年产370万吨优级食用酒精生产装置发酵工段的工艺设计.docx

吉林化工学院生物与食品工程学院课程设计年产3.70万吨优级食用酒精生产装置发酵工段的工艺设计 学生学号： 学生姓名： 专业班级： 指导教师： 职 称： 起止日期： 2015.4.142015.4.28 吉 林 化 工 学 院Jilin Institute of Chemical Technology目录摘 要IVAbstractV第1篇 设计说明书1第1章 绪论11.1 设计项目的意义及依据11.2国内外研究状况11.3 可行性分析21.2 产品方案及生产规模3第2章 工艺论证42.1 生产方法42.1.1粉碎工段42.1.2液糖化工段52.1.3发酵工段生产方法52.1.4精馏工段生产方法52.2 设计厂区的自然条件62.2.1环境卫生62.2.2地理位置62.2.3地质条件62.2.4气象条件62.2.5抗震条件62.3原料、产品规格及公用工程72.3.1 玉米原料规格72.3.2 酶的规格72.3.3 酵母的规格72.3.4 营养盐、酸、碱的种类及规格72.3.5 产品及副产品的产量72.3.6公用工程82.4 厂址及原料运输82.4.1.原料供应与产品销售82.4.2.能源供应82.4.3.给排水82.4.4.所选厂址应有足够的面积82.4.5.交通运输82.4.6.企业协作与城市规划92.5 环保和安全92.5.1 纯酒精的性质92.5.2 火灾防范92.5.3 粉尘爆炸防范10第3章 工艺设计说明113.1 发酵工段113.1.1生产工序的目的和要求113.4.2生产原理113.4.3原料及产品规格113.4.4流程叙述123.4.5开车前准备工作133.4.6正常开车步骤143.4.7 发酵工艺参数153.4.8停车步骤163.4.9生产异常现象及处理方法17第2篇 设计计算书18第1章 发酵工段物料恒算181.1主要设计条件及工艺参数181.2酵母种子罐进料流量的计算181.3 预发酵罐出料流量的计算191.4 发酵罐流量的计算19第2章 发酵工段设备计算202.1 种子罐202.1.1相关说明202.1.2.种子罐计算202.1.3.种子罐几何尺寸的计算202.2 发酵罐的计算212.2.1 发酵罐物料衡算212.2.2.发酵罐体积的计算212.2.3.发酵罐几何尺寸的计算222.2.4管道计算222.2.5 泵的计算232.2.6发酵工段换热器的计算242.2.7 成熟醪中间罐的计算262.3 发酵工段设备27第3章 总结29致谢30参考文献31摘 要本设计的主要内容是半糖化法 3.70 万吨年优级食用酒精液糖化装置的工 艺设计。并使产品质量达到食用酒精国家标准GB10343-2008。 依据东北地区的特点选择以玉米为原料，厂址选择在有“玉米黄金带”之称的 吉林省吉林市郊区。工艺上的设计为：半塘化法液化糖化工艺(提高淀粉利用率)、 连续发酵工艺（提高生产效率）、六塔压差蒸馏工艺（保证产品质量及提高热能 利用率）、分子筛工艺，通过物料衡算、设备选型计算、水电汽耗的计算等合理 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 关键字：食用酒精 液化糖化 发酵 蒸馏Abstract  The main elements of this design is the output of 41,000 tons process equipments preliminary design of neutral alcohol by Semi-saccharification method.The quality of product come to edible alcohol of national standard GB10343-2008. Based on the characteristics of the northeastern region choose to corn as raw material, the