年产10万吨酒精厂糖化设备工艺设计

毕业设计说明书题目:年产10万吨酒精厂糖化设备工艺设计院系名称:生物工程学院专业班级:生物工程072学生姓名:谭兰学号:07051020220指导老师:邓静四川理工学院毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目：年产10万吨酒精厂糖化设备工艺设计学院：生物工程专业：生物工程班级：生工072学号：07051020220学生：谭兰指导教师：邓静（教授）接受任务时间：2011.03.01教研室主任：（签名）二级学院院长：（签名）1．毕业设计（论文）的主要内容及基本要求⑴、全厂工艺论证；⑵、全厂物料衡算、主体设备热量（蒸汽、冷媒）、水量衡算；⑶、重点车间主体设备选型设计计算及附属设备设计选型；⑷、图纸绘制要求：①、全厂工艺流程方框图重点车间带控制点工艺流程图；②、重点车间带控制点工艺流程图；③、主体设备装配图。⑸、撰写设计说明书一份；⑹、产品规格：食用酒精；⑺、生产原料：玉米；⑻、生产安排：年生产天数为300天；⑼、厂址：山东某地。2．指定查阅的主要参考文献及说明⑴、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；⑵、梁世中主编.生物工程设备[M].中国轻工业出版社.2005；⑶、姚玉英主编.化工原理(上、下)[M].天津大学出版社.1999；⑷、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；⑸、贾树彪主编.新编酒精工艺学[M].化学工业出版社,2009年。3．进度安排进度设计（论文）各阶段名称起止日期1全厂工艺流程及工艺参数的选择与论证03月14日-04月10日2工艺计算04月11日-04月24日3重点车间主体设备设计及附属设备选型04月25日-05月15日4图纸绘制05月16日-05月29日5设计说明书撰写、排版及装订05月30日-06月12日注：本表在学生接受任务时下达摘要I摘要本设计为年产十万吨酒精厂糖化设备工艺的设计。依据山东的特点选择以玉米为原料生产使用酒精。工艺上的设计为：在淀粉质原料的蒸煮、糖化工艺方面采用一级真空冷却连续糖化双酶法液化糖化工艺（提高淀粉利用率）、在发酵方面，采用了应用耐高温酒精酵母、连续发酵工艺（提高生产效率）、三塔半直接式蒸馏（保证产品质量及提高热能利用率），通过物料衡算、设备选型计算，用水计算等合理优化设计生产工艺过程。关键词：食用酒精，液化糖化，发酵，蒸馏前言II前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。生产酒精只是利用了玉米中的淀粉，玉米的部分仍可综合利用，生产出药物、食品添加剂以及专用饲料和农业复合肥等产品。在综合利用方面以二氧化碳的回收利用最为普遍，有的厂利用二氧化碳制造干冰、纯碱和小苏打。在自动控制仪表方面也有进展，有的厂已采用电脑实现了主要工序集中控制，目前，我国一些酒精厂正在朝着生产过程全面实行自动化方向发展。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。目录I目录摘要.................................................I前言................................................II第一章工艺论证......................................11.1酒精生产的原料和辅助原材料...................................11.1.1酒精简介及食用酒精的标准...............................11.1.2酒精发酵机理...........................................21.1.3酒精生产的原料.........................................21.1.4酒精生产的辅助原材料...................................31.2淀粉质原料酒精生产...........................................51.2.1工艺流程...............................................51.2.2原料的预处理...........................................71.2.3原料的水热处理.........................................71.2.4蒸煮醪的糖化...........................................81.2.5糖化醪的发酵、蒸馏....................................101.2.6酒精生产副产品的回收利用与污水处理....................11第二章全厂物料衡算............................132.1酒精生产过程的总物料衡算....................................132.1.1原料消耗的计算........................................142.1.2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..................................192.2糖化车间抽真空量计算........................................222.3蒸煮工段热量平衡衡算........................................232.4糖化冷却工段物料和热量衡算..................................252.6水平衡计算..................................................26第三章糖化设备的设计与选型.....................303.1真空冷却连续糖化设备计算....................................303.1.1真空冷却气液分离器....................................303.1.2水喷射真空泵..........................................313.1.3糖化罐容积的确定......................................333.1.4螺旋板式换热器........................................343.2主要设备糖化罐选型..........................................353.3附属设备选型................................................363.3.1螺旋板式换热器........................................363.3.2温度计接口............................................363.3.3人梯..................................................363.3.4桨式搅拌器............................................37目录II3.3.5人孔..................................................373.3.6视镜..................................................383.3.7放料阀................................................383.3.8耳式支座..............................................38参考文献.....................................39致谢........................................40第一章工艺论证1第一章工艺论证1.1酒精生产的原料和辅助原材料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78.3°c，熔点为-114°c，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所示: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，无异味无异臭口味纯净，微甜纯正，微甜较纯正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≤51060氧化时间/min≥403020醛/mg/L≤1330甲醇/mg/L≤250150正丙醇/mg/L≤235100异丁醇＋异戊醇/mg/L≤1230酸（以乙酸计）/mg/L≤71020酯（以乙酸乙酯计）/mg/L≤101825四川理工学院毕业设计2不挥发物/mg/L≤102025重金属（以Pb计）/mg/L≤1氰化物（以HCN计）/mg/L≤51.1.2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。1.1.3酒精生产的原料在我国玉米又名包谷，苞米，珍珠米，棒子，大黍等，在粮食中占有重要地位。由于玉米具有产量高、增产潜力大、适应性强、营养丰富、用途广泛等特点，第一章工艺论证3因此，玉米对酒精工业的发展产生了重要影响。玉米除了可以产生酒精之外，还可以得到植物玉米油及营养酒糟（DDGS）。穗心可以制取结晶木糖醇等。玉米中，黄玉米的淀粉