酸能力強

25、。（5） 對培養(yǎng)基的適應性強，耐高溫，耐鹽，耐干物質(zhì)濃度的性能強。7.2 酵母的生長條件（1） 溫度和PH酵母生存和繁殖的溫度范圍很寬，但是，其正常的生活和繁殖溫度是29-30°C。在很高或很低的溫度下，酵母的生命活動削弱或停止。酵母發(fā)育的最高溫度是38°C，最低溫度為-5°C，在50°C時酵母死亡。（2） 酵母對營養(yǎng)物質(zhì)的要求由于酵母的化學組成與培養(yǎng)基，培養(yǎng)條件和酵母本身所處的生理狀態(tài)有關，所以，可以根據(jù)酵母的化學組成來討論其對營養(yǎng)物質(zhì)的需求。（3） 營養(yǎng)來源酵母的營養(yǎng)區(qū)分為內(nèi)部營養(yǎng)和外部營養(yǎng)兩類。在外部營養(yǎng)時，營養(yǎng)物質(zhì)是從培養(yǎng)基進入細胞，而內(nèi)部營養(yǎng)時

26、，酵母利用自己的貯存物質(zhì)：肝糖，海藻糖，脂類，含氮化合物。（4） 其他因素糖化醪的濃度 ,無機酸和有機酸的影響，鈣，鐵，鎂，離子的作用。7.3 生物合成和發(fā)酵產(chǎn)品的糖耗酒精發(fā)酵是無氧型呼吸，這種呼吸在能量方面比有氧呼吸不合算，因為，分解1mol糖，生產(chǎn)酒精和二氧化碳時，只釋放出117.23熱量，而糖燃燒成水和二氧化碳時，要釋放出2821.90KJ熱量。所以在發(fā)酵時，酵母要分解許多倍于呼吸所要的糖，以獲得所要的能量。酒精生產(chǎn)實際上就是利用這一點來制備更多的酒精。就這樣，原生質(zhì)的合成和糖分解生成發(fā)酵主產(chǎn)品和副產(chǎn)品，這兩個性質(zhì)相反的過程，在酵母的生命活動過程中緊密地連接在一起，稱為其物質(zhì)代謝的兩個方

27、面同化和異化。7.4 污染酵母的凈化的方法往久母醪中添加硫酸，濃硫酸事先用8-10倍的水稀釋，然后加到要凈化的酒母醪中，使其酸度達8.5度，保持3-4h。此時，醪液的PH應是2.7-3.酸化處理后的死細胞不應超過百分之五十，否那么應適當縮短處理時間。凈化處理后的酒母醪新流加久母醪，但其酸度應較常規(guī)的糖化醪低，一般比常規(guī)酸度低0.5-1度。7.5 影響酵母質(zhì)量的主要因素（1） 接種與成熟久母細胞數(shù)的關系對于同一種酒母糖化醪，接種量過大，那么新增酵母細胞數(shù)相應減少；接種量太小，因酵母世代數(shù)增加，新鮮強壯的酵母量也會相應的減少。（2） 接種量與培養(yǎng)時間的關系接種量變大，培養(yǎng)時間就縮短，工廠中如采用分

28、割法培養(yǎng)小酒母或大酒母成熟時間以成倍縮短。（3） 接種時間在繁殖旺盛期，醪液中酵母的增殖能力特別強，其生命活動也處于最旺盛的階段，細胞總數(shù)也到達或接近最頂峰，這時接種最有利于酵母的繼續(xù)擴大培養(yǎng)，它能迅速地造成酵母優(yōu)勢，抑制雜菌的生長。（4） 酒母培養(yǎng)溫度由于酒母培養(yǎng)期間會產(chǎn)生熱量而使醪液溫度升高，操作時要及時注意開冷卻水冷卻，以保證酵母菌健壯成長。（5） 通風培養(yǎng)久母在實際培養(yǎng)酒母時，往往用不停期的攪拌來適當?shù)匮a充一點溶解氧，就能根本滿足酵母生長的需要。如果工廠具備無菌空氣，那么也可以通2-3次風，每次1-2min，風量為每立方米酒母醪每小時通入2立方米無菌空氣即可。（6） 防止雜菌污染除了對

