酒精生产技术
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酒精工艺流程
酒精是一种广泛应用于医药、化工、能源等领域的化学品。它可以通过多种方法生产,其中最常见的是酵母发酵法和石油化学法。本文将介绍酵母发酵法的酒精工艺流程。
1. 原料准备
酒精的原料主要是含糖物质,如玉米、蔗糖、木薯等。在生产中,需要对原料进行处理,如洗涤、破碎、浸泡等,以提高其可溶性和发酵效率。
2. 水解
将含糖物质加入水解罐中,加入酵母和一定量的水,加热至适宜的温度,进行水解。水解过程中,酵母通过分解糖分产生酒精和二氧化碳。
3. 发酵
将水解后的液体加入发酵罐中,控制温度和通气量,使酵母在适宜的环境下进行发酵。发酵过程中,酵母不断分解糖分,产生酒精和二氧化碳,同时还会产生大量热能。
4. 蒸馏
发酵后得到的液体含有大量的酒精和杂质,需要进行蒸馏。在蒸馏过程中,将液体加热至沸点,使酒精汽化,随后通过冷凝器冷却得到纯度较高的酒精。
5. 精馏
蒸馏后得到的酒精中仍然含有杂质,需要进行精馏。在精馏过程中,将酒精加热至沸点,通过分馏塔分离纯酒精和其他杂质,得到高纯度的酒精。
6. 精制
得到的高纯度酒精还需要进行精制,以去除残留的杂质和水分。在精制过程中,可以使用分子筛、膜分离等技术,使酒精的纯度达到99.9%以上。
7. 包装和储存
精制后的酒精可以直接用于各种用途,如医药、化工、能源等。在使用前,需要将酒精进行包装和储存,以保证其质量和安全性。
总结
酵母发酵法是生产酒精最常见的方法之一,其工艺流程包括原料准备、水解、发酵、蒸馏、精馏和精制等步骤。通过严格控制每个步骤的参数和条件,可以得到高质量和高纯度的酒精产品。
对用于乙醇生产的糖类原料的一般要求: 无异臭味,无发酵现象;糖蜜中不含沙土、浮渣等杂质;不含毒害酵母生长的化学物质。
虽然精蜜原料是生产乙醇的良好原料,但是由于其干物质浓度较大,糖分高,含产酸细菌及灰分和胶体物质较多,所以,必须进行预处理,这样才能被酵母利用进行发酵。糖蜜原料处理的步骤一般包括稀释、酸化、灭菌、澄清和添加营养盐等。
(1) 稀释稀释糖蜜的工艺一般分单浓度流程和双浓度流程。单浓度流程是在整个生产过程中采用单一的稀糖液浓度,一般为22%~25%;双浓度流程是将糖蜜原料稀释成两种浓度,较稀的酒母稀糖液浓度为12%~14%,用于酵母培养;较浓的稀糖液浓度为33%~35%,用于乙醇发酵。
糖蜜的稀释方法可分为间歇稀释法和连续稀释法。间歇稀释法是在稀释罐内分批进行操作的,稀释罐内装有搅拌器。连续稀释是将糖蜜原料不断地流入连续稀释器,稀释水连续不断地加入,稀糖液连续不断地排出。
(2) 酸化糖蜜酸化的目的是防止杂菌的污染,加速糖蜜中灰分和胶体物质沉淀, 同时得到适合于酵母生长、发酵的糖液。甘蔗糖蜜的pH 值为6.2,呈微酸性,甜菜糖蜜的pH 值是7.4,呈微碱性,而酵母发酵的最适pH 值为4.0~4.5,所以工艺上必须对糖蜜原料加酸酸化。
糖蜜的酸化通常使用硫酸,也可使用盐酸。使用硫酸酸化易产生硫酸盐使设备结垢。用盐酸酸化,具有回收酵母的色泽好、设备无结垢的优点,但盐酸的用量大,且对设备腐蚀严重。甘蔗糖蜜稀释时可直接加入稀糖液量0.2%~0.3%的浓硫酸,混合均匀即可。由于甜菜糖蜜呈微碱性,所以酸液用量较甘蔗糖蜜适当增多。对于单浓度流程,最终加酸量应保证稀糖液pH 值为4.0~4.5; 对于双流程而言,稀糖液基本不加酸, 要求酒母稀糖液的pH 值为3.8~4.4。甜菜糖蜜中的有机碱遇酸能放出棕黄色的NO2,对人和环境具有毒害污染作用,应当用NaOH 对其吸收,并保持酸化工段良好的通风。
酒精生产原料:辅助原料、水
一、原料:
