發(fā)酵法年產(chǎn)5萬(wàn)噸乙醇的工藝設(shè)計(jì)

發(fā)酵法年產(chǎn)5萬(wàn)噸乙醇的工藝設(shè)計(jì)（陜西理工學(xué)院化學(xué)學(xué)院化工專業(yè)06級(jí)1班，陜西漢中723001）指導(dǎo)教師：[摘要]：乙醇的生產(chǎn)過程包括原料除雜，粉碎，液化，糖化，除菌，發(fā)酵，精餾這幾個(gè)主要的過程。本設(shè)計(jì)簡(jiǎn)述了從木薯原料預(yù)處理、液化、酶糖化到發(fā)酵生產(chǎn)后處理整個(gè)發(fā)酵乙醇生產(chǎn)工藝流程，主要完成了發(fā)酵段，精餾段的計(jì)算及附屬設(shè)備的選型。[關(guān)鍵詞]：乙醇

；發(fā)酵；精餾TechnologicalDesignof50,000tonsbyfermentationofethanolEveryYear.ZHANWen-jun（Grade06,Class1,MajorChemicalEngineeringandTechnology,SchoolofchemicalandenvironmentalscienceofShaanxiUniversityofTechnology,Hanzhong723001,Shaanxi）Tutor:LIZhi-zhou[Abstract]:Ethanolproductionprocessincludsthesemajorprocesses:rawmaterialimpurity,grinding,liquefied,saccharification,sterilization,fermentation,distillation.Thedesignbriefpretreatmentofrawmaterialsfromcassava,liquefaction,saccharificationenzymefermentationproductiontopost-processingtheentireproductionprocess,andthemajorassignmentsarecalculatedfermentation,distillationsectionandselectingofpumpsandstoragetanks.

[Keywords]:Ethanol;Fermentation;Distillation目錄摘要 IAbstract II1概述 1乙醇的性質(zhì)及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 1物理性質(zhì) 1化學(xué)性質(zhì) 1生化性 1質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 1乙醇生產(chǎn)的意義及發(fā)展史 2乙醇生產(chǎn)的意義 2乙醇生產(chǎn)的發(fā)展 2乙醇的應(yīng)用領(lǐng)域 3主要生產(chǎn)工藝 3合成法 3發(fā)酵法 42建廠可行性分析 8需求和擬建規(guī)模 8原料簡(jiǎn)介 8木薯原料的優(yōu)勢(shì) 8乙醇市場(chǎng)分析 8主要建設(shè)條件 82.3環(huán)境保護(hù)及廢物處理 82.4企業(yè)組織管理 82.5資金籌措方式 93乙醇發(fā)酵工藝 10木薯的處理 10原料除雜 10原料粉碎 10原料輸送 11液化和糖化 11液化 11糖化 12乙醇發(fā)酵 12乙醇發(fā)酵常用的微生物 12酵母生長(zhǎng)條件 13酵母的培養(yǎng)工藝 13發(fā)酵乙醇的機(jī)理 15乙醇發(fā)酵工藝 15乙醇發(fā)酵的成熟指標(biāo) 15空氣除菌與設(shè)備 154物料衡算 18原料消耗的計(jì)算 18每噸95%乙醇木薯干的消耗量 18每噸95%乙醇α-淀粉酶的消耗量 18每噸95%乙醇糖化酶的消耗量 18醪液量的計(jì)算 19發(fā)酵過程的計(jì)算 20發(fā)酵罐的計(jì)算 20發(fā)酵熱的計(jì)算 21成熟醪發(fā)酵液中乙醇含量 224.4產(chǎn)品精制 224.4.1計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果 22塔高與塔徑 24塔(T-2)塔板主要工藝尺寸 294.4.3.1溢流裝置的計(jì)算 294.4.3.2塔板分塊 314.4.3.3篩板計(jì)算 314.4.3.4篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算 314.4.4塔板負(fù)荷性能圖的計(jì)算 32換熱器選型 36塔（T-1）塔頂冷凝器（E-1） 36塔（T-2）塔頂冷凝器（E-2） 36儲(chǔ)罐選型 37儲(chǔ)罐(V-1) 37其它儲(chǔ)罐選型 37泵的選型 37泵(P-1) 37其它泵的選型 38小結(jié) 385全廠總平面設(shè)計(jì) 40總平面設(shè)計(jì)任務(wù)及內(nèi)容 40總平面設(shè)計(jì)任務(wù) 40工廠組織 40總平面設(shè)計(jì)原則 40總平面布置論述 405.4輔助車間設(shè)施 415.4.1質(zhì)檢室 415.4.2倉(cāng)庫(kù) 415.4.3機(jī)修間 415.4.4污水處理 425.4.5生活設(shè)施 425.5供電系統(tǒng) 425.5.1供電要求和相應(yīng)措施 425.5.2車間配電原則 425.5.3主車間配電 425.6用水系統(tǒng) 42乙醇廠用水分類 42給水系統(tǒng)和配水系統(tǒng) 42冷卻水循環(huán)系統(tǒng) 42排水系統(tǒng) 426人力組織 436.1基本原則 436.1.1勞動(dòng)力組織原則 436.1.2企業(yè)組織原則 436.2車間勞動(dòng)制度 436.3乙醇生產(chǎn)車間人員編制 43符號(hào)說明 44致謝 45參考文獻(xiàn) 46附錄一工藝流程圖 47附錄二篩板塔（T-2）條件圖 48附錄三車間平面布置圖 49附錄四車間立面圖 501概述乙醇的性質(zhì)及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)乙醇又名酒精，是由碳、氫、氧3種元素組成的有機(jī)化合物，分子式為C2H5OH，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH3CH2OH，相對(duì)分子質(zhì)量為46。乙醇既是食品、化工、醫(yī)藥、染料、國(guó)防等工業(yè)十分重要的基礎(chǔ)原料，又是可再生的清潔能源。乙醇作為重要的溶劑和化工原料而廣泛應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)和醫(yī)藥衛(wèi)生事業(yè)，它又是飲料酒工業(yè)的基礎(chǔ)性原料，也是一種方便而較干凈的液體（或固體）燃料。物理性質(zhì)乙醇是無(wú)色透明的液體，比水輕，具有特殊的芳香氣和刺激味，吸濕性很強(qiáng)，可與水以任何比例混合并產(chǎn)生熱量。乙醇易揮發(fā)易燃燒，燃燒時(shí)產(chǎn)生大量的熱量，燃燒產(chǎn)物是水和二氧化碳。乙醇蒸汽與空氣能形成爆炸性混合氣體，爆炸極限為3.5%-18%（體積分?jǐn)?shù)）乙醇的物理指標(biāo)：熔點(diǎn)(℃)：-114.1 沸點(diǎn)(℃)：78.3相對(duì)密度(水=1)：0.79 相對(duì)蒸氣密度(空氣=1)：1.59飽和蒸氣壓(kPa)：5.33(19℃) 燃燒熱(kJ/mol)：1365.5蒸發(fā)熱(kJ/L)： 臨界壓力(MPa)：6.38辛醇/水分配系數(shù)的對(duì)數(shù)值：0.32 閃點(diǎn)(℃)：12引燃溫度(℃)：363溶解性：與水混溶，可混溶于醚、氯仿、甘油等多數(shù)有機(jī)溶劑?；瘜W(xué)性質(zhì)1）

氧化作用下乙醇的變化2C2H5OH+O2→2CH3CHO+2H2OC2H5OH+O2→CH3COOH+H2OCHOH+O2CO2+3H2O2）

堿金屬，堿土金屬與乙醇的作用

2Na+2C2H5OH→2C5H5ONa+H2↑Mg+2C2H5OH→C(C2H5O)2Mg+H2↑3）

酸與乙醇的反應(yīng)

CH3COOH+C2H5OH→CH3COOC2H5+H2O4）

乙醇的脫水反應(yīng)

CH3CH2OHCH2=CH2↑+H2O

2CH3CH2OHC2H5OC2H5+H2O生化性乙醇能使細(xì)胞蛋白質(zhì)凝固，尤以75%（體積分?jǐn)?shù)）的乙醇作用最為強(qiáng)烈，濃度過高，細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)迅速凝固形成一層薄膜，阻止乙醇向內(nèi)部滲透，作用效果反而降低，濃度過低則不能使蛋白質(zhì)凝固[1]。因此常選用75%（體積分?jǐn)?shù)）的乙醇作消毒劑乙醇易被人體腸胃吸收，吸收后迅速解放出熱量。少量乙醇對(duì)大腦有興奮作用，數(shù)量較大則有麻醉作用，大量乙醇對(duì)肝臟和神經(jīng)系統(tǒng)有害作用。質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)乙醇作為一種原料性的產(chǎn)品，其產(chǎn)品質(zhì)量必須達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)。通常，乙醇按含雜質(zhì)多少分為：無(wú)水乙醇、試劑乙醇、食用乙醇，醫(yī)藥乙醇，工業(yè)乙醇。其食用乙醇國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)如表所示。表乙醇的質(zhì)量指標(biāo)表項(xiàng)

目特

級(jí)優(yōu)

