酒精工业的发展ppt课件.ppt

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1、酒精工业的发展,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。近年来在原油价格持续高位运行的刺激下，燃料乙醇的旺盛需求推动全球酒精产量强劲增长，美国超越巴西成为第一大酒精生产国。美国、巴西、欧盟及中国是当前全球酒精行业的主要经济体。中国酒精工业的发展已有近百年的历史，但工业基础十分薄弱，建国后，随着国民经济的发展和白酒液态法生产法的推广，酒精工业进入崭新的发展阶段。黑龙江、吉林、山东、安徽、河南、广西等地酒精制造业较为发达，是目前中国酒精的主要产区。2006年1-12月，中国酒精制造行业实现累计工业总产值25,656,601千元，比上年同期增长了52.48%；实现累计产

2、品销售收入24,727,596千元，比上年同期增长了55.67%，；实现累计利润总额1,222,718千元，比上年同期增长了100.82%。,酒精产品质量标准,序号 标 准 GB10343-2002 GB10343-89项 目 特级 优级 普级1 色度、号 5 10 102 乙醇、%（V/V）96 95.5 953 硫酸试验、号 5 10 104 氧化时间、min 46 30 305 总醛（乙醛计）、mg/L 1 3 36 甲醇、mg/L 2 50 1007 正丙醇、mg/L 2 35-8 异丁醇；异戊醇mg/L 1 2 29 总酸（乙酸计）、mg/L 7 10 1010 总酯（乙酸乙酯计）、

3、mg/L 10 18-11 不挥发物、mg/L 10 20 2012 重金属（pb计）、mg/L 11 1 113 氰化物（以HCN计）mg/L 5 5 5,酒精杀菌,用酒精消毒，是大家都知道的常识。可奇怪的是，在医疗上所用的消毒酒精是75%的酒精，纯酒精反而不能杀菌。这是什么原因呢?酒精的学名叫做乙醇（C2H5OH），它具有很强的渗透力，能够钻入细菌内部，使菌体蛋白质凝固（化学上叫做变性），造成细菌因失去活性而死亡。过去，人们以为纯酒精会使细菌的蛋白质变性得太快太强，蛋白质在细菌的表面凝固而形成硬膜，阻止酒精进一步渗入细菌内部。造成纯酒精不能消毒杀菌的结果。其实，单独的纯酒精或纯水都不能使蛋

4、白质变性，只有当水和酒精同时存在时，酒精溶液才显示出使蛋白质变性的能力。原来，蛋白质是一种十分复杂的大分子结构，由螺旋状的长链拳曲成一定的几何形状。如果蛋白质的立体结构被破坏并且不能还原的话，它就失去了生理活性。在蛋白质分子中，有许多憎水的基团存在螺旋状的长链内部，还有许多亲水的基团则“暴露”在外部。所以蛋白分子外围与水十分“亲密”，有一定的水溶性并形成胶体。蛋白质内部的憎水基团之间和外部的亲水基团之间，都存在着一定的吸引力，这使它显得既稳定又活跃。要使蛋白质变性，就要让拳曲、螺旋的蛋白质分子长链舒展、松弛，其中关键是破坏形成拳曲和螺旋的各种力。酒精分子有两个末端，一端是憎水的（一C2H5），

5、可以破坏蛋白质内部憎水基团之间的吸引力；一端是亲水的（一OH)，但它难以破坏蛋白质外部的亲水基团之间的吸引力。另一方面。水分子虽然可以松弛蛋白质亲水基团之间的吸引力，但它即使钻进细菌内部，也无法破坏其蛋白质中憎水基团之间的吸引力。所以，纯酒精或水都不足以使细菌内的蛋白质变性，只有酒精和水共同存在，同时使保持蛋白质几何形状的各种吸引力松弛，蛋白质才会失去生理活性。因此，只有一定浓度的酒精溶液，才能达到良好的消毒杀菌目的。,市场前景,随着人民生活水平的不断提高，酒类消费品居高不下，呈旺盛的上升势头，食用酒精作为酒类产品的重要原料，其市场需求量也日益增增长，有着较为可观的市场需求空间。另外，以10%

