糖蜜酒精生产工艺考核指标的探讨

1、糖蜜酒精生产工艺考核指标的探讨2011年8月第8期(总第153期)广西轻工业guangxijournaloflightindustry食品与生物糖蜜酒精生产工艺考核指标的探讨许广球,尚红岩,保国裕(广州甘蔗糖业研究所/广东省甘蔗改良与生物炼制重点实验室,广东广州510316)【摘要】糖蜜酒精生产企业采用工艺考核指标差别较大,过去各厂虽然按照本厂的实际情况选择,但有些缺乏准确性,未能真正指导生产,并且各厂方法不同,不利于行业统计和考核管理.如对配备有糖蜜计量设备的厂,最好采用标蜜单耗或糖分出酒率来考核酒精生产.【关键词】糖蜜酒精;考核;指标体系【中图分类号】ts262.2【文献标识码】a【文章编

2、号】10032673(2011)08一o1031前言甘蔗糖蜜是甘蔗制糖的副产物,国内最主要的综合利用途径是发酵生产酒精,传统的糖蜜酒精生产是以车间为单位组织生产,是甘蔗糖厂的附属车间.随着酒精废液处理要求的提高和糖蜜贸易的发展,酒精生产正倾向于大规模集中生产,集中治理的发展趋势,我国大规模的糖蜜酒精厂正不断建成,生产管理者需要对酒精生产进行技术指标监控和考核,以便提高酒精生产技术水平,糖蜜酒精生产管理和技术考核也显得越来越重要.国内淀粉酒精技术考核比较规范,有行业协会统一制定标准和考核方法,但甘蔗糖蜜酒精则尚未统一考核标准,有必要建立糖蜜酒精生产技术考核指标体系,以规范糖蜜酒精生产.2酒精生产

3、技术考核指标的主要内容酒精生产技术考核包括整个酒精生产过程,从原辅料消耗,能耗,水耗,质量,废水废液治理利用等,归纳起来包括以下四个方面:2.1工艺考核指标工艺考核指标,侧重从酒精生产工艺过程的考核,即从原料投放到蒸馏出酒的生产工艺过程.主要考核指标包括:吨酒精原料耗量,发酵率,蒸馏率,糖份出酒率,酒份,残糖等.2.2能耗和耗水量的考核能耗和水耗是衡量酒精生产过程中蒸汽,电和水的消耗量.这一考核指标相对简单直观,行业内也有不同设备配置水平的经验值,例如糖蜜酒精常压蒸馏蒸汽耗量经验值为每吨酒精耗蒸汽4吨左右,差压蒸馏为每吨酒精耗蒸汽3吨以内.但糖蜜酒精行业能耗和水耗还没有统一的考核指标.2.3酒

4、精质量的考核酒精质量考核主要考核酒精产品的质量,我国目前有相对完整的酒精质量标准体系,酒精产品质量标准主要有:食用酒精国家标准gb103432008,工业用酒精国家标准gb/t394.12008,变性燃料乙醇国家标准gb183502001等.对酒精质量的考核可参照以上标准执行.2.4废液,废水资源化治理的考核废水等污染物的排放情况,我国于2010年9月1日起开始施行了酒精制造业清洁生产标准.该标准适用于以谷类,薯类,糖蜜为原料经发酵,蒸馏工艺生产酒精的酒精企业的清洁生产审核.标准将清洁生产标准指标分成五类,即生产工艺与装备要求,资源能源利用指标,污染物产生指标(末端处理前),废物回收利用指标和

5、环境管理要求.由于糖蜜酒精质量和废水废液的考核目前已有标准,本文将不再赘述.能耗和水耗指标将另文探讨,本文重点探讨酒精生产工艺考核指标.3国内糖蜜酒精生产工艺考核指标的现状和计量方法国内糖蜜酒精考核的技术指标常用的有:标蜜单耗(含糖分50%的糖蜜吨数/吨酒精),吨酒耗糖,酒份,残糖,发酵率,蒸馏率和万吨甘蔗产酒精等.在甘蔗糖蜜酒精厂中:广东糖(酒精)厂多采用吨酒耗糖,酒分,残糖;广西糖(酒精)厂多采用酒份,残糖,标蜜单耗等指标;而云南糖(酒精)厂多采用万吨甘蔗产酒精,酒份,残糖来考核.采用何种指标来考核酒精生产,不仅取决于生产厂的计量设备配备情况,更取决于管理习惯.各种考核指标使用情况和优缺点

