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中国矿业大学2008届本科生毕业设计 第17页

发酵。

②连续发酵过程中，酵母细胞的繁殖能力较强。间歇发酵时，发酵醪中的酒精度达到4%以上酵母基本就停止了繁殖。而连续发酵式，当酒精浓度达到7%时，酵母仍能出芽繁殖。

③发酵周期短（约50h），发酵时间比间歇发酵缩短了近20%。从而大大提高了生产效率。

④无需经常对设备灭菌，目前连续发酵周期已超过200天，从而大量节省了蒸汽的消耗量。而间歇发酵每次进料都需灭菌。

⑤连续发酵对可发酵糖的利用率较高；发酵终点时，成熟发酵醪（表2-2）中酒精度较高普遍能达到11%左右。

但是，连续发酵也存在一些弊端。如容易发生滑流和滞留想象，所以为保证生产的正常进行，连续发酵罐组一般取8～10只；易于染菌，一旦染菌会影响整个发酵罐组，且不易处理，一般采用加酸酸化或加抗生素或防腐剂的方法来预防杂菌污染。 表2-2

项目 镜检 Bx 成熟发酵醪的指标 外观糖还原糖 % 残总糖 % 含酒精量 %(V) 9～11 总酸度 <0.5 挥发 酸度 0.15以下 连续 形态正常 -1.0以发酵 无杂菌 下 0.2以下 0.3～0.6 2.2.6蒸馏工艺

目前通用的蒸馏工艺较多，有两塔蒸馏（气相进料和液相进料）、三塔蒸馏（直接式、半直接式、间接式）、四塔蒸馏、五塔蒸馏等。本设计中选用四塔蒸馏，其包括醪塔、排醛塔、精馏塔、甲醇塔。

两塔蒸馏得到的酒精虽能达到食用酒精的酒精度标准，但酒精中杂质太多并不能满足食用酒精的标准；三塔蒸馏虽然能基本达到食用酒精的标准，但质量不是太高且其中的甲醇极易超标。而四塔蒸馏，不仅能得到符合标准的食用酒精，而且得到的酒精质量较高。能安全地作为食品加工的中间原料，也可作为勾兑酒的基酒，能符合工厂产品销售范围的质量标准。

相对于两塔蒸馏，四塔蒸馏多了排醛塔和甲醇塔。排醛塔介于醪塔和精馏塔之间，其作用是排除醛酯类头级杂质，由于排醛塔的排除头级杂质是在酒精浓度较低的时候进行的，醛酯类头级杂质的精馏系数较大，比精馏塔顶部分离头级杂质的效果好，另外由于进入精馏塔的脱醛酒已经含有很少头级杂质，所以成品酒精液层的酒精水蒸汽中头级杂质已经相应降低。甲醇塔又叫后馏塔，其目的是进一步精馏酒精。甲醇的精馏系数随酒精浓度的增加而变大，所以甲醇分离应在高酒精浓度是进行，因而甲醇塔应安装在精馏塔之后。甲醇塔能将精馏酒中的甲醇

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进一步分离，同时除去一部分其他头级杂质。

3 全厂工艺计算

3.1物料衡算

生产技术指标及基础数据：

生产规模 50000t/a食用酒精

生产方法 塔式连续蒸煮、连续糖化、连续酒母培养、连续发酵及

四塔蒸馏

生产天数 每年320天

副产品年产量 次级酒精占酒精总量的2%

杂醇油量 为成品酒精的0.5%

产品质量 符合国家食用酒精标准，乙醇含量95%以上（体积分数） 生产原料 木薯，淀粉含量70%、水分13% 3.1.1总物料衡算

年产50000t食用酒精（乙醇含量为95%），折算成100%就酒精为年产47500t。按一年生产320天计算，日产95%食用酒精为156.25t，折算成100%的酒精为138.44t。

以淀粉质原料生产酒精的总化学方程式为： 糖化 (C6H10O5)n?nH2O?nC6H12O6 162

18

180

发酵 C6H12O6?2C2H5OH?2CO2 180 2×46 2×44 生产1000kg无水酒精的理论淀粉消耗量为： 1000?162?17.69(0kg) 2?46生产1000kg食用酒精的理论淀粉消耗量 国家食用酒精标准为乙醇含量为95%以上（体积分数），相当于92.41%（质量分数），则生产1000kg食用酒精的理论淀粉消耗量为：

