課程設(shè)計年產(chǎn)1.5萬噸酒精發(fā)酵工廠設(shè)計

1、設(shè)計說明書題 目 年產(chǎn)1.5萬噸酒精發(fā)酵工廠設(shè)計學(xué) 院 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 專 業(yè) 生物工程 姓 名 指導(dǎo)教師 提交日期 2014.1.2 目 錄摘要 1緒論 31. 淀粉質(zhì)原料酒精生產(chǎn)工藝 7二物料衡算 （一）15000噸淀粉原料酒精廠全廠物料衡算 15(2) 食用國標(biāo)酒精發(fā)酵車間的物料衡算 30(三)酒精發(fā)酵車間衡算 33三設(shè)備計算與選型（1） 發(fā)酵設(shè)備的計算與選型 36（2） 蒸餾段的衡算與選型 45參考文獻(xiàn) 59謝 辭 59摘 要酒精在人們?nèi)粘Ｉ钜约翱茖W(xué)研究等諸多領(lǐng)域都有很廣泛的應(yīng)用。世界酒精行業(yè)以及我國酒精行業(yè)都呈現(xiàn)快速發(fā)展趨勢，產(chǎn)量逐年遞增。發(fā)酵法生產(chǎn)酒精的能力將成為一個國家經(jīng)濟(jì)

2、實力的標(biāo)志。發(fā)酵法主要是利用微生物無氧發(fā)酵，將含糖物質(zhì)如，甘蔗，甘薯，玉米等物質(zhì)內(nèi)的糖類轉(zhuǎn)化為乙醇，生成酒精。此法原料來源豐富，生產(chǎn)過程環(huán)保，值得大力推廣。本設(shè)計對酒精生產(chǎn)的發(fā)酵車間進(jìn)行了計算和設(shè)備選型，力求理論和實踐相結(jié)合。發(fā)酵罐是反應(yīng)設(shè)備(化工生產(chǎn)中實現(xiàn)化學(xué)反應(yīng))的主要設(shè)備。其作用：使物料混合均勻；使氣體在液相中很好分散；使固體顆粒在液相中均勻懸?。?使不均勻的另一液相均勻懸浮或充分乳化； 強(qiáng)化相間的傳質(zhì)；強(qiáng)化傳熱。目前已廣泛地用于制藥、味精、酶制、食品行業(yè)等。它的主要組成部分包括釜體、攪拌裝置、傳熱裝置、軸封裝置。還根據(jù)需要加其他的附件，如裝焊人孔、手孔和各種接管(為了便于檢修內(nèi) 件及加

3、料、排料)，安裝溫度計、壓力表、視鏡、安全泄放裝置(為了操作過程中有效地監(jiān)視和控制物料的溫度、壓力)等。釜體是由簡體和兩個封頭組成，它的作用是為物料進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)提供一定的空間。攪拌裝置是由傳動裝置、攪拌軸和攪拌器組成，它的作用是參加反應(yīng)的各種物料均勻混合，使物料很好地接觸而加速化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。攪拌裝置可以分為非潛水型(僅驅(qū)動機(jī)和減速機(jī)及傳動系統(tǒng)露在液體外面)和潛水型(從驅(qū)動機(jī)至攪拌器全部潛入液體內(nèi))兩種類型。傳熱裝置是在釜體內(nèi)部設(shè)置蛇管或在釜體外部設(shè)置夾套，其作用是使控制物料溫度在反應(yīng)所需要范圍之內(nèi)。軸封裝置為攪拌罐和攪拌軸間的密封，以防止反應(yīng)物料的逸出和雜物的滲入，通常采用填料密封或機(jī)械密封

4、。本文參考酒精發(fā)酵工藝設(shè)計機(jī)械攪拌發(fā)酵罐。 關(guān)鍵詞: 酒精；發(fā)酵法；發(fā)酵車間SummaryAlcohol has very extensive application in a great deal of fields such as people's daily life and scientific research. The trades and alcohol trades of our country have fast development trends on earth in the world. The output is increased progressivel

5、y year by year. The ability for producing alcohol of the fermented law will become the sign of a national economic strength. The fermented law is mainly to utilize microorganism to have no oxygen to ferment, it suck candy material like,sugarcane, sweet potato, carbohydrate in the material such as th

6、e maize are turned into ethanol, turn into alcohol. This law raw material sources are abundant , the environmental protection of the production process, is worth popularizing in a more cost-effective manner. Originally design the fermented workshop produced to alcohol to calculate with the selecting

7、 type of the apparatus , strive to make the theory combine with practice.Fermenter is the main equipment response equipment ( chemical production to achieve the chemical reaction) . Its role : the material mixing ; gas well dispersd in the liquid phase ; uniform solid particles suspended in the liqu

8、id phase ; make another uneven uniformly suspended or emulsified liquid ; strengthen and white mass transfer ; heat transfer enhancement .Has been widely used in the pharmaceutical , monosodium glutamate , enzyme system, such as the food industry . Its main components include the kettle , stirring m

9、eans , heat transfer means , the shaft sealing device . Also necessary to add other accessories, such as assembly and welding manholes, hand holes and various takeover ( For ease of maintenance the parts and feeding, nesting ) , install thermometers , pressure gauges, sight glass, safety relief devi

10、ce ( for operating procedure effectively monitor and control the material 's temperature , pressure) and so on .Simplified and kettle body is composed of two head composition, its role is to provide some materials for the chemical reaction space . Stirring means by the drive means is a stirring

