课程设计--年产1.5万吨酒精发酵工厂设计.docVIP

设计说明书 题 目 年产1.5万吨酒精发酵工厂设计 学 院 化学与环境工程学院 专 业 生物工程 姓 名 指导教师 提交日期 2014.1.2 目 录摘要 1绪论 31. 淀粉质原料酒精生产工艺 7二物料衡算 （一）15000吨淀粉原料酒精厂全厂物料衡算 15 (2) 食用国标酒精发酵车间的物料衡算 30(三)酒精发酵车间衡算 33三设备计算与选型（1） 发酵设备的计算与选型 36（2） 蒸馏段的衡算与选型 45参考文献 59谢 辞 591摘 要酒精在人们日常生活以及科学研究等诸多领域都有很广泛的应用。世界酒精行业以及我国酒精行业都呈现快速发展趋势，产量逐年递增。发酵法生产酒精的能力将成为一个国家经济实力的标志。发酵法主要是利用微生物无氧发酵，将含糖物质如，甘蔗，甘薯，玉米等物质内的糖类转化为乙醇，生成酒精。此法原料来源丰富，生产过程环保，值得大力推广。本设计对酒精生产的发酵车间进行了计算和设备选型，力求理论和实践相结合。发酵罐是反应设备(化工生产中实现化学反应)的主要设备。其作用：使物料混合均匀；使气体在液相中很好分散；使固体颗粒在液相中均匀悬浮； 使不均匀的另一液相均匀悬浮或充分乳化； 强化相间的传质；强化传热。目前已广泛地用于制药、味精、酶制、食品行业等。它的主要组成部分包括釜体、搅拌装置、传热装置、轴封装置。还根据需要加其他的附件，如装焊人孔、手孔和各种接管(为了便于检修内 件及加料、排料)，安装温度计、压力表、视镜、安全泄放装置(为了操作过程中有效地监视和控制物料的温度、压力)等。釜体是由简体和两个封头组成，它的作用是为物料进行化学反应提供一定的空间。搅拌装置是由传动装置、搅拌轴和搅拌器组成，它的作用是参加反应的各种物料均匀混合，使物料很好地接触而加速化学反应的进行。搅拌装置可以分为非潜水型(仅驱动机和减速机及传动系统露在液体外面)和潜水型(从驱动机至搅拌器全部潜入液体内)两种类型。传热装置是在釜体内部设置蛇管或在釜体外部设置夹套，其作用是使控制物料温度在反应所需要范围之内。轴封装置为搅拌罐和搅拌轴间的密封，以防止反应物料的逸出和杂物的渗入，通常采用填料密封或机械密封。本文参考酒精发酵工艺设计机械搅拌发酵罐。 关键词: 酒精；发酵法；发酵车间 SummaryAlcohol has very extensive application in a great deal of fields such as peoples 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 progressively 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 the 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 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 liquid 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 means , 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 device ( 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 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 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 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 绪 论 酒精的主要性质无色、透明，具有特殊香味的液体（易挥发），密度比水小，能跟水以任意比互溶（一般不能做萃取剂）。