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2 酒精发酵原料
2.1 红薯原料概述
甘薯北方俗称红薯、地瓜，南方称为山芋，蕃薯。新鲜甘薯可能直接作酒精生产原料，但一般将鲜甘薯制成薯干，这样便于保存并能供工厂全年使用。甘薯中固形物的主要成分是淀粉，还含有少量的糖类和蛋白质。甘薯干及鲜甘薯是一种良好的酒精生产原料，为我国大多数工厂所采用，是我国生产酒精的主要薯类原料。
2.2 淀粉发酵原理
由于红薯主要成分是淀粉，所以红薯原料酒精发酵主要就是就是淀粉发酵。首先要进行淀粉水解（糖化），再由酒精发酵菌将糖发酵成乙醇。粉质原料经过蒸煮，使淀粉呈溶解状态，又经过曲霉糖化酶的作用，部分生成可发酵性糖，这还不是酒精生产的终了，在糖化醪中接入酵母菌；在酵母的作用下，将糖分转变为酒精和CO2，获得了酒精产品，这才是酒精发酵的目的。从表面上去观察酒精发酵，其过程十分简单，它只是将糖化醪打入发酵罐后，接入酒母，就可以进行发酵了。但是，在酒精发酵过程中却发生着十分复杂的生物化学变化过程：在这里既有糖化醪中的淀粉和糊精继续被糖化酶水解，生成糖分的作用(即后糖化作用)，也还有蛋白质在曲霉蛋白酶进一步水解下生成低分子含氮化合物如是是眎、动胨、肽和氨基酸的作用。生成的这些物质，有的被酵母吸收利用，合成酵母菌体细胞，另一部分则被发酵，生成酒精和CO2及其它副产物。
从淀粉发酵原理可以总结糖化工艺是整个生产酒精的重要步骤，进行糖化车间工艺流程设计和糖化车间有关计算是很必要的。
3 车间工艺
3.1 设计概述
年产3万吨红薯原料酒精发酵工厂糖化车间的设计，包括工艺流程的设计、产品方案和工艺条件的确定、生产方法的选择和其它工艺项目的考虑和提供有关数据等。
3.2 工艺流程
淀粉质原料生产酒精分为原料预处理、原料蒸煮、糖化剂制备、糖化、酒母制备、乙醇发酵和蒸馏等工艺，工艺流程如下图2-1
红薯淀粉原料生产酒精工艺流程图3-1
3.3 红薯原料粉碎处理
原料预处理主要是粉碎处理行粉碎。经粉碎后的粉状原料，增加了原料的受热面积，有利于淀粉原料的吸水膨化、糊化，从而提高热处理效率。经粉碎后的原料加水混合后有利于管道输送。
酒精厂常用的粉碎方法一般有两种，即湿法粉碎和干法粉碎。小型酒精厂通常采用湿法粉碎，大中型酒精厂一般采用于法粉碎。
3.3.1 湿法粉碎
湿法粉碎就是将蒸煮时所需要的全部水量和原料一起加入粉碎机中。此种方法可加工含水量较多的原料，比如酒精厂的鲜原料生产。湿法粉碎的优点是消除了原料在粉碎过程中的尘粉飞扬，减少了原料损耗，同时也省去了除尘系统设备，厂房和设备都较简单。从湿法粉碎流程的工艺上分析，原料在湿法粉碎过程中，已吸水膨化又经过二次预热，温度可达到70℃，不仅节省了蒸煮时所消耗的蒸汽，而且又提高了蒸煮的效率。其缺点是耗电量比干法粉碎高8％一10％，粉碎机容易产生堵塞，粉碎后的料浆需及时用毕，不宜久放。
3.3.2 干法粉碎
日前，我国大多数酒精厂都采用于法粉碎的方法，而且都是干法二级粉碎，即租碎和细碎。
