酒精生产原料处理环节节能减排的研究

【摘要】：酒精浓醪发酵以其提高发酵效率、提高设备利用率、降低生产能耗、减少废水排放量等诸多优点得到了酒精行业工作者的广泛关注。酒精生产原料预处理环节是发酵法生产酒精工艺的基础工序，对以后的每一步工序能否更好的进行，有很大影响。发酵法生产酒精工艺中，原料处理环节（原料粉碎，粉浆蒸煮液化）的能耗占总能耗的40%。对浓醪发酵工艺原料预处理环节进行研究和优化意义重大。 本论文用木薯粉为原料进行酒精发酵生产试验。 对液化过程中各工艺参数（调浆水温度，加水比，两种液化酶混合用量，液化时间）对木薯醪液粘度、液化效果及发酵效果的影响进行了研究，确定了较佳的液化工艺：木薯粉过40目筛，调降水温度50℃，加水比2.35，耐高温α-淀粉酶8U/g原料，中温淀粉酶2U/g原料，液化时间60min，在此液化条件下，醪液碘检颜色显酱红色，淀粉液化完全，醪液粘度较低，还原糖适宜后续糖化，总糖损失教小。加入150U/g原料糖化酶，60℃糖化1h，加入0.12×10~8个/mL活性酵母菌，发酵60h。在此工艺下，淀粉完全液化，醪液粘度远低于加水比2.87的对照试验醪液粘度，总糖损失较小，酒精产量为44.3mL稍低于对照试验，醪液酒精含量为15.28%比对照试验提高了1.34%，淀粉利用率为90.5%，残总糖、残还原糖及挥发酸符合清洁化生产的要求。 本实验还研究了液化过程中加入淀粉酶废液对酒精发酵的影响。中温α-淀粉酶废液对酒精生产有良好的促进作用。中温淀粉酶废液可以很好的代替中温淀粉酶，糊化过程中显著降低醪液粘度。当淀粉酶废液添加量达到15mL时，酒精产量达到最大的46.3mL，成熟醪酒精含量达到15.97%，淀粉利用率达到94.59%。其最大酒精产量与加水比2.8:1时几乎相等，但成熟醪酒精含量及淀粉利用率远远高于加水比为2.8:1的醪液。且淀粉酶废液的添加促进了酵母的生长。 最后通过对酒精发酵蒸煮过程的计算，分析了降低蒸煮环节能耗的几种办法。加水比由3.4降低到2.2，节约蒸汽约31.2%，醪液量减少约34.1%，提高生产能力30%以上；生熟料换热温度从50℃提高到90℃，节约蒸汽约78%；滤液回用，减少排糟液量；喷射液化，减少蒸汽的消耗量。 【关键词】：酒精 浓醪发酵 粘度 预处理 液化酶
【学位授予单位】：山东轻工业学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TS262.2
【目录】：