11、shaft , and a stirrer consisting of , its role is reacted uniformly mixed various materials , the material makes good contact with the accelerated chemical reaction. Stirring device can be divided into non- diving ( only the driver and gear and drive out in a liquid gel ) and diving ( from driver to

12、 sneak into the blender all the liquid ) of two types. The heat transfer means is provided in the flexible tube inside the autoclave or in a jacket provided outside the reactor body , and its role is to control the material temperature in the range necessary for the reaction . Seal stirred tank and

13、the stirring means is between the shaft seal to prevent the escape of the reaction mass and the infiltration of debris , usually packing or mechanical seal. References of the alcoholic fermentation process design mechanical agitation fermentor .Keyword: Alcohol Fermented law Fermented workshop 緒 論 酒

14、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()： -114.1 沸點()： 78.3 ,相對密度(水=1)： 0.79, 相對蒸氣密度(空氣=1)： 1.59, 飽和蒸氣壓(kPa)： 5.33(19) 燃燒熱(kJ/mol)： 1365.5 臨界溫度()： 243.1 臨界壓力(MPa)： 6.38 辛醇/水分配系數(shù)的對數(shù)值： 0.32 閃點()： 12 引燃溫度()： 363 爆炸上限%(V/V)： 19.0 爆炸下限%(V/V)： 3.3 溶

15、解性： 與水混溶，可混溶于醚、氯仿、甘油等多數(shù)有機(jī)溶劑。 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。1.酒精是一種新能源，其優(yōu)勢在于發(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，是汽油燃燒完全，大大節(jié)能和環(huán)保的；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。2.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。2.降低渾濁度，勾兌酒精酒體純

16、凈，既衛(wèi)生又安全，而且透明度高，加水不渾濁。3.酒精再醫(yī)藥方面的用途很廣：可作為大專院校及科研院所等的實驗室以餐飲業(yè)的燃料；可作為細(xì)胞生物學(xué)實驗和研究使用的優(yōu)良的固定劑和脫水劑，可作為優(yōu)良的防凍降溫介質(zhì)?？勺鳛槿剂弦胰?，乙酸，乙醚。4.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（全價干酒精糟）優(yōu)質(zhì)食用級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，

17、玉米蛋白等，雜醇油是某些食用香料的主要原料。 世界酒精生產(chǎn)狀況目前，全世界酒精年產(chǎn)量約3394萬噸。其中美國和巴西的酒精產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的66%。美國，巴西，中國，俄羅斯是世界酒精生產(chǎn)大國。2001年中國酒精總產(chǎn)量已躍居第三位。 我國酒精行業(yè)基本狀況我國的酒精工業(yè)始于1900年黑龍江哈爾濱市，建國前全國的總產(chǎn)量已居世界第三位。我國酒精總產(chǎn)量還不到一萬噸，新中國成立后歷經(jīng)50年的發(fā)展初步形成了企業(yè)生產(chǎn)，工廠設(shè)計，科學(xué)研究，人才培訓(xùn)，綜合利用，檢驗檢測，產(chǎn)品銷售等一個完整的酒精工業(yè)體系，中國的酒精產(chǎn)量已增長到300萬噸，躍居世界第三。其中年產(chǎn)5萬噸以上企業(yè)10家。3萬噸的企業(yè)20家，萬噸以上的70

18、家。2000年我國政府燃料酒精規(guī)劃的實施標(biāo)志著中國酒精產(chǎn)業(yè)還要上一個臺階，2003年吉林（一期年產(chǎn)量30萬噸）大型燃料酒精企業(yè)的投產(chǎn)。說明中國酒精生產(chǎn)能力已接近世界先進(jìn)水平，但有專家指出：目前，中國玉米燃料酒精生產(chǎn)企業(yè)需進(jìn)一步提高的工藝環(huán)節(jié)。包括干法脫胚制油，中溫雙酶法糖化，濃醪連續(xù)發(fā)酵，多塔差溫蒸餾，廢熱多效真空蒸發(fā)；CIP清洗系統(tǒng)等。2001年中國釀造酒工業(yè)協(xié)會酒精分會開始創(chuàng)辦專業(yè)刊物酒精，說明中國酒精產(chǎn)業(yè)又開始了一個科研與生產(chǎn)相結(jié)合的新階段。 酒精工業(yè)發(fā)展趨勢隨著酒精工業(yè)的不斷發(fā)展，酒精工業(yè)已逐步從傳統(tǒng)工藝的模式中解放出來。廣大工程技術(shù)人員都在努力研究和開發(fā)新工業(yè)，新設(shè)備，選育新的高產(chǎn)穩(wěn)

19、定的菌種。由于世界范圍內(nèi)耕地面積都在不斷減少。以淀粉質(zhì)原料生產(chǎn)酒精的比例也在減，以糖蜜為原料生產(chǎn)酒精的比例卻有明顯提高。具有關(guān)報道，全世界酒精生產(chǎn)所用原料的各種比例為45%，石油裂解廢氣乙烯占0%淀粉質(zhì)原料占16%。亞硫酸鹽紙漿液占7%，野生植物約占12%。這些數(shù)據(jù)表明，將來的酒精生產(chǎn)原料可能以含有可發(fā)酵性工業(yè)廢氣物為主。為了進(jìn)一步提高酒精生產(chǎn)工藝。各國的工程技術(shù)人員都在研究新型的酒精發(fā)酵方法，如現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用的固定化細(xì)胞酒精發(fā)酵法，耐高溫活性干酵母法等新的發(fā)酵工藝。再設(shè)備方面也有不少生產(chǎn)反應(yīng)器出現(xiàn)，如單罐連續(xù)攪拌反應(yīng)器，酒母回用連續(xù)攪拌反應(yīng)器，塔式反應(yīng)器，細(xì)胞固定化反應(yīng)器等，再新原料利用

