年產(chǎn)2700噸酒精工廠的初步設(shè)計(jì)

PAGE年產(chǎn)2700噸酒精工廠的初步設(shè)計(jì)PAGEPAGE62年產(chǎn)4000噸酒精工廠的初步設(shè)計(jì)前言酒精工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，世界石油儲(chǔ)量的銳減、環(huán)境保護(hù)工作的加強(qiáng)和車(chē)用汽油醇需求量的增加，酒精的用途更為廣泛，酒精的需求量將與日俱增。目前，酒精生產(chǎn)方法主要有化學(xué)合成法和生物發(fā)酵法兩種。化學(xué)合成法是以石油工業(yè)中石油裂解產(chǎn)生的乙烯為原料加水合成酒精的。發(fā)酵法酒精的原料可以是淀粉質(zhì)原料、糖蜜原料、纖維素原料、野生植物和亞硫酸造紙廢液。目前我國(guó)酒精工業(yè)發(fā)展迅速，各項(xiàng)生產(chǎn)指標(biāo)已達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平。為了進(jìn)一步提高酒精生產(chǎn)水平，各國(guó)工程技術(shù)人員不斷研究新型酒精發(fā)酵方法，改進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備，酒精蒸餾工藝也在不斷改進(jìn)和完善。與國(guó)外相比，我國(guó)目前酒精生產(chǎn)還存在著生產(chǎn)過(guò)程成本高、耗能大、產(chǎn)業(yè)結(jié)果不合理、糟液環(huán)境污染嚴(yán)重等不足，同時(shí)還面臨著如何以非糧作物為原料生產(chǎn)酒精、如何以秸稈為原料發(fā)酵制備酒精等新課題。1總論1．1設(shè)計(jì)的目的和意義（1）通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，使學(xué)生進(jìn)一步鞏固加深所學(xué)的基礎(chǔ)理論、基本技能和專業(yè)知識(shí)，使之系統(tǒng)化、綜合化。（2）在畢業(yè)設(shè)計(jì)中著重培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作、鼓勵(lì)思考并運(yùn)用已學(xué)知識(shí)解決實(shí)際工程技術(shù)問(wèn)題的能力，結(jié)合課題的需要更應(yīng)注意培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立獲取知識(shí)的能力。（3）通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)加強(qiáng)對(duì)學(xué)生計(jì)算、繪圖、編輯設(shè)計(jì)文件、使用規(guī)范手冊(cè)等最基本的工作實(shí)際能力的培養(yǎng)。（4）通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，使學(xué)生樹(shù)立起具有符合國(guó)情和生產(chǎn)實(shí)際的正確的設(shè)計(jì)思想和觀點(diǎn)；樹(shù)立起嚴(yán)謹(jǐn)、負(fù)責(zé)、實(shí)事求是、刻苦鉆研、勇于探索并具有創(chuàng)新意識(shí)與他人合作的工作作風(fēng)、酒精工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要的基礎(chǔ)原料產(chǎn)業(yè)。它廣泛應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)、食品工業(yè)、日用化工、醫(yī)藥衛(wèi)生等領(lǐng)域，是酒基、浸提劑、洗滌劑、溶劑、表面活性劑。目前不少國(guó)家都在考慮將酒精作為新能源以應(yīng)付“石油危機(jī)”和“能源危機(jī)”，用酒精部分或全部代替汽油作為汽車(chē)燃料，不僅可節(jié)約大量的石油，而且可以減少二氧化碳的排放量，緩和溫室效應(yīng)，所以酒精生產(chǎn)有廣大的供求市場(chǎng)。1．2設(shè)計(jì)依據(jù)（1）海南大學(xué)理工學(xué)院（生物工程專業(yè)）《年產(chǎn)2700噸酒精工廠的初步設(shè)計(jì)》任務(wù)書(shū)（2）設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料：產(chǎn)品名稱：無(wú)水酒精（優(yōu)級(jí)純）工廠廠址：?？诮忌a(chǎn)原料：廢糖蜜（海南各地糖廠的副產(chǎn)物）生產(chǎn)天數(shù)“全年生產(chǎn)260天（全天候）當(dāng)?shù)貧夂驐l件（來(lái)自海南氣象臺(tái)資料）：溫度極端高溫39℃最低溫度6℃濕度最高濕度92%平均濕度85%水溫河水（>1米）最高30℃最低自來(lái)（飲用）水最高30℃最低深井水平均18風(fēng)頻率年平均風(fēng)速：3.3m/s降水量年平均：1691ml/a風(fēng)向東北風(fēng)和東風(fēng)1．3指導(dǎo)思想以設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)為基礎(chǔ)，以最新科研成果和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)為依據(jù)，通過(guò)文獻(xiàn)檢索、收集資料，調(diào)查研究，綜合分析；貫徹節(jié)省基建投資，充分重視技術(shù)先進(jìn)，降低工程造價(jià)等思想，從節(jié)約能源和降低原料消耗，創(chuàng)較高經(jīng)濟(jì)效益等角度出發(fā)，以“工藝先進(jìn)、技術(shù)可靠、系統(tǒng)科學(xué)、經(jīng)濟(jì)合理、安全環(huán)?！睘樵瓌t，同時(shí)注重“三廢”治理和綜合利用副產(chǎn)物，充分重視環(huán)保防污。盡量采用本地原料、定型設(shè)備，各種設(shè)計(jì)方案綜合比較，取長(zhǎng)補(bǔ)短，制定一個(gè)高產(chǎn)節(jié)能的設(shè)計(jì)方案，高效生產(chǎn)高質(zhì)量的優(yōu)質(zhì)酒精。1．4設(shè)計(jì)范圍（1）原料的選擇及進(jìn)行生產(chǎn)的方法（2）生產(chǎn)工藝流程與工藝條件的確定與論證（3）工藝計(jì)算（4）車(chē)間生產(chǎn)設(shè)備的選型計(jì)算(5）書(shū)寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（6）繪制工藝流程圖帶控制點(diǎn)生產(chǎn)工藝流程圖；主要設(shè)備裝配圖；車(chē)間平面布置圖；全廠總貌平面布置圖等。（7）設(shè)計(jì)重點(diǎn)：蒸餾工藝流程設(shè)計(jì)；蒸餾塔、精餾塔設(shè)計(jì)選型（8）技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)分析1．5生產(chǎn)規(guī)模及產(chǎn)品執(zhí)行質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（1）生產(chǎn)規(guī)模生產(chǎn)規(guī)模：年產(chǎn)工業(yè)無(wú)水酒精2700噸，日生產(chǎn)10.5噸年工作日：全年生產(chǎn)260天（全天候）；其余時(shí)間為副產(chǎn)品加工、設(shè)備維修檢修、員工技能培訓(xùn)等。主產(chǎn)品：無(wú)水酒精質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)《GB/T678-2002》優(yōu)級(jí)純。副產(chǎn)品：雜醇油（2）產(chǎn)品執(zhí)行質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)表1-1產(chǎn)品酒精質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)《GB/T678-2002》檢測(cè)項(xiàng)目單位標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值優(yōu)級(jí)純（G．R）分析純（A．R）化學(xué)純（C．P）乙醇（CH3CH2OH）%≥99.8≥99.7≥99.5密度（20℃g/ml0.789~0.791與水混合試驗(yàn)合格蒸發(fā)殘?jiān)馁|(zhì)量分?jǐn)?shù)%≤0.0005≤0.001≤0.001水分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)%≤0.2≤0.3≤0.5酸度（以H+計(jì)）mmol/100g≤0.02≤0.04≤0.1堿度（以O(shè)H-計(jì)）mmol/100g≤0.005≤0.01≤0.2甲醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（CH3OH）%≤0.02≤0.05≤0.2異丙醇[（CH3）2CHOH]的質(zhì)量分?jǐn)?shù)%≤0.003≤0.01≤0.05鐵（Fe）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)%≤0.00001——鋅（Zn）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)%≤0.00001——還原高錳酸鉀物質(zhì)（以O(shè)計(jì)）%≤0.00025≤0.00025≤0.0006易炭化物質(zhì)合格（3）生產(chǎn)車(chē)間組織與管理本車(chē)間實(shí)行車(chē)間、工段、班組三級(jí)組織與管理（4）工作制度酒精廠日工作時(shí)間為24小時(shí)，每日三班，每班8小時(shí)連續(xù)生產(chǎn)。2生產(chǎn)工藝流程選擇和論證2．1酒精生產(chǎn)工藝流程設(shè)計(jì)2.1.1工藝流程簡(jiǎn)圖（見(jiàn)下圖）糖蜜酒精生產(chǎn)主要經(jīng)過(guò)稀糖液制備、酒母制備、稀糖液發(fā)酵和酒精蒸餾四個(gè)工序。原種擴(kuò)硫酸培營(yíng)養(yǎng)鹽酒母CO2原糖蜜稀糖液稀糖液發(fā)酵酒精蒸餾無(wú)水酒精水2.1.2流程說(shuō)明原糖蜜經(jīng)泵送至高位槽，再經(jīng)計(jì)量秤稱重后輸入酸化罐。在酸化罐加入定量的水、硫酸、營(yíng)養(yǎng)鹽等輔料進(jìn)行處理，處理后用雙濃度法稀釋，稀糖液濃度14~18oBX是用來(lái)培養(yǎng)酵母；濃糖液濃度32~40oBx是用來(lái)發(fā)酵。