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1酒精生产工艺学2石油是怎样形成的？中国的石油现状石油的未来……3第一章绪论•酒精学名乙醇•在常温下呈无色液体有香味，易挥发，可燃，•化学式：C2H5OH。4•加工不同原料为酒精的过程和方法的科学，称为“酒精工艺学”5酒精工业生产方法•微生物发酵法：利用合适的原料（淀粉质、糖质或纤维质等）在微生物作用下生成酒精的方法，称为发酵法，制成的酒精称为发酵酒精。•化学合成法：利用石油或天然气的裂解气、工矿企业以及电石等为原料，经化学合成反应制成酒精的方法。本课程叙述的工艺只涉及发酵方法生产酒精6课程安排•绪论2•原料及辅料2•淀粉质原料酒精生产工艺8•糖质酒精生产工艺4•纤维质原料酒精生产工艺4•副产品综合利用及课程总结27课程要求•根据原料的特点及工厂实际情况，选择合理的工艺流程和工艺条件；•发现和解决常规酒精生产中的技术问题维持生产的正常运转；•初步具有开发新菌种，新工艺和新技术的科研能力；•初步具有酒精工厂工艺设计能力。8酒精的种类•1)高纯度酒精：专供国防工业、电子工业与化学试剂用；•2)精馏酒精：供国防工业、化学工业使用；•3)医药酒精：主要用于医药；•4)工业酒精：主要用于油漆的稀释，合成橡胶等工业生产，或燃料使用。9酒精的用途及在国民经济中的作用•食品工业•化工产品•医药工业•农业，国防，染料•燃料•副产物的用途10酒精工业发展史12世纪最早记录18世纪首次报道无水酒精生产方法二次大战后，萎缩石油禁运，再次兴起81年后，石油价格下降，进入低谷目前，石油价格一路攀升，新绿色能源称为研究热点11世界酒精生产概况•美国、巴西、中国、俄罗斯四大酒精生产国•2001年中国已居于世界第三•2010年全球增至约6100万吨（？）•主要增长点来自燃料乙醇12我国酒精行业的基本状况•中国是第三大食用酒精生产国；•酒精产量占全球13.5%；•2006年以后随着全球替代能源开发步伐的加快，世界各国对酒精需求量快速增长，促使我国酒精产能迅速扩张，出口量也得到了大幅度上升。国内酒精行业的形势在发生着不断的变化。132013年，中国酒精产量实现了增速回升。统计全国规模以上（年主营业务收入在2000万元及以上的工业法人企业）的149家企业数据显示，2013年，全国发酵酒精产量911.55万千升，比2012年同口径统计产量848.76万千升，增长7.40%。产量增长率比去年3.46%有所回升。根据国家统计局的统计快报，在统计的20个省（市、区）中，产量较多的前五个省份及产量分别是：河南省226.16万千升、吉林省160.26万千升、黑龙江131.80万千升、江苏省114.81万千升、广西80.90万千升。增长量较多的前五个省份及增长量分别是，河南省增长19.92万千升、黑龙江18.09万千升、广西10.11万千升、吉林省7.95万千升、江苏省5.70万千升。减少量最多的五个省份分别是，山西省减少6.54千升、河北省2.10万千升、安徽省1.73万千升、新疆1.40万千升和湖北省1.27万千升。14中国酒业协会统计，2013年，全年燃料乙醇产量合计221.7万吨，比2012年产量增长7.36%。全年每千升酒精销售利润为456.6元，2012年为485.7元，销售利润率下降6.0%。“全年酒精价格基本稳定，单位酒精利润水平下滑。”王琦表示，受国内经济增速下降的大环境影响下，同时，酒精产能严重过剩和酒精市场下游需求不足的影响，全年普级酒精价格在5800～6400元/千升之间波动，形成年初和年底较高的微“U”形价格走势。主要原料玉米价格也保持在平均2200元/吨，木薯价格平均在1900元/吨，全年价格波动均不大。