年产万吨酒精发酵车间设计

1、 摘 要酒精在我国酿酒行业、化工行业等，都发挥着重要作用。食用酒精作为硬饮料中不可缺少的添加成分，它的品质越来越受到人们的重视，特别是我国做为世界白酒消费大国，食用酒精品质的好坏，就显得更重要了。本设计是对年产10万吨酒精工厂发酵车间工艺设计。主要包括酒精生产的工艺流程设计、工艺计算、全厂物料衡算（工艺技术指标及基础数据）、各个工段物料和热量衡算（蒸煮工段、糖化冷却工段、发酵工段、蒸馏工段以及酒精生产过程中的供水供气衡算）、设备的设计与选型（包括发酵罐、预发酵罐、酒精捕集器、酒母培养罐，泵），厂房的整体布置和轮廓设计、发酵车间的布置设计。绘制酒精生产工艺流程图、发酵车间带控制点工艺流程图和发酵

2、车间平面、立面布置图。关键词：酒精；工艺；设计；设备目 录摘 要I目 录II前 言VI第1章 全厂工艺论证11.1 生产原料：木薯（淀粉质原料）1木薯的主要成分1木薯作为酒精原料的特点1生产过程中的木薯干相关工艺参数21.2 原料的预处理2原料的除杂2原料的粉碎和输送21.3 原料蒸煮工艺4蒸煮目的4粉浆的预煮4间歇蒸煮与连续蒸煮工艺相比较其优缺点41.4 糖化工艺5糖化的目的6糖化工艺6测定糖化醪质量的方法61.5 糖化醪的发酵8糖化醪发酵目的8影响酒精发酵的因素8酒精发酵的方式9发酵生产工艺91.6 酒精的蒸馏和精馏工艺及分支筛脱水工艺10蒸馏车间操作流程10蒸馏操作的控制111.7 发酵

3、副产品和污水处理12酒精生产的副产品12污水处理12第2章 全厂物料衡算132.1 工艺技术指标及基础数据132.2 原料消耗量计算132.3 蒸煮醪量的计算142.4 糖化醪与发酵醪的计算162.5成品与发酵醪量的计算162.6 100000T/A淀粉原料酒精厂总物料衡算18第3章 酒精生产各工段物料和热量衡算203.1 蒸煮工段的物料和热量衡算20蒸煮工段的工艺流程20蒸煮各工段的物料和热量衡算203.2 糖化冷却工段物料和热量衡算21工艺流程：21糖化过程中的物料和热量衡算223.3 发酵工段的物料和热量衡算233.4 蒸馏工段物料和热量衡算25三塔气相过塔工艺流程25醪塔26排醛塔28

4、精馏塔293.5 酒精厂生产过程中的供气衡算31蒸煮糖化和蒸馏工段蒸汽消耗和废气排放量的计算31酒精厂平均蒸汽耗用量323.6 酒精生产过程中的供水衡算32工艺技术指标及基础数据32酒精生产供水衡算33第4章 酒精发酵设备的计算与设计364.1发酵罐容积计算364.2发酵罐容积核算364.3预发酵罐设计374.5酒母培养罐的选取394.6 泵的选用40第5章 车间布置345.1厂房的整体布置和轮廓设计345.2 发酵车间的布置设计345.3发酵车间平面布置设计345.4发酵车间立面设计34泵的布置设计34酒精捕集器的设计35发酵罐顶钢架平台设计355.4.4 门、楼梯35毕业设计总结50参考文

5、献53致谢54前 言酒精在我国酿酒行业、化工行业、橡胶工业、油漆涂料工业、电子工业、照相胶片及纸浆生产行业、医药行业、香料工业、化妆品行业等，都发挥着重要作用。食用酒精作为硬饮料中不可缺少的添加成分，它的品质越来越受到人们的重视，特别是我国做为世界白酒消费大国，食用酒精品质的好坏，就显得更重要了。可以说，食用酒精品质的好坏是涉及到千家万户的大事。从粮食、薯类、糖蜜三类原料来看食用酒精产成品的质量，粮食酒精最优，其次是薯类酒精，最差的是糖蜜酒精。 食用酒精使用粮食和酵母菌在发酵罐里经过发酵后，经过过滤、精馏来得到的产品，通常为乙醇的水溶液，或者说是水和乙醇的互溶体。蒸馏法提高酒精浓度最多能到73