兩種溶液流進(jìn)主發(fā)酵罐進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵得到成熟醪（酒精濃度10%以上）成熟醪經(jīng)預(yù)熱器預(yù)熱至72℃左右從醪塔頂加入，經(jīng)過(guò)醪塔粗餾后酒汽從塔頂出來(lái)，從排醛塔13層左右進(jìn)入，排醛塔底進(jìn)入精餾塔的脫醛酒，脫醛液進(jìn)入精餾塔，塔頂排出來(lái)的酒精汽（96%），再經(jīng)預(yù)熱器加熱到200~2502．2糖蜜發(fā)酵的依據(jù)和機(jī)理2.2.1（1）糖蜜酒精生產(chǎn)特點(diǎn)①糖蜜原料中的糖分以可發(fā)酵糖為主，發(fā)酵速度快，糖蜜中糖分以蔗糖為主，甘蔗糖蜜除蔗糖外還有大量轉(zhuǎn)化糖，只需稀釋，無(wú)需糖化即可被酵母利用，發(fā)酵速度快。不論是甘蔗糖蜜還是甜菜糖蜜中糖類大多數(shù)為可發(fā)酵性糖，經(jīng)過(guò)稀釋同時(shí)添加部分營(yíng)養(yǎng)鹽，就可用酵母將它們發(fā)酵生成酒精，發(fā)酵周期短，一般只有36h。②糖蜜含糖高、灰分多、黏度高糖蜜含糖高、膠體多、灰分大、黏度高。糖蜜需加水稀釋降低糖度和黏度，加酸調(diào)整pH，并要選用耐高滲透壓的酵母進(jìn)行酒精發(fā)酵。為了維持正常的酵母生長(zhǎng)和發(fā)酵速率，在酒母培養(yǎng)和酒精發(fā)酵時(shí)要適當(dāng)通風(fēng)。③生產(chǎn)工藝與設(shè)備簡(jiǎn)單、易實(shí)現(xiàn)連續(xù)化酒精發(fā)酵與淀粉質(zhì)原料生產(chǎn)酒精比較，可以省去蒸煮、制曲、糖化等工序，只需加水稀釋，加酸酸化處理即可用于酒母培養(yǎng)和發(fā)酵，工藝流程與操作簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)連續(xù)發(fā)酵。④發(fā)酵生成酯、醛、頭級(jí)雜質(zhì)和雜醇油多糖蜜酒精發(fā)酵生成的酯、醛、頭級(jí)雜質(zhì)和雜醇油較多。糖蜜酒精蒸餾一般需增加一個(gè)脫醛塔以排除乙醛，要加強(qiáng)雜醇油分離操作（提油）。成品酒精中易超標(biāo)的指標(biāo)主要是醛、氧化實(shí)驗(yàn)、硫酸試驗(yàn)和雜醇油等。（2）糖蜜酒精生產(chǎn)優(yōu)點(diǎn)糖蜜酒精發(fā)酵工藝相對(duì)低簡(jiǎn)單，成本低。糖蜜主要成分為可發(fā)酵糖，無(wú)需蒸煮、糖化過(guò)程，原料只要稀釋、酸化、接種、發(fā)酵和蒸餾過(guò)程。其主要優(yōu)點(diǎn)是：①來(lái)源豐富②生產(chǎn)工藝、設(shè)備較淀粉質(zhì)原料生產(chǎn)酒精相對(duì)簡(jiǎn)單糖蜜酒精無(wú)須粉碎、蒸煮、制曲和糖化過(guò)程和相應(yīng)設(shè)備，能耗低，并且原料價(jià)格低，生產(chǎn)成本低。③生產(chǎn)易實(shí)現(xiàn)連續(xù)化糖蜜酒精廠基本上采用了雙流加連續(xù)發(fā)酵工藝。（3）糖蜜酒精生產(chǎn)缺點(diǎn)①濃度高、灰分大、膠體多②發(fā)酵生成酯、醛等頭級(jí)雜質(zhì)多、雜醇油多，蒸餾廢液難處理2.2.2糖蜜發(fā)酵對(duì)酵母菌種的要求（1）能在高滲透壓的糖液中具有較強(qiáng)的增殖能力，生產(chǎn)速度快。（2）發(fā)酵能力強(qiáng)，發(fā)酵迅速而且完全、殘?zhí)巧?，酒精生產(chǎn)率高。（3）耐酸能力強(qiáng)，在酸度較高的糖液中仍能增殖快。細(xì)菌耐酸性差，提高酵母的耐酸性，使之能在酸性環(huán)境下生產(chǎn)、繁殖，對(duì)提高酒精發(fā)酵的抗污染能力具有重要意義。（4）耐高溫能力強(qiáng)。（5）抵抗代謝產(chǎn)物反饋抑制作用能力強(qiáng)，能在高濃度酒精時(shí)繼續(xù)對(duì)糖進(jìn)一步發(fā)酵?？商岣呱a(chǎn)率和設(shè)備利用率。（6）營(yíng)養(yǎng)要求低，抵抗重金屬的毒害作用強(qiáng)。（7）發(fā)酵時(shí)產(chǎn)生的泡沫少。選育產(chǎn)泡沫少的菌種，可以進(jìn)一步提高發(fā)酵設(shè)備裝料系數(shù)和設(shè)備利用率。（8）性能穩(wěn)定，不易變異。2.2.3糖蜜酒精發(fā)酵過(guò)程中，酵母細(xì)胞中參與酒精發(fā)酵的酶有十多種。主要有兩大類：一類為水解酶，另一類是糖-酒精轉(zhuǎn)化酶。酵母活細(xì)胞中水解酶首先將糖蜜醪中的蔗糖水解生成一分子葡萄糖和一分子果糖，然后再由酵母活細(xì)胞中的酒化酶進(jìn)行發(fā)酵，酒化酶是參與酒精發(fā)酵的各種酶和輔酶的總稱。這類酶主要包括己糖激酶、氧化還原酶、烯醇化酶、脫羧酶和異構(gòu)酶、變位酶等。這類酶都是胞內(nèi)酶。在這些酶的順序作用下，糖分被逐步轉(zhuǎn)化為酒精。2.2.4所謂發(fā)酵，是指微生物細(xì)胞，在無(wú)氧條件下，進(jìn)行無(wú)氧呼吸，將吸收的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)通過(guò)細(xì)胞內(nèi)酶的作用，進(jìn)行一系列的生物化學(xué)反應(yīng)，把復(fù)雜的有機(jī)物分解為比較簡(jiǎn)單的生化中間產(chǎn)物，同時(shí)放出一定能量的過(guò)程，就叫做發(fā)酵?；蛘吆?jiǎn)單地說(shuō)，就是在無(wú)氧條件下，微生物將復(fù)雜的有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)楹?jiǎn)單的產(chǎn)物的過(guò)程，就叫做發(fā)酵。所謂酒精發(fā)酵，就是指發(fā)酵酵中的糖類物質(zhì)，在無(wú)氧條件下，受酵母細(xì)胞中酒化酶的作用，產(chǎn)生酒精的全過(guò)程。酒精的發(fā)酵過(guò)程中，酵母菌的發(fā)酵是屬于厭氣性發(fā)酵，進(jìn)行著無(wú)氧呼吸，發(fā)生著復(fù)雜的生化反應(yīng)。從整個(gè)發(fā)酵工藝來(lái)講，既有發(fā)酵醪中的淀粉、糊精繼續(xù)被糖化酶作用，水解生成糖類物質(zhì)的反應(yīng)，同時(shí)又有發(fā)酵醪中的蛋白質(zhì)在蛋白酶的作用下，水解生成小分子的蛋白胨、肽和各種氨基酸的反應(yīng)，這些水解產(chǎn)物一部分被酵母細(xì)胞吸收合成菌體，另一部分則發(fā)酵生成了酒精和二氧化碳，還要產(chǎn)生副產(chǎn)物雜醇油、甘油等。糖蜜酒精發(fā)酵過(guò)程是不需氧的生物化學(xué)氧化過(guò)程，其生物氧化自成體系，反應(yīng)過(guò)程中生成還原態(tài)的NAD·2H，用于乙醛的還原，而其自身被氧化恢復(fù)成氧化態(tài)的NAD。輔酶上的氧化還原過(guò)程，即酒精發(fā)酵氫的傳遞過(guò)程。所以酵母進(jìn)行糖蜜酒精發(fā)酵時(shí)宜在密閉的發(fā)酵罐中進(jìn)行。酵母進(jìn)行糖蜜酒精發(fā)酵時(shí)，在有氧的情況下，由于進(jìn)行了呼吸作用，而酒精產(chǎn)量大大降低，糖的消耗速度在單位時(shí)間內(nèi)也減慢。有氧情況下，為什么糖蜜酒精發(fā)酵的發(fā)酵率反而減低？從酒精發(fā)酵反應(yīng)式可總結(jié)如下：C6H12O6+2ADP+2H3PO4→2C2H5OH+2ATP+2CO2↑在酒精發(fā)酵過(guò)程中，在無(wú)氧情況下，一分子葡萄糖經(jīng)酵母酒化酶系的催化作用最終生成二分子的乙醇，二分子ATP，二分子二氧化碳，同時(shí)在酒精發(fā)酵中進(jìn)行底物水平磷酸化，每發(fā)酵一分子葡萄糖產(chǎn)生3分子ATP，同時(shí)需要用去2分子ADP和2分子磷酸：2ADP+2Pi→2ATP在有氧的情況下，進(jìn)行電子傳遞磷酸化，每消耗一分子葡萄糖，則產(chǎn)生38個(gè)ATP，因此也需要38個(gè)分子的ADP和Pi：38ADP+38Pi→38ATP在酵母細(xì)胞內(nèi)，ADP和Pi量是有限的，由于發(fā)酵的高速度進(jìn)行，ADP和Pi已經(jīng)被充分利用了，當(dāng)有氧的情況下進(jìn)行了電子傳遞磷酸化，生成大量的ATP，因而消耗了大量的ADP和Pi，而用來(lái)進(jìn)行發(fā)酵的底物磷酸化就會(huì)感到不足，從而降低了發(fā)酵速度，因此在有氧的情況下，糖蜜酒精發(fā)酵的效應(yīng)反而降低。由此可見(jiàn)，糖蜜酒精發(fā)酵宜在密閉的發(fā)酵罐內(nèi)進(jìn)行。2.2.5糖蜜酒精發(fā)酵機(jī)理酵母進(jìn)入糖化醪后，糖分被酵母細(xì)胞吸收滲入細(xì)胞內(nèi)，經(jīng)過(guò)酵母細(xì)胞內(nèi)糖-酒轉(zhuǎn)化酶系統(tǒng)的作用，最終生成酒精、CO2和能量，其中一部分能量被酵母細(xì)胞用作新陳代謝的能源，余下的部分能量和酒精及CO2一起，通過(guò)細(xì)胞膜排出細(xì)胞外。酵母菌就是以這種方式進(jìn)行糖的酒精發(fā)酵的。酵母酒精發(fā)酵的4個(gè)階段：①葡萄糖磷酸化和異構(gòu)化，然后裂解為能轉(zhuǎn)化的兩種磷酸丙糖（甘油醛-3-P和磷酸二羥丙酮）。②磷酸丙糖中的甘油醛-3-P的醛基經(jīng)NAD+氧化成羧基，伴隨著Pi的攝取，此反應(yīng)形成甘油酸-1，3-2P，其能量足以轉(zhuǎn)移Pi到ADP上形成ATP。③Pi從甘油酸的3位轉(zhuǎn)移到2位，然后脫水形成磷酸烯醇式丙酮酸，它提供足夠能量以轉(zhuǎn)移Pi到ADP上。④丙酮酸脫羧形成乙醛，乙醛為氫受體，其羰基氧化甘油醛-3-P脫氫所生成的NADH（H+），從而再生NAD+，乙醛生成乙醇。酵母酒精發(fā)酵全過(guò)程的12步反應(yīng)：（1）發(fā)酵醪中的葡萄糖，被酵母吸收后，在ATP與己糖激酶的催化下，將葡萄糖變?yōu)?—磷酸葡萄糖。Mg2+作激活劑。（2）轉(zhuǎn)化為6—磷酸葡萄糖后，再經(jīng)酵母細(xì)胞中磷酸己糖異構(gòu)酶催化下，生成6-磷酸果糖。（3）6—磷酸果糖在磷酸果糖激酶的催化下，降解成為1，6—二磷酸果糖。（4）1，6—二磷酸果糖在醛縮酶的作用下，生成磷酸二羥丙酮和3—磷酸甘油醛。（5）此時(shí)的磷酸二羥丙酮，在磷酸丙糖異構(gòu)酶催化下，又生成3—磷酸甘油醛。（6）3—磷酸甘油醛在3—磷酸甘油醛脫氫酶的催化下，生成1，3—二磷酸甘油酸。（7）1，3—二磷酸甘油酸在磷酸甘油激酶的催化下，生成3—磷酸甘油酸。（8）3—磷酸甘油酸在磷酸甘油酸變位酶催化下、生成2—磷酸甘油酸。（9）2—磷酸甘油酸在烯醇化酶催化下，生成2—磷酸烯醇式丙酮酸。（10）2—磷酸烯醇式丙酮酸在丙酮酸激酶的催化下、生成烯醇式丙醇酸，由于烯醇式丙酮酸很不穩(wěn)定，立即就會(huì)生成丙酮酸。（11）丙酮酸在丙酮酸脫氫酶催化下生成乙醛。（12）乙醛在乙醇脫氫酶的作用下就生成了酒精。2.2.6提高糖蜜酒精發(fā)酵效率的方法一方面要注意調(diào)整酵母的外界環(huán)境條件，使外因適于酵母內(nèi)在規(guī)律要求，另一方面馴養(yǎng)和選育耐高滲透壓和耐高溫的優(yōu)良酵母菌種，以適于糖蜜酒精發(fā)酵。

