利用玉米發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的設(shè)計(jì)(年產(chǎn)2萬噸)

1、word 文檔可以編輯緒論引言隨著社會(huì)的進(jìn)展，社會(huì)對(duì)燃料能源石油、自然氣、煤礦等的需求越來越 大，而燃料能源儲(chǔ)量越來越少， 價(jià)格越來越低， 人們迫切需要找到一種的可再生能源代替現(xiàn)有的燃料能源。其中，最受歡送的是燃料酒精。今年以來，世界各地樂觀要求進(jìn)展生物燃料乙醇產(chǎn)業(yè)， 建設(shè)燃料乙醇工程的熱忱空前高漲， 主要原料是玉米。利用生物質(zhì)原料發(fā)酵法生產(chǎn)乙醇是全世界目前解決“能源危機(jī)”和“石油危機(jī)”最有效的途徑之一。燃料乙醇燃料乙醇，一般是指體積濃度到達(dá) 99.5%以上的無水乙醇。燃料乙醇是一種取之不盡用之不竭的可再生能源， 是目前唯一進(jìn)入市場(chǎng)、 應(yīng)用最廣泛、 具有較為成熟的技術(shù)、 可替代石油燃料的大宗可

2、再生生物能源， 它能夠立竿見影地大幅度節(jié)約石油的消耗。燃料乙醇是燃燒清潔的燃料，可在專用的乙醇發(fā)動(dòng)機(jī)中使用，又可按肯定的比例與汽油混合， 在不對(duì)原汽油發(fā)動(dòng)機(jī)做任何改動(dòng)的前提下直接使用。使用含醇的汽油可削減汽油消耗量，增加燃料的含氧量，使燃燒更充分，降低燃燒中的 CO 等污染物的排放。燃料乙醇的優(yōu)勢(shì)燃料酒精最明顯的一些優(yōu)勢(shì)是：一、來源廣，可再生?？梢砸怨任锏矸蹫樵仙a(chǎn)燃料酒精， 以植物秸稈等纖維素為原料生產(chǎn)燃料酒精， 以甘蔗作為原料生產(chǎn)燃料酒精，以蜜生產(chǎn)燃料酒精等等。二、無污染。石油、自然氣、煤礦等燃料能源的使用產(chǎn)生了很多環(huán)境問題。 例如： 酸雨等環(huán)境污染， 而燃料酒精產(chǎn)生的是二氧化碳和水，對(duì)

3、環(huán)境無污染。大致流程玉米粉碎加酵母糖化酶加水配料攪拌封膜發(fā)酵粗餾精餾成品乙醇發(fā)酵方式1專業(yè)資料完善整理word 文檔可以編輯連續(xù)發(fā)酵：是指以肯定的速度向發(fā)酵罐內(nèi)添加穎培育基，同時(shí)以一樣速度流出培育液，從而使發(fā)酵罐內(nèi)的液量維持恒定的發(fā)酵過程。間歇發(fā)酵：間歇式發(fā)酵法就是指全部發(fā)酵過程始終在一個(gè)發(fā)酵罐中進(jìn)展。由半連續(xù)發(fā)酵：是指在主發(fā)酵階段承受連續(xù)發(fā)酵，而后發(fā)酵則承受間歇發(fā)酵的方式。由此可見，發(fā)酵的方式有多種選擇，連續(xù)發(fā)酵有諸多優(yōu)點(diǎn)，卻有一個(gè)缺點(diǎn)， 那就是一旦首罐發(fā)生染菌， 就會(huì)連續(xù)多罐染菌。 所以。承受半連續(xù)發(fā)酵是一個(gè)較好的選擇。固然間歇發(fā)酵可以避開染菌，但操作較麻煩。操作方法操作方法：先粉碎，粉碎

4、完后，再把原料進(jìn)展蒸煮糖化，整個(gè)過程的溫度為900C 至 1030C 左右，液化的溫度為 900C 至 950C，糖化中后熟器的溫度在 900C 至1030C，液化罐的溫度在 1000C 左右，然后加熱至連消器、維持器，溫度為1030C至 1040C，之后進(jìn)入一級(jí)閃蒸器，溫度降到750C 左右，在進(jìn)展二次閃蒸，最終加糖化酶，溫度在 580C 至 620C，然后再降溫進(jìn)入發(fā)酵階段，發(fā)酵總周期：玉米 60h 62h，PH4.24.7 。酒精發(fā)酵設(shè)備 - 酒精發(fā)酵醪的成熟指標(biāo)。發(fā)酵完畢后，在進(jìn)入蒸餾塔進(jìn)展蒸餾，常壓精餾塔的設(shè)計(jì)壓力：0.1MPa；設(shè)計(jì)溫度： 1300C，因其含水分比較高，所以需要脫水

5、，脫水后的乙醇純度到達(dá)99%以上，即滿足生產(chǎn)的要求了。環(huán)保處理酒精生產(chǎn)所產(chǎn)生得廢水是有毒、有害的，必需要進(jìn)一步處理后才能排放到自然界中。廢醪通過固液分別，除去其中大局部纖維、蛋白等固形物，同時(shí)得到符合要求的清液， 經(jīng)過四效降膜蒸發(fā)， 濃縮到干物含量為 3844%的濃漿， 然后按肯定比例與濾渣混合后進(jìn)展枯燥。 物料中的水份被蒸發(fā)出來經(jīng)過冷凝成為二次冷凝水通過利用厭氧生物細(xì)菌和好氧生物細(xì)菌的陳代謝作用對(duì)污水進(jìn)展處理，使廢水最終到達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)。本文爭(zhēng)辯的內(nèi)容本文通過對(duì)使用玉米加工無水乙醇的生產(chǎn)工藝原理和目的的分析，進(jìn)一步介紹發(fā)酵前的預(yù)處理以及發(fā)酵、 蒸餾脫水工藝所留意的問題， 同時(shí)對(duì)現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)進(jìn)展專業(yè)資