• 摘要9-10
• ABSTRACT10-12
• 第1章 绪论12-22
• 1.1 酒精工业概况12-14
• 1.1.1 酒精的主要性质12
• 1.1.2 酒精的主要用途12
• 1.1.3 酒精生产的原料12-13
• 1.1.4 酒精生产工艺13-14
• 1.2 国内外酒精行业发展概况14-17
• 1.2.1 国外酒精行业发展概况15-16
• 1.2.2 国内酒精行业发展概况16-17
• 1.3 酒精行业存在的主要问题及对策17-18
• 1.4 酒精发酵国内外研究现状18-19
• 1.5 本课题立题背景与研究内容19-22
• 1.5.1 立题背景19-20
• 1.5.2 研究内容20-22
• 第2章 液化工艺对酒精浓醪发酵醪液粘度及液化效果影响的研究..22-40
• 2.1 引言22-23
• 2.2 实验材料23-24
• 2.2.1 主要原料23
• 2.2.2 主要实验试剂23
• 2.2.3 主要实验仪器23-24
• 2.2.4 实验溶液24
• 2.3 分析方法24-28
• 2.3.1 木薯粉的水分含量测定24-25
• 2.3.2 木薯粉淀粉含量测定25-26
• 2.3.3 醪液中各个指标的测定26-27
• 2.3.4 液化过程中醪液粘度测定27
• 2.3.5 相关公式27-28
• 2.4 实验方法28-29
• 2.4.1 实验路线28
• 2.4.2 木薯干的预处理28
• 2.4.3 木薯粉加水调浆28
• 2.4.4 加水比的确定28
• 2.4.5 粉浆糊化液化28
• 2.4.6 糊化醪糖化28-29
• 2.5 结果与分析29-37
• 2.5.1 木薯粉主要成分分析29
• 2.5.2 调浆水温度对醪液粘度及液化效果的影响29-31
• 2.5.3 加水比对醪液糊化液化粘度及液化效果的影响31-32
• 2.5.4 耐高温α-淀粉酶用量对醪液糊化液化粘度及液化效果的影响32-34
• 2.5.5 耐高温α-淀粉酶一定时，中温淀粉酶用量对醪液粘度及液化效果的影响34-35
• 2.5.6 中温淀粉酶一定时，耐高温α-淀粉酶用量对醪液粘度及液化效果的影响35-37
• 2.5.7 液化时间对液化效果的影响37
• 2.6 本章小结37-40
• 第3章 液化工艺对木薯浓醪酒精发酵效果影响的研究40-52
• 3.1. 引言40
• 3.2. 实验材料40-42
• 3.2.1 原料40-41
• 3.2.2 微生物菌种41
• 3.2.3 主要实验试剂41
• 3.2.4 主要实验仪器41
• 3.2.5 实验溶液41-42
• 3.3 分析方法42-44
• 3.3.1 发酵成熟醪液挥发酸测定42
• 3.3.2 发酵成熟醪残还原糖42-43
• 3.3.3 发酵成熟醪残总糖测定43
• 3.3.4 发酵成熟醪酒精含量测定43
• 3.3.5 相关公式43-44
• 3.4 实验方法44
• 3.4.1 实验路线44
• 3.4.2 糖化及发酵44
• 3.5 结果与讨论44-51
• 3.5.1 加水比对酒精发酵的影响44-45
• 3.5.2 耐高温α-淀粉酶用量对酒精发酵的影响45-46
• 3.5.3 耐高温α-淀粉酶一定时，中温淀粉酶用量对酒精发酵的影响46-47
• 3.5.4 中温淀粉酶一定时，耐高温α-淀粉酶用量对酒精发酵的影响47-48
• 3.5.5 液化时间对酒精发酵的影响48-49
• 3.5.6 发酵时间对酒精发酵的影响49-51
• 3.6 本章小结51-52
• 第4章 淀粉酶废液在酒精液化工艺中的应用52-62
• 4.1 引言52-53
• 4.2 实验材料53-54
• 4.2.1 主要原料53
• 4.2.2 微生物菌种53
• 4.2.3 主要实验试剂53-54
• 4.2.4 主要实验仪器54
• 4.2.5 实验溶液54
• 4.3 分析方法54-55
• 4.3.1 液化酶活力测定54-55
• 4.3.2 醪液粘度测定55
• 4.3.3 发酵成熟醪残总糖和残还原糖测定55
• 4.3.4 发酵成熟醪挥发酸测定55
• 4.3.5 发酵成熟醪酒精含量测定55
• 4.4 实验方法55-56
• 4.4.1 实验路线55-56
• 4.4.2 实验步骤56
• 4.5 结果与分析56-60
• 4.5.1 淀粉酶废液的酶活力56
• 4.5.2 中温淀粉酶废液对糊化液化过程醪液粘度的影响56-57
• 4.5.3 淀粉酶废液对醪液液化效果的影响57
• 4.5.4 淀粉酶废液对酒精产量及液化效果的影响57-59
• 4.5.5 淀粉酶废液对酿酒酵母生长的影响59-60
• 4.6 小结60-62
• 第5章 酒精生产蒸煮过程节能减排分析62-68
• 5.1 提高料水比对节能减排的意义62-64
• 5.2 提高生熟料换热温度64-65
• 5.3 加大滤液回用65-66
• 5.4 喷射液化工艺66
• 5.5 小结66-68
• 第6章 结论与展望68-70
• 6.1 结论68-69
• 6.2 展望69-70
• 参考文献70-76
• 致谢76-78
• 在学期间主要科研成果78

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