年产2700吨酒精工厂的初步设计(编辑修改稿)

年产2700吨酒精工厂的初步设计(编辑修改稿)内容摘要：

及发酵浓糖液送入第一个发酵罐的底部，发酵醪向上升起，沿导管流入第二发酵罐的底部，依次流入第三个发酵罐。 这样的输送方向保证了酵母在整个发酵期间都处于悬浮状态。 由于发酵作用产生代谢产物酒精和二氧化碳，醪液比重沿罐高度而逐渐降低 ，这样能防止发酵醪把刚送来的糖液带走。 第三与第四两个发酵罐之间上部用导管相连，发酵醪由第四发酵罐的下部放出，使酵母沉降，便于回收。 发酵醪的流动速度需调节到第一罐发酵度 14％，第二罐发酵度10％，第三罐发酵度 ％，第四罐 ％，成熟醪酒精浓度约为 ％ (容量 )。 从发酵醪分离回收的酵母浆，约为发酵醪容积的 15％，此酵母浆送至酒母罐，添加浓度 11— 12％稀糖液并添加硫酸，位酸度达 1— 176。 ，再加过磷酸钙，而不加氮源养料，当浓度降低至 — 5％时，即将酒母醪送至发酵罐，在发酵过程所释出的二氧化碳，通过 捕集器，而洗水则用来稀释糖蜜，发酵醪用泵送入沉降槽，通过高速离心分离器将醪液和酵母分离，醪液送去蒸馏，酵母重回至活化罐中，如此反复使用 15 次左右。 连续发酵与间歇发酵相比，酵母菌发酵的各阶段都是在不同的发酵罐内进行，发酵中控制的 pH 值、精度、温度、酒精含量等都能相对稳定在酵母菌发酵所需的范围内，即酵母菌的生长、繁殖、代谢环境稳定，其发酵年产 2700 吨酒精工厂的初步设计 15 能力强。 并且酵母菌的发酵几乎不存在适应期，糖化醪或糖密一进发酵罐就能进行发酵，使整个生产周期缩短 10— 20 小时，能提高设备利用率20— 25％。 糖蜜酒精连续发酵采用多级比单级 有利，因为多级连续发酵可以比较充分地利用基质，而第一级发酵罐流出的发酵醪中未利用的基质，可以在以后的各级发酵罐内被继续消耗，因而多级连续发酵效率较高。 其次是第一级发酵罐的酵母细胞数量立即达到对数生长期的数量，取消酵母繁殖中的迟滞期，使多级连续发酵一开始便进入主发酵阶段，从而取消了前发酵阶段，缩短了连续发酵过程的总时间，提高了设备利用率。 多级连续发酵法可分为单浓度连续发醉法和双浓度连续发酵法两种。 单浓度连续发酵法是酒母培养与连续发酵醪的糖液均采用同一种浓度：22— 25186。 Bx；双浓度连续发酵法酒母的培养液采用 低浓度糖液，浓度为14— 18186。 Bx；连续发酵法添加基本稀糖液采用高浓度糖液，浓度为 32— 40186。 Bx。 由于糖蜜浓度高、黏度大、灰分多，因此糖蜜酒精发酵多采用双浓度双流加工艺以解决酵母生长和酒精发酵最适条件不用的难题。 从 CO₂回收酒精的依据 糖蜜酒精发酵过程中放出大量 CO2。 发酵过程中产生 CO2 的主要来源是在酵母菌羧化酶及羧化辅酶的催化作用下，丙酮酸脱羧变为乙醛并放出CO2，乙醛在酵母的乙醇脱氢酶作用下还原为酒精。 根据糖蜜酒精发酵化学反应式： C12H22O11 十 H2O → 2C6H12O6 2180 C6H12O6 → 2C2H5OH 十 2CO2↑ 246 244 100 公斤蔗糖可生成 公斤转化糖。 理论上 1 吨蔗糖应产生 公斤无水酒精，或 682 公升无水酒精 (以20℃ 计算 )，或 公升无水酒精 (以 15℃ 计算 )，同时产 公斤 CO2，可见糖蜜酒精发酵过程中产生 CO2 数量不少。 一个年产 3000 吨糖蜜酒精工年产 2700 吨酒精工厂的初步设计 16 厂每小时排出 CO2400580 公斤，每年排出 CO2 2736 吨。 目前国内不少酒精工厂回收 CO2 综合利用生产液体 CO干冰等。 