6、料完善整理word 文檔可以編輯2專業(yè)資料完善整理word 文檔可以編輯形勢(shì)下的廢水廢渣等處理工藝進(jìn)一步的研討， 從而論證生產(chǎn)無水乙醇最正確的生產(chǎn)工藝方法的選擇。3專業(yè)資料完善整理word 文檔可以編輯乙醇總體工藝設(shè)計(jì)原料處理玉米生產(chǎn)酒精， 首先要將玉米加工成適合發(fā)酵的糖液， 這就是預(yù)處理。 這個(gè)過程包括玉米的除雜、潤(rùn)水、脫胚、分篩、粉碎、調(diào)漿、液化以及糖化等工序。玉米的前期處理玉米經(jīng)過清理、分別除鐵器和灰分， 然后依據(jù)玉米的水分， 通過適當(dāng)?shù)臐?rùn)水， 使玉米胚具有抗擊打的韌性。 灰分含微量淀粉， 其中有大量沙石， 對(duì)設(shè)備的磨損影響很大。 鐵器不但磨設(shè)損備， 大一點(diǎn)的會(huì)直接對(duì)設(shè)備產(chǎn)生破壞。 所以

7、在對(duì)玉米進(jìn)展加工前， 去除灰分和鐵器可以削減設(shè)備的損，耗還可以節(jié)約大量的能。耗 玉米經(jīng)過初清篩及永磁筒可以去除大局部灰分及鐵性雜物。而通常玉米的水分在17%以內(nèi)，經(jīng)過用 80潤(rùn)水后到達(dá) 20%的水分， 潤(rùn)悶約 5-6 小時(shí)，使玉米胚具有抗擊打的韌性。玉米的脫胚玉米胚芽含油量在 35%左右，而玉米油對(duì)發(fā)酵液面的張力影響很大， 嚴(yán)峻影響著發(fā)酵的各項(xiàng)指標(biāo)。 假設(shè)將玉米油提煉出來， 既能避開影響發(fā)酵指，標(biāo) 又多產(chǎn)出玉米油這個(gè)副產(chǎn)品，對(duì)降低生產(chǎn)本錢有著諸多好處。玉米在脫胚機(jī)的擊打下使玉米胚脫出， 再通過磨粉機(jī)、 挑擔(dān)篩等設(shè)備將玉米胚分別出來送到玉米油加工工序， 玉米面經(jīng)調(diào)漿后送至粉碎， 玉米糝直接送到粉

8、碎車間進(jìn)展粉碎。玉米的粉碎和調(diào)漿玉米糝通過粉碎機(jī)粉碎將玉米粉碎成細(xì)小顆粒，破壞淀粉細(xì)胞壁， 釋放出淀粉，增加淀粉顆粒與水的接觸面積， 有利于后面工序中與淀粉酶接觸， 有利于淀粉顆粒吸水膨脹、糊化、液化，提高熱處理效率，縮短熱處理時(shí)間，粉碎后的玉米與水混合也簡(jiǎn)潔密封輸送， 削減物料的污染和流失。 一般粉碎粒度88。高溫水調(diào)玉米漿溫度為63-68，PH 值5.8-6.0，玉米漿通過拌料罐，在玉米漿輸送泵作用下泵至液化工序。玉米的液化和糖化4專業(yè)資料完善整理word 文檔可以編輯液化耐高溫-淀粉酶是承受國外優(yōu)質(zhì)菌種，經(jīng)深層發(fā)酵，精煉而成，能隨機(jī)水解淀粉質(zhì)原料及其降解物內(nèi)部的 -1.4 葡萄糖苷鍵，

9、使膠狀淀粉溶液粘度快速下降，過度水解可產(chǎn)生少量葡萄糖和麥芽糖。常規(guī)性生產(chǎn)中，料與水混合均勻，料水比1：3.5 4，PH 值為 6.57.0，水溫 4555，每噸料加本品 0.3 升左右， 攪拌均勻后加熱， 蒸煮時(shí)溫度把握在100 5，時(shí)間 100 分鐘左右， 碘液試驗(yàn)為粉紅色， 即液化完成， 然后進(jìn)展糖化。工藝簡(jiǎn)述：粉碎玉米漿經(jīng)調(diào)漿后經(jīng)泵輸送至液化， 先經(jīng)一次噴射器加熱至 85，從一級(jí)配料罐上部進(jìn)料， 經(jīng)溢流管流入二級(jí)配料罐， 從二級(jí)配料罐出料， 經(jīng)噴射后進(jìn)入承壓罐，噴射后的物料先進(jìn)一級(jí)閃蒸罐經(jīng)閃蒸降溫至 85-90,在一級(jí)閃蒸出料管通過計(jì)量泵參加淀粉酶， 隨后進(jìn)入一級(jí)維持罐， 經(jīng)溢流管流入二

10、級(jí)維持罐； 然后泵至層流罐液化，物料從 7#層流罐底出料管直接進(jìn)入二級(jí)閃蒸罐，經(jīng)閃蒸降溫至 75，經(jīng)過液化板換降溫至 60去糖化。糖化淀粉糖是以玉米等農(nóng)產(chǎn)品為原料 ,最主要的是玉米運(yùn)用生物技術(shù)經(jīng)過水解轉(zhuǎn)化而生產(chǎn)的。近些年來 ,連續(xù)糖化技術(shù)應(yīng)用于淀粉糖的生產(chǎn) ,代替了傳統(tǒng)酸法制糖工藝,推廣雙酶法及高、低壓噴射液化技術(shù)。利用高效糖化酶在糖化罐內(nèi)將淀粉液化產(chǎn)物糊精和低聚糖進(jìn)一步水解成葡萄糖。從而將淀粉液化產(chǎn)物中糊精及低聚糖水解為可供酵母利用的發(fā)酵性糖。工藝簡(jiǎn)述：液化液經(jīng)過液化板換降溫至 60，在板換出料管通過計(jì)量泵參加糖化酶， 隨后進(jìn)入靜態(tài)混合器加酸調(diào)pH 至 4.1-4.3，輸送到糖化罐糖化，糖化

