年产10万吨酒精厂设计重点设备：发酵罐.pdf

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四川理工学院毕业设计年产10万吨酒精厂设计（重点设备:

发酵罐）姓名：

刘天彪学号：

11042020106班级：

2011级1班专业：

生物技术及应用指导教师：

吴华昌四川理工学院生物工程学院2014年6月四川理工学院毕业设计四四川川理理工工学学院院毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目：

年产10万吨酒精厂设计（重点设备：

发酵罐）学院：

生物工程专业：

生物技术及应用班级：

生技111学号：

11042020106学生：

刘天彪指导教师：

吴华昌（教授）接受任务时间：

2014.04.14教研室主任：

（签名）二级学院院长：

（签名）11毕业设计（论文）的主要内容及基本要求毕业设计（论文）的主要内容及基本要求、全厂工艺论证；、全厂物料衡算、发酵车间热量（蒸汽、冷媒）、水量衡算；、发酵车间设备设计选型；、图纸绘制要求：

图纸绘制要求：

、全厂工艺流程方框图；、发酵罐装配图。

、撰写设计说明书一份；、产品规格：

食用酒精；、生产原料：

红薯干片；、生产安排：

年生产天数为320天；、厂址：

四川某地。

22指定查阅的主要参考文献及说明指定查阅的主要参考文献及说明、吴思方主编.发酵工厂工艺设计概论M.中国轻工业出版社.2005；、梁世中主编.生物工程设备M.中国轻工业出版社.2005；、姚玉英主编.化工原理（上、下）M.天津大学出版社.1999；、章克昌主编.酒精与蒸馏酒工艺学M.中国轻工业出版社,1998年；、贾树彪主编.新编酒精工艺学M.化学工业出版社,2009年。

33进度安排进度安排进进度度设计（论文）各阶段名称设计（论文）各阶段名称起起止止日日期期1全厂工艺流程及工艺参数的选择与论04月14日-04月262工艺计算04月27日-05月103重点车间设备设计选型05月11日-05月204图纸绘制05月21日-05月295设计说明书撰写、排版及装订05月30日-06月12注：

本表在学生接受任务时下达注：

本表在学生接受任务时下达四川理工学院毕业设计II摘摘要要本设计为年产10万吨酒精厂发酵罐工艺设计。

本设计采用先进的生产技术工艺，利用国内外先进的生产管理经验，本次设计的厂址选在四川某地，采用红薯干作为生产原料，采用连续蒸煮，连续（双酶）液化糖化，露天大罐连续发酵，六塔差压蒸馏。

关键词：

食用酒精，液化糖化，发酵，蒸馏四川理工学院毕业设计I目录摘要.I前言.IV第一章工艺论证.11.1酒精生产的标准和机理.11.1.1酒精简介及食用酒精的标准.11.1.2酒精发酵机理.11.2酒精生产的原料.11.1.1甘薯干（淀粉质原料）.11.2.2甘薯的主要成分.21.2.3甘薯作为酒精原料的优点.31.3.辅助原料.31.4原料的预处理.31.4.1原料的除杂.31.4.2原料的粉碎.41.4.3原料的输送.41.5原料的水热处理.51.5.1蒸煮的目的.51.5.2粉浆的预煮.51.5.3蒸煮工艺.51.6糖化工艺.61.6.1糖化的目的.61.6.2糖化工艺.71.7糖化醪的发酵.81.7.1发酵的目的和要求.81.7.2影响酒精发酵的因素.91.7.3生产工艺.101.7.4发酵设备.111.8酒精的蒸馏工艺.111.8.1蒸馏车间操作流程.111.8.2蒸馏工艺.121.9发酵副产物.13四川理工学院毕业设计II1.9.1二氧化碳的利用.131.9.2酒糟的利用.131.9.3其他副产品的利用.141.10污水处理.141.10.1生产过程中产污情况.141.10.2污水种类.141.10.3污水处理方法.14第二章全厂物料衡算.152.1酒精生产过程的总物料衡算.152.1.1原料消耗的计算.152.1.2蒸煮醪量的计算.162.1.3待发酵成熟醪量计算.182.1.4成品与发酵醪量的计算.19第三章发酵罐热量及水量衡算.213.1糖化醪带入发酵罐的热量和发酵罐带出的热量.223.2二氧化碳带走的热.223.3冷却水带走的热量.223.4洗罐用水.223.5酒精捕集器回收酒精用水.223.6冷媒的衡算.23第四章酒精发酵设备的计算与设计选型.234.1发酵罐容量的计算.234.2发酵罐尺寸计算.244.3冷却面积计算.254.4二氧化碳排管直径计算.264.5发酵罐洗涤装置计算选型.274.6发酵罐壁厚的设计.274.7进出料管的计算.274.8人孔.274.9取样口.284.10温度、pH探头孔.28总结.29参考文献.30四川理工学院毕业设计III致谢.31四川理工学院毕业设计IV前前言言酒精工业是在酿酒业的基础上发展起来的，我国对于世界制酒业有许多重大贡献。

