年產(chǎn)10萬噸酒精廠蒸煮糖化車間工藝設(shè)計(jì)

1.1酒精的主要性質(zhì)無色、透明，具有特殊香味的液體（易揮發(fā)），密度比水小，能跟水以任意比互溶（一般不能做萃取劑）。是一種重要的溶劑，能溶解多種有機(jī)物和無機(jī)物。外觀與性狀：無色液體，有酒香。熔點(diǎn)（°C）：-114.1沸點(diǎn)（°C）：78.3,相對(duì)密度（水二1）：0.79,相對(duì)蒸氣密度（空氣二1）：1.59,飽和蒸氣壓（kPa）：5.33（19C）燃燒熱（kJ/mol）:1365.5臨界溫度（C）:243.1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)（C）:12引燃溫度（C）:363爆炸上限%（V/V）:19.0爆炸下限%（V/V）:3.3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。1.2.酒精的主要用途酒精的用途按需求量多少可分為三方面：用量最大的燃料酒精，調(diào)制酒精飲料用的食用酒精；化工醫(yī)藥用酒精。酒精是一種新能源，其優(yōu)勢(shì)在于發(fā)酵酒精屬于可再生能源，乙醇不僅是一種優(yōu)良燃料，它作為一種優(yōu)良燃油品質(zhì)改善劑被廣泛使用，其優(yōu)良特性主要有：乙醇是燃油的增氧劑，使汽油燃燒完全，大大節(jié)能和環(huán)保；乙醇具有很好的抗爆性能；乙醇是優(yōu)于太陽能的一種生物轉(zhuǎn)化能源，是可再生資源。合理利用酒精可提高白酒質(zhì)量，充分利用酒精以提高白酒質(zhì)量主要表現(xiàn)在：降低邪咂味，適量調(diào)制優(yōu)質(zhì)酒精借以沖淡雜質(zhì)，使酒味純正，香味突出。降低渾濁度，勾兌酒精酒體純凈，既衛(wèi)生又安全，而且透明度高，加水不渾濁。酒精在醫(yī)藥方面的用途很廣:可作為大專院校及科研院所等的實(shí)驗(yàn)室及餐飲業(yè)的燃料；可作為細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)和研究使用的優(yōu)良固定劑和脫水劑，可作為優(yōu)良的防凍降溫介質(zhì)?？勺鳛槿剂弦胰?，乙酸，乙醚。酒精工業(yè)的副產(chǎn)品大型酒精企業(yè)除主要生產(chǎn)酒精外，還有如下副產(chǎn)物：優(yōu)質(zhì)顆粒飼料DDGS（全價(jià)干酒精糟）優(yōu)質(zhì)食用級(jí)CO2.CO2是發(fā)酵酒精相伴生產(chǎn)的數(shù)量最大的副產(chǎn)品。高純度食用級(jí)CO2除用做碳酸飲料外還有氣體保護(hù)焊接，藥物萃取，溫室生產(chǎn)等方面有較廣的用途；玉米油；玉米胚芽油是優(yōu)質(zhì)保健食品;玉米，小麥等為原料的大型究竟生產(chǎn)企業(yè)。還可以生產(chǎn)玉米淀粉，葡萄糖漿，果糖漿，玉米蛋白等，雜醇油是某些食用香料的主要原料。1.3生產(chǎn)原料：紅薯（淀粉質(zhì)原料）紅薯又名地瓜、甘薯、山芋、番薯等。紅薯在我國分布極為廣泛。紅薯的主要成分是淀粉，此外，還含有3%的糊精、葡萄糖、蔗糖、果糖和微量的戊糖。蛋白質(zhì)含量不多，其中三分之二為純蛋白，此外，尚有少量的脂肪、纖維素、灰分和樹膠等。紅薯可以直接做酒精生產(chǎn)原料，但是便于貯存，供工廠全年生產(chǎn)，一般都將鮮紅薯切成條或絲，曬成薯十。1.3.1紅薯的主要成分紅薯的主要化學(xué)成分列于下表1-1中。表1-1紅薯化學(xué)組成種類水分粗蛋白粗脂肪碳水化粗纖維無機(jī)鹽合物紅薯十12.9%6.1%0.5%76.7%1.4%2.4%1.3.2紅薯作為酒精原料的有以下特點(diǎn)：（1）單位畝產(chǎn)量高，高的可達(dá)1500—2500kg。（2）紅薯的淀粉含量高，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）紅薯的缺點(diǎn)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，紅薯（紅薯十）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)過程中的紅薯干相關(guān)工藝參數(shù)如下表所示表1-2甘薯干相關(guān)工藝參數(shù)原料淀粉含量（％）水分（％）紅薯十65131.4原料的預(yù)處理1.4.1原料的除雜原料預(yù)處理的目的是除雜和粉碎。淀粉質(zhì)原料在收獲和干燥的過程中，往往會(huì)摻夾進(jìn)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(yùn)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(chǎng)，因此比永久性磁鐵除鐵器更為完善，所以選用電磁鐵除鐵器。