6、分述如下:3.1标准糖蜜单耗标准糖蜜单耗是指生产1吨酒精需消耗的标准糖蜜量,标准糖蜜是指糖份含量为50%的糖蜜,非标准糖蜜要折算为标准糖蜜.可用以下公式折算标蜜单耗:w原d原标一d标w产.式中:n标-标蜜单耗(t标蜜/1t酒精);w原糖蜜用量(t);d原原糖蜜糖分(%);d标标蜜糖分(50%);w酒精实际产量(t).目前大部分厂使用的标蜜单耗指标,是按糖蜜50%的全糖分折算,实际上50%糖分含量应该是指可发酵性糖分,因为近年来随着制糖技术的提高,糖蜜非发酵性糖分呈不断升高的趋势,每个厂非发酵性糖不一样,标准就会不统一.要用全糖分减去非发酵性糖分得出可发酵性糖.糖蜜酒精废液,废水考核标准主要考核

7、酒精生产中废液,因此标蜜单耗公式应修正为:【作者简介】许广球(1964一),高级工程师,研究方向:制糖技术及综合利用.【基金项目】广东省高新技术产业化一工业攻关(2o1oa0105o0005)1式中:d垒一原糖蜜全糖分(%);d非原糖蜜非糖分(%).标蜜单耗计量需要几个关键数据:糖蜜量,糖蜜平均全糖份,非发酵性糖分和酒精产量等,标蜜单耗是比较科学的衡量酒精生产的技术指标,直接反映糖蜜酒精投入产出的效率,衡量整个酒精生产工艺过程的生产效率.这一指标的考核需要较准确的糖蜜称量设备和糖蜜全分析.但实际应用中,通常不考虑糖蜜中非发酵性糖的影响,糖蜜中非发酵性糖的高低也会影响酒精产率,理论上一般生产1吨

8、酒精需要标蜜4吨左右.标蜜单耗的理论计算如下:甘蔗糖蜜可发酵糖主要是蔗糖和还原糖,可发酵性糖以蔗糖为主,反应式为:cl2h22011+h20+4c2h5oh+4c02分子量:342184x46444根据上述反应式,可算出每lkg蔗糖应产96%93.85%(w/w)1酒精量:44634293.85%=0.5733(kg)糖蜜酒精发酵时合成菌体的耗糖量为1.84.o%,生成其他副产品的耗糖量为3.85.8%,一共是5.69.8%糖损失,取8%的耗糖损失,酒精蒸馏率取98%.每生产1t96%酒精耗标蜜一10.573350%(18%)98%=3.869(t)3.2吨酒耗糖吨酒耗糖是从标蜜单耗衍生出来的

9、考核指标,直接用生产1吨酒精消耗的糖蜜总糖分来计量,不需要折算成标准糖蜜的吨数,即用生产1吨酒精消耗的糖蜜量乘以糖蜜糖.公式如下:p糖:w血式中:p精一吨酒耗糖(t蜜/1t酒精);w原原糖蜜用量(t);d原原糖蜜糖分(%);d标标蜜糖分(50%);w酒精实际产量(t).例如某厂生产一吨酒精用了45%全糖分的糖蜜5吨,则生产一吨酒精共需要的糖份为:545%=2.25吨糖(份)这种衡量方法简单直观,方便应用,在广东湛江有些厂用这一方法考核酒精生产.但这种方法同样没有考虑非发酵.f生糖的影响,如果减去非发酵性糖来计算就更加科学.公式修正为:p糖:w盘式中:d原糖蜜全糖分(%);d原糖蜜非糖分(%).

