課程設計---酒母制備工藝初步設計

1、<p>　　《化工原理課程設計》</p><p><b>　　說明書</b></p><p>　　題 目：年產(chǎn)2萬噸木薯燃料酒精生產(chǎn)工藝的初步設計——酒母制備工藝初步設計 </p><p>　　學 號： </p><p>　　

2、姓 名： </p><p>　　專 業(yè)： </p><p>　　設計小組： </p><p>　　指導教師：

3、 </p><p>　　完成日期： 年 月 日 </p><p>　　摘要：本設計為年產(chǎn)2萬噸木薯燃料酒精生產(chǎn)工藝的酒母制備工藝初步設計，文中主要介紹了酒母的選擇，制備酒母培養(yǎng)基和糖化醪，糖化酶的選定，酒母原菌經(jīng)實驗室培養(yǎng)到酒母罐擴大培養(yǎng)的整個工藝流程，成熟酒母的質(zhì)量指標，影響酒母質(zhì)量的主要因素及其控制，酒母培養(yǎng)中異常現(xiàn)

4、象的處理以及相關工藝的計算、設備計算與選型及相關參數(shù)，最后對本設計方案進行了簡單的評價。整個設計以米曲汁和糖化醪為培養(yǎng)基，從節(jié)能、環(huán)保、高效的角度出發(fā)，盡量選用先進的工藝及設備進行高效擴培。</p><p>　　關鍵詞：木薯 酒精發(fā)酵 酒母 擴培 設備選型</p><p>　　Abstract：The preliminary design is about the production p

5、rocess of 20 thousand tons per year of fuel alcohol using tapioca, this paper mainly introduces the following several aspects: the whole technical process including the choice of distiller's yeast , the preparation o

6、f the medium in laboratory and saccharifying mash and the cultivation from the original yeast preserved in laboratory to expanding cultivation in the pot , the quality indexes of mature distiller's yeast , the main f

7、actors affe</p><p>　　Key words: manihot distiller's yeast alcohol fermentation expanding cultivation equipment selection</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　前言

8、6</b></p><p><b>　　1 酒母的選擇6</b></p><p>　　1.1酒精生產(chǎn)對酵母菌的要求6</p><p>　　1.2酒精生產(chǎn)中所采用酵母菌及其優(yōu)越性7</p><p>　　2、酒母培養(yǎng)與擴大培養(yǎng)工藝8</p><p>　　2.1 酒母培養(yǎng)基的制備

9、8</p><p>　　2.1.1 實驗室階段培養(yǎng)基的制備8</p><p>　　2.1.2 酒母糖化醪的制備9</p><p>　　2.2酒母的擴大培養(yǎng)14</p><p>　　2.2.1 酒精活性千酵母的活化14</p><p>　　2.2.2 活性干酵母接入小酒母擴大培養(yǎng)15</p&g

10、t;<p>　　2.2.3添加營養(yǎng)鹽活性千酵母接入小酒母擴大培養(yǎng)15</p><p>　　2.2.4 酒母車間培養(yǎng)15</p><p>　　2.3關于工藝條件的幾點說明16</p><p>　　2.3.1 關于酒母培養(yǎng)溫度的選擇16</p><p>　　2.3.2 關于發(fā)酵溫度的選擇16</p><

11、;p>　　2.3.3 發(fā)酵時間16</p><p>　　3 成熟酒母的質(zhì)量指標16</p><p>　　4 影響酒母質(zhì)量的主要因素及其控制18</p><p>　　4.1酒母的種齡18</p><p>　　4.2接種量控制18</p><p>　　4.3培養(yǎng)溫度與pH值19</p>&l

12、t;p>　　4.4通風培養(yǎng)19</p><p>　　4.5雜菌污染的防治20</p><p>　　5 鑒定活性干酵母的質(zhì)量的好壞20</p><p>　　5.1活細胞率的檢測20</p><p>　　5.2含水量測定21</p><p>　　6酒母培養(yǎng)中異常現(xiàn)象的處理21</p>&

13、lt;p><b>　　7 工藝計算22</b></p><p>　　7.1技術指標及基礎數(shù)據(jù)22</p><p>　　7.2酒母醪物料衡算22</p><p>　　7.2.1發(fā)酵醪量的計算22</p><p>　　7.2.2酒母醪量計算23</p><p>　　7.2.3糖化醪量計

14、算23</p><p>　　7.2.4麩曲用量計算23</p><p>　　7.2.5硫酸銨及硫酸的用量23</p><p>　　8設備選型與計算24</p><p>　　8.1 酒母罐24</p><p>　　8.1.1 酒母罐的選型24</p><p>　　8.1.2酒母罐個數(shù)的

15、確定24</p><p>　　8.1.3 酒母罐主要尺寸的確定25</p><p>　　8.1.4 冷卻面積25</p><p>　　8.1.5 攪拌器設計26</p><p>　　8.1.6 攪拌軸功率的計算26</p><p>　　8.1.7 設備結構的工藝設計27</p><p&g

16、t;　　8.1.8 設備材料的選擇29</p><p>　　8.1.9酒母罐壁厚的計算29</p><p>　　8.1.10 接管設計30</p><p>　　8.1.11 支座選擇31</p><p>　　8.1.12 小酒母罐選擇31</p><p>　　8.2 卡氏罐32</p><

17、;p>　　8.2.1 卡氏培養(yǎng)罐的結構32</p><p>　　8.2.2 卡氏罐的大小選擇32</p><p>　　8.3空氣分布過濾器32</p><p><b>　　9 方案評價33</b></p><p>　　9.1 方案特點33</p><p>　　9.2 方案的意義3

18、4</p><p><b>　　10 結論35</b></p><p><b>　　致 謝35</b></p><p><b>　　參考文獻：35</b></p><p><b>　　前言</b></p><p>　　能源是

19、工業(yè)的血液,它與國家經(jīng)濟的發(fā)展速度和水平密切相關。它是當前國際上重大的工業(yè)經(jīng)濟戰(zhàn)略要素,直接關系到每個國家工業(yè)化、現(xiàn)代化和人民生活水平的提高,甚至影響到戰(zhàn)爭與和平。從需求量和發(fā)展來看,我國的能源仍十分緊缺,尋找綠色的、可再生的替代能源是解決能源危機的最佳途徑。燃料酒精是目前國際上運用的較成功的替代能源之一[1]。</p><p>　　目前，我國大部分生產(chǎn)燃料酒精的原料都是以玉米、小麥等糧食為主，因此酒精生產(chǎn)原料呈

20、現(xiàn)“非糧化”的發(fā)展趨勢。木薯是一種不與糧食作物爭地且很有發(fā)展前途的酒精生產(chǎn)原料[2]。木薯是生產(chǎn)可再生能源—燃料酒精的主要原材料之一，經(jīng)濟價值凸顯。木薯是熱帶和亞熱帶廣泛種植的糧食和經(jīng)濟作物，適應性很強，耐旱、耐瘠、耐水，對土質(zhì)要求不高，是可在任何土質(zhì)中生長的作物。我國南方盛產(chǎn)木薯，產(chǎn)量高，淀粉含量高，木薯的塊根淀粉含量達25-30％左右，木薯干淀粉含量達70％左右，是被譽為“淀粉之王”。木薯淀粉中一般直鏈淀粉占17%，直鏈淀粉占83%

