年产10万吨酒精发酵车间设计毕业论文(编辑修改稿)

年产10万吨酒精发酵车间设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

1度酸，此酸度能说明杂菌感染情况。 3. 还原糖 用廉 爱浓 (LAneeyron）法测定还原糖，所测得的糖，多以葡萄糖计算，用这种方法测得糖化醪中 约含 的糖量。 4. 碘液试验 如加入碘液后，没有蓝红等颜色产生，仍然是碘和糖化醪的原色时，则表示糖化优良， 因为糖化过程是淀粉被酶水解的过程，糖化醪遇碘不起呈色反应时，就说明糖化醪中基本上没有淀粉与大分子糊精的存在，表示糖化进行得较好。 5. 分别测定糖化醪的葡萄糖与麦芽糖 测定糖化醪中的葡萄糖，然后从总糖量减去葡萄糖量，再乘以系数，即得麦芽糖量。 6. 测定糖化醪中酶的活力 糖化结束后，并不是糖化醪中所有的淀粉与大分子糊精都水解成糖，其中尚有一部分糊精要在发酵期间依靠后糖化作用而变成糖，因此糖化完毕的糖化醪中，酶的活力还必须很强，才能保证糖化作用的彻底，那么就有测定糖化醪中酶活力的必要。 测定后用爱佛龙 (Effront)法观察碘的呈色反应，如呈蓝色或紫红色，则证明酶的活力不强；如呈碘黄色，则表示酶的活力强，因为它能将可溶性淀粉基本上彻底糊精化和糖 化。 四川理工学院毕业设计 8 糖化醪的发酵 糖化醪发酵目的 淀粉质原料经过预处理、蒸煮和糖化等物理和生物化学过程，淀粉以充分糊化和液化，其中相当一部分以转化成可发酵性糖。 这种糖化醪送入发酵罐，接入酒母后，在后者的作用下，醪中的糖被发酵生成乙醇和二氧化碳；而保存下来的糖化酶也不断地将残存的糊化了的淀粉转化成可发酵性糖，就这样酵母的酒精发酵和后糖化作用相互配合，最终将醪中的绝 大的淀粉及糖转化成乙醇和二氧化碳，这就是糖化醪发酵的目的。 影响酒精发酵的因素 1. 稀释速度 在间歇发酵中，糖化醪要求自接种后 8～ 10 小时内加完，这样可以有较长的后发酵时间，将糊精彻底水解发酵。 在连续发酵过程中，各罐基本上处于相对稳定的发酵状态。 为了保持这一状态，要求进入各罐的发酵醪糖分基本上等于被酵母消耗的糖分加上流出的糖分。 2. 发酵醪 pH值的控制 发酵醪中，因为乳酸菌大量繁殖造成的污染是阻碍连续发酵广泛应用的主要原因。 连续发酵中发酵醪的 pH 值控制，既要考虑到要适宜于酵母菌的繁殖和 代谢，又要考虑适宜于各种糖化酶的作用。 由于连续发酵无菌条件要求较严，其 pH控制在 ～。 间歇发酵 pH值可控制在 ～。 pH 值的控制，可用 H2SO4 来调节。 3. 发酵温度控制 温度对微生物生命活动影响很大，发酵成绩的好坏与温度控制关系极为密切。 酒精酵母繁殖温度为 27～ 30℃ ，发酵温度 30～ 33℃ ，如果温度高于 40℃ ，则酒精发酵很难进行。 产酸细菌繁殖适温为 37～ 50℃ ，因此高温发酵易被细菌污染。 生产中发酵醪温度可根据发酵形式不同进行控制： 间歇发酵：接种温度 27～ 30℃ ；发酵温度 30～ 33℃ ；后发酵温度 30℃177。 1℃。 连续发酵各罐温度控制在 30～ 33℃。 4. 发酵醪的滞流和滑漏问题 在间歇发酵中不存在醪液的滞流和滑漏问题，但在连续发酵工艺中，这个问题就十分重要了。 多级连续发酵的醪液始终处于流动状态，并能使每一发酵罐的醪液处于相对稳定的均衡状态，这就要求醪液保持先进先出，防止滞流或滑漏的现象发生。 5. 关于发酵醪浓度问题 酒精发酵要求在一定浓度的糖化醪中进行，醪液浓度高低，直接影响到生产成绩。 糖化醪浓度稀，虽然有利于酵母的代谢活动，提高出酒第 1章 全厂工艺论证 9 率，但是浓醪发酵却有提高设备利用率，节 省水、电、汽、降低生产成本，增加产量的优点。 因此，生产上希望尽量采用浓醪发酵。 正常发酵醪浓度一股为 16～ 18Bx，其发酵成熟醪酒精含量为 8～ 10％ (容量 ) 6. 关于缩短发酵时间 用糖蜜原料制造酒精，发酵时间需要 24～ 32 小时，如用淀粉质原料，则需 60 小时以上。 为了缩短发酵时间，就需要设法加速水解支链淀粉中以 1， 6 相结合的键。 解决这个问题的方法是选育糖化酶含量高的菌种，以加强糖化作用。 