site chosen in a “golden maize belt”, said the outskirts of Siping City, Jilin Province. The process is designed to: double-glycosylated enzymatic liquefaction technology （reduced the heat energy loss）, continuous fermentation process （enhanced the production efficiency）, the five towers pressure distillation technology（both guaranteed the product quality and to raise the heat energy use factor）, molecular sieve technology, through the material balance, equipment selection, the water consumption of electrical calculations ,to design a reasonable optimal processKey words: Edible ethyl alcohol Fluid saccharification Fermentation Distillation第1篇 设计说明书第1章 绪论1.1 设计项目的意义及依据 酒精在我国酿酒行业、化工行业、橡胶工业、油漆涂料工业、电子工业、照相胶片及纸浆生产行业、医药行业、香料工业、化妆品行业等，都发挥着重要作用。 食用酒精作为硬饮料中不可缺少的添加成分，它的品质越来越受到人们的重视，特别是我国做为世界白酒消费大国，食用酒精品质的好坏，就显得更重要了。可以说，食用酒精品质的好坏是涉及到千家万户的大事1。玉米作为酒精生产的主要原料在国内外都得到了普遍应用。随着科学技术的不断发展，酒精生产的传统工艺不断被更新，取而代之的是自动化程度高，操作简单的新技术，新工艺。传统的玉米生产酒精工艺在水、电、汽的消耗上非常大，而且传统工艺在蒸煮过程中由于温度高，会使相当部分的淀粉转化为焦糖，最终会影响到产品的产量和质量。因此研发新工艺，提高酒精的产量和质量是当前酿酒行业的关键。由于微生物发酵法生产工艺成熟，能耗低，对生产设备要求不高，且能就地取材，充分利用本地资源，因此，该法被广泛使用。但由于发酵残糖高，发酵不彻底仍然是瓶颈问题。目前淀粉出酒率与理论值还有一定的差距。经过几十年的努力，我国酒精工厂的发酵醪酒精含量已经增加到10%左右，但与国外发酵醪的浓度普遍在13%以上。发酵浓度低不仅影响了设备的使用效率，而且增加精馏和蒸煮的能耗，在DDGS的回收时处理量也大大增加。为了对发酵工艺进一步改善，本设计采用耐高温活性干酵母进行发酵。提高发酵浓度后，可大幅度地降低产品回收成本，可以由几乎相同的能量消耗精馏出更多的产品。另外，提高发酵浓度后，可以在基本不改动现有设备的情况下提高设备利用率，减少人工和能耗，减少工艺水用量，缩短发酵周期，减少发酵罐清洁费用，减少DDGS蒸发量，从而大大降低了生产成本。1.2国内外研究现状酒精工业是基础的原料工业；其产品主要用于食品、化工、军工、医药等领域，在我国已有近百年的历史。解放前、我国酒精工业基础十分薄弱，只有沿海、东北、四川等地的小生产厂家，建国后我国的酒精工业通过十年的努力、在生产技术上有了很大的提升，但是，在酒精生产的节能，综合利用，自动化方面与国际先进水平还有相当的距离。酒精行业以前主要是国营企业，现在合资、兼并、股份、集体和私营企业的比重增大，随着国企改革的深入，私营企业将会很大的发展，行业管理的难度加大。近年来，随着国家深化改革的发展步伐，酒精行业也出现了前所未有的生产市场危机：（1）酒精生产严重过剩，产需不平衡。（2）酒精市场萎缩，竞争激烈。