21、[3]。木薯已被世界公認具有很大發(fā)展?jié)摿Α⒑苡星巴镜木凭a(chǎn)的可再生資源。</p><p>　　酒精發(fā)酵主要是利用酵母菌在一定的控制條件下進行發(fā)酵而得到所需要的產(chǎn)物酒精。在酒精生產(chǎn)的開始，往往只有一只小試管的酵母菌種，酒母的制備就是把這一只小試管菌種培養(yǎng)成發(fā)酵時需要的大量酵母細胞，即利用酵母菌的生理特性，供給一定的營養(yǎng)物質(zhì)，創(chuàng)造一定的環(huán)境條件，經(jīng)過逐步擴大培養(yǎng)來完成這一任務。</p><p&g

22、t;<b>　　1 酒母的選擇</b></p><p>　　酒精發(fā)酵過程所使用的微生物是酒精酵母，俗稱酒母。酒精酵母在分類學上屬于真菌門，子囊菌綱，原子囊菌亞綱，內(nèi)孢霉目，內(nèi)孢霉科，酵母亞科，酵母屬，是發(fā)酵工業(yè)中重要的微生物，能發(fā)酵碳水化合物生成酒精和CO2。該種酵母菌繁殖速度快，發(fā)酵能力即產(chǎn)酒精能力強，并具有較強的耐酒精能力。</p><p>　　1.1酒精生產(chǎn)對

23、酵母菌的要求</p><p>　　用于工業(yè)酒精生產(chǎn)的酵母菌必須具有以下優(yōu)良性能：</p><p>　　(1)含有較強的酒化酶，發(fā)酵能力強，而且迅速；</p><p>　　(2)繁殖速度快，具有很強的增殖能力；</p><p>　　(3)耐酒精能力強，能在較高濃度的酒精發(fā)酵醪中進行發(fā)酵；</p><p>　　(4)耐溫性

24、能好，能在較高溫度下進行繁殖和發(fā)酵；</p><p>　　(5)抵抗雜菌能力強；</p><p><b>　　(6)耐酸能力強；</b></p><p>　　(7)生產(chǎn)性能穩(wěn)定，變異性?。?lt;/p><p>　　(8)發(fā)酵時產(chǎn)生泡沫少。</p><p>　　具備上述條件的酵母菌種，經(jīng)過擴大培養(yǎng)，能迅

25、速大量繁殖達到酒精發(fā)酵所需要的數(shù)量，因而發(fā)酵時間短，發(fā)酵效率高，提高了生產(chǎn)能力和原料出酒率[4]。</p><p>　　1.2酒精生產(chǎn)中所采用酵母菌及其優(yōu)越性[5,6,15]</p><p>　　在木薯酒精的發(fā)酵中在相同條件下活性干酵母出酒率最高，而其中安琪酒精活性干酵母有明顯優(yōu)勢。</p><p>　　安琪酒精活性干酵母現(xiàn)有兩種類型: 常溫型和耐高溫型。常溫型菌

26、株為S F和A Y -5 。耐高溫型菌株為Y Y 和W T, 兩種干酵母均已通過專家鑒定。所用菌株被認為是國內(nèi)最優(yōu)良的酒精酵母菌株。它們的主要特點如下表所列:</p><p>　　無論是在北方還是在南方, 夏天或是冬天, 使用耐高溫型酒精活性干酵母比常溫型或其它酵母都具有明顯的優(yōu)越性。這是因為: </p><p>　　( 1 )耐高溫酒精活性干酵母的菌種Y Y 及W T 系兩株耐溫范圍廣的

27、酵母, 它在28～42 ℃ 之間具有幾乎相同的發(fā)酵能力, 它不僅適于高溫發(fā)酵, 同時也適于常溫。同時, 它對酸度等其它因素的影響亦有較強的抗性; </p><p>　　( 2 )如果提高入窖、發(fā)酵溫度, 一般的酵母又不能適應高溫。如果使用耐高溫型酒精活性干酵母,解決窖溫低的問題是可行的。關鍵是要試驗摸索一個最適的入窖溫度, 使這種酵母的耐高溫優(yōu)勢得到充分發(fā)揮, 最終提高出酒率, 取得經(jīng)濟效益;</p>

28、<p>　　( 3) 耐高溫酒精活性干酵母用于酒精生產(chǎn), 如果采取高溫發(fā)酵, 可縮短發(fā)酵周期30 %。</p><p>　　與常溫型或其它酵母相比這種以Y Y、W T 為菌種生產(chǎn)的耐高溫型酒精活性干酵母, 繁殖能力強得多。繁殖能力強的酵母用量自然少, 一般酵母用于淀粉質(zhì)酒精發(fā)酵, 用量為原料量的1 . 0～1. 2 ‰, 耐高溫酒精活性干酵母的用量則只需0 .5 ‰。用量同它的價格一起折算來看, 耐

29、高溫酒精活性干酵母應是最經(jīng)濟的。所以我們選定安琪酒精耐高溫活性千酵母(T H 一A A D Y )作為本設計的菌種。</p><p>　　2、酒母培養(yǎng)與擴大培養(yǎng)工藝</p><p>　　在酒精發(fā)酵過程中，工廠通常把酵母稱為酒母，即酵母為酒精發(fā)酵之母。在酒精發(fā)酵醪中，酵母細胞數(shù)一般控制在0.8—1.5億個/mL。為了滿足大規(guī)模生產(chǎn)所需要的酵母細胞數(shù)量，就要根據(jù)酵母菌的生理特性，供給一定的營養(yǎng)

30、物質(zhì)，選擇最佳的培養(yǎng)條件進行擴大培養(yǎng)，這就是酒母的擴培過程。該過程主要包括酒母糖化醪的制備與酒母擴培（包括實驗室酵母菌擴大培養(yǎng)和酒母車間擴大培養(yǎng)兩個階段）。</p><p>　　2.1 酒母培養(yǎng)基的制備</p><p>　　要想使少量的酵母菌繁殖成大量的酵母細胞，首先必須供給酵母菌大量的生長繁殖所需的營養(yǎng)物質(zhì)。根據(jù)酵母菌培養(yǎng)過程的情況。生產(chǎn)上常將其營養(yǎng)物質(zhì)的制作分為兩個階段來進行：<

31、/p><p>　　2.1.1 實驗室階段培養(yǎng)基的制備</p><p>　　酵母菌在試驗室培養(yǎng)階段一般多采用米曲汁或麥芽汁來做培養(yǎng)基。由于其中含有豐富的碳、氮及其它營養(yǎng)物質(zhì)，很適宜于酵母菌開始繁殖時，在試管、三角瓶培養(yǎng)階段的營養(yǎng)需要。考慮到米曲汁培養(yǎng)基的制備較簡便，對設備要求低，且原料來源經(jīng)濟，故本設計在實驗室階段的培養(yǎng)基將采用米曲汁培養(yǎng)基。</p><p>　　米曲汁

32、培養(yǎng)基制備過程如下：</p><p>　　米粉粒度對制曲影響很大，過粗制曲時濕度不易保持，且成曲不能碾細，外觀不雅;過細，造成制曲透氣性差，菌生長緩慢。我們選用無霉、無蟲當年新鮮袖米，粉碎至40--80目，于烘箱或炒粉機上ll0℃殺菌10分鐘，并隨時翻炒，不能使米粉焦糊，自然冷卻至40℃以下，備用[7]。</p><p>　　取大米500克，淘洗干凈后，浸泡一夜，傾去水后，用紗布將米粒表面

