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工業酒精生產過程分析

本文以澱粉為原料,總結了酒精工業的生產方法,詳細分析了酒精生產的特點和工藝流程。澱粉;特點;酒類行業與其他輕工業壹樣,具有投資小、回收期短、資金周轉快的特點,在國民經濟中占有重要地位,與人民生活關系密切。隨著現代科學的不斷發展,酒精的應用越來越廣泛,是許多化工產品不可缺少的基礎原料。酒精可用於制造合成橡膠、聚氯乙烯、聚苯乙烯、乙二醇、冰醋酸、苯胺、乙醚、脂類、環氧乙烷、氯乙醇、二氯乙烷和乙苯。酒精是壹種良好的有機溶劑,也可用作洗滌劑和浸出劑。在醫學上,酒精可用於殺菌和藥物調試,高純度酒精可用於配制各種飲料和酒。國外有些工廠用酒精做燃料,替代煤和汽油;壹些國家正在使用以酒精為燃料的汽車。隨著自然資源的開采越來越少,酒精將不再作為綠色資源,其用途將更加廣泛。

1酒精的種類

我國工業生產的酒精按國家規定分為高純酒精、食用酒精和工業酒精,標準由輕工業部和衛生部頒布。高純酒精,酒精濃度不得低於99.5%(按體積計),嚴格呈中性,無異味,專門用於國防工業、電子工業和化學試劑。食用酒精,酒精濃度不得低於95.0%(以體積計),雜質含量較少。主要用於食品工業、醫藥工業和精細化工中配制飲料和酒。工業酒精,只要求酒精濃度達到95.0%(按體積計),沒有其他要求,主要用於油漆稀釋、合成橡膠等工業生產,或作為燃料。

2酒精工業的生產方法

2.1發酵法。酒精是利用澱粉原料或糖類原料在微生物的作用下產生的。按原料不同可分為:澱粉原料發酵生產酒精,是目前我國生產酒精的主要方法。它利用土豆、谷物、野生植物等含澱粉原料,在微生物的作用下將澱粉水解成葡萄糖,再進壹步發酵生產酒精。整個生產過程包括蒸煮原料、制備糖化劑、糖化、制備酵母、發酵和蒸餾。糖蜜原料發酵生產酒精。直接利用糖蜜中的糖分,稀釋後加入壹些營養物質,在酵母的作用下發酵生產酒精。亞硫酸鹽漿廢液發酵生產酒精。造紙原料用亞硫酸鹽蒸煮後,廢液中含有六碳糖,可被酵母發酵成酒精,主要是工業酒精。

2.2化學合成法生產酒精。酒精是由焦炭冶煉和石油裂解產生的廢氣通過化學合成反應制得的。生產方法可分為間接水合法和直接水合法,目前工業上廣泛采用後者。間接水合法也叫硫酸水合法。其生產工藝是加入乙烯和硫酸生成硫酸氫乙酯,再水解生成乙醇和硫酸。這種方法的缺點是對設備腐蝕嚴重,耗酸多。這種方法的優點是原料氣純度不高,設備簡化,容易啟動。直接水合,在磷酸催化劑的存在下,乙烯和水蒸氣可以在高壓高溫下直接發生加成反應生成醇。這種方法要求原料氣中乙烯純度在98%以上,需要采用特殊的方法分離裂解其中的各種組分,對設備和材料提出了更高的要求,但這種方法步驟簡單,不存在腐蝕問題。