29、原始菌種進行定期別離純化外，在培養(yǎng)過程中要加強無菌管理和環(huán)境衛(wèi)生工作，特別要注意酒母罐的情況和管道閥門的清洗和滅菌，要注意消除死角。酒母車間應與其他車間隔開，防止污染。 8 糖化醪的發(fā)酵8.1 酒精發(fā)酵的要求（1） 在發(fā)酵前期，要創(chuàng)造條件，讓酵母菌迅速繁殖，并占據(jù)絕對統(tǒng)治地位。（2） 保持一定量的糖化酶活力，使糖化醪中糊化了的淀粉繼續(xù)被分解，生成可發(fā)酵性糖，即要保持后糖化的繼續(xù)進行。（3） 發(fā)酵過程的中期和后期，要造成厭氣條件，使酵母在無氧條件下進行糖的酒精發(fā)酵。（4） 要搞好雜菌污染的防止工作，防止因此中造成的損失。（5） 要采取必要的措施，提高酒精發(fā)酵強度，降低酒精廠的造價和酒精的生產(chǎn)本錢

30、。（6） 注意回收二氧化碳及其夾帶的酒精，二氧化碳應進一步利用。8.2 酒精發(fā)酵機制酒精酵母進入糖化醪后，糖分被酵母細胞所吸收，并滲入細胞內(nèi)，經(jīng)過酵母細胞內(nèi)酒化酶系統(tǒng)的作用，最終生成酒精、和能量，一局部能量被酵母細胞用作新陳代謝的能源，余下的局部和酒精及一起，通過細胞膜排除體外。酵母菌就是以這種方式進行燙的酒精發(fā)酵的。酒精從細胞膜滲出后很快就滲透到周圍介質(zhì)中去了，因為酒精可以任何比例與水混合。這樣，酵母細胞周圍的酒精濃度并不比醪液中的高。也會在液體中。但是很快就到達飽和狀態(tài)。此后產(chǎn)生的就吸附在細胞外表，直至超過細胞重力的時候，氣泡就帶著細胞上浮，直至氣泡破裂，釋入空中，細胞留在醪中慢慢下沉。由

31、于的上升，帶動了醪液中酵母細胞的上下游動，使酵母細胞更能充分的與醪液中的糖分接觸，發(fā)酵作用更充分和徹底。 在發(fā)酵后期，醪液中的糖分含量降低到一定水平以下，而液體中的已經(jīng)飽和，這時，不再能排除細胞，因而對發(fā)酵形成阻礙。在這種情況下，為了使得以釋放，必須使它和某種外表接觸。與外表接觸后易于釋放的原因在于它的電荷。和其他液體中的氣體一樣是帶負電荷的，當它和帶負電的發(fā)酵罐外表接觸時，因為電荷的排斥力，使無法在管壁停留二溢出。所以，容易沿管壁溢出。 隨著的上升，不僅帶動了酵母細胞，也使固形物一起上浮，有時也能使底層的物料持久的浮在醪液外表，這種類型的發(fā)酵稱為被蓋式發(fā)酵。如果發(fā)酵醪較粘稠，氣泡到達頁面后并

32、不破裂，逐漸形成持久不散的泡沫。嚴重是，泡沫會從罐頂溢出，造成可發(fā)酵性物質(zhì)損失，這種類型的發(fā)酵稱為泡沫型發(fā)酵。被蓋型和泡沫型發(fā)酵都是不理想的發(fā)酵類型。8.3 酒精的發(fā)酵動力學8表示方法 1測定發(fā)酵度數(shù)值的變化。 2測定釋放二氧化碳的重量或體積。 3按時測定已被發(fā)酵糖的數(shù)量，并以絕對或百分數(shù)來表示。8三階段 1前發(fā)酵期 由于醪液中酵母細胞密度不高，發(fā)酵作用不強，酒精和二氧化碳生產(chǎn)量很少，所以發(fā)酵醪的外表顯的比擬平靜，糖分消耗的比擬慢。醪液溫度上升也比擬慢。發(fā)酵的溫度一般為26-28，不要超過30°C，以免引起酵母早期衰老，表現(xiàn)為主發(fā)酵的過早結束，造成發(fā)酵不徹底的弊病。而且應特別注意防止