6、%左右，因为乙醇和水会形成共沸混合物。 食用酒精的度数是不确定的，通常为食用酒精的纯度为95%。 乙醇俗语叫酒精，分为工业酒精和食用酒精，但车用酒精与它们有明显的区别。第一，工业酒精的纯度为90%，其余的10%中除甲醇等杂质外，大多数是水；而食用酒精的纯度为95%，其余5%都是水；车用乙醇与其它相比最大的区别就是脱水，按国家标准，它的杂质和水含量必须小于0.8%。 第二，酒精既可以车用又可以食用，在很多国家，食用酒精都是高税收，而车用乙醇则是给补贴。为了防止一些厂家把车用乙醇回流到食品工业，从而拿政府补贴，躲避高额税，车用乙醇出厂时就必须加变性剂，让它从颜色或味道上区别于食用酒精。像我国，车用

7、乙醇出厂前加3%5%的汽油，让它在味道上区别于食用酒精。而欧洲一些国家则在其出厂前加颜色，如蓝色、红色等。本设计采用先进的生产工艺，利用国内外先进的生产管理经验。采用低温蒸煮，双酶液化糖化，连续发酵，三塔直接式蒸馏，分子筛脱水。本设计将木薯干到制成食用酒精中的各环节涉及的工艺、设备、控制条件等有关情况作一简单的阐述，希望能和各位共同讨论。由于本人的水平有限，错误之处在所难免，不足之处恳请专家学者多多指正。第1章 全厂工艺论证1.1 生产原料：木薯（淀粉质原料）1.1.1木薯的主要成分木薯起源于热带美洲，广泛栽培于热带和部分亚热带地区，主要分布在巴西、墨西哥、尼日利亚、玻利维亚、泰国、哥伦比亚、

8、印尼等国。中国于19世纪20年代引种栽培，现已广泛分布于华南地区，广东和广西的栽培面积最大，福建和台湾次之，云南、贵州、四川、湖南、江西等省亦有少量栽培。木薯的营养成分如表1-1所示。表1-1 木薯的营养成分列表(每100克中含)成分名称含量成分名称含量成分名称含量可食部99水分(克)69能量(千卡)116能量(千焦)485蛋白质(克)2.1脂肪(克)0.3碳水化合物(克)27.8膳食纤维(克)1.6胆固醇(毫克)0灰份(克)0.8维生素A(毫克)0胡萝卜素(毫克)0视黄醇(毫克)0硫胺素(微克)0.21核黄素(毫克)0.09尼克酸(毫克)1.2维生素C(毫克)35维生素E(T)(毫克)0a-

9、E0(-)-E0-E0钙(毫克)88磷(毫克)50钾(毫克)764钠(毫克)8镁(毫克)66铁(毫克)2.5锌(毫克)0硒(微克)0铜(毫克)0锰(毫克)0碘(毫克)0木薯作为酒精原料的特点1. 单位亩产量高，高的可达15002500kg。2. 木薯的淀粉含量高，纤维少，并有适量的蛋白质，加工比较容易，淀粉利用率高。3. 木薯的缺点在于胶质、果胶质等粘性物质较多。醪液粘度大，甲醇的生成量较多。综上所述，木薯（木薯干）是一种良好的酒精生产原料，为我国大多数酒精厂所采用。生产过程中的木薯干相关工艺参数生产过程中的木薯干相关工艺参数如表1-2所示。表1-2 木薯干相关工艺参数原料淀粉含量（%）水分（

10、%）木薯干70131.2 原料的预处理原料的除杂淀粉质原料在收获和干燥的过程中，往往会掺夹进泥土，沙石，纤维质杂物，甚至金属块杂物。这些杂物如果 不在生产前除去，则将严重影响生产的正常运转。为了清除这些杂质，最常用的的除杂方法有筛选，风选和磁力除铁。而磁力除铁又可分为永久性磁力除铁器和电磁铁除铁器。电磁铁除铁器具有固定不变的磁场因此不永久性磁铁除铁器更为完善，所以选用电磁铁除铁器。原料的粉碎和输送原料进行水热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。并为淀粉转化成发酵性糖创造成必要和良好条件。就目前的情况来看，先将原料粉碎，再