級(jí)普通級(jí)色度/號(hào)≤101010乙醇/％（體積分?jǐn)?shù)）≥硫酸試驗(yàn)/號(hào)≤51060氧化時(shí)間/min≥403020醛/mg/L≤1330甲醇/mg/L≤250150正丙醇/mg/L≤235100異丁醇＋異戊醇/mg/L≤1230酸（以乙酸計(jì)）/mg/L≤71020酯（以乙酸乙酯計(jì)）/mg/L≤101825不揮發(fā)物/mg/L≤102025重金屬（以Pb計(jì)）/mg/L≤111氰化物（以HCN計(jì)）/mg/L≤555乙醇生產(chǎn)的意義及發(fā)展史1.乙醇生產(chǎn)的意義乙醇是可再生能源,若采用小麥、玉米、稻谷殼、薯類、甘蔗、糖蜜等生物質(zhì)發(fā)酵生產(chǎn)乙醇,其燃燒所排放的二氧化碳和作為原料的生物源生長(zhǎng)所消耗的二氧化碳,在數(shù)量上基本持平,這對(duì)減少大氣污染及抑制溫室效應(yīng)意義重大。發(fā)展乙醇不僅可以促進(jìn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，并且可以作為清潔能源代替汽油或汽油添加劑，減少工業(yè)大氣污染，保護(hù)環(huán)境，同時(shí)也可緩解原油進(jìn)口的壓力。根據(jù)我國(guó)《生物燃料乙醇及車用乙醇汽油“十一五”發(fā)展專項(xiàng)規(guī)劃》，“十一五”期間，我國(guó)將生產(chǎn)600萬(wàn)噸生物液態(tài)燃料，其中燃料乙醇500萬(wàn)噸，生物柴油100萬(wàn)噸；到2020年，生產(chǎn)2000萬(wàn)噸生物液態(tài)燃料，其中燃料乙醇1500萬(wàn)噸。如果完全用玉米來生產(chǎn)，按照1：3.3比例計(jì)算，2010年對(duì)玉米的需求將達(dá)到1650萬(wàn)噸，2020年將達(dá)到4950萬(wàn)噸，加上其他工業(yè)消費(fèi)對(duì)玉米需求的增長(zhǎng)，未來我國(guó)玉米生產(chǎn)將難以滿足燃料乙醇生產(chǎn)的工業(yè)化需求，完全使用玉米生產(chǎn)燃料乙醇在我國(guó)并不現(xiàn)實(shí)。隨著陳化糧食逐步消耗殆盡和玉米價(jià)格節(jié)節(jié)攀升，考慮到玉米生物乙醇的發(fā)展可能威脅到國(guó)家的糧食安全，為此，2006年起國(guó)家停止新批玉米燃料乙醇企業(yè)，并大力鼓勵(lì)發(fā)展非糧食作物為原料開發(fā)燃料乙醇。所以以非糧作物為原料生產(chǎn)乙醇有著廣闊的市場(chǎng)前景，對(duì)解決日益緊迫的液體燃料短缺問題具有極其重要的意義。乙醇生產(chǎn)的發(fā)展1）生產(chǎn)技術(shù)的現(xiàn)代化新中國(guó)成立前，我國(guó)乙醇工業(yè)的規(guī)模很小，生產(chǎn)工藝均為間歇式，以麥芽作淀粉糖化劑，原料不經(jīng)粉碎，淀粉利用率只有60%左右。20世紀(jì)50年代中期開始進(jìn)行技術(shù)革新，首先在糖化劑方商采用微生物糖化劑代替麥芽，1964年推行機(jī)械通風(fēng)制曲，隨后普遍應(yīng)用液體曲，1978年開發(fā)出高活力糖化酶新菌種（UV-11）進(jìn)入20世紀(jì)90年代后逐步使用具有國(guó)際水平的耐高溫X-淀粉酶和高轉(zhuǎn)化率糖化酶。在淀粉質(zhì)原料的蒸煮、糖化工藝方面采用一級(jí)真空冷卻連續(xù)糖化。在發(fā)酵方面，出現(xiàn)了應(yīng)用耐高溫酵母、釀酒用活性干酵母（或鮮酵母）及固定化酵母的新工藝。在蒸餾方面乙醇蒸餾的塔器配置從兩塔、三塔/四塔、五塔發(fā)展到八塔蒸餾，近年來差壓蒸餾等新技術(shù)正在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。50年來，我國(guó)的乙醇生產(chǎn)技術(shù)得到很大發(fā)展，淀粉利用率達(dá)90%以上，水平高的企業(yè)淀粉出酒率達(dá)55～56%；發(fā)酵液乙醇濃度由5%提高到10%左右；每噸乙醇耗煤從過去普遍在2噸以上降到1噸以下（最低達(dá)500公斤）。進(jìn)入90年代后，隨著食用乙醇國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的制訂和實(shí)施，我國(guó)乙醇工業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平得到了普遍性的提高2）建立了完善的乙醇產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，具有生產(chǎn)多種規(guī)格乙醇產(chǎn)品的實(shí)力20世紀(jì)50年代初期，我國(guó)乙醇產(chǎn)品無(wú)統(tǒng)一的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。有的廠"夠度"即算合格，有的廠參考外國(guó)標(biāo)準(zhǔn)自行規(guī)定一些檢查項(xiàng)目，也有的廠按中華藥典中醫(yī)藥乙醇的要求生產(chǎn)。1954年，哈爾濱、濟(jì)南、天津等乙醇廠應(yīng)軍工的需要按原蘇聯(lián)的乙醇標(biāo)準(zhǔn)（roct5921-51）試制成功"精餾酒精"，并按此生產(chǎn)。1956年，原食品工業(yè)部參照原蘇聯(lián)乙醇標(biāo)準(zhǔn)及中華藥典制訂了"精餾酒精"（食酒0301-56）和"醫(yī)藥酒精"（食酒0302-56）的部頒標(biāo)準(zhǔn)。至此，我國(guó)乙醇工業(yè)有了全國(guó)統(tǒng)一的產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)今，我國(guó)已經(jīng)具備較完整的乙醇產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系，并正在對(duì)食用乙醇國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB13043-89）組織進(jìn)行修訂，以使其進(jìn)一步和國(guó)際先進(jìn)水平接軌。不斷提高并有著先進(jìn)性的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，有力促進(jìn)了我國(guó)乙醇生產(chǎn)和質(zhì)量水平的不斷提高。現(xiàn)在大多數(shù)企業(yè)都能生產(chǎn)普級(jí)食用乙醇，相當(dāng)一部分企業(yè)具有生產(chǎn)優(yōu)級(jí)食用乙醇的實(shí)力，有多家企業(yè)進(jìn)行著高純度特級(jí)乙醇的生產(chǎn)。3）