二级粉碎的方法：原料投入后，通过平面输送带的运输，由磁选装置除去原料中混杂的铁块、铁皮之类的金属杂物，以保护设备。为提高磨粉的效率，便于物料的提升，先经组碎机进行第一次粗碎操作，格大块物料先破碎成小块物料之后，提升机将租碎的物料送至岗位料仓储存，以供纫56之用。在此按工艺要求选用合适的筛闷，使物料再经磨粉机进行第二次细碎操作，将小块物料粉碎成符合要求的粉末状物料，然后再由螺旋输送机送至拌料罐。
二级粉碎法的最大优点是原料经过二级粉碎后，可以保证达到工艺上规定的粉碎细度要求c其缺点是在整个粉碎过程中，原料有粉尘飞扬现象；当原料含水量较高时，粉碎机筛网的筛孔容易被堵塞，粉碎效果明显降低，电耗增加。
3.3.3 综合使用
干法粉碎如与风选风送流程配套使用，可减少粉尘飞扬现象，改善车间生产环境。
3.4 原料蒸煮
淀粉质原料经粉碎后，还需进行蒸煮c因为淀粉是存在于植物细胞中，原料经蒸煮后．使植物细胞和植物组织破裂c原料所含的淀粉颗粒由于吸水膨化而分解，成为溶解状态的糊液。这样原料中的淀粉就容易与淀粉酶起作用，把淀粉水解成可发酵的糖．有利于酵母菌种进行酒精发酵，
如果蒸煮是采用高温高压，除以上作用外，还可对原料表面附着的微生物进行
灭菌处理，以防止发酵过程中杂茵的污染。
淀粉质原料采用低温低压蒸煮时，生产上—般都要加α淀粉酶，这有助于加速淀粉的液化。 采用α淀粉酶进行低温低压蒸煮的主要特点表现在以下几个方面：
(1)淀粉出酒率较局，原料耗用率低。采用耐高温酵母可在平均气温34℃条件下，发酵温度40℃左朽进行正常发酵，残糖降至0．45％。加上低温蒸煮减少了可发酵性糖的优化和分解反随．使淀粉利用率提高。
(2)采用蒸煮温度为88℃，比高温高压蒸煮节约大量的蒸汽。加热蒸汽的压力只需350kPa，比高压蒸煮要求的500kPa降低了150kPa。由于采用双酶法进行液化和糖化，省去了制曲车间，节约广水、电、汽的消耗量。
(3)由于蒸煮的温度和压力较低，蒸煮酵母从88℃冷却至糖化温度60℃时，所用的冷却水量比高温高压蒸煮所用的冷却水量大大减少。
3.5 糖化剂的制备
淀粉质原料在进行酒精发酵之前，必须转化成可发酵的糖类。糖化剂的作用，就是将淀粉转变成能被酵母利用来进行酒精发酵的糖。糖化剂的质量好坏，直接影响到酒精生产中的出酒量和产品的质量。因此，糖化剂的生产在酒精生产过程中占有重要的位置。
糖化剂含有大量能催化淀粉转变成葡萄糖的酶系，一般统称为淀粉酶。酒精生产中所用的糖化剂主要有大麦芽、鼓曲、液体曲和糖化酶等。第二次世界大战前，世界各地主要以大麦芽作为糖化剂，后来逐渐被鼓曲、液体曲和糖化酶等取代。目前，在国外还有一部分酒精厂用大麦芽作糖化剂。我国酒精厂采用的糖化剂主要分为两大类，即酸糖化剂和酶糖化剂。
以无机酸中的盐酸和硫酸作为糖化剂称酸糖化剂，利用强酸的水解作用，将淀粉分解为糖，称酸法糖化。酸法水解淀粉速度快，能力强；但其作用单纯，不能充分利用原料中的其它物质，出酒率低，而且酸的腐蚀性大，必须用造价昂贵的耐酸设备。因此，目前除用淀粉生产谷氨酸和葡萄糖的工厂还应用酸糖化剂外，酒精工厂已经很少采用了。
用发芽的谷物，如大麦芽、粟芽和微生物细胞产生的糖化酶系作为糖化剂称酶糖化剂。微生物细胞产生的糖化酶，也就是培养霉菌制成的曲，利用谷芽或曲的水解作用，可将淀粉分解为可发酵性糖，即酶法糖化。用曲作糖化剂的淀粉出酒串高，现为生产酒精工厂广泛采用。按照曲的制备方法不同，用微生物菌种生产的糖化剂，可分为固体曲、液体曲和糖化酶。