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1、設計說明書 題 目 年產1.5萬噸酒精發(fā)酵工廠設計 學 院 化學與環(huán)境工程學院 專 業(yè) 生物工程 姓 名 指導教師 提交日期 2014.1.2 畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設計（論文），是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構的學位或學歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作 者 簽 名： 日 期： 指導教師簽名： 日期： 使用授權說明本人完全了解 大

2、學關于收集、保存、使用畢業(yè)設計（論文）的規(guī)定，即：按照學校要求提交畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版本；學校有權保存畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務；學?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學校可以公布論文的部分或全部內容。作者簽名： 日 期： 學位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。作

3、者簽名： 日期： 年 月 日學位論文版權使用授權書本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權 大學可以將本學位論文的全部或部分內容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。涉密論文按學校規(guī)定處理。作者簽名：日期： 年 月 日導師簽名： 日期： 年 月 日注 意 事 項1.設計（論文）的內容包括：1）封面（按教務處制定的標準封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300字左右）、關鍵詞4）外文摘要、關鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引

4、言（或緒論）、正文、結論7）參考文獻8）致謝9）附錄（對論文支持必要時）2.論文字數(shù)要求：理工類設計（論文）正文字數(shù)不少于1萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字數(shù)不少于1.2萬字。3.附件包括：任務書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復印件）。4.文字、圖表要求：1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別字，不準請他人代寫2）工程設計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機繪制，所有圖紙應符合國家技術標準規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準用徒手畫3）畢業(yè)論文須用A4單面打印，論文50頁以上的雙面打印4）圖表應繪制于無格子的頁面上

5、5）軟件工程類課題應有程序清單，并提供電子文檔5.裝訂順序1）設計（論文）2）附件：按照任務書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復印件）次序裝訂指導教師評閱書指導教師評價：一、撰寫（設計）過程1、學生在論文（設計）過程中的治學態(tài)度、工作精神 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、學生掌握專業(yè)知識、技能的扎實程度 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、學生綜合運用所學知識和專業(yè)技能分析和解決問題的能力 優(yōu) 良 中 及格 不及格4、研究方法的科學性；技術線路的可行性；設計方案的合理性 優(yōu) 良 中 及格 不及格5、完成畢業(yè)論文（設計）期間的出勤情況 優(yōu) 良 中 及格 不及格二、論文（設計）質量1、論文（設計）的整體結構是

6、否符合撰寫規(guī)范？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的論文（設計）任務（包括裝訂及附件）？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格三、論文（設計）水平1、論文（設計）的理論意義或對解決實際問題的指導意義 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、論文的觀念是否有新意？設計是否有創(chuàng)意？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、論文（設計說明書）所體現(xiàn)的整體水平 優(yōu) 良 中 及格 不及格建議成績： 優(yōu) 良 中 及格 不及格（在所選等級前的內畫“”）指導教師： （簽名） 單位： （蓋章）年 月 日評閱教師評閱書評閱教師評價：一、論文（設計）質量1、論文（設計）的整體結構是否符合撰寫規(guī)范？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的論

7、文（設計）任務（包括裝訂及附件）？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格二、論文（設計）水平1、論文（設計）的理論意義或對解決實際問題的指導意義 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、論文的觀念是否有新意？設計是否有創(chuàng)意？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、論文（設計說明書）所體現(xiàn)的整體水平 優(yōu) 良 中 及格 不及格建議成績： 優(yōu) 良 中 及格 不及格（在所選等級前的內畫“”）評閱教師： （簽名） 單位： （蓋章）年 月 日教研室（或答辯小組）及教學系意見教研室（或答辯小組）評價：一、答辯過程1、畢業(yè)論文（設計）的基本要點和見解的敘述情況 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、對答辯問題的反應、理解、表達情況 優(yōu) 良 中 及格 不

8、及格3、學生答辯過程中的精神狀態(tài) 優(yōu) 良 中 及格 不及格二、論文（設計）質量1、論文（設計）的整體結構是否符合撰寫規(guī)范？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的論文（設計）任務（包括裝訂及附件）？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格三、論文（設計）水平1、論文（設計）的理論意義或對解決實際問題的指導意義 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、論文的觀念是否有新意？設計是否有創(chuàng)意？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、論文（設計說明書）所體現(xiàn)的整體水平 優(yōu) 良 中 及格 不及格評定成績： 優(yōu) 良 中 及格 不及格教研室主任（或答辯小組組長）： （簽名）年 月 日教學系意見：系主任： （簽名）年 月 日目 錄摘要 1緒

9、論 31. 淀粉質原料酒精生產工藝 7二物料衡算 （一）15000噸淀粉原料酒精廠全廠物料衡算 15 (2) 食用國標酒精發(fā)酵車間的物料衡算 30(三)酒精發(fā)酵車間衡算 33三設備計算與選型（1） 發(fā)酵設備的計算與選型 36（2） 蒸餾段的衡算與選型 45參考文獻 59謝 辭 591摘 要酒精在人們日常生活以及科學研究等諸多領域都有很廣泛的應用。世界酒精行業(yè)以及我國酒精行業(yè)都呈現(xiàn)快速發(fā)展趨勢，產量逐年遞增。發(fā)酵法生產酒精的能力將成為一個國家經(jīng)濟實力的標志。發(fā)酵法主要是利用微生物無氧發(fā)酵，將含糖物質如，甘蔗，甘薯，玉米等物質內的糖類轉化為乙醇，生成酒精。此法原料來源豐富，生產過程環(huán)保，值得大力推