33、雜菌污染。一般為10h。 2主發(fā)酵期 酵母菌根本停止繁殖而進行酒精發(fā)酵，醪液的糖分迅速下降，酒精含量逐漸增多。從表觀上看，由于產(chǎn)生大量二氧化碳，二氧化碳的釋放帶動醪液上下翻動，并發(fā)出泡沫破裂的響聲。溫度一般控制在30-34，總時間一般為12h。 3后發(fā)酵期醪液中的糖分已大局部被酵母菌所發(fā)酵，但醪液中殘存的糊精等繼續(xù)被淀粉酶系統(tǒng)作用并轉(zhuǎn)化為糖，而酵母那么將它轉(zhuǎn)化為酒精，所以過程緩慢，溫度下降。溫度一般在30-32，總時間一般為40h。8 酒精發(fā)酵機制1） 葡萄糖磷酸化，生成活潑的1，6-二磷酸果糖。 1葡萄糖的磷酸化6-磷酸葡萄糖的生成 26-磷酸葡萄糖和6-磷酸果糖的互變 36-磷酸果糖生成1

34、，6二磷酸果糖2 1，6-磷酸果糖裂解稱為兩個分子的磷酸丙糖。 11，6二磷酸果糖分解生成兩分子三碳糖 2磷酸二羥基丙酮與3-磷酸甘油醛互變33-磷酸甘油醛經(jīng)氧化，并磷酸化，生成1，3-二磷酸甘油酸然后將高能磷酸鍵轉(zhuǎn)移給ADP，以產(chǎn)生ATP，再經(jīng)磷酸基變位，和分子內(nèi)重新排列，再給出一個高能磷酸鍵，而后生成丙酮酸。 13-磷酸甘油醛脫氫并磷酸化生成1，3-二磷酸甘油酸。 23-磷酸甘油酸的生成 33-磷酸甘油酸和2-磷酸甘油酸的互變 42-磷酸烯醇式丙酮酸的生成 5丙酮酸的生成8.3.4.1 酒精發(fā)酵過程中主要副產(chǎn)品的生成 1甘油的生成酵母在一定條件下，可以轉(zhuǎn)化糖分為甘油。但是，在正常酒精發(fā)酵條

35、件下，發(fā)酵醪中只有少量的甘油生成，其含量約為發(fā)酵醪量的0.3-0.5%。正常的酒精發(fā)酵應在酸性情況下進行，以免甘油過多產(chǎn)生，造成酒精出率的降低。 2雜醇油的生成在酒精發(fā)酵過程中，由于原料中蛋白質(zhì)分解產(chǎn)生了氨基酸，后者的氨基酸被酵母菌同化，用作氮源，存下額局部脫羧生成相應的醇類，這些醇類就是雜醇油。 3琥珀酸的生成 4乳酸等有機酸的生成最常見的有機酸，醋酸，和丁酸等。它們分別是由乳酸菌，醋酸菌和丁酸菌發(fā)酵產(chǎn)生的。8 酒精發(fā)酵工藝 選擇連續(xù)發(fā)酵工藝8.1 連續(xù)發(fā)酵的控制 1稀釋比確實定 2滑流和滯留的防止滑留是指后進的醪液先流出。滯留是指先進的醪液后流出去。 3污染的防止加酸酸化，預防性滅菌 4二

36、氧化碳氣塞的防止8.2 酒精連續(xù)發(fā)酵工藝流程 梯形式發(fā)酵罐梯形式連續(xù)培養(yǎng)法：本方法的微生物培養(yǎng)和發(fā)酵過程是在一組罐內(nèi)進行的，每個罐本身的各種參數(shù)保持根本不變，但罐與罐之間那么并不相同，且按一定的規(guī)律形成一個梯度。8 發(fā)酵成熟醪的指標 1外觀糖成熟醪用紗布過濾后，直接用糖度計測量所得的數(shù)值叫外觀糖。干物質(zhì)濃度越低，酒精含量越高，糖度計測量得到的數(shù)值越小。 2復原糖是取濾布過濾后的發(fā)酵醪液，加熱蒸去所含酒精，并加水恢復到原來體積后，以測定復原糖的方法測得的數(shù)值。 3殘總糖是發(fā)酵醪不經(jīng)過濾，用2%HCL水解轉(zhuǎn)化后測得的糖量，它不僅包括發(fā)酵醪中的具有復原性的糖類，而且還包括未被轉(zhuǎn)化發(fā)酵的淀粉和糊精。