加上合成酒精，糖酒精的低价冲击，使本来就形势严峻的酒精市场竞争更加激烈，企业开工率低，企业处于频繁开停，维持生产的状态，企业效益大幅下降2。酒精生产的方法主要有化学合成法和生物发酵法两种。世界上百分之九十五的酒精工业采用发酵法。酒精的用途主要有3种：工业用酒精、食用酒精和燃料酒精。世界上主要用于作为燃料，目前世界上普遍应用的燃料酒精有两种3，变性酒精和含水酒精。巴西的燃料酒精工业4 ，巴西目前是 世界上年生产燃料酒精最多的国家也是世界上唯一不使用纯汽油作汽车燃料的国家，主要生产含水酒精和无水酒精。巴西燃料酒精工业主要原料是甘蔗。在巴西有300多家酒精厂，其中的200多家是联合产糖的5。美国式世界上第二大酒精生产国，其中80%为燃料酒精，仅次于巴西的产量。2003年全美以玉米为原料的酒精生产厂有67%采用干磨法，33%采用湿磨法。其生产水平是每蒲式耳玉米生产2.5（湿磨法）2.75加仑的乙醇，产率为0.3125（湿磨法）0.3375（干磨法）6 。欧洲燃料酒精工业起步较晚，而且发展不是很快，EU制定的燃料酒精发展计划大部分归属于整个生物燃料的发展计划中。欧洲的农业发展形式和美国的大不相同。玉米在欧洲的大部分国家都生长得不是很好。小麦和甜菜则更多地用于乙醇生产。欧洲生物燃料的发展很不平均。大多数产品产自法国、德国和意大利，少量的出自西班牙、比利时、澳大利亚和瑞典，英国和其他欧盟国家几乎不生产。我国石油年消费以13%的速度增长，而能源产量只能满足国内需求的70%，是世界仅次于美国的石油进口国，2003年进口原油9112万吨，2004年将超过1亿吨，至2020年要实现GDP翻两番的目标，我们要支付巨大的“能源账单”。我国原发酵酒精生产能力达450-500万吨，约有1100家生产企业，其中大部分（占酒精企业80%以上）是小型企业，年产量在万吨以下。东南亚和澳大利亚的燃料酒精工业；为了进一步发展燃料酒精工业，泰国2003年底调整了甘蔗原料的价格，预计2004年全年将有2600万吨甘蔗被用于生产酒精。泰国政府还致力于发展酒精原料的多样化，木薯、甘蔗渣和糖蜜已经在工业中得到应用。2003年泰国总产甘蔗7400万吨，燃料酒精的生产水平是每吨甘蔗产酒精70升7。印度每年进口原油1.1亿吨，占原油总需求量的70%7。为了减少对原油进口的依赖，印度制定了详尽的计划加大变性燃料酒精的生产。据2002年的统计资料显示，在印度的马哈拉施特拉和阿塔普拉德地区的329个加油站共售出1200万升的变性酒精（E5）燃料8。目前印度主要以粉碎和发酵甘蔗废料生产酒精7。澳大利亚农业部对燃料酒精工业发展制定了详细的规划，在2001年公布的一个计划中提到，争取2010年，年产酒精3.5亿升，相当于现有汽油市场的7%，整个液体燃料市场的1%。农业部发布的信息还包括，2010年以前，确保生物燃料占澳大利亚全国运输燃料总量的2%，为此要在相关项目建设中至少投资5000万美元，至少新建5家酒精厂，新增建筑2300个和新增工作岗位1100个9。1.3 可行性分析从技术上讲，本设计采用工业上成熟的生产工艺，可以实现。从可持续发展上讲，石油是不可再生资源，而酒精是可再生能源，国际上石油能源紧缺，酒精作为一种新型生物能源倍受重视。从市场供求上讲，酒精广泛用于食品工业、化学试剂、医学、农药、油漆、颜料、化妆品、燃料、香料、国防工业、电子工业、航天工业等许多行业，比较乐观。此外，工业酒精是合成橡胶、聚氯乙烯、乙二醇、冰醋酸、苯胺、乙醚、氯乙醇、氯乙烷和乙基苯等的主要原料，还可作为酒基、浸出剂、洗涤剂、溶剂、表面活性剂等。而且，近几年，燃料乙醇在国内的推广，拓展了酒精新的应用领域。表1-1酒精国家标准GB1034-2002-感官和理化指标规定值简表项目单位特级优级普通级外观无色透明气味具有乙醇固有香气、无异味无异臭口味纯净、微甜纯正、微甜较纯正乙醇（20）%（体积）96.095.595.0氧化时间（15）Min403020色度号10硫酸实验甲醇mg/L101060250150醛（以乙醛计）1330正丙醇235100异戊醇+异丁醇1230酸（以乙酸计）71020酯（以乙酸乙酯计）101825不挥发物102025重金属（以Pb计）1氰化物（以HCN计）5（用玉米为原料产品）1. 