11、在较和缓的的条件下进行蒸煮是较好的方法。原料粉碎的方法分为两种：干式粉碎和湿式粉碎。其优缺点比较如表1-3所示。通过对干式粉碎和湿式粉碎的比较，因原料采用的是木薯干，为了节约成本，所以最终采用干式粉碎。干式粉碎采用粗碎和细碎两级粉碎工艺，因为两级粉碎的动力消耗较低。原料经过粗碎后原料颗粒应能通过610mm的筛孔。粗碎后颗粒在经细碎，最终原料颗粒能通过1.21.5mm的筛孔因为原料粉碎至直径11.8mm的原料颗粒易于吸水膨胀和较彻底糊化。而锤式粉碎机的结构比较简单，更换筛板和锤片的操作方便，对原料品种变化的适应性较强，操作要求也不高因此可以再此选用。表1-3 干式粉碎和湿式粉碎的优缺点比较如下表

12、粉碎方法 优点 缺点干式粉碎粉碎后的原料可以储藏，能较低，最终得到原料颗粒一般通过1.21.5mm筛孔。原料粉碎时粉末易飞扬，造成原料损失，且劳动条件较差。湿式粉碎原料粉碎粉末不宜飞扬，可减少原料损失和改善劳条件，还可省去除尘设备所的浆料只能立即用于生产，不宜储藏，耗电量比干式粉碎高出810%，因此常用于湿度较大的原料。 在原料粉碎前进入粉碎机和粉碎和送入条浆桶涉及到原料的输送问题。国内酒精厂采用的原料输送方法有机械输送、气流输送和混合输送三种。混合输送是机械输送和气流输送的混合物。而气流输送和机械输送相比主要又三个优点：（1）机械输送一般是在开放条件下进行，粉尘飞扬严重，即造成原料的损失，也

13、恶化了劳动条件。而气流输送均在密闭条件下进行，上面的两个问题迎刃而解。（2）机械输送时，虽装有电磁除铁器，但无法除去石块等坚硬杂物，铁片因物料干扰有时也会进入粉碎机中，因此，后者的筛板破损率较高，粉碎度不宜保证。实现气流输送后，铁片等杂物，能可靠的在一级升料管的接料器底部被自动风选出，从而保证了筛子和设备较厂期的使用。（3）在不用气流输送时，已经粉碎好的原料不能流畅地从粉碎机中排除，影响粉碎机生产能力发挥。采用气流输送后，粉碎后的原料被气流从粉碎机中吸出，从而提高粉碎机的生产能力。因气流输送又以上优点，并且他是一种适于输送散粒状或块状物的方法，而木薯干在粉碎后符合其形状要求所以在原料粉碎前后都

14、选用气流输送。而粉碎前木薯干是较大的块状物，可采用机械输送，这样可以降低一部分能耗。 气流输送又分为压力输送和真空输送。压力输送在输送管内又较大的压力，所以对设备的要求也较高，并且因管内的压力高于大气压管内的原料粉末从设备缝隙中漏出造成原料的损失，而真空输送不存在这些问提，所以在此选用真空输送。综上所述，采用混合输送，其工艺流程如图1-2所示。木薯干 称重到包皮带输送 除铁 粉碎料斗 细粉碎吸风管旋风分离器风机 布袋过滤器 大气 加料器细粉回收 拌料罐图1-2 混合输送工艺流程图1.3 原料蒸煮工艺蒸煮目的 含在原料细胞中的淀粉颗粒，由于植物细胞壁的保护作用，不宜受到淀粉酶系统作用。另外，不容

15、解状态的淀粉被常规糖化酶糖化的速度非常慢，水解程度也不高。所以，淀粉原料在进行糖化之前一定要经过水热处理，使淀粉从细胞中游离出来，并转化为溶解状态，以便淀粉酶系统进行糖化作用。这就是原料蒸煮的主要目的。 目前除了少数小型酒精工厂仍采用间歇蒸煮外，大多数工厂都采用连续蒸煮工艺。所以本设计也采用连续蒸煮工艺。粉浆的预煮 粉碎原料加水制成粉浆时，应注意防止粉料的结块。一旦形成粉团蒸煮的质量就会受到影响，因为粉团内部的粉料没有吸水膨胀，也就不可能糊化，这将导致不容解淀粉数量的增加，出酒率因此降低。分料结块的主要原因是搅拌不充分或不均匀；搅拌温度过高，达到或接近糊化温度。根据这种情况，制备粉浆时，应该选