調(diào)整酵母外界環(huán)境的滲透壓是提高糖蜜酒精發(fā)酵效率的關(guān)鍵，酵母細(xì)胞內(nèi)酶系催化效率的提高，依賴于酵母細(xì)胞質(zhì)膜的半滲透作用。所以，糖蜜酒精發(fā)酵要求發(fā)酵醪要有適當(dāng)?shù)臐B透壓，才有利于酵母半透性細(xì)胞質(zhì)膜對(duì)醪液中C、N源、生長(zhǎng)素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收利用，才能加速細(xì)胞內(nèi)酶系的催化反應(yīng)速度，從而使發(fā)酵率進(jìn)一步提高。為了保證酒母細(xì)胞質(zhì)膜半滲透作用的正常進(jìn)行，對(duì)于糖蜜原料，特別是低純度糖蜜原料，應(yīng)想辦法先除去搪蜜中的焦糖、黑色素、果膠等膠體物質(zhì)；只有適當(dāng)降低糖密濃度和粘度才能調(diào)整至適宜的滲透壓，才能保證酵母細(xì)胞質(zhì)膜半滲透作用的正常進(jìn)行和提高工作效率。

其它工藝條件也能直接影響發(fā)酵效率，如果調(diào)整適宜的發(fā)酵溫度，發(fā)酵效率也明顯提高。2．3糖蜜酒精的發(fā)酵方法糖蜜酒精發(fā)酵方法很多，基本上可分為間歇法與連續(xù)法兩大類。2.3.1間歇發(fā)酵法根據(jù)藝和設(shè)備不同，間歇發(fā)酵法又可分為開(kāi)放式、密閉式、分割式、分段添加和連續(xù)流加等發(fā)酵方法。

①開(kāi)放式間歇發(fā)酵法此法的特點(diǎn)是醪液在敞開(kāi)的發(fā)酵槽內(nèi)進(jìn)行發(fā)酵，操作是間歇進(jìn)行，發(fā)酵槽一般用水泥制成，也可用鋼板制成，發(fā)酵槽內(nèi)裝有冷卻管和蒸汽管，使用時(shí)先用石灰乳、熱水充分洗滌及消毒。培養(yǎng)酒母稀糖蜜濃度為12—15％，pH4.0—5.0，接入10％的種子，25—30℃培養(yǎng)至濃度為6—8％時(shí)即為成熟灑母。濃度為20％的稀糖液送入發(fā)酵槽，同時(shí)接入20％的酒母，接種溫度隨季節(jié)而改變，夏季27℃，冬季為32℃，酒母添加后不久就進(jìn)行前發(fā)酵，再約經(jīng)10小時(shí)開(kāi)始主發(fā)酵，溫度逐漸上升，這時(shí)要注意降溫，發(fā)酵時(shí)間約需30—40小時(shí)，成熟醪含酒精6—7％(容量)。

開(kāi)放式間歇發(fā)酵法的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，容易上馬，操作簡(jiǎn)便。缺點(diǎn)是直接與空氣接觸不利于嫌氣性發(fā)酵，容易感染雜菌，同時(shí)也容易導(dǎo)致酒精揮發(fā)損失及CO2無(wú)法回收，設(shè)備利用率低。此法的特點(diǎn)是在密閉的容器內(nèi)進(jìn)入，嫌氣性發(fā)酵條件較好，能防止雜菌感染，發(fā)酵率穩(wěn)定，可以回收CO2，酒精損失較少。

酒母罐預(yù)先以100℃空消1小時(shí)，送入12—15％的稀糖液后，再加熱到100℃，滅菌30分鐘，實(shí)消后加入濃硫酸調(diào)節(jié)pH4.5—5.0，然后冷卻到30℃時(shí)接入種母，培養(yǎng)濃度降至6—8％時(shí)即為成熟酒母。

將已殺菌的濃度為20％的稀糖液送入密閉式發(fā)酵槽，冷卻至80℃時(shí)接入10％的酒母，保溫30—35此法是利用發(fā)酵正常的主發(fā)酵醪，把它抽出一部分(1／3或1／2)送人第二發(fā)酵罐，作為第二發(fā)酵罐的酒母，兩個(gè)發(fā)酵罐各用稀糖液添加滿，第一個(gè)罐讓它發(fā)酵完畢，然后蒸餾，而第二個(gè)發(fā)酵罐在進(jìn)入主發(fā)酵期時(shí)，又分割出1／3或1／2的發(fā)酵醪送入第三個(gè)發(fā)酵罐，作為第三個(gè)發(fā)酵罐的酒母，再分別添加滿稀搪液，如此依次進(jìn)行下去，分割主發(fā)酵醪進(jìn)行發(fā)酵。

此法優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省酒母的制備，分割主發(fā)酵醪作為酒母，接種量較大，可以縮短發(fā)酵時(shí)間，缺點(diǎn)是容易感染雜菌。為了減少雜菌感染的機(jī)會(huì)，每天更換新種兩次，或在重復(fù)分割時(shí)，將發(fā)酵醪酸化調(diào)整為pH4.0，或添加適量的氟化鈉或五氯代苯酚鈉等化學(xué)防腐劑。我國(guó)南方小型糖蜜酒精工廠采用此法較普通。稀糖液濃度以全糖分為標(biāo)準(zhǔn)，冬季為12—13％，夏季為11—12％，酒母稀糖液的濃度一般比發(fā)酵所用的低2—3％，發(fā)酵時(shí)間只需要30—36小時(shí)，成熟醪含酒精夏季6—6.5％(容量)，冬季6.5—7％(容量)。

④分段添加發(fā)酵法分段添加發(fā)酵法的特點(diǎn)是將酵母培養(yǎng)階段和發(fā)酵階段明顯地劃分開(kāi)來(lái)，根據(jù)兩者不同的目的要求，采取不同的技術(shù)條件，在發(fā)酵過(guò)程中盡可能維持醪液中的糖分一致，使酵母在較穩(wěn)定的情況下發(fā)酵，由于采用分段添加糖液，保持了醒液中較低的糖分和較高的酒精分。

分段添加發(fā)酵法是在發(fā)酵罐中加入10—20％的成熟酒母，并且分三次或更多次加入基本稀糖液。第一、第二次添加發(fā)酵罐容積20％的糖液，第三次加入發(fā)酵罐容積40—50％的糖液。為了使酵母很好地增殖，在第一次及第二次添加時(shí)，通空氣一小時(shí)，而第三次添加時(shí)則通氣15-20分鐘，如果沒(méi)有通風(fēng)設(shè)備，添加速度應(yīng)盡量慢。

當(dāng)糖度降到5.5—6％時(shí)，才開(kāi)始添加基本稀糖液，稀糖液混入后的濃度應(yīng)在7.5％左右，最后一次添加的稀糖液濃度應(yīng)該保證成熟醪的酒精含量為8.5—9％(容量)，錘度為5.5-—6.5％，發(fā)酵溫度宜控制30—35℃⑤連續(xù)流加發(fā)酵法連續(xù)流加發(fā)酵法的特點(diǎn)是把成熟的酒母一次加入發(fā)酵罐中，然后連續(xù)流加基本糖液，連續(xù)流加基本糖液的速度應(yīng)控制，使發(fā)酵糖液的濃度大致相同，這樣可使發(fā)酵時(shí)間大大縮短，發(fā)醪中酒精含增高。