4产品方案及生产规模工艺以玉米为原料采用半糖化法生产优质食用乙醇，年产量3.85万吨，年工作日330天，酒精产率95%，次级酒精和杂醇油 4.5%。产品质量国家优级食用酒精标准(乙醇含量95%，体积分数)，淀粉含量63%，水分14%18%。第2章 工艺论证众多酒精发酵技术中，在减少杂菌生长和节省能源的应用上浓醪发酵是非常有前景的10酒精发酵生产作为一个成熟发酵产业在我国已有上百年历史。浓醪发酵技术在酒精企业获得普遍的成功和不断的认可，其目的在于： 降低能耗，在酒精生产过程中能耗是继粮耗以外的主要成本，可以使企业获得最大的产率，提高企业生产能力，同时还可以降低生产成本。从粮耗上讲，理论上淀粉的出酒率为61，4，在实际生产过程中，一般出酒率达到54即得率为88，考虑酵母增殖所耗糖分实际已达到90 ，为此酒精生产成本中能耗起主导作用。经验表明，酒分每增加1vol，蒸汽用量将减少300 kg。节约工艺用水，目前一般酒精厂的料水比为1：2530，采用浓醪工艺为1：1820，吨酒精用水节约2 t以上。降低DDGS的生产成本，提高其出率。发酵醪浓度高，固形物含量也高，分离、干燥费用就低，其出率也高。减少废水量。提高设备利用率。11采用浓醪发酵生产酒精，可缩短发酵周期，降低能耗，提高设备利用率，蒸馏能耗少,生产成本低及酒糟易处理等优点,是一种具有巨大应用价值的酒精发酵技术12。目前，大量研究表明，在玉米酒精浓醪发酵过程中分别添加适量植酸酶、酸性蛋白酶、纤维素酶、木聚糖酶，可进一步提高酒精产量，增加原料 出酒率13-15。 因此，研究开发适于酒精生产的辅助酶制剂是降低酒精生产成本的重要手段之一。16然而, 酒精浓醪发酵时, 高底物浓度和高酒精度会限制酵母菌的生长繁殖,对酒精发酵产生强烈的抑制作用。因此,发酵工艺的改进和耐高浓度酒精酵母的选育是实现酒精浓醪发酵工业化生产的关键。17酿酒活性干酵母应用于酿酒行业和超级酿酒酵母应用于酒精浓醪发酵，不仅是我国酿酒工业的技术革命，而且极大地推动了酒精行业的技术快速发展。目前，酿酒活性干酵母广泛应用于酿酒工业和酒精的浓醪发酵以及燃料酒精工业。针对酒精生产原料的变化，酒精生产工艺的不同，酿酒活性干酵母的适应性和发酵浓度将会提高；酵母对温度、渗透压以及对产物、底物的抑制的敏感度将降低；酒精生产工艺的控制要求将进一步提高，对酿酒活性干酵母对酵母质量的要求也将更高。(孙悟) 18安琪公司的玉米酒精专用的“超级耐高温酿酒高活性干酵母”这一新酵母品种，开始用其代酒原高温酿酒酵母用于生产并验浓发酵在不改变原产设备的条件下收到良好的效果。2.1 生产方法2.1.1粉碎工段玉米中淀粉含量高达70%左右，蛋白质含量占9.7%，胚芽含量占6%8%，纤维含量9.8%。玉米不仅是生产酒精的良好原料，而且在生产酒精的同时，应开展提取玉米油、蛋白等综合利用。以玉米为原料生产酒精，目前国内大多均采用干法粉碎生产，胚芽、蛋白等没有被充分利用，这是资源的极大浪费；而国外发达的资本主义国家则采用湿法生产，同时对玉米各组分实行综合利用。工业上从节省能耗和占地面积角度考虑，选用的是干法粉碎。2.1.2液糖化工段 为简化生产工艺，便于工业化生产，我们采用添加液化酶和糖化酶即所谓双酶法的生产工艺。糖化是淀粉发酵生产酒精的重要前期处理步骤。糖化工艺为半糖化法。半糖化法可以降低由于糖份过高而在发酵过程中产生的底物抑制。半糖化法可以缩短酿酒周期，生产实际证明半糖化法还可以提高出酒率。相反全糖化法糖分过高，在发酵过程中容易产生底物抑制。因此我们采用半糖化的方法法进行工艺生产。糖化酶将淀粉液化产物糊精及低聚糖进一步水解成葡萄糖。糖化酶能作用于淀粉、糊精、低聚糖等，是糖苷键连接的葡萄糖残基逐个水解分离。糖化酶也能水解麦芽糖为葡萄糖。2.1.3发酵工段生产方法采用大罐连续发酵方法，共采用8个罐。