12万吨年玉米酒精连续发酵工厂原料预处理车间的初步设计

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1、山东轻工业学院2012届本科生毕业设计（论文）12万吨吨/年玉玉米酒精精连续发发酵工厂厂原料预预处理车车间的初初步设计计作 者 姓 名名 专 业 指导教师师姓名 专业技术术职务 目 录摘 要要4第一章 绪论论61.1设设计酒精精工厂的的意义及及指导思思想61.2玉玉米酒精精市场现现状6 第二章章 工工艺流程程论述72.1玉玉米酒精精生产流流程72.2酒酒精生产产对水质质的要求求72.3玉玉米原料料的粉碎碎82.3.1玉米米原料与与原料的的清选82.3.2玉米米原料的的粉碎的的目的与与方法1092.3.3原料料粉碎的的要求92.3.4玉米米粉碎工工艺流程程102.4低低温双酶酶法液化化糖化102

2、.4.1液化化、糖化化的目的的1001002.4.2玉米米原料糖糖化发酵酵的特点点112.4.3低温温双酶法法液化糖糖化工艺艺流程112.4.4酶制制剂的特特性及作作用机理理122.4.5低温温双酶法法液化糖糖化工艺艺的优点点132.5.连续发发酵工艺艺6132.5.1连续续发酵的的优点142.6三三塔蒸馏馏142.6.1应用用三塔蒸蒸馏的工工艺的目目的551442.6.2半直直接式三三塔蒸馏馏的工艺艺流程152.6.3三塔塔蒸馏工工艺条件件16第三章 工艺艺计算163.1全全厂物料料与热量量衡算1,1101163.1.1产品品方案与与建设规规模163.1.2原料料消耗的的计算173.1.3蒸

3、煮煮醪、糖糖化醪与与发酵醪醪的计算算183.1.4成品品与发酵酵醪的计计算193.1.5总物物料衡算算汇总213.2酒酒精生产产各工段段的物料料和热量量衡算223.2.1蒸煮煮工段的的物料和和热量衡衡算223.2.2糖化化工段的的物料和和热量衡衡算233.2.3发酵酵工段的的物料和和热量衡衡算233.2.4蒸馏馏工段的的物料和和热量衡衡算243.3蒸蒸馏工段段用水衡衡算31第四章 设设备选型型334.1原原料预处处理车间间设备设设计和选选型334.1.1原料料除杂与与粉碎设设备设计计和选型型334.2液液化糖化化设备设设计选型型1003664.3发发酵设备备设计选选型1103384.4蒸蒸馏设

4、备备设计选选型1103394.4.1醪塔塔的设计计404.4.2精馏馏塔的设设计414.5设设备基本本配置44第五章 车间间布置455.1车车间布置置原则14455.2车车间布置置内容465.3车车间布置置的特点点46第六章 安全全生产476.1安安全生产产条例476.1.1环境境保护设设计依据据476.1.2劳动动安全卫卫生设计计依据476.2劳劳动安全全卫生措措施48参考文献献50致 谢谢51摘 要要酒精工业业在我国国轻工业业中占有有十分重重要的地地位，它它是许多多化工产产品的生生产原料料，在医医疗工业业、食品品工业和和燃料工工业方面面都得到到广泛的的应用。酒酒精工业业与其他他工业相相比，

5、具具有投资资少，见见效快的的特点，而而且生产产工艺简简单稳定定，不易易造成原原材料的的浪费，因因此，要要大力发发展酒精精工业。现通过对对玉米酒酒精连续续发酵工工厂原料料预处理理车间的的初步设设计，应应用玉米米干法粉粉碎，低低温双酶酶法液化化糖化，连连续发酵酵产酒精精，但直直接是三三塔蒸馏馏工艺。粉粉碎工艺艺中应用用斗式提提升机、气气带输送送机、锤锤式粉碎碎机、永永磁滚筒筒等设备备。低温温双酶法法液化糖糖化工艺艺应用一一系列液液化罐、后后熟罐、糖糖化罐，两两次用到到螺旋板板换热器器。通过过该工艺艺的的设设计和设设备的选选型，提提高原料料利用率率，简化化生产工工艺，便便于工业业化生产产，提高高经济

6、效效益。该工艺比比高温蒸蒸煮节能能百分比比为466，低低温蒸煮煮节能显显著，蒸蒸煮温度度降低，消消耗的冷冷却水及及电也跟跟着降低低，酵母母的产生生量明显显减少，甲甲醇含量量降低，淀淀粉损失失降低，酵酵母的发发酵更彻彻底，出出酒率增增加。这这些设备备管路在在密闭状状态下作作业，减减少了污污染的可可能性，螺螺旋板换换热器的的使用节节约了大大量的冷冷却水，同同时减少少了占地地面积。关键词：酒精生生产 低温双双酶法 原料料预处理理 生生产设计计ABSTTRACCTThe ethhyl alccohool iinduustrry hholdds tthe exttremmelyy immporrtann

7、t sstattus in ourrcouuntrry llighht iinduustrry, it is manny cchemmicaal pprodductts pprodducttionn raawmaaterriall, iin tthe meddicaal iinduustrry, thee foood inddusttry andd thhe ffuellinddusttry asppectt alll oobtaainss thhe wwideesprreadd apppliicattionn. TThe ethhylaalcooholl inndusstryy coompa

8、aress wiith othher inddusttriees, hass innvessts feww, ttheeeffeectiive quiick chaaraccterristtic, mooreooverr prroduuctiion craaft simmpleestaablee, iis nnot eassy tto ccreaate thee raaw mmateeriaal tthe wasste, thhereeforre,mmustt viigorroussly devveloop tthe ethhyl alccohool iinduustrry.Pressentt

9、ly thrrouggh pprettreaats thee woorksshopp too thhe ccornn etthyll allcohholcconttinuuouss feermeentaatioon ffacttoryy raaw mmateeriaal tthe preelimminaary dessignn,viiolaatess thhe llaw thee smmashhingg ussingg thhe ccornn, tthe loww teempeerattureedouublee ennzymme llaw liqquefficaatioon ssaccchar