在酒精发酵过程中， CO2 的排出需要通过含有酒精的发酵醪层，于是就被酒精蒸汽所饱和，因此， CO2 排出的同时必然带走醪液中的一部分酒精。 另外，酒精发酵醪表面的蒸发也使部分酒精必然随着 CO2 气体而排出。 排出的 CO2 所带走的酒精数量与发酵醪的温度、酒精浓度以及蒸发表面的状态都有密切的关系。 根据糖蜜酒精工厂实际生产数据，发酵过程中 CO2带出的酒精量按产量的 1— ％计，则一个年产 3000 吨的糖蜜酒精工厂每年 由于 CO2 所带走的酒精即达 30000— 35000 公斤。 因此，决不能让这么多的酒精损失，必须设法回收。 2． 4 双糖流加发酵工艺流程 工艺流程图 酵母固体斜面菌种 营养盐 硫酸 水 糖蜜 糖蜜贮罐 液体试管 营养液高位槽 硫酸高位槽 三角瓶 糖蜜高位槽 糖液酸化罐 1连 续稀释器 糖蜜磅秤 小酒母罐 2连续稀释器 糖蜜供应器 泵 年产 2700 吨酒精工厂的初步设计 17 3连续稀释器 酒母培养稀糖液 酒母罐 发酵基本糖液 酒母 1主发酵罐 连续发酵罐组 9后发酵罐 计量罐 CO2 成熟醪 液体 CO2 车间 蒸馏车间 液体二氧化碳 干冰 工艺流程说明 （ 1）糖蜜的处理 糖蜜自糖蜜贮池流出，经除砂器除去部分砂土，然后用泵送到糖蜜磅，由电动触点自动控制计量后，放至糖蜜池，然后用往复泵送到 4 楼的糖蜜高位箱暂贮。 酒母扩大培养所用的糖蜜自糖蜜高位箱经液位调节器维持恒压流入 1 号连续稀释器内，加入硫酸、磷酸及铵盐溶液，使糖液达到一定的酸度和浓度后，送入一组串联的酸化罐中进行相当时间酸化处理后，再流入 2 号连续稀释器内，加水进行第二次稀释至所需的浓度后，进入 酒母罐内。 而供 主发酵用的糖蜜自糖蜜高位箱经液位调节器维持恒压流入 3 号连续稀释器内，加水一次稀释至所需的浓度后，连续地送入 1 号主发酵 罐内。 糖液的稀释箱流量窥测器及检验器控制其锤度及流量，同时在 2 号、 3号两稀释器流入一定量的甲醛溶液，其量根据工艺要求，由阀门控制。 营养盐、硫酸 铵 及过磷酸钙用 70℃ 热水溶解并浸出成澄清溶液后， 用营养液泵送入四楼的硫酸高位箱内。 生产时，浓硫酸与磷酸、铵盐溶液汇同一起送入 1 号连续稀释器内，稀释用的冷水来自蒸馏车间冷水高位箱，经液位调节器维持恒压送入连续稀释器内。 为了调节糖液的出口温度，稀酒精回收液 泡沫捕集器 年产 2700 吨酒精工厂的初步设计 18 释 器还装有热水箱，所用热水由蒸馏车间的冷却器来，同样经位压调节器维持恒压送入连续稀释器内，冷热水的加水比，根据工艺要求，由阀门控制。 （ 2）糖液的发酵 糖液进行酒精发酵所需的酒母，经各阶段扩大培养后，进入 酒母 罐，并连续流进稀糖液，开始连续培养，而成熟的酒母醪则自 酒母 罐底部连续送入 1 号 主 发酵罐内。 酵母扩大培养采用间歇通风培养，所需的空气，由空气压缩机供给，经空气净化器和空气过滤器处理后入酒母罐和 1 号 主 发酵罐。 糖蜜酒精连续发酵 是 在一组串联的发酵罐与后发酵罐内完成，扩大培养酒母所用稀糖液不断地定 量流入 1 号 主 发酵罐，主发酵用的浓糖液也是不断地定量流入 1 号 主 发酵罐，与 酒母 罐送来的酒母醪混合开始发酵，然后逐个地、自上而下地通过所有的发酵罐和后发酵罐，约 36 小时左右，发酵即告成熟，成熟 醪 自最后一个后发酵罐底部排出，用成熟醪泵送去蒸馏。 发酵过程产生大量的二氧化碳和泡沫，引入泡抹捕集罐内消除泡沫，积聚沫液， CO2 气体再导入 CO2 洗涤器内，用水洗出其中夹带的酒精，收集得到的沫液用泵送回后发酵罐再行发酵， CO2 洗水 (淡 酒液 )则送入最末一个成熟醪计量罐内连同成熟醪一起送去蒸馏， CO2 则导入液体 CO2 车间，经压缩冷却制成商品液体二氧化碳 和固体干冰。 