37、4酸度發(fā)酵醪酸度采用滴定法測定。它是判斷發(fā)酵醪是否感染雜菌的可靠指標，因為酵母發(fā)酵根本不產(chǎn)生酸，只有雜菌才會產(chǎn)酸。 5揮發(fā)酸測定方法是取發(fā)酵醪假設干參加適量水后，以蒸餾方法蒸出相當于原發(fā)酵醪體積的餾出液，按測定酸度方法測定。 6酒精含量用蒸餾方法測定。8 影響酒精發(fā)酵的因素 1糖化醪的濃度糖化醪濃度高，所得到發(fā)酵醪的酒精含量高，設備利用率也就提高，水，電，氣等單消耗那么相應降低，酒精額生產(chǎn)本錢就低。 2發(fā)酵溫度為了節(jié)約冷卻水用水和保證熱天酒精發(fā)酵的順利進行，國內(nèi)外都在研究耐高溫酵母，在進行高溫酵母酒精發(fā)酵時，要特別注意防止細菌的繁殖，否那么難以得到良好的結果。 (3發(fā)酵醪酸度 4酵母接種和發(fā)酵

38、時間 5連續(xù)發(fā)酵稀釋比8 酒精發(fā)酵中雜菌污染的危害及其防止 1雜菌污染造成的直接損失雜菌消耗糖，造成直接損失。 2雜菌污染造成的間接損失雜菌產(chǎn)生的有機酸對酵母的生命活動有明顯的影響。酸度增加對淀粉酶系統(tǒng)活性造成抑制性影響，這只有麥芽作為糖化劑時候才能明顯影響。 3雜菌污染的防止提高他們對車間清潔衛(wèi)生和操作規(guī)程中規(guī)定的消毒滅菌工作重要性認識，其次就是健全操作規(guī)定，特別是有管消毒滅菌的條例。9. 發(fā)酵成熟醪的蒸餾和精餾9.1 原理蒸餾是利用液體混合物中各組分揮發(fā)性能的不同，將各組分別離的方法。它就是當前全世界酒精工業(yè)從發(fā)酵醪中回收酒精所采用的唯一方法。9.2 發(fā)酵成熟醪的化學組成 發(fā)酵醪中的干物質(zhì)

39、可分為不溶性懸浮物質(zhì)和可溶性物質(zhì)兩大類。屬于前者的有酵母菌體、皮殼、纖維、不溶性淀粉及其他雜質(zhì)；屬于后者的有未發(fā)酵完的糖、糊精、可溶性蛋白質(zhì)、無機鹽等。此外，甘油、琥珀酸、乳酸等也屬于不揮發(fā)性雜質(zhì)。9.3 酒精蒸餾精餾的工藝流程和操作9 以薯干和玉米為原料 薯干原料果膠質(zhì)含量高，而玉米原料蛋白質(zhì)含量高，因此，薯干原料生產(chǎn)酒精時容易導致甲醇含量高，玉米原料生產(chǎn)酒精容易導致雜醇油如異丙醇、異戊醇等含量高，根據(jù)這些物質(zhì)的蒸餾特性，甲醇是典型的端級雜質(zhì)，而雜醇油是典型的中級雜質(zhì)，因此甲醇在蒸餾過程中將在蒸餾塔的頂部和底部形成濃度頂峰，而雜醇油那么在蒸餾塔的中部形成濃度頂峰，為了保證普通級食用酒精的質(zhì)量