10、rifiicattionn, tthe conntinnuouusfeermeentaatioon pprodducees tthe ethhyl alccohool, butt diirecctlyy iss thhreee toowerrsdiistiillaatioon ccrafft. In thee smmashhingg crraftt apppliies thee buuckeet eelevvatoor,tthe gass raangee coonveeyerr, hhammmer equuipmmentt annd sso oon ttypee grrindder,perrm

11、annentt maagneetissm ddrumm. AAfteer tthe loww teempeeratturee dooublle eenzyyme lawwliqquefficaatioon ssacccharrifiicattionn crraftt apppliies a sseriies of liqqueffieddpott, tthe rippe ppot, thhe ssacccharrifiicattionn poot, twoo tiime usees sspirral boaard tottradde tthe steeam. Thhrouugh thiis c

12、crafft tthe dessignn annd tthe equuipmmenttshaapinng, raiisess thhe rraw matteriial usee faactoor, thee siimpllifiicattionnprooducctioon ccrafft, is advvanttageeouss foor tthe inddusttriaalizzatiionpprodducttionn, eenhaancees tthe ecoonommic effficiienccy.Thiss crraftt stteamms tthe eneergyy coonsee

13、rvaatioon pperccenttagee coompaaredd too thhehiigh temmperratuure is 46%, tthe loww teempeeratturee stteamms tthe eneergyyconnserrvattionn reemarrkabbly, stteamms ttempperaaturre ddropp, tthe connsummptiionccoollingg waaterr annd tthe eleectrriciity alsso wwithh iss reeduccingg, yyeasstssprooducctio

14、on qquanntitty oobviioussly redducees, thee meethyyl aalcooholl coonteentrreduucess, tthe staarchh looss redducees, yeaasts ffermmenttatiion is thoorouugheer,lleavves thee liiquoor rratee inncreeasee. TThiss eqquippmennt ppipeelinne iis mmeann innthee clloseed sstatte iinduustrry, redduceed tthe pol

15、lluttionn poossiibillityy, sspirral boaard traadedd thhe ssteaam tthe usee too saave thee maassiive cooolinng wwateer,ssimuultaaneoouslly rreduucedd thhe aareaa.Key worrd: Ethhyl alccohool pprodducttionn; LLow temmperratuure douublee ennzymme llaw; Raawmateeriaal pprettreaatmeent; Prroduuctiion dess

16、ignn第一章 绪绪论1.1设设计酒精精工厂的的意义及及指导思思想酒精工业业在我国国轻工业业中占有有十分重重要的位位置，它它是许多多化工产产品的生生产原料料，在医医药工业业、食品品工业和和燃料工工业方面面都得到到广泛的的应用。酒酒精工业业与其它它工业相相比具有有投资少少、见效效快的特特点，而而且生产产工艺简简单、稳稳定，不不易造成成原材料料浪费。因因此要大大力发展展酒精工工业。随随着科学学技术的的不断进进步，目目前，酒酒精工业业已有较较大的发发展。在在酒精生生产菌种种的选育育、新的的发酵技技术以及及降低生生产中的的能耗等等方面都都取得了了许多新新的成果果，为酒酒精工业业的进一一步发展展打下了了

17、良好的的基础。通过对112万吨/年玉米米酒精连连续发酵酵工厂原原料预处处理车间间的初步步设计力力求在技技术上先先进在经经济上合合理又考考虑切实实可行的的方案。尽尽量采用用当今世世界上流流行的，又又符合我我国国情情的先进进工艺和和设备。着着重酒精精生产工工艺上的的确定和和设备厂厂选型与与计算。考考虑到土土地紧张张及122万吨的的高产量量在车间间平面布布置时，在在满足工工艺要求求后，尽尽量节约约占地。关关于提高高产量的的问题只只在工艺艺及设备备上挖潜潜，而不不追求增增加设备备扩大建建厂，以以提高经经济效益益。1.2玉玉米酒精精市场现现状我国玉米米种植地地区主要要分布在在吉林、黑黑龙江、辽辽宁、内内

18、蒙古以以及山东东、河北北、河南南、云南南、四川川等地。其其中，东东北三省省一区是是我国玉玉米最主主要的商商品粮供供应地和和出口基基地，其其出口量量约占全全国的990%。吉吉林是我我国玉米米产量最最多的省省份，产产量保持持在15500万万吨左右右，黑龙龙江省玉玉米产量量也在110000万吨上上下。从从消费趋趋势分析析，我国国玉米消消费构成成主要为为饲料使使用、工工业消费费、食用用消费。据据权威机机构对饲饲料行业业的分析析，20004年年国内饲饲料玉米米消费994000万吨，220055年用量量预计持持平或略略有增加加。包括括乙醇在在内的工工业玉米米消费是是玉米消消费最大大的热点点，预计计2000

19、5年工工业消费费增加110%，总总量达到到15550万至至16000万吨吨。19999/20000年度度国内玉玉米酒精精消费量量不足4450万万吨，而而20004/220055年度预预计消费费量将达达7400万吨，增增长十分分迅速。数数据显示示，20004/20005年度度辽宁、吉吉林、黑黑龙江三三省的玉玉米酒精精消费玉玉米量预预计为225万吨吨、1330万吨吨、1447万吨吨，分别别比上一一年度增增加了55万吨、660万吨吨和377万吨。预预计20005/20006年度度，辽、吉吉、黑三三省的玉玉米酒精精消费玉玉米量将将分别比比上一年年度再增增长1220%、330%和和60%。据黑黑龙江省省

20、有关部部门的统统计，今今年这个个省的玉玉米播种种面积预预计为229833.8万万亩，较较上年增增加1552.88万亩，增增幅为55.4%。第二章章 工工艺流程程论述2.1玉玉米酒精精生产流流程玉米原料料多级除杂杂杂质循环粉碎碎 拌料 液化酶酶 喷射液液化 维维持罐 冷却却 糖糖化 糖化酶酶 冷却却 连续发发酵 复水水活化 活活性干酵酵母 三塔蒸蒸馏高级酒酒精酒糟离心心液酒糟离离心分离离滤渣 多效效蒸发 浓浆浆 干燥机机 二次蒸蒸汽再利利用图2-11： 玉玉米酒精精生产流流程图2.2酒酒精生产产对水质质的要求求（1）所所用水最最好选用用地下水水或远离离城镇上上游河水水；河心心水、湖湖心水；或用活