6、的无水乙醇加入汽油作为汽油醇，是目前国家重点推广的生物代用能源，受国家政策的重点保护。医用酒精在制药、医药行业有着不可缺少的作用，有极大的市场需求。酒精工业是直接以农产品作为原料组织生产的，是对创建高效农业的极大支持。同时，其副产品也直接应用于养殖业，回馈于农业。地方政府对发展酒精项目也有较高的积极性，有一系列的优惠政策和组织保证，对发展地方经济有一定贡献。,工业酒精,工业乙醇含量为95%(化学式C2H5OH)相对密度(20/4)0.793凝固点-114，沸点7832闪点(开口)16燃点390-430 折射率13614粘度(20)141mPas表面张力(20)222710-3N/m比热容(20

7、)242kJ/(kgK)蒸气压(20)5732kPa溶解度参数=127。为无色透明、易燃易挥发液体。有酒的气味和刺激性辛辣味。溶于水、甲醇、乙醚和氯仿。能溶解许多有机物和若干无机物。具有吸湿性，能与水形成共沸混合物。与铬酸、次氯酸钙、过氧化氢、硝酸、硝酸铂、过氮酸盐及氧化剂反应剧烈，有发生爆炸的危险。易挥发，极易燃烧，火焰淡蓝色。蒸气与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限4.3-19.0%（体积）。微毒，有麻醉性，饮入乙醇中毒剂量75-80g。致死剂量为250-500g。空气中最高容许浓度1880mg/m3。,工业酒精,工业酒精即工业上使用的酒精，也称变性酒精、工业火酒。工业酒精含有96%乙醇和1%

8、甲醇。工业酒精的纯度一般为97%和99%。工业酒精一般为无色透明液体，略带酒的芳香气味。主要是印刷厂和电子厂的清洗，不能作为医用酒精使用。一般99%级的工业酒精是六开四色和三开四色印刷机对水使用的产品。配套使用印刷液。而97%的工业酒精是电子厂清洗用。效果良好。工业酒精不能用于人体的消毒，因为甲醇会导致中毒，用于皮肤消毒也会有部分被皮肤吸收，中毒后严重的可导致失明甚至死亡！由于工业酒精和食用酒的有效成分都是乙醇，故而也被一些不法商家用来制作食用酒。这种酒被人饮用后，就会产生甲醇中毒，所以用工业酒精勾兑的酒也叫毒酒甲醇有较强的毒性，对人体的神经系统和血液系统影响最大，它经消化道、呼吸道或皮肤摄入

9、都会产生毒性反应，甲醇蒸气能损害人的呼吸道粘膜和视力。,急性中毒症状有：头疼、恶心、胃痛、疲倦、视力模糊以至失明，继而呼吸困难，最终导致呼吸中枢麻痹而死亡。慢性中毒反应为：眩晕、昏睡、头痛、耳鸣、现力减退、消化障碍。甲醇摄入量超过4克就会出现中毒反应，误服一小杯超过10克就能造成双目失明，饮入量大造成死亡。致死量为30毫升以上，甲醇在体内不易排出,会发生蓄积，在体内氧化生成甲醛和甲酸也都有毒性。在甲醇生产工厂，我国有关部门规定，空气中允许甲醇浓度为50mg/m3，在有甲醇气的现场工作须戴防毒面具，废水要处理后才能排放，允许含量小于200mg/L甲醇的中毒机理是，甲醇经人体代谢产生甲醛和甲酸（俗

10、称蚁酸），然后对人体产生伤害。常见的症状是，先是产生喝醉的感觉，数小时后头痛，恶心，呕吐，以及视线模糊。严重者会失明，乃至丧命。失明的原因是，甲醇的代谢产物甲酸会累积在眼睛部位，破坏视觉神经细胞。脑神经也会受到破坏，产生永久性损害。甲酸进入血液后，会使组织酸性越来越强，损害肾脏导致肾衰竭。甲醇中毒，通常可以用乙醇解毒法。其原理是，甲醇本身无毒，而代谢产物有毒，因此可以通过抑制代谢的方法来解毒。甲醇和乙醇在人体的代谢都是同一种酶，而这种酶和乙醇更具亲和力。因此，甲醇中毒者，可以通过饮用烈性酒（酒精度通常在60度以上）的方式来缓解甲醇代谢，进而使之排出体外。而甲醇已经代谢产生的甲酸，可以通过服用小