連續(xù)流加發(fā)酵法是先將占發(fā)酵醪總?cè)萘考s30%的成熟酒母醪一次放入發(fā)酵罐中，然后加入相同數(shù)量的濃度為14％的稀糖液，通入空氣，使其與酒母混勻，促使酒母很快增殖，約經(jīng)過(guò)兩小時(shí)，發(fā)酵度降低7—7.5％，這時(shí)就連續(xù)地加入濃度32—35％的基本稀糖液，連續(xù)流加基本糖液的速度，主要是維持加入過(guò)程中發(fā)酵醪的濃度在10％左右。采用連續(xù)流加發(fā)酵法，發(fā)酵最高溫度須控制在33—34℃，發(fā)酵總時(shí)間只有15—20小時(shí)，發(fā)酵醪的酒精含量可達(dá)9％(容量)以上2.3.2連續(xù)發(fā)酵法間歇式發(fā)酵是始終在一個(gè)容器內(nèi)進(jìn)行，酵母始終處在一個(gè)變動(dòng)的環(huán)境中，即酵母的繁殖與生命活動(dòng)是在糖分不斷下降，酒精含量逐步增加的變化過(guò)程中進(jìn)行的。連續(xù)發(fā)酵與此相反，發(fā)酵的每一個(gè)階段是在各個(gè)不同的容器中進(jìn)行，對(duì)每個(gè)容器來(lái)講，醪液的濃度，酒精的含量，pH，溫度等因素是一定的，這樣，酵母由于適應(yīng)穩(wěn)定外界的環(huán)境，其發(fā)酵能力加強(qiáng)，發(fā)酵率也相應(yīng)提高，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程連續(xù)化，操作方便，生產(chǎn)管理穩(wěn)定，大大減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度和節(jié)省勞動(dòng)力，為實(shí)現(xiàn)儀表自動(dòng)控制提供了有利條件，同時(shí)由于連續(xù)發(fā)酵法，節(jié)約了非生產(chǎn)時(shí)間，提高了發(fā)酵設(shè)備利用率。我國(guó)南方利用甘蔗糖蜜與北方利用甜菜糖蜜生產(chǎn)酒精的工廠，大都采用連續(xù)發(fā)酵法。糖蜜酒精連續(xù)發(fā)酵的方法較多，現(xiàn)歸納如下：多級(jí)連續(xù)發(fā)酵法多級(jí)連續(xù)發(fā)酵法又稱自流式連續(xù)流動(dòng)發(fā)酵法，是在一組串聯(lián)幾個(gè)發(fā)酵罐中進(jìn)行的，罐的數(shù)量及位置可以不同。通常采用9—10個(gè)罐串聯(lián)起來(lái)，它們的位置可以在高度相同的一個(gè)平面上或者高度不同的兩個(gè)平面上，呈梯級(jí)式。酒母和基本稀糖液，以一定的速度連續(xù)地流入前兩個(gè)發(fā)酵罐，發(fā)酵時(shí)醪液從#1發(fā)酵罐上部沿連通管流入#2發(fā)酵罐底部，再經(jīng)#2發(fā)酵罐上部流入#3發(fā)酵罐底部，這樣順序連續(xù)流動(dòng)，經(jīng)過(guò)一組串聯(lián)的發(fā)酵設(shè)備所連接的空間，酵母完成增殖和發(fā)酵作用的全過(guò)程，成熟醪從最后的發(fā)酵罐中連續(xù)排出，送去蒸餾。多級(jí)連續(xù)發(fā)酵法的特點(diǎn)是：把前兩個(gè)發(fā)酵罐作為主體罐，在酒母與基本稀糖液連續(xù)流加的條件下，酵母處在對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，保持旺盛的生命活動(dòng)能力，發(fā)酵一開(kāi)始便達(dá)到主發(fā)酵期，發(fā)酵時(shí)間可以大大縮短。在間歇分批發(fā)酵過(guò)程中，酵母的萌發(fā)期較長(zhǎng)，然而在連續(xù)發(fā)酵過(guò)程中，酵母的萌發(fā)期的時(shí)間取決于主罐中醪液交換的速度和第一次加入酵母的數(shù)量。換句話說(shuō)，如果交換速度過(guò)大，在營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富的情況下，雖然酵母的生長(zhǎng)速度加大，但不利于酵母的積累，往往酵母來(lái)不及繁殖就有可能被流掉，酵母積累便在后面幾個(gè)罐內(nèi)進(jìn)行，并且速度緩慢。為了消除這一現(xiàn)象，主罐的發(fā)酵醪交換速度應(yīng)比其他發(fā)酵罐的進(jìn)度低一些，為此可加大主發(fā)酵罐的容量，或者利用一組罐的前兩罐作主罐，這種方法使酵母的積累在第一罐內(nèi)結(jié)束，而使第二、第三發(fā)酵罐酵母細(xì)胞含量變化不大，使連續(xù)發(fā)酵穩(wěn)定在一定的酵母數(shù)量。酵母在主罐中積累過(guò)程也取決于它的初始含量，在連續(xù)發(fā)酵過(guò)程中控制主發(fā)酵罐的酵母數(shù)量甚為重要，需要掌握好發(fā)酵醪的流加速度，使其交換速度與酵母的生長(zhǎng)速度達(dá)到相對(duì)平衡。另外，糖蜜連續(xù)發(fā)酵一些重要的因子，如糖濃度、pH、溫度、酵母數(shù)量和酒精濃度在各個(gè)發(fā)酵罐內(nèi)雖不相同，但能控制保持相對(duì)穩(wěn)定性，因而可以避免和間歇發(fā)酵過(guò)程中由于代謝產(chǎn)物反饋抑制作用，酒精濃度增加，致使酵母出現(xiàn)過(guò)早衰亡的現(xiàn)象，使酵母連續(xù)發(fā)酵作用得到充分發(fā)揮，因此，發(fā)酵率可以相應(yīng)提高。多級(jí)連續(xù)發(fā)酵節(jié)約了非生產(chǎn)時(shí)間，所以設(shè)備利用率相應(yīng)提高。但應(yīng)該看到多級(jí)連續(xù)發(fā)酵經(jīng)常會(huì)因雜菌感染，不可能長(zhǎng)期維持下去，必須定期更換酵母種子，一般每隔幾天，必要時(shí)甚至每隔7—8天各發(fā)酵罐需要交替排空滅菌再重新接入酵母種子進(jìn)行發(fā)酵。②循環(huán)(往復(fù))多級(jí)連續(xù)發(fā)酵法此法的特點(diǎn)是發(fā)酵設(shè)備與多級(jí)連續(xù)發(fā)酵法相同，但管道布置與換種操作則不同，共同點(diǎn)是發(fā)酵設(shè)備同樣由9至10個(gè)發(fā)酵罐一組串聯(lián)起來(lái)，酒母與基本稀糖液的流加，由#1、#2發(fā)酵罐，依次經(jīng)過(guò)所有的發(fā)酵罐完成連續(xù)發(fā)酵的全過(guò)程，成熟醪從最終發(fā)酵罐排出，送去蒸餾。不同點(diǎn)是：最終發(fā)酵罐成熟醪蒸餾后，立即刷罐滅菌，接入酵母新種，連續(xù)流加基本糖液，其它各發(fā)酵罐依次滅菌接入發(fā)酵醪，以相反的方向連續(xù)流動(dòng)進(jìn)行連續(xù)發(fā)酵，這樣尾罐變?yōu)槭坠蓿瑢?shí)現(xiàn)了循環(huán)連續(xù)發(fā)酵法。該法的優(yōu)點(diǎn)是不需用泵轉(zhuǎn)換，可簡(jiǎn)化操作，節(jié)省電力消耗。’③通氣攪拌多級(jí)連續(xù)發(fā)酵法為了使糖蜜酒精連續(xù)發(fā)酵在均勻相(或均質(zhì))情況下進(jìn)行，同時(shí)保證有足夠或較多的酵母數(shù)量。我國(guó)一些糖蜜酒精廠，在一組發(fā)酵罐串聯(lián)起來(lái)的發(fā)酵系統(tǒng)中第一個(gè)罐采用通氣攪拌或間歇通氣攪拌措施，保持足夠和較多量酵母的情況下，通過(guò)連續(xù)流加基本稀糖液，使酵母迅速處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)階段，保持其旺盛的生命力，和提高酵母的比生長(zhǎng)速度，是獲得高發(fā)酵率的關(guān)鍵。在隨后的各級(jí)發(fā)酵罐中，隨著糖液濃度降低，酵母比生長(zhǎng)速度也逐漸緩慢降低。所以，設(shè)計(jì)糖蜜酒精連續(xù)發(fā)酵方案時(shí)，宜采用雙流和多流系統(tǒng)，即糖液同時(shí)流入前2—3個(gè)發(fā)酵罐，以便保持酵母一定的比生長(zhǎng)速度。間歇通氣攪拌對(duì)穩(wěn)定和保證較高的比生長(zhǎng)速度更為有利。④回收酵母多級(jí)連續(xù)發(fā)酵法此法的特點(diǎn)是將發(fā)酵醪的酵母，用高速離心機(jī)回收再用。由于回收大量的酵母，在發(fā)酵過(guò)程中一開(kāi)始便有足夠多量的酵母，發(fā)酵特別旺盛，代謝產(chǎn)物酒精立即大量積聚。由于代謝產(chǎn)物的反饋抑制作用，發(fā)酵過(guò)程中隨著酒精濃度迅速增高，抑制了酵母的增殖，使酵母迅速衰亡。因此，酵母耗糖的損失相應(yīng)減少，酒精產(chǎn)率相應(yīng)可增加2％左右，連續(xù)發(fā)酵時(shí)間可縮短8—10小時(shí)，所以此法的優(yōu)點(diǎn)是發(fā)酵周期短，產(chǎn)率高，設(shè)備利用率高。回收酵母多級(jí)連續(xù)發(fā)酵是在四個(gè)一組串聯(lián)的發(fā)酵罐中進(jìn)行，連續(xù)發(fā)酵用糖液濃度為30—34％，來(lái)自活化罐的成熟酒母及發(fā)酵濃糖液送入第一個(gè)發(fā)酵罐的底部，發(fā)酵醪向上升起，沿導(dǎo)管流入第二發(fā)酵罐的底部，依次流入第三個(gè)發(fā)酵罐。這樣的輸送方向保證了酵母在整個(gè)發(fā)酵期間都處于懸浮狀態(tài)。由于發(fā)酵作用產(chǎn)生代謝產(chǎn)物酒精和二氧化碳，醪液比重沿罐高度而逐漸降低，這樣能防止發(fā)酵醪把剛送來(lái)的糖液帶走。第三與第四兩個(gè)發(fā)酵罐之間上部用導(dǎo)管相連，發(fā)酵醪由第四發(fā)酵罐的下部放出，使酵母沉降，便于回收。發(fā)酵醪的流動(dòng)速度需調(diào)節(jié)到第一罐發(fā)酵度14％，第二罐發(fā)酵度10％，第三罐發(fā)酵度6.5％，第四罐6.1％，成熟醪酒精濃度約為8.8％(容量)。從發(fā)酵醪分離回收的酵母漿，約為發(fā)酵醪容積的15％，此酵母漿送至酒母罐，添加濃度11—12％稀糖液并添加硫酸，位酸度達(dá)1—1.3°，再加過(guò)磷酸鈣，而不加氮源養(yǎng)料，當(dāng)濃度降低至4.5—5％時(shí)，即將酒母醪送至發(fā)酵罐，在發(fā)酵過(guò)程所釋出的二氧化碳，通過(guò)捕集器，而洗水則用來(lái)稀釋糖蜜，發(fā)酵醪用泵送入沉降槽，通過(guò)高速離心分離器將醪液和酵母分離，醪液送去蒸餾，酵母重回至活化罐中，如此反復(fù)使用15次左右。連續(xù)發(fā)酵與間歇發(fā)酵相比，酵母菌發(fā)酵的各階段都是在不同的發(fā)酵罐內(nèi)進(jìn)行，發(fā)酵中控制的pH值、精度、溫度、酒精含量等都能相對(duì)穩(wěn)定在酵母菌發(fā)酵所需的范圍內(nèi)，即酵母菌的生長(zhǎng)、繁殖、代謝環(huán)境穩(wěn)定，其發(fā)酵能力強(qiáng)。并且酵母菌的發(fā)酵幾乎不存在適應(yīng)期，糖化醪或糖密一進(jìn)發(fā)酵罐就能進(jìn)行發(fā)酵，使整個(gè)生產(chǎn)周期縮短10—20小時(shí)，能提高設(shè)備利用率20—25％。糖蜜酒精連續(xù)發(fā)酵采用多級(jí)比單級(jí)有利，因?yàn)槎嗉?jí)連續(xù)發(fā)酵可以比較充分地利用基質(zhì)，而第一級(jí)發(fā)酵罐流出的發(fā)酵醪中未利用的基質(zhì)，可以在以后的各級(jí)發(fā)酵罐內(nèi)被繼續(xù)消耗，因而多級(jí)連續(xù)發(fā)酵效率較高。其次是第一級(jí)發(fā)酵罐的酵母細(xì)胞數(shù)量立即達(dá)到對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的數(shù)量，取消酵母繁殖中的遲滯期，使多級(jí)連續(xù)發(fā)酵一開(kāi)始便進(jìn)入主發(fā)酵階段，從而取消了前發(fā)酵階段，縮短了連續(xù)發(fā)酵過(guò)程的總時(shí)間，提高了設(shè)備利用率。多級(jí)連續(xù)發(fā)酵法可分為單濃度連續(xù)發(fā)醉法和雙濃度連續(xù)發(fā)酵法兩種。單濃度連續(xù)發(fā)酵法是酒母培養(yǎng)與連續(xù)發(fā)酵醪的糖液均采用同一種濃度：22—25oBx；雙濃度連續(xù)發(fā)酵法酒母的培養(yǎng)液采用低濃度糖液，濃度為14—18oBx；連續(xù)發(fā)酵法添加基本稀糖液采用高濃度糖液，濃度為32—40oBx。由于糖蜜濃度高、黏度大、灰分多，因此糖蜜酒精發(fā)酵多采用雙濃度雙流加工藝以解決酵母生長(zhǎng)和酒精發(fā)酵最適條件不用的難題。2.3.3從CO?糖蜜酒精發(fā)酵過(guò)程中放出大量CO2。發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生CO2的主要來(lái)源是在酵母菌羧化酶及羧化輔酶的催化作用下，丙酮酸脫羧變?yōu)橐胰┎⒎懦鯟O2，乙醛在酵母的乙醇脫氫酶作用下還原為酒精。

根據(jù)糖蜜酒精發(fā)酵化學(xué)反應(yīng)式：

C12H22O11十H2O→2C6H12O6

342.2

2×180

C6H12O6→2C2H5OH十2CO2↑

2×46

2×44

100公斤蔗糖可生成105.26公斤轉(zhuǎn)化糖。

理論上1噸蔗糖應(yīng)產(chǎn)生538.1公斤無(wú)水酒精，或682公升無(wú)水酒精(以20℃計(jì)算)，或677.6公升無(wú)水酒精(以15℃計(jì)算)，同時(shí)產(chǎn)461.9公斤CO2，可見(jiàn)糖蜜酒精發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生CO2數(shù)量不少。一個(gè)年產(chǎn)3000噸糖蜜酒精工廠每小時(shí)排出CO2400-580公斤，每年排出CO22736噸。目前國(guó)內(nèi)不少酒精工廠回收CO2綜合利用生產(chǎn)液體CO2、干冰等。