33、水分沾干，再用紗布包好，常壓蒸一小時，加人175毫升清水拌勻，再蒸30分鐘。取出攤涼至36～38℃，接種一支黃曲霉(3800)斜面，將孢子拌勻后，將廢斜面培養(yǎng)基棄去。大米放入潔凈的曲盆中攤勻，置30℃溫箱培養(yǎng)20小時，待米粒表面長出白色菌絲時，用玻璃棒將曲劃碎，以利通氣。待培養(yǎng)40小時左右，菌絲已長滿米粒表面，此時酶已大量形成，培養(yǎng)既成熟。</p><p>　　如果立即要使用米曲汁，可將450克濕米曲加入68℃熱

34、水1000毫升，于55～60℃恒溫糖化4～5小時，過濾后，即得米曲汁。然后調(diào)整濃度，分裝試管或三角瓶即可備用。如果暫時不用米曲汁，則可將米曲汁涼干，放陰涼處保存。用時，可按米曲：水＝1：4配好，置55～60℃恒溫糖化3～4小時即可。因酵母宜在低滲溶液中繁殖，米曲汁濃度一般配成10～13Bx。米曲汁的pH值一般可控制在4～4.5，如果太高，可用硫酸或磷酸調(diào)整。</p><p>　　如果要制作固體培養(yǎng)基時，可加入2％

35、的瓊脂，溶化后分裝試管，滅菌后，取出斜放，待冷凝后，于30℃培養(yǎng)兩天，觀察有無雜茵生長，若沒有，則可以做接種用。</p><p>　　2.1.2 酒母糖化醪的制備</p><p>　　酒母擴大培養(yǎng)至卡氏罐和酒母罐后，由于需要用大量的培養(yǎng)基，這時如果再使用米曲汁已是很不經(jīng)濟的了。因此，生產(chǎn)上這一階段的酒母培養(yǎng)基是采用淀粉質(zhì)原料來制作酒母糖化醪。考慮到使酒母在發(fā)酵罐中適應期縮短，提高發(fā)酵產(chǎn)率

36、，且節(jié)省生產(chǎn)成本，本設計采用木薯為原料制備酒母糖化醪。</p><p>　　由于酒母糖化醪主要用來繁殖酵母細胞，所以酒母醪中除含有一定量的糖分外，還要求含有一定量的氮和無機鹽等其它營養(yǎng)物質(zhì)，以供酵母菌合成菌體細胞的需要。此外，為了確保酵母菌能夠順利的繁殖，還要調(diào)節(jié)酒母糖化醪的pH值，以抑制雜菌生長。所以酒母糖化醪的制作方法與發(fā)酵用糖化醪的制做又有一定差別。</p><p>　　（1）酒母糖

37、化醪原料的選擇 培養(yǎng)酒母所用的原料，應當不含對酵母繁殖有害的物質(zhì)。由于使用淀粉質(zhì)原料制作酒母糖化醪，玉米為最好，但考慮到要使酒母在發(fā)酵罐中適應期縮短，提高發(fā)酵產(chǎn)率，且節(jié)省生產(chǎn)成本，所以本設計采用木薯為原料制備酒母糖化醪。但同時因其蛋白質(zhì)含量較低，氮源不足，故常常加入硫酸銨以補充氮源，以保證酵母能旺盛生長繁殖。</p><p>　?。?）酒母糖化醪的制作 </p><p>　　酒母糖化醪

38、的制備過程大致如下:</p><p>　?。ㄔ希核?1：4～5） （3—4h，60～65℃） （pH 4.0～4.5） （75℃間歇殺菌）</p><p>　?、僭险糁?酒母醪的原料蒸煮與大生產(chǎn)中原料間歇蒸煮方法基本相同，只是因為酵母適宜在低滲溶液中生長，所以加水量要大些。一般原料加水比為原料：水=1：4-5。糖化后的醪液濃度在12-14Bx。</p>

39、<p>　?、诰颇刚糁篚驳奶腔?蒸煮醪打入鍋后，冷卻到68℃左右，加入糖化酶進行糖化。為了使酒母糖化醪中含有豐富的可被酵母直接利用的糖分和低分子氮素化合物，其用酶制劑量多高于大生產(chǎn)的加酶量。</p><p>　?、劬颇柑腔矤I養(yǎng)鹽的添加 玉米中因各種營養(yǎng)物質(zhì)含量豐富，故使用玉米做酒母糖化醪時，就不需要另外補加營養(yǎng)鹽了。但設計使用木薯原料時，由于木薯淀粉含氮量低, 要添加一定量的氮源(如蛋白胨、硫

40、酸銨和尿素) , 才能更好的滿足酵母的生長所需, 從而大大提高木薯淀粉的產(chǎn)酒精量[7]。試驗結果表明, 在糖化液中添加0.5 %硫酸銨的發(fā)酵效果最好[8]。</p><p>　?、芫颇柑腔驳乃峄?在酒母制備過程中，防止產(chǎn)酸細菌的污染是生產(chǎn)工作中重要一環(huán)。為了防患于未然，創(chuàng)造一個自然純粹培養(yǎng)條件，使之只適宜于酵母菌的生長繁殖，并能抑制產(chǎn)酸細菌的生長，是十分有意義的。</p><p>　　一

41、般酒精酵母可在pH4.0-6.0環(huán)境中進行繁殖，酒母糖化醪的pH值不能調(diào)得太低，否則將會抑制酵母的活性。如果醪液的pH值低于3.0，酵母的活力會大減。正常的酒母糖化醪pH值為5.0-5.5左右，適宜酵母菌的繁殖和發(fā)酵。但為了保證酵母菌繁殖并能抑制雜菌的生長，生產(chǎn)中常將酒母糖化醪的pH值控制在4.0-4.5。</p><p>　　酒精生產(chǎn)中常用H2SO4來調(diào)節(jié)醪液酸度，酒母醪的酸度常控制在5-6度（相當于pH4.0

42、-4.5）。根據(jù)經(jīng)驗，每升醪液加入濃硫酸（濃度為98%，比重1.84）0.49克（或0.49/0.98ⅹ1.84=0.272毫升）可使醪液酸度提高1度。若用乳酸，則每升醪液加一毫升乳酸可使醪液酸度提高1度。</p><p>　　生產(chǎn)中，應根據(jù)實際情況采取不同的加酸量。一般加酸量為0.05-0.1%。如果生產(chǎn)中衛(wèi)生管理較嚴，無菌條件較好，可適當少加酸，因為酸度太大，不但對細菌繁殖不利，同時對酵母繁殖也會產(chǎn)生不良影響

43、。衛(wèi)生管理好的工廠也可以不加酸。</p><p>　?、菥颇柑腔驳臍⒕?酒母糖化醪的糖化溫度一般在60-65℃，由于醪液中含有糖類等物質(zhì)，這個溫度不能把醪液中的產(chǎn)酸細菌完全殺死。為了確保酒母在培養(yǎng)過程中不被雜菌污染，在酒母醪糖化完畢后，還要加溫至85-90℃殺菌15-30分鐘。這個殺菌溫度也只能殺死細菌的營養(yǎng)體，而細菌的芽孢須在100℃以上才能被殺死。殺菌溫度的高低，須視設備的結構而定，如果設備的死角多，可適當