15外部环境•一、运输•二、税收•三、环保•四、白酒调整税率•五、酒精出口退税政策的取消16内部结构•一、原料•二、新扩建酒精厂增多•三、行业内竞争结构•1、供求关系•2、产品结构调整•3、酒精区域分布•4、企业单体规模逐渐扩大•5、新增产能逐渐由销区向原料产区转移17原料占成本的百分比原料18木薯的进口价格走势19产品结构调整20企业单体规模逐渐扩大2122区域分布23供求关系24原料预处理水蒸煮蒸汽糖化糖化剂发酵酵母二氧化碳蒸汽蒸馏酒精杂醇油醛酯酒糟生产工艺淀粉质原料酒精生产工艺流程糖质原料酒精生产工艺流程25第五节存在的问题及对策一、问题成本高；原料受限酒糟处理如何提高发酵力二、研究方向纤维原料代替粮食原料节能：无蒸煮工艺，浓醪发酵，酒精节能回收提高发酵强度菌种选育酒糟综合利用，生成SCP,DDGS，燃料，饲料等26课外学习资源•网站：中国酒精网，中国酒精新闻网，中国木薯酒精网等；CNKI，维普，万方；百度，google……•书籍：27第二章原料、水、辅料•第一节原料•一、定义•可发酵性糖或可以转变为可发酵性糖的物料•二、选用原则•资源丰富；产地便利；含糖多，蛋白质适中；价格便宜28三、常用及潜力原料种类1、淀粉质原料（P8）80%酒精厂采用（1）玉米65-73%淀粉8-10%蛋白质种植广、产量高、籽机构特殊淀粉颗粒小、紧密、不易糖化玉米酒精糟的利用价值大292）甘薯干＞65%淀粉种植广、淀粉颗粒大、易糊化薯干不易保藏，病害多30（3）木薯＞69%苦木薯＞甜木薯淀粉含量高，“淀粉之王”生长快、耐旱耐贫瘠31（4）其他高粱（产量低、含单宁、色素等有害物）小麦、大麦、燕麦等322、糖质原料废糖蜜：蔗糖、甜菜降低能耗，降低成本；产量不足，受糖厂生产约束（1）甘蔗糖蜜（南方）外观：棕黄或黑褐色，浓稠，无杂物，无异味，无发酵迹象成分：pH6.2左右，含氮量0.5%，含磷较高33（2）甜菜主要含蔗糖，pH7.4，含氮量1.68-2.3%可利用氮源12-20%，含磷0.03-0.06%343、纤维质原料（1）农作物秸秆、麦草、稻草、玉米杆、玉米芯、高粱杆、花生壳等（2）工厂纤维、半纤维下脚料甘蔗渣，600万吨甘蔗渣可产酒精70万吨造纸行业下脚料（3）城市垃圾35第二节水一、酒精生产用水生产1t酒精，约消耗120t左右的水工艺过程用水，成品、半成品冷却用水、锅炉用水各种洗涤用水二、酒精生产用水要求符合饮用水标准，硬度＜7mgCa/L。不能使用RA值过大的水，因为整个过程都需要在酸性环境下进行。36三、水质处理（略）四、循环用水1、清液回用2、冷冻制水3、浓醪发酵4、CIP在线清洗37第三节辅料1、原料（1）麸皮：制备霉菌糖化剂的良好材料（2）米糠：制备液体曲的主料382、其他辅料（1）营养盐过磷酸钙，磷盐，甜菜糖蜜(NH)4HPO4，尿素，氨水，氯化钾，硫酸镁（2）脱水剂苯，离子交换树脂，氯化钙（3）酸硫酸，盐酸，磷酸（4）洗涤，消毒剂及消泡剂氢氧化钠，碳酸钠，次氯酸钠，符合消毒剂，福尔马林；消泡剂包括油酸，菜籽油，泡敌39第三章淀粉质原料生产工艺40第一节特点一、粉碎原料二、水热处理三、酸、酶处理成可发酵性糖，需一个糖化过程41第二节原料的预处理一、预处理的目的与内容1、除杂泥土、沙石、纤维质杂物；二筛，一去石，二磁性2、粉碎利于糊化及液化二、除杂筛选，风选，磁力除铁设备，平面回旋筛，TCXT系列强力永磁筒42三、粉碎1、目的使淀粉颗粒能从细胞中游离出来，吸水膨胀。2、优点与整料蒸煮比，节省消耗的蒸气糊化较彻底，出酒率高改善劳动条件，减轻劳动强度433、方法干式：锤式粉碎机湿式：原料粉末不飞扬，减少损失，又可改善劳动条件4、粉碎比X=D/d，粗粉，1:10-15；细粉，1:30-4044四、输送1、方式机械输送：皮带、螺旋、斗式提升机气流输送混合输送：粗粉用机械，细粉后用风送452、特点机械输送：原料损失大，条件恶劣；不能除硬杂物质，筛板容易损坏；气流输送：可以提高锤碎效率至于节能则具体情况而定46五、预处理的流程大气布袋除尘器粉料回收风机甘薯干料斗吸风管旋风分离器螺旋输送器粉碎粉浆预煮罐47第三节淀粉质原料的蒸煮一、目的淀粉颗粒破裂灭菌二、淀粉粒的结构淀粉是以颗粒状态存在，由直链及支链淀粉、少量的矿物质、脂肪酸等整齐排列而成的颗粒。