10、廣。本設計對酒精生產的發(fā)酵車間進行了計算和設備選型，力求理論和實踐相結合。發(fā)酵罐是反應設備(化工生產中實現(xiàn)化學反應)的主要設備。其作用：使物料混合均勻；使氣體在液相中很好分散；使固體顆粒在液相中均勻懸?。?使不均勻的另一液相均勻懸浮或充分乳化； 強化相間的傳質；強化傳熱。目前已廣泛地用于制藥、味精、酶制、食品行業(yè)等。它的主要組成部分包括釜體、攪拌裝置、傳熱裝置、軸封裝置。還根據(jù)需要加其他的附件，如裝焊人孔、手孔和各種接管(為了便于檢修內 件及加料、排料)，安裝溫度計、壓力表、視鏡、安全泄放裝置(為了操作過程中有效地監(jiān)視和控制物料的溫度、壓力)等。釜體是由簡體和兩個封頭組成，它的作用是為物料進行

11、化學反應提供一定的空間。攪拌裝置是由傳動裝置、攪拌軸和攪拌器組成，它的作用是參加反應的各種物料均勻混合，使物料很好地接觸而加速化學反應的進行。攪拌裝置可以分為非潛水型(僅驅動機和減速機及傳動系統(tǒng)露在液體外面)和潛水型(從驅動機至攪拌器全部潛入液體內)兩種類型。傳熱裝置是在釜體內部設置蛇管或在釜體外部設置夾套，其作用是使控制物料溫度在反應所需要范圍之內。軸封裝置為攪拌罐和攪拌軸間的密封，以防止反應物料的逸出和雜物的滲入，通常采用填料密封或機械密封。本文參考酒精發(fā)酵工藝設計機械攪拌發(fā)酵罐。 關鍵詞: 酒精；發(fā)酵法；發(fā)酵車間 SummaryAlcohol has very extensive app

12、lication 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 beco

13、me 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 source

14、s 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.Ferment

15、er 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 ; streng

16、then 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 ot

17、her 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 temp

18、erature , 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 mat

19、erials , 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 pro

20、vided 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 ma

21、ss 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 緒 論 酒精的主要性質無色、透明，具有特殊香味的液體（易揮發(fā)），密度比水小，能跟水以任意比互溶（一般不能做萃取劑）。是一種重要的溶劑，能溶解多種有機物和無機物。 外觀與性狀： 無色

22、液體，有酒香。 熔點()： -114.1 沸點()： 78.3 ,相對密度(水=1)： 0.79, 相對蒸氣密度(空氣=1)： 1.59, 飽和蒸氣壓(kPa)： 5.33(19) 燃燒熱(kJ/mol)： 1365.5 臨界溫度()： 243.1 臨界壓力(MPa)： 6.38 辛醇/水分配系數(shù)的對數(shù)值： 0.32 閃點()： 12 引燃溫度()： 363 爆炸上限%(V/V)： 19.0 爆炸下限%(V/V)： 3.3 溶解性： 與水混溶，可混溶于醚、氯仿、甘油等多數(shù)有機溶劑。 酒精的主要用途酒精的用途按需求量多少可分為三方面：用量最大的燃料酒精，調制酒精飲料用的食用酒精；化工醫(yī)藥用酒精。

23、1.酒精是一種新能源，其優(yōu)勢在于發(fā)酵酒精屬于可再生能源，乙醇不僅是一種優(yōu)良燃料，它作為一種優(yōu)良燃油品質改善劑被廣泛使用，其優(yōu)良特性主要有：乙醇是燃油的增氧劑，是汽油燃燒完全，大大節(jié)能和環(huán)保的；乙醇具有很好的抗爆性能；乙醇是優(yōu)于太陽能的一種生物轉化能源，是可再生資源。2.合理利用酒精可提高白酒質量，充分利用酒精以提高白酒質量主要表現(xiàn)在：降低邪咂味，適量調制優(yōu)質酒精借以沖淡雜質，使酒味純正，香味突出。2.降低渾濁度，勾兌酒精酒體純凈，既衛(wèi)生又安全，而且透明度高，加水不渾濁。3.酒精再醫(yī)藥方面的用途很廣：可作為大專院校及科研院所等的實驗室以餐飲業(yè)的燃料；可作為細胞生物學實驗和研究使用的優(yōu)良的固定劑和