21、活性碳过过滤，除除去游离离氯的自自来水。如如果水源源紧张，可可以采用用冷却水水和工艺艺用水分分开使用用，以保保证酒精精质量为为主。 （2）所所用水应应无色透透明，无无悬浮物物、沉淀淀物，和和有机物物污染，否否则不能能用于生生产。（3）无无臭、无无味，无无异物。特特别生产产三级以以上酒精精更应注注意不能能用有咸咸味、苦苦味、涩涩味的混混杂水。（4）ppH值在在中性附附近，不不要使用用过于酸酸性和碱碱牲的水水。（5）水水中铵盐盐含量，每每升中不不应超过过0.005毫克克为限；水中含含铁量，每每升应不不得大于于0.55毫克。（6）对对无干净净水的工工厂，所所使用的的生产用用水可以以采用加加石膏、液液

22、氯、漂漂白粉以以及用离离子交换换等法进进行水质质净化处处理。2.3玉玉米原料料的粉碎碎2.3.1玉米米原料与与原料的的清选玉米俗称称玉蜀黍黍、苞米米、苞谷谷、珍珠珠米等，市市售玉米米是它的的籽实。 玉米品品种很多多，如裂裂皮玉米米、硬皮皮玉米、马马齿玉米米、甜玉玉米等，其其中以马马齿玉米米淀粉含含量高，产产量大。每每粒玉米米的组织织情况，依依品种不不同删略略有差异异，大致致可分为为果皮、种种皮、糊糊胶粒质质、内胚胚乳、胚胚体(或或胚芽)和实尖尖6个基基本部分分。一般般黄色玉玉米的淀淀粉含量量较白色色玉米高高。淀粉粉集中于于胚乳内内，淀粉粉颗粒的的形状呈呈不规则则形，组组织堆积积非常紧紧密。玉玉

23、米的特特点是在在胚芽中中含300-440的的脂肪，它它是由772的的液态脂脂肪酸和和28的固态态脂肪酸酸组成。在在生产酒酒精的同同时，可可开展提提取玉米米油、蛋蛋白质饲饲料等综综合利用用，进一一步做到到物尽其其用，提提高经济济效益。玉玉米的化化学组成成见表22-1。表2-11玉米原原料化学学组成参参考表（%含量）原料名称称水分粗蛋白粗脂肪粗淀粉灰分玉 米12113893.5463665 111.5在很多生生物工程程的工厂厂，是以以初级粮粮食为原原料的生生产(如如酒精厂厂以玉米米为原料料，啤酒酒厂以大大麦等为为原料)，则需需要对原原料进行行筛选和和除杂处处理。因因这些原原料在收收获时会会混入以以

24、下三类类杂物：一是纤纤维型较较长的物物质，如如草屑、秸秸秆等；二是颗颗粒状固固体物质质如沙子子、泥土土块等；最后一一类是铁铁磁性物物质如铁铁钉、螺螺丝等。这这些杂物物的存在在，会使使原料出出品率降降低，严严重的会会导致生生产事故故(如铁铁钉对设设备造成成损坏或或使磁场场发生改改变)，因因此原料料必须经经过预处处理。玉米原料料中可能能混有小小铁钉，杂杂草，石石子，绳绳头等杂杂物特别别是铁片片，石子子容易使使粉碎机机的筛板板磨损甚甚至打破破筛底，使使机器发发生故障障从而降降低原料料的粉碎碎度和过过筛效果果，在液液化糖化化工序，导导致淀粉粉不易转转化为可可发酵性性糖，蒸蒸煮液化化不彻底底，不易易杀菌

25、，发发酵中易易产生泡泡沫，生生酸幅度度大，发发酵不能能正进行行。有些些杂物不不能在蒸蒸馏塔沉沉积，易易使塔板板和溢流流管堵住住，还会会使醪泵泵，管路路阀门等等堵塞或或损坏。再者，如如将没有有处理干干净的原原料粉碎碎后，由由于流沙沙从管道道底部运运行，管管道磨损损快，缩缩短管道道的使用用寿命；泵送物物料的泵泵叶轮磨磨损快而而影响泵泵的输送送能力；在发酵酵罐中泥泥沙沉积积量大，对对连续发发酵产生生不利影影响，一一是易堵堵塞管道道，二是是螺旋板板换热器器磨损快快，影响响发酵醪醪的冷却却5 。对于第一一类和第第二类杂杂质采用用振动筛筛选的方方式予以以去除。这这是带有有风力除除尘的振振动筛，筛筛面倾斜斜

26、作前后后往复运运动的为为平摇倾倾斜筛；筛面水水平而作作倾斜往往复运动动的为平平板分级级筛，也也叫斜摇摇水平筛筛。将含有磁磁性金属属杂质的的谷物，以以一定流流速通过过磁钢产产生的磁磁场，磁磁性金属属杂质则则被吸留留住。所所用磁钢钢多为永永久磁钢钢，呈马马蹄形或或条形，磁磁性持久久，不耗耗费电能能，使用用维修也也方便。2.3.2玉米米原料的的粉碎的的目的与与方法10目的：增增大原料料的表面面积利于于加速蒸蒸煮作业业的进程程。还能能促使糖糖化过程程中糖化化酶和淀淀粉糊精精等分子子间的充充分接触触，使淀淀粉的水水解更完完全，利利于提高高淀粉的的利用率率。方法：用用干式粉粉碎法，锤锤式粉碎碎机粉碎碎。粉