有单粒体，复粒体，半复粒存在玉米是单粒，甘薯有单有复，薯类淀粉颗粒大，易于糊化，谷类难。48小麦淀粉颗粒大米淀粉颗粒土豆49大麦淀粉颗粒50三、淀粉在蒸煮过程的物理化学变化1、糊化的概念淀粉在水中经加热后出现膨润现象，继续加热，成为溶液状态，这种现象称为糊化，处于这种状态的淀粉称为a-淀粉。膨润现象：在水中经加热后，一部分胶束被溶解，空隙逐渐扩大，淀粉粒因吸水而膨胀，胶束消失，这种现象称为膨润现象。51糊化的过程·第一阶段：水温未达到糊化温度时，水分只是由淀粉粒的孔隙进入粒内，与许多无定形部分的极性基相结合，或简单的吸附，此时若取出脱水，淀粉粒仍可以恢复。·第二阶段：加热至糊化温度，这时大量的水渗入到淀粉粒内，引起淀粉粒溶胀并蜂窝一样紧密地相互推挤。扩张的淀粉粒流动受阻使之产生粘稠性，并随温度升高，粘度增加。·第三阶段：使膨胀的淀粉粒继续分离支解，当在95℃恒温一定时间后，则粘度急剧下降。淀粉糊冷却时，一些淀粉分子重新缔合形成不可逆凝胶。5250587053406070542、组织与细胞变化（1）预煮淀粉、纤维素膨化，细胞内物质部分溶解，组织坚固性减弱；（2）蒸煮120-135℃，果胶质膨化溶解；145-150℃淀粉从细胞内释放（3）后熟组织与细胞未失去原态，在吹醪时，由蒸煮锅吸出，压力发生巨大变化，使细胞破裂，组织完全碎解553、化学变化（1）纤维素不变化（2）半纤维素多聚戊糖分解为木糖及阿拉伯糖等，木糖失水易形成糠醛不利发酵（3）果胶细胞壁的组成成分（RCOOCH3）n+nH2O(RCOOH)n+nCH3OH薯类产生的甲醇多于谷物类，因而对薯类蒸煮温度不宜过高。果胶酸56（4）淀粉基本没有淀粉水解；但在预煮过程，可能会形成低聚糖，造成发酵糖的损失。（5）糖分单糖和低聚糖甘薯：麦芽糖；谷物：蔗糖黑色素的生成：己糖脱水羟甲基糠醛甲酸+糠尾酸聚合或AA缩合黑色素黑色素的生成造成了糖与AA的损失57焦糖的形成焦糖糖羟甲基糠醛果糖（fructose）＞葡萄糖（glucose）减低酒精产量原因：局部过热引起，碱性条件＞酸性条件措施：增加料水比，减小蒸煮压力58（6）含氮物的变化＞100℃，可溶性蛋白下降（7）酸度：上升，果胶酸的生成59四、主要的影响因素1、原料的粉碎度2、加水比适度，加量少，醪液浓度大，含酒精浓度高，节约能耗提高设备利用率；加水量过少，不易煮透，易产生黑色素与焦糖，不易输送加水量过多，能耗大，设备利用率低，生产能力下降甘薯，1:3-1:4；玉米，1:2.8-1:3603、投料水温，预煮时间投料水温高，原料吸水膨胀快，浸泡越透，整粒原料投料水温要求80-90℃；粉状原料温度50-55℃，边投料边搅拌，防止结块，投料结束立刻升温至75-80℃。4、蒸煮压力与时间糊化程度与蒸煮压力，温度，时间成正比。压力过高，温度高，可发酵性糖损失大，产甲醇多。615、循环换汽间歇蒸煮过程中，“放乏汽”，一定时间间隔放走锅内部分蒸汽。目的：形成压力差，起搅拌目的；排除原料中的有害物质，氢氰酸，甲醇等薯类适当增加排乏汽的次数。62第二节蒸煮的工艺方法一、间歇蒸煮1、设备：立式锥形蒸煮锅蒸汽分几路进入，受热均匀，锥底结构有利于放乏汽时的搅拌。容积5-15立方米，投料1000-2000t632、工艺条件（1）加热间歇蒸煮加水投料升温蒸煮吹醪加水：蒸煮车间废水或由蒸汽加热的热水薯干1:3-4；谷类1:2.8-3投料：整粒投完进汽粉状匀浆后进汽升温：40-50min，有的升温前浸泡30min64蒸煮：一般10-15min排乏汽，3-5min。装量70-80%吹醪：利用压力，原料从蒸煮锅排出，10-15min652、连续蒸煮工艺（1）罐式我国常用；原料利用率大于间歇蒸煮，提高1-2%；占地面积大，时间长，有滞留滑漏现象66（2）管式连续蒸煮工艺出酒率高673、塔式连续蒸煮工艺蒸汽耗量低68三、新工艺介绍1、喷射液化（1）液化喷射器的结构，如下图（2）特点传热效率高，可以达到100%；蒸汽用量少，高效节能；结构轻巧，控制精度高；操作运行平