11、苏打（碳酸氢钠）的方式来中和.,医用酒精主要用于消毒,医用酒精的成份主要是乙醇。日常生活中，常见一些人用医用酒精来擦洗伤口，以达到灭菌消毒的目的。值得注意的是，在药店买到的酒精有75%和95%两种浓度，这两种浓度的酒精用途是不一样的。医用酒精是用淀粉类植物经糖化再发酵经蒸馏制成，相当于制酒的过程，但蒸馏温度比酒低，蒸馏次数比酒多，酒精度高，制成品出量高，含酒精以外的醚、醛成分比酒多，不能饮用，但可接触人体医用。是植物原料产品。,消毒机理,要使蛋白质变性，就要让拳曲、螺旋的蛋白质分子长链舒展、松弛，其中关键是破坏形成拳曲和螺旋的各种力。酒精分子有两个末端，一端是憎水的(一C2H5)，可以破坏蛋白

12、质内部憎水基团之间的吸引力；一端是亲水的(一OH)，但它难以破坏蛋白质外部的亲水基团之间的吸引力。另一方面。水分子虽然可以松弛蛋白质亲水基团之间的吸引力，但它即使钻进细菌内部，也无法破坏其蛋白质中憎水基团之间的吸引力。所以，纯酒精或水都不足以使细菌内的蛋白质变性，只有酒精和水共同存在，同时使保持蛋白质几何形状的各种吸引力松弛，蛋白质才会失去生理活性。因此，只有一定浓度的酒精溶液，才能达到良好的消毒杀菌目的。,酒精不同浓度的用途,（以下的浓度均是指体积分数）95%的酒精常用于擦拭紫外线灯。这种酒精在医院常用，而在家庭中则只会将其用于相机镜头的清洁。75%的酒精用于消毒。这是因为，过高浓度的酒精会

13、在细菌表面形成一层保护膜，阻止其进入细菌体内，难以将细菌彻底杀死。若酒精浓度过低，虽可进入细菌，但不能将其体内的蛋白质凝固，同样也不能将细菌彻底杀死。40%50%的酒精可预防褥疮。长期卧床患者的背、腰、臀部因长期受压可引发褥疮，如按摩时将少许40%50%的酒精倒入手中，均匀地按摩患者受压部位，就能达到促进局部血液循环，防止褥疮形成的目的。25%50%的酒精可用于物理退热。高烧患者可用其擦身，达到降温的目的。因为用酒精擦拭皮肤，能使患者的皮肤血管扩张，增加皮肤的散热能力，其挥发性还能吸收并带走大量的热量，使症状缓解。但酒精浓度不可过高，否则可能会刺激皮肤，并吸收表皮大量的水分。,在维修中的应用,

14、维修人员在维修各类家用电器、仪器仪表、电子设备时，常需要作一些清洁维护工作，而日常生活中应用的医用消毒酒精就是最好的清洗剂，其特点是去污效果强、易挥发，它不仅能有效去除电器表面的各种污迹，而且对一些电子元器件的内部污迹也能快速清洗，同时又不影响对电器的使用性能，以下介绍若干清洗电器、电子零部件的简单方法。建议:不要长时间用75%的酒精消毒，因为同种消毒液长时间的运用可能会造成菌体对此的耐抗性，因而减低甚至失去灭菌的效果导致不必要的错误，仪器的消毒可以与苯扎溴铵交替使用，而直接用于人体可以与碘酒交替使用。用酒精清洗有很多好处：1，不伤手；2，对人体危害不大（除了含甲醇的）；3，易挥发，干得快；4

15、，对电子元件和电路板无腐蚀。酒精清洗电路板，洗不干净主要有几个问题，1，放下去就洗，其实有的焊点边上有的松香块很大，需要泡一下子，泡软了一下子就洗掉了。2，没有好的清洗工具。有的人喜欢用软毛刷，其实软毛刷太软了，有的松香块刷不下来。最好的工具就是用旧了的牙刷，有点硬，但是不会把板和元件刷花。3，急于求成。酒精不是天然水，溶解能力没有天然水强，所以清洗的时候先泡一下，要仔细把板的焊点周围都刷一下，要不了多少时间的。没有刷干净板拿起来，还没有溶解完的松香当然会顺着板留到到处都是，干了之后肯定的白灰灰的一片。,1酒精生产原料(1)薯类原料 甘薯、木薯和马铃薯等。(2)谷物原料 玉米、高梁、大米和小麦