3澱粉質原料生產乙醇的特點

原料是土豆、谷物、野生植物,生產前必須粉碎。目前國內有壹些產量不大的酒精廠,采用間歇蒸煮,快或顆粒狀的原料不經粉碎直接投入生產。而大部分中等規模以上的酒精廠,原料經過兩次粉碎,然後在高壓下連續蒸煮,有利於增加原料受熱面,更有效地滿足蒸煮要求。原料必須經過蒸煮,使原料細胞的組織在高溫高壓的過程中破裂,使細胞內存在的澱粉轉化為可發酵糖。蒸煮溫度因原料的品種和規格而異,通常為130-150度,但粉碎後的原料蒸煮所需溫度較低,約為120-130度。高溫處理不僅能使澱粉糊化,還能殺死附著的有害細菌。為了從澱粉質原料生產酒精,溶解狀態的糊化澱粉應該通過用酒曲糖化而轉化成可發酵的糖。因制曲方法不同,可分為麩曲糖化法、液體曲糖化法、根酶糖化法(Amirault法)、根酶酵母混合法、麥芽糖法等。目前國內以麩曲糖化和液體曲糖化為主,國外以澱粉原料生產酒精的方法大致可分為:麥芽法,以麥芽、谷芽、谷芽為糖化劑;Amirault法:將糊化後的醪液冷卻至30-40度時,接種培養根黴或毛黴等黴菌,在黴菌生長過程中將澱粉轉化為可發酵糖,然後加入酵母進行發酵;制曲法,使用固體曲或液體曲作為糖化劑;酶法,用澱粉酶代替酒曲。澱粉懸浮液在糊化和溶解過程中,粘度是不斷變化的。澱粉顆粒溶解時,粘度逐漸增大,達到最大值後,隨著溫度的不斷升高,醪液的粘度逐漸減小。在烹飪過程中,原料接觸高溫高壓,容易產生焦糖。因為澱粉是澱粉質原料紅薯中所含的主要碳水化合物,也有少量的糊精和糖;土豆中所含的糖分主要是葡萄糖和果糖,還有少量的蔗糖;在谷物中,葡萄糖占主導地位。烹飪過程中,不同的糖有不同的化學變化。比如糖轉化回來,醛糖轉化回來變成酮糖(異構化);各種糖都會焦化形成焦糖;己糖分解成羥甲基糠醛,羥甲基糠醛很容易與新的氨基酸分子反應生成黑色素。焦糖不能發酵,還會阻礙酵母發酵,影響發酵,降低酒精產量。因此,烹飪時應註意控制合適的溫度和壓力。因為焦糖的形成,壹般在高濃度溶液中比在低濃度溶液中更容易,所以在蒸煮澱粉質原料時,如果原料中含有較多的糖分,就容易形成黑色物質和焦糖。醪液濃度越高,越容易形成焦糖。所以國內個別酒精廠的地瓜幹原料的水分比壹般是1: 3-1: 3.4,有時稍微稀壹點,便於提高出澱粉率。

4澱粉質原料酒精生產工藝流程

用澱粉質原料生產酒精時,必須將快速或顆粒狀原料磨成粉末,在高壓下蒸煮糖化,發酵和蒸餾,以獲得成品酒精。在原料連續粉碎蒸煮的酒精廠,原料先粉碎,出庫後再投入生產。幾乎所有的工廠都使用錘磨機將原料磨成粉末。許多工廠采用二次破碎法。在進入錘式破碎機之前,先將大快原料破碎成小快原料,再由錘式破碎機將小快原料破碎成細粉原料,便於連續蒸煮。蒸煮糊化將研磨後的粉狀原料加水預熱,以提高原料溫度,為繼續蒸煮做預煮準備。原料中的澱粉顆粒在高壓蒸煮後逐漸破碎,趨於溶解,蒸煮後的醪液變成糊狀。曲黴將蒸煮糊化後的醪液糖化,用曲黴澱粉酶糖化。曲黴產生的澱粉酶能將原料中含有的澱粉轉化為可發酵的糖供酵母利用。曲黴屬於好氧微生物,在繁殖生長過程中需要給予充足的空氣。同時,澱粉酶的形成也取決於供氣量。酵母發酵和酒精發酵都屬於厭氧發酵。在發酵過程中,進行厭氧呼吸。在這個過程中,發生了復雜的生化變化。糖化醪中的澱粉和糊精都被澱粉酶水解生成糖,蛋白質被曲黴蛋白酶水解生成肽和氨基酸。這些物質中的壹部分被酵母吸收合成細菌細胞,而另壹部分被發酵產生酒精和CO2。蒸餾提純,糖分被酵母轉化為酒精後,成熟的發酵醪液中不僅含有酒精和大量水分,還含有固體和許多雜質。蒸餾是對發酵醪液中含有的酒精進行提純,通過粗蒸餾和精餾,最終得到合格的酒精,同時得到副產品雜醇油,大量的酒糟(也稱廢醪液)被去除。

5結束語

不同的酒精原料有不同的特性。在酒精生產中,應根據原料的具體特性采用特定的工藝流程,以保證酒精生產的質量。

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