44、提高殺菌溫度。但實際應用中，酒母糖化醪的殺菌溫度應盡量降低，因低溫不易破壞醪液中對酵母繁殖是有利的的維生素等營養(yǎng)物質(zhì)，所以考慮多方面原因后本設計采用75℃間歇殺菌。</p><p>　　酒母糖化醪經(jīng)殺菌加酸后，冷卻到27℃，就可供培養(yǎng)酒母使用了。</p><p>　　（3）生物催化劑的選擇</p><p>　　糖化過程中利用曲霉菌所產(chǎn)生的糖化酶將淀粉分解成葡萄糖，糖

45、化酶是生物催化劑中的一種。</p><p><b>　　①糖化酶簡介</b></p><p>　　經(jīng)過蒸煮以后的糊化醪，加入一定量的糖化劑，使溶解狀態(tài)的淀粉變?yōu)榭砂l(fā)酵的糖類，這一由淀粉轉(zhuǎn)變?yōu)樘堑倪^程，稱為糖化。 </p><p>　　酒精生產(chǎn)上常用的糖化劑有麥芽、曲、糖化酶。歐美、俄羅斯等多采用麥芽作糖化劑，我國傳統(tǒng)使用曲作糖化劑。曲有固、液之

46、分。近年來隨著酶制劑工業(yè)的飛速發(fā)展，糖化酶作為糖化劑已被普遍采用。 </p><p>　　糖化酶是由黑曲霉優(yōu)良菌種經(jīng)深層發(fā)酵提煉而成的。糖化酶又稱葡萄糖淀粉酶，它能從淀粉非還原性末端水解α-1，4葡萄糖苷鍵，產(chǎn)生葡萄糖，也能水解α-1，6葡萄糖苷鍵，轉(zhuǎn)化為葡萄糖。 化學反應式為：(C6H10O5)n+nH2O→nC6H12O6</p><p>　　糖化酶適用條件： pH3.0～5.5，溫度

47、58～65℃。</p><p>　　糖化酶的規(guī)格： 固態(tài)粉末高單位糖化酶的酶活力為105u/g，低單位為5×104u/g，液態(tài)高轉(zhuǎn)化率糖化酶的酶活力為105u/ml。 </p><p>　　②以糖化酶作為糖化劑的特點： </p><p>　?。?）糖化酶活力恒定，糖化后生成還原糖恒定，出酒率穩(wěn)定并有提高。 </p><p>　?。?

48、）操作方便，利于連續(xù)糖化，便于科學管理。 </p><p>　　（3）采用糖化酶與曲相比，可大量減少操作人員，減少占地面積，減少制曲設備，降低成本。 </p><p>　?。?）糖化酶的酶系純，有利于發(fā)酵，所產(chǎn)酒精的雜質(zhì)含量少。 </p><p>　?。?）糖化酶作為商品，便于運輸，便于保存。 </p><p><b>　　③糖化酶

49、的應用 </b></p><p>　　糖化酶的分類比較如表3-1所示。 </p><p>　　表2-1 糖化酶的分類比較</p><p>　　表2-1所列的糖化酶在酒精生產(chǎn)中均可使用。高轉(zhuǎn)化率液體糖化酶更適用于自動化程度很高的工廠，進行連續(xù)流加。粉劑糖化酶在連續(xù)糖化使用過程中，必須用溫水（30℃左右）進行稀釋溶解，根據(jù)計算均勻流加; 在間隙糖化時，粉劑糖

50、化酶不必稀釋，可直接倒入糖化罐中糖化。采用高單位糖化酶優(yōu)于低單位糖化酶，減少了酶中填充料的影響，所以選用酶制劑時，應盡可能采用活力更高的酶制劑，這對于降低成本、提高質(zhì)量都大有益處。 </p><p>　　④影響糖化酶糖化的因素 </p><p>　?。?）溫度 使用糖化酶時的溫度，一般均習慣采用58～ 60℃，因為該溫度是曲的傳統(tǒng)使用溫度，而且較安全保險。 以我們的經(jīng)驗，認為使用糖化酶

51、時的溫度可比曲溫度高2℃，控制溫度60～62℃更為合適。 </p><p>　　（2） pH 使用范圍3.0～5.5，最適pH4.0～4.5，過低和過高的pH都會影響酶活力，使之大大減低。在較低的pH下糖化，有利于酶的作用，抑制雜菌生長繁殖。在加糖化酶前調(diào)pH4.0～ 4.5，既適合糖化酶的作用，又適合酵母的發(fā)酵作用 。</p><p>　?。?）加酶量 糖化酶加量與原料粉碎度、蒸煮質(zhì)量、

52、糖化方式有關。一般加酶為80～120u/g原料。生成還原糖的量并不是與加酶量成正比的。 </p><p>　?。?）糖化時間 一般在酒精生產(chǎn)中，糖化時間以30～60min為宜。 </p><p>　　（5）加酶方式 在使用糖化酶前，先用冷水將酶溶解，加水量1∶10以上，攪拌均勻，加在間歇糖化鍋中。如果采用連續(xù)糖化，糖化酶溶液攪拌均勻后，按醪液流量加入所需酶量。注意兩者必須均勻。在連續(xù)糖化時

53、，需防止醪液 “走短路”，未經(jīng)糖化就流出。要確保糖化醪按秩序流動，以保證糖化效果。 </p><p>　　在糖化過程中必須經(jīng)常攪拌，轉(zhuǎn)速為80r/min左右。攪拌的目的是使淀粉顆粒與酶分子接觸碰撞。接觸機會多，酶才能在一定條件下轉(zhuǎn)化淀粉為糖。 </p><p>　?、菔褂妹钢苿┑恼_方法</p><p>　　1、中溫蒸煮時采用耐高溫α-淀粉酶 </p>

54、<p>　　使用高溫酶在配料時，待料和水混合均勻后，一般不需要調(diào) pH，如果原料發(fā)生霉變，或用廢水配料，其pH太低，低于5.5 時，可加堿液調(diào)到pH6.0～6.5，按原料量加入高溫淀粉酶，上下攪拌均勻，可以進料到加熱器，直接加溫到105℃左右，進入連續(xù)蒸煮。 </p><p>　　中溫蒸煮技術要素： </p><p>　?。?） 原料粉碎細度 通過直徑1.5mm以下篩孔; &l

55、t;/p><p>　?。?） 蒸煮溫度 （100±5）℃; </p><p>　　（3） 蒸煮時間 100min; </p><p>　?。?） 加酶量 5～6u/g原料。 </p><p>　　2、中溫淀粉酶的應用 </p><p>　　中、高溫α-淀粉酶比較如表2-2所示。 </p><p

56、>　　表2-2 中、高溫α-淀粉酶比較</p><p>　　從表2-2可以看出，在采用低溫蒸煮時，必須使用中溫α-淀粉酶，當蒸煮溫度85℃左右時，正是該酶發(fā)生酶解的最適溫度，在酶的作用下，淀粉質(zhì)原料很快液化，經(jīng)過約2h的蒸煮，可以達到液化的效果。在高溫蒸煮時，往往配料濃度較大，在配料時使用溫水配料。一般粉漿溫度：原料為甘薯時，40～50℃; 原料為玉米時，60～70℃。在配料罐一段逗留時間為30min左右，