2． 5 双糖流加发酵工艺流程选择及论证 酒母培养与酒精发酵采用不用的浓度，分别流加到相应的设备上。 糖蜜中可发酵糖占 50%左右，在连续发酵时为了保证酵母的繁殖速率，连续酒精发酵多采用双流加工艺，其特色是在酒母罐流加 14~18186。 Bx的低浓度稀糖液，在发酵罐罐流加 32~40186。 Bx 的高浓度稀糖液。 为了提高 1主发酵罐的抗杂菌污染能力， 1主发酵罐的酒分多控制在 4%~6%（体积分数），因此 1主发酵罐具有酒母罐和发酵罐双重功能。 在发酵罐流入高浓稀糖液是为了提高流加糖的平均糖分 ，保证连续发酵效率。 整个工艺流程包括糖蜜原料及其贮存、稀糖液的制备和处理、糖蜜酒精酵母及其培养和糖蜜酒精发酵四个过程。 年产 2700 吨酒精工厂的初步设计 19 糖蜜 原料及其贮存 糖蜜种类 糖蜜是甘蔗或甜菜糖厂的一种副产品，又称废糖蜜，俗称 橘 水。 糖蜜含糖量较高，因其本身就含有相当数量的可发酵性糖，只须添加酵母便可直接发酵生产酒精，是大规模工业生产制造酒精的良好原料。 随着我国制糖工业的发展， 糖蜜 的产量日益增加，我国不少糖厂都附设酒精车间，作为综合利用糖蜜生产酒精。 从制糖原料来分，糖蜜可分为甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜。 ① 甘蔗糖蜜 甘蔗糖蜜 是以甘蔗为原料糖厂的一种副产物。 我国南方各省，如广东、广西、福建、四川和台湾等省均盛产甘蔗，甘蔗糖厂较多。 因此，甘蔗糖蜜的产量也较大，产量约为原料甘蔗的 ％。 甘蔗糖蜜中含有较大量的蔗糖和转化糖。 ② 甜菜 糖蜜 甜菜糖蜜为甜菜糖厂的一种副产物，它的产量约为甜菜的34％，甜菜的生产在我国以东北、西北、华北地区为主。 目前我国黑龙江、辽宁、吉林、内蒙古等省区，都兴建了不少利用甜菜制糖的工厂，许多糖厂都附设酒精车间。 甜菜糖蜜与甘蔗糖蜜的主要区别是甜菜糖蜜中转化糖含量极少，而蔗糖含量较多， 占绝大部 分， 甘蔗糖蜜成微酸性， ， 而甜菜糖蜜则呈微碱性， pH ，甜菜糖蜜中氮素含量 %，甘蔗糖蜜中氮素含量%，虽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%的甜菜碱很少被酵母消化（在强烈通风下仅消化 50%）。 糖蜜成分 糖蜜是蔗糖结晶的母液，含有蔗汁中天然成分和在蔗汁处理和煮糖时的添加物质以及蔗汁处理和煮糖时的化学反应产物，如焦糖、黑色素等。 因此糖蜜成分与原料品种、产地和加工方法有关，一般甘蔗糖蜜锤度为80~90186。 Bx，微酸性，酸度在 10186。 左右，总还原物（全 糖分）为 48%~56%，蔗糖为 30%~35%，还原糖为 15%~20%，非发酵性糖为 2%~4%，硫酸灰分为 10%~15%，胶体为 4%~7%，含磷 %~%，蛋白质为 2%~3%及少量的乌头酸、柠檬酸、苹果酸、琥珀酸等。 甜菜糖蜜锤度一般为 75~84186。 Bx，年产 2700 吨酒精工厂的初步设计 20 微碱性，总还原物在 48%左右，其中主要是蔗糖，还有少量棉籽糖。 表 21 糖蜜的主要成分 糖蜜 成分及质量百分比 甘蔗糖蜜 甜菜糖蜜 炼糖糖蜜 水分 /% 总还原物（全糖分） /% 蔗糖 /% 转化糖 /% 灰分 /% 含氮 /% 0 .54~ ~ 表 22 甘蔗糖蜜的 主要 成分 产 地 广 东 四 川 项 目 碳酸法 亚硫酸法 碳酸 法 锤度 /（ 186。 Bx） 全糖分 /% 蔗糖 /% 转化糖 /% 纯度 /% 非法酵性糖分 /% 非法酵性糖 /全糖 /% 胶体 /% 酸度 /（ mmol/。