是一种重要的溶剂，能溶解多种有机物和无机物。 外观与性状： 无色液体，有酒香。 熔点()： -114.1 沸点()： 78.3 ,相对密度(水=1)： 0.79, 相对蒸气密度(空气=1)： 1.59, 饱和蒸气压(kPa)： 5.33(19) 燃烧热(kJ/mol)： 1365.5 临界温度()： 243.1 临界压力(MPa)： 6.38 辛醇/水分配系数的对数值： 0.32 闪点()： 12 引燃温度()： 363 爆炸上限%(V/V)： 19.0 爆炸下限%(V/V)： 3.3 溶解性： 与水混溶，可混溶于醚、氯仿、甘油等多数有机溶剂。 酒精的主要用途酒精的用途按需求量多少可分为三方面：用量最大的燃料酒精，调制酒精饮料用的食用酒精；化工医药用酒精。1.酒精是一种新能源，其优势在于发酵酒精属于可再生能源，乙醇不仅是一种优良燃料，它作为一种优良燃油品质改善剂被广泛使用，其优良特性主要有：乙醇是燃油的增氧剂，是汽油燃烧完全，大大节能和环保的；乙醇具有很好的抗爆性能；乙醇是优于太阳能的一种生物转化能源，是可再生资源。2.合理利用酒精可提高白酒质量，充分利用酒精以提高白酒质量主要表现在：降低邪咂味，适量调制优质酒精借以冲淡杂质，使酒味纯正，香味突出。2.降低浑浊度，勾兑酒精酒体纯净，既卫生又安全，而且透明度高，加水不浑浊。3.酒精再医药方面的用途很广：可作为大专院校及科研院所等的实验室以餐饮业的燃料；可作为细胞生物学实验和研究使用的优良的固定剂和脱水剂，可作为优良的防冻降温介质。可作为燃料乙醛，乙酸，乙醚。4.酒精工业的副产品 大型酒精企业除主要生产酒精外，还有如下副产物：优质颗粒饲料DDGS（全价干酒精糟）优质食用级CO2. CO2是发酵酒精相伴生产的数量最大的副产品。高纯度食用级CO2除用做碳酸饮料外还有气体保护焊接，药物萃取，温室生产等方面有较广的用途；玉米油；玉米胚芽油是优质保健食品；玉米，小麦等为原料的大型究竟生产企业。还可以生产玉米淀粉，葡萄糖浆，果糖浆，玉米蛋白等，杂醇油是某些食用香料的主要原料。 世界酒精生产状况目前，全世界酒精年产量约3394万吨。其中美国和巴西的酒精产量占全球总产量的66%。美国，巴西，中国，俄罗斯是世界酒精生产大国。2001年中国酒精总产量已跃居第三位。 我国酒精行业基本状况我国的酒精工业始于1900年黑龙江哈尔滨市，建国前全国的总产量已居世界第三位。我国酒精总产量还不到一万吨，新中国成立后历经50年的发展初步形成了企业生产，工厂设计，科学研究，人才培训，综合利用，检验检测，产品销售等一个完整的酒精工业体系，中国的酒精产量已增长到300万吨，跃居世界第三。其中年产5万吨以上企业10家。3万吨的企业20家，万吨以上的70家。2000年我国政府燃料酒精规划的实施标志着中国酒精产业还要上一个台阶，2003年吉林（一期年产量30万吨）大型燃料酒精企业的投产。说明中国酒精生产能力已接近世界先进水平，但有专家指出：目前，中国玉米燃料酒精生产企业需进一步提高的工艺环节。包括干法脱胚制油，中温双酶法糖化，浓醪连续发酵，多塔差温蒸馏，废热多效真空蒸发；CIP清洗系统等。2001年中国酿造酒工业协会酒精分会开始创办专业刊物酒精，说明中国酒精产业又开始了一个科研与生产相结合的新阶段。 酒精工业发展趋势随着酒精工业的不断发展，酒精工业已逐步从传统工艺的模式中解放出来。广大工程技术人员都在努力研究和开发新工业，新设备，选育新的高产稳定的菌种。由于世界范围内耕地面积都在不断减少。