24、脫水劑，可作為優(yōu)良的防凍降溫介質?？勺鳛槿剂弦胰?，乙酸，乙醚。4.酒精工業(yè)的副產品 大型酒精企業(yè)除主要生產酒精外，還有如下副產物：優(yōu)質顆粒飼料DDGS（全價干酒精糟）優(yōu)質食用級CO2. CO2是發(fā)酵酒精相伴生產的數(shù)量最大的副產品。高純度食用級CO2除用做碳酸飲料外還有氣體保護焊接，藥物萃取，溫室生產等方面有較廣的用途；玉米油；玉米胚芽油是優(yōu)質保健食品；玉米，小麥等為原料的大型究竟生產企業(yè)。還可以生產玉米淀粉，葡萄糖漿，果糖漿，玉米蛋白等，雜醇油是某些食用香料的主要原料。 世界酒精生產狀況目前，全世界酒精年產量約3394萬噸。其中美國和巴西的酒精產量占全球總產量的66%。美國，巴西，中國，俄羅斯

25、是世界酒精生產大國。2001年中國酒精總產量已躍居第三位。 我國酒精行業(yè)基本狀況我國的酒精工業(yè)始于1900年黑龍江哈爾濱市，建國前全國的總產量已居世界第三位。我國酒精總產量還不到一萬噸，新中國成立后歷經(jīng)50年的發(fā)展初步形成了企業(yè)生產，工廠設計，科學研究，人才培訓，綜合利用，檢驗檢測，產品銷售等一個完整的酒精工業(yè)體系，中國的酒精產量已增長到300萬噸，躍居世界第三。其中年產5萬噸以上企業(yè)10家。3萬噸的企業(yè)20家，萬噸以上的70家。2000年我國政府燃料酒精規(guī)劃的實施標志著中國酒精產業(yè)還要上一個臺階，2003年吉林（一期年產量30萬噸）大型燃料酒精企業(yè)的投產。說明中國酒精生產能力已接近世界先進水

26、平，但有專家指出：目前，中國玉米燃料酒精生產企業(yè)需進一步提高的工藝環(huán)節(jié)。包括干法脫胚制油，中溫雙酶法糖化，濃醪連續(xù)發(fā)酵，多塔差溫蒸餾，廢熱多效真空蒸發(fā)；CIP清洗系統(tǒng)等。2001年中國釀造酒工業(yè)協(xié)會酒精分會開始創(chuàng)辦專業(yè)刊物酒精，說明中國酒精產業(yè)又開始了一個科研與生產相結合的新階段。 酒精工業(yè)發(fā)展趨勢隨著酒精工業(yè)的不斷發(fā)展，酒精工業(yè)已逐步從傳統(tǒng)工藝的模式中解放出來。廣大工程技術人員都在努力研究和開發(fā)新工業(yè)，新設備，選育新的高產穩(wěn)定的菌種。由于世界范圍內耕地面積都在不斷減少。以淀粉質原料生產酒精的比例也在減，以糖蜜為原料生產酒精的比例卻有明顯提高。具有關報道，全世界酒精生產所用原料的各種比例為45

27、%，石油裂解廢氣乙烯占0%淀粉質原料占16%。亞硫酸鹽紙漿液占7%，野生植物約占12%。這些數(shù)據(jù)表明，將來的酒精生產原料可能以含有可發(fā)酵性工業(yè)廢氣物為主。為了進一步提高酒精生產工藝。各國的工程技術人員都在研究新型的酒精發(fā)酵方法，如現(xiàn)在工業(yè)生產上應用的固定化細胞酒精發(fā)酵法，耐高溫活性干酵母法等新的發(fā)酵工藝。再設備方面也有不少生產反應器出現(xiàn)，如單罐連續(xù)攪拌反應器，酒母回用連續(xù)攪拌反應器，塔式反應器，細胞固定化反應器等，再新原料利用方面都有很大改進，以上所提到的酒精生產工藝和設備，再某些方面還存在不足之處。但基本上反映了酒精工業(yè)今后的發(fā)展方向。 酒精工業(yè)生產方法目前酒精工業(yè)的生產方法，歸結起來主要有

28、兩種類型：一種是利用酒精酒母發(fā)酵生產酒精。另一種是利用石油原料采用化學合成方法生產酒精。我國農副產品資源豐富，所以，主要采用微生物發(fā)酵法。微生物發(fā)酵法在采用不同發(fā)酵原料時生產酒精的工藝有所不同，主要分為淀粉質原料酒精生產工藝，糖蜜原料酒精生產工藝，工廠廢液及纖維素原料酒精生產工藝等。常用淀粉質原料有薯類，谷物類，和某些含淀粉較多野生植物。 酒精國家標準酒精質量標準是檢驗酒精蒸餾和管理水平的核心，一個國家的酒精質量標準是這個國家酒精產業(yè)能力和水平的標志，酒精質量國家標準是整個酒精企業(yè)生產活動的最主要的法規(guī)，酒精質量是酒精企業(yè)的生命線，不斷提高酒精質量是企業(yè)永恒主題。發(fā)酵法生產酒精的能力將成為一個