1760.9?92.415?1627.2(kg)

生产1000kg食用酒精的实际淀粉消耗量 实际生产中，生产过程经历原料处理、蒸煮、糖化、发酵及蒸馏等工序，要经过复杂的物理及化学变化，产品得率必然低于理论产率。目前，各级段的损失一般如下表3-1：

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表3-1 生产过程 原料处理 蒸 煮 发 酵 发 酵 蒸 馏 其它损失 生产过程各阶段淀粉损失 损失原因 粉尘损失 淀粉残留及糖分破化 巴斯德效应及发酵残糖 CO２带走 废糟带走等 自然蒸发、设备遗漏 总计损失 淀粉损失（％） 0.3 1.0 4.0 0.2 0.8 0.5 6.8 由上表可知淀粉总损失为6.8%，故生产1000kg食用酒精实际淀粉消耗量为：

1627.2?1745.92(kg)

100%?6.8%淀粉出酒率为：1000/1745.92=57.28%，淀粉利用率为93.2%达到国家现阶段淀粉质原料生产酒精的先进水平。

生产1000kg食用酒精木薯原料消耗量 有基础数据可知，木薯原料含淀粉70%，故1t酒精消耗木薯量为：

1745.92?70%?2494.17(kg) 木薯日消耗量为：

156.25?2.494?389.69(kg)

3.1.2蒸煮工序物料衡算

此工艺采用塔式连续蒸煮工艺。淀粉浆经二次蒸汽预热到650C，再经直接蒸汽一次加热到1350C，蒸煮结束后由真空冷却至630C进入糖化，并产生1050C的二次蒸汽。则生产1000kg95%食用酒精成品有关的计算如下：

淀粉浆量及调浆水 酒精调浆水比例为1:3，生产1000kg食用酒精原料消耗2494.19kg，故需要调浆水量：

2494.19?3?7482.51(kg)

淀粉浆量为：

2494.19?(3?1)?9976.68(kg) 干物质含量为B0=87%的木薯比热容为：

C0?4.18?(1?0.7B)?1.63[kJ/(kg?K)]

粉浆干物质浓度为：

B1?87?(4?100)?21.75%

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蒸煮醪的比热容为：

C0?B1C0?(1.0?B1)CW

?21.75%?1.63?(1.0?21.75%)?4.18

?3.625[kJ/(kg?K)]

式中 CW—水的比热容[kJ/(kg?K)] 为简化计算，假定蒸煮醪的比热容在整个蒸煮过程中维持不变。

经预热后，蒸煮醪的量 采用200C 自来水调浆，并用1050C的二次蒸汽将粉浆预热到650C，则蒸煮醪的量为：

9976.68?9976.68?3.625?(65?20)?10651.55(kg)

2683.2?65?4.18式中 2683.2—1050C蒸汽的热含量（kJ/K）

经直接蒸汽加热后，蒸煮醪的量 采用表压为0.4MPa的蒸汽将蒸煮醪直接加热到1350C，则蒸煮醪的量为：

10651.55?10651.55?3.625?(135?65)?11888.77(kg)

2748.9?135?4.18式中 2748.9—表压为0.4MPa饱和蒸汽的焓（kJ/K）

经汽液分离后的蒸煮醪的量 蒸煮醪进入后熟器时温度约为1180C，再经汽液分离后温度降至约1050C，则此时蒸煮醪的量为：

11888.77?11888.77?3.625?(118?105)?11638.91(kg)

2242.3式中 2242.3—1050C饱和蒸汽的汽化潜热（kJ/K）

经真空冷却后，蒸煮醪的量 蒸煮醪经真空冷却器抽真空迅速由1050C降至630C，则最终蒸煮醪量为：

11638.91?11638.91?3.625?(105?63)?10885.18(kg)

2351式中 2351—630C饱和蒸汽的汽化潜热（kJ/K） 3.1.3糖化和发酵工序物料衡算

采用连续发酵，发酵结束后成熟醪量含酒精能达到11%（体积分数），相当于8.83%（质量分数）。设蒸馏效率为98%而且发酵捕集器回收酒精洗水为成熟醪的1%。则生产1000kg95%食用酒精成品的有关计算如下：

糖化酶的用量 若食用糖化酶的活力为20000u/g，使用量为150u/g原料，则