以淀粉质原料生产酒精的比例也在减，以糖蜜为原料生产酒精的比例却有明显提高。具有关报道，全世界酒精生产所用原料的各种比例为45%，石油裂解废气乙烯占0%淀粉质原料占16%。亚硫酸盐纸浆液占7%，野生植物约占12%。这些数据表明，将来的酒精生产原料可能以含有可发酵性工业废气物为主。为了进一步提高酒精生产工艺。各国的工程技术人员都在研究新型的酒精发酵方法，如现在工业生产上应用的固定化细胞酒精发酵法，耐高温活性干酵母法等新的发酵工艺。再设备方面也有不少生产反应器出现，如单罐连续搅拌反应器，酒母回用连续搅拌反应器，塔式反应器，细胞固定化反应器等，再新原料利用方面都有很大改进，以上所提到的酒精生产工艺和设备，再某些方面还存在不足之处。但基本上反映了酒精工业今后的发展方向。 酒精工业生产方法目前酒精工业的生产方法，归结起来主要有两种类型：一种是利用酒精酒母发酵生产酒精。另一种是利用石油原料采用化学合成方法生产酒精。我国农副产品资源丰富，所以，主要采用微生物发酵法。微生物发酵法在采用不同发酵原料时生产酒精的工艺有所不同，主要分为淀粉质原料酒精生产工艺，糖蜜原料酒精生产工艺，工厂废液及纤维素原料酒精生产工艺等。常用淀粉质原料有薯类，谷物类，和某些含淀粉较多野生植物。 酒精国家标准酒精质量标准是检验酒精蒸馏和管理水平的核心，一个国家的酒精质量标准是这个国家酒精产业能力和水平的标志，酒精质量国家标准是整个酒精企业生产活动的最主要的法规，酒精质量是酒精企业的生命线，不断提高酒精质量是企业永恒主题。发酵法生产酒精的能力将成为一个国家经济实力的标志，因为作为可再生能源的酒精，在经历一个多世纪的发展中，始终与能源密切相关，特别是巴西从1975年就开始的甘蔗，糖蜜为原料生产酒精的成功实践，提醒各国政府：10%以上能源添加储备在自己的国土上。现在可以说石油利用干乙醇发酵的谷物等原料都源于太阳能的储备。发酵法生产乙醇比石油更有优势的地方是发酵法效率高，原料年年种，年年收。不用像开采石油那样投资巨大。根据当今农业。酒精生产能力，改造汽油发动机和柴油发动机的能力，相信不久的将来，一个良性循环的能源资源将更多的出现在世人面前。 厂址的选择及可行性分析厂址选择的正确与否，不仅关系到建厂过程中能否以最节省的投资费用，按质按量按期限完成工厂设计所提出的各项指标，而且对投产后的长期生产，技术管理和发展远景都有很大的影响，并同国家的工业布局和城市规划有密切的联系。基于以下原因，将厂址选在青岛。1. 青岛市是山东省内一大市，人口多，消费量大，且劳动力资源丰富。2. 其交通便利，利于产品的输出及出口。3水资源充足，水质能够满足工艺要求。厂址标高在洪水水位0.5米以上，并且靠近水发电站。5. 地理条件：温度：冬季采暖：-9冬季通风：-4夏季通风：26极端最高温度：38湿度：冬季：68%夏季：83%61三设备计算与选型一淀粉质原料酒精生产工艺 淀粉质原料酒精生产的特点（1）淀粉是以淀粉颗粒的形式存在于原料的细胞之中，为了使淀粉能最 终转化成酒精，首先要创造条件，使淀粉有可能从细胞中游离出来。为此,原料要粉碎，以破坏植物细胞组织，便于淀粉的游离。（2）采用水热处理，使淀粉糊化-液化，并破坏细胞，形成均一的醪液，使它能更 好地接受酶的作用并转化成为可发酵性糖。所以，淀粉质原料粉碎以后要加水拌成浆液并进行加热处理。多年来都是采用高压，高温的水-热处理方法，即高压蒸煮的方法；近年来低温常压的水-热处理方法，即低温蒸煮或80-85 C液化法得到了广泛的推广和应用。本次试验要求为高压蒸煮，即416k，5个大气压（表压）蒸煮。（3）糊化或液化淀粉只有在催化剂的作用下才能转成葡萄糖，这种催化剂可以是硫酸等无机酸，也可以是淀粉酶这类生物催化剂。目前国内外酒精生产上用的是淀粉酶系统。