第一个罐和第二个罐作为干酵母的复水活化，可适量加入营养盐，第三个罐至酵母的扩大培养， 第四个罐至第六个罐是主发酵罐，第七个罐是后发酵罐，第八个罐作为成熟醪中间罐，并可在发酵不彻底时作为发酵罐使用。酵母菌种采用干酵母，在使用前只需复水活化即可，省去了菌种培养的过程。31、41罐主要用于活性干酵母的复水与活化。糖化醪进入前，应先对该罐进行CIP清洗。缓缓加入糖化醪，是还原糖的浓度保持在10%左右，向61罐输送种子液。61罐是一个扩大培养罐，pH值为3.63.8，通过螺旋板式换热器将温度控制在3132，糖化醪、种子液、洁净的空气、营养盐等连续进料。物料经底部离开61罐，部分回流，部分由泵从顶部进入到81罐，该罐是一个主发酵罐，发酵速度迅猛，它的液位，PH值和温度控制与61罐一样。81罐产生的热量很大，发酵完后，物料还是经底部留出部分回流，部分由泵从82罐顶部进入，一般情况下，81、82、83都是主发酵罐，84属于后发酵罐。在后发酵罐阶段，还原糖的浓度较低，酵母逐渐老化，因此发酵速度变慢，物料离开84罐后，进入到0311罐，准备进入精馏工段。发酵温度为32左右：温度过高，菌种老化；温度过低，菌种生长不好。大罐连续发酵法操作方便、生产稳定、易于实现过程的自动化控制，设备利用率高。2.1.4精馏工段生产方法采用六塔差压精馏技术。采用该流程，可生产优级食用酒精，每吨酒精耗蒸汽量仅为2.1t，比常压精馏每吨酒精可节约2t多蒸汽。整个过程的热量被循环使用，从而节约了大量能量，而且所生产的酒精纯度高，弥补了传统精馏技术能耗高、产品纯度低的缺点。同时，在精馏塔可以得到副产品杂醇油。粗馏塔底的酒精糟用于生产高蛋白饲料，然后，再经过萃取，从饲料中提取玉米油。2.2 设计厂区的自然条件2.2.1环境卫生表 21国家区域标准项目一级区域二级区域三级区域空气含尘量（mg/m3）<0.150.150.3>0.5高度洁净区一般标准区污染区2.2.2地理位置厂址选择满足以下几点要求：防洪：厂区应设在历年最高洪水线0.5m以上；郊区；主要风向：居民区的下风侧；排水：平地坡度不小于0.5%，在主要地段不大于2%；大型厂4；中型厂6%；小型厂10%；水质合格，水量够用。2.2.3地质条件 避免在溶洞、沼泽、断裂带、流沙、矿区上面建厂。地耐力：一般15t/，另外，还应该注意冻土层。2.2.4气象条件 要求积累10年以上的资料，有最高，最低，平均资料。风向：建在当地全年主导风向的下风侧。气温如表 22：表 22 吉林市气温表气温最热月最热时平均极端最低最热月平均最冷月最低时平均最冷月平均25.3（7月）34.922.734.916.92.2.5抗震条件我国规定：地震6度裂度或以下适合建厂；地震7度裂度地区适合加固厂房。造价增加15%，不适合建厂；对于地震8度裂度地区，采取更为严格的措施，包括采用框架结构，梁加大，造价增加30%，不适合建厂。2.3原料、产品规格及公用工程2.3.1 玉米原料规格表2-1 玉米原料规格项目淀粉含量（%）水分（%）杂质霉变来源规格6314少无市场或农村收购2.3.2 酶的规格表2-2 液化酶、糖化酶的规格项目规格保质期厂址液化酶2.53.5万/ml25，3个月天津市经济技术开发区南海路150号糖化酶10万/ml25，3个月吉林市经济开发区三号道2.3.3 酵母的规格表2-3 酵母的规格名称配料用途用量超级安琪耐高温活性干酵母天然酵母、乳化剂酒精浓醪发酵按吨原料：0.1%0.2%按乙醇：0.3%0.1%保质期生产商12个月安琪酵母股份有限公司2.3.4 营养盐、酸、碱的种类及规格表2-4 发酵工段辅助原料的种类及规格项目规格磷酸氢二氨养分尿素总氮硫酸浓度14%18%氢氧化钠浓度10%烧碱液浓度50%，CIP清洗抑菌物质青霉素呈酸性，在特定情况下减少其用量，可以提高种子罐的pH值；一般交替使用，防止细菌产生抗药性。