20、方面都有很大改進(jìn)，以上所提到的酒精生產(chǎn)工藝和設(shè)備，再某些方面還存在不足之處。但基本上反映了酒精工業(yè)今后的發(fā)展方向。 酒精工業(yè)生產(chǎn)方法目前酒精工業(yè)的生產(chǎn)方法，歸結(jié)起來主要有兩種類型：一種是利用酒精酒母發(fā)酵生產(chǎn)酒精。另一種是利用石油原料采用化學(xué)合成方法生產(chǎn)酒精。我國農(nóng)副產(chǎn)品資源豐富，所以，主要采用微生物發(fā)酵法。微生物發(fā)酵法在采用不同發(fā)酵原料時生產(chǎn)酒精的工藝有所不同，主要分為淀粉質(zhì)原料酒精生產(chǎn)工藝，糖蜜原料酒精生產(chǎn)工藝，工廠廢液及纖維素原料酒精生產(chǎn)工藝等。常用淀粉質(zhì)原料有薯類，谷物類，和某些含淀粉較多野生植物。 酒精國家標(biāo)準(zhǔn)酒精質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是檢驗酒精蒸餾和管理水平的核心，一個國家的酒精質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是這個國家

21、酒精產(chǎn)業(yè)能力和水平的標(biāo)志，酒精質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)是整個酒精企業(yè)生產(chǎn)活動的最主要的法規(guī)，酒精質(zhì)量是酒精企業(yè)的生命線，不斷提高酒精質(zhì)量是企業(yè)永恒主題。發(fā)酵法生產(chǎn)酒精的能力將成為一個國家經(jīng)濟(jì)實力的標(biāo)志，因為作為可再生能源的酒精，在經(jīng)歷一個多世紀(jì)的發(fā)展中，始終與能源密切相關(guān)，特別是巴西從1975年就開始的甘蔗，糖蜜為原料生產(chǎn)酒精的成功實踐，提醒各國政府：10%以上能源添加儲備在自己的國土上。現(xiàn)在可以說石油利用干乙醇發(fā)酵的谷物等原料都源于太陽能的儲備。發(fā)酵法生產(chǎn)乙醇比石油更有優(yōu)勢的地方是發(fā)酵法效率高，原料年年種，年年收。不用像開采石油那樣投資巨大。根據(jù)當(dāng)今農(nóng)業(yè)。酒精生產(chǎn)能力，改造汽油發(fā)動機(jī)和柴油發(fā)動機(jī)的能力，

22、相信不久的將來，一個良性循環(huán)的能源資源將更多的出現(xiàn)在世人面前。 廠址的選擇及可行性分析廠址選擇的正確與否，不僅關(guān)系到建廠過程中能否以最節(jié)省的投資費用，按質(zhì)按量按期限完成工廠設(shè)計所提出的各項指標(biāo)，而且對投產(chǎn)后的長期生產(chǎn)，技術(shù)管理和發(fā)展遠(yuǎn)景都有很大的影響，并同國家的工業(yè)布局和城市規(guī)劃有密切的聯(lián)系?；谝韵略颍瑢S址選在青島。1. 青島市是山東省內(nèi)一大市，人口多，消費量大，且勞動力資源豐富。2. 其交通便利，利于產(chǎn)品的輸出及出口。3水資源充足，水質(zhì)能夠滿足工藝要求。廠址標(biāo)高在洪水水位0.5米以上，并且靠近水發(fā)電站。5. 地理條件：溫度：冬季采暖：-9冬季通風(fēng)：-4夏季通風(fēng)：26極端最高溫度：38濕

23、度：冬季：68%夏季：83%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(xì)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(xì)胞中游離出來。為此,原料要粉碎，以破壞植物細(xì)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(xì)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(jìn)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(yīng)用。本次試驗要求為高

24、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(jī)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(xì)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，糖化酶則主要把糊精轉(zhuǎn)化為可發(fā)酵的葡萄糖。 淀粉質(zhì)原料在正式進(jìn)入過程前，必須進(jìn)行預(yù)處理，以保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行提高生產(chǎn)的效益。預(yù)處理包括除雜和粉碎兩個工序。1. 原料的除雜方法 淀粉質(zhì)原料在收獲和干燥的過程中往往會摻雜進(jìn)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，則

25、將嚴(yán)重影響生產(chǎn)的正常運轉(zhuǎn)。石塊和金屬雜質(zhì)會使粉碎機(jī)的篩板磨損或損傷，造成生產(chǎn)的中斷；機(jī)械設(shè)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。清除雜質(zhì)，保證生產(chǎn)正常和順利地進(jìn)行，這就是除雜的目的。1.1 氣流-篩選分離器 用于谷物原料除雜用。凡是厚度和寬度或空氣動力學(xué)性質(zhì)與所用谷物不同的雜質(zhì)，都可以用氣流-篩選分離器將其分離。1.2 磁力除鐵器鐵質(zhì)雜質(zhì)通常用磁力除鐵器來分離。磁力除鐵器分永久性磁力除鐵器和 電磁除鐵器兩類。2. 原料的粉碎方法對于連續(xù)蒸煮來說，原料必需預(yù)先進(jìn)行粉碎，才能進(jìn)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)。所以對于連續(xù)蒸煮來說，原料粉碎是一個前提。原料進(jìn)行