11、時(shí)間把握在15-20 分鐘，再經(jīng)過泵輸送到發(fā)酵工序。乙醇發(fā)酵常用的微生物自然界中，很多微生物都能代謝產(chǎn)生乙醇， 氮釀酒酵母等酵母菌和兼性厭氧細(xì)菌運(yùn)動(dòng)發(fā)酵單細(xì)胞是目前乙醇生產(chǎn)的主要微生物。此外，依據(jù)不同的代謝途徑構(gòu)建的基因工程菌也是顯示了良好的特性。5專業(yè)資料完善整理word 文檔可以編輯酵母 淀粉質(zhì)原料發(fā)酵最常用的菌種是酵母，酵母屬于真菌中的子囊菌綱、源自囊菌目、真酵母科、無絲酵母屬，是單細(xì)胞微生物。酵母一般呈卵形、橢圓形或卵圓形，大小在 611m 之間?；钚愿山湍富钚愿山湍甘墙?jīng)優(yōu)選的乙醇酵母生殖得到菌體后再經(jīng)枯燥得到的一種保持活性的干酵母制品，它經(jīng)復(fù)水活化后即能完全恢復(fù)其正常的生殖、發(fā)酵性能

12、15。它主要有一下優(yōu)點(diǎn)：可節(jié)約酒母培育的投資，簡(jiǎn)化生產(chǎn)環(huán)節(jié)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；活性干酵母質(zhì)量穩(wěn)定，活化操作簡(jiǎn)潔，能保證發(fā)酵的穩(wěn)定性；活性干酵母種類多，具有較強(qiáng)的有用性；能有效提高發(fā)酵率，降低生產(chǎn)本錢；干酵母含水分低，儲(chǔ)存便利，能隨時(shí)投入使用。自絮凝酵母通過原生質(zhì)融合技術(shù)可以使酵母獲得自絮凝的特征， 在培育和發(fā)酵過程中自絮凝形成毫米級(jí)大小的顆粒。 自絮凝酵母乙醇技術(shù)的推廣應(yīng)用給乙醇工藝技術(shù)帶來了重大突破。與現(xiàn)有各種乙醇發(fā)酵技術(shù)相比， 自絮凝顆粒酵母乙醇發(fā)酵工藝具有的突出優(yōu)點(diǎn)有：酵母細(xì)胞在發(fā)酵罐中實(shí)現(xiàn)完全固定化，這一無載體固定化細(xì)胞技術(shù)不產(chǎn)生任何附件費(fèi)用；單位體積發(fā)酵罐中酵母密度可以高達(dá)50100g

13、/L干重，細(xì)胞密度顯著提高。平均發(fā)酵時(shí)間縮短，發(fā)酵罐設(shè)備生產(chǎn)強(qiáng)度相應(yīng)提高；原料的前處理及酵母細(xì)胞的完全固定化， 使進(jìn)入后續(xù)精餾系統(tǒng)的發(fā)酵液比較清潔，根本不含顆粒酵母，精餾過程生產(chǎn)的廢糟液潔生產(chǎn)。COD 降低，有利于實(shí)現(xiàn)清運(yùn)動(dòng)發(fā)酵單胞菌運(yùn)動(dòng)單胞菌最早是 Linder 于 1942 從龍舌蘭酒中分別得到的。為革蘭陰性、厭氧細(xì)菌，單胞菌能夠耐肯定的氧氣。其通過ED 途徑，專一代謝葡萄糖、果糖、蔗糖作為碳源和能源。利用葡萄糖和果糖時(shí)。能夠得到近似理論產(chǎn)量的乙醇。 該菌具有高耐糖力量、 高耐乙醇力量、 低生物量和高乙醇回收率以及發(fā)酵速度快等優(yōu)點(diǎn)。 單它的缺點(diǎn)時(shí)碳源利用面窄， 僅限于葡萄糖、 果糖和蔗糖。

14、所以，當(dāng)以淀粉質(zhì)原料發(fā)酵制乙醇時(shí)需要對(duì)原料進(jìn)展處理轉(zhuǎn)化為可被利用的糖類。將運(yùn)動(dòng)單胞菌與其他微生物如黑曲霉共固定化，可以解決碳源利用面窄的問題。6專業(yè)資料完善整理word 文檔可以編輯本文選擇活性干酵母為發(fā)酵乙醇。 目前，活性干酵母已經(jīng)廣泛用于乙醇企業(yè)中。經(jīng)多年的推廣， 國內(nèi)不少企業(yè)已經(jīng)成功的將活性干酵母應(yīng)用于乙醇生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了提高酒分、降低消耗等目標(biāo)。酵母生長(zhǎng)條件酵母的生長(zhǎng)受到溫度、 pH 和培育基組成等因素的影響。溫度 溫度對(duì)酵母的生長(zhǎng)影響。酵母正常的生活和生殖溫度是2930。在很高或很低的溫度下， 酵母的生命活動(dòng)會(huì)減弱或停頓。 酵母生長(zhǎng)的最高溫度是38，最低位-5；在 50時(shí)酵母死亡。 溫度

15、不同， 酵母的世代時(shí)間也顯著不同， 如表 3.1 所示。表 3.1 乙醇酵母在不同溫度下的世代時(shí)間溫度/810乙醇酵母世代1.611.03.21.61.42.04.0 間/h酵母生長(zhǎng)的最適溫度和最適的發(fā)酵溫度不同。 生產(chǎn)實(shí)踐中， 酵母的最適生長(zhǎng)溫度把握在 2830，最適發(fā)酵溫度把握在 3033。此外，在較高的溫度下， 野生酵母和細(xì)菌的生殖速度要比乙醇酵母快， 會(huì)導(dǎo)致發(fā)酵醪酸度增加， 降低乙醇產(chǎn)率。pH酵母的 pH 和氧化復(fù)原電位有關(guān)， 而氧化復(fù)原電位有與酵母的呼吸有直接聯(lián)系。乙醇酵母可在 pH4.06.0 環(huán)境中進(jìn)展生殖，假設(shè)醪液的pH 低于 3， 則酵母的活力大減。

