年产8万吨酒精工艺设计工厂设计项目Word下载.docx

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设计任务

以薯类和玉米等淀粉质，采用发酵的方法生产酒精。

生产规模为80000吨/年，生产中不能有次级酒精产品，全部为国标普通级食用酒精。

3/4的食用酒精用薯干作原料，1/4的食用酒精用玉米作原料。

4.根据生产方法的选择原那么，确定普通级食用酒精的具体生产方法，详细说明理由。

5.确定生产中原料、辅料消耗量及副产品生产量。

并根据物料衡算结果，初步选择生产设备，绘制带控制点工艺流程图

6.根据厂区总平面布置的根本原那么，在自己设定的厂区平面上，将酒精生产的各个车间〔包括辅助车间〕合理的布置在厂区平面上。

7.根据初步设计阶段设备布置的根本原那么，进展蒸煮糖化车间设备布置设计。

一淀粉质原料酒精生产工艺

淀粉质原料酒精生产的特点:

〔1〕淀粉是以淀粉颗粒的形式存在于原料的细胞之中，为了使淀粉能最终转化成酒精，首先要创造条件，使淀粉有可能从细胞中游离出来。

为此,原料要粉碎，以破坏植物细胞组织，便于淀粉的游离。

〔2〕采用水热处理，使淀粉糊化-液化，并破坏细胞，形成均一的醪液，使它能更好地承受酶的作用并转化成为可发酵性糖。

所以，淀粉质原料粉碎以后要加水拌成浆液并进展加热处理。

多年来都是采用高压，高温的水-热处理方法，即高压蒸煮的方法；

近年来低温常压的水-热处理方法，即低温蒸煮或80-85°

C液化法得到了广泛的推广和应用。

本次试验要求为高压蒸煮，即416k，5个大气压〔表压〕蒸煮。

〔3〕糊化或液化淀粉只有在催化剂的作用下才能转成葡萄糖，这种催化剂可以是硫酸等无机酸，也可以是淀粉酶这类生物催化剂。

目前国外酒精生产上用的是淀粉酶系统。

淀粉酶系统主要是糊化酶〔一般是细菌α-淀粉粉酶,因其更耐高温〕和糖化酶，α-淀粉粉酶水解淀粉的产物主要是糊精，糖化酶那么主要把糊精转化为可发酵的葡萄糖。

1.薯干和玉米都属于淀粉质原料，下面为淀粉质原料酒精生产的流程［1］

淀粉质原料

除杂粉碎

粉料

加水调浆

粉浆

加α-淀粉酶喷射液化

粉浆液化液

参加糖化酶糖化

取小局部参加酵母

糖化醪酒母

参加酒精酵母进展酒精发酵

CO2酒精发酵醪

蒸馏

其他产品或杂质

废醪酒精

从上述流程可见，淀粉质原料酒精生产是由原料预处理，原料的水-热处理〔原料的蒸煮〕，糖化剂生产，糖化，酒母制备，发酵和蒸馏等工段组成的。

下面分别对上述诸工段作详细的介绍。

2.预处理

淀粉质原料在正式进入过程前，必须进展预处理，以保证生产的正常进展

提高生产的效益。

预处理包括除杂和粉碎两个工序。

2.1原料的除杂

2.1.1必然性

淀粉质原料在收获和枯燥的过程中往往会掺杂进泥土，沙石，纤维质杂物，甚至金属块等杂物。

这些杂质如果不在投入生产前予以除去，那么将严重影响生产的正常运转。

石块和金属杂质会使粉碎机的筛板磨损或损伤，造成生产的中断；

机械设备的运转部位。

泥沙等杂质的存在也会影响正常的发酵过程。

去除杂质，保证生产正常和顺利地进展，这就是除杂的目的。

2.1.2方法〔筛选风选磁力除铁〕

2.1.2.1气流-筛选别离器

用于谷物原料除杂用。

但凡厚度和宽度或空气动力学性质与所用谷物不同的杂质，都可以用气流-筛选别离器将其别离。

。

2.1.2.2磁力除铁器

铁质杂质通常用磁力除铁器来别离。

磁力除铁器分永久性磁力除铁器和电磁除铁器两类。

2.2原料的粉碎

2.2.1原料粉碎的必然性

对于连续蒸煮来说，原料必需预先进展粉碎，才能进一步加水制成粉浆，然后再用泵连续均匀地送入连续蒸煮系统。

所以对于连续蒸煮来说，原料粉碎是一个前提。

原料进展水-热处理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，并为淀粉转化成可发酵性糖创造条件。