抑菌灵2.3.5 产品及副产品的产量表 2-5 产品和副产品规格名称年产量（吨）食用酒精38500工业酒精760杂醇油19002.3.6公用工程表 2-6 公用工程参数名称规格说明1工艺水符合饮用标准262糖化发酵冷却水无腐蚀、无泥沙、低硬度0.35MPa(表) 183蒸馏塔冷却水无腐蚀、无泥沙、低硬度0.35MPa(表) 284动力电380v±5%三相带零线5低压电220v 50Hz±5%-6无菌压缩空气0.2MPa(表) 露点-40工作压力200N·m3/h7加热用水蒸气0.6MPa(绝压)液化、糖化、糊化、蒸馏9加热用水蒸气0.3MPa(绝压)空气过滤器消毒2.4 厂址及原料运输 2.4.1.原料供应与产品销售所选的厂址应尽量接近原料产地，异地原料应保证供应方便，减少运输损失，进厂后需有相应的储备工艺，以保证正常生产，降低原料成本。选择厂址时，应考虑满足把本地区的风俗习惯与广泛性的更新要求。2.4.2.能源供应选择厂址时要考虑供热方式、汽量及气压等情况。2.4.3.给排水所选的长址必须有符合要求的水源，应尽量靠近城市的排水系统，以便统一处理。如附近无排水系统，则需自行设计污水处理站排放。2.4.4.所选厂址应有足够的面积场地面积的选择有利于全厂总平面图的合理布置，符合工厂规模的需要，提高全厂性的经济指标，并友谊顶的扩建余地为原则。2.4.5.交通运输要求交通运输方式可靠，铁路、公路、水路优势明显，且有发展的前景。2.4.6.企业协作与城市规划在确定厂址时，必须有城建规划部门的意见。还必须熟悉附近企业的特点、近期协作的愿望与条件、发展的远景对本厂址的影响等，以便相互协作、共同发展。2.5 环保和安全 发酵工厂在生产过程中，要排放出大量的废气、废水和废渣，简称三废。另外，噪声也是一种污染，损害人体健康，应采取措施防治。酒精发酵工厂排出的废气主要是二氧化碳，发酵工厂排出的废水属于高浓度有机废水。三废的治理应因地制宜的采取多种方式。噪音的防治主要考虑压滤机械、粉碎机械的噪音。本设计为玉米发酵生产优级食用酒精，按GBJ-16-87生产的火灾危险等级，定为戊级，按GB50058-92爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范，发酵车间防爆为2级，耐火等级为2级。因此其厂房层数及面积皆不受限，厂房的防火间距为10m。2.5.1 纯酒精的性质 纯酒精是无色透明的液体，比水轻，具有特殊的芳香和刺激味，吸湿性强，可与水以任意比例混合并产生热量。酒精是挥发、易燃烧的，燃烧时产生大量的热量，燃烧产物是水和二氧化碳。酒精蒸汽与空气能形成爆炸性混合气体，爆炸极限为3.518%（体积分数）。 纯酒精沸点78.3，浓度0.7893g/cm3，熔点-114，闪点12.8，比热容2.57J/g·K，蒸发热918.76KJ/L。 95%（体积分数）酒精密度0.8114g/cm3，沸点78.75，燃烧热23446KJ/L。2.5.2 火灾防范（1）在贮存酒精中室温不能超过32，液态酒精温度不能超过29。（2）在贮存中要加强通风、降温，使酒精气体含量低于3.3%。（3）由于酒精液体在快速流动中会产生静电，积累的静电在大气中会放电，从而成为火源，为减少静电生成，酒精在弯道内的流速不超过3m/s。（4）在贮存中防止“跑、冒、滴、漏”。（5）采用防爆型通风设备，防爆型电气设备。（6）酒精贮存在密闭容器中贮存且用密封管道输送。（7）贮存酒精的场所采用独立建筑，并远离其他建筑，墙壁、柱子等采用不燃结构或耐火结果，凡可燃的材料修建成防爆口，地表面建成非渗透性结构且要有能够使液体排放的适当倾斜度，酒精生产不能设在地下室或半地下室，酒精生产的房屋至少要有两个出口。2.5.3 粉尘爆炸防范（1）爆炸最大可能发生的部位：封闭的料仓内，粉尘不易散发，进而积聚过多，形成爆炸性粉尘；投料、粉碎车间。（2）粉尘爆炸的必要条件：粉尘可燃（淀粉质原料粉尘可燃），粉尘微细（悬浮状态），助燃性气体存在（空气）和明火存在。（3）玉米粉的特性：浮云状粉尘的燃点380，最小爆炸浓度40g/cm3，最大爆炸力0.76Mpa.（4）预防措施：a.清理与整顿作业场所。作业场所内尽量避免无用粉尘的堆积和摊散，并将其消除。b.建筑物的位置与构造。建筑物要尽可能做成闯开房屋或采用室外形成，并且要与危险性建筑物隔开。