29、國家經(jīng)濟實力的標志，因為作為可再生能源的酒精，在經(jīng)歷一個多世紀的發(fā)展中，始終與能源密切相關，特別是巴西從1975年就開始的甘蔗，糖蜜為原料生產酒精的成功實踐，提醒各國政府：10%以上能源添加儲備在自己的國土上?，F(xiàn)在可以說石油利用干乙醇發(fā)酵的谷物等原料都源于太陽能的儲備。發(fā)酵法生產乙醇比石油更有優(yōu)勢的地方是發(fā)酵法效率高，原料年年種，年年收。不用像開采石油那樣投資巨大。根據(jù)當今農業(yè)。酒精生產能力，改造汽油發(fā)動機和柴油發(fā)動機的能力，相信不久的將來，一個良性循環(huán)的能源資源將更多的出現(xiàn)在世人面前。 廠址的選擇及可行性分析廠址選擇的正確與否，不僅關系到建廠過程中能否以最節(jié)省的投資費用，按質按量按期限完成工

30、廠設計所提出的各項指標，而且對投產后的長期生產，技術管理和發(fā)展遠景都有很大的影響，并同國家的工業(yè)布局和城市規(guī)劃有密切的聯(lián)系。基于以下原因，將廠址選在青島。1. 青島市是山東省內一大市，人口多，消費量大，且勞動力資源豐富。2. 其交通便利，利于產品的輸出及出口。3水資源充足，水質能夠滿足工藝要求。廠址標高在洪水水位0.5米以上，并且靠近水發(fā)電站。5. 地理條件：溫度：冬季采暖：-9冬季通風：-4夏季通風：26極端最高溫度：38濕度：冬季：68%夏季：83%61三設備計算與選型一淀粉質原料酒精生產工藝 淀粉質原料酒精生產的特點（1）淀粉是以淀粉顆粒的形式存在于原料的細胞之中，為了使淀粉能最 終轉化

31、成酒精，首先要創(chuàng)造條件，使淀粉有可能從細胞中游離出來。為此,原料要粉碎，以破壞植物細胞組織，便于淀粉的游離。（2）采用水熱處理，使淀粉糊化-液化，并破壞細胞，形成均一的醪液，使它能更 好地接受酶的作用并轉化成為可發(fā)酵性糖。所以，淀粉質原料粉碎以后要加水拌成漿液并進行加熱處理。多年來都是采用高壓，高溫的水-熱處理方法，即高壓蒸煮的方法；近年來低溫常壓的水-熱處理方法，即低溫蒸煮或80-85 C液化法得到了廣泛的推廣和應用。本次試驗要求為高壓蒸煮，即416k，5個大氣壓（表壓）蒸煮。（3）糊化或液化淀粉只有在催化劑的作用下才能轉成葡萄糖，這種催化劑可以是硫酸等無機酸，也可以是淀粉酶這類生物催化劑。

32、目前國內外酒精生產上用的是淀粉酶系統(tǒng)。淀粉酶系統(tǒng)主要是糊化酶（一般是細菌-淀粉粉酶,因其更耐高溫）和糖化酶，-淀粉粉酶水解淀粉的產物主要是糊精，糖化酶則主要把糊精轉化為可發(fā)酵的葡萄糖。 淀粉質原料在正式進入過程前，必須進行預處理，以保證生產的正常進行提高生產的效益。預處理包括除雜和粉碎兩個工序。 1. 原料的除雜方法 淀粉質原料在收獲和干燥的過程中往往會摻雜進泥土，沙石，纖維質雜物，甚至金屬塊等雜物。這些雜質如果不在投入生產前予以除去，則將嚴重影響生產的正常運轉。石塊和金屬雜質會使粉碎機的篩板磨損或損傷，造成生產的中斷；機械設備的運轉部位。泥沙等雜質的存在也會影響正常的發(fā)酵過程。清除雜質，保證

33、生產正常和順利地進行，這就是除雜的目的。1.1 氣流-篩選分離器 用于谷物原料除雜用。凡是厚度和寬度或空氣動力學性質與所用谷物不同的雜質，都可以用氣流-篩選分離器將其分離。1.2 磁力除鐵器 鐵質雜質通常用磁力除鐵器來分離。磁力除鐵器分永久性磁力除鐵器和 電磁除鐵器兩類。2. 原料的粉碎方法 對于連續(xù)蒸煮來說，原料必需預先進行粉碎，才能進一步加水制成粉漿，然后再用泵連續(xù)均勻地送入連續(xù)蒸煮系統(tǒng)。所以對于連續(xù)蒸煮來說，原料粉碎是一個前提。原料進行水-熱處理的目的是要使包含在原料細胞中的淀粉顆粒能從細胞中游離出來，充分吸水膨脹，糊化乃至溶解，為隨后的淀粉酶系統(tǒng)作用，并為淀粉轉化成可發(fā)酵性糖創(chuàng)造條件。

34、達到這個目的?？梢圆捎谜Ｔ细邏赫糁螅鬯樵陷^和緩條件下蒸煮和超細粉碎三種方法。就目前的情況來看，先將原料粉碎，再在緩和的條件下進行蒸煮是較好的方法。干式 ： 干式粉碎應采用粗碎和細碎。粗碎：原料過磅稱重后，進入輸送帶，電磁除鐵后進行粗碎。粗碎后的物料以薯干為列應能通過6-10mm的篩孔，然后在送去進行細粉碎 。 細碎：經(jīng)過粗碎的原料進入細碎機，細碎后的原料顆粒一般應通過1.2-1.5mm的篩孔。也有采用1.8-2.0mm篩孔的（適合玉米粉）。 濕式 ：濕式粉碎是指粉碎時將拌料用水與原料一起加到粉碎機中去進行粉碎。原料粉碎時，應注意下面一些工藝要求：(1)粉碎比 在粉碎過程中，對大塊的原料