糟液治理與綜合利用取得長(zhǎng)足發(fā)展過去，糟液除略行簡(jiǎn)單過濾直接用作飼料外，基本上不予處理。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，對(duì)糟液的治理逐步引起重視，20世紀(jì)60年代用薯類乙醇糟液大規(guī)模進(jìn)行沼氣發(fā)酵取得成功，逐步推廣并不斷完善，現(xiàn)在最大的沼氣發(fā)酵罐容已達(dá)5000立方米。針對(duì)沼氣發(fā)酵后消化液的進(jìn)一步處理，好氧法取得一定成效；近來南陽(yáng)乙醇總廠開發(fā)出一套實(shí)用而有效的治理措施，采用物理化學(xué)法去除懸浮揚(yáng)（制得部分干酒糟和肥料），利用生物法去除可溶性有機(jī)物（獲得沼氣），從而使薯類乙醇糟液的治理實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)上有利的達(dá)標(biāo)排放[2]。1.3乙醇的應(yīng)用領(lǐng)域乙醇的用途很廣，主要有：1）消毒劑：醫(yī)院用的一般用濃度為70%～75%的乙醇溶液，因?yàn)檫@種濃度的乙醇溶液殺菌能力最強(qiáng)；此外也是碘酒消毒劑的成分之一。2）飲料：乙醇是酒主要成分（含量和酒的種類有關(guān)系）如白酒為56度的酒。3）基本有機(jī)化工原料：乙醇可用來制取乙醛、乙醚、乙酸乙酯、乙胺等化工原料，也是制取、染料、涂料、洗滌劑等產(chǎn)品的原料。4）汽車燃料：乙醇可以調(diào)入汽油，作為車用燃料，美國(guó)銷售乙醇汽油已有20年歷史。此外乙醇還做：稀釋劑、有機(jī)溶劑、涂料溶劑等幾大方面，其中用量最大的是消毒劑。1.4主要生產(chǎn)工藝乙醇工業(yè)生產(chǎn)方法分為發(fā)酵法和合成法兩大類。合成法化學(xué)合成法是利用煉焦炭、裂解石油的廢氣為原料，經(jīng)過化學(xué)合成反應(yīng)而制成乙醇。目前工業(yè)上采用的合成法主要是乙烯直接水合法，即將乙烯在浸漬有磷酸的固體催化劑上進(jìn)行水合反應(yīng)。所得稀乙醇溶液需經(jīng)過精餾提純以除去部分水和副產(chǎn)物。此外還有乙烯間接水合法、乙醛加氫法、CO-H2合成乙醇等。1）乙烯直接水合發(fā)催化劑乙烯直接水合法就是乙烯和水在高溫、加壓、催化劑條件下直接加成得到乙醇的方法：催化劑230~300℃，7~8MPaC2H4+H230~300℃，7~8MP2）乙烯間接水合法間接水合法生產(chǎn)乙醇的出現(xiàn)早于直接水合法。在1825年，就已經(jīng)出現(xiàn)了乙烯在硫酸介質(zhì)存在下，液相水合為乙醇的實(shí)驗(yàn)研究。經(jīng)過一個(gè)世紀(jì)后乙烯用硫酸吸收再經(jīng)水解制備乙醇的方法獲得了工業(yè)化。乙醇間接水合法又稱硫酸法，采用硫酸作催化劑，經(jīng)過兩步反應(yīng)，由水與乙烯合成乙醇。第一步：乙烯與硫酸作用生成硫酸氫乙酯或硫酸二乙酯；CH2=CH2+H2SO4→CH3CH2-OSO2OH或2CH2=CH2+H2SO4→(CH3CHO)2SO2第二步：硫酸氫乙酯或硫酸二乙酯水解，生成乙醇，釋放出硫酸：CH3CH2-OSO2OH+H2O→CH3CH2OH+H2SO4或(CH3CHO)2SO2+2H2O→2CH3CH2OH+H2SO4硫酸氫乙酯、硫酸二乙酯水解過程中伴隨有副產(chǎn)物乙醚的生成。3）乙醛加氫法此法是將乙醛在160～200℃，銅催化劑的存在下加氫制得乙醇，其他化學(xué)反應(yīng)式如下：催化劑催化劑CH3CHO+H2H3CH2OH乙烯氧化發(fā)生產(chǎn)乙醛又分為氧氣法和空氣法。氧氣法是在120～130℃，300kPa左右的壓力下進(jìn)行反應(yīng)；空氣法是在100～1054）CO-H2合成乙醇一氧化碳和氫氣混合氣來源十分廣泛，我國(guó)煤炭?jī)?chǔ)量豐富，大力開發(fā)煤氣化制備CO-H2混合氣具有廣泛的發(fā)展前景。2CO+H2→C2H5OH+H2O3CO+H2→C2H5OH+CO2由反應(yīng)式可知。CO與H2的摩爾比應(yīng)符合化學(xué)計(jì)量關(guān)系，［CO］:［H2］=1:2或1:1。因此實(shí)際生產(chǎn)中為使混合氣的摩爾比恰好為1:2，可采用向欲轉(zhuǎn)化的烴類中通CO2以調(diào)整轉(zhuǎn)化后的產(chǎn)物中的分子比例。即：3CH4+2H2O+CO2→4CO+8H2從熱力學(xué)角度看，合成乙醇在較低的溫度下進(jìn)行比較適宜，但低溫下反應(yīng)速度太慢，為提高反應(yīng)速度，應(yīng)適當(dāng)提高反應(yīng)溫度。然而隨著溫度的提高，副反應(yīng)增多并加劇，而且無(wú)論從熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)角度來看，溫度提高對(duì)副反應(yīng)的生成較乙醇的生成更便利，因此為使反應(yīng)向主反應(yīng)方向進(jìn)行，必須尋找一種選擇性高、催化性好的催化劑，這是由CO-H2合成乙醇的關(guān)鍵。1.4.2發(fā)酵法發(fā)酵法采用各種含糖（雙糖）、淀粉（多糖）、纖維素（多縮己糖）的農(nóng)產(chǎn)品，農(nóng)林業(yè)副產(chǎn)物及野生植物為原料，經(jīng)過水解（即糖化）、發(fā)酵使雙糖、多糖轉(zhuǎn)化為單糖并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為乙醇。淀粉質(zhì)在微生物作用下，水解為葡萄糖，再進(jìn)一步發(fā)酵生成乙醇。發(fā)酵法制酒精生產(chǎn)過程包括原料預(yù)處理、蒸煮、糖化、發(fā)酵、蒸餾、廢醪處理等。1）淀粉質(zhì)原料的發(fā)酵工藝乙醇的發(fā)酵工藝分為間歇發(fā)酵、半連續(xù)發(fā)酵和連續(xù)發(fā)酵三種。①間歇發(fā)酵間歇發(fā)酵也稱單罐發(fā)酵，發(fā)酵的全過程在一個(gè)發(fā)酵罐內(nèi)完成。根據(jù)糖化醪的添加方式分為以下幾種。一次加滿法。該法是將糖化醪冷卻到27-30℃后，送入已經(jīng)清洗、滅菌的發(fā)酵罐中，一次加滿，同時(shí)加入10%的酒母醪，經(jīng)6分次添加法。此法操作時(shí)，糖化醪分幾批加入發(fā)酵罐。一般先打入發(fā)酵罐容積約1/3糖化醪，直至加入8%-10%的酒母醪，每隔3-6h左右，加入第二和第三1/3的糖化醪，直至加滿容積的90%以上為止。該法的優(yōu)點(diǎn)是：發(fā)酵旺盛，延緩期短，有利于抑制雜菌繁殖。采用這種方法最好使酵母增殖發(fā)酵、糖耗同步，然后及時(shí)補(bǔ)充糖化醪。間隔時(shí)間不要太短，否則會(huì)影響酵母的增殖間隔時(shí)間也不易過長(zhǎng)否則可能造成原料發(fā)酵不徹底，成熟醪殘?zhí)沁^高。連續(xù)添加法。即使酒母醪打入發(fā)酵罐中，同時(shí)連續(xù)添加糖化醪。糖化醪流加速度應(yīng)根據(jù)工廠生產(chǎn)量來定，一般應(yīng)控制在6-8h內(nèi)加滿幾個(gè)發(fā)酵罐。流加過慢，會(huì)延長(zhǎng)滿灌時(shí)間，還可能造成發(fā)酵物質(zhì)的損失。流加過快，則會(huì)造成發(fā)酵醪中酵母密度小，對(duì)雜菌無(wú)抑制，可能造成染菌。分割主發(fā)酵醪法。該法是將處于旺盛主發(fā)酵階段的發(fā)酵醪分割出1/3-1/2到第二罐，然后兩罐同時(shí)補(bǔ)加新鮮糖化醪至滿罐，繼續(xù)發(fā)酵。放第二罐又處于主發(fā)酵階段時(shí)，再次進(jìn)行分割。該法的前提是發(fā)酵醪基本不染菌。它具有節(jié)省酵母用量，接種量大，發(fā)酵時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn)，但易染雜菌，一般不主張采用[3]。②半連續(xù)發(fā)酵半連續(xù)發(fā)酵時(shí)主發(fā)酵階段采用連續(xù)發(fā)酵，后發(fā)酵階段采用間歇發(fā)酵的方法。更具糖化醪流加方式的不同，半連續(xù)發(fā)酵又分為以下兩種方法。第一種方法是將一組發(fā)酵罐連接起來，使前幾只發(fā)酵罐始終保持主發(fā)酵狀態(tài)。從第三只發(fā)酵罐流出的發(fā)酵液分別順次加滿其他發(fā)酵罐，完成后發(fā)酵。應(yīng)用該方法可節(jié)省大量酒母，縮短發(fā)酵時(shí)間，但必須注意消毒殺菌，防止雜菌污染。第二種方法是將7-8只發(fā)酵罐組成一個(gè)罐組，每只發(fā)酵之間溢流管連接。生產(chǎn)時(shí)，先制備發(fā)酵罐提交1/3的酒母，加入第1只發(fā)酵罐內(nèi)，并在保持主發(fā)酵狀態(tài)的前提下流加糖化醪。滿罐后，通過溢流管流入第2只罐，當(dāng)充滿1/3體積時(shí)，糖化醪改為流加入第2罐，當(dāng)?shù)?罐加滿后，溢流入第3只罐，然后重復(fù)第2只罐的操作，直至最后1只罐滿罐。最后，從罐至末罐逐個(gè)順次將成熟發(fā)酵罐送去蒸餾[4]。該法可以節(jié)省大量酒母，發(fā)酵時(shí)間縮短，但每次新發(fā)酵周期開始時(shí)要制備新的酒母。③連續(xù)發(fā)酵間歇發(fā)酵過程中，發(fā)酵罐中的培養(yǎng)液始終不斷更新，因此，發(fā)酵過程中的各個(gè)參數(shù)，如糖濃度、乙醇濃度、菌體數(shù)、pH等會(huì)不斷發(fā)生變化，酵母菌受到環(huán)境變化的影響較大，不能始終保持最高的發(fā)酵狀態(tài)。另外，間歇發(fā)酵過程的輔助時(shí)間較長(zhǎng)，設(shè)備利用率也較低，且控制不易全部自動(dòng)化。如果采用連續(xù)發(fā)酵的方法，就能很好地解決上述問題。連續(xù)發(fā)酵可分為全混連續(xù)發(fā)酵和階梯式連續(xù)發(fā)酵兩類：全混連續(xù)發(fā)酵是微生物在一個(gè)設(shè)備中進(jìn)行的，液體培養(yǎng)基混合攪拌良好，以保證整個(gè)罐的均一性。根據(jù)控制的方法又可分為化學(xué)控制器法（恒化器法）和濁度控制器法（恒濁器法）兩類。階梯式連續(xù)發(fā)酵是乙醇發(fā)酵較常采用的發(fā)酵形式。發(fā)酵過程是在同一組罐內(nèi)進(jìn)行的，每個(gè)罐本身參數(shù)基本不變，但罐和罐之間按一定規(guī)律形成一個(gè)梯度。從首罐至末罐，可發(fā)酵物濃度逐罐遞減，乙醇濃度逐罐增加。發(fā)酵時(shí)，糖化醪連續(xù)從首罐加入，成熟發(fā)酵醪連續(xù)從末罐流出[5]。