另外，采用连续发酵和选用发酵力强的酵母菌种，也是加速发酵、缩短发酵时间的有力措施。 综上所述，设计运用连续发酵工艺， 发酵温度控制在 30～ 34 度， pH 值控制在～ ，发酵时间为 70～ 80 小时，发酵成熟醪浓度为 16～ 18Bx ，发酵过程中添加青霉素防止染菌， 使生产控制趋于自动化。 酒精发酵的方式 酒精发酵的方式有三种：间歇式发酵、半连续发酵、和连续式发酵。 三种发酵方式的优缺点比较如表 15 所示。 表 16 各种发酵方法的优缺点比较 发酵方式 优点 缺点 间歇式发酵 设备简单，易于操作，不易染菌，适用于中小型酒厂。 设备利用率低，酵母消耗量大。 半连续发酵 酒母消耗量少，可适当缩短发酵时间。 易染杂菌。 连续式发酵 易染杂菌，操作要求和设备要求高。 通过对三种方式的比较，考虑到本厂酒精年产量有 10 万吨，虽然半连续和连续发酵都易染菌，但是发酵中控制好酸度或者添加抗生素抑制杂菌的生长 .且间歇发酵设备投资多，占地面积宽。 所以最终选用露天大罐连续发酵技术。 发酵生产工艺 考虑到在发酵的过程中糖化醪中的可发酵性糖在不断的消耗，为了使其中的糖在一定时间内保持在一定的量利于酵母的生长和发酵，所以选择用连续发酵法，并配一个预发酵罐，降低发酵罐组守罐的稀释率。 预发酵罐在发酵车间开机和换罐时，四川理工学院毕业设计 10 可以作为酒母罐提供 适量的酒母投入到连续发酵罐组中。 发酵过程中的工艺流程控制图 如图 15 所示。 图 15发酵工艺流程控制图 连续添发酵的操作方法：生产开始时，先将规定数量的酒母醪打入酒母罐让酒母复水活化，同时连续添加糖化醪。 待发酵醪中含量达到 /ml 以上时，再以适当的流量添加到 1发酵罐中，同时以相同的流量向预发酵罐中添加新鲜糖液；也向 1发酵罐中流加适当的新鲜糖液。 当 1发酵罐装满后，向 2发酵罐流加， 2发酵罐满后以相同的速度打入 3发酵罐、 4发酵罐、 5发酵罐待发酵醪成熟后，将其以同样的速度送入蒸馏系统。 发酵进程中 1温度控制： 32～ 33℃ ； 2罐温度控制于 34～ 36℃ ； 3罐～ 5罐罐温度控制于：低于 37℃。 流加糖液应注意速度：将 1发酵罐的稀释率控制在 ～ 之间，若流加过快，则会造成发酵醪中的酵母密度低，不易造成酵母的群体优势，杂菌感染有可能发生；若流加过慢，则将延长满罐时间，可能造成可发酵物质的损失。 糖液在发酵罐中停留时间： 55h。 发酵醪成熟时的酒精度： 10%（ V）。 在发酵醪送入发酵罐前或者是清发酵罐，使用 CIP 进行冲刷罐体和杀菌。 先用清水喷洗罐体后再用 4%的碱液喷洗 30min，再用清水喷洗罐体，洗干净后 即 可使用。 酒精的蒸馏和精馏工艺及分支筛脱水工艺 蒸馏车间操作流程 酒精的蒸馏和精馏是为了从发酵成熟醪中分离、提纯得到成品酒精。 其操作流程有许多种（ 1）单塔蒸馏（ 2）两塔蒸馏（ 3）三塔流程（ 4）多塔流程。 在上述流程中，单塔和两塔蒸馏的到的究竟品质比较差而不采用，而多塔流程预 发 酵 罐 1 发 酵 罐 2 发 酵 罐 3 发 酵 罐。 发 酵 罐 成熟醪储罐 11 发 酵 罐 第 1章 全厂工艺论证 11 虽然酒精的品 质得到了保证，但其设备的投资较大增加了生产成本所以也不采用。 三 塔 流程因其设备投资相对较少且得到的酒精品质也能达到要求，所以选用 三 塔流程。 其工艺流程为：成熟醪用泵自醪 池经过欲热器预热后，送入粗溜塔，由此引出的酒精水蒸气直接进入 醛塔，再次进入 精溜塔的中部。 残留的头级杂质和甲醇随酒精蒸汽上升，经预热器和三个冷凝器绝大部分冷凝下来，预热器和前两个冷凝器中的冷凝液作为回流回入精塔顶部，第三个冷凝器中的冷凝液作为杂醇油酒取出，同时排除相当部分的头级杂质。 极少部分未凝结的头级杂质和不凝结气体一起排入大气。 成品酒精在顶部第 6块塔板处提取。 酒精成的浓度为 95%（ V）。 工艺流程 示意图如图 16所示。 ` 图 16 工艺流程示意图 蒸馏操作的控制 蒸馏操作的控制主要是 三 塔流程 ： 1. 醪塔 蒸馏釜温度为 105～ 103℃ ，保证酒糟内不含酒精；蒸馏釜压力为 ～ 万帕斯卡（表压）；进入精溜塔的酒精蒸汽温度为 93～ 95℃( 醪塔顶温度 )。 