26、水-熱處理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)化成可發(fā)酵性糖創(chuàng)造條件。達(dá)到這個目的?？梢圆捎谜Ｔ细邏赫糁?，粉碎原料較和緩條件下蒸煮和超細(xì)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(jìn)行蒸煮是較好的方法。干式 ： 干式粉碎應(yīng)采用粗碎和細(xì)碎。粗碎：原料過磅稱重后，進(jìn)入輸送帶，電磁除鐵后進(jìn)行粗碎。粗碎后的物料以薯干為列應(yīng)能通過6-10mm的篩孔，然后在送去進(jìn)行細(xì)粉碎 。 細(xì)碎：經(jīng)過粗碎的原料進(jìn)入細(xì)碎機(jī)，細(xì)碎后的原料顆粒一般應(yīng)通過1.2-1.5mm的篩孔。也有采用1.8-2.0mm篩孔的（適合玉米

27、粉）。 濕式 ：濕式粉碎是指粉碎時將拌料用水與原料一起加到粉碎機(jī)中去進(jìn)行粉碎。原料粉碎時，應(yīng)注意下面一些工藝要求：(1)粉碎比 在粉碎過程中，對大塊的原料，不容易一次粉碎到產(chǎn)所要求的細(xì)度，可采用二次粉碎法。一般粗粉碎比為110-15,細(xì)粉碎比為130-40。粉碎前最大物料直徑D與粉碎后最大物料直徑d之比，稱之為粉碎比，以X表示：X=D/d粉碎比不能要求過大，否則會導(dǎo)致單位產(chǎn)品電耗增加，單位產(chǎn)品耗電是衡量粉碎效率的主要指標(biāo)。單位電耗和粉碎機(jī)的性能優(yōu)劣大有關(guān)系，而且還受原料的品種、粉碎度和使用維護(hù)的技術(shù)水平等影響有關(guān)，若其它條件不改變，在一般情況下，粉碎越細(xì)，則需要電耗越大。(2) 原料粉碎對工藝

28、過程的影響 有人曾研究了粉碎度對谷物漿液預(yù)熱黏度的影響，認(rèn)為不同粉碎度的原料所配成的漿液在加熱時，粉碎越細(xì)，則黏度的增加開始的越早。 粉漿加熱的快慢，對黏度的增加情況也有很大影響。較粗和較細(xì)原料在配成粉漿后，不同加熱速度和添加液化劑情況對黏度的降低也有影響。在試驗中發(fā)現(xiàn)，細(xì)料迅速加熱時，黏度很快增加，造成粉漿輸送困難，連續(xù)加熱至一定溫度，則黏度達(dá)到一定高峰，此后，如果溫度再升高時，則黏度反而降低。在試驗中，當(dāng)粉漿加熱到70度時，快加熱的黏度幾乎未變，慢加熱的黏度則有上升，當(dāng)粉漿溫度達(dá)70度時，其黏度接近高峰。所以，粗料應(yīng)迅速加熱，細(xì)料應(yīng)緩慢加熱，而加入液化劑時，不論加熱快慢，其黏度都很低。 甘

29、薯干粉漿加熱時，粉碎度對升溫時黏度的影響，升溫速度與不同粉碎度的黏度關(guān)系，與上述現(xiàn)象類似。 根據(jù)實驗研究，粉漿預(yù)煮時，加熱的原則為：對較粗的原料可采取快速加熱的辦法，來達(dá)到預(yù)熱至較高溫度的目的，這是利用粗粒粉料糊化較慢的原理（可在3-5分鐘內(nèi)加熱至85度）。對于較細(xì)的粉料，則應(yīng)采取緩慢加熱的原則，在不小于15分鐘的時間內(nèi)加熱至60-70度。3. 原料的輸送氣流輸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，則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(jìn)入接料器，它就被吸料管中的上升氣

30、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)，則因相對密度較大，不能為氣流所帶走而留在接料器底部或直接落在地上。甘薯干先粗碎成小塊后，風(fēng)運至料箱，這樣流動性好，吸料口容易送料，風(fēng)運易進(jìn)行。經(jīng)旋風(fēng)分離器至料箱，采用壓力門。壓力門的作用原理是靠堆積一定高度的物料，在物料自重的作用下，起到排料和關(guān)風(fēng)的作用。壓力門的結(jié)構(gòu)簡單，不需要傳動，所以，得到廣泛的應(yīng)用。選擇氣流輸送的原因：2. 采用氣流輸送后，輸料管和粉碎設(shè)備均在密閉負(fù)壓的條件下進(jìn)行運轉(zhuǎn)，粉 塵飛揚基本消除，原料損失和勞動條件惡劣兩個問題均迎刃而解。3. 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(fēng)選

31、出來，從而保證了篩子和設(shè)備較長期的完好使用。4. 采用氣流輸送后。粉料被氣流從粉碎機(jī)中吸出，從而可提高錘碎機(jī)能力百分之五十。5. 機(jī)械輸送動力消耗低。采用兩個洗塵塔，一個用于粗粉碎的回收尾粉，一個用于細(xì)粉碎的尾粉回收。生產(chǎn)實踐證明，當(dāng)氣流速度降低后，回收尾粉效率就有所提高。拌料加水比例是1:2.6-1:3.0，拌料用水分兩部分，一部分用于回收粗碎尾粉后，有用于回收細(xì)碎尾粉，再進(jìn)入螺旋混合器拌料；另一部分用在拌料罐內(nèi)調(diào)整加入比為1:2.6-1:3.0。料漿品溫控制在60-65度，在料漿打出前五分鐘加入細(xì)菌淀粉酶，添加量為原料重量的0.1-0.2%（細(xì)菌淀粉酶的活性以2000單位為標(biāo)準(zhǔn)），若淀粉酶