幾種常見具體工藝如下。循環(huán)發(fā)酵。該發(fā)酵罐組由6-8只罐組成，每個(gè)罐之間用溢流管數(shù)次自上而下連續(xù)。糖化醪進(jìn)料通往大酒母罐和發(fā)酵罐組的第一和最末兩只發(fā)酵罐。發(fā)酵開始時(shí)，糖化醪和成熟酒母醪同時(shí)流入罐組的第1只罐，充滿后，發(fā)酵醪沿溢流管流入第2只罐，然后順次流入充滿至最后第2只罐。大概需時(shí)60h左右，然后不再流加醪液，各自進(jìn)行間歇后發(fā)酵。這是糖化醪和酒母醪開始流入最后一個(gè)發(fā)酵罐，當(dāng)這只罐充滿時(shí)，原來的最后第2罐已經(jīng)發(fā)酵結(jié)束，并已防空清洗殺菌完畢，發(fā)酵醪由溢流管流入，發(fā)酵的第2各循環(huán)沿反方向開始進(jìn)行。順式連續(xù)發(fā)酵法。該法發(fā)酵開始時(shí)，酒母醪和糖化醪一起流入第1只發(fā)酵罐中，充滿后，發(fā)酵醪沿溢流管依次流入第2、第3、直至充滿整個(gè)罐組。成熟發(fā)酵醪從最后一只發(fā)酵罐中流出，送去蒸餾。如此操作連續(xù)不斷。2）糖蜜原料的發(fā)酵工藝糖蜜乙醇發(fā)酵的機(jī)理和營(yíng)養(yǎng)要求與淀粉質(zhì)原料乙醇發(fā)酵完全相同。但糖蜜乙醇發(fā)酵也有自己特有的特點(diǎn)。這里主要介紹糖蜜發(fā)酵的工藝。蜜糖乙醇發(fā)酵的方法很多，也可以非為間歇發(fā)酵、半連續(xù)發(fā)酵和聯(lián)系發(fā)酵。①間歇發(fā)酵又分為一下幾種操作方式。普通間歇發(fā)酵。發(fā)酵罐空罐清洗后用蒸汽殺菌100℃保溫0.5-1h，冷卻至30℃后，接入培養(yǎng)成熟的酒母醪液，并補(bǔ)入溫度為27-30℃的發(fā)酵糖液進(jìn)行發(fā)酵。發(fā)酵溫度控制在33-35℃的發(fā)酵。發(fā)酵時(shí)間一般為32-36h，通常40-50h即可送去蒸餾，成熟醪酒度為6.5%-7%（體積分?jǐn)?shù)），發(fā)酵效率達(dá)86%-87%分割式間歇發(fā)酵。該法是第1只發(fā)酵罐按間歇發(fā)酵進(jìn)行至主發(fā)酵階段，從該罐分割1/3-1/2發(fā)酵醪至第2罐中，用稀糖液加滿兩罐，第1至繼續(xù)發(fā)酵直至終了，送去精餾。第2罐進(jìn)入主發(fā)酵階段后，再分割1/3-1/2至第3罐，再用稀糖液加滿兩罐，如此繼續(xù)下去。稀糖液濃度一般為18%-20%，發(fā)酵溫度為33-35℃分批流加間歇發(fā)酵。該法是在發(fā)酵罐內(nèi)加入10%-20%的酒母后，分3次加入基本稀糖液，第一、二次加入罐容積約20%的今本稀糖液，第三次加入40%-50%的基本稀糖液，以后保持罐內(nèi)醪液糖濃度一致，有利于酵母的發(fā)酵。當(dāng)糖度降到5.5%-6%時(shí)，才開始添加基本稀糖液，最后一次糖液的添加應(yīng)保證成熟醪酒度8.5%-9%。發(fā)酵溫度控制在30-35℃連續(xù)流加間歇發(fā)酵法。連續(xù)流加發(fā)酵的特點(diǎn)在于基本稀糖液是按一定速度連續(xù)加入發(fā)酵罐中，直至罐滿。該法先將發(fā)酵醪總量20%-30%的成熟酒母醪送入發(fā)酵罐。然后加入數(shù)量相同的酒母稀糖液（14%濃度）。通風(fēng)培養(yǎng)2h，是發(fā)酵醪濃度降至7.0%-7.5%。開始連續(xù)流加濃度為33%-35%的基本稀糖液，保持發(fā)酵醪的濃度在10%左右。流加至滿罐后，任其發(fā)酵結(jié)束。發(fā)酵溫度控制在33-34℃②半連續(xù)發(fā)酵半連續(xù)發(fā)酵是主發(fā)酵采用連續(xù)發(fā)酵，后發(fā)酵采用間歇發(fā)酵的發(fā)酵方式。具體的方法與淀粉質(zhì)原料發(fā)酵半連續(xù)發(fā)酵相同。③連續(xù)發(fā)酵糖蜜連續(xù)發(fā)酵乙醇的工藝已比較成熟，也是目前最合理的發(fā)酵工藝，已報(bào)道的連續(xù)發(fā)酵工藝的方案很多，歸納起來有兩種基本流程，即：?jiǎn)螡舛攘骷舆B續(xù)發(fā)酵法和雙濃度流加連續(xù)發(fā)酵法。單濃度單流加連續(xù)發(fā)酵法。該法是只用一種濃度的糖液進(jìn)行單流加以實(shí)現(xiàn)連續(xù)發(fā)酵的流程。該流程以稀糖液與成熟酵母同時(shí)進(jìn)入第1只發(fā)酵罐內(nèi)，酵母繁殖和稀糖液同時(shí)進(jìn)行，產(chǎn)生含足夠量的酵母細(xì)胞的發(fā)酵醪，并且連續(xù)加入稀糖液，發(fā)酵罐滿罐后依次進(jìn)入下一罐連續(xù)發(fā)酵直至發(fā)酵成熟。雙濃度雙流加連續(xù)發(fā)酵法。該法是使用兩種不同的糖液，即酒母稀糖液和發(fā)酵稀糖液（基本稀糖液）進(jìn)行雙流加以實(shí)現(xiàn)連續(xù)發(fā)酵流程。一般對(duì)質(zhì)量好、純度高的糖蜜采用單濃度單流加連續(xù)發(fā)酵與雙濃度雙流加發(fā)酵法均可，單對(duì)純度低、質(zhì)量差的糖蜜不宜采用單濃度單流加發(fā)酵法而應(yīng)當(dāng)采用雙濃度雙流加連續(xù)發(fā)酵法。雙濃度雙流加連續(xù)發(fā)酵法中，低濃度糖液（酒母糖液）與高濃度糖液（發(fā)酵糖液）流加液比通常為1:1，而六角糖比例為優(yōu)質(zhì)糖蜜4:6，劣質(zhì)糖蜜3:7[5]。3）纖維質(zhì)原料的發(fā)酵工藝?yán)w維質(zhì)原料的乙醇發(fā)酵工藝根據(jù)原料處理方法的不同可分為酸水解乙醇發(fā)酵工藝和酶水解發(fā)酵工藝。①酸水解乙醇發(fā)酵工藝濃酸水解工藝流程。濃酸水解工藝流程如圖使用濃度為70%左右硫酸，在100℃溫度條件下處理木質(zhì)纖維素，破壞纖維素之間的晶型結(jié)構(gòu)，使其水解為流動(dòng)的不定形物質(zhì)，這一過程也成為纖維素的溶解和去結(jié)晶。纖維素成為不定形位置后，加水將酸的濃度稀釋到20%—30%，并在100℃溫度下維持約1h，使半纖維素部分水解，固液分離后得到殘?jiān)退馕?，殘?jiān)梢远渭铀幔抢w維素最大限度降解。再次進(jìn)行固液分離。最后得到殘?jiān)饕煞质请y簡(jiǎn)介的木質(zhì)素，木質(zhì)素可以進(jìn)一步利用。固液分離得到的水解產(chǎn)物在發(fā)酵前必須進(jìn)行糖酸分離，分離得到的稀酸可以進(jìn)入蒸發(fā)系統(tǒng)濃縮后循環(huán)使用，得到的糖液中進(jìn)入發(fā)酵階段[7圖纖維素濃酸水解工藝流程稀酸連續(xù)滲濾水解工藝流程。該流程用固體生物質(zhì)原料填充在反應(yīng)器中酸液連續(xù)通過的反應(yīng)工式。前蘇聯(lián)的水解工藝主要采用這種形式。它的主要優(yōu)點(diǎn)有：生成的糖可即使排出，減少糖的分解；可在較低的液固比下操作，提高所得糖的濃度；液體通過分離器內(nèi)的過濾管流出，液固分離自然完成，不必用其他液固分離設(shè)備，反應(yīng)器容易控制。工藝流程：木材經(jīng)粉碎后，由帶式輸送器填入水解器中，水解后剩下的木質(zhì)素通過排渣器排出器外。水解用酸從儲(chǔ)罐經(jīng)計(jì)算器用往復(fù)泵送人水解器。水解液從水解反應(yīng)器流出后，接連通過高壓蒸發(fā)器和低壓蒸發(fā)器，在高壓蒸發(fā)器中水解液175-180℃降至140-150℃。在低壓蒸發(fā)器中進(jìn)一步降到105-110稀酸二級(jí)水解工藝流程。該工藝流程中，纖維質(zhì)原料共進(jìn)行兩次水解。原料經(jīng)粉碎后和酸浸泡后進(jìn)入第一級(jí)水解反應(yīng)器，反應(yīng)器的溫度升到190℃，用0.7%的硫酸水解，停留時(shí)間3min，可把約20%的纖維素和80%的反纖維素水解。離開以及反應(yīng)器的水解液經(jīng)液固分離后，糖液進(jìn)入pH調(diào)節(jié)器。固形物經(jīng)螺旋壓榨器脫水后進(jìn)入二級(jí)水解器中，治理溫度升到220℃，用1.6%的硫酸水解，停留時(shí)間②酶水解乙醇發(fā)酵工藝?yán)w維素水解乙醇生產(chǎn)工藝可分為非同步水解與發(fā)酵工藝和同步水解與發(fā)酵工藝兩類。分別簡(jiǎn)單介紹如下。非同步水解與發(fā)酵工藝（Separatehydrolysisandfermentation,SHF）。本工藝特點(diǎn)是纖維素水解和水解液乙醇發(fā)酵是分別在不同容器內(nèi)單獨(dú)進(jìn)行的[8]。早期的纖維質(zhì)原料都是采用這種工藝。工藝流程如圖1.2所示圖1.2稀酸二級(jí)水解工藝流程同步水解與發(fā)酵工藝(Simulataneoussaccharificationandfermentation,SSF)。隨著對(duì)纖維素酶水解機(jī)理的不斷認(rèn)識(shí)，20世紀(jì)70年代，人們提出了SSF水解工藝。該工藝可以解決葡萄糖的反饋抑制作用，如果選用適當(dāng)?shù)慕湍?，纖維二糖也能夠利用。因此該工藝可以提高水解速度，糖的產(chǎn)量和乙醇得率也將增加。目前，SSF已成為很有前途的生物質(zhì)制乙醇的工藝。工藝流程如圖1.3所示圖纖維質(zhì)原料同步水解與發(fā)酵工藝在一般的SSF工藝中，預(yù)處理生產(chǎn)富含五碳糖的液體是單獨(dú)發(fā)酵的。隨著能同時(shí)發(fā)酵葡萄糖和木糖的新型微生物的開發(fā)和應(yīng)用，又發(fā)展了同步水解發(fā)酵工藝（Simultaneoussaccharificationandco-fermentation,SSCF）。該工藝中預(yù)處理得到的糖液和處理過的纖維素放在同一個(gè)反應(yīng)器中處理，進(jìn)一步簡(jiǎn)化了流程[9]。2建廠可行性分析需求和擬建規(guī)模原料簡(jiǎn)介木薯是熱帶和亞熱帶廣泛種植的糧食和經(jīng)濟(jì)作物，適應(yīng)性很強(qiáng)，耐旱、耐瘠、耐水，對(duì)土質(zhì)要求不高，是可在任何土質(zhì)中生長(zhǎng)的作物。我國(guó)南方盛產(chǎn)木薯，產(chǎn)量高，淀粉含量高，木薯的塊根淀粉含量達(dá)25-30％左右，木薯干淀粉含量達(dá)70％左右。木薯已被世界公認(rèn)具有很大發(fā)展?jié)摿?、很有前途的乙醇生產(chǎn)的可再生資源。近年來，隨著木薯原料用于生產(chǎn)乙醇逐漸受到人們的重視，國(guó)內(nèi)外學(xué)者都致力于木薯生產(chǎn)乙醇工藝的研究。