淀粉酶系统主要是糊化酶（一般是细菌-淀粉粉酶,因其更耐高温）和糖化酶，-淀粉粉酶水解淀粉的产物主要是糊精，糖化酶则主要把糊精转化为可发酵的葡萄糖。 淀粉质原料在正式进入过程前，必须进行预处理，以保证生产的正常进行提高生产的效益。预处理包括除杂和粉碎两个工序。 1. 原料的除杂方法 淀粉质原料在收获和干燥的过程中往往会掺杂进泥土，沙石，纤维质杂物，甚至金属块等杂物。这些杂质如果不在投入生产前予以除去，则将严重影响生产的正常运转。石块和金属杂质会使粉碎机的筛板磨损或损伤，造成生产的中断；机械设备的运转部位。泥沙等杂质的存在也会影响正常的发酵过程。清除杂质，保证生产正常和顺利地进行，这就是除杂的目的。1.1 气流-筛选分离器 用于谷物原料除杂用。凡是厚度和宽度或空气动力学性质与所用谷物不同的杂质，都可以用气流-筛选分离器将其分离。1.2 磁力除铁器 铁质杂质通常用磁力除铁器来分离。磁力除铁器分永久性磁力除铁器和 电磁除铁器两类。2. 原料的粉碎方法 对于连续蒸煮来说，原料必需预先进行粉碎，才能进一步加水制成粉浆，然后再用泵连续均匀地送入连续蒸煮系统。所以对于连续蒸煮来说，原料粉碎是一个前提。原料进行水-热处理的目的是要使包含在原料细胞中的淀粉颗粒能从细胞中游离出来，充分吸水膨胀，糊化乃至溶解，为随后的淀粉酶系统作用，并为淀粉转化成可发酵性糖创造条件。达到这个目的。可以采用整粒原料高压蒸煮，粉碎原料较和缓条件下蒸煮和超细粉碎三种方法。就目前的情况来看，先将原料粉碎，再在缓和的条件下进行蒸煮是较好的方法。干式 ： 干式粉碎应采用粗碎和细碎。粗碎：原料过磅称重后，进入输送带，电磁除铁后进行粗碎。粗碎后的物料以薯干为列应能通过6-10mm的筛孔，然后在送去进行细粉碎 。 细碎：经过粗碎的原料进入细碎机，细碎后的原料颗粒一般应通过1.2-1.5mm的筛孔。也有采用1.8-2.0mm筛孔的（适合玉米粉）。 湿式 ：湿式粉碎是指粉碎时将拌料用水与原料一起加到粉碎机中去进行粉碎。原料粉碎时，应注意下面一些工艺要求：(1)粉碎比 在粉碎过程中，对大块的原料，不容易一次粉碎到产所要求的细度，可采用二次粉碎法。一般粗粉碎比为110-15,细粉碎比为130-40。粉碎前最大物料直径D与粉碎后最大物料直径d之比，称之为粉碎比，以X表示： X=D/d粉碎比不能要求过大，否则会导致单位产品电耗增加，单位产品耗电是衡量粉碎效率的主要指标。单位电耗和粉碎机的性能优劣大有关系，而且还受原料的品种、粉碎度和使用维护的技术水平等影响有关，若其它条件不改变，在一般情况下，粉碎越细，则需要电耗越大。(2) 原料粉碎对工艺过程的影响 有人曾研究了粉碎度对谷物浆液预热黏度的影响，认为不同粉碎度的原料所配成的浆液在加热时，粉碎越细，则黏度的增加开始的越早。 粉浆加热的快慢，对黏度的增加情况也有很大影响。较粗和较细原料在配成粉浆后，不同加热速度和添加液化剂情况对黏度的降低也有影响。在试验中发现，细料迅速加热时，黏度很快增加，造成粉浆输送困难，连续加热至一定温度，则黏度达到一定高峰，此后，如果温度再升高时，则黏度反而降低。在试验中，当粉浆加热到70度时，快加热的黏度几乎未变，慢加热的黏度则有上升，当粉浆温度达70度时，其黏度接近高峰。所以，粗料应迅速加热，细料应缓慢加热，而加入液化剂时，不论加热快慢，其黏度都很低。 甘薯干粉浆加热时，粉碎度对升温时黏度的影响，升温速度与不同粉碎度的黏度关系，与上述现象类似。 根据实验研究，粉浆预煮时，加热的原则为：对较粗的原料可采取快速加热的办法，来达到预热至较高温度的目的，这是利用粗粒粉料糊化较慢的原理（可在3-5分钟内加热至85度）。对于较细的粉料，则应采取缓慢加热的原则，在不小于15分钟的时间内加热至60-70度。3. 原料的输送气流输送是利用气流管子中输送物料。