近年来，我国酒精生产技术和生产水平又有了新的提高，新工艺新设备新菌种不断涌现，酒精产量有了较大增长，质量稳定提高；在节约代用，降低消耗，降低成本，提高劳动生产率，提高淀粉出酒率及开展综合利用与消除环境污染等各个方面，都取得了很大成绩。

目前，我国大多数酒精厂已经采用了连续蒸煮糖化的工艺流程，全面实现了淀粉质原料生产酒精的连续化。

我国酒精生产以发酵法占绝对优势，而且80%左右的酒精都是用淀粉质原料生产。

酒精的化学名称叫乙醇，为一种无色透明并且具有特殊芳香味和强烈刺激味的液体，是一种良好的有机溶剂。

酒精及其副产品在化学工业、食品工业（如防腐剂）、国防工业（如无烟火药）、农牧业（如杀虫剂、饲料）和交通运输业（如燃料）、医疗卫生事业（如消毒剂）和科研（如脱水剂）等方面有广泛的用途。

用食用酒精制造各种配制酒、勾兑白酒，强化葡萄酒以及用以酿制食醋、各种酒精性饮料和作为食品添加剂。

四川理工学院毕业设计1第一章第一章工艺论证工艺论证1.1酒精生产的酒精生产的标准和机理标准和机理1.1.1酒精简介及食用酒精的标准酒精学名“乙醇”，是酒的主要成分。

它的主要物理性质是常温呈液态，无色透明，易挥发，易燃烧，沸点为78.3c，熔点为-114c，溶于水，不易感染杂菌，刺激性较强，可溶于酸碱和少量油类，不溶解于盐类。

酒精作为一种原料性的产品，其产品质量必须达到一定的标准。

通常，酒精按含杂质多少分为：

无水酒精、试剂酒精、食用酒精，医药酒精，工业酒精。

其食用酒精国家标准见下表1-1所示:

1.1.2酒精发酵机理发酵原是一种自发性的天然过程，微生物在合适的基质上生长，分泌出各种酶将食物中的蛋白质和碳水化合物分解，并将之吸收及转化，最终形成风味物质。

而微生物的品种、基质的种类及预处理方法，以及发酵过程中环境条件的调控等，都是影响产品风味的重要因素。

代谢产生的酒精可与水以任意比例混合，然后穿过细胞进入发酵液。

发酵过程中产生的二氧化碳逐渐溶于发酵醪中，达到饱和时，便吸附于细胞表面，超过吸附能力时，则二氧化碳变为气泡上升，又由于二氧化碳之间的相互碰撞，形成更大的气泡上升。

二氧化碳的上升带动了醪液中酵母细胞的上下浮动，从而使酵母细胞更充分地与醪液中的糖分接触，进而使发酵作用进行得更充分和更彻底。

酒精酵母不含有阿尔法淀粉酶和贝塔淀粉酶，所以不能直接利用淀粉进行发酵。

因此，在利用淀粉原料生产酒精时，必须先进行糖化。

酵母菌体内与酒精发酵关系密切的酶主要有两类：

一类水解酶，它能将大分子物质分解为小分子物质，如蔗糖酶、麦芽糖酶及甘糖酶；另一类是酒化酶，是参与酒精发酵的各种酶及辅酶的总称（酵母细胞参与活动将糖转化为酒精），如氧化还原酶、烯醇化酶等胞内酶。