16、择好搅拌器的结构，保证必要的搅拌速度，严格控制搅拌用水的温度，使他不超过原料的糊化温度，一般应控制在65左右。拌料水温度一般为70。 如前所述，5565这一温度区域间会使原料中的淀粉酶活化，造成部分原料糖化，生成糖，这部分糖会在随后的蒸煮过程中损失掉。因此在预煮时生温速度应较快，并在打到预定温度后迅速送去蒸煮。在拌料过程中相应的加入a-淀粉酶。 间歇蒸煮与连续蒸煮工艺相比较其优缺点优点： 间歇蒸煮的设备简单，操作方便，投资也较少，适用于生产规模较小的工厂。缺点：（1）蒸汽消耗量大，而且量不均匀，造成锅炉操作的困 难和煤耗的增加。 （2）辅助操作时间长，设备利用率低。 （3）蒸煮质量较差，出酒率

17、低。 （4）难以实现操作过程的自动化。通过对两种蒸煮工艺的比较，该厂确定选用能耗低，设备利用率较高，蒸煮质量较好，能实现操作过程自动化等优点的连续蒸煮工艺。其连续蒸煮工艺流程如图1-3所示。拌料罐液化器液化维持罐维持罐螺旋薄板换热器图1-3连续蒸煮工艺流程图粉碎后原料蒸煮时加水制成粉桨，其料水比为1：3，水温为70，并加入-淀粉酶然后进行低温蒸煮，其时间为57min，温度控制在88。第一、第二维持罐的温度分别控制在88、84，并在里面停留40min左右。最后醪液进入薄板换热器，降温到糖化温度：62。 1.4 糖化工艺木薯干原料在蒸煮以后得到的蒸煮醪，在发酵前均要加入一定数量的糖化剂，使淀粉在淀

18、粉酶的作用下水解成为酵母能发酵的糖类。淀粉转化成糖的这个过程，叫糖化。糖化后的醪液叫糖化醪，糖化后的主要产物对比如表1-4所示。淀粉的液化和糖化作用，会产生很多的中间产物，主要是不同聚和度的糊精，糖化的最终产物是要更多的产生可发酵性糖，也有少数的不发酵性糖类物质。因此，糖化的目的是将淀粉充分转化成可发酵性糖。其中，淀粉酶水解就是使-1，4葡萄糖苷键和-1，6葡萄糖苷键断裂。表1-4 淀粉糖化的主要产物对比碳水化合物分子量聚合度比旋度还原性（%）可溶性淀粉 208000 1300 199.7 0.073淀粉糊精 10000 61 196 0.5 四糖 661 4 168 25 三糖 504 3

19、164 33 双糖 342 2 136 60 葡萄糖 180 1 52.5 100糖化的目的淀粉质原料蒸煮以后得到的蒸煮醪，在发酵前均要加入一定数量的糖化剂，使淀粉在淀粉酶的作用下水解成酵母能发酵的糖类。但是，在糖化工序内不可能将全部淀粉都转化为糖，相当一部分淀粉和糊精在发酵过程中进一步酶水解，再进行发酵。糖化工艺糖化过程由以下诸多操作组成：蒸煮醪冷却致糖化温度；加唐花剂，使蒸煮醪液化；淀粉糖化，物料的巴氏灭菌，糖化醪冷却到发酵温度和用泵将醪液送往发酵车间或酒母车间。糖化可分为间歇糖化工艺和连续糖化工艺两种。在间歇糖化时，所有的操作，除最后的泵送外都是在一个称为糖化锅的设备中完成的。而在连续糖

20、化过程中，则分别在不同的设备中实施。连续糖化和间歇糖化的工艺比较如表1-5所示。为了缩短糖化时间和提高设备的利用率决定采用连续糖化工艺。连续糖化工艺可分为：混合冷却连续糖化、真空冷却连续糖化和二级真空冷却连续糖化。本设计采用混合冷却连续糖化。混合冷却连续糖化：它的特点是蒸煮醪在进入糖化锅以前，在螺旋薄板换热器内冷却至62。其工艺流程如图1-4所示。测定糖化醪质量的方法1. 外观糖度 用糖度计(Brix)测定粗滤糖化醪中的浓度，所测得的数据，能表示糖化醪中可溶性物质的总含量，不是糖化醪的纯糖。表1-5 间歇和连续两种工艺的比较糖化方法优点缺点间歇糖化设备简单，操作方便。适用于一些小厂和液体白酒厂