16、酵母生長(zhǎng)的最適pH 為 4.85.0，當(dāng) pH 降到 4.2 以下時(shí)，酵母仍能連續(xù)生殖， 但此時(shí)， 乳酸菌已停頓生長(zhǎng)。 酒母的這種耐酸性常用來去除污染醪中的細(xì)菌，即承受加酸調(diào)整醪液pH 至 3.84，并保持一段時(shí)間酵母能連續(xù)生長(zhǎng)并最終占據(jù)優(yōu)勢(shì)，而細(xì)菌污染可被消退。正常的糖化醪的pH 為 5.05.5 左右，適宜于酵母菌的生殖和發(fā)酵。但為了保證酵母菌生殖，并始終雜菌生長(zhǎng)，生產(chǎn)中常將酒母糖化醪的 pH 把握在 4.04.5。培育基酵母的生長(zhǎng)需要各種養(yǎng)分，在培育基的制備上必需首先滿足酵母生長(zhǎng)和發(fā)酵的需求，并在此根底上，考慮各組成配比及成分對(duì)酵母的影響。酵母的培育工藝乙醇發(fā)酵所需酵母的接種量一般為10

17、%，對(duì)于大型發(fā)酵罐來說， 所需的酵母7專業(yè)資料完善整理word 文檔可以編輯量是很大的。 所以必需進(jìn)展擴(kuò)大培育才能滿足生產(chǎn)的要求。 酵母的擴(kuò)大培育通?？煞譃閮删植窟M(jìn)展：第一局部從斜面軍中逐級(jí)擴(kuò)大到卡氏罐或大三角瓶，有的是始終到小酒母， 這一局部是是在純培育條件下進(jìn)展， 即嚴(yán)格保證該過程不受雜菌的污染；其次局部從小酒母，有時(shí)從中酒母開頭，始終到大酒母，該過程是在限制雜菌的條件進(jìn)展， 即是雜菌盡可能少進(jìn)入培育基中， 同時(shí)制造有利于酵母生長(zhǎng)的條件， 這個(gè)過程稱為自然純培育過程。 下面就酵母擴(kuò)大培育的過程和具體介紹。純培育過程該過程是酵母擴(kuò)大培育的根底，生產(chǎn)上期望該階段培育得到細(xì)胞強(qiáng)健，沒有雜菌的種子

18、酵母。因此，無菌操作要求嚴(yán)格，酵母培育基的成分也高。一般多承受米曲汁或麥芽汁作為培育基，其中含有豐富的碳、 氮及其它養(yǎng)分物質(zhì)，很適合酵母的生長(zhǎng)生殖。該階段的流程表示如下：原始動(dòng)身菌種斜面菌種液體試管三角瓶培育卡氏罐培育原始菌種 原始菌種是指保藏的酵母菌種，它們是經(jīng)過純種分別的優(yōu)良酵母菌種， 藏時(shí)間長(zhǎng)的原菌， 應(yīng)接入穎斜面試管進(jìn)展活化， 以便使酵母處于旺盛的生活狀態(tài)。斜面菌種培育將活化后的酵母菌在無菌的條件下接入穎斜面試管，在恒溫培育箱中 2830下培育 34 天待斜面生長(zhǎng)出白色菌苔，即培育成熟。 液體試管培育在無菌條件下，有接種針自西面菌種試管選擇一環(huán)酵母菌體，接入裝有 10mL 米曲汁的液體

19、試管，搖勻后，于 2830后恒溫培育 24h， 即培育成熟。 三角瓶培育三角瓶培育階段，可視其容量選用不同的培育基。如用250mL，可裝入 100mL 米曲汁，如用 3000mL 大三角瓶，可裝入米曲汁和經(jīng)過過濾的酵母糖化醪各500mL，滅菌后備用。接種時(shí)，應(yīng)先用乙醇消毒液消毒瓶口，在無菌條件下，將液體試管全部接入三角瓶中，1520h，即可成熟。2830條件下保溫培育卡氏罐培育卡氏罐培育也可以用大三角瓶代替。 卡氏罐培育基可使用糖化醪，以使酵母漸漸適應(yīng)培育條件。 該接種過程根本同三角瓶培育， 在無菌條件下，將三角瓶培育液接入罐內(nèi)，在2830下培育 1520h 即可。8專業(yè)資料完善整理word

20、文檔可以編輯自然純培育過程該階段主要工藝流程如下：卡氏罐小酒母罐大酒母罐成熟酒母醪進(jìn)入該階段后，要使用大量的培育基，假設(shè)連續(xù)使用米曲汁或麥芽汁就不經(jīng)濟(jì)了。生產(chǎn)上這一階段的酒母培育基多承受酒母糖化醪。制造酒母糖化醪的原料以玉米為最好， 由于玉米中除了含有大量淀粉外， 還含有豐富的蛋白質(zhì)等， 能滿足酵母生殖所需的養(yǎng)分，另外，玉米的無機(jī)鹽和維生素頷聯(lián)也很豐富，所以，當(dāng)用玉米為原料時(shí)，不需補(bǔ)加其它養(yǎng)分物質(zhì)。除菌過程生物加工過程中， 由于所用菌種的生產(chǎn)力量的強(qiáng)弱、 生長(zhǎng)速度的快慢、 發(fā)酵周期的長(zhǎng)短、分泌物質(zhì)的性質(zhì)、培育基的養(yǎng)分成分和pH 的差異等，對(duì)所用空氣質(zhì)量有不同的要求。一般來說，發(fā)酵加工過程中應(yīng)用