它的简单原理就是：固体物料在垂直向上的气流中受到两个力的作用，一个是向下的重力，一个是向上的推力，如果推力大于重力，则物料被气流带动向上运动，从底部移到高位。举例：甘薯和玉米进入接料器，它就被吸料管中的上升气流带动，从低位运送到高位，原料中的金属，泥土和石块等杂质，则因相对密度较大，不能为气流所带走而留在接料器底部或直接落在地上。甘薯干先粗碎成小块后，风运至料箱，这样流动性好，吸料口容易送料，风运易进行。经旋风分离器至料箱，采用压力门。压力门的作用原理是靠堆积一定高度的物料，在物料自重的作用下，起到排料和关风的作用。压力门的结构简单，不需要传动，所以，得到广泛的应用。 选择气流输送的原因：（1） 采用气流输送后，输料管和粉碎设备均在密闭负压的条件下进行运转，粉 尘飞扬基本消除，原料损失和劳动条件恶劣两个问题均迎刃而解。（2） 实现气流输送后，铁片，石块等杂物，能较可靠地在一级升料管的接料器底部被自动风选出来，从而保证了筛子和设备较长期的完好使用。（3） 采用气流输送后。粉料被气流从粉碎机中吸出，从而可提高锤碎机能力百分之五十。（4） 机械输送动力消耗低。 采用两个洗尘塔，一个用于粗粉碎的回收尾粉，一个用于细粉碎的尾粉回收。生产实践证明，当气流速度降低后，回收尾粉效率就有所提高。拌料加水比例是1:2.6-1:3.0，拌料用水分两部分，一部分用于回收粗碎尾粉后，有用于回收细碎尾粉，再进入螺旋混合器拌料；另一部分用在拌料罐内调整加入比为1:2.6-1:3.0。料浆品温控制在60-65度，在料浆打出前五分钟加入细菌淀粉酶，添加量为原料重量的0.1-0.2%（细菌淀粉酶的活性以2000单位为标准），若淀粉酶的活性提高，使用量即减少。采用风运粉碎后，取得的效果如下：A.减少了设备磨损。这是由于采取风送新技术后，铁和石头进入细粉碎机的机会较少，这对后面各工序设备磨损大大降低。B.由于风选，铁和石块不能进入粉碎机，大大节约筛子底。C.粉碎效率显著提高，风送提升比机械提升要提高50%。D.简化了工艺设备，气流输送工艺由一条风管代替一套斗式提升机，并且可以省掉一些除尘和除铁装置，从而简化了工艺和设备。但是采用气流输送，在粉碎过程中反映出来的不足之处就是风机噪音大，风送运动装置的动力费用也较大。此外，拌料用水通过洗尘塔后，由于还利用二次蒸气加热器，故料温比较低。4.原料预处理流程原料 称重 倒包 皮带输送 除铁 粗碎 斗式提升机 料斗 细粉碎 吸风管 旋风分离器 粉料 闭风机 料斗 加料器（绞龙） 拌 料预煮罐 风机 布袋过滤器 大气 细粉回收5. 连续蒸煮工艺本设计方案用连续蒸煮工艺流程。连续蒸煮在出酒率方面都比间歇蒸煮高原因在于蒸煮条件的较为和缓和可发酵性物质损失的减少。且其所需要的工人数也比间歇工艺减少，劳动生产率因此提高。综合所有因素，连续蒸煮工艺流程的出酒率高，电耗和蒸汽量则是最低，相比其他的方法。新建连续蒸煮装备时，应采用管式连续蒸煮工艺。管式连续蒸煮是将淀粉质原料在高温高压下进行蒸煮，并在管道转弯处产生压力间歇上升和下降，醪液发生收缩和膨胀，使原料的植物组织和细胞壁，淀粉颗粒等彻底破裂，产生淀粉糊化和溶解状态，而利于酶的作用。原料粉碎后，经螺旋拌料器（绞龙），加水（13.5-14.0），混合后流到粉降罐，内有搅拌器进行搅拌，混合的浆料泵送至预热锅中，利用后熟器来的二次废蒸汽进行加热预煮，温度为75，预煮后的醪液经过滤器滤去较大的杂质后，再用泥浆泵送到加热器。进料控制阀主要控制进料速度，如进料速度过大，则可让其回流一部分醪液，以保证加热器的稳定操作。单向阀是为了保证加热器有足够的压力和正常的工作。加热器是三套管式加热器，为了使醪液在加热器内受热均匀，并保证蒸汽与送醪互不影响，要求加热器醪液呈膜状通过不，所以内管与中管之间的环隙面积，应为送醪管的2-3倍。