40、，首先蒸餾工藝必須選擇三塔蒸餾，建議采用粗餾塔精餾塔甲醇塔組合，既能保證甲醇的有效去除，也能有效解決雜醇油的問題。當然，采用粗餾塔精餾塔甲醇塔組合也可以，但必須注意精塔分凝器的面積分配和溫度控制。故此工藝采用三塔流程，三塔流程包括粗流塔，排醛塔和精餾塔三個塔。排醛塔的作用是排除醛脂類頭級雜質(zhì)，由于排醛塔的排除頭級雜質(zhì)是在酒精濃度較低的時候進行的，醛脂類頭級雜質(zhì)的精餾系數(shù)較大，比精餾塔頂部局部離頭級雜質(zhì)的效果好，另外由于進入精餾塔的脫醛酒已經(jīng)含有很少頭級雜質(zhì)，所以成品酒精液層的酒精水蒸汽中頭級雜質(zhì)已經(jīng)相應降低，成品酒精的質(zhì)量當然就相應提高。9 三塔流程1原那么流程 1直接式流程特點是醪塔的酒精蒸

41、汽直接進入醛塔和精塔，發(fā)酵醪先排醛再進入醪塔。該流程的優(yōu)點是低酒毒條件下排醛，效果好，加熱蒸汽只通如醪塔或精塔底部，醛塔不用直接蒸汽加熱，所以蒸汽消耗較小。 2半直接式的特點是發(fā)酵醪先進入醪塔，醪塔蒸汽進入醛塔，脫醛淡化酒進入精塔。 3間接式流程的特點是醛塔和精塔都是液相進料。9直接式蒸餾流程發(fā)酵醪先經(jīng)過醛塔，再進入醪塔。由于發(fā)醪中酒精的濃度低，雜質(zhì)的揮發(fā)系數(shù)大，排醛過程進行得比擬完全。9 半直接式蒸餾流程消耗熱能雖然比直接式大，但是可以較穩(wěn)定地得到質(zhì)量比擬優(yōu)良的成品。9 間接式三塔蒸餾流程有優(yōu)良的操作性能。操作穩(wěn)定，控制和調(diào)節(jié)方便，成品質(zhì)量高。9.4 酒精蒸餾精餾裝置的操作 1開機前對蒸餾裝

42、置進行必要的試驗在新制蒸餾設備投產(chǎn)前，在蒸餾裝備局部更新投產(chǎn)時，在大修后開機前，或者原裝置長期閑置沒用，再次啟用前都要對裝置進行水試，汽試和料試。 2開機開機操作是指設備投入正常生產(chǎn)時的一系列啟動裝置的操作程序。包括檢查塔底加熱室液位和塔板上液位或塔板的濕潤狀態(tài)，翻開塔頂空氣閥，預先熱精塔等。 3停機當裝置要長期停止云裝或要停機進行清理時，應以水代醪蒸餾一段時間，以便將塔內(nèi)全部酒精精餾空。 4蒸餾操作控制參數(shù) 三塔裝置控制參數(shù)初餾塔操作參數(shù)，排醛塔操作參數(shù)，精餾塔操作參數(shù)。5進醪方式 蒸餾裝置的正常運行要求均勻進醪，必須時對進醪量進行調(diào)節(jié)。 6排糟和排廢水為了使得蒸餾裝置能正常運行，蒸餾塔底的

43、酒糟和精餾塔底的廢水一定要能均勻的，自動的排出。 (7) 加熱方式分為直接加熱和間接加熱。直接加熱是通過鼓泡器來完成的。間接加熱器可以是在塔底加熱室中裝蛇管加熱器，也可以是采用塔外熱交換器。8醛酯餾分的提取方式及其回用技術雜醇油的別離雜醇油的別離流程為：精餾塔 液相取油 冷卻 加水稀釋 分層 上層粗雜醇油 鹽析 成品雜醇油 下層談酒 回入精塔下部相應塔板9.5 酒精的化學處理 酒精的化學處理是一種輔助措施，它有助于從酒精中排除那些較難用精餾方法除去的雜質(zhì)。化學處理主要是用來從酒精中除去酸類、脂類、醛類和不飽和化合物。粗酒精中的不飽和化合物是指那些可被高錳酸鉀氧化的化合物。他們的含量很少，常規(guī)分