木薯原料的優(yōu)勢(shì)國(guó)外研究機(jī)構(gòu)比較過一些作物發(fā)酵法生產(chǎn)乙醇的產(chǎn)出率，在幾種主要的乙醇原料作物中，單位面積土地的乙醇產(chǎn)出率以木薯最高，甘蔗次之。木薯是取代玉米等原料生產(chǎn)乙醇的理想替代物，開發(fā)木薯乙醇資源前景看好。在同樣土地資源條件下，種植木薯可比種植玉米多產(chǎn)近2倍乙醇。利用木薯進(jìn)行乙醇生產(chǎn)，整株作物無(wú)廢料，利用效率很高。大型木薯乙醇廠的固定資產(chǎn)投入與銷售收入之比為1：5，建設(shè)周期短，投放少，投資回收快，效益高。另外，現(xiàn)有糖廠用糖蜜生產(chǎn)乙醇的閑置設(shè)備經(jīng)改造后即可用于木薯乙醇加工。乙醇市場(chǎng)分析

乙醇工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占重要的地位，乙醇廣泛應(yīng)用于釀酒行業(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。最具發(fā)展前景的是，隨著石油等不可再生能源日趨緊張，乙醇作為一種可以再生的能源—車用乙醇汽油的大面積推廣，乙醇工業(yè)在世界經(jīng)濟(jì)的地位將越來越重要[10]。本廠采用本地電網(wǎng)供電，可以避免為建設(shè)動(dòng)力設(shè)備而增加的額外投資，而且陜南水電資源豐富，可以確保生產(chǎn)的連續(xù)性。本設(shè)計(jì)采用發(fā)酵法制取乙醇，并將酒糟水解重新利用，酒糟過濾除雜后，用粗制復(fù)合酶重新水解，作為營(yíng)養(yǎng)液加入到拌料罐重新回收發(fā)酵，進(jìn)行再生產(chǎn)，環(huán)境污染小，資源得到了合理的利用，經(jīng)濟(jì)上也是可行的?？傊驹O(shè)計(jì)無(wú)論從原材料、動(dòng)力供應(yīng)，還是從交通運(yùn)輸?shù)确矫婵紤]，擬建廠址所在地都比較合適。再者，從廠址所在地的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、自然條件的利用都符合我國(guó)的國(guó)情和西部大開發(fā)這一主題。2.3環(huán)境保護(hù)及廢物處理隨著世界特別是我國(guó)環(huán)境的明顯惡化，國(guó)民的環(huán)境保護(hù)意識(shí)逐步提高，為了我們生存環(huán)境，為了我們自己，為了我們的子孫后代，必須保護(hù)環(huán)境。廢水處理是發(fā)酵工業(yè)一直頭疼的問題，這不僅增加了生產(chǎn)成本，甚至有時(shí)處理不好還會(huì)造成環(huán)境污染。酒糟不僅含有酵母沒有利用完全的還原糖，而且含有不少糖化過程殘留的大量殘余總糖，甚至含有大量酵母生長(zhǎng)所必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。目前幾乎所有的發(fā)酵行業(yè)對(duì)酒糟只是簡(jiǎn)單進(jìn)行了沼氣生產(chǎn)或轉(zhuǎn)化為廉價(jià)的肥料，甚至有的直接排放，造成了極大的浪費(fèi)，處理不好還會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。可以對(duì)酒糟水解重新利用，酒糟過濾除雜后，用粗制復(fù)合酶重新水解，作為營(yíng)養(yǎng)液加入到拌料罐重新回收發(fā)酵，進(jìn)行再生產(chǎn)，不僅可提高原料的利用率，降低生產(chǎn)成本，而且還可節(jié)約水資源和能源，提高其經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)污染源、廢水、廢氣、廢渣、噪音粉塵煙等的具體防止和處理方法主要依據(jù)《環(huán)境保護(hù)法》及相應(yīng)的可行性研究、環(huán)保報(bào)告和初審意見來確定。2.4企業(yè)組織管理擬建廠有廠部領(lǐng)導(dǎo)及其下屬的科室和車間組成，技術(shù)人員主要從離校畢業(yè)生和相關(guān)企業(yè)的有工作經(jīng)驗(yàn)人員中招聘，勞動(dòng)工人從本地區(qū)招收。普通工人的技能由本廠技工帶領(lǐng)培訓(xùn)。企業(yè)內(nèi)部按照有利于發(fā)展生產(chǎn)，有利于充分利用人力資源、術(shù)、裝備、資金，有利于宏觀調(diào)控微觀搞活，有利于調(diào)動(dòng)各個(gè)方面的積極性，有利于提高經(jīng)濟(jì)效益的原則，在劃小核算單位的基礎(chǔ)上下放權(quán)利，實(shí)行分級(jí)分權(quán)管理。2.5資金籌措方式采用部分國(guó)家貸款，部分自籌資金和部分銀行貸款分期償還方式，而且籌集資金可以采用職工入股的方式，使職工真正成為企業(yè)的主人，充分調(diào)動(dòng)職工的積極性。3乙醇發(fā)酵工藝本設(shè)計(jì)選用淀粉質(zhì)原料發(fā)酵乙醇。淀粉質(zhì)原料包括薯類原料（甘薯、馬鈴薯、木薯、等）。目前，國(guó)內(nèi)主要使用的原料有甘薯、木薯、小麥、玉米和高粱。最初，我國(guó)的乙醇生產(chǎn)主要用玉米、小麥等糧食發(fā)酵制得，其中主要以玉米為主。隨著陳化糧食逐步消耗殆盡和玉米價(jià)格節(jié)節(jié)攀升，考慮到玉米生物乙醇的發(fā)展可能威脅到國(guó)家的糧食安全，為此，2006年起國(guó)家停止新批玉米燃料乙醇企業(yè)，并大力鼓勵(lì)發(fā)展非糧食作物為原料開發(fā)燃料乙醇。從2006年至今，在保證現(xiàn)有的糧食乙醇生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，我國(guó)燃料乙醇生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展主要是兩個(gè)方向：一是木薯乙醇；二是纖維素乙醇。兩者都屬于非糧食作物，其中，木薯乙醇已處于規(guī)模化生產(chǎn)階段，技術(shù)發(fā)展已相對(duì)完善；而纖維素乙醇在我國(guó)還處在試驗(yàn)階段，技術(shù)還有待完善。木薯是熱帶和亞熱帶廣泛種植的糧食和經(jīng)濟(jì)作物，適應(yīng)性很強(qiáng)，耐旱、耐瘠、耐水，對(duì)土質(zhì)要求不高，是可在任何土質(zhì)中生長(zhǎng)的作物。我國(guó)南方盛產(chǎn)木薯，不僅產(chǎn)量高，淀粉含量也很高，木薯的塊根淀粉含量達(dá)25-30％左右，木薯干淀粉含量達(dá)70％左右，是被譽(yù)為“淀粉之王”[11]。木薯已被世界公認(rèn)具有很大發(fā)展?jié)摿?、很有前途的酒精生產(chǎn)的可再生資源。近年來，隨著木薯原料用于生產(chǎn)酒精逐漸受到人們的重視，國(guó)內(nèi)外學(xué)者都致力于木薯生產(chǎn)酒精工藝的研究。本設(shè)計(jì)選用木薯為原料發(fā)酵制的乙醇，總工藝流程為：原料——粉碎——拌料——蒸煮——糖化——發(fā)酵——蒸餾——乙醇木薯的處理木薯原料在進(jìn)行正式生產(chǎn)之前，必須預(yù)處理，以保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行和提高生產(chǎn)的效益，預(yù)處理包括除雜和粉碎兩個(gè)工序。原料除雜木薯在收獲和干燥過程中，經(jīng)常會(huì)摻夾進(jìn)泥土、沙石、粗纖維、金屬雜質(zhì)等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)如果沒有在正式投入生產(chǎn)之前清除，會(huì)嚴(yán)重影響后續(xù)生產(chǎn)的正常進(jìn)行。石塊和金屬雜質(zhì)會(huì)使粉碎機(jī)的篩板磨損或者損壞，造成生產(chǎn)的中斷；機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)部位，會(huì)因泥沙的存在而加速磨損，雜物還易造成堵塞閥門、管道、泵和關(guān)鍵設(shè)備，使生產(chǎn)過程不能正常進(jìn)行，泥沙等雜質(zhì)也會(huì)影響正常的發(fā)酵過程。所以用木薯原料生產(chǎn)酒精前，必需進(jìn)行除雜，以保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行和提高生產(chǎn)的效益。