新鲜蒸汽分二路进入加热器中，一路进入加热器的套管内，套管壁上开有许多直径为3毫米的小孔，新鲜蒸汽向外喷射，一路进入加热器的外加套内，在器壁上也有许多直径为3毫米的小孔，蒸汽由小孔向内喷射，为蒸煮醪进入套管空间时，被两路来的蒸汽接触，然后送入蒸煮管道，蒸汽喷入管内速度为40米/秒，管式蒸煮器管道直径为117毫米，总长78米，竖立安装，在管的接头处放置35、40、50毫米孔径的锐孔板，顺次排列，粉浆通过锐孔板前后，由于突然的收缩和膨胀，压力下降，而相应的醪液沸点也变更，结果产生了自蒸发现象，使醪液在沸腾的状态下更好的进行蒸煮，另外，醪液经过锐孔板时产生了机械碰撞和锐板边缘摩擦，有利于淀粉颗粒的破碎，因而增强了蒸煮醪与蒸汽的接触面积。这种醪液的收缩，膨胀，减压气化，冲击现象，使淀粉软化，破碎，进行着快速蒸煮，根据实际测定，醪液通过锐孔板前后温度差2-3，在管道蒸煮器内经过的时间是3-4分钟，蒸煮进口压力为6.37-6.86万帕斯卡，出口压力在2.94万帕斯卡左右。醪液通过整个蒸煮器的压力为3.92万帕斯卡左右，蒸煮醪自管式蒸煮器出来以后，经过压力控制阀底部进入后熟器，醪液逐渐上升，停留50-60分钟，即完全煮熟。在后熟器内装有浮子式液面控制器和压力自动控制器，以保持液面压力，使温度稳定，通过顶部蒸汽空间的压力为1.47-1.76万帕斯卡，醪液的温度为126-130，后熟器的醪液进入蒸汽分离器是沿切线方向进入。此时压力降至常压，因此排出大量二次蒸汽，醪液由下部排出，二次蒸汽送出作预热使用。蒸汽分离器的液面也是采用自动控制的，醪液停留时间为6-8分钟，温度约90-100，自蒸汽分离出来的醪液流到真空冷却器，由于真空泵抽空造成付压，蒸煮醪迅速被冷却到60-65左右。此流程的特点 流速较快，故醪液和蒸汽在管道连续蒸煮器内应该是混合的较好，因而蒸煮醪的质量也应该是较均匀的，但实际上，并非如此理想。除流速较快之外，设备占地面积相应的较少，也既是设备费用和建筑费用都较节省。6. 连续糖化工艺 糖化是将短的淀粉链即糊精转化为可发酵性糖，糖化是一个复杂的生物化学变化过程，受糖化酶添加量、时间、温度等多种因素的影响。糖化酶在木薯酒精发酵中有很大的作用，它将木薯中的淀粉分解成可发酵性糖，以利于酵母酒精发酵。糖化酶添加量一般控制在100-200u/g原料，糖化阶段的温度在58-62，糖化时间控制在30-60min。先用间歇操作方法制备一锅60C糖化醪，在开动搅拌器和开大冷却水前提下，连续从后熟器或蒸汽分离器送入蒸煮醪。固体曲曲乳、液体曲，或糖化醪稀释液不断从贮罐定量地流入。糖化醪则以锅底醪经往复泵送往喷淋冷却器，冷却到30C的糖化醪送往发酵车间，送往酒母车间的糖化醪不必经后冷却。只要单位时间由蒸煮醪带入的多余热量和冷却水单位时间带走的热量相等，则糖化锅内的醪液的温度就可以维持在60C，持久不变，只就是混合冷却连续糖化工艺的使之所在。淀粉为高分子化合物，一定条件下可以水解，稀硫酸,加热淀粉是一种重要的多糖，是一种相对分子量很大的天然高分子化合物。淀粉的糖化是指辅料的糊化醪和麦芽中淀粉受到麦芽中淀粉酶的分解，形成低聚物糊精和以麦芽糖为主的可发酵性糖的全过程。糖化醪浓度的影响：实际生产中，糖化醪温度一般以20%-40%为宜.影响淀粉水解的因素： 麦芽的质量及粉碎度：糖化力强、溶解良好的麦芽，糖化的时间短，形成可发酵性糖多，可采用较低糖化温度作用; 非发芽谷物的添加：非发芽谷物的种类，支链、直链淀粉的比例，糊化、液化程度及添加数量，将极大的影响到糖化过程和麦汁的组成; 糊化温度的影响：糖化温度趋近于63可得到最高可发酵性糖; 糖化醪PH的影响：淀粉酶作用最适PH值随温度的变化而变化 .7. 蒸馏发酵成熟醪液经预热器加热后，从粗馏塔顶部进入，粗馏塔塔底通入蒸汽，控制粗塔塔底温度为108-111，顶温为9698，酒精糟液从粗馏塔底部排出进入污水处理场进行处理。