44、析無法測出，但品嘗時可以感覺到它們的存在。其化學性質(zhì)尚不清楚。為了作用于脂類和酸類可采用氫氧化鈉，為了作用于醛類那么用稀的高錳酸鉀溶液。有時化學處理只單獨有氫氧化鈉。9.6 蒸餾過程中酒精的損失蒸餾過程中酒精損失的總和是由酒糟，精餾廢水凝結氣體帶走的酒精及由于設備、管道和閥件不密閉造成的酒精散逸兩大局部組成的。允許的酒精損失矢量是根據(jù)設備的生產(chǎn)能力和季節(jié)來決定的。損失也與設備運轉(zhuǎn)的正確程度和操作人員的經(jīng)驗有關。為了減少損失，首先就要努力使供醪、供汽和供水到達穩(wěn)定。二 食用酒精生產(chǎn)的物料衡算 設計題目：80000T/年食用酒精工藝設計1酒精生產(chǎn)工藝技術指標生產(chǎn)規(guī)模：80000T/年生產(chǎn)方法：雙酶

45、糖化、間歇發(fā)酵、三塔蒸餾生產(chǎn)天數(shù)：300天/年 食用酒精年產(chǎn)量：80000T 食用酒精日產(chǎn)量：267T 食用酒精時產(chǎn)：11.13T,即11130kg/h 副產(chǎn)品年產(chǎn)量：不得有次級酒精占酒精雜醇油量：為成品酒精量的0.5% 產(chǎn)品質(zhì)量：國標食用酒精乙醇含量95%V/V生產(chǎn)原料：3/4薯干原料含淀粉65%、水分13%、1/4玉米原料含淀粉68%、水分11%-淀粉酶的用量為8u/g原料，糖化酶用量為150u/g原料，酒酵母糖化醪用糖化酶量為300u/g原料酸銨用量：7Kg/T酒精； 濃硫酸98%用量調(diào)PH：5Kg/T酒精 調(diào)漿時：料水比為1:3.5，調(diào)漿后粉漿溫度為343k，每個粉漿罐的容積為5m2，

46、徑高比為1:1.5，錐形局部的高度為圓筒局部高度的1/3，交替使用。糖化醪91%作為生產(chǎn)糖化醪，9%作為酒母糖化醪，酒母糖化醪制備時，料水比為1:4.5。×4.187kj/kg,加熱蒸汽的凝結水的熱焓為143×4.187kj/kg，整個蒸煮時間為2小時，最后一個后熟器的壓力為0.5個大氣壓表壓,對應的溫度為384k，氣液別離器中糊化醪的比熱為3.6kj/kg.k。糊化醪的比重為1.085，糊化醪的比熱為3.64 kj/kg.k。蒸煮鍋后熟器要求;蒸煮鍋和每個后熟器的容積相等，氣液別離器裝料量為50%，蒸煮鍋、后熟器、氣液別離器圓筒局部徑高比為1:3。冷卻器：正空冷卻器有圓柱

47、形局部和錐形局部組成，圓柱形局部的高度為直徑的1.5倍，圓錐低角為45°。真空度維持在550mm汞柱，對應溫度340k，二次真氣汽化熱為558׳/kg,二次蒸汽的上升速度為0.8m/s，醪液下降管的長度為10m，垂直安裝。糖化鍋:糖化鍋由圓柱形局部和球形局部組成，裝料系數(shù)為75%。幾何容積的計算按以下進行：²+1/3h²3r-hD圓筒局部的直徑m；H圓筒局部的高度m；h球形底的高度m；r底的曲率半徑m；H=2D；h=0.25D;r=D²+4h²/8h糖化時間為45min 2工藝流程圖 見具體圖紙3原料消耗計算以生產(chǎn)1000kg國標食用酒精為例 工藝計算，在設計或改建、擴建酒精廠中，對生產(chǎn)過程的物料和能量衡算是必不可少。衡算結果不但為生產(chǎn)設備和動力設備的設計、選型提供重要依據(jù)，而且能獲得生產(chǎn)過程主副原料的消耗、水電氣的消耗以及成品、副產(chǎn)品和廢料的數(shù)量。這些都是組織和管理生產(chǎn)、進行本錢核算的必要