原料除雜通常采用篩選和磁選。篩選多選用振動(dòng)篩除去原料中的較大雜質(zhì)及泥沙。振動(dòng)篩是一種平面篩，常用的有兩種：一種是由金屬絲（或其他絲線）編織而成的；另一種是沖孔的金屬板。開孔率越大，篩選效率越高，但開孔率過大會(huì)影響篩子的強(qiáng)度[12]。本設(shè)計(jì)選用沖孔的金屬板，篩板開孔率為50%，篩寬1000mm，振幅5mm，頻率400次/min其生產(chǎn)能力B0——篩面有效寬度，m；H——篩面物料厚度，m，取（為物料最大直徑）；——物料沿篩面運(yùn)動(dòng)的平均速度，m/s，取/s；——物料松散系數(shù)，取0.5；——物料的密度，kg/m3。磁選多選用磁力除鐵器除去原物料中的磁選雜質(zhì)，如鐵定和螺母等，常見設(shè)備為永久性磁力除鐵器和電磁除鐵器[9]。原料粉碎淀粉質(zhì)原料的淀粉顆粒常以顆粒狀態(tài)儲(chǔ)存于細(xì)胞之中，由于受到植物組織的細(xì)胞壁的保護(hù)不宜被直接利用[13]。所以原料粉碎是原料處理的關(guān)鍵步驟之一。木薯原料粉碎可以使原料的顆粒變小，原料的細(xì)胞組織部分破壞，淀粉顆粒部分外泄，增加原料的表面積，在進(jìn)行水熱處理時(shí)，加快原料吸水速度，降低水熱處理溫度，節(jié)約水熱處理蒸汽；有利于α-淀粉酶與原料中淀粉分子的充分接觸，促使其水解徹底，速度加快，提高淀粉的轉(zhuǎn)化率；有利于物料在生產(chǎn)過程中的輸送。原料的粉碎按帶水與否可分為：干式粉碎和濕式粉碎，實(shí)際生產(chǎn)中多采用干式粉碎。國(guó)內(nèi)乙醇生產(chǎn)原料粉碎設(shè)備主要是錘片式粉碎機(jī)，合理的干式粉碎應(yīng)采用粗碎和細(xì)碎兩級(jí)粉碎工藝，在進(jìn)入錘碎機(jī)前先經(jīng)過粗碎，把大塊原料初步打碎成小塊原料，再經(jīng)過錘碎機(jī)，將小塊原料打碎成較細(xì)的粉末原料。濕式粉碎是指粉碎時(shí)將拌粉用水和原料一起加到粉碎機(jī)中去進(jìn)行粉碎。本設(shè)計(jì)采用200型CSJ-高效粗碎機(jī)，其主要適用于醫(yī)藥、食品、化工、冶金、建筑等行業(yè)，對(duì)堅(jiān)硬、難粉碎的物料進(jìn)行加工，包括對(duì)塑料、樹根等進(jìn)行粉碎，也能作為微粉碎加工前道工序的配套設(shè)備。不受物料粘度、硬度、軟度等的限制。對(duì)任何物料都能起到較好的粉碎效果。其工作原理：本機(jī)為臥式粉碎結(jié)構(gòu)，物料有進(jìn)料斗進(jìn)入粉碎室，利用旋轉(zhuǎn)刀與固定刀沖擊、剪切而獲得粉碎，經(jīng)旋轉(zhuǎn)離心力的作用，物料自動(dòng)流向出口處，該機(jī)按“GMP”標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，整機(jī)全部采用不銹鋼材料制造，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、清洗方便、噪音低。其生產(chǎn)能力為300～1000kg/h， 粒度100mm，粉碎細(xì)度0.5～20mm， 主軸轉(zhuǎn)速為400r/min，電機(jī)功率5.5kw， 外形尺寸（長(zhǎng)×寬×高）880×900×1250原料輸送原料輸送常用方法是機(jī)械輸送、氣流輸送。1）機(jī)械輸送通常多用于固體物料的輸送。常用的輸送機(jī)械有皮帶輸送器、螺旋輸送器和斗式提升機(jī)。前兩種多用于水平方向輸送，后者多用于垂直方向輸送。2）氣流輸送也稱風(fēng)送或氣力輸送。本設(shè)計(jì)中原料粉碎采用風(fēng)選風(fēng)送工藝，除掉了原料中的沙、石雜質(zhì)，提高了設(shè)備粉碎能力。液化和糖化用于乙醇生產(chǎn)的酵母，不能直接利用淀粉進(jìn)行乙醇發(fā)酵，淀粉必須水解成糖類利用。此外，淀粉因受到植物細(xì)胞壁的保護(hù)作用，細(xì)胞內(nèi)的淀粉顆粒不易受到淀粉酶系統(tǒng)的作用，同時(shí)糖化酶對(duì)不溶解狀態(tài)淀粉的糖化作用又非常弱，所以，淀粉原料在經(jīng)過前述的與處理后，需要進(jìn)一步液化和糖化后，才能使淀粉從細(xì)胞中游離并轉(zhuǎn)化成糖類，以保證乙醇發(fā)酵的順利進(jìn)行。.1液化木薯淀粉中含直鏈淀粉17％，支鏈淀粉83％，淀粉漿的液化是將淀粉鏈打斷，淀粉的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)被破壞，從而使淀粉漿的粘度降低，使淀粉水解為糖和糊精[11]。傳統(tǒng)的液化工藝采用高溫高壓蒸煮法。原料和水混均后，于130℃下進(jìn)行高溫高壓處理。隨著酶工程的發(fā)展，傳統(tǒng)的高壓高溫蒸煮逐漸被取代，液化可分為有蒸煮方式和無(wú)蒸煮方式，現(xiàn)在的有蒸煮液化方式與傳統(tǒng)的高溫高壓蒸煮液化方式有著本質(zhì)的不同，它是建立在酶制劑技術(shù)上的一種液化方式。液化過程中廣泛使用液化酶(α-淀粉酶)對(duì)原料進(jìn)行液化處理。-淀粉酶可將淀粉長(zhǎng)鏈從內(nèi)部分裂成若干短鏈的糊精，所以，也稱內(nèi)切淀粉酶。-淀粉酶水解直鏈淀粉分子，最后階段的產(chǎn)物為葡萄糖、麥芽糖和麥芽三糖；水解支鏈淀粉分子，最后階段的產(chǎn)物為葡萄糖、麥芽糖和少量的界限糊精。淀粉受到-淀粉酶作用后，遇碘呈色反應(yīng)，表現(xiàn)為如下規(guī)律。藍(lán)→紫→紅→淺紅→不顯色（碘原色）淀粉液化是糖化的前提。工業(yè)生產(chǎn)中一般根據(jù)使用-淀粉酶的不同，液化的工藝條件會(huì)略有不同。使用耐高溫-淀粉酶，采用95℃的處理溫度，使用普通-淀粉酶，采用85℃的處理溫度。采用高溫液化可以提高酶反應(yīng)速度，但溫度高于酶的最適作用溫度時(shí)，酶活力損失加快。此外，生產(chǎn)中有時(shí)也添加CaCl2或CaSO4，Ca2+的存在有助于提高酶對(duì)熱的穩(wěn)定性，一般Ca2+濃度控制在0.01mol/L左右。-淀粉酶的用量一般為每克淀粉使用2～10U，含單寧多的原料用量可適當(dāng)增大。液化時(shí)間，一般控制在45～90min，薯類淀粉較谷類淀粉更容易水解些。淀粉液化不需要進(jìn)行的非常的徹底，一般控制淀粉水解程度在葡萄糖值為10～20之間較好，液化的終點(diǎn)常以碘液顯色控制。噴射液化是目前使用最廣泛的液化工藝，它是利用低壓蒸汽噴射器來完成淀粉的液化。淀粉在-淀粉酶的水解作用和噴射發(fā)生地剪切作用下，能很快地將淀粉液化。噴射液化連續(xù)液化、操作穩(wěn)定、液化均勻、淀粉利用率高等優(yōu)點(diǎn)，此外對(duì)蒸汽壓力要求低，且不易堵塞，無(wú)震動(dòng)。其流程如圖3.1所示：圖3.1噴射液化流程圖本設(shè)計(jì)選用罐式連續(xù)蒸煮工藝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。.2糖化經(jīng)過液化后的淀粉繼續(xù)進(jìn)行糖化，將短的淀粉鏈即糊精轉(zhuǎn)化為可發(fā)酵性糖，糖化分前糖化階段和后糖化階段，因?yàn)樘腔^程的時(shí)間限制，不可能將全部的淀粉轉(zhuǎn)化為糖，所以在發(fā)酵過程中還存在糖化過程，稱為后糖化[11]。糖化是一個(gè)復(fù)雜的生物化學(xué)變化過程，受糖化酶添加量、時(shí)間、溫度等多種因素的影響。糖化酶在木薯酒精發(fā)酵中有很大的作用，它將木薯中的淀粉分解成可發(fā)酵性糖，以利于酵母酒精發(fā)酵。糖化酶的用量對(duì)酒精發(fā)酵有很大的影響，糖化酶的用量太少，會(huì)造成發(fā)酵不徹底；糖化酶太多，則增加了生產(chǎn)成本。糖化的效果不僅取決于糖化酶的添加量，而且與糖化時(shí)間有很大的關(guān)系，糖化時(shí)間不足，造成糖化不完全，不利于提高原料出酒率；糖化時(shí)間過長(zhǎng)，會(huì)延長(zhǎng)生產(chǎn)周期,降低設(shè)備的利用率。糖化的溫度的高低對(duì)糖化也有一定的影響。酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，反應(yīng)溫度高于適宜溫度時(shí)，酶蛋白會(huì)逐漸產(chǎn)生變性而作用減弱，甚至喪失其催化活性，溫度過低于適宜溫度容易染菌，所以糖化溫度的控制是非常重要的。