酒精含量约50%的粗酒精蒸气从粗馏塔顶部进入精馏塔中部，精塔底温为108109，中温为8485，进行精馏，精塔底部废水排入污水处理场，然后再经水洗、脱醇等工序制成成品，成品酒精和杂醇油分别经冷却进入成品储罐。三塔流程包括三个塔，一是粗韶塔，二是排醛塔又称分馏塔，它安装在粗馏塔与精馏塔之间，它的作用是排除醛脂类头级杂质。三是精馏塔，它除有浓缩酒精提高浓度作用外，还继续排除杂质，使能获得精馏酒精。三塔流程由于粗馏塔蒸馏出的粗酒精进入排醛塔，以及排醛塔的脱醛酒进入精馏塔的形式不同又可分为三类：（1） 直接式：粗酒精由粗馏塔进入排醛塔以及脱醛酒进入精馏塔都是气体状态。由于粗酒精是蒸汽状态进入排醛塔，再以气体状态进入精馏塔，所以它的排除杂质效率是不高的。另外还有可能将粗馏塔蒸汽中微量的成熟醪带至精馏塔，致使所得的成品有不好的气味。虽然这种流程热能最经济，由于上述缺点没有推广。（2） 半直接式：粗酒精由粗馏塔进入排醛塔是气体，而脱醛酒进入精馏塔是液体状态。热能消耗虽然比直接式大些，但可以得到质量比较优良的成品，因此在我国酒精工业上得到广泛的应用。（3） 间接式：粗酒精进入排醛塔以及脱醛酒进入精馏塔都是液体。它的成品质量比半直接式的高，还可以生产高纯度酒精。这是由于粗馏塔蒸出的酒汽经冷凝成为液体，在这过程中可多一次驱除头级杂质的机会。显然生产费用要大些。无论淀粉原料还是糖蜜原料用半直接法的三塔流程都可获得精馏酒精，因此间接式的三塔流程目前应用不很广。8.杂醇油的分离流程为：精馏塔 液相取油 冷却 加水稀释 分层 上层粗杂醇油 盐析 成品杂醇油 下层谈酒 回入精塔下部相应塔板9. 淀粉质原料酒精生产的特点（1）原料系采用薯类、粮谷类及野生植物等，在投产前必须先经过破碎处理。目前在国内上有一部分产量较小的酒精厂，采用间歇蒸煮，原料不经粉碎，就直接将快状或粒状原料投入生产，但大部分中等规模以上的酒精厂，原料多经二次粉碎，然后进行高压连续蒸煮，有利原料的受热面加大，更有效地达到蒸煮的要求。（2）原料必须经过蒸煮，在高温高压过程中，引起原料细胞的组织破裂，使存在于细胞中的淀粉转化为可发酵性糖。蒸煮温度由于原料的品种与规格不同而有差异，通常为130150度，但经过粉碎的原料，其蒸煮所须的温度较低，大约120130度。高温处理除了使淀粉糊化，便于淀粉酶起糖化作用外，还可把附着的有害杂菌杀死。（3）淀粉质原料生产酒精，要经过加曲糖化作用，把糊化成溶解状态的淀粉转化成可发酵性糖。由于曲的生产方法不同，可分为麸曲糖化法、液曲糖化法、根酶糖化法（阿米罗法）、根酶酒母混合法、麦芽糖化法等。目前在国内是以麸曲糖化法和液曲糖化法为主，在国外使用淀粉质原料生产酒精的方法，大致可分为：A.麦芽法 以麦芽、黍芽、稷芽作糖化剂。B.阿米罗法 将根霉或毛霉等霉菌，在糊化醪冷却至3040度时，接种培养，在霉菌生长过程中转化淀粉成发酵性糖，再加酵母发酵。C.曲法 以固体曲或液体曲作为糖化剂。D.酶法 用淀粉酶代替曲。（4）淀粉悬浮液在糊化和溶解过程中，粘度是不断变化的，当淀粉颗粒溶解时，粘度逐渐增加，达到最大限度后，随着温度的继续上升，醪液粘度下降。（5）蒸煮过程中原料因受高温高压，易产生焦糖。由于淀粉质原料甘薯内所含的碳水化合物中以淀粉为主，另外还有少量糊精和糖类；而马铃薯中所含的糖主要是堡葡萄糖和果糖，以及少量的蔗糖；在谷粒中则以葡萄糖为主。在蒸煮时，不同的糖分其化学变化也不同。例如糖分回转化，醛糖回变成酮糖（异构化）；各种糖分都会焦化，形成焦糖；己糖分解变为羟甲基糠醛，又很容易和新的氨基酸分子起作用而生成黑色素。焦糖是不能被发酵的，还会阻按碍酵母的发酵作用，影响发酵而降低酒精产量。因此，蒸煮是要注意控制适宜的温度和压力。