1.4.2原料的粉碎和輸送原料進(jìn)行水一熱的目的是要使包含在原料細(xì)胞中的淀粉顆粒能從細(xì)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)造必要和良好條件。就目前的情況來看，先將原料粉碎，再在較和緩的的條件下進(jìn)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(diǎn)比較如表1-3所示。表1-3干式粉碎和濕式粉碎的優(yōu)缺點(diǎn)比較如下表粉碎方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)干式粉碎粉碎后的原料可以儲(chǔ)藏，能耗較低，最終得到原料顆粒一般通過1.2?1.5mm篩孔。原料粉碎時(shí)粉末易飛揚(yáng)，造成原料損失，且勞動(dòng)條件較差。原料粉碎粉末不宜飛揚(yáng)，可減少原料所得的漿料只能立即用于生產(chǎn)，不濕式損失和改善勞動(dòng)條件，還可省去除塵宜儲(chǔ)藏，耗電量比干式粉碎高出粉碎設(shè)備8?10%，因此常用于濕度較大的原料。通過對(duì)干式粉碎和濕式粉碎的比較，因原料采用的是紅薯干，為了節(jié)約成本所以最終采用十式粉碎。干式粉碎采用粗碎和細(xì)碎兩級(jí)粉碎工藝，因?yàn)閮杉?jí)粉碎的動(dòng)力消耗較低。原料經(jīng)過粗碎后原料顆粒應(yīng)能通過6?10mm的篩孔。粗碎后顆粒再經(jīng)細(xì)碎，最終原料顆粒能通過1.2?1.5mm的篩孔。因?yàn)樵戏鬯橹林睆??1.8mm的原料顆粒易于吸水膨脹和較徹底糊化。而錘式粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，更換篩板和錘片的操作方便，對(duì)原料品種變化的適應(yīng)性較強(qiáng)，操作要求也不高因此可以再此選用。在原料粉碎前進(jìn)入粉碎機(jī)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(jī)械輸送、氣流輸送和混合輸送三種?；旌陷斔褪菣C(jī)械輸送和氣流輸送的混合物。而氣流輸送和機(jī)械輸送相比主要又三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：機(jī)械輸送一般是在開放條件下進(jìn)行，粉塵飛揚(yáng)嚴(yán)重，即造成原料的損失，也惡化了勞動(dòng)條件。而氣流輸送均在密閉條件下進(jìn)行，上面的兩個(gè)問題迎刃而解。機(jī)械輸送時(shí)，雖裝有電磁除鐵器，但無法除去石塊等堅(jiān)硬雜物，鐵片因物料干擾有時(shí)也會(huì)進(jìn)入粉碎機(jī)中，因此，后者的篩板破損率較高，粉碎度不宜保證。實(shí)現(xiàn)氣流輸送后，鐵片等雜物，能可靠的在一級(jí)升料管的接料器底部被自動(dòng)風(fēng)選出，從而保證了篩子和設(shè)備較廠期的使用。在不用氣流輸送時(shí)，已經(jīng)粉碎好的原料不能流暢地從粉碎機(jī)中排除，影響粉碎機(jī)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(jī)中吸出，從而提高粉碎機(jī)的生產(chǎn)能力。因氣流輸送有以上優(yōu)點(diǎn)，并且是一種適于輸送散粒狀或塊狀物的方法，而紅薯十在粉碎后符合其形狀要求，所以在原料粉碎后選用氣流輸送。而粉碎前木薯十是較大的塊狀物，可采用機(jī)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)有較大的壓力，所以對(duì)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題，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1-1所示。紅薯J稱』倒『皮帶輸送—除鐵―粉碎――＞接料斗■細(xì)粉碎吸風(fēng)E~~旋風(fēng)分離器I'I風(fēng)機(jī)布袋過濾器大氣加料器細(xì)粉回收拌料罐圖1-1混合輸送工藝流程圖1.5原料的蒸煮工藝1.5.1拌料預(yù)煮的目的（1）根據(jù)預(yù)定發(fā)酵醪酒精濃度將粉拌和一定量水混合，以保證得到所需濃度的糖化醪；（2）讓粉料充分吸水膨脹，以利于預(yù)煮和蒸煮的進(jìn)行；（3）利用部分二次蒸汽，節(jié)約煤耗。1.5.2蒸煮目的蒸煮的目的主要是為了使原料的細(xì)胞壁徹底破裂，內(nèi)含的淀粉得以充分糊化和液化，整個(gè)醪液變成均一的液體，以利用淀粉酶系統(tǒng)的作用，附帶的目的是對(duì)原料進(jìn)行一次徹底的滅菌，以利于發(fā)酵的正常進(jìn)行。