在酒精發(fā)酵過(guò)程中，CO2的排出需要通過(guò)含有酒精的發(fā)酵醪層，于是就被酒精蒸汽所飽和，因此，CO2排出的同時(shí)必然帶走醪液中的一部分酒精。另外，酒精發(fā)酵醪表面的蒸發(fā)也使部分酒精必然隨著CO2氣體而排出。排出的CO2所帶走的酒精數(shù)量與發(fā)酵醪的溫度、酒精濃度以及蒸發(fā)表面的狀態(tài)都有密切的關(guān)系。根據(jù)糖蜜酒精工廠實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，發(fā)酵過(guò)程中CO2帶出的酒精量按產(chǎn)量的1—1.169％計(jì)，則一個(gè)年產(chǎn)3000噸的糖蜜酒精工廠每年由于CO2所帶走的酒精即達(dá)30000—2．4雙糖流加發(fā)酵工藝流程2.4.1工藝流程圖酵母固體斜面菌種營(yíng)養(yǎng)鹽硫酸水糖蜜糖蜜貯罐液體試管營(yíng)養(yǎng)液高位槽硫酸高位槽泵泵三角瓶 糖蜜高位槽糖液酸化罐1#連續(xù)稀釋器 糖蜜磅秤小酒母罐2#連續(xù)稀釋器 糖蜜供應(yīng)器 3#連續(xù)稀釋器 酒母培養(yǎng)稀糖液 酒母罐 發(fā)酵基本糖液 酒母泡沫捕集器酒精回收液 1#主發(fā)酵罐泡沫捕集器酒精回收液 連續(xù)發(fā)酵罐組 9#后發(fā)酵罐 計(jì)量罐 CO2 成熟醪 液體CO2車(chē)間蒸餾車(chē)間 液體二氧化碳干冰2.4.2工藝流程說(shuō)明（1）糖蜜的處理糖蜜自糖蜜貯池流出，經(jīng)除砂器除去部分砂土，然后用泵送到糖蜜磅，由電動(dòng)觸點(diǎn)自動(dòng)控制計(jì)量后，放至糖蜜池，然后用往復(fù)泵送到4樓的糖蜜高位箱暫貯。酒母擴(kuò)大培養(yǎng)所用的糖蜜自糖蜜高位箱經(jīng)液位調(diào)節(jié)器維持恒壓流入1號(hào)連續(xù)稀釋器內(nèi)，加入硫酸、磷酸及銨鹽溶液，使糖液達(dá)到一定的酸度和濃度后，送入一組串聯(lián)的酸化罐中進(jìn)行相當(dāng)時(shí)間酸化處理后，再流入2號(hào)連續(xù)稀釋器內(nèi)，加水進(jìn)行第二次稀釋至所需的濃度后，進(jìn)入酒母罐內(nèi)。而供主發(fā)酵用的糖蜜自糖蜜高位箱經(jīng)液位調(diào)節(jié)器維持恒壓流入3號(hào)連續(xù)稀釋器內(nèi)，加水一次稀釋至所需的濃度后，連續(xù)地送入1號(hào)主發(fā)酵罐內(nèi)。糖液的稀釋箱流量窺測(cè)器及檢驗(yàn)器控制其錘度及流量，同時(shí)在2號(hào)、3號(hào)兩稀釋器流入一定量的甲醛溶液，其量根據(jù)工藝要求，由閥門(mén)控制。

營(yíng)養(yǎng)鹽、硫酸銨及過(guò)磷酸鈣用70℃熱水溶解并浸出成澄清溶液后，用（2）糖液的發(fā)酵糖液進(jìn)行酒精發(fā)酵所需的酒母，經(jīng)各階段擴(kuò)大培養(yǎng)后，進(jìn)入酒母罐，并連續(xù)流進(jìn)稀糖液，開(kāi)始連續(xù)培養(yǎng)，而成熟的酒母醪則自酒母罐底部連續(xù)送入1號(hào)主發(fā)酵罐內(nèi)。

酵母擴(kuò)大培養(yǎng)采用間歇通風(fēng)培養(yǎng)，所需的空氣，由空氣壓縮機(jī)供給，經(jīng)空氣凈化器和空氣過(guò)濾器處理后入酒母罐和1號(hào)主發(fā)酵罐。

糖蜜酒精連續(xù)發(fā)酵是在一組串聯(lián)的發(fā)酵罐與后發(fā)酵罐內(nèi)完成，擴(kuò)大培養(yǎng)酒母所用稀糖液不斷地定量流入1號(hào)主發(fā)酵罐，主發(fā)酵用的濃糖液也是不斷地定量流入1號(hào)主發(fā)酵罐，與酒母罐送來(lái)的酒母醪混合開(kāi)始發(fā)酵，然后逐個(gè)地、自上而下地通過(guò)所有的發(fā)酵罐和后發(fā)酵罐，約36小時(shí)左右，發(fā)酵即告成熟，成熟醪自最后一個(gè)后發(fā)酵罐底部排出，用成熟醪泵送去蒸餾。

發(fā)酵過(guò)程產(chǎn)生大量的二氧化碳和泡沫，引入泡抹捕集罐內(nèi)消除泡沫，積聚沫液，CO2氣體再導(dǎo)入CO2洗滌器內(nèi)，用水洗出其中夾帶的酒精，收集得到的沫液用泵送回后發(fā)酵罐再行發(fā)酵，CO2洗水(淡酒液)則送入最末一個(gè)成熟醪計(jì)量罐內(nèi)連同成熟醪一起送去蒸餾，CO2則導(dǎo)入液體CO2車(chē)間，經(jīng)壓縮冷卻制成商品液體二氧化碳和固體干冰。2．5雙糖流加發(fā)酵工藝流程選擇及論證酒母培養(yǎng)與酒精發(fā)酵采用不用的濃度，分別流加到相應(yīng)的設(shè)備上。糖蜜中可發(fā)酵糖占50%左右，在連續(xù)發(fā)酵時(shí)為了保證酵母的繁殖速率，連續(xù)酒精發(fā)酵多采用雙流加工藝，其特色是在酒母罐流加14~18oBx的低濃度稀糖液，在發(fā)酵罐罐流加32~40oBx的高濃度稀糖液。為了提高1#主發(fā)酵罐的抗雜菌污染能力，1#主發(fā)酵罐的酒分多控制在4%~6%（體積分?jǐn)?shù)），因此1#主發(fā)酵罐具有酒母罐和發(fā)酵罐雙重功能。在發(fā)酵罐流入高濃稀糖液是為了提高流加糖的平均糖分，保證連續(xù)發(fā)酵效率。整個(gè)工藝流程包括糖蜜原料及其貯存、稀糖液的制備和處理、糖蜜酒精酵母及其培養(yǎng)和糖蜜酒精發(fā)酵四個(gè)過(guò)程。2.5.1糖蜜1、糖蜜種類糖蜜是甘蔗或甜菜糖廠的一種副產(chǎn)品，又稱廢糖蜜，俗稱橘水。糖蜜含糖量較高，因其本身就含有相當(dāng)數(shù)量的可發(fā)酵性糖，只須添加酵母便可直接發(fā)酵生產(chǎn)酒精，是大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)制造酒精的良好原料。隨著我國(guó)制糖工業(yè)的發(fā)展，糖蜜的產(chǎn)量日益增加，我國(guó)不少糖廠都附設(shè)酒精車(chē)間，作為綜合利用糖蜜生產(chǎn)酒精。

從制糖原料來(lái)分，糖蜜可分為甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜。

①甘蔗糖蜜甘蔗糖蜜是以甘蔗為原料糖廠的一種副產(chǎn)物。我國(guó)南方各省，如廣東、廣西、福建、四川和臺(tái)灣等省均盛產(chǎn)甘蔗，甘蔗糖廠較多。因此，甘蔗糖蜜的產(chǎn)量也較大，產(chǎn)量約為原料甘蔗的2.5-3％。甘蔗糖蜜中含有較大量的蔗糖和轉(zhuǎn)化糖。②甜菜糖蜜甜菜糖蜜為甜菜糖廠的一種副產(chǎn)物，它的產(chǎn)量約為甜菜的3-4％，甜菜的生產(chǎn)在我國(guó)以東北、西北、華北地區(qū)為主。目前我國(guó)黑龍江、遼寧、吉林、內(nèi)蒙古等省區(qū)，都興建了不少利用甜菜制糖的工廠，許多糖廠都附設(shè)酒精車(chē)間。

甜菜糖蜜與甘蔗糖蜜的主要區(qū)別是甜菜糖蜜中轉(zhuǎn)化糖含量極少，而蔗糖含量較多，占絕大部分，甘蔗糖蜜成微酸性，pH6.2，而甜菜糖蜜則呈微堿性，pH7.4，甜菜糖蜜中氮素含量1.68-2.3%，甘蔗糖蜜中氮素含量0.5%，雖然甜菜糖蜜的氮素含量比甘蔗糖蜜多，但是占甜菜糖蜜含氮量50%的甜菜堿很少被酵母消化（在強(qiáng)烈通風(fēng)下僅消化50%）。2、糖蜜成分糖蜜是蔗糖結(jié)晶的母液，含有蔗汁中天然成分和在蔗汁處理和煮糖時(shí)的添加物質(zhì)以及蔗汁處理和煮糖時(shí)的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物，如焦糖、黑色素等。因此糖蜜成分與原料品種、產(chǎn)地和加工方法有關(guān)，一般甘蔗糖蜜錘度為80~90oBx，微酸性，酸度在10o左右，總還原物（全糖分）為48%~56%，蔗糖為30%~35%，還原糖為15%~20%，非發(fā)酵性糖為2%~4%，硫酸灰分為10%~15%，膠體為4%~7%，含磷0.6%~2.0%，蛋白質(zhì)為2%~3%及少量的烏頭酸、檸檬酸、蘋(píng)果酸、琥珀酸等。甜菜糖蜜錘度一般為75~84oBx，微堿性，總還原物在48%左右，其中主要是蔗糖，還有少量棉籽糖。表2-1糖蜜的主要成分糖蜜成分及質(zhì)量百分比甘蔗糖蜜甜菜糖蜜煉糖糖蜜水分/%18.0020.0423.06總還原物（全糖分）/%54.8049.4063.48蔗糖/%35.8049.2428.64轉(zhuǎn)化糖/%19.000.1334.83灰分/%11.1010.003.26含氮/%0.54~0.652.16~6.250.84表2-2

甘蔗糖蜜的主要成分

產(chǎn)地廣東四川

項(xiàng)目碳酸法亞硫酸法碳酸法

錘度/（oBx）85.7885.5482.00

全糖分/%53.8950.8154.80

蔗糖

/%33.8929.7735.80

轉(zhuǎn)化糖

/%20.0020.0019.00

純度/%62.7859.4059.00

非法酵性糖分/%5.144.575.06

非法酵性糖/全糖/%9.558.999.23

膠體/%9.9111.067.5

酸度/（mmol/100g）10.59.510.0

硫酸灰分/%10.2811.0611.1

總氮量/%0.4850.4650.54

磷酸（P2O5）/

%0.1300.5950.12表2-3

甜菜糖蜜的主要成分

產(chǎn)地項(xiàng)