1.2酒精生产的原料酒精生产的原料1.1.1甘薯干（淀粉质原料）缠绕草质藤本。

属一年生或多年生蔓生草本。

又名山芋、红芋、番薯、红薯、白薯、地瓜、红苕等，因地区不同而有不同的名称。

地下根顶端通常有410多个分枝，各分四川理工学院毕业设计2枝未端膨大成卵球形的块根。

茎左旋，基部有刺，被丁字形柔毛。

单叶互生，阔心脏形，一般的长和宽不超过10厘米，顶端急尖，基部心形，基出脉913，被丁字形长柔毛，尤以背面较多；叶柄长58厘米，基部有刺。

雄花序为穗状花序，单生，长约15厘米，雄花无梗或具极短的梗，通常单生，稀有24朵簇生，排列于花序轴上；苞片卵形，顶端渐尖；花被浅杯状，被短柔毛，外轮花被片阔披针形，长18毫米，内轮稍短。

雌穗状花序单生于上部叶腋，长达40厘米，下垂，花序轴稍有棱。

蒴果较少成熟，三棱形，顶端微凹，基部截形，每棱翅状，长约3厘米，宽约1.2厘米；种子圆形，具翅。

花期初夏。

分布于亚洲东南部，栽培及野生均有。

块根可供食用。

表1-1食用酒精国家标准项目特级优级普通级外观无色透明气味具有乙醇固有的香味，香味纯正无异臭口味纯净，微甜较纯正1.2.2甘薯的主要成分甘薯的主要成分分列于下表：

表1-2甘薯干的主要成分（%）项目特级优级普通级色度/号10乙醇/（体积分数）96.095.595.0硫酸试验/号1060氧化时间/min403020醛/mg/L1230甲醇/mg/L250150正丙醇/mg/L215100异丁醇异戊醇/mg/L1230酸（以乙酸计）/mg/L71020酯（以乙酸乙酯计）/mg/L101825不挥发物/mg/L101525重金属（以Pb计）/mg/L1氰化物（以HCN计）/mg/L5四川理工学院毕业设计3种类水分粗蛋白粗脂肪碳水化合物粗纤维无机盐甘薯干12.96.10.576.71.42.4甘薯可以直接做酒精生产的原料，但是为了便于储存，供工厂全年使用，一般将鲜甘薯切成条或丝，然后晒成甘薯干。

1.2.3甘薯作为酒精原料的优点

（1）单位亩产量高，1979年全国平均亩产569kg，高的可达15002500kg，按淀粉计算达300一500kg/亩，是谷物淀粉产量的3一5倍。

（2）种值面积大，1979年全国种植面积达1.63亿亩。

1990年全国年产量达2768万吨。

（3）甘薯的淀粉含量高，纤维少，并有适量的蛋白质，加工比较容易，淀粉利用率较高。

综上所述，甘薯（甘薯干）是一种良好的酒精生产原料，为我国大多数工厂所采用，因此本设计用甘薯干为生产原料。

1.3.辅助原料辅助原料酒精生产中的辅助材料主要有酶制剂、活性干酵母、尿素、纯碱、硫酸等。

只要满足工艺需要并且在成本方面不是高的就可以通过购买来获得。

耐高温活性干酵母在酒精生产中的优越性：

1）糖液直接由糖化罐泵入，省去传统酵母扩配对糖业的灭菌过程，从而节约了水、电、气等能耗；2）可将主发酵期温度控制提高24，节约了冷却水用量且利于控制；3）耐高温，主发酵温度可达32，耐乙醇可达13%（V），有效利用采用浓醪发酵，节约成本；4）pH在3.6左右，可正常发酵，抑制杂菌生长繁殖，降低发酵损失；5）发酵速度快，发酵周期短，提高了生产效率，使酒精生产负荷调整更加灵活。

1.4原料的预处理原料的预处理1.4.1原料的除杂淀粉质原料在收货和干燥的过程中，往往会掺杂进泥土、沙石、纤维质杂物、甚至四川理工学院毕业设计4是金属快杂物。

这些杂物如果不在生产前出去，则将严重影响生产的正常运转。

为了清除这些杂志，最常用的方法有筛选、风选和磁力除铁，儿磁力除铁又可以分为永久性磁力除铁和电磁铁除铁器。

电磁铁除铁器具有固定不变的额磁场，因此比永久性磁铁除铁器更完善，所以选用电磁铁除铁器。

1.4.2原料的粉碎原料进行水热处理的目的是要使包含在原料细胞内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，为随后的淀粉酶系所作用，并为淀粉转化为可发酵