27、碎比：X=DD/d其中：DD 粉碎碎前原料料的直径径d 粉碎碎后原料料的直径径2.3.3原料料粉碎的的要求酒精厂常常用的粉粉碎方法法一般有有两种，即即湿法粉粉碎和干干法粉碎碎。小型型酒精厂厂通常采采用湿法法粉碎，大大中型酒酒精厂一一般采用用干法粉粉碎。日前，我我国大多多数酒精精厂都采采用干法法粉碎的的方法，而而且都是是干法二二级粉碎碎，即粗粗碎和细细碎。二级粉碎碎法的最最大优点点是原料料经过二二级粉碎碎后，可可以保证证达到工工艺上规规定的粉粉碎细度度要求。其其缺点是是在整个个粉碎过过程中，原原料有粉粉尘飞扬扬现象；当原料料含水量量较高时时，粉碎碎机筛网网的筛孔孔容易被被堵塞，粉粉碎效果果明显降

28、降低，电电耗增加加。干法粉碎碎如与风风选风送送流程配配套使用用，可减减少粉之之飞扬现现象，改改善车间间的生产产环境。1原料料粉碎比比，由于于原料直直径的大大小不同同，对于于大块的的原料，在在粉碎过过程中，一一次粉碎碎的粒度度很难达达到工艺艺要求，这这时可采采用二次次粉碎法法。工艺艺上一般般粗粉碎碎比为11：100-155，细粉粉碎比为为1：330-440。2粉碎碎粒度，粉粉碎粒度度是粉碎碎工序中中重要的的工艺技技术指标标之一。粉粉碎度的的高低与与蒸煮糖糖化和洒洒母发酵酵时的生生物化学学变化、最最终发酵酵醪浓度度以及原原料的利利用率都都有着密密切的关关系。所谓粉碎碎粒度是是指原料料粉碎的的程度。

29、测测定的标标准是根根据粉碎碎机所使使用的筛筛网孔径径大小而而定的，一一般以质质量分数数表示。称称取1000g粉粉样，倾倾入200目铜丝丝网(目目的定义义：每平平方英寸寸上所具具有的孔孔数目)，当粉粉碎机使使用1.5mmm筛网时时，工艺艺要求220目铜铜丝筛的的不通过过物不能能超过22g，即即小于22。为了检查查粉碎质质量，及及时发现现筛网破破损等情情况，车车间或化化验室应应每2hh定时取取样，通通过外观观鉴别和和化验分分析来严严格确保保粉碎粒粒度达到到标准。2.3.4玉米米粉碎工工艺流程程玉米称称量皮带输输送机电磁除除铁粗碎斗式提提升机接料斗斗细碎接料斗斗螺旋输输送机拌料罐罐粉浆 清清液回用用

30、仓内玉米米经过计计量后送送到皮带带输送机机上，经经过电磁磁铁及永永磁滚筒筒除去第第三类杂杂质如铁铁后，采采用振动动筛选的的方式除除去第一一类和第第二类杂杂质，玉玉米被斗斗式提升升机提升升进入料料斗，首首先经过过玉米粗粗碎，该该粗碎机机的筛孔孔为166mm，粗粗碎后再再经过分分料器进进入细碎碎机，细细碎机在在地面上上可减少少振动。另另外，细细碎机的的筛孔为为1.55-2mmm，且且细碎机机为负压压作业，经经过细碎碎机粉碎碎后的玉玉米粉被被旋风分分离器分分离，然然后经螺螺旋输送送机内料料水混合合，送到到拌料罐罐（调浆浆罐）进进一步与与水混合合5。2.4低低温双酶酶法液化化糖化2.4.1液化化、糖化

31、化的目的的100液化的目目的主要要是为了了使原料料的细胞胞壁彻底底破裂，内内含的淀淀粉得以以充分糊糊化和液液化，整整个醪液液变成均均一的液液体，以以利用淀淀粉酶系系统的作作用，附附带的目目的是对对原料进进行依次次彻底的的灭菌，以以利于发发酵的正正常进行行。淀粉受热热吸水膨膨胀，当当温度升升到一定定数值，淀淀粉体积积也增大大至5001000倍，淀淀粉分子子之间的的联系削削弱，引引起淀粉粉颗粒的的部分解解体，淀淀粉浆液液变成均均一的粘粘稠液体体。这种种无限膨膨胀化的的现象又又称为淀淀粉的糊糊化现象象，与此此相应的的温度称称为该淀淀粉的糊糊化温度度。淀粉全部部溶解，醪醪液的粘粘度迅速速降低，酒酒精生

32、产产上称此此为“液化”。蒸煮醪（或或无蒸煮煮醪）中中淀粉的的酶水解解过程称称糖化。糖糖化后得得到的醪醪液叫糖糖化醪。糖化的主主要目的的是将醪醪中的淀淀粉水解解成葡萄萄糖等可可发酵性性糖。但但是，就就酒精生生产来说说，没有有必要在在糖化阶阶段里追追求过高高的糖化化率，糖糖化时产产生的糖糖只要够够发酵初初期酵母母生产需需要就行行了。保保护大部部分糖化化酶活力力，使其其在发酵酵过程中中能保证证边糖化化、边发发酵的后后糖化作作用，这这一点要要给予足足够的重重视。2.4.2玉米米原料糖糖化发酵酵的特点点玉米原料料含有较较丰富的的蛋白质质，在发发酵时不不须加入入更多的的无机氮氮就能满满足酵母母发酵中中的需

33、要要量。由由于玉米米颗粒中中含有较较高的脂脂肪，在在进行糖糖化时，特特别是间间歇糖化化易使糖糖化醪表表面形成成一油层层，影响响散热并并使醪液液的酸度度上升，易易引起杂杂菌的污污染。在在发酵时时，如果果前工序序中没有有取油，也也易在发发酵醪表表面形成成油层，使使CO22气体不不易及时时排除，影影响酵母母的正常常发酵，同同时也易易引起杂杂菌污染染。所以以在糖化化、发酵酵前，最最好先把把玉米中中脂肪除除去一部部分，再再进行糖糖化和发发酵，或或者在糖糖化锅、发发酵罐的的上表面面安装采采油器，使使醒液表表面的油油层充分分分离出出来。由由于上述述因素的的影响，在在生产中中往往化化验出玉玉米含淀淀粉比高高梁