21、。设备利用率低，很难实现自动化控制。连续糖化节约时间，提高设备利用率便于实现自动化控制。设备较复杂，对设备的要求高。 糖化剂 蒸煮醪 螺旋薄板换热器 糖化锅 螺旋薄板换热器 发酵车间 糖化温度：62 糖化时间：16min 糖化率：6070% 图1-4糖化工艺流程图2. 酸度 用10毫升粗滤的糖化液，加水冲稀后，以0.1N-NaOH溶液滴定，以酚酞作指示剂氢氧化钠每消耗1毫升，即为1度酸，此酸度能说明杂菌感染情况。3. 还原糖 用廉-爱浓(LAne-eyron）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

22、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

23、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。1.5 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810小时内加完，这样可以有较长的后发酵时间，将

24、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4.04.5为宜。间歇发酵pH值可控制在4.75.0。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2730，

25、发酵温度3033，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3750，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2730；发酵温度3033；后发酵温度301。连续发酵各罐温度控制在3033。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

26、浓度稀，虽然有利于酵母的代谢活动，提高出酒率，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1618Bx，其发酵成熟醪酒精含量为810(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2432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3034度，

27、pH值控制在4.24.5，发酵时间为7080小时，发酵成熟醪浓度为1618Bx ，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1-5所示。表1-6 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

28、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。1.5.4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，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1-5所示。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#发酵罐图1-5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

29、醪。待发酵醪中含量达到2.0亿个/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：3233；2#罐温度控制于3436；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0.060.07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

30、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。1.6 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

31、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4、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1-6所示。醛酒醛塔精馏塔分 子 筛 脱 水 塔 醪塔图1-6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

32、程：1. 醪塔 蒸馏釜温度为105103，保证酒糟内不含酒精；蒸馏釜压力为0.1960.245万帕斯卡（表压）；进入精溜塔的酒精蒸汽温度为9395(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102104；塔釜压力为0.1370.157万帕期卡(表压)；塔中部(取杂醇油区)温度为8693，比控制塔顶温度灵敏。进入分凝器前塔顶酒精蒸汽之温度7879。第二冷凝器流至第三冷凝器的酒温为3540，这是保证成品质量的重要措施之一。1.7 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

33、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.1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、BOD5、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、BOD5、SS、PH值，以及排水量作为行业废水排放的控制指标。.2污水种类1.

34、 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.3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2.1 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 333.33t。（5）食用酒精年产量 100000t。（6）杂醇油量 为成品酒精的0.5%（7）产品

35、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)。2.2 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 nC6H12O6 162 18 180 发酵：C6H12O6 2C2H5OH + 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：1000162/92=1760.9（kg）（3）生

36、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92.41%（质量分数），故生产1000kg食用酒精成品理论上需淀粉量为：1760.992.41%=1627.2(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，产品得率必然底于理论产率。据实际经验，各阶段淀粉损失率如表2-1所示。表2-1 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0.40蒸煮淀粉残留及糖份破坏0.50发酵发酵残糖1.50发酵巴斯德效应4.00发酵酒气自然蒸发与被CO2被带

37、走（有酒精捕集器）0.30蒸馏废糟带走等1.85总计损失8.55故生产1000kg食用酒精需淀粉量为：1627.2/（100%-8.55%）=1779.3（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： 1779.3/70%=2541.86（kg）（6）a-淀粉酶消耗量 应用酶活力为2000u/g的a-淀粉酶使淀粉液化，促进糊化，可减少蒸汽消耗。a-淀粉酶按8u/g计算。 用酶量为：2541.861038/2000=10.17（kg）（7）糖化剂消耗量 若所用的糖化酶的活力为20000u/g，使用量为150u/g原料，则糖化酶