32、的活性提高，使用量即減少。采用風(fēng)運粉碎后，取得的效果如下：A.減少了設(shè)備磨損。這是由于采取風(fēng)送新技術(shù)后，鐵和石頭進(jìn)入細(xì)粉碎機(jī)的機(jī)會較少，這對后面各工序設(shè)備磨損大大降低。B.由于風(fēng)選，鐵和石塊不能進(jìn)入粉碎機(jī)，大大節(jié)約篩子底。C.粉碎效率顯著提高，風(fēng)送提升比機(jī)械提升要提高50%。D.簡化了工藝設(shè)備，氣流輸送工藝由一條風(fēng)管代替一套斗式提升機(jī)，并且可以省掉一些除塵和除鐵裝置，從而簡化了工藝和設(shè)備。但是采用氣流輸送，在粉碎過程中反映出來的不足之處就是風(fēng)機(jī)噪音大，風(fēng)送運動裝置的動力費用也較大。此外，拌料用水通過洗塵塔后，由于還利用二次蒸氣加熱器，故料溫比較低。4.原料預(yù)處理流程原料 稱重 倒包 皮帶輸送

33、除鐵 粗碎 斗式提升機(jī) 料斗 細(xì)粉碎 吸風(fēng)管 旋風(fēng)分離器 粉料 閉風(fēng)機(jī) 料斗 加料器（絞龍） 拌 料預(yù)煮罐 風(fēng)機(jī) 布袋過濾器 大氣 細(xì)粉回收5. 連續(xù)蒸煮工藝本設(shè)計方案用連續(xù)蒸煮工藝流程。連續(xù)蒸煮在出酒率方面都比間歇蒸煮高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，連續(xù)蒸煮工藝流程的出酒率高，電耗和蒸汽量則是最低，相比其他的方法。新建連續(xù)蒸煮裝備時，應(yīng)采用管式連續(xù)蒸煮工藝。管式連續(xù)蒸煮是將淀粉質(zhì)原料在高溫高壓下進(jìn)行蒸煮，并在管道轉(zhuǎn)彎處產(chǎn)生壓力間歇上升和下降，醪液發(fā)生收縮和膨脹，使原料的植物組織和細(xì)胞壁，淀粉顆粒等徹底

34、破裂，產(chǎn)生淀粉糊化和溶解狀態(tài)，而利于酶的作用。原料粉碎后，經(jīng)螺旋拌料器（絞龍），加水（13.5-14.0），混合后流到粉降罐，內(nèi)有攪拌器進(jìn)行攪拌，混合的漿料泵送至預(yù)熱鍋中，利用后熟器來的二次廢蒸汽進(jìn)行加熱預(yù)煮，溫度為75，預(yù)煮后的醪液經(jīng)過濾器濾去較大的雜質(zhì)后，再用泥漿泵送到加熱器。進(jìn)料控制閥主要控制進(jìn)料速度，如進(jìn)料速度過大，則可讓其回流一部分醪液，以保證加熱器的穩(wěn)定操作。單向閥是為了保證加熱器有足夠的壓力和正常的工作。加熱器是三套管式加熱器，為了使醪液在加熱器內(nèi)受熱均勻，并保證蒸汽與送醪互不影響，要求加熱器醪液呈膜狀通過不，所以內(nèi)管與中管之間的環(huán)隙面積，應(yīng)為送醪管的2-3倍。新鮮蒸汽分二路進(jìn)入

35、加熱器中，一路進(jìn)入加熱器的套管內(nèi)，套管壁上開有許多直徑為3毫米的小孔，新鮮蒸汽向外噴射，一路進(jìn)入加熱器的外加套內(nèi)，在器壁上也有許多直徑為3毫米的小孔，蒸汽由小孔向內(nèi)噴射，為蒸煮醪進(jìn)入套管空間時，被兩路來的蒸汽接觸，然后送入蒸煮管道，蒸汽噴入管內(nèi)速度為40米/秒，管式蒸煮器管道直徑為117毫米，總長78米，豎立安裝，在管的接頭處放置35、40、50毫米孔徑的銳孔板，順次排列，粉漿通過銳孔板前后，由于突然的收縮和膨脹，壓力下降，而相應(yīng)的醪液沸點也變更，結(jié)果產(chǎn)生了自蒸發(fā)現(xiàn)象，使醪液在沸騰的狀態(tài)下更好的進(jìn)行蒸煮，另外，醪液經(jīng)過銳孔板時產(chǎn)生了機(jī)械碰撞和銳板邊緣摩擦，有利于淀粉顆粒的破碎，因而增強(qiáng)了蒸煮醪