34、等原原料含量量高。而而实际出出酒率较较低，就就是由于于这些因因素所导导致的。2.4.3低温温双酶法法液化糖糖化工艺艺流程水 酶 蒸汽汽 糖糖化酶玉米粉拌料罐罐泵喷射液液化器后熟器器酸化罐罐冷却器器糖化罐罐冷却器器发酵工工序玉米作为为酒精生生产的主主要原料料在国内内外都得得到了普普遍的应应用。目目前，为为简化生生产工艺艺，便于于工业化化生产，世世界范围围内普遍遍采用添添加液化化酶和糖糖化酶即即所谓双双酶法的的生产工工艺。此此种生产产工艺根根据液化化温度不不同，有有高温和和低温之之分，高高温法生生产酒精精不但水水、电、汽汽消耗量量较大，而而且由于于在高温温蒸煮过过程中原原料里的的果糖会会转化为为焦

35、糖，阻阻碍糖化化酶对淀淀粉的作作用，影影响酵母母的生长长，进而而影响酒酒精的产产量，低温双双酶法玉玉米酒精精生产工工艺对提提高产量量、质量量，降低低汽、水水、电的的用量都都有显著著效果。操作要点点说明：进入混合合罐的水水来自四四个部分分：500热工艺艺水，880的酒糟糟水离心心液，550的蒸发发工段的的二次蒸蒸汽冷凝凝液和1100的精馏馏塔底部部的余馏馏水。玉米酒精精糟固液液分离后后离心清清液COOD值3300000、ppH4.0、干干物质44%，处处理时投投入费用用高，难难度大，其其最合理理的使用用是回配配用于拌拌料。酒酒精生产产实践表表明，离离心清液液的部分分回用是是可行的的。清液液中存在

36、在的对酵酵母菌或或其扩繁繁有抑制制作用的的物质大大部分被被带离系系统后，糖糖类、氨氨类、氨氨基酸和和维生素素类等则则可为酵酵母菌进进一步利利用，从从而促进进发酵的的进行，提提高酒精精产率。混合后的的水温在在6065，混合合水与玉玉米粉、液液化酶、NaOH同时进入拌料罐，料水比控制在1：3，拌料温度控制在60左右，料液的pH在6.57.0之间。加NaOH的目的是中和有机酸，利于液化酶的作用，减少液化酶的失活。粉浆由泵打入喷射加热器，用0.8Mpa 直接蒸汽加热到温度为95，为了液化更完善，喷射加热器出来的料液被泵往后熟罐，在这里被维持一定时间进一步液化，液化时间3.5h。液化完毕的料液由后熟罐的

37、顶部溢流入酸化罐，为了便于糖化酶的作用，必须在糖化以前将醪液pH值由6.5降低到4.5，这一步是在酸化罐中加入H2SO4进行，酸化后的料液经螺旋板换热器将温度降到60，同时加入糖化酶进入糖化罐进行糖化2.5小时。糖化醪由螺旋板换热器降到3032送入发酵工段。2.4.4酶制制剂的特特性及作作用机理理特性a-淀粉酶酶具有降降低醪液液的粘度度特性，使使用该酶酶可以降降低糊化化时间，节节约大量量的能源源，同时时也减少少糖化冷冷却水的的用量，降降低了蒸蒸煮温度度，减少少在糊化化过程中中焦糖及及其它有有害成分分的生成成，提高高淀粉利利用率和和出酒率率。糖化化酶实际际上是一一种生物物催化剂剂，它可可以使淀淀

38、粉转化化为葡萄萄糖，但但不会使使原料的的蛋白质质等成份份受到催催化。不不但加快快反应进进程，其其本身在在反应过过程中并并不发生生质与量量的变化化，而且且需要量量很少。机理在发发酵过程程中，酒酒精酵母母能直接接利用的的糖类主主要是一一些还原原性糖；对淀粉粉、糊精精及多糖糖等不能能直接利利用。加加入a-淀粉粉酶及糖糖化酶的的目的就就是将淀淀粉转变变成可发发酵性糖糖，以便便被酵母母利用进进行发酵酵。a-淀粉酶酶是一种种内淀粉粉酶，它它可使淀淀粉的巨巨大分子子迅速变变成矩链链，淀粉粉浆液化化，生成成低分子子糊精，故故又将液液化型淀淀粉酶叫叫糊精化化酶。淀淀粉浆遇遇-淀粉酶酶在一定定条件下下，粘度度迅速

39、下下降，淀淀粉浆失失去原来来的粘稠稠状，产产生液化化现象aa-淀粉粉酶能将将淀粉葡葡萄糖aa-1.4糖苷键键结合的的部分切切开成为为糊精，其其作用是是任意的的，没有有一定规规律，无无论淀粉粉分子大大小及淀淀粉链长长短都有有切开能能力。淀淀粉酶作作用于支支链淀粉粉亦可将将大链分分解为短短链，是是将支链链淀粉aa-1，4糖苷键键任意地地分解为为若干短短链。因因此原料料浆经aa-淀粉粉酶作用用后，主主要生成成糊精、多多精、二二糖及葡葡萄糖。糖糖化酶主主要作用用于糊精精、多糖糖、二糖糖及支链链淀粉结结构中的的a-1，6糖苷键键，将这这些物质质最终降降解为可可发酵性性糖供酵酵母繁殖殖和发酵酵使用。2.4

40、.5低温温双酶法法液化糖糖化工艺艺的优点点（1）低低温蒸煮煮代替高高温蒸煮煮可节省省大量蒸蒸汽高温蒸煮煮：蒸煮煮温度(t1)1255 拌料温温度(tt2)60低温蒸煮煮：蒸煮煮温度(t1)95 拌料料温度(t2 )600 公公式（22-1）式中：QQ 热热量(kJ) c 质量量热容(KJkgk) m 蒸煮醪醪质量(kg)低温蒸煮煮比高温温蒸煮节节能百分分比为446，很显然然，低温温蒸煮节节能显著著。（2）蒸蒸煮温度度降低，消消耗的冷冷却水及及电跟着着降低。（3）采采用低温温蒸煮使使焦糖的的产生量量明显减减少，甲甲醇的含含量降低低，淀粉粉损失由由原来11.2降为为O.2，酵母母的发酵酵更彻底底，