21、的“無菌空氣”，是指通過除菌處理是空氣中的含菌量降低到某一水平，從而是污染的可能性降低至微小。依據(jù)生物產(chǎn)品的不同，可以按染菌概率10示無菌過程度?？諝獬褪浅セ驕鐨⒖諝庵械奈⑸铩?常用的除菌方法有介質(zhì)過濾、 輻射、化學(xué)藥品、加熱、靜電吸附等。其中輻射殺菌、化學(xué)藥品殺菌、干熱殺菌燈都是講有機(jī)體蛋白質(zhì)變性而破壞其活力， 從而滅殺空氣中的微生物。 而介質(zhì)過濾和靜電吸附方法則是利用分別方法將微生物粒子除去，發(fā)酵工程所需的無菌空氣要求甚高，用量大，故要選擇運(yùn)行牢靠、操作便利、設(shè)備簡(jiǎn)潔、節(jié)約材料和削減勞動(dòng)消耗的有效除菌方法。 本設(shè)計(jì)承受介質(zhì)殺菌去除空氣中的細(xì)菌。 現(xiàn)對(duì)介質(zhì)過濾除菌做簡(jiǎn)要介紹。過濾除菌

22、法事使含菌空氣通過過濾介質(zhì)， 以阻截空氣中所含微生物， 從而取得無菌空氣的方法，是目前生物加工過程最常用的獲得大量無菌空氣的常規(guī)方法。常用的過濾介質(zhì)按空隙的大小可分為兩類： 一類是介質(zhì)間空隙大于微生物直徑，故必需有肯定厚度的介質(zhì)慮層才能到達(dá)過濾除菌的目的，這類過濾介質(zhì)有棉花、活性炭、玻璃纖維、有機(jī)合成纖維、燒結(jié)材料燒結(jié)金屬、燒結(jié)陶瓷、燒結(jié)塑料；而另一類介質(zhì)的空隙小于細(xì)菌，含細(xì)菌等微生物的空氣通過介質(zhì)，微生物就被截留于介質(zhì)上而實(shí)現(xiàn)過濾除菌， 有時(shí)稱為確定過濾。 確定過濾在微生物工程中的應(yīng)用漸漸增多， 它可以除去 0.2um 左右的粒子， 故可以把微生物全部過濾9專業(yè)資料完善整理-3 10-6 來

23、表word 文檔可以編輯除去。從經(jīng)濟(jì)性、可操作性、有效性等方面考慮，發(fā)酵加工過程的無菌空氣根本上承受介質(zhì)過濾的方法進(jìn)展?？諝膺^濾除菌的流程要保持過濾器在比較高的效率下進(jìn)展過濾， 并維持肯定得氣流速度和不受油、 水的污染， 需要一系列的加熱、 冷卻及分別和除雜設(shè)備來保證。下面是空氣過濾除菌的流程。兩級(jí)冷卻、加熱除菌流程是一個(gè)比較完善的空氣除菌流程， 可適應(yīng)各種氣候條件， 能充分分別油水， 使空氣在低的相對(duì)濕度下進(jìn)入過濾器， 以提高過濾效率。 該流程的特點(diǎn)是兩次冷卻、兩次分別、適當(dāng)加熱。兩次加熱、兩次分別油水的好處是能提高傳熱系數(shù)，節(jié)約冷卻水，油水分別得比較完全。經(jīng)第一冷卻器冷卻后，大局部的水、油

24、都已結(jié)成較大的顆粒， 且霧粒濃度較大， 故適宜用旋風(fēng)分別器分別。其次個(gè)冷卻器使空氣進(jìn)一步冷卻后析出一局部較小霧粒，宜承受絲網(wǎng)分別除沫 器分別，這樣發(fā)揮絲網(wǎng)能夠分別較小直徑霧粒和分別效率高的作用。通常， 第一級(jí)冷卻到 30 35，其次級(jí)冷卻到 2025。除水后，空氣的相對(duì)濕度相對(duì)較高，需用絲網(wǎng)分別器后的加熱器加熱空氣，使其相對(duì)濕度降低至保證過濾器的正常運(yùn)行。50%60%，以酒精的蒸餾與脫水酒精發(fā)酵后的醪液，需要進(jìn)展蒸餾脫水才能得到無水乙醇。利用分子篩對(duì)不同組份具有選擇性吸附的特性，在加壓下吸附酒精中的水份，在減壓下解析。 吸附和解析過程交替進(jìn)展， 保證裝置能夠連續(xù)穩(wěn)定地生產(chǎn)出合格的燃料酒精。工藝

25、流程描述：醪液經(jīng)粗塔醪液第一預(yù)熱器與粗塔頂汽換熱后預(yù)熱后。經(jīng)醪液其次預(yù)熱與成品酒汽換熱。再經(jīng)粗塔醪液第三預(yù)熱器與蒸汽凝水換熱后進(jìn)粗塔。醪液進(jìn)入粗塔后酒份被蒸出，其酒精蒸汽經(jīng)醪液第一預(yù)熱器與醪液換熱后， 未冷凝酒氣，再經(jīng)粗塔主冷，二冷循環(huán)水 ，尾冷冰水冷凝，尾氣由真空抽走，凝液落入粗酒罐，由粗酒泵至精塔進(jìn)料預(yù)熱器與精塔釜液換熱進(jìn)入精塔。 酒份蒸出后的粗塔釜液，由粗塔釜液采出廢醪處理工序。淡酒進(jìn)入精塔蒸發(fā)提濃，精塔頂酒氣經(jīng)粗塔再沸器冷凝后落入精塔回流罐， 精塔回流酒一局部 (91.2%)回流，另一局部經(jīng)淡酒預(yù)熱器與粗塔淡酒換熱后，進(jìn)10專業(yè)資料完善整理word 文檔可以編輯入精頂作為組合塔采出酒的