到达这个目的。

可以采用整粒原料高压蒸煮，粉碎原料较和缓条件下蒸煮和超细粉碎三种方法。

就目前的情况来看，先将原料粉碎，再在缓和的条件下进展蒸煮是较好的方法。

2.2.2原料粉碎的方法（干式粉碎湿式粉碎〕

干式：

干式粉碎应采用粗碎和细碎。

粗碎：

原料过磅称重后，进入输送带，电磁除铁后进展粗碎。

粗碎后的物料以薯干为列应能通过6-10mm的筛孔，然后在送去进展细粉碎。

细碎：

经过粗碎的原料进入细碎机，细碎后的原料颗粒一般应通过1.2-1.5mm的筛孔。

也有采用1.8-2.0mm筛孔的〔适合玉米粉〕。

湿式：

湿式粉碎是指粉碎时将拌料用水与原料一起加到粉碎机中去进展粉碎。

3.原料的输送〔本设计采用气流输送〕

3.1气流输送俗称凤送。

是利用气流管子中输送物料。

它的简单原理就是：

固体物料在垂直向上的气流中受到两个力的作用，一个是向下的重力，一个是向上的推力，如果推力大于重力，那么物料被气流带动向上运动，从底部移到高位。

举例：

甘薯和玉米进入接料器，它就被吸料管中的上升气流带动，从低位运送到高位，原料中的金属，泥土和石块等杂质，那么因相对密度较大，不能为气流所带走而留在接料器底部或直接落在地上。

3.2选择气流输送的原因：

（1）采用气流输送后，输料管和粉碎设备均在密闭负压的条件下进展运转，粉尘飞扬根本消除，原料损失和劳动条件恶劣两个问题均迎刃而解。

（2）实现气流输送后，铁片，石块等杂物，能较可靠地在一级升料管的接料器底部被自动风选出来，从而保证了筛子和设备较长期的完好使用。

（3）采用气流输送后。

粉料被气流从粉碎机中吸出，从而提高锤碎机能力百分之五十。

（4）机械输送动力消耗低。

4原料预处理流程

原料称重倒包皮带输送除铁粗碎斗式提升机料斗细粉碎吸风管旋风别离器粉料闭风机料斗加料器〔绞龙〕拌料预煮罐

风机布袋过滤器大气

细粉回收

5原料的水-热处理

5.1原料水-热处理的目的

含在原料细胞中的淀粉颗粒，由于植物细胞壁的保护作用，不易受到淀粉酶系统的作用。

另外，不溶解状态的淀粉被常规糖化酶糖化的速度非产的缓慢，水解程度也不高。

所以，淀粉原料在进展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，以便淀粉酶系统进展糖化作用，这就是原料水-热处理的主要目的。

5.2原料水-热处理的理论根底

5.2.1淀粉的构造和理化性质

〔1〕淀粉颗粒的形状

淀粉颗粒呈白色，不溶于冷水和有机溶剂，颗粒部呈复杂的结晶组织。

不同的淀粉颗粒具有不同的形状和大小。

一般来说，含水分高，蛋白质少的植物其淀粉颗粒较大，形状也比拟整齐，大多数呈圆形或卵形，如甘薯的淀粉。

同一淀粉的颗粒大小也不均匀。

淀粉颗粒具有抵抗外力作用较强的外膜，其化学组成与层淀粉一样，但由于水分较少，密度较大，故强度较大。

〔2〕淀粉分子的构造

淀粉分子是有许多葡萄糖基团聚合而成的。

根据淀粉分子链构造的不同，淀粉可分成直链和支链淀粉两类。

直链淀粉溶解于70-80°

C的温水中。

支链淀粉具有分支，它不溶解于温水中。

它也是由葡萄糖基团组成。

（3）淀粉的膨胀和溶解

淀粉在水中加热，即发生膨胀。

这是淀粉颗粒好似是一个渗透系统，其中支链淀粉起着半透膜的作用，而渗透压的大小及膨胀程度那么随温度的增高而增高。

从40°

C开场，膨胀的速度就明显加快。

当温度升高到一定数值〔60-80°

C〕时，淀粉颗粒的体积膨胀至原来体积的50-100倍时，淀粉分子之间的联系削弱，引起淀粉颗粒的局部解体，形成了均一的粘稠液体。

这种无限膨化的现象为淀粉的糊化。

与此相应的温度叫做糊化温度。

糊化现象发生后，如果温度继续上升，并到达130°

C左右时，因为支链淀粉也已几乎全部溶解，网状组织彻底破坏，淀粉溶解变成粘度较低的流动性醪液，这种现象称为淀粉的溶解。

（4）淀粉糊化醪的"