57、這時加入中溫淀粉酶，可以起到預蒸煮作用，使原料變稀，有利于原料蒸煮和輸送。當溫度逐步提高時，酶作用愈加迅速，直到溫度達到90℃以上時，該酶已完成了預蒸煮和輸送任務，而失去活力。</p><p>　　2.2酒母的擴大培養(yǎng)</p><p>　　2.2.1 酒精活性千酵母的活化</p><p>　　無論是耐高溫型還是普通型活性干酵母的活化都是一樣的。關鍵要掌握的一個是

58、溫度, 一個是時間：（1）復水溫度控制在37 ~ 40 ℃，半小時后一定要降至34 ℃ 以下進行活化，否則酵母會老化死亡，出芽率低；（2）活化的時間可以根據(jù)活化液的變化有所不同： ①如果活化液含搪較高（例如4 % 以上），活化時間可以長一些（4 小時左右），含糖低（1 %），活化時間宜短一些（2 小時以內(nèi)），②如果活化溫度較低（30℃ 以下），時間可較長，如果活化溫度較高（35 ℃），時間則宜短?？傊罨瘲l件較靈活，但切不可因此過于放松

59、要求，否則，酵母用量要加大，而且發(fā)酵結果也會受到不良影響。一般干酵母活化較好的表現(xiàn)是：①鏡檢無細胞結團現(xiàn)象；②活細胞率高，開始出芽。</p><p>　　具體工藝流程[5]：</p><p>　　將耐高溫活性干酵母（投料量的0 . 5 ‰）投入到50倍的還原糖為6.6外觀糖為10 的木薯糖化酸中，在38 ~40 ℃復水活化15 ~20分鐘后，將糖化醪降溫至32 ~33℃，再培養(yǎng)3小時，成熟

60、后打入發(fā)酵罐中，入糖化醪，發(fā)酵48 ~5 6小時蒸餾取酒。</p><p>　　2.2.2 活性干酵母接入小酒母擴大培養(yǎng)</p><p>　　其流程為：原菌→斜面試管→液體試管→三角瓶培養(yǎng)→卡氏罐</p><p>　　將活性干酵母3kg 投入到45kg（ 38~40℃）濃度為4.5。Bx的稀糖化醪中復水活化15~20 分鐘，待起泡沫后，接入到小酒母罐中, 培養(yǎng)溫度

61、為30~33℃ ，培養(yǎng)時間10分鐘，成熟后，接入到外觀糖為14的大酒母糖化醪中，培養(yǎng)8小時，培養(yǎng)溫度30~33℃，成熟后打入發(fā)酵罐中進行發(fā)酵。</p><p>　　2.2.3添加營養(yǎng)鹽活性千酵母接入小酒母擴大培養(yǎng)</p><p>　　用木薯為原料做酒母糖化醪時，因不能提供酵母生長所必須的含氮物質(zhì)，所以在用木薯生產(chǎn)酒精時，必須在酒母糖化夠中補充氮源，以利于酵母生長繁殖。根據(jù)酵母必須營養(yǎng)鹽計

62、算，每升酒母醪液中除碳水化合物外，最少需要0.2gN、0.08gK20、0.11gP2O5和0.019g MgO，根據(jù)這個數(shù)據(jù)可計算出，用木薯原料做酒母糖化醪時，外加氮源為3‰~5‰，按此比例對酒母糖化醪加氮源后，其它操作方法與第二輪相同。</p><p>　　2.2.4 酒母車間培養(yǎng)</p><p>　　從卡氏罐以后酒母擴大培養(yǎng)屬于酒母車間培養(yǎng)，其流程為：</p><

63、;p>　　卡氏罐-→小酒母罐-→大酒母罐-→成熟酒母送發(fā)酵車間 </p><p>　　表2-3 酒母的車間培養(yǎng)過程[4]</p><p>　　2.3關于工藝條件的幾點說明[5]</p><p>　　2.3.1 關于酒母培養(yǎng)溫度的選擇</p><p>　　應用TH-AADY生產(chǎn)木薯酒精時酒母培養(yǎng)的具體工藝操作參數(shù)，一般酵母最適宜培養(yǎng)

64、溫度為28～30℃，車間根據(jù)以木薯為原料時，酵母繁殖升溫情況，應調(diào)整酒母培養(yǎng)溫度為32～34℃， 小酒母接種溫度32℃，培養(yǎng)溫度最高不超過34℃。從大生產(chǎn)角度，安琪牌耐高溫活性干酵母在高溫培養(yǎng)方面，也具有了無可比擬的優(yōu)越性。</p><p>　　2.3.2 關于發(fā)酵溫度的選擇</p><p>　　原來傳統(tǒng)發(fā)酵工藝發(fā)酵溫度為30～34 ℃，超過34℃ 即開大冷卻水冷卻，發(fā)酵溫度不能超過34℃

65、，由于應用耐高溫酒精活性干酵母，將其發(fā)酵溫度定為：滿罐溫度32～33 ℃。發(fā)酵最高溫度可達38～42 ℃。</p><p>　　2.3.3 發(fā)酵時間</p><p>　　傳統(tǒng)工藝發(fā)酵時間為60～72 小時，應用高溫發(fā)酵一般在48～56小時，即可結束發(fā)酵。</p><p>　　3 成熟酒母的質(zhì)量指標 </p><p>　　成熟的酒母質(zhì)量的好壞，

66、直接影響酒精產(chǎn)率。酒母健壯、無雜菌是提高淀粉利用率的基礎。在實際生產(chǎn)中，好的酒母除了要求其細胞形態(tài)整齊、健壯、沒有雜菌、芽孢多、降糖快外，還要通過下述指標來進行檢查 [3] 。</p><p>　　（1） 酵母細胞數(shù) 酵母細胞數(shù)是觀察酵母繁殖能力的一項指標，也是反映酵母培養(yǎng)成熟的指標。成熟的酒母醪其酵母細胞數(shù)一般為l億/毫升左右。</p><p>　　（2） 出芽率 酵母出芽率是衡量繁殖旺

67、盛與否的一項指標。出芽率高，說明酵母處于旺盛的生長期。反之，則說明酵母衰老。成熟酒母出芽率要求在15-30%。如果出芽率低，說明培養(yǎng)過程存在問題，應根據(jù)具體情況及時采取措施進行挽救。</p><p>　　（3） 酵母死亡率 用美藍對酵母細胞進行染色，如果酵母細胞被染成藍色，說明此細胞已死亡。正常培養(yǎng)的酒母不應有死亡現(xiàn)象，如果死亡率在1%以上，應及時查找原因采取措施進行挽救。</p><p>

68、;　?。?） 耗糖率 酵母的耗糖率也是觀察酒母成熟的指標之一。成熟的酒母，耗糖率一般要求控制在40－50%。耗糖率太高，說明酵母培養(yǎng)已經(jīng)過“老”，反之則“嫩”。耗糖率的計算方法為：</p><p>　　耗糖率(％)＝（醪液原始糖度-酒母成熟時糖度）/醪液原始糖度×100％</p><p>　　（5） 酒精含量[4] 成熟酒母醪中的酒精含量一方面反映酵母耗糖情況，也反映酵母成熟程度