36、與蒸汽的接觸面積。這種醪液的收縮，膨脹，減壓氣化，沖擊現(xiàn)象，使淀粉軟化，破碎，進(jìn)行著快速蒸煮，根據(jù)實際測定，醪液通過銳孔板前后溫度差2-3，在管道蒸煮器內(nèi)經(jīng)過的時間是3-4分鐘，蒸煮進(jìn)口壓力為6.37-6.86萬帕斯卡，出口壓力在2.94萬帕斯卡左右。醪液通過整個蒸煮器的壓力為3.92萬帕斯卡左右，蒸煮醪自管式蒸煮器出來以后，經(jīng)過壓力控制閥底部進(jìn)入后熟器，醪液逐漸上升，停留50-60分鐘，即完全煮熟。在后熟器內(nèi)裝有浮子式液面控制器和壓力自動控制器，以保持液面壓力，使溫度穩(wěn)定，通過頂部蒸汽空間的壓力為1.47-1.76萬帕斯卡，醪液的溫度為126-130，后熟器的醪液進(jìn)入蒸汽分離器是沿切線方向進(jìn)

37、入。此時壓力降至常壓，因此排出大量二次蒸汽，醪液由下部排出，二次蒸汽送出作預(yù)熱使用。蒸汽分離器的液面也是采用自動控制的，醪液停留時間為6-8分鐘，溫度約90-100，自蒸汽分離出來的醪液流到真空冷卻器，由于真空泵抽空造成付壓，蒸煮醪迅速被冷卻到60-65左右。此流程的特點 流速較快，故醪液和蒸汽在管道連續(xù)蒸煮器內(nèi)應(yīng)該是混合的較好，因而蒸煮醪的質(zhì)量也應(yīng)該是較均勻的，但實際上，并非如此理想。除流速較快之外，設(shè)備占地面積相應(yīng)的較少，也既是設(shè)備費用和建筑費用都較節(jié)省。6. 連續(xù)糖化工藝 糖化是將短的淀粉鏈即糊精轉(zhuǎn)化為可發(fā)酵性糖，糖化是一個復(fù)雜的生物化學(xué)變化過程，受糖化酶添加量、時間、溫度等多種因素的影

38、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，糖化時間控制在30-60min。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)從后熟器或蒸汽分離器送入蒸煮醪。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。糖化醪則以鍋底醪經(jīng)往復(fù)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，則糖化鍋內(nèi)的醪液的溫度就可以維持在60

39、°C，持久不變，只就是混合冷卻連續(xù)糖化工藝的使之所在。淀粉為高分子化合物，一定條件下可以水解，稀硫酸,加熱淀粉是一種重要的多糖，是一種相對分子量很大的天然高分子化合物。淀粉的糖化是指輔料的糊化醪和麥芽中淀粉受到麥芽中淀粉酶的分解，形成低聚物糊精和以麥芽糖為主的可發(fā)酵性糖的全過程。糖化醪濃度的影響：實際生產(chǎn)中，糖化醪溫度一般以20%-40%為宜.影響淀粉水解的因素： 麥芽的質(zhì)量及粉碎度：糖化力強(qiáng)、溶解良好的麥芽，糖化的時間短，形成可發(fā)酵性糖多，可采用較低糖化溫度作用; 非發(fā)芽谷物的添加：非發(fā)芽谷物的種類，支鏈、直鏈淀粉的比例，糊化、液化程度及添加數(shù)量，將極大的影響到糖化過程和麥汁的組成

40、; 糊化溫度的影響：糖化溫度趨近于63可得到最高可發(fā)酵性糖; 糖化醪PH的影響：淀粉酶作用最適PH值隨溫度的變化而變化 .7. 蒸餾發(fā)酵成熟醪液經(jīng)預(yù)熱器加熱后，從粗餾塔頂部進(jìn)入，粗餾塔塔底通入蒸汽，控制粗塔塔底溫度為108-111，頂溫為9698，酒精糟液從粗餾塔底部排出進(jìn)入污水處理場進(jìn)行處理。酒精含量約50%的粗酒精蒸氣從粗餾塔頂部進(jìn)入精餾塔中部，精塔底溫為108109，中溫為8485，進(jìn)行精餾，精塔底部廢水排入污水處理場，然后再經(jīng)水洗、脫醇等工序制成成品，成品酒精和雜醇油分別經(jīng)冷卻進(jìn)入成品儲罐。三塔流程包括三個塔，一是粗韶塔，二是排醛塔又稱分餾塔，它安裝在粗餾塔與精餾塔之間，它的作用是排除

41、醛脂類頭級雜質(zhì)。三是精餾塔，它除有濃縮酒精提高濃度作用外，還繼續(xù)排除雜質(zhì)，使能獲得精餾酒精。三塔流程由于粗餾塔蒸餾出的粗酒精進(jìn)入排醛塔，以及排醛塔的脫醛酒進(jìn)入精餾塔的形式不同又可分為三類：（1） 直接式：粗酒精由粗餾塔進(jìn)入排醛塔以及脫醛酒進(jìn)入精餾塔都是氣體狀態(tài)。由于粗酒精是蒸汽狀態(tài)進(jìn)入排醛塔，再以氣體狀態(tài)進(jìn)入精餾塔，所以它的排除雜質(zhì)效率是不高的。另外還有可能將粗餾塔蒸汽中微量的成熟醪帶至精餾塔，致使所得的成品有不好的氣味。雖然這種流程熱能最經(jīng)濟(jì)，由于上述缺點沒有推廣。（2） 半直接式：粗酒精由粗餾塔進(jìn)入排醛塔是氣體，而脫醛酒進(jìn)入精餾塔是液體狀態(tài)。熱能消耗雖然比直接式大些，但可以得到質(zhì)量比較優(yōu)良