35、，不容易一次粉碎到產所要求的細度，可采用二次粉碎法。一般粗粉碎比為110-15,細粉碎比為130-40。粉碎前最大物料直徑D與粉碎后最大物料直徑d之比，稱之為粉碎比，以X表示： X=D/d粉碎比不能要求過大，否則會導致單位產品電耗增加，單位產品耗電是衡量粉碎效率的主要指標。單位電耗和粉碎機的性能優(yōu)劣大有關系，而且還受原料的品種、粉碎度和使用維護的技術水平等影響有關，若其它條件不改變，在一般情況下，粉碎越細，則需要電耗越大。(2) 原料粉碎對工藝過程的影響 有人曾研究了粉碎度對谷物漿液預熱黏度的影響，認為不同粉碎度的原料所配成的漿液在加熱時，粉碎越細，則黏度的增加開始的越早。 粉漿加熱的快慢，對

36、黏度的增加情況也有很大影響。較粗和較細原料在配成粉漿后，不同加熱速度和添加液化劑情況對黏度的降低也有影響。在試驗中發(fā)現(xiàn)，細料迅速加熱時，黏度很快增加，造成粉漿輸送困難，連續(xù)加熱至一定溫度，則黏度達到一定高峰，此后，如果溫度再升高時，則黏度反而降低。在試驗中，當粉漿加熱到70度時，快加熱的黏度幾乎未變，慢加熱的黏度則有上升，當粉漿溫度達70度時，其黏度接近高峰。所以，粗料應迅速加熱，細料應緩慢加熱，而加入液化劑時，不論加熱快慢，其黏度都很低。 甘薯干粉漿加熱時，粉碎度對升溫時黏度的影響，升溫速度與不同粉碎度的黏度關系，與上述現(xiàn)象類似。 根據(jù)實驗研究，粉漿預煮時，加熱的原則為：對較粗的原料可采取快

37、速加熱的辦法，來達到預熱至較高溫度的目的，這是利用粗粒粉料糊化較慢的原理（可在3-5分鐘內加熱至85度）。對于較細的粉料，則應采取緩慢加熱的原則，在不小于15分鐘的時間內加熱至60-70度。3. 原料的輸送氣流輸送是利用氣流管子中輸送物料。它的簡單原理就是：固體物料在垂直向上的氣流中受到兩個力的作用，一個是向下的重力，一個是向上的推力，如果推力大于重力，則物料被氣流帶動向上運動，從底部移到高位。舉例：甘薯和玉米進入接料器，它就被吸料管中的上升氣流帶動，從低位運送到高位，原料中的金屬，泥土和石塊等雜質，則因相對密度較大，不能為氣流所帶走而留在接料器底部或直接落在地上。甘薯干先粗碎成小塊后，風運至

38、料箱，這樣流動性好，吸料口容易送料，風運易進行。經(jīng)旋風分離器至料箱，采用壓力門。壓力門的作用原理是靠堆積一定高度的物料，在物料自重的作用下，起到排料和關風的作用。壓力門的結構簡單，不需要傳動，所以，得到廣泛的應用。 選擇氣流輸送的原因：（1） 采用氣流輸送后，輸料管和粉碎設備均在密閉負壓的條件下進行運轉，粉 塵飛揚基本消除，原料損失和勞動條件惡劣兩個問題均迎刃而解。（2） 實現(xiàn)氣流輸送后，鐵片，石塊等雜物，能較可靠地在一級升料管的接料器底部被自動風選出來，從而保證了篩子和設備較長期的完好使用。（3） 采用氣流輸送后。粉料被氣流從粉碎機中吸出，從而可提高錘碎機能力百分之五十。（4） 機械輸送動力

39、消耗低。 采用兩個洗塵塔，一個用于粗粉碎的回收尾粉，一個用于細粉碎的尾粉回收。生產實踐證明，當氣流速度降低后，回收尾粉效率就有所提高。拌料加水比例是1:2.6-1:3.0，拌料用水分兩部分，一部分用于回收粗碎尾粉后，有用于回收細碎尾粉，再進入螺旋混合器拌料；另一部分用在拌料罐內調整加入比為1:2.6-1:3.0。料漿品溫控制在60-65度，在料漿打出前五分鐘加入細菌淀粉酶，添加量為原料重量的0.1-0.2%（細菌淀粉酶的活性以2000單位為標準），若淀粉酶的活性提高，使用量即減少。采用風運粉碎后，取得的效果如下：A.減少了設備磨損。這是由于采取風送新技術后，鐵和石頭進入細粉碎機的機會較少，這對