10、假如上例中糖蜜非发酵性糖为5%,则计算一吨酒精消耗可发酵性糖为:5(455)%=2(吨糖)我们注意到,吨酒耗糖份和标蜜单耗计算公式主要差别在:标蜜单耗分母中多一个5o%(糖蜜糖份),因此两个公式有倍数关系,即标蜜单耗等于两倍的吨酒耗糖份,也即n标=2p糖.23.3发酵含酒份和残糖发酵含酒份是指发酵成熟醪中的酒份百分含量,有容量含酒份和重量含酒份两种计量方法.酒精是酒精发酵的目标产物,发酵含酒份是衡量发酵产酒情况和计算发酵率的基本数据.同时也是鉴别发酵工艺过程是否正常的显着标志.发酵含酒份常用的化验方法有常规蒸馏法和称重法,容量含酒分采用蒸馏法化验,分析方法简便易行目前普遍使用,而重量含酒份一般

11、用称重法测量,由于分析化验方法繁琐,目前应用较少.残糖是酒精发酵后未被发酵而残余的糖份,残糖高低是衡量酒精发酵完全程度的重要指标,糖蜜酒精残糖主要来源于糖蜜中的非发酵性糖分,一般甘蔗糖蜜非发酵性糖含量为4-6%,近年来有不断升高的趋势;发酵不完全时,可发酵性糖也是残糖的重要来源.当残糖完全由非发酵性糖组成时,此时的残糖为理论残糖.酒份和残糖两个指标也可以单独用,两者结合使用更好.发酵含酒份和残糖两个指标是紧密联系的,在糖蜜质量稳定的情况下,发酵含酒份高,残糖也必然会高,反之亦然.通常两个指标结合使用,更加科学.可以根据糖蜜的全糖分和非发酵性糖份组成计算既定酒份下的理论残糖,并以此判断发酵是否完

12、全.例如:假设糖蜜全糖份为50%,非发酵性糖5%,计算10%酒份的理论残糖份:以92%的发酵率计算所需可发酵糖份:1o0.64790.92=16.78式中:0.6479为每kg糖理论产酒的体积数(升),对应于酒精含量(容).全糖份包括可发酵性糖和非发酵性糖份两部分,两者组成比例固定,可由可发酵性糖计算非发酵性糖(即最终残糖):16.78【(50%-5%)5%】=1.86因此,如果糖蜜全糖分50%,含有非发酵性糖5%,要得到10%(v/v)酒份,即使发酵完全,残糖也要达到1.86.3.4发酵率与蒸馏率发酵率与蒸馏率分流分别衡量酒精生产发酵工段和蒸馏工段生产效率的指标,两个指标结合起来可以反映酒精

13、生产的效率.发酵率是指单位糖蜜总糖实际所产的酒精量与理论上应产的酒精量之百分比.公式为:.%式中:r发酵率(%);w成熟醪实际生产含酒精量(t)=成熟醪量(t)成熟醪酒精含量(%);w应发酵理论应产酒精量(t)=发酵用糖蜜量(t)糖蜜糖分(%)x0.6479.0.6479为每kg糖理论产酒的体积数(升),对应于酒精含量(容).在实际应用中,发酵用糖蜜糖份大都采用全糖份,考虑非发酵性糖的影响,实际发酵率在8590%范围,理想的发酵率水平为92%.蒸馏率是反映蒸馏工段生产效率的指标,它是指蒸馏实际所产的酒精量与理论上应产的酒精量的百分比.公式为:r蒸:100%r蒜式中:r蒸馏率(%);w蒸蒸馏实得

14、酒精量(t):酒精成品量成品酒精浓度(%);w宴成熟醪实际生产含酒精量(t)=成熟醪量(t)成熟醪酒精含量(%).发酵率和蒸馏率的使用,同样要依赖于精确的计量和准确及时的化验:首先,目前大部分糖蜜酒精厂成熟醪的计量是使用流量计,多数是玻璃转子流量计,这种流量计计量准确性较差;其次,化验要精确,大部分厂酒份化验采用酒度计来化验酒份,多数厂采用量程广的酒度计(030)化验成熟醪酒份,酒度计量程广,精确性不高,化验结果受人读数误差的影响较大;再次,化验频次要多,两次化验间隔要尽可能短,由于连续发酵参数会有波动,每个班仅化验一次或两次并不能准确反应该班的酒份,糖份等参数.3.5万吨甘蔗产酒率万吨甘蔗产