由于形成焦糖的作用，一般在高浓度溶液中比低浓度溶液中容易进行，因而淀粉质原料蒸铸时，如原料内含有较多的糖分，便容易形成黑色物质和焦糖。醪液浓度越高，也越容易形成焦糖。因此，我国个酒精厂对甘薯干的原料加水比，一般都采用1313.4，有时还要稍稀些，这样便于淀粉率的提高。二物料衡算（一）15000吨淀粉原料酒精厂全厂物料衡算1.全厂物料衡算的内容（1）原料消耗的计算 主要原料为甘薯干，其他原料有淀粉酶，糖化酶，硫酸氨，硫酸等。（2）中间产品 蒸煮醪，糖化醪，酒母醪，发酵醪等。（3）成品，副产品以及废气，废水，废渣即酒精，杂醇油，二氧化碳和废糟等。2.工艺流程生产工艺采用双酶糖化，间歇发酵。 薯干原料 除杂粉碎 粉 料 加水调浆 粉 浆 加-淀粉酶 粉浆液化液 加入糖化酶糖化 取小部分加入酵母 糖 化 醪 酒母醪 加入酒精酵母进行酒精发酵 CO2 酒精发酵醪 蒸馏 其他产品或杂质 废 醪 酒精 图一. 工艺流程图3.工艺技术指标及基础数据 （1）生产规模 15000吨/年酒精。 （2）生产方法 双酶糖化，间歇发酵。 （3）生产天数 每年300天。 （4）食用酒精年产量 15000吨。 （6）副产品年产量 次级酒精占酒精总产量的2.5%。 （7）杂醇油量 为成品酒精量的0.5%。 （8）产品质量 国标食用酒精（乙醇含量96% 体积分数）。 （9）薯干原料含淀粉67%,水分12%。 （10）-淀粉酶用量为10u/g原料，糖化酶用量为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. 原料消耗的计算（1）淀粉原料生产酒精的总化学反应式：糖化： （C6H10O5）n + nH2OnC6H12O6 162 18 180发酵： C6H12O62C2H5OH + 2CO2 180 92 88 (2) 生产1000kg无水酒精的理论淀粉消耗量： 有上式可求的理论上生产1000kg无水酒精所耗的淀粉量为： 100016292=1760.9（kg）（3）生产1000kg食用酒精的理论淀粉消耗量： 食用酒精的乙醇含量在96%（体积分数）以上，相当于93.84%（质量分数），故生产1000kg食用酒精理论上须淀粉量为： 1760.993.84%=1652.4（kg）.(4) 生产1000kg食用国标酒精实际淀粉消耗量： 淀粉损失率为8%。故生产1000kg食用国标酒精须淀粉量为： 1652.4 =1796.1（kg） 100%-8%这个原料消耗水平相当于淀粉出酒率为10001796.1=55.7%，着达到了我国先阶段甘薯干原料生产酒精的先进出酒率水平。（5）生产1000kg食用国标酒精甘薯干原料消耗量 ： 据基础数据给出，甘薯干原料含淀粉67%，故1吨酒精耗甘薯干量为： 1796.167%=2680.7（kg）若应用液体曲糖化工艺。并设每生产1000kg酒精需要的糖化剂所含淀粉量为G1，则淀粉原料需用量为： （1796.1-G1）67%（6）-淀粉酶消耗量： 应用酶活力为20000u/ml的 淀粉酶使淀粉液化，促进糊化，可减少蒸汽消耗量。 -淀粉酶用量按10u/g原料计算。用酶量为： 2680.7100010/20000 =1.34（L） (7)糖化酶耗用量 若所用糖化酶的活力为100000u/ml，使用量为150u/g原料，则糖化酶消耗量为： 2680.71000150 =4.02（L） 100000此外，酒母糖化酶用量按300u/g（原料）计，且酒母用量为10%，则用酶量为： 2680.710%67%300 =0.5（kg） 100000式中酒母的糖化液占65%，其于为稀释水和糖化剂。（8） 硫酸氨耗用量 硫酸氨用于酒母培养基的补充氮源，其用量为酒母量的0.1%，设酒母醪量为G0，则硫