1、玉米淀粉、主要集中在胚乳细胞中(直链α,1,4-糖苷键支链α1,6-糖苷键)
2、含氮物几乎为蛋白质,醇溶蛋白为主,几乎不含水溶性蛋白
3、含5%-7%脂肪(玉米油),主要胚芽中,酒精生产中应将胚芽除去
4、综合利用:1.糖类:淀粉低聚糖,葡萄糖酸,果糖糖浆2.酒精:饮料酒精,燃料酒精3.食用油:饲料
二、辅助原料:酶制剂、尿素、纯碱、活性干酵母、硫酸
(1)酶制剂:
糖化剂:将淀粉转化为可发酵性糖的过程所用的催化剂
耐高温α-淀粉酶
作用:液化工序酶制剂,通常与液化喷射器协同完成工序过程
分类:液体型、固体型
性质:1.淀粉内切酶:可随机水解α1.4糖苷键,使糊化淀粉粘度迅速降低,2.耐高温105度以上3.最适pH5.5-7.0,可使酶稳定性提高
产生菌:枯草杆菌
糖化酶
作用:将液化的糊精及短链淀粉彻底水解为葡萄糖,生产上常用液体剂型
性质:1.淀粉外切酶:从淀粉分子还原糖末端逐渐水解α1.4,α1.3 α1.6糖苷键产生葡萄糖2.最适pH4.0-4.5,最适温度58-60C,多数重金属能抑制其活性
3.产生菌:黑曲霉
3.酸性蛋白酶
作用:1.能水解蛋白质,生成短肽蛋白质及氨基酸被酵母利用,促进其繁殖2.蛋白质水解,破坏淀粉颗粒间的细胞壁结构,对淀粉颗粒有溶解作用(降粘,提高酒精生产率),
性质:内肽酶,最适pH2.5-4.0,作用温度30-50
产生菌:黑曲霉
尿素
生产中作酵母菌的氮源;质量稳定,具有三高:含氮高,纯度高,溶解度高
纯碱:氢氧化钠和漂白料
用途:1.调节pH值,使醪液达到α-淀粉酶的最适pH 2.作清洁剂,消毒剂,对各种罐,换热罐进行清洗
活性干酵母:大型酒精企业的基础酵母菌种
硫酸:主要用于调节pH值,
酒精生产用水:工艺水、冷却水、冲洗水
什么是软化水,去离子水?
软化水——钠离子阳离子交换树脂除去Ca2+和Mg2+后的水,
酒精生产工艺
一、粉碎、预液化工段
经过净化后的玉米,通过提升机送至四楼料仓,在经过6台变频喂料器将玉米送至六台15t/小时锤式粉碎机进行粉碎,然后在引风机的作用下,将已粉碎的玉米面经过冲板流量计计量后送至混料器加水、氨水、液化酶进行调浆,在将浆液送至调浆罐做进一步调匀后(即在加一定量的清液)送去预液化罐在85℃温度下进行不少于30分钟预液化后,送至喷射器用蒸汽加热至105℃(恒定)送去下一道工序。
二、液糖化、酒母、发酵工段
蒸煮醪进入闪蒸罐通过真空闪蒸,冷却至85℃,闪蒸冷却后的醪液靠重力作用自行流入液化罐中,此罐中加入一定量的液化酶,液化时间约120分钟,液化过程即告完成。
液化醪经泵打入闪蒸罐中通过真空闪蒸,温度降至60℃,并靠重力作用自行流入糖化罐中。
糖化醪中加入一定量的糖化酶,并用硫酸酸化,保持约20至30分钟的糖化时间。糖化后的糖化醪经二级冷却器冷却至30—33℃后,送往发酵和酒母工序。
在酒母工序,在活化罐内将糖化醪用工艺水稀释,再加入罐内酵母繁殖所需的营养物质。接种适量干酵母,注入无菌空气进行活化,酵母活化后加入糖化醪在增值罐内培养8—12小时(保持通风), 成熟酒母醪与糖化醪以1比10的比例打入发酵罐,满罐时间8—12小时,发酵前期供应无菌风,保证酵母数2亿以上。采取间歇发酵方式,7个发酵罐轮流使用。成熟后的发酵醪打到蒸馏工段。
三、蒸馏蒸发工段
在蒸馏工段,将发酵成熟醪的酒精先经过粗馏塔进行粗馏,再由水洗塔提纯后经精馏塔精馏,最后生产出普级食用酒精,在粗塔底产生的馏后醪送至蒸发工段废糟闪蒸罐,闪蒸汽作为蒸发热能,废糟送去做饲料。
蒸发工段是利用蒸馏工段粗塔酒汽、精塔废水及粗塔废糟所带热量通过三效蒸发器给粗塔废糟的离心清夜加热,在负压下使清夜蒸发浓缩。清夜先进入一效,由一效进入三效,三效进入二效,二效采出浓浆入浓浆罐。送去饲料车间做饲料。