從歷年來，木薯酒精發(fā)酵的研究資料來看，糖化酶添加量一般控制在100-200u/g原料，糖化階段的溫度在58-62℃，糖化酶最適pH為4.2～5.0，乙醇生產(chǎn)過程，糖化醪的自然pH與最適pH相近，不需要調(diào)整pH。糖化時(shí)間控制在30-60min[14]。糖化的方式可分為間歇糖化和連續(xù)糖化。本設(shè)計(jì)采用連續(xù)糖化工藝，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)操作的連續(xù)性，即降低了蒸汽消耗，又降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。3.3乙醇發(fā)酵原料經(jīng)過預(yù)處理、蒸煮、糖化等處理后，即可進(jìn)入發(fā)酵工序，把糖轉(zhuǎn)化為乙醇和二氧化碳。從表面上看，乙醇發(fā)酵過程很簡(jiǎn)單，氮發(fā)酵過程卻發(fā)生著非常復(fù)雜的生物化學(xué)反應(yīng)過程。此在，不同種類的微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)需求的不同，處理后原料所含成分的差異，以及發(fā)酵工藝的多樣性都決定了乙醇發(fā)酵是一個(gè)復(fù)雜的過程。3.3.1乙醇發(fā)酵常用的微生物自然界中，很多微生物都能代謝產(chǎn)生乙醇，氮釀酒酵母等酵母菌和兼性厭氧細(xì)菌運(yùn)動(dòng)發(fā)酵單細(xì)胞是目前乙醇生產(chǎn)的主要微生物。此外，根據(jù)不同的代謝途徑構(gòu)建的基因工程菌也是顯示了良好的特性。下面介紹淀粉質(zhì)原料發(fā)酵常用菌種。1)酵母淀粉質(zhì)原料發(fā)酵最常用的菌種是酵母，酵母屬于真菌中的子囊菌綱、源自囊菌目、真酵母科、無(wú)絲酵母屬，是單細(xì)胞微生物。酵母一般呈卵形、橢圓形或卵圓形，大小在6～11m之間。乙醇生產(chǎn)中常用的酵母菌種有釀酒母、卡爾斯伯酵母、粟酒裂殖酵母和克魯夫衣酵母及其變種等?；钚愿山湍福ˋADY）活性干酵母是經(jīng)優(yōu)選的乙醇酵母繁殖得到菌體后再經(jīng)干燥得到的一種保持活性的干酵母制品，它經(jīng)復(fù)水活化后即能完全恢復(fù)其正常的繁殖、發(fā)酵性能[15]。它主要有一下優(yōu)點(diǎn)：可節(jié)省酒母培養(yǎng)的投資，簡(jiǎn)化生產(chǎn)環(huán)節(jié)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；活性干酵母質(zhì)量穩(wěn)定，活化操作簡(jiǎn)單，能保證發(fā)酵的穩(wěn)定性；活性干酵母種類多，具有較強(qiáng)的實(shí)用性；能有效提高發(fā)酵率，降低生產(chǎn)成本；干酵母含水分低，儲(chǔ)存方便，能隨時(shí)投入使用。自絮凝酵母通過原生質(zhì)融合技術(shù)可以使酵母獲得自絮凝的特征，在培養(yǎng)和發(fā)酵過程中自絮凝形成毫米級(jí)大小的顆粒。自絮凝酵母乙醇技術(shù)的推廣應(yīng)用給乙醇工藝技術(shù)帶來了重大突破。與現(xiàn)有各種乙醇發(fā)酵技術(shù)相比，自絮凝顆粒酵母乙醇發(fā)酵新工藝具有的突出優(yōu)點(diǎn)有：①酵母細(xì)胞在發(fā)酵罐中實(shí)現(xiàn)完全固定化，這一無(wú)載體固定化細(xì)胞技術(shù)不產(chǎn)生任何附件費(fèi)用；②單位體積發(fā)酵罐中酵母密度可以高達(dá)50～100g/L（干重），細(xì)胞密度顯著提高。平均發(fā)酵時(shí)間縮短，發(fā)酵罐設(shè)備生產(chǎn)強(qiáng)度相應(yīng)提高；③原料的前處理及酵母細(xì)胞的完全固定化，使進(jìn)入后續(xù)精餾系統(tǒng)的發(fā)酵液比較清潔，基本不含顆粒酵母，精餾過程生產(chǎn)的廢糟液COD降低，有利于實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)。對(duì)于目前乙醇生產(chǎn)行業(yè)普遍才有的干法工藝來說，需要考慮原料殘?jiān)コ龓淼矸蹞p失的影響，而對(duì)于濕法工藝建設(shè)的大型燃料乙醇裝置，則比較容易實(shí)現(xiàn)。酵母工程菌利用基因工程技術(shù)，可以賦予酵母新的特性。對(duì)于淀粉份額之原料用酵母，目前主要要就多集中在在釀酒加盟中表達(dá)淀粉酶基因，包括-淀粉酶基因和糖化酶基因。常用的釀酒酵母一般缺乏水解淀粉的酶類，不能直接利用淀粉質(zhì)原料，如果能夠表達(dá)淀粉酶基因，則酵母就有可能直接利用淀粉質(zhì)原料進(jìn)行發(fā)酵。人們把細(xì)菌或霉菌中產(chǎn)生淀粉酶的基因片段克隆到酵母匯總，構(gòu)建了不同種類的酵母工程菌。雖然構(gòu)建分解淀粉釀酒酵母的工作已取得相當(dāng)大的進(jìn)展，但仍存在不少問題尋要解決，如構(gòu)建的多數(shù)菌株利用糊精及淀粉的能力是有限的，而且講解速率較慢等。2)運(yùn)動(dòng)發(fā)酵單胞菌運(yùn)動(dòng)單胞菌最早是Linder于1942從龍舌蘭酒中分離得到的。為革蘭陰性、厭氧細(xì)菌，單胞菌能夠耐一定的氧氣。其通過ED途徑，專一代謝葡萄糖、果糖、蔗糖作為碳源和能源。利用葡萄糖和果糖時(shí)。能夠得到近似理論產(chǎn)量的乙醇。該菌具有高耐糖能力、高耐乙醇能力、低生物量和高乙醇回收率以及發(fā)酵速度快等優(yōu)點(diǎn)。單它的缺點(diǎn)時(shí)碳源利用面窄，僅限于葡萄糖、果糖和蔗糖。所以，當(dāng)以淀粉質(zhì)原料發(fā)酵制乙醇時(shí)需要對(duì)原料進(jìn)行處理轉(zhuǎn)化為可被利用的糖類。將運(yùn)動(dòng)單胞菌與其他微生物如黑曲霉共固定化，可以解決碳源利用面窄的問題。本文選擇活性干酵母為發(fā)酵乙醇。目前，活性干酵母已經(jīng)廣泛用于乙醇企業(yè)中。經(jīng)多年的推廣，國(guó)內(nèi)不少企業(yè)已經(jīng)成功的將活性干酵母應(yīng)用于乙醇生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了提高酒分、降低消耗等目標(biāo)。3.3.2酵母生長(zhǎng)條件酵母的生長(zhǎng)受到溫度、pH和培養(yǎng)基組成等因素的影響1)溫度溫度對(duì)酵母的生長(zhǎng)影響。酵母正常的生活和繁殖溫度是29~30℃。在很高或很低的溫度下，酵母的生命活動(dòng)會(huì)削弱或停止。酵母生長(zhǎng)的最高溫度是38℃，最低位-5℃；在50表3.1乙醇酵母在不同溫度下的世代時(shí)間溫度/℃8101828333639乙醇酵母世代時(shí)間/h1酵母生長(zhǎng)的最適溫度和最適的發(fā)酵溫度不同。生產(chǎn)實(shí)踐中，酵母的最適生長(zhǎng)溫度控制在28~30℃，最適發(fā)酵溫度控制在30~33℃。此外，在較高的溫度下，野生酵母和細(xì)菌的繁殖速度要比乙醇酵母快，會(huì)導(dǎo)致發(fā)酵醪酸度增加，降低乙醇產(chǎn)率[16]2)pH發(fā)酵醪的pH和氧化還原電位有關(guān)，而氧化還原電位有與酵母的呼吸有直接聯(lián)系。乙醇酵母可在pH4.左右，適宜于酵母菌的繁殖和發(fā)酵。但為了保證酵母菌繁殖，并一直雜菌生長(zhǎng)，生產(chǎn)中常將酒母糖化醪的pH控制在[17]。3)培養(yǎng)基酵母的生長(zhǎng)需要各種營(yíng)養(yǎng)，在培養(yǎng)基的制備上必須首先滿足酵母生長(zhǎng)和發(fā)酵的需求，并在此基礎(chǔ)上，考慮各組成配比及成分對(duì)酵母的影響。這里介紹以下幾種因素的影響。①糖化醪濃度的影響。酵母的生長(zhǎng)速度與細(xì)胞內(nèi)和糖化醪的滲透壓之差有關(guān)，兩者之間的滲透壓差越大，酵母增殖得越快。所以，淀粉質(zhì)原料生產(chǎn)乙醇所用的酒母糖化醪在可能的情況應(yīng)較發(fā)酵用糖化醪稀在兩個(gè)百分點(diǎn)左右。②無(wú)機(jī)酸和有機(jī)酸的影響。亞硫酸、亞硝酸和氫氟酸及他們的鹽類，即使在很低濃度時(shí)（二氧化硫濃度為0.0025％，亞硝酸鹽在0.0005%），都會(huì)阻礙酵母的正常生長(zhǎng)。在濃度為0.35%~0.6%的硫酸溶液中，經(jīng)過15min，所有酵母都能保持其生命活力，經(jīng)24h也只能有2%的死細(xì)胞。乳酸菌在0.15%的硫酸溶液中，經(jīng)過2h就死亡，而在0.5%的硫酸溶液中，經(jīng)2h全部細(xì)菌死亡。