38、消耗量为： 2541.86103150/20000=19.06（kg）2.3 蒸煮醪量的计算根据生产实践，淀粉原料连续蒸煮的料水比为1：3，故粉浆量为： 2541.86（1+3）=10167.44（kg）蒸煮过程用罐式连续蒸煮工艺，混合后粉浆温度为65，应用喷射液化器使粉浆迅速升温到88，然后进入连续液化器液化，再经薄板冷却器冷却至63后进入糖化罐。其工艺流程图如图2-1所示。拌料罐液化器液化维持罐维持罐螺旋薄板换热器图2-1液化工艺流程图干物质含量为B0=87%的木薯干比热容为： c0=4.18(1-0.7B0)=1.63k/(kgK)粉浆干物质浓度为：B1=87/(4100)=21.8%蒸

39、煮醪比热容为：c1 B1c0(1.0B1)Cw21.81.63（1.021.8）3.62k/(kgK)式中 Cw水的比热容k/(kgK)为了计算方便，假定蒸煮醪的比热容在整个蒸煮过程维持不变。(1)经液化器加热后蒸煮醪为： 10167.44+10167.443.62（88-50）/（2748.9-884.18）= 10754.8（kg）式中 2748.9喷射液化器加热蒸汽（0.5MPa）的热焓量（kJ/K）(2)经第二液化维持罐出来的蒸煮醪量为：10754.8-10754.83.62（88-84）/2288.3=10686.7（kg）式中 2288.3第二液化维持罐的温度为84下饱和蒸汽的汽化

40、潜热（kJ/K）(3)经喷射混合加热后的蒸煮醪量为： 10686.7+10686.73.62（115-84）/（2748.9-1154.18）=11215.4kg） 式中 115-灭酶温度（摄氏度） 2748.9-0.5Mpa饱和蒸汽的焓（kJ/kg）(4)经气液分离器后的蒸煮醪量： 11215.4-11215.43.62(115-104.3)/2245=11021.9(kg) 式中2245-104.3摄氏度下饱和蒸汽的气化潜热（kJ/K）(5)经真空冷却器后的最终蒸煮醪量为： 11021.9-11021.93.62（104.3-63）/2351=10321（kg） 式中2351-真空冷却器温

41、度为63摄氏度下的饱和蒸汽的气化潜热（kJ/K）2.4 糖化醪与发酵醪的计算发酵醪结束后成熟醪量含酒精10%（体积分数），相当于8.01%（质量分数）。并设蒸馏效率为98%，而且发酵罐酒精捕集器回收酒精洗水和洗罐用水为成熟醪量的5%，则生产1000kg95%（体积分数）,相当于92.41%(质量分数)酒精成品有关的计算如下：（1）需蒸煮的发酵成熟醪量为： F1 =100092.41%/(98%8.01%)（1+5%）=12477(kg）（2）不记酒精捕集器和洗罐用水，则成熟发酵醪量为： 12477/106%=11711（kg）（3）入塔蒸馏的成熟醪乙醇浓度为： 100092.41%/(98%1

42、2477）=7.56%（质量分数）（4）相应发酵过程放出CO2总量为： （100092.41%/98%）（44/46）=902（kg） (5) 接种量按10%计，则酒母醪量为： （11771+902）/(100+10)/10010%=1152.1(kg) (6)糖化醪量：酒母醪的70%是糖化醪，其余为糖化剂和稀释水，则糖化醪量为： （11771+902）/(100+10)/100+1152.170%=12327(kg)2.5成品与发酵醪量的计算（1）醛酒产量 在醛塔取酒一般占成品酒精的1.2%3%。在保证主产品质量合格的前提下，醛酒量取得越少越好。设醛酒酒量占成品酒精的2%，则生产1000千克

43、成品酒精可得次品酒精量为：100020%=20（kg） (2)食用酒精量为 每生产1000kg酒精，其食用酒精产量为： 1000-20=980(kg)（3）杂醇油产量 杂醇油量通常为酒精产量的0.3%0.7%，取平均值0.5%，则淀粉原料生产1000kg究竟副产杂醇油量为： 10000.5%=5（kg）（4）废醪液量的计算 废醪液量是进入蒸馏塔的成熟发酵醪减去部分水和酒精成分以及其他组分的残留液。此外醪塔使用直接蒸汽加热，所以还需加上入塔的加热蒸汽冷凝水。醪塔的物料和热量衡算如图所示。Q3=V1iF1Q1=F1C1t1D1Q4=Q4 +D1t4Q2=D1I1 Wx+D1 设进塔的醪液（F1）的

