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1、年产8万吨酒精工艺工厂设计项目可 行 性 报 告建 设 性 质： 新 建 班别 食品本092班 (0911402220)(0911402215)(0911402218)(0911402221)项目申报单位：*有限责任公司项目申报日期：*年*月*日3引 言酒精生产过程是将淀粉质原料预制成葡萄糖，通过其与酵母发酵使其转化为含酒精混合物，再通过精馏分离制得乙醇的过程。在理论上来说者这是个简单的过程，但是要想在一个大规模的水平上获得最大效率，却需要依靠生物学和工程的结合。根据要达到80000吨/年的食用酒精生产水平的要求设计其生产工艺，按照流程进行实验室生产，最后扩大为工业化食用酒精生产。在生产过程中
2、根据传统工艺流程，在预处理、糖化、发酵，蒸馏等方面进行适当的改进，选用较为先进的方法和设备，使原料和投入得到最大的利用，并以节省原料、降低生产成本、提高生产效率为原则，从而设计出达到80000吨/年的食用酒精生产水平的最佳工艺。 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则，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
3、工艺流程图6. 根据厂区总平面布置的基本原则，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基本原则，进行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 好地接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行加热
4、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。目前国内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-淀粉粉酶,因其更耐高温）和糖化酶，-淀粉粉酶水解淀粉的产物主要是糊精，糖化酶则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
5、碎 粉 料 加水调浆 粉 浆 加-淀粉酶喷射液化 粉浆液化液 加入糖化酶糖化 取小部分加入酵母 糖 化 醪 酒母 加入酒精酵母进行酒精发酵 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，必须进行预处理，以保证生产的正常进行提高生产的效益。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干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
6、等杂物。这些杂质如果不在投入生产前予以除去，则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。清除杂质，保证生产正常和顺利地进行，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-筛选分离器用于谷物原料除杂用。凡是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-筛选分离器将其分离。2.1.2.2 磁力除铁器 铁质杂质通常用磁力除铁器来分离。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，
7、原料必需预先进行粉碎，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。原料进行水-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。达到这个目的。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行蒸煮是较好的方法。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，电磁除铁后进行粗碎。粗碎后的物料以
8、薯干为列应能通过6-10mm的筛孔，然后在送去进行细粉碎 。 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行粉碎。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，则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
9、属，泥土和石块等杂质，则因相对密度较大，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行运转，粉 尘飞扬基本消除，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 旋风分离器 粉料 闭风机
10、 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，淀粉原料在进行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，以便淀粉酶系统进行糖化作用，这就是原料水-热处理的主要目的。5.2 原料水-热处理的理论基础5.2.1淀粉的结构和理化性质（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，颗粒内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。
11、一般来说，含水分高，蛋白质少的植物其淀粉颗粒较大，形状也比较整齐，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，其化学组成与内层淀粉相同，但由于水分较少，密度较大，故强度较大。（2）淀粉分子的结构 淀粉分子是有许多葡萄糖基团聚合而成的。根据淀粉分子链结构的不同，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。这是淀粉颗粒好像是一个渗透系统，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则随温度的增高而增高
12、。从40C开始，膨胀的速度就明显加快。当温度升高到一定数值（60-80C）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，引起淀粉颗粒的部分解体，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，并达到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60C时，变得非常粘，到55C以下会变成冻胶，时间一长，则会重新发生部分结晶的现象。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部分溶解和水解。（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，其化学结构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