2. 醛塔 醛塔分凝器选用发酵和酒母罐的冷却废水，温度为 25℃ ，终温高达 70℃。 3. 精馏塔 塔釜温度为 102～ 104℃ ；塔釜压力为 ～ 万帕期卡 (表压 )；塔中部 (取杂醇油区 )温度为 86～ 93℃ ，比控制塔顶温度灵敏。 进入分凝器前塔顶酒精 醪 塔 精 馏 塔 分 子 筛 脱 水 塔 醛 塔 醛酒 四川理工学院毕业设计 12 蒸汽之温度 78～ 79℃。 第二冷凝器流至第三冷凝器的酒温为 35～ 40℃ ，这是保证成品质量的重要措施之一。 发酵副产品和污水处理 酒精生产的副产品 酒精生产过程中产生的副产品有二氧化碳，酒精酵母，杂醇油，醛脂和酒糟。 二氧化碳：可以制成干冰，和液体二氧化碳。 液体二氧化碳可以用于食品和工业原料。 但对其标准要求高。 酒精酵母：经过进化处理可以从新培养等。 杂醇油：可净化后，运用于工业中作为某些原料。 酒糟：可运用于做 饲料等。 冷却工艺水：经处理后可以做为生活用水。 污水处理 生产过程中产污分析 酒精工业废水的污染物主要来自 木 薯 等物 经发酵、蒸馏后的酒精糟 (即高浓度有机废液 )，虽然无毒，但 CODcr、 BOD SS 含量高，并呈弱酸性，排入江河、地下水系会造成水中严重缺氧，大大影响水中物质生长。 因此， 酒精工业废水污染物排放标准选择 CODcr、 BOD SS、 PH 值，以及排水量作为行业废水排放的控制指标。 污水种类 1. 热交换器排出废水。 2. 工艺设备洗涤用水 3. 精馏废水和酒 糟蒸发冷淋水 4. 生活污水 污水处理方法 采用的主要污水净化措施有：机械法，化学法，物理化学法和生物法等。 选择方法要取决于污水数量，污染程度和净化结果的指标等因数。 对 木 薯原料这类污水主要采用机械法和生物法处理即可达到要求指标。 第 2 章 全厂物料衡算 13 第 2 章 全厂物料衡算 工艺技术指标及基础数据 （ 1）生产规模 100000t/a 酒精。 （ 2）生产方法： 低温蒸煮 双酶连续糖化 大罐斜底连续发酵 三 塔蒸馏。 （ 3）生产天数 每年 300 天。 （ 4） 食用 酒精日产量。 （ 5） 食用 酒精年产量 100000t。 （ 6）杂醇油量 为成品酒精的 % （ 7）产品质量 乙醇含量 95%（体积分数）的 食用 酒精。 （ 8） 木 薯干原料含淀粉含 70%，水分 13%。 (9)a淀粉酶用量 8u/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。 （ 10）硫酸铵用量 7kg/t（酒精）。 （ 11）硫酸用量（调 PH 用） 5kg/t(酒精 )。 原料消耗量计算 （ 1）淀粉原料生产酒精的总化学反应式为： 糖化：（ C6H10O5） n + nH2O → nC 6H12O6 162 18 180 发酵： C6H12O6 → 2C 2H5OH + 2CO2 180 462 442 （ 2）生产 1000kg 无水酒精的理论淀粉消耗量由上两式得： 1000179。 162/92=（ kg） （ 3）生产 1000kg95%（体积分数）的食用酒精的理论淀粉消耗量，乙醇含量95%（体积分数）相当于 %（质量分数），故生产 1000kg 食用酒精成品理论上需淀粉量为： 179。 %=(kg) （ 4）生产 1000kg 食用酒精实际淀粉耗量 事实上，整过生产过程经历原料处理、发酵及蒸煮工序，要经过复杂的物理化学和生物化学反应，产品得率必然底四川理工学院毕业设计 14 于理论产率。 据实际经验，各阶段淀粉损失率 如表 21所示。 表 21 各阶阶段淀粉损失率 列 表 生产过程 损失原因 淀粉损失（ %） 原料处理 粉尘损失 蒸煮 淀粉残留及糖份破坏 发酵 发酵残糖 发酵 巴斯德效应 发酵 酒气自然蒸发与被 CO2被带走（有酒精捕集 器） 蒸馏 废糟带走等 总计损失 故生产 1000kg 食用酒精需淀粉量为： （ 100%%） =（ kg） （ 5）生产 1000kg 食用酒精 木 薯干原料消耗量 根据基础数据给出， 木 薯干含淀粉 65%故 1t 酒精耗 木薯干量为： （ kg） （ 6）。