26、補(bǔ)充。 精塔釜液經(jīng)精塔進(jìn)料預(yù)熱器加熱粗酒后， 一部分做為洗滌水經(jīng)無離子水一二冷冷卻后進(jìn)入萃取塔用于萃取雜醇油， 粉碎調(diào)漿用。另一局部去精塔有一路雜醇油側(cè)采， 經(jīng)雜醇油一， 二冷冷卻后進(jìn)入萃取塔。 洗滌后的雜醇油放入雜醇油罐，萃取淡酒返回粗酒罐。精頂酒氣進(jìn)入過熱器加熱后經(jīng)分子篩脫水， 成品酒氣與醪液換熱， 未冷凝的酒氣，再經(jīng)成品尾冷冷凝落入成品酒精罐， 經(jīng)成品一， 二冷卻器冷卻后為成品泵至儲(chǔ)罐，解析酒氣經(jīng)再生一，二冷凝器冷凝后落入再生淡酒罐并返回粗酒罐。系統(tǒng)的熱能由蒸汽直接加熱精塔再沸器， 精塔產(chǎn)生的蒸汽凝水經(jīng)粗塔醪液三預(yù)為醪液加熱后排出界區(qū)。 粗塔負(fù)壓由真空泵經(jīng)粗塔尾冷尾氣管抽真空， 產(chǎn)生的廢

27、液返回發(fā)酵。乙醇發(fā)酵的成熟指標(biāo)乙醇發(fā)酵成熟指標(biāo)的把握是生產(chǎn)中一項(xiàng)重要工作。 假設(shè)把握恰到好處， 不但可以提高設(shè)備利用率。 增加乙醇產(chǎn)量。 而且可以大大降低原料消耗， 提高淀粉出酒率。發(fā)酵的成熟雖然與發(fā)酵時(shí)間、 醪液濃度、 發(fā)酵溫度、 酵母接種量和發(fā)酵方式等因素有關(guān)，但最終主要有表 3.2 所列的幾項(xiàng)指標(biāo)來把握。表 3.2 發(fā)酵的成熟指標(biāo)項(xiàng)目間 歇 發(fā) 酵鏡檢外觀精度/Bx 復(fù)原糖/%帶渣總糖/%濾液總糖/%乙醇含量體積分?jǐn)?shù) /%總酸 揮發(fā)酸酵母形態(tài)正常無雜菌0.5 以下0.3 以下1 以下0.7 以下810總酸不超過 0.5 0.10.15淀粉乙醇產(chǎn)率和淀粉利用率是衡量整個(gè)乙醇生產(chǎn)的綜合指標(biāo)，

28、 消耗有直接關(guān)系，提高乙醇產(chǎn)率是發(fā)酵乙醇生產(chǎn)企業(yè)的重要任務(wù)。其凹凸與原料11專業(yè)資料完善整理word 文檔可以編輯乙醇發(fā)酵2.1.7種子罐培育菌種：酵母菌發(fā)酵罐類型：機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐種子罐個(gè)數(shù)：選取 50m3 的種子罐 3 個(gè)。2.2.1.1種子罐的根本數(shù)據(jù)H/D=1.73.5 C/Di=0.81.0Di/D=1/21/3 S/Di=25B/D=1/81/12 H /D=20Di 攪拌葉直徑D罐體直徑H罐體直筒部位高度0B 擋板寬度ha 橢圓封頭短半軸長(zhǎng)度S 攪拌葉間距C 底攪拌葉至底封頭高度hb橢圓封頭的直邊高度Di = 1/3DHo = 2 D 設(shè) H/D=2.5，且公稱體積為50mB

29、= 0.1Dha = 0.25DS = 3DiC = Di由圖得hHHh0a2.5D2D0.25 DD0.125b2211VV222bb0b則DH2 hDDhD=DHh1464641/ 6D=D 2 2.5D0.125D1/ 6D 43解得 D=2.8358m3=50m查表得當(dāng)公稱體積為 50m所以取 D=3m則 H=2.5D=7.5m專業(yè)資料完善整理時(shí) D=3000mmword 文檔可以編輯Di = 1/3D=1mHo = 2 D=6mS = 3Di=3mC = Di=1mB = 0.1D=0.3mha = 0.25D=0.75m12專業(yè)資料完善整理word 文檔可以編輯全體積 V01bD

30、2H2 hD461 2D2.5D20.125DD43=D365.3844m3表 2-2 50m3 種子發(fā)酵罐的幾何尺寸步驟工程及代號(hào)參數(shù)及計(jì)算結(jié)果1公稱體積50m32全體積65.3844m33D3m備注設(shè)計(jì)條件1bVD 2H2 h6 D04/ 2DH0H6m0H =2 D05Di1mDi=1/3D6H7.5m2.5D7B0.3mB=0.1D8S3mS=3Di=D9C1mC=Di=D/310ha0.75mha=0.25D2.1.8主要部件尺寸發(fā)酵罐材料可以選用碳鋼、不銹鋼、合金鋼等。相對(duì)其他工業(yè)來說，發(fā)酵液對(duì)鋼材的腐蝕不大，但必需能耐受肯定的壓力和溫度，通常要求耐受150 的溫度和 0.3MPa

31、 的壓力。130綜合各因素， 該發(fā)酵罐發(fā)酵生產(chǎn)紅霉素， 由于發(fā)酵液腐蝕性不大， 我們選擇不銹鋼 16MnR 鋼。1、罐體壁厚：取決于罐徑及罐壓的大小。pD1C(mm)2p專業(yè)資料完善整理word 文檔可以編輯取 D=3m,p=0.3MPa,雙面焊縫 =0.8，=137MPa,C=3mm13專業(yè)資料完善整理word 文檔可以編輯1.19 1603000則37.1mm121371060.80.3106D罐體直徑 mm p耐受壓強(qiáng) (設(shè)計(jì)壓力 )焊縫系數(shù)，雙面焊取 0.8，無縫焊取 1.0 罐體金屬材料在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力力為 150，137MPa)C 腐蝕裕度，當(dāng) C10mm 時(shí)，C 3mm 2