目遼寧黑龍江錘度/（oBx）81.6079.6

全糖分/%48.7649.4

蔗糖/%48.7649.27

轉(zhuǎn)化糖/%—0.13

純度/%59.7662.0

pH7.47.4

膠體/%10.0010.00

硫酸灰分/%7.3310.00

總氮量/%2.082.16

磷酸（P2O5）/%0.0290.0353、糖蜜貯存（1）糖蜜貯存的要求：①為防止塵沙、污水、雜菌的污染，保持糖蜜的純凈，要求采用密閉容器。②為保證生產(chǎn)正常進(jìn)行，常備有20-30d生產(chǎn)用糖蜜貯存量。③貯存罐的位置應(yīng)兼顧運(yùn)輸和生產(chǎn)兩方面，以有利于使用方便。④貯存罐放料口口徑宜大，在南方地區(qū)貯存罐應(yīng)設(shè)糖蜜降溫裝置。⑤稀糖蜜和受到污染的糖蜜不宜過(guò)久貯存，以免造成糖分的過(guò)多損失。（2）糖蜜貯存設(shè)備：糖蜜貯存設(shè)備主要是貯罐。貯罐因制造材質(zhì)不同分為：水泥貯存罐和鋼板貯存罐。由于水泥貯存罐建造和維修費(fèi)用等方面存在很多缺點(diǎn)，因此現(xiàn)在很少使用。2.5.2稀糖液的制備及處理糖蜜原料制作稀糖液及處理的流程為：糖蜜稀釋酸化添加營(yíng)養(yǎng)鹽滅菌澄清稀糖液1、糖蜜的稀釋（1）糖蜜稀釋的目的目的是為了降低糖液中糖的濃度和無(wú)機(jī)鹽的濃度，使其適合于酵母的生長(zhǎng)，繁殖和發(fā)酵。糖蜜酒精生產(chǎn)工藝可分為單濃度流程和雙濃度流程兩種。所謂的單濃度流程就是酒母培養(yǎng)和發(fā)酵采用同一濃度稀糖液的酒精生產(chǎn)流程；雙濃度流程則是酒母培養(yǎng)和發(fā)酵采用不同濃度稀糖液的酒精生產(chǎn)流程。單濃度流程稀糖液濃度一般控制為22~25oBx，雙濃度流程稀糖液濃度分別為：酒母培養(yǎng)液14~18oBx，發(fā)酵醪32~40oBx。（2）糖蜜稀釋方法①間歇稀釋法糖蜜的間歇稀釋是在稀釋罐內(nèi)進(jìn)行；稀釋罐內(nèi)附有攪拌器。如果工廠原有糖化鍋設(shè)備，一般都利用糖化鍋?zhàn)飨♂屧O(shè)備。

糖蜜間歇稀釋法是先將糖蜜由泵送入高位槽，經(jīng)過(guò)磅秤稱重后流入稀釋罐，同時(shí)加入一定量的水，開(kāi)動(dòng)攪拌器充分拌勻，即得所需濃度的稀糖液，經(jīng)過(guò)濾后可供酒母培養(yǎng)和發(fā)酵用。②連續(xù)稀釋法目前我國(guó)糖蜜酒精工廠多采用連續(xù)稀釋法，糖蜜連續(xù)稀釋是原糖蜜不斷流入連續(xù)稀釋器，稀釋水及滅菌劑等不斷加入，稀糖液不斷排出的稀釋方法。連續(xù)稀釋法稀糖液的濃度通過(guò)流蜜量和稀釋水量來(lái)控制，稀釋糖液溫度通過(guò)稀釋水水溫和加熱蒸氣量來(lái)調(diào)節(jié)。2、添加營(yíng)養(yǎng)鹽（1）添加營(yíng)養(yǎng)鹽的目的為了保證酵母的正常生長(zhǎng)繁殖和發(fā)酵，根據(jù)糖蜜原料的化學(xué)組分，必須在糖液中添加酵母所必需的營(yíng)養(yǎng)。（2）營(yíng)養(yǎng)鹽的添加工廠時(shí)間和甘蔗糖蜜的組分表明，甘蔗糖蜜中缺乏的主要營(yíng)養(yǎng)成分是氮素。氮素的需要量可根據(jù)酵母細(xì)胞數(shù)和糖蜜中氮的含量計(jì)算得到。酒母培養(yǎng)料中必須補(bǔ)充氮源。補(bǔ)充氮通常是以硫酸銨作氮源，用量為每噸糖蜜使用含氮21%的硫酸銨1~1.2kg，即糖蜜量的0.1%~0.12%。如果使用尿素作氮源，用量可減半。3、糖蜜滅菌糖蜜中常污染又大量雜菌，主要是野生酵母、白鏈球菌及乳酸菌等產(chǎn)酸菌，為保證稀糖液的正常發(fā)酵，除加酸提高糖液酸度抑制雜菌生長(zhǎng)繁殖外，還必須對(duì)糖蜜滅菌。糖蜜常用的滅菌方法有：化學(xué)滅菌法和物理滅菌法。（1）化學(xué)滅菌法化學(xué)滅菌法是采用化學(xué)防腐劑來(lái)殺滅雜菌的方法。常用的糖蜜殺菌防腐劑及其用量如下表2-4。表2-4常用的糖蜜殺菌防腐劑及其用量名稱用量備注漂白粉 每噸糖蜜用200~500g有效氯30%甲醛 每噸糖蜜用600ml濃度40%氟化鈉 為稀糖液的0.01%毒性較大五氯苯酚鈉為糖蜜量的0.002%~0.004%殘留多，于環(huán)境有害滅菌靈為糖蜜量的0.002%于環(huán)境無(wú)毒無(wú)害（2）物理滅菌法物理滅菌法是將糖液加熱至80~90℃該方法要消耗大量的蒸汽，工廠一般不采用，只有糖蜜被嚴(yán)重污染時(shí)，才采用此法予以滅菌。所以本設(shè)計(jì)采用化學(xué)滅菌法，滅菌劑選用滅菌靈。4、酸化糖蜜酸化的主要目的在于防止雜菌在發(fā)酵時(shí)的繁殖，同時(shí)得到適合于酵母發(fā)酵的pH糖液，此外，酸化還有利于去除糖液中的部分灰分和膠體物質(zhì)。糖蜜酸化最常用的是硫酸，也有使用鹽酸的，使用鹽酸有使設(shè)備無(wú)結(jié)垢等優(yōu)點(diǎn)，但其用量較大。酸的加用可以在稀糖液中加用，也可以在原糖蜜中加用。本設(shè)計(jì)選用硫酸酸化。5、稀糖液的澄清糖蜜中含有很多膠體物質(zhì)、色素、灰分和其他懸浮物質(zhì)，它們的存在對(duì)酵母的正常生長(zhǎng)、繁殖和發(fā)酵有害，應(yīng)盡量予以去除。稀糖液的澄清處理就是為了解決這個(gè)問(wèn)題。糖蜜澄清方法分為機(jī)械澄清法、加酸澄清法和絮凝劑澄清法。（1）機(jī)械澄清法機(jī)械澄清法即壓濾法和離心法，是將糖蜜稀釋后加硫酸，調(diào)pH至3.7酸化12h，采用離心分離機(jī)或壓濾機(jī)降沉淀分離，此法國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多。（2）加酸澄清法加酸澄清法分為冷酸通風(fēng)澄清法和熱酸通風(fēng)澄清法。①冷酸通風(fēng)澄清法糖蜜稀釋至50~55oBx，加稀糖液量0.2%~0.3%的硫酸，同時(shí)加入0.010%的KMnO4，通入無(wú)菌空氣1~2h，靜置后去除沉淀。加入KMnO4可使亞硫酸鹽、亞硝酸鹽氧化，減輕對(duì)酵母的毒害或使其沉淀。通風(fēng)可驅(qū)走SO2、NO2等有害氣體和其他揮發(fā)性酸，增加糖液中的溶解氧，有利于酵母的繁殖。②熱酸通風(fēng)澄清法用60℃溫水稀釋糖蜜至55oBx左右，同時(shí)添加濃H2SO4（3）絮凝劑澄清法添加聚酰胺（PAM）絮凝劑來(lái)作稀糖液的澄清處理，可大大縮短澄清時(shí)間。PAM是無(wú)色無(wú)臭的粘性液體，可以作為絮凝劑加速糖蜜中膠體物質(zhì)，灰分和懸浮物的絮凝，從而使澄清糖液的純度提高。添加絮凝劑的澄清工藝如下：先將糖蜜加水稀釋至30~40oBx，加一定硫酸調(diào)PH3~3.8，加熱90℃，添加8ppmPAM，攪拌均勻，澄清靜止1h本設(shè)計(jì)選用聚酰胺（PAM）絮凝劑澄清法。2.5.3糖蜜酒精酵母及其培養(yǎng)1、糖蜜酒精酵母我國(guó)常用于甘蔗糖蜜酒精發(fā)酵的酵母菌種為臺(tái)灣酵母396號(hào)；AS2.1189與AS1.1190；甘化I號(hào)；川345及川102等。

(1)臺(tái)灣酵母396號(hào)(F—396)系酵母菌屬，細(xì)胞呈球形、卵形或橢圓形，曲汁中呈球形，4.5—9.8微米，內(nèi)容透明、空胞大，在糖蜜中多為橢圓形，孢子呈球形2.5—3.5微米，l—3個(gè)，孢子形成溫度30℃，菌落淡黃色，中心部凹下，邊緣呈放射狀。

它的發(fā)育最適溫度33℃，發(fā)育最適pH4.5—5，發(fā)酵最適溫度33—35℃，發(fā)酵最適pH2—5，死滅溫度60℃，對(duì)酒精的抵抗能力在10％約為48小時(shí)。

(2)高l—396是F—396在高溫條件于糖蜜醪中長(zhǎng)期馴養(yǎng)所獲得的變異株，高l—396的形態(tài)和培養(yǎng)條件與F—396相同，它的特性是能耐高溫，在40℃發(fā)酵良好。

(3)AS2.1189和AS1.1190AS2.1189又名古巴Ⅰ，AS1.1190又名古巴Ⅱ。這兩株菌種為甘蔗糖蜜酒精發(fā)酵的優(yōu)良菌種，它們的細(xì)胞呈圓形、橢圓形或臘腸形。AS2.1189菌落呈白色圓形，有光澤，中心部稍凸起，邊緣皺折。AS1.1190細(xì)跑大小相差較懸殊，菌落邊緣稍不整。

它們的最適發(fā)育溫度25—28℃，最適發(fā)育pH4.9—5.0，最適發(fā)酵溫度31—38℃，最適發(fā)酵pH3.0—5.0，耐酒精能力強(qiáng)，成熟醪最高含酒分達(dá)10—11%。在甘蔗糖蜜醪中發(fā)酵速度快，發(fā)酵周期約22—24小時(shí)，較臺(tái)灣396發(fā)酵時(shí)間縮短4—6小時(shí)以上。

它們適于甘蔗糖蜜酒精發(fā)酵，適應(yīng)性強(qiáng)，對(duì)營(yíng)養(yǎng)分的要求不象臺(tái)灣396，在營(yíng)養(yǎng)條件較差的低純度糖蜜培養(yǎng)液中，亦能保持正?；顒?dòng)，酵母細(xì)胞數(shù)和發(fā)酵速度不受影響。