41、出酒酒率增加加。（4）整整个设备备管路在在密闭状状态下作作业，减减少了污污染的可可能性。（5）酒酒糟离心心液余馏馏水和蒸蒸发冷凝凝液等返返回拌料料，由于于其温度度高，不不但节约约了拌料料水，同同时也减减少了大大量蒸汽汽。（6）螺螺旋板换换热器的的使用，节节约了大大量的冷冷却水同同时减少少了占地地面积，也也减少了了糖化罐罐的死角角，使刷刷罐方便便、彻底底，减轻轻了工人人的劳动动强度。2.5连连续发酵酵工艺6把复水活活化的活活性干酵酵母由酵酵母罐送送入预发发酵罐后后，以225m3/h的流流速将糖糖化醪连连续输入入预发酵酵罐，至至预发酵酵罐装满满。待发发酵罐中中糖度达达到8.099.0Bx，温温度达

42、到到3233时，以以25mm3/h的速速度输入入1号发发酵罐，仍仍往预发发酵罐以以25mm3/h的流流速输送送糖化醪醪，同时时向1号号罐以1110mm3/h的流流速送入入糖化醪醪。1号号罐满后后，以1160mm3/h的速速度输入入2号罐罐，2号号罐满后后再以同同样的速速度输入入接下来来的罐中中。当最最后一罐罐中的成成熟发酵酵醪液量量达到660%70%后按同同样的速速度送入入蒸馏塔塔进行蒸蒸馏。在在发酵进进程中，11号发酵酵罐内的的温度控控制在333334，2-5号发发酵罐内内温度控控制在336338，6-10号号发酵罐罐内温度度控制在在3334，111-155号发酵酵罐内温温度控制制在3223

43、44。发酵酵罐中糖糖的消耗耗速度非非常快，当当7-88号发酵酵罐的外外观糖已已耗至零零，最后后一罐的的外观糖糖为负值值，发酵酵醪外观观糖不再再下降，酒酒精含量量不再增增加时为为发酵成成熟醪，可可以输送送至蒸馏馏塔中进进行酒精精蒸馏。发发酵总时时间为442h。2.5.1连续续发酵的的优点设备运行行稳定并并提高其其利用率率。采用用连续发发酵法生生产酒精精，使设设备始终终处于发发酵运行行状态。通通常需要要20天天对罐进进行一次次清洗、灭灭菌。极极大的减减少了打打搅辅助助时间。同同时，连连续发酵酵时，醪醪液进入入发酵罐罐即进入入主发酵酵期，可可提高设设备利用用率200%以上上。提高高淀粉的的酒精产产率

44、。连连续发酵酵无菌条条件要求求高，能能够有效效控制杂杂菌。发发酵醪液液始终处处于流动动状态，使使酵母菌菌与醪液液充分接接触，而而且可及及时排除除发酵过过程中产产生的二二氧化碳碳，从而而增强酵酵母菌的的发酵作作用，淀淀粉的酒酒精产率率可达556.22%。不需要连连续酒母母扩培工工序。连连续发酵酵工艺可可以间隔隔20天天甚至1180天天才接种种一次酵酵母菌，而而间歇发发酵要每每天都扩扩培酵母母菌。虽虽然目前前多数酒酒精企业业在连续续发酵的的实际操操作中还还补加一一定比例例的酵母母菌，但但与间歇歇发酵酵酵母菌的的扩培差差别很大大。有利于实实现自动动化。在在大型酒酒精发酵酵系统中中，温度度控制、定定时

45、定量量加入糖糖化醪循循环、补补加酵母母菌菌液液、添加加营养液液等均容容易实现现计算机机控制。目目前以玉玉米为代代表的谷谷物原料料生产酒酒精的企企业，其其粉碎、液液化、糖糖化及多多塔多效效蒸馏工工艺中物物料的进进出、发发酵罐的的液位、冷冷却水的的用量等等都已自自动控制制，这为为连续生生产、连连续发酵酵的稳定定性提供供了保障障。2.6三三塔蒸馏馏2.6.1应用用三塔蒸蒸馏的工工艺的目目的55单塔式和和双塔式式蒸馏，因因设备限限制，排排除的杂杂质有限限，一般般很难获获得品质质高的酒酒精。针针对这个个缺点，在在粗流塔塔和精馏馏塔中间间加一个个分馏塔塔（又称称排醛塔塔），组组成了三三塔连续续蒸馏流流程。

46、粗粗馏塔的的作用是是将酒精精从成熟熟醪中分分离出来来，并排排除酒糟糟。排醛醛塔其进进塔形式式除全气气相的直直接式和和全液相相的间接接式外，还还有半直直接式。所所谓半直直接式就就是从粗粗馏塔来来的粗酒酒精气体体，气相相进排醛醛塔，经经排全塔塔后的脱脱醛酒，液液相进精精馏塔。 当成熟醪醪自醪池池经往复复泵送入入预热器器后，进进入粗馏馏塔，其其蒸出的的酒气直直接进入入排醛塔塔，从排排醛塔塔塔顶经冷冷凝后提提取1.233.0（对成成品来讲讲）的酯酯醛酒，这这时酯醛醛酒的含含量为995.55966(容容量)。排排醛塔塔塔顶回流流的酒精精在向下下流动的的过程中中，一方方面由于于塔内酒酒精浓度度很高，阻阻止