15、酒率就是指每1万吨甘蔗生产的酒精量,通常以吨来计量,这一指标简单直观的计量糖厂每压榨一万吨甘蔗生产的酒精产量.万吨甘蔗产酒率是一个直观反映甘蔗产酒精水平的综合指标,计算较为简单,糖厂压榨的甘蔗量和生产的酒精量都是很直观的数据.云南一部分糖厂用万吨甘蔗产酒精来考核酒精生产.糖厂生产酒精是用制糖废糖蜜发酵生产酒精,而不是用甘蔗(汁)直接发酵生产酒精,这一指标是衡量糖厂制糖和产酒的综合指标,仅用于甘蔗糖厂酒精车间的考核并不合适.万吨甘蔗产酒率不仅取决于酒精生产技术水平的高低,更取决于制糖生产技术水平的高低和甘蔗原料的情况.近年来,由于制糖水平的不断提高,制糖总回收率不断提高,甘蔗糖蜜产量和糖蜜质量不

16、断下降,万吨甘蔗产酒精有不断下降的趋势.表1是云南某些糖厂近几年来万吨产酒率情况.表1云南某些糖厂万吨产酒卒变化榨季甲厂乙厂丙厂2001,2o02110210321o8l9932003/20049212005/20069678059387892007/200890280l898万吨甘蔗产酒率有很多影响因素,归纳起来主要影响因素有:甘蔗糖分和总回收率,蔗饭菌感染情况,酒精酵母质量,发酵率,蒸馏率等.万吨甘蔗产酒率受原料和整个糖厂生产工艺水平的制约,不能有效地反映酒精生产的绩效水平.作为糖厂附属车间酒精车间,管理者对酒精生产一般不太熟悉,一般倾向于简单,粗放的考核.这一指标只用于一个厂衡量不同时期

17、水平,厂际之间酒精的生产水平没有可比性.以上分别讨论了几种目前国内常用的甘蔗糖蜜酒精生产工艺考核指标,每种指标各有优劣,标蜜单耗和吨酒耗糖份可以准确衡量整个酒精生产的原料消耗清情况,可以考核酒精生产绩效水平,但最好要考虑非发酵性糖的影响;发酵含酒分和残糖可以作为衡量酒精生产发酵工段的生产水平的指标,它主要考核发酵是否正常,彻底,也要结合非发酵性糖的高低使用;3发酵率与蒸馏率分别衡量酒精生产发酵工段和蒸馏工段生产效率的指标,两个指标结合起来可以反映酒精生产的效率,但发酵率实际使用较困难.万吨甘蔗产酒率可以简单,直观衡量整个糖厂产酒率,要和糖厂甘蔗糖分和总回收率结合使用,并不能准确衡量酒精生产水平

18、.4糖蜜酒精工艺统一考核指标的建立我国糖蜜酒精目前工艺考核指标各地区差异较大,同一地区不同企业也不太相同,没有统一考核标准,结合糖蜜酒精生产的特点并借鉴淀粉酒精考核指标,应该设立统一的考核标准.笔者认为在糖蜜酒精行业最能客观考核酒精生产整体丁艺水平的指标是糖分出酒率,糖分出酒率作为考核指标在淀粉酒精行业广泛使用;对发酵岗位考核最好的指标是发酵率或者发酵含酒份与残糖;对蒸馏岗位考核最好的指标是蒸馏率.发酵率,蒸馏率等指标在本文的第3部分已详细介绍,下面分析一下糖分出酒率.糖份出酒率是衡量糖质原料中糖份的产酒水半,糖蜜酒精通常用酒精实际产量与糖蜜中糖分的比值来表示,传统糖蜜糖份使用糖蜜全糖份来计算

19、:wr00%式中:rm全糖份出酒率;w女酒精实际产量(吨);w原糖蜜用量;d原糖蜜全糖分但随着糖蜜中非发酵性糖的升高,用可发酵性糖来计算更加客观,也可称之为可发酵性糖出酒率,公式修正为:w藏%式中:d原糖蜜全糖分(%);d原糖蜜非糖分(%)由于可发酵性糖是通过分析糖蜜中非发酵性糖来计算的,非发酵性糖分析化验周期较长,一般糖蜜酒精生产企业非发酵性糖的化验分析频率低.糖份出酒率可以用全糖份出酒率和可发酵性糖份出酒率结合使用.从糖份出酒率公式和吨酒耗糖分的公式可以看,他们互为倒数,而前面我们也分析过,标准糖蜜单耗为两倍的吨酒耗糖份.标准糖蜜单耗:2x吨酒耗糖份=2/糖份出酒率糖份出酒率=1吨酒耗糖份