32、、封頭壁厚計(jì)算：常大于罐體壁厚(不銹鋼焊接壓力容器許用應(yīng)KPDtd2t0.5PCmmt=1：取雙面焊 =0.8、D=3000mm 、P=0.3MPa、K=2.3、t2.1.90.33000137MPa 、求得：d21370.80.50.3312.45mm依據(jù)發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論 ，中國輕工業(yè)出版社， 2022 年。附錄的表 17 查詢可知：選用 15mm 厚 A3 鋼板制作D罐體直徑 mm p耐受壓強(qiáng) (取 0.3MPa)K開孔系數(shù)，取 2.3焊縫系數(shù)，雙面焊取 0.8，無縫焊取 1.0 設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力 不銹鋼焊接壓力容器許用應(yīng)力為150， 137MPaC 腐蝕裕度，當(dāng) C10mm 時(shí)，

33、C3mm3、擋板通常擋板寬度 b 取(0.10.12)D，裝設(shè) 46 塊即可滿足全擋板條件。依據(jù)下式計(jì)算擋板數(shù) n：專業(yè)資料完善整理word 文檔可以編輯bn2.2.1.20.12 D n0.5DD14專業(yè)資料完善整理word 文檔可以編輯取 b=0.1D,得出擋板數(shù) n=5 塊式中 b擋板寬度， mm；D罐內(nèi)徑， mm； n擋板數(shù)， mm。4、攪拌器承受渦輪式攪拌器， 選擇攪拌器種類和攪拌器層數(shù)， 依據(jù) d 確定 h 和 b 的值尺寸：六平葉渦輪式攪拌器已標(biāo)準(zhǔn)化， 稱為標(biāo)準(zhǔn)型攪拌器； 攪動(dòng)液體的循環(huán)量大，攪拌功率消耗也大； 葉徑: d=(0.30.4)D盤徑: di= 0.75 d葉高: h

34、 = 0.3d葉長(zhǎng): b = 0.25 d依據(jù) D=3m,得葉徑 d=0.35D=1.05m所以：盤徑 : di= 0.75 d=0.7875m葉高: h = 0.3d=0.315m葉長(zhǎng): b = 0.25 d=0.2625m5、人孔和視鏡人孔的設(shè)置是為了安裝、拆卸、清洗和檢修設(shè)備內(nèi)部的裝置。本次設(shè)計(jì)只設(shè)置了 1 個(gè)人孔，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為： HG215151995 2707 450，開在頂封頭上，位置：角度 75 。人孔R(shí) A視鏡用于觀看發(fā)酵罐內(nèi)部的狀況。 本次設(shè)計(jì)只設(shè)置了 2 個(gè)視鏡，開在頂封頭上，位置：角度 30 、60。6、接口管管道接口：進(jìn)料口：承受焊接，接口管徑 ?78*4 mm ，開在封頭

35、上，位置：角度 45 度； 排料口：承受焊接，接口管直徑 ?78*4 mm，開在罐底；進(jìn)氣口：承受焊接，接口管直徑 ?72*3.5 mm，開在封頭上，位置：角度75度 ；15專業(yè)資料完善整理word 文檔可以編輯排氣口： 承受焊接， 接口管直徑 ?89*45 mm，開在封頭上， 位置：角 60 度 ； 冷取水進(jìn)、出口：承受焊接，接口管直徑?68*4 mm，開在罐身圓柱體上； 補(bǔ)料口：承受焊接，接口管直徑 ?78*4 mm，開在封頭上；取樣口： 承受外螺紋連接 ?21*3 mm ，開在罐身圓柱體上。儀表接口：液位計(jì)：承受標(biāo)準(zhǔn)： HG5 1368溫度計(jì)：Pt100 型型號(hào)：R61壓力表： 彈簧管壓

36、力表 徑向表),d1=20mm,精度 2.5，型號(hào) Y-250Z,開在封頭上溶氧探頭： SE-N-DO-F pH 探頭：PHS-2 型表 2-2種子發(fā)酵罐主要部件尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果步驟工程及代號(hào)罐體材料罐體壁厚人孔封頭壁厚擋板寬度擋板數(shù)攪拌器種類攪拌器層數(shù)攪拌器直徑參數(shù)及結(jié)果16MnR 鋼10mm 50015mm 0.3m5 個(gè)6-6-6 箭葉31m備注由工藝條件確定計(jì)算查閱文獻(xiàn)得計(jì)算計(jì)算計(jì)算查閱文獻(xiàn)得查閱文獻(xiàn)得計(jì)算發(fā)酵罐的設(shè)計(jì)1、發(fā)酵罐承受圓柱形器身，底和頂為錐形蓋，選取構(gòu)造尺寸的比例關(guān)系如下： H=1.5D，h1=h2=0.1D11 2V 全2.1.10 Hhm785D (h)200331

37、32專業(yè)資料完善整理word 文檔可以編輯16專業(yè)資料完善整理word 文檔可以編輯經(jīng)計(jì)算得 D=5.46m, H=8.19m, h1=h2=0.546m設(shè)發(fā)酵罐數(shù)為 N 個(gè)，則發(fā)酵罐的有效容積：V=WT/N- 公式(1)有效V=V 公式2全容積有效式中 W每小時(shí)進(jìn)料量； T發(fā)酵時(shí)間；N發(fā)酵罐數(shù)依據(jù)閱歷值，一樣取發(fā)酵罐填充系數(shù)為20090%=39(48-12)/N,=90%，則可以得到：計(jì)算得到： N=7.8 個(gè))，則我們需要發(fā)酵罐 N=8 個(gè)主要部件尺寸的設(shè)計(jì)1、發(fā)酵罐壁厚 SSPD2PC(cm)式中 P設(shè)計(jì)壓力，取最高工作壓力的1.05 倍，現(xiàn)取 0.5MPa D發(fā)酵罐內(nèi)徑， D=546c

38、mA 3 鋼的許用應(yīng)力， =127MPa焊縫系數(shù)，其范圍在C壁厚附加量 cm C=C1+C2+C30.151 之間，取 0.7式中 C1鋼板負(fù)偏差，視鋼板厚度查表確定，范圍為C1=0.8mm0.13 1.3，取C2為腐蝕裕量，單面腐蝕取 1mm，雙面腐蝕取2mm，現(xiàn)取C2=2mm C3加工減薄量，對(duì)冷加工 C3=0，熱加工封頭 C3=S010，現(xiàn)取C3=0 C=0.8+2+0=2.8 mm5462.15.1S21272.2.1.30.6570. 281. 82( cm)依據(jù)發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論 ，中國輕工業(yè)出版社， 2022 年。附錄的表 17查詢可知：選用 20mm 厚 A3 鋼板制作。2、