69、。如果酒母醪中酒精含量高，說明營養(yǎng)消耗大，酵母培養(yǎng)過于成熟。此時，應停止酒母培養(yǎng)，否則會因營養(yǎng)缺乏或酒精含量高抑制酵母生長，造成酵母衰老。成熟酒母醪中的酒精含量一股為3-4%(體積)。</p><p>　?。?） 酸度 測定酒母醪中的酸度是觀察酒母是否被細菌污染的一項指標。如果成熟酒母醪中酸度明顯增高，說明酒母被產(chǎn)酸細菌所污染。酸度增高太多，鏡檢時又發(fā)現(xiàn)有很多桿狀細菌，則不宜做種子用。</p>&l

70、t;p>　　表3-1成熟酒母的指標</p><p>　　表3-2 判斷酒母質(zhì)量的感觀指標</p><p>　　4 影響酒母質(zhì)量的主要因素及其控制[8]</p><p>　　在酒母培養(yǎng)過程中，酒母質(zhì)量好壞，與酵母菌本身性能有關，也和培養(yǎng)基營養(yǎng)成分有關。此外，也還和酵母接種量、培養(yǎng)時間與培養(yǎng)方法等因素有關。因此在培養(yǎng)過程中，要注意控制好這些因素。</p&g

71、t;<p><b>　　4.1酒母的種齡</b></p><p>　　酵母菌的生長過程，主要分為4個階段，即菌種的適應期、對數(shù)生長期、靜止期和衰老期。酵母在適應期時，繁殖能力不強，只有在對數(shù)生長期時，酵母的增殖能力很強，生命活動處于最旺盛階段，酒母液中的細胞數(shù)達高峰值，這時用來移植接種最有利于酒母的擴大培養(yǎng)，能迅速形成酵母的優(yōu)勢地位，抑制雜菌生長[7]。因此，酒精生產(chǎn)過程中所用

72、的酒母，應選用對數(shù)生長期的酒母作為種子。酒母培養(yǎng)過程中，培養(yǎng)時間不宜過長和過短，否則將會影響酒母的質(zhì)量。 </p><p><b>　　4.2接種量控制</b></p><p>　　培養(yǎng)酒母時，接種量的大小與酒母的培養(yǎng)時間有直接關系。一般接種量大，培養(yǎng)時間短，接種雖少，培養(yǎng)時間長。培養(yǎng)時間越長，不僅易造成染菌，而且設備利用率也降低。如果接種量過大，酒母細胞數(shù)很快就達到

73、工藝要求，但衰老的細胞多，對酒精發(fā)酵不利。一些工廠酒母接種量通常為8%-10%，經(jīng)過10-18h培養(yǎng)，酵母數(shù)達0.6-1億個/ml以上。</p><p>　　酒精產(chǎn)量大的工廠，一般采用分割培養(yǎng)酒母的方法來彌補設備不足，達到擴大生產(chǎn)的目的。習慣上以25%-30%的酒母接種量進行分割接種，可大大縮短培養(yǎng)時間，經(jīng)過6-8h培養(yǎng)，酒母就成熟了，提高了設備利用率。由于連續(xù)分割的留種量較大，酵母容易衰老，空胞增大，接連幾十次

74、傳代，會使酵母衰老程度加劇，老酵母進入發(fā)酵罐后，造成繁殖速度緩慢，所以必須及時調(diào)換酒母新種。無論采用小酒母留種，還是大酒母連續(xù)分割培養(yǎng)法，均以留種轉(zhuǎn)接20代左右為宜(以循環(huán)留種1次為1代)，不要超過30代。最初幾代酵母茵對環(huán)境尚不適應，繁殖速度慢，發(fā)酵能力較差，隨轉(zhuǎn)接次數(shù)增加，逐漸適應條件后，酵母一直以對數(shù)生長期繁殖，細胞累積加快，保持代代相傳的酒母具有較強的活性，這種酒母成熟醪接種發(fā)酵后，能夠縮短酒精發(fā)酵過程的總時間。循環(huán)分割次數(shù)過多

75、的酒母，由于發(fā)酵力衰退，后發(fā)酵能力差而影響出酒率。</p><p>　　4.3培養(yǎng)溫度與pH值</p><p>　　酒母培養(yǎng)溫度一般為28℃左右，溫度高酵母生長繁殖快，但溫度過高，酵母衰老速度也加快，且易感染雜菌。如培養(yǎng)溫度過低，生長繁殖較慢，培養(yǎng)時間長。因此，控制好酒母的培養(yǎng)溫度是十分重要的。</p><p>　　酒母培養(yǎng)的pH值對酵母菌生長情況有一定的影響。因為

76、酵母菌適合于在微酸性的環(huán)境中生長。如果酒母醪的pH值太低或太高，酵母生長會受到抑制?！憔颇铬驳膒H恒為4.0-4.5為宜。在特殊情況下，如酒母感染雜菌時，可適當調(diào)低pH值以抑制雜菌的生長。</p><p>　　酵母菌在適宜生長溫度范圍內(nèi)，高溫比低溫繁殖稍快，酒精發(fā)酵速度也快。但高溫培養(yǎng)酵母易于衰老。酒精生產(chǎn)中酒母培養(yǎng)溫度為28～30℃，而酒精發(fā)酵溫度可提高到30～34℃。由于酵母菌在生長代謝過程中還要產(chǎn)生一定熱

77、量，故應注意加強冷卻，以保證酵母菌健壯生長。</p><p><b>　　4.4通風培養(yǎng) </b></p><p>　　酵母菌在生長繁殖過程中需要消耗大量能量，這種能量來源主要是靠葡萄糖的有氧分解來獲得，其反應式為：</p><p>　　C6H12O6+6O2→6CO2十6H20十28805千焦耳</p><p>　　

78、反應中放出的28805千焦耳能量中，有18296千焦耳能可貯存于ATP中，而ATP又是酵母生長繁殖所需的有效能量。所以，在有氧條件下培養(yǎng)酵母菌，利用能量高，糖分消耗少。酵母菌在無氧條件下培養(yǎng)，主要進行發(fā)酵作用，可使糖分轉(zhuǎn)變?yōu)榫凭虲O2。酵母菌在有氧條件下進行酒精發(fā)酵時，由于進行了呼吸作用，酒精產(chǎn)量大大降低，糖的消耗速度在單位時間內(nèi)也減慢。</p><p>　　當酒母糖化醪中含有充足的氧時，酵母菌在吸收營養(yǎng)后，由

79、于其酒化酶受抑制，主要進行菌體細胞合成，繁殖酵母細胞。酒母培養(yǎng)的目的是要獲得大量酵母細胞，所以在酒母培養(yǎng)過程中通入適量的無菌空氣，對酵母繁殖是有利的。其通風量要求并不高，生產(chǎn)中，1立方米酒母醪，每小時通入2立方米無菌空氣已可滿足酵母繁殖時的氧氣需要量了。有的酒精廠在制做酒母糖化醪時，在糖化結束后，通入無菌空氣進行攪拌，冷卻。當醪液溫度降至27℃，進行接種培養(yǎng)。在培養(yǎng)過程中，再通風2—3次，每次1—2分鐘風量以能吹動醪液翻動為度。<