20、100%=2标准糖蜜单耗x100%以本文3.1的计算每生产1吨96%酒精理论标准糖蜜耗量为3.869吨,以此计算糖分出酒率为:糖份出酒率=2标准糖蜜单耗100%=23.869100%=5l%糖份出酒率和标蜜单耗,吨酒耗糖份三个指标虽然表达方式各异,但都是反应糖转化成酒的水平,j个指标有内在关系,可以统一起来.糖份出酒率这一酒精行业广泛使用的考核指标,在糖蜜酒精生产中也应该作为一个统一的考核指标使用.(下转第5页)从表2结果可以看出,药后各小鼠进食,饮水均正常,没有不良反应和副作用影响生长,体重呈增长趋势,试验组(增长12.1%)与空白组(增长15.1%)比较无明显差异;从表3,表4结果看出,各

21、组小鼠外观特征基本正常,未见毛色差,精神萎靡,毛松等异常表现,也未见耳,眼,口,鼻有异样分泌物,呼吸道反应正常,未见咳嗽,哮喘现象,四肢活动和走动正常,试验组与对照组各小鼠状态无明显差异,在试验时间里无一动物死亡.表2鲜罗汉果素灌胃对小鼠体重的影响望型塑垫!型!兰竺里苎蔓生!竺堑曼!竺翌生!空白组20一l9930852110o93220308822900t9试验组2o24198005920700572i380582220057表3鲜罗汉果素灌胃对小鼠身体状况的影响组别动物数(只)器官系统观察方浩动物表现空白蛆20运动系统行为未见行为变化及躁动不安等表现异常运动未见神经系统对刺激的反应未见烦躁易

22、怒,岭漠表现神妊反射正常呼吸系统鼻赤见分泌物呼吸及期率正常胃肠系统犬便未见艘窍,便秘腹部i哆态来见胀气,收缩大便硬度,形态呈椭圆形灰褐色颗粒皮肤,毛色颜色,完整性正常豫眼脸未见下垂跟球未见突出其他一般状态未见姿势异常消瘦现象行为赤见行为变化及躁动不安荨表现异常运动耒见对刺激的反应未见颊躁厨怒,冷澳表现神玺反射正常鼻未见分泌物呼吸及糖率正常犬便未见腹泻,便秘腹部形态未见胀气,收缩大便硬度,形卷呈椭圆形灰褐色颗粒颜色完整性正常眼脸桌见下垂眼球未见突出一般状态未见姿势异常,消瘦现象表4鲜罗汉果素一次性灌胃小鼠的死亡情况组别动物数剂量(g/kg)ld2d3d5d6d7d死亡率3结论传统中药罗汉果是把采

23、摘下的鲜罗汉果直接经过60c一80%温度,57天时间的烤制而成(亦称干罗汉果),而鲜罗汉果素是直接从鲜罗汉果中提取的成分物质0本文通过对鲜罗汉果素的急性毒性试验研究,为直接开发应用鲜罗汉果提供毒理学安全性评价依据,实验结果表明:鲜罗汉果素小鼠灌胃剂量达到24g/kg(折算为500g干罗汉果/kg),相当于60kg成人拟定日用量2.4g(折算为50g干罗汉果)的600倍,未见其它异常表现,亦无动物死亡.结论:鲜罗汉果素急性毒性较低,是一种基本无毒的物质,应用较安全.参考文献王勤,李爱媛,李献萍等.罗汉果的药理作用研究u.中国中药杂志,1999,24(7):425428.2农毅清,蒋林.罗汉果甜苷的提取与药理作用研究概况l_i.广西中医药,2008,31(1).3陈迪华,斯建勇,常琪.天然甜味剂罗汉果的研究与药用卟天然产物研究与开发,1992,(1):7277.4】