39、封頭壁厚計(jì)算專業(yè)資料完善整理word 文檔可以編輯17專業(yè)資料完善整理word 文檔可以編輯SPD2PC(cm)式中 P=0.5MPa， D=467cm， =127MPa，0.738C=0.08+0.2+0.1=0.38 cm= 0.7S5461.25221272.1.122.25.170.892(cm)選用 20mm 厚 A3 鋼板制作3、進(jìn)出口管徑 稀糖液進(jìn)口管徑：稀糖液體積流量計(jì)算： 依據(jù)物料衡算結(jié)果可知， 每小時(shí)進(jìn)入醪塔體積流量為47373，醪液密度為 1200 kg/m3，則 V=47373/1200=39.5 m3/h3/h，設(shè)其流速為 0.42m3/s，則進(jìn)料管截面積為：稀糖液體

40、積流量為 39.5mFQ1. /36000.0 2 6 1m 2物V0.42F物m0.2612，管徑=0.785d物 Fd0.1820.7850.785取無縫鋼管 2006mm 可用。稀糖液出口管徑：由于出口物料量要比進(jìn)口物料量大些， 按說出口管徑應(yīng)當(dāng)比稀糖液進(jìn)口管徑大些，所以取 2107 無縫鋼管就可以滿足了。排氣口管徑：取 2508 無縫鋼管4、支座選擇由于發(fā)酵罐很大，總重量較大，選用裙式支座，并用鋼筋混凝土制做。2.2.3物料衡算1、玉米原料生產(chǎn)酒精的總化學(xué)反響式為：專業(yè)資料完善整理word 文檔可以編輯C12H22O11H2O 2C6H12O6 4C2H5OH 4CO2蔗糖342葡萄糖

41、360乙醇1841762、生產(chǎn) 1t 1000kg無水酒精的理論蔗糖消耗量：10003421841858.73、生產(chǎn) 1t1000kg燃料酒精( 燃料酒精中的乙醇 99.5%以上，相當(dāng)于 99.18% V18專業(yè)資料完善整理word 文檔可以編輯) 的理論蔗糖消耗量： m1858.7 99.181843.54、生產(chǎn) 1t 1000kg燃料酒精實(shí)際蔗糖消耗量：生產(chǎn)過程中蒸餾率為 98，發(fā)酵率為 90，則實(shí)際蔗糖消耗量為：2.1.13 98 9020905、生產(chǎn) 1t( 1000kg)燃料酒精玉米原料消耗量：玉米原料含可發(fā)酵性糖 10%，故 1 噸酒精玉米消耗為： 209010 =20900kg2

42、.2.1.5發(fā)酵醪量相應(yīng)酒母培育和發(fā)酵過程放出二氧化碳量為：100099.18 098 0176 0968承受單濃度酒精連續(xù)發(fā)酵工藝，把含固形物25的稀糖液，設(shè)稀釋成 25的稀糖液。184 088的玉米稀釋成濃度為22經(jīng)連續(xù)稀釋器可得稀糖液量為： 418085/25=14212 kg 即發(fā)酵醪量為： 14212kg酒母生殖和發(fā)酵過程中放出 968kg 的二氧化碳，則蒸餾發(fā)酵醪的量為： 14212-968 100+6=14039kg其中酒精捕集器稀酒精為發(fā)酵醪量的6100099.18蒸餾發(fā)酵成熟醪的酒精濃度為：2.2.1.6成品與廢醪量承受差壓蒸餾兩塔流程蒸餾。0 098 0000140390.

43、914玉米原料雜醇油產(chǎn)量約為成品酒精多醇油量為 10000.3 =3kg0.250.35，現(xiàn)以 0.3計(jì)，則雜設(shè)醪液進(jìn)醪溫度為 t1=55，塔底排醪溫度為 t4=85，成熟醪酒精濃度為B1=7.14，塔頂上升蒸汽的酒精濃度 50v即 42.43w，生產(chǎn)1000kg酒精則1、醪塔上升蒸汽量為：V 1=140397.14/42.43=2363 kg2、殘留液量為：WX=14039-2363=11676kg3、成熟醪量比熱容為：C1=4.18 1.019-0.95B1專業(yè)資料完善整理word 文檔可以編輯=4.18 1.019-0.95 7.14=3.98KJ/kgK 19專業(yè)資料完善整理word

44、文檔可以編輯4、成熟醪帶入塔的熱量為：6Q1 =F1C1t1=14039 3.98 55=3.08 10 KJ5、蒸餾殘液內(nèi)固形物濃度為：F BB11140397.1400008.592W11676X6、蒸餾殘留液的比熱：2C24.18(10.378B)4.18(10.3788.590)4.04 KJ /(kgK )07、塔底殘留液帶出熱量為：QWCtKJ”116764.04854.0110 6 ()4X248、查附錄得 42.43酒精蒸汽焓為 2045KJ/kg。故上升蒸汽帶出的量為：Q3V i236320454.83106 (KJ )1塔底真空度為 -0.05MPa表壓，蒸汽加熱焓為 2644KJ/kg，又蒸餾過程熱損失 Qn 可取傳遞總熱量的 1，依據(jù)熱量衡算，可得消耗的蒸汽量為：”666 QQQQ4.83104.01 103.0810D34n11IC t0 W40(26444.1885)992542(kg)假設(shè)承受直接蒸汽加熱，則塔底排出廢醪量為：WDX11676+2542=14218kg120220t/a 玉米原料酒精廠物料衡算表生產(chǎn)物料衡算1000kg99.5%kgt t酒精物料量燃料酒精100033338020229玉米原料2090013933334.483600次級(jí)酒