反生〞现象

液化了的淀粉醪液在温度降低时，粘度会逐步增加。

冷到60°

C时，变得非常粘，到55°

C以下会变成冻胶，时间一长，那么会重新发生局部结晶的现象。

5.2.2淀粉质原料各组成分在蒸煮过程中的变化

（1）淀粉的变化淀粉的水解变化。

（2）糖的变化〔己糖戊糖焦糖氨基糖〕

（3）纤维和半纤维素纤维素是植物细胞壁的主要成分。

半纤维素在蒸煮过程中会局部溶解和水解。

（4）果胶质果胶质是细胞壁的组成成分，也是细胞间层的填充剂，其化学构造是由半乳糖醛酸或半乳糖醛酸甲酯组成的链状化合物。

（5）含氮物，脂肪和其他物质的变化

5.2.3蒸煮过程中可发酵性物质的损失

5.3连续蒸煮工艺

5.3.1连续蒸煮工艺应满足的要求

〔1〕原料的粉碎〔2〕粉浆的预煮预煮醪的蒸煮〔4〕蒸煮醪的汽液别离

5.3.2连续蒸煮的工艺流程

本设计方案用塔式连续蒸煮工艺流程

5.3.2.1塔式连续蒸煮工艺流程的主要特点即选择原因：

因为评价一个工艺的主要技术经济指标有：

出酒率，原料粉碎和拌料的电耗，蒸汽消耗，设备价值和安装费用，劳动力消耗等。

我们就从这几个方面谈起。

连续蒸煮在出酒率方面都比间歇蒸煮高原因在于蒸煮条件的较为和缓和可发酵性物质损失的减少。

且其所需要的工人数也比间歇工艺减少，劳动生产率因此提高。

综合所有因素，塔式连续蒸煮工艺流程的出酒率高，电耗和蒸汽量那么是最低，相比其他的方法。

新建连续蒸煮装备时，应采用塔式连续蒸煮工艺。

6糖化工艺

6.1糖化剂的定义

用淀粉质原料生产酒精时，在进展酒精发酵前，一定要事先将淀粉全部或局部转化成葡萄糖等可发酵性糖，这一淀粉转化为糖的过程称为"

糖化〞，而促使淀粉转化成糖的生物催化剂称为"

糖化剂〞。

6.2糖化的目的

淀粉质原料蒸煮以后得到的蒸煮醪，或者无蒸煮工艺的醪液，在发酵前均要参加一定数量的糖化剂，使淀粉在淀粉酶系统的作用下水解成酵母能发酵的糖类。

淀粉转变为糖的这一过程，称为糖化。

糖化后的醪液称为糖化醪。

主要目的还是将淀粉酶解成发酵性糖

6.3淀粉的水解动力学

〔1〕酶的浓度

当糖化剂的活性一样，计算方法和其他条件也一样时，随着糖化剂用量的增加，酶的浓度和有效酶-基质复合物的量也增加，因此，淀粉的水解速度也加快。

但是，在没的数量和糖化时间之间并不存在明确的比例关系。

糖化醪的发酵速度随着酶的添加量的增加明显加快。

〔2〕温度

随着温度的升高，基质分子反响能力提高，因为动能增加了，同时电子也处于能量较高轨道上。

不同的微生物来源的酶，其适应的温度围是不同的。

〔3〕氢离子浓度

氢离子浓度可以从许多方面来影响酶的活性。

改变没的活性中心的电子化，改变蛋白质三相构造的稳定程度等等。

每一个酶都有一个最适宜的作用PH值，这就是酶作用的最适PH。

酶的来源不同，它们的最适宜PH也不一样，而且作用温度不同，最适合PH值也会变化。

6.4糖化过程中物质的变化

〔1〕碳水化合物

〔2〕含氮物质

在糖化过程中，醪液中的蛋白质在蛋白酶的作用下