42、的成品，因此在我國酒精工業(yè)上得到廣泛的應(yīng)用。（3） 間接式：粗酒精進(jìn)入排醛塔以及脫醛酒進(jìn)入精餾塔都是液體。它的成品質(zhì)量比半直接式的高，還可以生產(chǎn)高純度酒精。這是由于粗餾塔蒸出的酒汽經(jīng)冷凝成為液體，在這過程中可多一次驅(qū)除頭級雜質(zhì)的機(jī)會。顯然生產(chǎn)費用要大些。無論淀粉原料還是糖蜜原料用半直接法的三塔流程都可獲得精餾酒精，因此間接式的三塔流程目前應(yīng)用不很廣。8.雜醇油的分離流程為：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(yīng)塔板9. 淀粉質(zhì)原料酒精生產(chǎn)的特點（1）原料系采用薯類、糧谷類及野生植物等，在投產(chǎn)前必須先經(jīng)過破碎處理。目前在國內(nèi)上有一部分產(chǎn)

43、量較小的酒精廠，采用間歇蒸煮，原料不經(jīng)粉碎，就直接將快狀或粒狀原料投入生產(chǎn)，但大部分中等規(guī)模以上的酒精廠，原料多經(jīng)二次粉碎，然后進(jìn)行高壓連續(xù)蒸煮，有利原料的受熱面加大，更有效地達(dá)到蒸煮的要求。（2）原料必須經(jīng)過蒸煮，在高溫高壓過程中，引起原料細(xì)胞的組織破裂，使存在于細(xì)胞中的淀粉轉(zhuǎn)化為可發(fā)酵性糖。蒸煮溫度由于原料的品種與規(guī)格不同而有差異，通常為130150度，但經(jīng)過粉碎的原料，其蒸煮所須的溫度較低，大約120130度。高溫處理除了使淀粉糊化，便于淀粉酶起糖化作用外，還可把附著的有害雜菌殺死。（3）淀粉質(zhì)原料生產(chǎn)酒精，要經(jīng)過加曲糖化作用，把糊化成溶解狀態(tài)的淀粉轉(zhuǎn)化成可發(fā)酵性糖。由于曲的生產(chǎn)方法不同

44、，可分為麩曲糖化法、液曲糖化法、根酶糖化法（阿米羅法）、根酶酒母混合法、麥芽糖化法等。目前在國內(nèi)是以麩曲糖化法和液曲糖化法為主，在國外使用淀粉質(zhì)原料生產(chǎn)酒精的方法，大致可分為：A.麥芽法 以麥芽、黍芽、稷芽作糖化劑。B.阿米羅法 將根霉或毛霉等霉菌，在糊化醪冷卻至3040度時，接種培養(yǎng)，在霉菌生長過程中轉(zhuǎn)化淀粉成發(fā)酵性糖，再加酵母發(fā)酵。C.曲法 以固體曲或液體曲作為糖化劑。D.酶法 用淀粉酶代替曲。（4）淀粉懸浮液在糊化和溶解過程中，粘度是不斷變化的，當(dāng)?shù)矸垲w粒溶解時，粘度逐漸增加，達(dá)到最大限度后，隨著溫度的繼續(xù)上升，醪液粘度下降。（5）蒸煮過程中原料因受高溫高壓，易產(chǎn)生焦糖。由于淀粉質(zhì)原料甘

45、薯內(nèi)所含的碳水化合物中以淀粉為主，另外還有少量糊精和糖類；而馬鈴薯中所含的糖主要是堡葡萄糖和果糖，以及少量的蔗糖；在谷粒中則以葡萄糖為主。在蒸煮時，不同的糖分其化學(xué)變化也不同。例如糖分回轉(zhuǎn)化，醛糖回變成酮糖（異構(gòu)化）；各種糖分都會焦化，形成焦糖；己糖分解變?yōu)榱u甲基糠醛，又很容易和新的氨基酸分子起作用而生成黑色素。焦糖是不能被發(fā)酵的，還會阻按礙酵母的發(fā)酵作用，影響發(fā)酵而降低酒精產(chǎn)量。因此，蒸煮是要注意控制適宜的溫度和壓力。由于形成焦糖的作用，一般在高濃度溶液中比低濃度溶液中容易進(jìn)行，因而淀粉質(zhì)原料蒸鑄時，如原料內(nèi)含有較多的糖分，便容易形成黑色物質(zhì)和焦糖。醪液濃度越高，也越容易形成焦糖。因此，我國

46、個酒精廠對甘薯干的原料加水比，一般都采用1313.4，有時還要稍稀些，這樣便于淀粉率的提高。二物料衡算（一）15000噸淀粉原料酒精廠全廠物料衡算1.全廠物料衡算的內(nèi)容（1）原料消耗的計算 主要原料為甘薯干，其他原料有淀粉酶，糖化酶，硫酸氨，硫酸等。（2）中間產(chǎn)品 蒸煮醪，糖化醪，酒母醪，發(fā)酵醪等。（3）成品，副產(chǎn)品以及廢氣，廢水，廢渣即酒精，雜醇油，二氧化碳和廢糟等。2.工藝流程生產(chǎn)工藝采用雙酶糖化，間歇發(fā)酵。薯干原料 除雜粉碎 粉 料 加水調(diào)漿 粉 漿 加-淀粉酶 粉漿液化液 加入糖化酶糖化 取小部分加入酵母 糖 化 醪酒母醪 加入酒精酵母進(jìn)行酒精發(fā)酵 CO2酒精發(fā)酵醪 蒸餾 其他產(chǎn)品或雜