它們適于低溫發(fā)酵，當(dāng)溫度不高于40℃時(shí)，發(fā)酵率高達(dá)88—90％，較臺(tái)灣396高，且穩(wěn)定，成熟醪含酒分也較高。如溫度升高超過(guò)40℃以上，則成熟醪殘?zhí)窃龈?，酒分下降、發(fā)酵率明顯下降。

AS1.1190適于甘蔗糖蜜原料釀制白酒或蘭姆酒，稍有特殊芳香風(fēng)味。

(4)甘化I號(hào)該菌種是廣東省江門(mén)甘蔗化工廠1968年從甘蔗糖蜜中分離選育出來(lái)，適于甘蔗糖蜜原料酒精發(fā)酵，它的細(xì)胞多呈圓形，部分呈卵圓形，在麥汁中培養(yǎng)細(xì)胞大小為5.5×5×6微米。最適發(fā)育溫度為30—32℃，最適發(fā)育pH4.5—5.5。最適發(fā)酵溫度為32—34℃，最適發(fā)酵pH4.5—5.5。對(duì)甘蔗糖蜜(特別是碳酸法甘蔗糖蜜)有較強(qiáng)的適應(yīng)性，發(fā)酵力強(qiáng)且穩(wěn)定，發(fā)酵過(guò)程增酸較低，但對(duì)高溫發(fā)酵的適應(yīng)性差。

(5)川345該酵母菌種是1952年四川省糖酒工業(yè)研究所選育出來(lái)的，適于甘蔗糖蜜酒精的發(fā)酵，在發(fā)酵溫度40℃時(shí)，發(fā)酵率仍很好，是目前內(nèi)江糖廠酒精車(chē)間等常用的酵母菌種。1956—1957年曾在廣東省揭陽(yáng)糖廠酒精車(chē)間夏季生產(chǎn)采用，證明當(dāng)發(fā)酵溫度超過(guò)36℃以上時(shí)，發(fā)酵率仍相當(dāng)穩(wěn)定。

川345酵母的最適發(fā)育溫度是28—30℃，最適發(fā)酵溫度31—35℃本設(shè)計(jì)選用川102酵母菌。2、糖蜜酒精酵母的純種擴(kuò)大培養(yǎng)糖蜜酒精酵母純種擴(kuò)培流程：固體斜面液體試管三角瓶卡式罐小酒母2．6蒸餾生產(chǎn)流程設(shè)計(jì)2.6.1蒸餾工藝流程半直接式三塔蒸餾流程圖：冷凝器冷凝器冷凝器冷凝器冷凝器冷凝器預(yù)熱器預(yù)熱器成熟 來(lái)自醪池冷凝器冷凝器醪 工業(yè)酒精冷凝器冷凝器精餾塔精餾塔排醛塔 醛酯酒排醛塔粗餾塔成品粗餾塔 雜醇油蒸汽2.6.2流程說(shuō)明

三塔式連續(xù)蒸餾流程包括三個(gè)塔，一是醪塔，另一是排醛塔，又稱分餾塔，它安裝在醪塔與精餾塔之間，它的作用是排除酯醛類等頭級(jí)雜質(zhì)，三是精餾塔，它除了濃縮酒精提高濃度的作用外，還繼續(xù)排除雜質(zhì)達(dá)到提純酒精，使能達(dá)到精餾酒精的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

發(fā)酵成熟醪經(jīng)預(yù)熱器預(yù)熱后，進(jìn)粗餾塔，從粗餾塔出來(lái)的粗酒精蒸氣，不直接進(jìn)入精餾塔，而是先進(jìn)入排醛塔。因?yàn)轷ト╇s質(zhì)在酒精濃度低時(shí)精餾系數(shù)較大，所以進(jìn)入排醛塔的酒精體積分?jǐn)?shù)控制在35%~40%之間較好。排醛塔通常用較多的塔板層數(shù)（28~34層）和冷凝面積很大的冷凝器，并采用較大的回流比來(lái)提高塔頂酒精濃度。在13層左右進(jìn)料，塔頂溫度控制在79℃排醛塔底進(jìn)入精餾塔后，殘留的酯醛類頭級(jí)雜質(zhì)隨乙醇蒸汽上升，經(jīng)冷凝器，一部分由排醛塔排至大氣，另一部分經(jīng)冷卻器及檢酒器后進(jìn)入工業(yè)酒精中。糖蜜酒精廠由于酯醛餾出物數(shù)量較大，則將其返回發(fā)酵罐中再次發(fā)酵，以增加酒精得率。精餾塔頂蒸出的酒精蒸汽在冷凝器冷凝后全部回流入塔，成品酒精從塔頂回流管以下2、4、6層塔板上液相取出。2.7蒸餾工藝流程論證生產(chǎn)醫(yī)藥酒精的糖蜜酒精工廠大多采用雙塔式液相過(guò)塔連續(xù)蒸餾流程。過(guò)程中盡管氣相過(guò)塔可以節(jié)省蒸汽和冷卻水，但由于兩塔直接相通，相互影響較大，要求操作技術(shù)較高，成品酒精質(zhì)量較差，所以，一般不宜采用氣相過(guò)塔方式。而液相過(guò)塔，由于醪塔發(fā)生的蒸汽先冷凝成液體，然后進(jìn)入精餾塔，這樣可以分別在醪塔與精餾塔的最后一個(gè)冷凝器回收醛酒，并送回主發(fā)酵罐中，由于多一次排醛機(jī)會(huì)，成品質(zhì)量較好，同時(shí)操作也較穩(wěn)定，可避免產(chǎn)生液泛現(xiàn)象。而糖蜜酒精連續(xù)蒸餾過(guò)程中精餾塔除了提取成品和排除酯醛頭級(jí)雜質(zhì)的任務(wù)外，還必須排除雜醇油。通常多采用氣相提取雜醇油，在精餾塔進(jìn)料層板上第2、4層塔板上提取。氣相提取雜醇油不僅方便連續(xù)蒸餾操作，而且氣相提取雜酵油的質(zhì)量較高，為我國(guó)南方糖蜜酒精工廠普遍采用。雜醇油的分離是自精餾塔氣相提取，經(jīng)冷卻器冷卻后，再加水稀釋至含酒精25—30％時(shí)，雜醇油分層浮在上面，送至貯存罐中，而下層的淡酒精則送至成熟醪貯箱中。在實(shí)際生產(chǎn)中，糖蜜酒精發(fā)酵蒸餾多采用半直接式液相過(guò)塔的三塔式蒸餾流程。