純淀粉在120°C時(shí)已充分液化，但要使整粒原料細(xì)胞壁破裂，則要在140-155°C下進(jìn)行蒸煮，并結(jié)合吹醪才能達(dá)到，對(duì)粉碎原料來說只要130-140C就可以了。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(jì)也采用連續(xù)蒸煮工藝。1.5.3粉漿的預(yù)煮粉碎原料加水制成粉漿時(shí)，應(yīng)注意防止粉料的結(jié)塊。一旦形成粉團(tuán)，蒸煮的質(zhì)量就會(huì)受到影響，因?yàn)榉蹐F(tuán)內(nèi)部的粉料沒有吸水膨脹，也就不可能糊化，這將導(dǎo)致不溶解淀粉數(shù)量的增加，出酒率因此降低。原料結(jié)塊的主要原因是攪拌不充分或不均勻；攪拌溫度過高，達(dá)到或接近糊化溫度。根據(jù)這種情況，制備粉漿時(shí)，應(yīng)該選擇好攪拌器的結(jié)構(gòu)，保證必要的攪拌速度，嚴(yán)格控制攪拌用水的溫度，使它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°C。如前所述，55?65°C這一溫度區(qū)域間會(huì)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(huì)在隨后的蒸煮過程中損失掉。因此在預(yù)煮時(shí)升溫速度應(yīng)較快，并在達(dá)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。1.5.4預(yù)煮的工藝表1-4預(yù)煮的工藝條件參數(shù)名稱參數(shù)數(shù)值注意事項(xiàng)加水比1:2.5?5加水比可根據(jù)預(yù)定的發(fā)酵醪酒精濃度來計(jì)算，加水比大，醪液干物質(zhì)濃度低，粘度也小，蒸煮過程中可發(fā)酵性物質(zhì)損失少，淀粉出酒率高。但加水比過大，醪液體積大，設(shè)備利用率低，各種蒸汽和動(dòng)力消耗大，加水比過小，其優(yōu)缺點(diǎn)和加水比大的相反拌料水的溫度不〉50C拌料水溫度過高會(huì)引起粉料結(jié)塊，嚴(yán)重影響蒸煮的質(zhì)量預(yù)煮溫度55?75C預(yù)煮溫度隨原料品種、粉碎細(xì)度、加水比和預(yù)煮方式而異，原則是在不同糊化醪粘度過高而影響醪液輸送的前提下，盡可能提高預(yù)煮溫度，以達(dá)到節(jié)省蒸汽的目的，一般預(yù)煮溫度應(yīng)彳氐于原料的糊化溫度。如果在泵的出口到進(jìn)蒸煮鍋前的管道上加夾套加熱，則預(yù)煮溫度可提高15C預(yù)煮時(shí)間包括升溫在內(nèi)不包括30min粉碎原料吸水速度很快，只要10min就能完成，為此預(yù)煮時(shí)間不要過長。另外，預(yù)煮時(shí)間長，原料中的淀粉酶在60C左右會(huì)分解淀粉，使料中糖分增加，而這些糖分在蒸煮時(shí)大部分會(huì)損失，整粒原料預(yù)煮時(shí)間不包括升溫在內(nèi)要30min1.5.5歇蒸煮與連續(xù)蒸煮工藝相比較其優(yōu)缺點(diǎn)如下:優(yōu)點(diǎn)：間歇蒸煮的設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，投資也較少，適用于生產(chǎn)規(guī)模小的工廠。缺點(diǎn)：(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。輔助操作時(shí)間長，設(shè)備利用率低。蒸煮質(zhì)量較差，出酒率低。難以實(shí)現(xiàn)操作過程的自動(dòng)化。通過對(duì)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(shí)現(xiàn)操作過程自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)的連續(xù)蒸煮工藝。1.5.6連續(xù)蒸煮工藝連續(xù)蒸煮工藝流程分別為罐式連續(xù)蒸煮，柱式連續(xù)蒸煮和管道式連續(xù)蒸煮三類。此設(shè)計(jì)采用柱式連續(xù)蒸煮。粉碎后原料蒸煮時(shí)加水制成粉槳，其料水比為1：3,水溫為70°C，并加入a-淀粉酶然后進(jìn)行低溫蒸煮，其時(shí)間為5?7min，溫度控制在88C。三種不同流程的優(yōu)缺點(diǎn)如下：表1-5不同連續(xù)蒸煮流程的優(yōu)缺點(diǎn)流程優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用場(chǎng)合罐式流程