47、了精精馏系数数较小的的杂醇油油继续上上升，另另一方面面又使其其与脱醛醛液一同同下流至至塔底，由由于排醛醛塔是气气体直接接加热，所所以提馏馏段的酒酒精浓度度较粗馏馏塔导出出的粗酒酒精浓度度略低，一一般在330335%（容容量）之之间。脱醛液进进入精馏馏后，残残留的酯酯醛类头头级杂质质随乙醇醇蒸汽而而上升，精精冷凝后后，一部部分由排排醛管排排至大气气，另一一部分经经冷却器器及检酒酒器进入入四级酒酒精中。2.6.2半直直接式三三塔蒸馏馏的工艺艺流程粗酒精由由粗馏塔塔进入分分馏塔是是气体，而而脱醛酒酒进入精精馏塔是是液体状状态。此此种流程程操作较较稳定，而而且可以以得到质质量较高高的成品品。预热的成成

48、熟醪由由粗馏塔塔的顶部部加入，加加热蒸汽汽由底部部进入，粗粗酒精蒸蒸汽由塔塔顶导出出后从分分馏塔的的中段进进入。有有时粗酒酒精浓度度过高，需需加水稀稀释，以以降低酒酒精浓度度，增大大头级杂杂质的挥挥发系数数，加强强脱醛效效果。进进入分馏馏塔的粗粗酒精中中所含的的头级杂杂质不断断向塔顶顶集聚，并并随酒精精蒸汽一一起从塔塔顶进入入分凝器器，大部部分被冷冷凝而回回流入塔塔。未冷冷凝的酒酒精蒸汽汽进入冷冷凝器，冷冷凝液一一部分回回流，一一部分作作为醛酒酒。脱醛酒从从分馏塔塔的底部部排出，从从精馏塔塔的下部部第133188层塔板板进入。所所产生的的酒精蒸蒸汽从塔塔顶导出出进入分分凝器，大大部分被被冷凝回

49、回流入塔塔，未冷冷凝部分分进入冷冷凝器，冷冷凝液大大部分回回流入塔塔，取出出一部分分作工业业酒精。还还未被冷冷凝的醛醛酯类杂杂质和甲甲醛从排排醛管排排出。在进料口口上方226层层塔板上上液相提提取杂醇醇油，经经冷却器器冷却后后入杂醇醇油分离离器分离离出杂醇醇油，分分离杂醇醇油后的的淡酒流流回精馏馏塔下部部复蒸。成品酒精精从精馏馏塔的顶顶部第446层层塔板上上取出，经经成品冷冷却工业业的发展展对酒精精质量的的要求不不断提高高，故需需要酒精精厂相应应提高酒酒精质量量。另外外，酒精精可以出出口换取取外汇，但但外商对对酒精中中的杂质质含量，特特别是甲甲醛的含含量要求求越来越越严格，例例如日本本要求甲甲

50、醛含量量19885年低低于7000mgg/kgg，19986年年低于5500mmg/kkg，而而我国不不少酒精精厂的甲甲醛含量量在12200mmg/kkg以上上，因此此必须采采取有效效措施，提提高酒精精质量。酒精精馏馏与化工工精馏过过程不同同点就在在于它不不仅是一一个将酒酒精浓缩缩的过程程，而且且还担负负着把粗粗酒精中中50多多种挥发发性杂质质除去的的任务，所所以浓缩缩酒精和和除去杂杂质的过过程在酒酒精工业业 中称称为精馏馏。物料料中的杂杂质基本本上是在在发酵过过程中生生成的，只只有很少少数的杂杂质是在在蒸煮和和蒸馏过过程中生生成的。其其主要杂杂质和其其来源可可见表22-1： 表2-22 主要

51、要杂质及及来源杂 质 来 源源名 称原料蒸煮煮过程中中产生的的甲醇、烯烯萜酵母生命命活动而而产生的的杂醇油、乙乙醛、甘甘油、有有机酸由于粗酒酒精组分分间相互互作用而而产生的的如醇与酸酸所生成成的酯类类因醇类与与空气氧氧化而产产生的醛类在蒸馏时时由于成成熟醪过过热及分分解产生生的硫化氢、糠糠醛2.6.3三塔塔蒸馏工工艺条件件利用精馏馏塔顶出出来的酒酒精蒸气气，将发发酵成熟熟醪预热热至600-700。这样样既可以以冷凝酒酒精蒸气气、又能能将成熟熟醪加热热，在蒸蒸馏时可可以节省省加热蒸蒸汽的用用量。粗馏塔的的控制条条件为塔塔底温度度1044-1008，以保保证塔底底不跑洒洒为原则则，塔底底压力为为1

52、9.6-224.55kPaa，塔顶顶温度控控制在995左右。排醛塔一一般控制制塔底温温度为88486，通常常由脱醛醛酒的浓浓度来决决定。塔塔底压力力为9.8kPPa，塔塔顶温度度为78879，排醛醛塔第二二冷凝器器酒温控控制在440左右。脱脱醛酒体体积分数数为366-338，酯酯醛酒的的体积分分数为995-96，酯醛醛酒的量量较少，一一般为成成品酒精精提取量量的1.2-3。精馏塔的的塔底温温度为1102-1044，塔底底压力为为13.7-115.77kPaa，塔中中部温度度控制在在8693，塔顶顶温度为为78-79。为了了保证成成品酒精精的质量量，控制制精馏塔塔第二冷冷凝器至至第三冷冷凝器的的

53、酒温为为35-40。第三章 工艺艺计算3.1全全厂物料料与热量量衡算1,1103.1.1产品品方案与与建设规规模生产规模模：1220,0000吨吨/年产品规格格：国标标食用酒酒精（GGB1003433-20002）生产方法法：以玉玉米为原原料，低低温双酶酶法液化化糖化，连连续发酵酵；三塔塔蒸馏副产品：次级酒酒精(成成品酒精精的2)杂醇醇油(成成品酒精精的O.5)原料：玉玉米(含含淀粉665，水水分133)酶用量：高温淀淀粉酶(20,0000U/mm1)：10 U/gg原料糖化酶(1000,0000U/m1)：1550 UU/g原原料(糖糖化醪)硫酸铵用用量：77kg/吨酒精精硫酸用量量：5kk