40、后面各工序設備磨損大大降低。B.由于風選，鐵和石塊不能進入粉碎機，大大節(jié)約篩子底。C.粉碎效率顯著提高，風送提升比機械提升要提高50%。D.簡化了工藝設備，氣流輸送工藝由一條風管代替一套斗式提升機，并且可以省掉一些除塵和除鐵裝置，從而簡化了工藝和設備。但是采用氣流輸送，在粉碎過程中反映出來的不足之處就是風機噪音大，風送運動裝置的動力費用也較大。此外，拌料用水通過洗塵塔后，由于還利用二次蒸氣加熱器，故料溫比較低。4.原料預處理流程原料 稱重 倒包 皮帶輸送 除鐵 粗碎 斗式提升機 料斗 細粉碎 吸風管 旋風分離器 粉料 閉風機 料斗 加料器（絞龍） 拌 料預煮罐 風機 布袋過濾器 大氣 細粉回收

41、5. 連續(xù)蒸煮工藝本設計方案用連續(xù)蒸煮工藝流程。連續(xù)蒸煮在出酒率方面都比間歇蒸煮高原因在于蒸煮條件的較為和緩和可發(fā)酵性物質損失的減少。且其所需要的工人數(shù)也比間歇工藝減少，勞動生產率因此提高。綜合所有因素，連續(xù)蒸煮工藝流程的出酒率高，電耗和蒸汽量則是最低，相比其他的方法。新建連續(xù)蒸煮裝備時，應采用管式連續(xù)蒸煮工藝。管式連續(xù)蒸煮是將淀粉質原料在高溫高壓下進行蒸煮，并在管道轉彎處產生壓力間歇上升和下降，醪液發(fā)生收縮和膨脹，使原料的植物組織和細胞壁，淀粉顆粒等徹底破裂，產生淀粉糊化和溶解狀態(tài)，而利于酶的作用。原料粉碎后，經(jīng)螺旋拌料器（絞龍），加水（13.5-14.0），混合后流到粉降罐，內有攪拌器進行

42、攪拌，混合的漿料泵送至預熱鍋中，利用后熟器來的二次廢蒸汽進行加熱預煮，溫度為75，預煮后的醪液經(jīng)過濾器濾去較大的雜質后，再用泥漿泵送到加熱器。進料控制閥主要控制進料速度，如進料速度過大，則可讓其回流一部分醪液，以保證加熱器的穩(wěn)定操作。單向閥是為了保證加熱器有足夠的壓力和正常的工作。加熱器是三套管式加熱器，為了使醪液在加熱器內受熱均勻，并保證蒸汽與送醪互不影響，要求加熱器醪液呈膜狀通過不，所以內管與中管之間的環(huán)隙面積，應為送醪管的2-3倍。新鮮蒸汽分二路進入加熱器中，一路進入加熱器的套管內，套管壁上開有許多直徑為3毫米的小孔，新鮮蒸汽向外噴射，一路進入加熱器的外加套內，在器壁上也有許多直徑為3毫

43、米的小孔，蒸汽由小孔向內噴射，為蒸煮醪進入套管空間時，被兩路來的蒸汽接觸，然后送入蒸煮管道，蒸汽噴入管內速度為40米/秒，管式蒸煮器管道直徑為117毫米，總長78米，豎立安裝，在管的接頭處放置35、40、50毫米孔徑的銳孔板，順次排列，粉漿通過銳孔板前后，由于突然的收縮和膨脹，壓力下降，而相應的醪液沸點也變更，結果產生了自蒸發(fā)現(xiàn)象，使醪液在沸騰的狀態(tài)下更好的進行蒸煮，另外，醪液經(jīng)過銳孔板時產生了機械碰撞和銳板邊緣摩擦，有利于淀粉顆粒的破碎，因而增強了蒸煮醪與蒸汽的接觸面積。這種醪液的收縮，膨脹，減壓氣化，沖擊現(xiàn)象，使淀粉軟化，破碎，進行著快速蒸煮，根據(jù)實際測定，醪液通過銳孔板前后溫度差2-3，

44、在管道蒸煮器內經(jīng)過的時間是3-4分鐘，蒸煮進口壓力為6.37-6.86萬帕斯卡，出口壓力在2.94萬帕斯卡左右。醪液通過整個蒸煮器的壓力為3.92萬帕斯卡左右，蒸煮醪自管式蒸煮器出來以后，經(jīng)過壓力控制閥底部進入后熟器，醪液逐漸上升，停留50-60分鐘，即完全煮熟。在后熟器內裝有浮子式液面控制器和壓力自動控制器，以保持液面壓力，使溫度穩(wěn)定，通過頂部蒸汽空間的壓力為1.47-1.76萬帕斯卡，醪液的溫度為126-130，后熟器的醪液進入蒸汽分離器是沿切線方向進入。此時壓力降至常壓，因此排出大量二次蒸汽，醪液由下部排出，二次蒸汽送出作預熱使用。蒸汽分離器的液面也是采用自動控制的，醪液停留時間為6-8