47、質(zhì) 廢 醪 酒精 圖一. 工藝流程圖3.工藝技術(shù)指標(biāo)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù) （1）生產(chǎn)規(guī)模 15000噸/年酒精。 （2）生產(chǎn)方法 雙酶糖化，間歇發(fā)酵。 （3）生產(chǎn)天數(shù) 每年300天。 （4）食用酒精年產(chǎn)量 15000噸。 （6）副產(chǎn)品年產(chǎn)量 次級酒精占酒精總產(chǎn)量的2.5%。 （7）雜醇油量 為成品酒精量的0.5%。 （8）產(chǎn)品質(zhì)量 國標(biāo)食用酒精（乙醇含量96% 體積分?jǐn)?shù)）。 （9）薯干原料含淀粉67%,水分12%。 （10）-淀粉酶用量為10u/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原料。 （11）硫酸氨用量 7kg/t（酒精）。 （12）硫酸用量 5kg/t（酒精）。4

48、. 原料消耗的計算（1）淀粉原料生產(chǎn)酒精的總化學(xué)反應(yīng)式：糖化： （C6H10O5）n + nH2OnC6H12O6 162 18 180發(fā)酵： C6H12O62C2H5OH + 2CO2 180 92 88 (2) 生產(chǎn)1000kg無水酒精的理論淀粉消耗量： 有上式可求的理論上生產(chǎn)1000kg無水酒精所耗的淀粉量為： 1000×162÷92=1760.9（kg）（3）生產(chǎn)1000kg食用酒精的理論淀粉消耗量： 食用酒精的乙醇含量在96%（體積分?jǐn)?shù)）以上，相當(dāng)于93.84%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），故生產(chǎn)1000kg食用酒精理論上須淀粉量為： 1760.9×93.84%=165

49、2.4（kg）.(4) 生產(chǎn)1000kg食用國標(biāo)酒精實際淀粉消耗量： 淀粉損失率為8%。故生產(chǎn)1000kg食用國標(biāo)酒精須淀粉量為： 1652.4 =1796.1（kg） 100%-8%這個原料消耗水平相當(dāng)于淀粉出酒率為1000÷1796.1=55.7%，著達(dá)到了我國先階段甘薯干原料生產(chǎn)酒精的先進(jìn)出酒率水平。（5）生產(chǎn)1000kg食用國標(biāo)酒精甘薯干原料消耗量 ： 據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)給出，甘薯干原料含淀粉67%，故1噸酒精耗甘薯干量為： 1796.1÷67%=2680.7（kg）若應(yīng)用液體曲糖化工藝。并設(shè)每生產(chǎn)1000kg酒精需要的糖化劑所含淀粉量為G1，則淀粉原料需用量為： （179

50、6.1-G1）÷67%（6）-淀粉酶消耗量： 應(yīng)用酶活力為20000u/ml的 淀粉酶使淀粉液化，促進(jìn)糊化，可減少蒸汽消耗量。 -淀粉酶用量按10u/g原料計算。用酶量為：2680.7×1000×10/20000 =1.34（L） (7)糖化酶耗用量 若所用糖化酶的活力為100000u/ml，使用量為150u/g原料，則糖化酶消耗量為：2680.7×1000×150 =4.02（L） 100000此外，酒母糖化酶用量按300u/g（原料）計，且酒母用量為10%，則用酶量為：2680.7×10%×67%×300 =0

51、.5（kg） 100000式中酒母的糖化液占65%，其于為稀釋水和糖化劑。（8） 硫酸氨耗用量 硫酸氨用于酒母培養(yǎng)基的補充氮源，其用量為酒母量的0.1%，設(shè)酒母醪量為G0，則硫酸氨耗量為： 0.1%G0=1(kg)5.蒸煮醪量的計算根據(jù)生產(chǎn)實踐，淀粉原料連續(xù)蒸煮的粉料加水比為1：2.8粉漿量為：2680.7×（1+2.8）=10186.66(kg)蒸煮過程使用直接蒸汽加熱，在后熟器和汽液分離器減壓蒸發(fā)、冷卻降溫。在蒸煮過程中，蒸煮醪量將發(fā)生變化，故蒸煮醪的精確計算必須與熱量衡算同時進(jìn)行，因而十分復(fù)雜。為簡化計算，可按下述方法近似計算。假定用罐式連續(xù)蒸煮工藝，混合后粉漿溫度55，應(yīng)用噴

52、射液化器使粉漿迅速升溫至88，然后進(jìn)入連續(xù)液化器液化，再經(jīng)115高溫滅酶后，再真空冷卻器中閃幾蒸冷卻至63后入糖化罐。干物質(zhì)含量B0=88%的薯干比熱容為； C0 = 4.18（1-0.7B0）= 1.6kJ/(kg.K)粉漿干物質(zhì)濃度為： B1 =88/（4.3×100）= 20.5%蒸煮醪比熱容為： C1 = B1×C0+（1.0-B1×CW） = 20.5%×1.6+（1.0-20.5%）×4.18 = 3.66kJ/(kg.K)式中 Cw水的比熱容kJ/(kg.K) 為簡化計算，假定蒸煮醪的比熱容在整個蒸煮過程維持不便。（1）經(jīng)噴射液化加熱后蒸煮醪量為：10186.66 +10186.66×3.66×（88-55） = 10656.4（kg） 2748.9-88×4.18式中 2748.9噴射液化器加熱蒸汽（0.5Mpa）的焓（kJ/K）（2）經(jīng)二液化維持罐出來的蒸煮醪量為：10656.410656.4