80、/p><p>　　在酒母培養(yǎng)過程中，通入一定量無菌空氣對減少糖耗也是有利的。根據(jù)亞辛斯基實驗報告：通氣培養(yǎng)時，生成每克干酵母，消耗糖分0.35—0.43克，而不通氣時，則消耗糖分1.14克。</p><p>　　一般情況下，無菌空氣質(zhì)量標準如下：</p><p>　?、龠B續(xù)提供一定流量的壓縮空氣；</p><p>　?、诳諝獾膲簭姡ū韷海?.2—

81、0.35MPa；</p><p>　　③進入過濾器之前，空氣的相對濕度小于70％；</p><p>　?、苓M入發(fā)酵罐的空氣溫度可比培養(yǎng)溫度稍高10-30℃；</p><p>　?、輭嚎s空氣的潔凈度，取失敗率為10-3也可以把100級作為無菌空氣的潔凈指標。</p><p>　　4.5雜菌污染的防治 </p><p>

82、　　確保實驗室階段擴大培養(yǎng)的純種培養(yǎng)和車間酒母擴大培養(yǎng)的自然純粹培養(yǎng)條件是確保酒母質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。酒母成熟醪中如有雜菌生長，會給酒精發(fā)酵帶來影響，多數(shù)酒精廠的酒母培養(yǎng)罐是敞開的，很易染菌，在培養(yǎng)過程中，一定要加強無菌操作及車間衛(wèi)生管理，特別要注意酒母罐體以及管道閥門的清洗和滅菌；要注意消除死角；酒母車間應與其他車間隔開以避免污染。</p><p>　　一旦感染了雜菌，除用硫酸凈化處理外，還可用抗菌素殺死細菌。有些

83、酒精廠在培養(yǎng)酒母時，不加硫酸調(diào)pH值，理由是降低培養(yǎng)液酸度，不利酵母生長，因為用硫酸抑制細菌，畢竟也抑制了酵母的繁殖。因此，為了既可預防雜菌，又能使酵母有較強活性，在酒母醪中，加入一定劑量的青霉素（約用0.5-1u/mL醪液）進行酒母正常培養(yǎng)。</p><p>　　抗菌素藥物中以青霉素對酒母雜菌的作用最大，加青霉素后，抑制細菌，可獲得大量的酵母細胞，并能保持醪液中的α－淀粉酶的相對活性。</p>&

84、lt;p>　　5 鑒定活性干酵母的質(zhì)量的好壞</p><p>　　就一般的酒廠的條件來說，檢查活性干酵母的質(zhì)量情況是不難的。酒精活性干酵母的質(zhì)量標準有很多項目，但最重要、最能體現(xiàn)其質(zhì)量好壞的就是兩項：活細胞率和含水量。</p><p>　　5.1活細胞率的檢測</p><p>　?。?）染色液配方次 甲基蘭0.025g； NaCl 0.9g；KCl 0.04

85、2g；CaCl2.6H2 0 0.048g；NaHCO3 0.02g；葡萄糖1g；定容至100mL。</p><p>　?。?）干酵母活化 0.2g活性干酵母溶于100mL38℃、2.5 %的糖水中，即置30℃恒溫箱，每半小時搖動一次，活化2小時后開始檢測。</p><p>　　（3）檢測取細胞懸液0.1mL于0.9mL染色液中，混勻，染色15分鐘后，鏡檢血板計數(shù)，無色的為活細胞，染上蘭色

86、的為死細胞。</p><p><b>　　5.2含水量測定</b></p><p>　　與原料的水份測定相同。以這種方法檢測，一般活性干酵母的活細胞率在80 % 以上，含水量在5 % 以下。若活細胞率比80 % 小很多，則需適當加大干酵母用量。若含水量較大，則保存期較短。含水量5 % 以下的干酵母，保存2 年后活力還基本不變，而含水量若達8 % 以上，則可能半年后活

87、力就大大下降了。</p><p>　　6酒母培養(yǎng)中異常現(xiàn)象的處理[3]</p><p>　　在酒母培養(yǎng)過程中，由于某些工藝條件控制不好或操作不細心，會使酒母培養(yǎng)出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，這些現(xiàn)象如不及時進行處理，會影響酒母培養(yǎng)的質(zhì)量。因此，生產(chǎn)上要注意工廠條件的控制，做到預防為主，治理為輔，這樣才能從根本上解決問題。表6-1中所列的是—些常見的異?，F(xiàn)象及處理辦法。</p><p&g

88、t;　　表6-1酒母培養(yǎng)中的異常情況及處理</p><p><b>　　7 工藝計算[9]</b></p><p>　　7.1技術指標及基礎數(shù)據(jù)</p><p>　　生產(chǎn)規(guī)模 20000t/a燃料酒精</p><p>　　生產(chǎn)方法 補料分批發(fā)酵培養(yǎng)</p><p>　　生產(chǎn)天數(shù)

89、每年280天</p><p>　　燃料酒精日產(chǎn)量 72t</p><p>　　燃料酒精年產(chǎn)量 20160t</p><p>　　產(chǎn)品質(zhì)量 國標燃料酒精,乙醇含量97.4%（體積分數(shù)）95.9</p><p>　　主原料 木薯干原料含淀粉68%，水分13%</p><p>　　硫酸用量(調(diào)pH用)

90、5.5kg/t（酒精）</p><p>　　7.2酒母醪物料衡算</p><p>　　整個生產(chǎn)過程中，主要的化學反應如下:</p><p>　　糖化：（C6H10O5）n十nH2O → nC6H12O6 （1） </p><p>　　162 18 180</p><p>　　發(fā)酵

91、：C6H12O6 → 2C2H5OH十2CO2 （2）</p><p>　　180 92 88</p><p>　　設發(fā)酵結束后成熟醪量含酒精10%(體積分數(shù))，相當于8.01%(質(zhì)量分數(shù)).并設蒸餾效率為98%，而且發(fā)酵醪酒精捕集器用水量和洗罐用水量分別為成熟醪量的5%和1%，則生產(chǎn)1000Kg97.4%(體積分數(shù)) [95.9%（質(zhì)

92、量分數(shù)）]酒精成品有關計算如下:</p><p>　　7.2.1發(fā)酵醪量的計算</p><p>　　（1）需蒸煮的成熟發(fā)酵醪液量：</p><p>　　5%—酒精捕集器用水量占發(fā)酵成熟醪量百分率；</p><p>　　1%—洗罐用水量占發(fā)酵成熟醪量百分率。</p><p>　　（2）若不計酒精捕集器和洗罐用水，則成熟發(fā)

93、酵醪量為：</p><p>　?。?）相應發(fā)酵過程放出CO2總量為：</p><p>　　依據(jù)前述酒精發(fā)酵化學反應式，相應酒母培養(yǎng)和發(fā)酵過程中放出二氧化碳為</p><p>　　7.2.2酒母醪量計算</p><p>　　酒精發(fā)酵酒母接種量為10%。則酒母醪量：</p><p>　　7.2.3糖化醪量計算</p&

94、gt;<p>　　通常情況下，酒母醪有兩部分組成，其一是糖化醪，占70%；其二是糖化劑（如麩曲或糖化酶）和稀釋用水，占30%。因此糖化醪量為：</p><p>　　7.2.4麩曲用量計算</p><p>　　麩曲的應用主要有兩個方面，一是蒸煮醪的糖化，二是酒母糖化醪的糖化。而后者用量為投料量的10%。因此</p><p>　　（1）酒母糖化醪的糖化用麩