44、温度t1=70，排除醪的温度t4=105：成熟醪固形物浓度为B1=7.5%，塔顶上升酒汽的乙醇浓度50%（体积分数）及47.18%（质量分数）。则： V1 图2-2 醪塔示意图醪塔上升蒸汽为： V1=124777.56%/47.18%=1999（kg） 残留液量： Wx=12477-1999=10478 (kg)成熟醪比热容为： c1=4.18(1.109-0.95B1) =4.18（7.5%） =3.96kJ/（kgK）成熟醪带入塔的热量为： Q1=F1c1t1=124773.9670=3.49106(kJ)蒸馏残留固形物浓度为：B2=F1B1/Wx=124777.5%/10478=8.93

45、%蒸馏残留液的比热容为：c2=4.18(1-0.378B2)=4.03kJ/（kgK）塔底残留液带出的热量为： Q4 = Wxc2t4=104784.03105=4.43106(kJ)查发酵工厂工艺概论附表得50%酒精蒸汽焓为i=1965kJ/kg。固有：上升蒸汽带出热量为： Q3=V1i=19991965=3.93106（kJ) 塔底采用0.05MPa(表压）蒸汽加热，焓为2689.8kJ/kg；又蒸馏过程热损失Qn可取为总能量的1%。根据热量衡算得，可消耗蒸汽量为： D1=(Q3+Q4 +Qn-Q1)/(I-cwt4) =(3.93+4.43-3.46)106/(2689.8-4.1810

46、5）99% =2199（kg)采用直接蒸汽加热，则塔底排出废醪量为： Wx+D1=10478+2199=12677(kg)2.6 100000t/a淀粉原料酒精厂总物料衡算前面对淀粉原料生产1000kg酒精（95%）进行了物料平衡计算，以下对1000t/a木薯干原料酒精厂进行计算，设计年生产300天。(1)每日所需要的原料和生产成品及各种制品数量如下： 日产食用酒精量为： 100000300=333.33(t/d),考虑到富余量取334t。 （2）以300天计，全年产品量和原料消耗量 成品酒精年产量：334300=100200 (t/a) （3）10万t/a淀粉原料燃料酒精厂物料衡算结果祥见表

47、2-2。表2-2 100000t/a淀粉原料酒精厂物料衡算表项目数量生产1000k酒精物料量（kg）每小时数 量（t）每天数量（t）每年数量(t)成品酒精次品酒精9802013.920.2843346.821002002046木薯干原料2541.8636.1866.317259895a-淀粉酶10.170.1453.471041糖化酶19.060.2716.4961949硫酸铵1.150.01630.392117.6硫酸5.00.0711.704511蒸煮粉浆10167.441443456.31036890成熟蒸煮醪10321146.63517.61055280糖化醪123271754201.

48、51260390蒸煮发酵醪12477176.54235.41270620杂醇油50.0711.7510二氧化碳90212.81307.4292226废醪12677180.024320.581296174第3章 酒精生产各工段物料和热量衡算3.1 蒸煮工段的物料和热量衡算蒸煮工段的工艺流程蒸煮工段的工艺流程如图3-1所示蒸煮各工段的物料和热量衡算粉碎的淀粉质原料投入调浆罐与生产过程回收的温水混合，设水温为T0=70.调浆罐是分批操作，为了保证连续蒸煮的进行，设两只调浆罐，每30分钟轮换使用一次，根据前面计算可以得到，每罐投料量G=G/2=36100/2=18050kg/h，按加水比为1：3.则粉

49、浆罐应容纳粉浆量为W1=72200kg/h，木薯干以含水13%计，即其干物质含量为B0=87%，若原料投料混合温度为t0=25，则可计算出粉浆温度t1,取水的比热Cw=4.18kj/(kg.k),则：木薯干比热：C0=4.18(1-0.7B0)=4.18(1-0.70.87)=1.63 kJ/(kg.K)此处排出蒸汽量为： D2=W4-W5=15580-153161=2689(kg/h)经真空冷却器后最终的蒸煮醪量为 W6=153161-1531913.62(115-104.3)/2351 =143185(kg/h)式中 2351真空冷却温度为62下的饱和蒸汽的气化潜热（kJ/K）。拌料罐液化器液化维持罐