對(duì)于生產(chǎn)無(wú)水酒精的糖蜜酒精工廠，若采用二塔式液相過(guò)塔連續(xù)蒸餾流程，要從粗酒精中分離出酯醛混合物達(dá)到精餾酒精的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是較難的。因此國(guó)內(nèi)生產(chǎn)精餾酒精的糖蜜酒精工廠，多采用三塔式連續(xù)蒸餾流程，就是針對(duì)這缺點(diǎn)而改進(jìn)的。三塔式連續(xù)蒸餾流程，由于醪塔蒸餾出的粗酒精進(jìn)入排醛塔，以及排醛塔脫醛酒進(jìn)入精餾塔是氣相或液相的不同，又可分為直接式、半直接式及間接式三種類型，其中以半直接三塔式連續(xù)蒸餾在糖蜜酒精工廠廣泛采用。因粗酒精由醪塔進(jìn)入排醛塔是氣體，而由排醛塔進(jìn)入精餾塔是液體，在熱能方面較直接式消耗大些，但可以得到質(zhì)量比較優(yōu)良的成品。而直接三塔式連續(xù)蒸餾流程的除雜效率是不高的。間接三塔式連續(xù)蒸餾流程的成品質(zhì)量比半直接式高，還可以生產(chǎn)高純度的酒精。這是由于醪塔所蒸出酒氣經(jīng)冷凝成為液體，在這冷凝過(guò)程中可多一次排除頭級(jí)雜質(zhì)的機(jī)會(huì)，顯然生產(chǎn)費(fèi)用要大些。本設(shè)計(jì)選用半直接式液相進(jìn)塔三塔蒸餾流程。2.8無(wú)水酒精的制備經(jīng)過(guò)精餾過(guò)后得到的酒精，含酒精量不會(huì)大于95.5％(重量)，若需要進(jìn)一步的濃縮，用一般的方法是不可能的，因?yàn)樵谶@種乙醇含量時(shí)，酒精和水形成了恒沸混合物；在這個(gè)濃度時(shí)生成的蒸氣的組成和液體的組成一樣。為了分出多余的水分，則需采用特殊的脫水方法。2.8.1吸水劑脫水法該方法主要是以固體吸水劑或液體吸水劑吸去酒精中的水分得到無(wú)水酒精的。（1）生石灰法生產(chǎn)無(wú)水酒精利用CaO+H2O=Ca(OH)2脫去酒精中水分生產(chǎn)無(wú)水酒精，理論上脫除1kg水需生石灰3kg，但是由于CaO+CH3COOH=（CH3COO）2Ca+H2O及CaO吸水反應(yīng)不像理論一樣徹底，因此：①實(shí)際生產(chǎn)中石灰用量要多一些；②無(wú)水酒精的收率僅為理論產(chǎn)量的75%左右，尚有25%左右的酒精在石灰中，這些酒精隨可以通過(guò)加水蒸餾回收，但損失也多達(dá)5%~8%。應(yīng)用生石灰生產(chǎn)無(wú)水酒精，勞動(dòng)強(qiáng)度大，產(chǎn)品質(zhì)量差，酒精收率低，目前已很少使用。（2）分子篩法生產(chǎn)無(wú)水酒精該方法是采用可以吸附普通酒精中的水分的沸石為分子篩，分子篩裝入塔中，當(dāng)95%~96%（體積分?jǐn)?shù)）酒精通過(guò)塔時(shí)，水分被吸附（吸附的3/4是水，1/4為酒精），當(dāng)分子篩塔被液流飽和后，轉(zhuǎn)入另一新塔，同時(shí)將飽和塔再生，回收排出液流的酒精。流程如下：精餾酒精分子篩塔無(wú)水酒精再生精餾塔酒精分子篩法生產(chǎn)無(wú)水酒精有下列優(yōu)點(diǎn)：①產(chǎn)量大、成品質(zhì)量較好；②操作簡(jiǎn)單方便、勞動(dòng)強(qiáng)度低，便于自動(dòng)控制；③投資費(fèi)用低，安裝簡(jiǎn)單方便；④能耗少，運(yùn)行費(fèi)用低，生產(chǎn)成本低；⑤消除其他方法添加劑的處理和污染等問(wèn)題。所以選用此種方法。2.8.2共沸脫水法共沸脫水法是以共沸現(xiàn)象為基礎(chǔ)的脫水方法，常用的共沸劑為苯、戊烷、環(huán)己烷等。在酒精-水溶液的恒沸物中添加共沸劑，與酒精溶液中的乙醇、水形成三元恒沸物，三元恒沸物沸點(diǎn)與純組分酒精、水之間沸點(diǎn)差較大，從而可通過(guò)精餾得到純度很到的乙醇。2.8.3真空脫水法真空蒸餾法是利用真空條件下酒精-水恒沸混合物向酒精濃度增大方向發(fā)展，達(dá)到一定真空度（0.005MPa）就能蒸餾得到無(wú)水酒精的方法。但是由于技術(shù)條件所限，此方法尚不能工業(yè)化。2.8.4鹽脫水法鹽脫水法是應(yīng)用能使共沸點(diǎn)移位的鹽類溶液來(lái)達(dá)到增濃酒精制得無(wú)水酒精的。常用的鹽類有：氯化鈣、乙酸甲等。此方法已在浙江、江蘇等地的工廠得到應(yīng)用。2.8.5蒸餾和膜脫水生產(chǎn)無(wú)水酒精蒸餾和膜脫水生產(chǎn)無(wú)水酒精是將精餾酒精通過(guò)高分子膜塔制得無(wú)水酒精的，該方法生產(chǎn)無(wú)水酒精成本低、耗能省，有很好的發(fā)展前途。但其工業(yè)化尚待時(shí)日。2.8.6有機(jī)物吸附脫水法有機(jī)物吸附脫水法是應(yīng)用多糖物質(zhì)，如淀粉、玉米粉、纖維渣等作吸附脫水劑生產(chǎn)無(wú)水酒精的方法。2.8.7離子交換脫水法常用的樹(shù)脂為聚苯乙烯鉀型強(qiáng)酸性樹(shù)脂。其路程如下圖：鈉型樹(shù)脂5%~6%HCl處理處理氫型樹(shù)脂KCl處理鉀型樹(shù)脂水洗烘干備用無(wú)水乙醇鉀型樹(shù)脂95%乙醇進(jìn)一步處理試劑無(wú)水乙醇無(wú)水乙醇鉀型樹(shù)脂樹(shù)脂加熱再生淡酒樹(shù)脂加熱再生樹(shù)脂重復(fù)使用本設(shè)計(jì)選用分子篩法生產(chǎn)無(wú)水酒精。3生產(chǎn)工藝技術(shù)指標(biāo)3.1原料、輔料主要技術(shù)規(guī)格表3-1糖蜜酸化操作條件酸化糖蜜濃度酸度酸化時(shí)間55~60oBx5~6oD5~6h表3-2糖蜜稀釋操作條件濃度酸度溫度稀糖液12~15oBx1.2~1.4oD27~30濃糖液30~33oBx0.2~0.4oD27~30表3-3發(fā)酵過(guò)程操作條件濃度酸度含酒分（容）溫度酵母數(shù)量（億/ml）殘?zhí)橇砍墒炀颇铬?~9oBx1.2~1.4oD2.5%32~331~1.2第1主發(fā)酵罐19~20oBx0.7~0.8oD3~3.3%32~340.8~0.9成熟醪≥10oBx0.8~1.0oD≥10.0%30~32<1%表3-4粗餾塔操作條件醪液入塔溫度塔底壓力塔底溫度塔頂溫度廢液含酒量塔底加熱蒸氣70~750.02~0.025MPa105~11092~95<0.1%（v）0.05MPa表3-5排醛塔操作條件塔底溫度塔底壓力塔頂溫度第二冷凝器酒溫脫醛酒體積分?jǐn)?shù)酯醛酒體積分?jǐn)?shù)84~869.8KPa78~794036%~38%95%~96%表3-6精餾塔操作條件塔底壓力塔底溫度塔頂溫度雜醇油抽出區(qū)溫度0.019~0.023MPa102~10478.5~78.785~90表3-7分子篩再生條件塔內(nèi)進(jìn)口溫度出口溫度再生時(shí)間250~320≥1503-4小時(shí)3.2工藝技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)表3-8工藝技術(shù)指標(biāo)項(xiàng)目指標(biāo)備注蒸餾率97%出酒率22.48%總回收率81.48%3.3工藝技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)說(shuō)明1、Ph：5~6oD、酸化時(shí)間：5~6h這是針對(duì)所選擇酵母菌繁殖環(huán)境條件來(lái)決定的。2、雙濃稀釋稀糖適用于酵母繁殖；濃糖適用于糖蜜發(fā)酵。3、粗餾塔塔頂溫度設(shè)計(jì)一般控制在92-95℃，不能過(guò)高，過(guò)高的頂溫對(duì)分離無(wú)利，且耗蒸氣量大。溫度不能過(guò)低，醪中的酒精沒(méi)有完全蒸發(fā)出來(lái)，逃酒率明顯增大。純酒精沸點(diǎn)是78.3℃，但混有水等成分的混合液體的沸點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止78.3℃，所以，粗餾塔底溫度不應(yīng)低于105成熟醪進(jìn)入粗餾塔前必須進(jìn)行預(yù)熱，減小溫差，有利于粗餾塔穩(wěn)定運(yùn)行。一般應(yīng)將醪預(yù)熱溫度控制在60-70℃之間，有些生產(chǎn)單位由于設(shè)備性能影響，一般偏低5-104、精餾塔精餾塔的塔頂溫度一般應(yīng)控制在79℃，塔底溫度應(yīng)控制在105-107℃，塔中溫度在取酒正常的情況下，在88-92℃之間。精餾塔上的1#冷凝器水溫應(yīng)在60-65℃，2#冷凝器應(yīng)在655、分子篩為得到無(wú)水酒精，酒汽須加熱至250-320℃，從頂部通入，穿過(guò)3A4物料衡算與熱量衡算4.1物料衡算4.1.1計(jì)算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（1）原料原料：廢糖蜜規(guī)格：固形物80oBx全糖50-55oBx（2）輔助材料用量（對(duì)糖蜜重量%）輔料：①粗硫酸0.5%②硫酸銨0.4%（3）發(fā)酵工藝技術(shù)指標(biāo)酵母糖液與發(fā)酵糖液流加比1：1發(fā)酵率>86%發(fā)酵時(shí)間≤36小時(shí)成熟醪含酒分≥10%殘?zhí)?lt;0.1%蒸餾率≥97%發(fā)酵溫度：27~34產(chǎn)品分配比（占成熟醪中無(wú)水酒精重量%）成品酒精100%雜醇油≤0.3%蒸餾損失≤3%產(chǎn)品與糖蜜耗材比1：4.3注：參數(shù)為生產(chǎn)工藝指標(biāo)：以上百分率為體積百分率。4.1.2工藝衡算（1）輔料用量（1）廢糖蜜用量技術(shù)指標(biāo)：產(chǎn)品：廢糖蜜=1：4.3計(jì)算依據(jù)：糖蜜用量G=（產(chǎn)品量/年）×單位原料消耗量G=4000×4.3=17200T/y17200÷260=66.15T/d66.15÷1.43=46.25m366.15÷24×1000=2756.25Kg/h2750÷1.43=1923.1L/h=1.93m3（2）粗硫酸用量粗硫酸規(guī)格：比重1.82~1.84濃度98.9%技術(shù)指標(biāo)：粗硫酸：廢糖蜜=0.5：100計(jì)算依據(jù)：粗硫酸用量G=（廢糖蜜量/小時(shí)）×0.5%G=2756.25×0.5%=13.8Kg/h13.8×24=331.2Kg/h=0.33T/d0.33÷1.84=0.18m30.18÷24=0.0075（3）硫酸銨用量硫酸銨規(guī)格：含氮量21%（重量）技術(shù)指標(biāo)：硫酸銨：廢糖蜜=0.4：100（重量）計(jì)算依據(jù)：硫酸銨用量G=（廢糖蜜量/小時(shí)）×0.4%G=2756.25×0.4%=11.02511.025×24=264.6（2）稀糖液調(diào)配部分（4）稀糖液用糖蜜量：技術(shù)指標(biāo)：稀糖液用廢糖蜜：廢糖蜜=27：100（重量）廢糖蜜比重1.43計(jì)算依據(jù)：稀糖液用糖蜜量G=（廢糖蜜量/小時(shí)）×27%G=2756.25×27%=744.19744.19×24=17860.56Kg/d=17.8617.86÷1.43=12.4912.49÷24=0.52（5）培養(yǎng)酵母菌用水量：技術(shù)指標(biāo)：培養(yǎng)酵母菌用水量：廢糖蜜=11.5：100培養(yǎng)酵母用水比重：1.0計(jì)算依據(jù)：培養(yǎng)酵母菌用水量G=（廢糖蜜量/小時(shí)）×11.5%G=2756.25×11.5%=316.97316.97×24=7607.28Kg/d=7.61T/d7.61÷1.0=7.617.61÷24=0.317（6）調(diào)制稀糖液用水量：技術(shù)指標(biāo)：調(diào)制稀糖液用水量：廢糖蜜=148.5：100水的比重：1.0計(jì)算依據(jù)：調(diào)制稀糖液用水量G=（廢糖蜜量/小時(shí)）×148.5%G=2756.25×148.5%=4093.03Kg4093.03×24=98232.72Kg/d=98.2398.23÷1.0=98.23m98.23÷24=4.095（7）發(fā)酵稀糖液的量：技術(shù)指標(biāo)：發(fā)酵稀糖液的量：廢糖蜜=187:100酵母液比重：1.046計(jì)算依據(jù)：發(fā)酵稀糖液的量G=（廢糖蜜量/小時(shí)）×187%G=2756.25×187%=5154.19Kg5154.19×24=123700.5Kg/d=123.70123.70÷1.046=118.26m118.26÷24=4.93m（3）濃糖液調(diào)配部分（8）濃糖液用糖蜜量：技術(shù)指標(biāo)：濃糖液用糖蜜量：廢糖蜜=73：100糖蜜的比重：1.43計(jì)算依據(jù)：濃糖液用糖蜜量G=（廢糖蜜量/小時(shí)）×73%G=2756.25×73%=2012.07Kg2012.07×24=48289.68Kg/d=48.2948.29÷1.43=33.77m33.77÷24=1.405m（9）調(diào)制濃糖液用水量：技術(shù)指標(biāo)：調(diào)制濃糖液用水量：廢糖蜜=121.7：100水的比重：1.0計(jì)算依據(jù)：調(diào)制濃糖液用水量G=（廢糖蜜量/小時(shí)）×121.7%G=2756.25×121.7%=3354.36Kg3354.36×24=80504.64Kg/d=80.5080.50÷1.0=80.50m80.50÷24=3.355m（10）發(fā)酵濃糖液的量：技術(shù)指標(biāo):發(fā)酵濃糖液的量：廢糖蜜=194.7：100發(fā)酵糖液的比重：1.127計(jì)算依據(jù)：濃發(fā)酵糖液量G=（廢糖蜜量/小時(shí)）×194.7%G=2756.25×194.7%=5366.42Kg5366.42×24=128794.08Kg/d=128.79128.79÷1.127=114.28m114.28÷24=4.76m（11）進(jìn)入發(fā)酵罐醪流量：技術(shù)指標(biāo):進(jìn)入發(fā)酵罐醪流量：廢糖蜜=381.7：100發(fā)酵罐醪液的比重：1.07計(jì)算依據(jù)：進(jìn)入發(fā)酵罐醪流量G=（廢糖蜜量/小時(shí)）×381.7%G=2756.25×381.7%=10520.605K10520.605×24=252494.5Kg/d=252.50252.50÷1.07=235.98m235.98÷24=9.83m（4）正常發(fā)酵生成物（12）酒精生成：技術(shù)指標(biāo):酒精生成：廢糖蜜=17.8：100酒精生成物的比重：0.7693計(jì)算依據(jù)：酒精生成量G=（廢糖蜜量/小時(shí)）×17.8%G=2756.25×17.8%=490.89Kg490.89×24=11781.3Kg/d=11.7811.78÷0.7693=15.315m15.315÷24