但野生酵母也能在1.3%的硫酸溶液中忍耐2h[18]。游離的有機(jī)酸對(duì)酵母有較大的抑制作用。丁酸和己酸的一致作用最為強(qiáng)烈。但pH降到4時(shí)，酵母對(duì)揮發(fā)酸的敏感性最強(qiáng)。③糠醛、氨基糖扥的影響。尤其對(duì)于纖維質(zhì)原料的酸水解液中，如果醪液中存在糠醛時(shí)，出牙的細(xì)胞數(shù)會(huì)減少，細(xì)胞也較小。即使微量的糠醛也會(huì)造成從糖蜜發(fā)酵醪中分離得到的面包酵母的麥芽糖酶和酒化酶活力的降低。乙醇酵母細(xì)胞表面具有負(fù)電荷，因此，它將具有正電荷的氨基糖分子吸附在自己的表面。隨著pH的降低，酵母細(xì)胞的負(fù)電荷加強(qiáng)，氨基糖的吸附量也隨之曾加。氨基糖是得酵母變成褐色，并促使酵母細(xì)胞死亡。當(dāng)醪液氨基糖含量從/100mL增加到/100mL時(shí)，經(jīng)24h，酵母細(xì)胞數(shù)降低0.3~1倍[14]。3.3.3酵母的培養(yǎng)工藝乙醇發(fā)酵所需酵母的接種量一般為10%，對(duì)于大型發(fā)酵罐來說，所需的酵母量是很大的。所以必須進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)才能滿足生產(chǎn)的要求。酵母的擴(kuò)大培養(yǎng)通?？煞譃閮刹糠诌M(jìn)行：第一部分從斜面軍中逐級(jí)擴(kuò)大到卡氏罐（或大三角瓶），有的企業(yè)一直到小酒母，這一部分是是在純培養(yǎng)條件下進(jìn)行，即嚴(yán)格保證該過程不受雜菌的污染；第二部分從小酒母，有時(shí)從中酒母開始，一直到大酒母，該過程是在限制雜菌的條件進(jìn)行，即是雜菌盡可能少進(jìn)入培養(yǎng)基中，同時(shí)創(chuàng)造有利于酵母生長(zhǎng)的條件，這個(gè)過程稱為自然純培養(yǎng)過程。下面就酵母擴(kuò)大培養(yǎng)的過程和詳細(xì)介紹。1)純培養(yǎng)過程該過程是酵母擴(kuò)大培養(yǎng)的基礎(chǔ)，生產(chǎn)上希望該階段培養(yǎng)得到細(xì)胞健壯，沒有雜菌的種子酵母。因此，無(wú)菌操作要求嚴(yán)格，酵母培養(yǎng)基的成分也高。一般多采用米曲汁或麥芽汁作為培養(yǎng)基，其中含有豐富的碳、氮及其它營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，很適合酵母的生長(zhǎng)繁殖，這里先簡(jiǎn)單介紹培養(yǎng)基的制備。麥芽汁培養(yǎng)基。將麥芽磨碎后，加水，于55~60℃糖化4h，再過濾，將濾液調(diào)整至10~12°Bx。其它做法同米曲汁。米曲汁或麥芽汁的pH該階段的流程表示如下：卡氏罐培養(yǎng)三角瓶培養(yǎng)液體試管斜面菌種原始出發(fā)菌種卡氏罐培養(yǎng)三角瓶培養(yǎng)液體試管斜面菌種原始出發(fā)菌種①原始菌種原始菌種是指保藏的酵母菌種。它們是經(jīng)過純種分離的優(yōu)良酵母菌種。保藏時(shí)間長(zhǎng)的原菌，應(yīng)接入新鮮斜面試管進(jìn)行活化，以便使酵母處于旺盛的生活狀態(tài)。②斜面菌種培養(yǎng)將活化后的酵母菌在無(wú)菌的條件下接入新鮮斜面試管，在恒溫培養(yǎng)箱中28~30℃③液體試管培養(yǎng)在無(wú)菌條件下，有接種針自西面菌種試管挑選一環(huán)酵母菌體，接入裝有10mL米曲汁的液體試管，搖勻后，于28~30℃④三角瓶培養(yǎng)三角瓶培養(yǎng)階段，可視其容量選用不同的培養(yǎng)基。如用250mL，可裝入100mL米曲汁，如用3000mL大三角瓶，可裝入米曲汁和經(jīng)過過濾的酵母糖化醪各500mL，滅菌后備用。接種時(shí)，應(yīng)先用乙醇消毒液消毒瓶口，在無(wú)菌條件下，將液體試管全部接入三角瓶中，28~30℃⑤卡氏罐培養(yǎng)卡氏罐培養(yǎng)也可以用大三角瓶代替?？ㄊ瞎夼囵B(yǎng)基可使用糖化醪，以使酵母逐漸適應(yīng)培養(yǎng)條件。該接種過程基本同三角瓶培養(yǎng)，在無(wú)菌條件下，將三角瓶培養(yǎng)液接入罐內(nèi)，在28~30℃2)自然純培養(yǎng)過程該階段主要工藝流程如下：卡氏罐小酒母罐大酒母罐成熟酒母醪進(jìn)入該階段后，要使用大量的培養(yǎng)基，如果繼續(xù)使用米曲汁或麥芽汁就不經(jīng)濟(jì)了。生產(chǎn)上這一階段的酒母培養(yǎng)基多采用酒母糖化醪。制造酒母糖化醪的原料以玉米為最好，因?yàn)橛衩字谐撕写罅康矸弁?，還含有豐富的蛋白質(zhì)等，能滿足酵母繁殖所需的營(yíng)養(yǎng)，另外，玉米的無(wú)機(jī)鹽和維生素頷聯(lián)也很豐富，所以，當(dāng)用玉米為原料時(shí)，不需補(bǔ)加其它營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。此外，還要對(duì)糖化醪進(jìn)行殺菌、調(diào)酸處理。糖化醪中存在著產(chǎn)酸的細(xì)菌，所以一般糖化醪還要加溫至85~90℃對(duì)菌種的陪培養(yǎng)有幾種不同的方法，有間歇培養(yǎng)、半連續(xù)培養(yǎng)、連續(xù)培養(yǎng)。本文采用間歇培養(yǎng)，并對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。間隙培養(yǎng)法分為小酒母罐和大酒母罐兩個(gè)階段進(jìn)行培養(yǎng)。先將酒母罐刷洗干凈并對(duì)罐體、管道進(jìn)行殺菌后，將酒母糖化醪打入小酒母培養(yǎng)罐中，并接入上階段已培養(yǎng)好的酵母菌。通無(wú)菌空氣，使酒母與醪液混合均勻，并能溶解部分氧氣，供酵母增值使用?？刂契惨?8~30℃進(jìn)行培養(yǎng)，待糖分降低40%~45%（外觀糖測(cè)定），其乙醇含量3%~4%（體積分?jǐn)?shù)）左右，并且液體培養(yǎng)CO2冒出，即培養(yǎng)成熟。酒母打出后，洗刷罐體，并殺菌準(zhǔn)備下一批酒母培養(yǎng)使用。間隙培養(yǎng)的生產(chǎn)效率低，但酵母質(zhì)量易于控制，故仍被工廠使用[17]3)成熟酵母質(zhì)量指標(biāo)酵母的擴(kuò)培不僅要有一定的數(shù)量，還要具有很好的質(zhì)量。成熟酵母質(zhì)量的好壞，會(huì)直接影響乙醇的產(chǎn)率，在實(shí)際生產(chǎn)中，除要求細(xì)胞形態(tài)整齊、健壯、沒有雜菌、出芽多、耗糖快外，還要通過下述指標(biāo)進(jìn)行檢查。①酵母細(xì)胞數(shù)酵母細(xì)胞數(shù)是觀察酵母繁殖能力的一項(xiàng)指標(biāo)，也是反應(yīng)酵母培養(yǎng)成熟的指標(biāo)。一般成熟的酵母細(xì)胞數(shù)為1×108個(gè)/毫升。②出芽率酵母出芽率是衡量繁殖旺盛與否的一項(xiàng)指標(biāo)，出芽率高，說明酵母處于旺盛的生產(chǎn)期。反之，說明酵母衰老。成熟的酵母出芽率要求在15%~30%。如果出芽率低，說明培養(yǎng)過程有問題，應(yīng)根據(jù)具體情況及時(shí)采取措施進(jìn)行挽救。③死亡率用美藍(lán)對(duì)酵母細(xì)胞進(jìn)行染色，如果酵母細(xì)胞被染成藍(lán)色。說明細(xì)胞已死亡。正常培養(yǎng)的酵母不應(yīng)有死亡現(xiàn)象，如果死亡率在1%以上，應(yīng)及時(shí)查找原因，采取措施。④耗糖率酵母的耗糖率是觀察酵母的指標(biāo)之一。成熟酵母耗糖率一般要求控制在40%~50%。耗糖率太高，說明酵母培養(yǎng)已經(jīng)過“老”，反之則過“嫩”。⑤乙醇含量成熟酵母醪中的乙醇好靚一方面反應(yīng)了耗糖情況，也反應(yīng)酵母成熟程度。如果酒母醪中的乙醇含量高，說明營(yíng)養(yǎng)消耗大，酵母培養(yǎng)過于成熟。此時(shí)，應(yīng)停止酒母培養(yǎng)，否則會(huì)因營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)缺乏或乙醇含量高而抑制酵母生長(zhǎng)，造成酵母衰老。成熟酒母醪中乙醇含量一般在3%~4%（體積分?jǐn)?shù)）。⑥酸度測(cè)定酒母醪中的酸度是判斷酒母醪是否被細(xì)菌污染的一項(xiàng)指標(biāo)。如果成熟酒母醪中酸度