95、曲用量為：</p><p>　?。?）因麩曲含水量為20%，則麩曲干基用量為：</p><p>　　7.2.5硫酸銨及硫酸的用量</p><p>　　硫酸銨用于酒母培養(yǎng)基的補充氮源，其用量為：</p><p>　　一批的發(fā)酵總時間約為60~72小時，輔佐時間約為8小時</p><p>　　本設計總時間按80小時計算。&

96、lt;/p><p>　　則280×24÷80=84（批/年）</p><p>　　表7 年產(chǎn)2.016萬噸酒精所需酒母的物料衡算</p><p>　　8設備選型與計算[9]</p><p><b>　　8.1 酒母罐</b></p><p>　　8.1.1 酒母罐的選型[10,1

97、1] </p><p>　　酒母罐采用機械攪拌通風發(fā)酵罐</p><p>　　8.1.2酒母罐個數(shù)的確定</p><p>　　經(jīng)實驗測得酒母醪的密度為：1047(kg/m3)</p><p>　　以大酒母罐所需酒母醪的批次產(chǎn)量為： 287(t)</p><p>　　則每批次大酒母罐培養(yǎng)所需酒母醪體積V總= 28700

98、0÷1047=274.12（m3）</p><p><b>　　設備數(shù)量可由公式</b></p><p>　　n= V總/（ΦV′）</p><p>　　式中：V′—單臺設備容積（m）</p><p><b>　　Φ—填充系數(shù)</b></p><p>　　若設酒母罐

99、的填充系數(shù)為60%</p><p>　　用容積為50、100、200(m3)的酒母罐</p><p>　　n=274.12/（0.6×50）=9.14</p><p>　　n=274.12/（0.6×100）=4.57</p><p>　　n=274.12/（0.6×200）=2.28</p>&l

100、t;p>　　若設酒母罐的填充系數(shù)為70%</p><p>　　用公稱容積為50、100、200(m3)的酒母罐，則全容積為55.2、118、230(m3)</p><p>　　n=274.12/（0.7×50）=7.83</p><p>　　n=274.12/（0.7×100）=3.92</p><p>　　n=27

101、4.12/（0.7×200）=1.96</p><p><b>　　若填充系數(shù)為80%</b></p><p>　　用公稱容積為50、100、200(m3)的酒母罐，則全容積為55.2、118、230(m3)</p><p>　　n=274.12/（0.8×50）=6.852</p><p>　　n=

102、274.12/（0.8×100）=3.43</p><p>　　n=274.12/（0.8×200）=1.71</p><p>　　從經(jīng)濟性出發(fā)，在相同規(guī)模下，選擇單臺設備容量大些、臺數(shù)少些比單臺設備容量小些、臺數(shù)多的投資費用與管理費用要少。所以從經(jīng)濟性角度和利用率的高低和接種的可行性，最后我們確定填充系數(shù)為70%，用容積為100 m3的大酒母罐4個，所以用容積為10

103、m3 的小酒母罐4個。 </p><p>　　8.1.3 酒母罐主要尺寸的確定</p><p>　　因酒母罐通風要求不高，所以取H/D=1.0。酒母罐底部成碟形或錐形，頂部多采用平蓋，且可啟動，罐底高度h=0.1D。則有：</p><p>　　V全=V筒+V底 =200(m3)</p><p><b>　　則有： </b&g

104、t;</p><p>　　解方程得：D=6.271m=6271mm</p><p>　　V全=V筒+V底 =100(m3)</p><p><b>　　則有： </b></p><p>　　解方程得：D=4.977m=4977mm 取整5m</p><p>　　8.1.4 冷卻面積</p&

105、gt;<p>　　根據(jù)經(jīng)驗公式，酒母罐的冷卻面積取0.8m2/m3</p><p>　　則每個100m3酒母罐的換熱面積：</p><p><b>　　實際裝液量為：</b></p><p>　　8.1.5 攪拌器設計</p><p>　　機械攪拌通風發(fā)酵罐的攪拌渦輪有三種型式，可根據(jù)發(fā)酵特點、基質(zhì)及菌體特

106、性選用。由于酒母半連續(xù)培養(yǎng)過程有中間補料操作，對混合要求較高，因此選用六彎葉渦輪攪拌器。</p><p>　　該攪拌器的各部尺寸與罐徑D有一定比例關系，現(xiàn)將主要尺寸列后：</p><p>　　攪拌器葉徑Di=D/3=5/3=1.67(m) </p><p>　　葉寬B=0.2Di=0.2×1.67=0.334 (m)</p><p&

107、gt;　　弧長l=0.375Di=0.375×1.67=0.626 (m)</p><p>　　底距C=D/3=5/3=1.67 (m)</p><p>　　盤徑di=0.75Di =0.75×1.67=1.253 (m)</p><p>　　葉弦長L=0.25Di =0.25×1.67=0.418 (m)</p><

108、;p>　　葉距Y=1/3D=1.67 (m)</p><p>　　彎葉板厚δ=12 (mm)</p><p>　　取兩檔攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速N2可根據(jù)50 m3罐，攪拌器直徑1.05m，轉(zhuǎn)速N1=110r/min,以等P0/V為基準放大求得：</p><p>　　N2= N1（D1 /D2）2/3=110×(1.05/1.67) 2/3 =81 (r/mi

109、n)</p><p>　　8.1.6 攪拌軸功率的計算</p><p>　　通風攪拌發(fā)酵罐，攪拌軸功率的計算有許多種方法，先用修正的麥凱爾式求攪拌軸功率，并由此選擇電機。</p><p>　　淀粉水解糖液低濃度酒母醪，可視為牛頓流體，計算步驟如下：</p><p><b>　　計算Rem </b></p>

110、<p>　　Rem =D2Nρμ-1</p><p>　　式中：D—攪拌器直徑，D=1.67 (m) </p><p>　　N—攪拌器轉(zhuǎn)速，N =81/60=1.35 (r/s)</p><p>　　ρ—醪液密度，ρ=1047 (kg/m3)</p><p>　　μ—醪液粘度，μ=1.3×10-3 (N·s

111、/m2)</p><p><b>　　將數(shù)代入上式：</b></p><p>　　Rem =1.672×1.35×1047×（1.3×10-3）-1=5.12×106﹥104，視為湍流，則對圓盤六彎葉渦輪攪拌功率準數(shù)Np=4.7計算不通氣時的攪拌軸功率P0：</p><p>　　P0′=NpN3

112、D5ρ</p><p><b>　　將數(shù)代入上式：</b></p><p>　　P0′=4.7×1.353×1.675×1047=15.73×104 (W) =157(kW)</p><p>　　兩檔攪拌P0= 2P0′=314(kW)</p><p>　　計算通風時的軸功率Pg：

113、</p><p>　　Pg=2.25×10-3×(P02ND3Q-0.08)0.39</p><p>　　式中：N—攪拌器轉(zhuǎn)速，N =81（r/min）</p><p>　　D—攪拌器直徑(cm)，D=167 (cm)</p><p>　　Q—通風量（mL/min），1立方米的酒母醪液培養(yǎng)所需氧氣量約為2立方米每小時則需

114、空氣量約為10立方米每小時，所以通氣量為68.53×10=685.3（m3/h）=11.4×106（mL/min）</p><p><b>　　將數(shù)代入上式：</b></p><p>　　Pg=2.25×10-3×[3142×81×1673×(11.4×106) -0.08] 0.39=2