如果在车间内或建筑物内，则要做成泄压结构，骨架要用不燃性材料覆盖。建筑物的位置应选择在爆炸时即使从转型层盖或墙壁向外泄放爆炸火焰，也不能危及其他作业场所和建筑物的地方。c.工程及设备。工厂内尽可能按单元隔开，以免爆炸相互危害，加工粉尘设备要完全密封，防止粉尘向外泄露，空气输送管道和机器内部压力要比大气稍低，管道与管道相连接的地方，或由于机械等原因引起粉尘泄露的地方，应很好的采取密封措施。第3章 工艺设计说明3.1 发酵工段3.1.1生产工序的目的和要求目的：酵母菌将可发酵性还原糖经过细胞内的酒化酶的作用，转化为酒精。要求：大罐连续操作，必须严格控制染菌，液位，停留时间，pH，温度，搅拌速率等，以确保酵母菌的产酒率最大。3.4.2生产原理酒精发酵是利用酵母的酒化酶系统在厌氧条件下进行的，其经历4个阶段，12个步骤。其总反应式为：C6H1206 + 2ADP + 2H3PO4 C2H5OH + 2CO2 + 2ATP 酒精发酵的4个阶段为：第一阶段，葡萄糖磷酸化，生成活泼的1，6二磷酸果糖；第二阶段，1，6二磷酸果糖裂解成为两分子的磷酸丙糖（3磷酸甘油醛）；第三阶段，3磷酸甘油醛经氧化、磷酸化后，分子内重排，释放出能量，生成丙酮酸；第四阶段，丙酮酸继续降解，生成酒精。3.4.3原料及产品规格3.4.3.1.原料（1）发酵菌种： 酵母安琪超级酿酒高活性干酵母（超酒）。湖北安琪酵母股份有限公司生产。性能：是我国首创的最新生物技术产品，该产品复水后理解恢复成正常细胞状态，具有耐酸（PH2.5）、耐乙醇（17）耐糖（60葡萄糖）等特点。用途本产品适合乙醇浓度为17以下的酒精发酵（浓醪），具有繁殖能力强，发酵速度快，耐受高乙醇浓度等特点。可以缩短发酵时间，提高发酵酒份，降低发酵残糖。提高发酵酒份，降低水电汽成本。最终酒份可根据原料、醪浓度的不同达到1217。用量按吨原料计：0.10.2按吨乙醇计0.30.6。加入一些添加剂加纤维素酶及营养盐等。（2）糖化醪：由糖液化工段送来。（3）营养盐：尿素和磷酸二铵，021和061需要加，每次尿素和铵盐各100150公斤/24小时，在溶罐中在40以下溶解。（4）抑菌灵：由于它对成品酒有污染，影响酒的口感，染菌时用。（5）青霉素：和抑菌灵一周换一次，换着使用，染菌时用。发酵工段的发酵温度和pH值控制要考虑到酵母的适应性及浓醪发酵时半糖化法发酵一边发酵一边糖化，糖化酶在发酵过程中仍在起作用，考虑到糖化酶的适应性，除此之外还要考虑到抑制其它杂菌的生长。3.4.3.2主要辅助原料硫酸（1418）调原料的pH值实验”和估算求得硫酸的添加量（0.050.3体积比）。但主要是以控制醪液中的pH值在4.0一5.0之间来确定硫酸的添加量。营养盐使用磷酸二铵，其用量大约为原料量的0.1一0.16，也可根据原料中的含氮量与所需量的关系求得近似的添加量。使用尿素时的用量约为硫酸铵用量的12。尿素、磷酸二铵含氮量46%、21%。营养盐加入量100200公斤/24小时，031、041、061罐需加入。营养盐需用营养盐罐溶解后，再加入。营养盐罐底旁有160风机，有粉碎功能，将盐粉碎。营养盐罐上方有旋风分离机（小的）,旁边有兰色电机，用于定量加料，转一圈加一次料），防止磷酸二胺一次加入太多。3bar蒸汽给营养盐罐提高温度冷水变热水。抗生素： 主要抑制革兰氏阳性菌的生长。抑菌灵：由于它对成品酒有污染，除了染菌外，一般情况不用。青霉素：和抑菌灵一周换一次，换着使用。3.4.3.3.产品规格表3-6 发酵成熟醪规格项目最佳值项目最佳值锤度（Bx）-0.31PH值3.43.6酒分（v%）1216挥发酸（%）0.10.25还原糖（%）0.10.3残总糖（%）0.61.4 3.4.4流程叙述该工段由8个罐组成，分别为：R0331、R0341、R0361、R0381、R0382、R0383、R0384、R0311。其中，R0331和R0341作为种子罐，用来干酵母复水活化及增殖。来自液糖化工段的糖化醪由顶部进入这两个罐，再由罐顶人孔倒入活性干酵母。