45、分鐘，溫度約90-100，自蒸汽分離出來的醪液流到真空冷卻器，由于真空泵抽空造成付壓，蒸煮醪迅速被冷卻到60-65左右。此流程的特點 流速較快，故醪液和蒸汽在管道連續(xù)蒸煮器內應該是混合的較好，因而蒸煮醪的質量也應該是較均勻的，但實際上，并非如此理想。除流速較快之外，設備占地面積相應的較少，也既是設備費用和建筑費用都較節(jié)省。6. 連續(xù)糖化工藝 糖化是將短的淀粉鏈即糊精轉化為可發(fā)酵性糖，糖化是一個復雜的生物化學變化過程，受糖化酶添加量、時間、溫度等多種因素的影響。糖化酶在木薯酒精發(fā)酵中有很大的作用，它將木薯中的淀粉分解成可發(fā)酵性糖，以利于酵母酒精發(fā)酵。糖化酶添加量一般控制在100-200u/g原料

46、，糖化階段的溫度在58-62，糖化時間控制在30-60min。先用間歇操作方法制備一鍋60C糖化醪，在開動攪拌器和開大冷卻水前提下，連續(xù)從后熟器或蒸汽分離器送入蒸煮醪。固體曲曲乳、液體曲，或糖化醪稀釋液不斷從貯罐定量地流入。糖化醪則以鍋底醪經(jīng)往復泵送往噴淋冷卻器，冷卻到30C的糖化醪送往發(fā)酵車間，送往酒母車間的糖化醪不必經(jīng)后冷卻。只要單位時間由蒸煮醪帶入的多余熱量和冷卻水單位時間帶走的熱量相等，則糖化鍋內的醪液的溫度就可以維持在60C，持久不變，只就是混合冷卻連續(xù)糖化工藝的使之所在。淀粉為高分子化合物，一定條件下可以水解，稀硫酸,加熱淀粉是一種重要的多糖，是一種相對分子量很大的天然高分子化合物

47、。淀粉的糖化是指輔料的糊化醪和麥芽中淀粉受到麥芽中淀粉酶的分解，形成低聚物糊精和以麥芽糖為主的可發(fā)酵性糖的全過程。糖化醪濃度的影響：實際生產中，糖化醪溫度一般以20%-40%為宜.影響淀粉水解的因素： 麥芽的質量及粉碎度：糖化力強、溶解良好的麥芽，糖化的時間短，形成可發(fā)酵性糖多，可采用較低糖化溫度作用; 非發(fā)芽谷物的添加：非發(fā)芽谷物的種類，支鏈、直鏈淀粉的比例，糊化、液化程度及添加數(shù)量，將極大的影響到糖化過程和麥汁的組成; 糊化溫度的影響：糖化溫度趨近于63可得到最高可發(fā)酵性糖; 糖化醪PH的影響：淀粉酶作用最適PH值隨溫度的變化而變化 .7. 蒸餾發(fā)酵成熟醪液經(jīng)預熱器加熱后，從粗餾塔頂部進入

48、，粗餾塔塔底通入蒸汽，控制粗塔塔底溫度為108-111，頂溫為9698，酒精糟液從粗餾塔底部排出進入污水處理場進行處理。酒精含量約50%的粗酒精蒸氣從粗餾塔頂部進入精餾塔中部，精塔底溫為108109，中溫為8485，進行精餾，精塔底部廢水排入污水處理場，然后再經(jīng)水洗、脫醇等工序制成成品，成品酒精和雜醇油分別經(jīng)冷卻進入成品儲罐。三塔流程包括三個塔，一是粗韶塔，二是排醛塔又稱分餾塔，它安裝在粗餾塔與精餾塔之間，它的作用是排除醛脂類頭級雜質。三是精餾塔，它除有濃縮酒精提高濃度作用外，還繼續(xù)排除雜質，使能獲得精餾酒精。三塔流程由于粗餾塔蒸餾出的粗酒精進入排醛塔，以及排醛塔的脫醛酒進入精餾塔的形式不同又

49、可分為三類：（1） 直接式：粗酒精由粗餾塔進入排醛塔以及脫醛酒進入精餾塔都是氣體狀態(tài)。由于粗酒精是蒸汽狀態(tài)進入排醛塔，再以氣體狀態(tài)進入精餾塔，所以它的排除雜質效率是不高的。另外還有可能將粗餾塔蒸汽中微量的成熟醪帶至精餾塔，致使所得的成品有不好的氣味。雖然這種流程熱能最經(jīng)濟，由于上述缺點沒有推廣。（2） 半直接式：粗酒精由粗餾塔進入排醛塔是氣體，而脫醛酒進入精餾塔是液體狀態(tài)。熱能消耗雖然比直接式大些，但可以得到質量比較優(yōu)良的成品，因此在我國酒精工業(yè)上得到廣泛的應用。（3） 間接式：粗酒精進入排醛塔以及脫醛酒進入精餾塔都是液體。它的成品質量比半直接式的高，還可以生產高純度酒精。這是由于粗餾塔蒸出的

50、酒汽經(jīng)冷凝成為液體，在這過程中可多一次驅除頭級雜質的機會。顯然生產費用要大些。無論淀粉原料還是糖蜜原料用半直接法的三塔流程都可獲得精餾酒精，因此間接式的三塔流程目前應用不很廣。8.雜醇油的分離流程為：精餾塔 液相取油 冷卻 加水稀釋 分層 上層粗雜醇油 鹽析 成品雜醇油 下層談酒 回入精塔下部相應塔板9. 淀粉質原料酒精生產的特點（1）原料系采用薯類、糧谷類及野生植物等，在投產前必須先經(jīng)過破碎處理。目前在國內上有一部分產量較小的酒精廠，采用間歇蒸煮，原料不經(jīng)粉碎，就直接將快狀或粒狀原料投入生產，但大部分中等規(guī)模以上的酒精廠，原料多經(jīng)二次粉碎，然后進行高壓連續(xù)蒸煮，有利原料的受熱面加大，更有效地