54、g/吨吨酒精蒸煮醪粉粉料加水水比：11：3发酵成熟熟醪酒精精含量：10(V)使用活性性干酵母母，使用用量为11.5kkg /吨原料料活料干酵酵母的复复活用水水：100倍于活活性干酵酵母质量量的2%的葡萄萄糖水发酵罐酒酒精捕集集器用水水：发酵酵成熟醪醪5发酵罐洗洗罐用水水：发酵酵成熟醪醪的1生产过程程淀粉总总损失率率：8.55蒸馏效率率：988 全年生产产天数：3000天3.1.2原料料消耗的的计算1淀粉粉原料生生产酒精精的总化化学反应应式为：糖化：（CC6H10O5）nnHH2O nCC6H12O6162 118 1180发酵： C6H12O6 2C2H5OH 22CO22180 4662 4

55、442 2生产产10000kgg无水酒酒精的理理论淀粉粉消耗量量 由上式可可求得理理论上生生产10000kkg无水水酒精所所消耗的的淀粉量量为：100001622/92217760.9（kkg）3生产产10000kgg国际食食用酒精精的理论论淀粉消消耗量 国际食用用酒精的的乙醇含含量在995（体体积分数数）以上上，相当当于922.411（质质量分数数），故故生产110000kg食食用酒精精成品理理论上需需淀粉量量为：17600.992.4116627.2（kkg）4生产产10000kgg食用酒酒精实际际淀粉消消耗量 实际上，整整个生产产过程经经历原料料处理、发发酵及蒸蒸馏等工工作，要要经过复复

56、杂的物物理化学学和生物物化学反反应，产产品得率率必然低低于理论论产率。据据实际经经验，各各阶段淀淀粉损失失率如下下表所示示。表 3-1 生生产过程程各阶段段淀粉损损失生产过程程损失原因因淀粉损失失（%）备注原料处理理粉尘损失失0.4蒸煮淀粉残留留及糖分分破坏0.500发酵发酵残糖糖1.5发酵巴斯德效效应4.000发酵酒汽自然然蒸发与与被COO2带走1.300若加酒精精捕集器器，此项项损失降降为0.3%蒸馏废糟带走走等1.855总计损失失9.555假定发酵酵系统设设有酒精精捕集器器，则淀淀粉总损损失率为为8.555%。故故生产110000kg食食用酒精精需淀粉粉量为：16277.2/（1000%

57、-8.555%）=17779.33（kgg）这个原料料消耗水水平相当当于淀粉粉出酒率率为10000/17779.33=566.2%，这达达到了我我国现阶阶段玉米米原料生生产酒精精的先进进出酒率率水平。5生产产10000kgg食用酒酒精玉米米原料消消耗量 据基础数数据给出出，玉米米原料含含淀粉665%，故故1t酒酒精玉米米量为：17799.3/65%=27737.4（kkg）6a-淀粉酶酶消耗量量应用酶活活力为220000u/gg的a-淀粉酶酶使淀粉粉液化，促促进糊化化，可减减少蒸汽汽消耗。aa-淀粉粉酶用量量按8uu/g原原料计算算。用酶量为为：27377.41038/220000=100.9

58、55（kgg）7糖化化酶耗量量若所有糖糖化酶的的活力为为10000000u/mml，使使用量为为1500u/gg原料，则则糖化酶酶消耗量量为：227377.41031500/10000000=44.111（kg）干物质含含量B0=877%的玉玉米比热热容为：c0=ccw(1-0.77B0)=4.118(1-0.7787%)=11.633 kkJ/(kgK)粉浆干物物质浓度度为：B1=887/(41000)=221.88%蒸煮醪比比热容为为：c1=BB1c0+(11.0-B1)cw公式（33-1）=21.8%1.663+(1.00-211.8%)4.118=33.622 kkJ/(kgK)式中

59、：cw 水的的比热容容 kkJ/(kgK)3.1.3蒸煮煮醪、糖糖化醪与与发酵醪醪的计算算发酵结束束后成熟熟醪含酒酒精100%（体体积分数数），相相当于88.011%（质质量分数数）。蒸蒸馏效率率为988%，而而且发酵酵罐酒精精捕集器器回收酒酒精洗水水和洗罐罐用水分分别为成成熟醪量量的5%和1%，则生生产10000kkg 995%（体体积分数数）酒精精成品有有关是计计算如下下：1需蒸蒸馏的成成熟发酵酵醪量为为：F1= (kgg) 公式式（3-2）2不计计酒精捕捕集器和和洗罐用用水，则则成熟醪醪量为：1236601066%=1116660 (kg)3入蒸蒸馏塔的的成熟醪醪乙醇浓浓度为：（质量分分

60、数）4相应应发酵过过程放出出CO2总量为为：(kg)3.1.4成品品与发酵酵醪的计计算1醛酒酒产量在醛塔取取酒一般般占成品品酒精的的1.22%33%，在在保证主主产品质质量合格格的前提提下，醛醛酒量取取得越少少越好。按按醛酒量量占成品品酒精的的2%计计算，则则生产110000kg成品品酒精可可得次品品酒精量量为：1002%=20 (kgg)2食用用酒精产产量每生产110000kg酒精精，其食食用酒精精产量为为：10000-200=9880 (kg)3杂醇醇油产量量杂醇油量量通常为为酒精产产量的00.3%0.7%，取平平均值00.5%，则淀淀粉原料料生产110000kg酒精精副产杂杂醇油量量为：100000.55%=55 (kkg)4废醪醪量的计计算V1Q3=V1 i醪塔F1Q 1=F1C1t1D1Q2=D1I1QnQ4=WxC2t4Wx+D1 图图3-11 醪塔塔的物料料和热量量衡算图图废醪量是是进入蒸蒸馏塔的的成熟发发酵醪减减去部分分水和酒酒精成分分其它挥挥发组分分后的残残留液。此此外，由由于醪塔塔是使用用直接蒸蒸汽加热热，所以以还要加加上入塔塔的加热热蒸汽冷冷凝水。醪醪塔的物物料和热热量衡算算：进塔的醪醪液(FF1)的温度度t1=70