酵母菌在罐中迅速复水活化，同时，用泵打入营养盐，这里主要是利用尿素和磷酸二铵，因为酵母在生长时需要氮源，其中的氮可以起到使酵母生长健壮，从而提高其发酵能力及延缓酵母细胞衰老的作用。同时，也可以提高后续工段DDGS中的含氮量。注意，在加入营养盐时要先将尿素和磷酸二铵粉碎，使之粒度小些，这样不但可以增加其速溶性，还可以便于输送，否则，会造成局部过碱。同时，向罐中通入适量的无菌空气，因为酵母是兼性厌氧型微生物，在生长时进行有氧呼吸，只有通入足够的无菌空气（空气要达到工业100级，即：每立方米空气中，大于0.5m的尘埃粒数最多允许3500个，大于5m的为零，微生物最多允许5个浮游菌/m3空气，1个沉降菌/ m3空气），才能保证它能正常生长，达到一定的菌浓度，供发酵用。 此外，要向罐中加入适量抗生素，用来防止杂菌污染。一般加入青霉素，或者是抑菌灵，为了避免杂菌产生抗药性，可以交替使用，也可以结合使用，但混合使用效果比较好。 种子罐温度控制在32，这是酵母菌生长的最适温度。控制pH3.63.8，这是因为虽然酵母菌最适生长pH值为4.65.0，可是PH值太高会导致杂菌污染，控制在pH3.63.8避免了这种情况。醪液停留时间为34小时，太短没有达到需要的菌浓度，太长酵母细胞老化。必须按期对罐中的酵母进行镜检，避免染菌。如果发生染菌，通过显微镜可以看到，酵母细胞不是规则的椭圆形，或者是出芽率大幅度下降，大部分细胞死亡，或者其边缘破损。如果发生，轻则需要加大抑菌剂的加入，重则需要倒灌，对罐进行彻底清洗、灭菌后再使用。 CIP清洗系统。在每次活化酵母前，应对罐进行清洗，先用热水冲洗，再用低浓度HCL溶液冲洗，然后用低浓度NaOH溶液冲洗，最后用热水冲洗。发酵工段其他罐都配有该清洗系统，操作方法相同。 由于这两个酒母罐中产生的CO2较少，放空就可以。其他罐的CO2要加以回收利用。 待达到一定的菌浓度时，酒母醪由泵（P0331A，P0331B，P0341A，P0341B）一部分打入换热器（E0331，E0341）换热，再罐顶回流，一部分打入预发酵罐R0361，控制温度32。需要通入一定量的无菌空气。醪液由泵一部分打入换热器（E0361）换热后罐顶回流，一部分不经过换热罐底回流，一部分打入主发酵罐R0381。其他罐的工艺流程相同。R0331R0381四个罐都需要通入无菌空气，其他罐不需要通入空气。其他罐根据情况需要通入CO2。 R0384罐罐底醪液不需要换热，直接由泵一部分打入罐底回流，一部分罐顶回流，另一部分打入成熟醪罐（R0311）。由成熟醪罐罐底打出的成熟醪一部分罐底回流，一部分罐顶回流，另一部分去精馏工段，流量为50m3/h。 由发酵罐顶部回收的CO2需要进入CO2洗涤塔洗涤，因为其中含有一定量的酒精蒸汽，洗涤能够回收酒精蒸汽。由洗涤塔（T0301）塔底排出的淡酒进入成熟醪罐R0311。经过洗涤的CO2进入CO2贮罐。 无菌空气都需要达到工业100级，其制备流程为：空气由吸风塔吸入（为了保证吸入空气洁净，吸风塔需要设在厂区的上风侧，且采气位置不要太低），经过空压机压缩（采用无油润滑的空压机，避免油雾进入发酵罐，造成染菌），进入冷却器冷却（用冷水喷淋冷却），进入气水分离器分离出水分，进入空气贮罐，再经过空气过滤器过滤后供发酵工段用。 3.4.5开车前准备工作 （1）检查蒸汽系统阀门的开启状况。（2）检查工艺水系统阀门的开启状况。 （3）检查冷却水系统的阀门开启及供应能否正常。 （4）检查电动仪表或气动仪表的电源或气源能否正常。（5）按工艺要求检查各电器、仪表、机械是否处于开机前的准备状况。3.4.6正常开车步骤3.4.6.1.空气灭菌确认空气压缩机的状态应为良好，蒸汽压力（3bar）正常。确认去空气过滤器的所有管线正常。开始蒸汽灭菌。缓缓向空气过滤通入水蒸汽，活汽操作，不留死角，当压力逐步增加至0.080.1 MPa，温度为115120 时，保持60 min。关闭蒸汽进口阀。慢慢打开压缩空气，吹干空气过滤器。同时略开空气过滤器夹套进口的蒸汽阀，控制温度9098，保持20小时左右