51、達到蒸煮的要求。（2）原料必須經(jīng)過蒸煮，在高溫高壓過程中，引起原料細胞的組織破裂，使存在于細胞中的淀粉轉化為可發(fā)酵性糖。蒸煮溫度由于原料的品種與規(guī)格不同而有差異，通常為130150度，但經(jīng)過粉碎的原料，其蒸煮所須的溫度較低，大約120130度。高溫處理除了使淀粉糊化，便于淀粉酶起糖化作用外，還可把附著的有害雜菌殺死。（3）淀粉質原料生產酒精，要經(jīng)過加曲糖化作用，把糊化成溶解狀態(tài)的淀粉轉化成可發(fā)酵性糖。由于曲的生產方法不同，可分為麩曲糖化法、液曲糖化法、根酶糖化法（阿米羅法）、根酶酒母混合法、麥芽糖化法等。目前在國內是以麩曲糖化法和液曲糖化法為主，在國外使用淀粉質原料生產酒精的方法，大致可分為：

52、A.麥芽法 以麥芽、黍芽、稷芽作糖化劑。B.阿米羅法 將根霉或毛霉等霉菌，在糊化醪冷卻至3040度時，接種培養(yǎng)，在霉菌生長過程中轉化淀粉成發(fā)酵性糖，再加酵母發(fā)酵。C.曲法 以固體曲或液體曲作為糖化劑。D.酶法 用淀粉酶代替曲。（4）淀粉懸浮液在糊化和溶解過程中，粘度是不斷變化的，當?shù)矸垲w粒溶解時，粘度逐漸增加，達到最大限度后，隨著溫度的繼續(xù)上升，醪液粘度下降。（5）蒸煮過程中原料因受高溫高壓，易產生焦糖。由于淀粉質原料甘薯內所含的碳水化合物中以淀粉為主，另外還有少量糊精和糖類；而馬鈴薯中所含的糖主要是堡葡萄糖和果糖，以及少量的蔗糖；在谷粒中則以葡萄糖為主。在蒸煮時，不同的糖分其化學變化也不同。

53、例如糖分回轉化，醛糖回變成酮糖（異構化）；各種糖分都會焦化，形成焦糖；己糖分解變?yōu)榱u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。焦糖是不能被發(fā)酵的，還會阻按礙酵母的發(fā)酵作用，影響發(fā)酵而降低酒精產量。因此，蒸煮是要注意控制適宜的溫度和壓力。由于形成焦糖的作用，一般在高濃度溶液中比低濃度溶液中容易進行，因而淀粉質原料蒸鑄時，如原料內含有較多的糖分，便容易形成黑色物質和焦糖。醪液濃度越高，也越容易形成焦糖。因此，我國個酒精廠對甘薯干的原料加水比，一般都采用1313.4，有時還要稍稀些，這樣便于淀粉率的提高。二物料衡算（一）15000噸淀粉原料酒精廠全廠物料衡算1.全廠物料衡算的內容（1）原

54、料消耗的計算 主要原料為甘薯干，其他原料有淀粉酶，糖化酶，硫酸氨，硫酸等。（2）中間產品 蒸煮醪，糖化醪，酒母醪，發(fā)酵醪等。（3）成品，副產品以及廢氣，廢水，廢渣即酒精，雜醇油，二氧化碳和廢糟等。2.工藝流程生產工藝采用雙酶糖化，間歇發(fā)酵。 薯干原料 除雜粉碎 粉 料 加水調漿 粉 漿 加-淀粉酶 粉漿液化液 加入糖化酶糖化 取小部分加入酵母 糖 化 醪 酒母醪 加入酒精酵母進行酒精發(fā)酵 CO2 酒精發(fā)酵醪 蒸餾 其他產品或雜質 廢 醪 酒精 圖一. 工藝流程圖3.工藝技術指標及基礎數(shù)據(jù) （1）生產規(guī)模 15000噸/年酒精。 （2）生產方法 雙酶糖化，間歇發(fā)酵。 （3）生產天數(shù) 每年300天

55、。 （4）食用酒精年產量 15000噸。 （6）副產品年產量 次級酒精占酒精總產量的2.5%。 （7）雜醇油量 為成品酒精量的0.5%。 （8）產品質量 國標食用酒精（乙醇含量96% 體積分數(shù)）。 （9）薯干原料含淀粉67%,水分12%。 （10）-淀粉酶用量為10u/g原料，糖化酶用量為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. 原料消耗的計算（1）淀粉原料生產酒精的總化學反應式：糖化： （C6H10O5）n + nH2OnC6H12O6 162 18 180發(fā)酵： C6H12O62C2H5OH + 2CO2 180 92 88 (