16、等。(3)糖类原料 废糖蜜、甘蔗、甜菜等。,第一节 酒精生产工艺学,(4)野生植物原料 椽子仁、土茯苓、楝树果等。(5)纤维原料 森林工业和木材加工工业的下脚料、农作物秸秆、甘蔗渣、废纤维垃圾和废纸浆等。(6)其他原料 亚硫酸纸浆废液、淀粉渣等。,纤维素生产酒精工艺,2.淀粉质原料酒精生产的工艺流程发酵,1.原料粉碎2.蒸煮糊化3.曲霉糖化 经蒸煮糊化后的醪液，通过曲霉菌的淀粉酶进行糖化作用生成可发酵性糖，供酵母菌利用。曲霉菌是属于好气性的微生物，故在繁殖和生长过程中要给以充分得空气，同时，淀粉酶的形成也取决于所供给的空气量。,4.酵母发酵 酒精发酵是属于厌气性发酵，在发酵过程中进行无氧呼吸，

17、在此过程中，发生着复杂的生物化学变化，既有糖化醪中淀粉和糊精继续被淀粉酶水解生成糖，也有蛋白质在曲霉蛋白酶水解下生成肽和氨基酸。这些物质一部分被酵母吸收合成菌体细胞，另一部分则被发酵，生成酒精和CO2。,5.蒸馏提纯 经酵母菌把糖转变成酒精后，在成熟发酵醪内，除含有酒精和大量水分外，还含有固形物和许多杂质。蒸馏是把发酵醪液中含有的酒精提纯出来，通过粗馏和精馏，最后取得合乎规格的酒精，同时得到副产物杂醇油，还有大量的酒糟（也称废醪）排除。,第二节 酒母的制备,一、酒精生产对酵母菌的要求,(1)含有较强的酒化酶，发酵能力强，而且迅速；(2)繁殖速度快，具有很强的增殖能力；(3)耐酒精能力强，能在较

18、高浓度的酒精发酵醪中进行发酵；(4)耐温性能好，能在较高温度下进行繁殖和发酵；(5)抵抗杂菌能力强；(6)耐酸能力强；(7)生产性能稳定，变异性小；(8)发酵时产生泡沫少。,二、酒精生产中常用酵母菌及其特性,（一）常用菌种酵母菌是一类单细胞微生物，繁殖方式以出芽繁殖为主。细胞形态以圆形、卵圆形或椭圆形较多。从分类系统来讲，淀粉质原料酒精发酵常用的菌种为真酵母属中的啤酒酵母(SdccHcromyce SCereuisiae)及其变种，如拉斯2号(Rasse)、拉斯12号(Rasse)、K字、以及从我国酒精生产实践中筛选的南阳五号(1300)、南阳混合(1308)等酵母菌株。,用于酒精发酵的细菌主

19、要有：厌氧发酵单胞菌和棕搁发酵菌。对耐高温的嗜热细菌(40一50)和极端嗜热菌（65）的筛选和应用也逐渐受到重视。用于酒精发酵(纤维素原料)的霉菌有：粗糙脉孢霉、拟青霉、链孢霉等。假丝酵母可直接发酵木糖为酒精。,(二)酒精酵母的特性,1繁殖速度快 如在麦汁小滴培养24小时，一个拉斯12号酵母细胞，可以产生55个子细胞。2醪液浓度 一般酒精酵母在含5(容量)的酒精发酵醪中，其发酵能力就减弱，当醪液中酒精浓度含量达到12(容量)时，则停止发酵。,3培养温度 拉斯12号酵母繁殖适温为3033，最低为5，最高为38。温度适宜，酵母繁殖速度加快。温度过高或过低，都影响酵母细胞的繁殖，甚至引起酵母的衰老或

20、死亡。4PH值 发酵醪的pH值与氧化还原电势有关系，而氧化还原电势又与酵母的呼吸有直接关系。酒精酵母可在pH4.06.0环境中进行繁殖，如果醪液的pH值低于3，则酵母的活力大减。,三、酒母培养与扩大培养工艺,(一)酒母培养基的制备(二)酒母的扩大培养,(一)酒母培养基的制备,1试验室阶段培养基的制备 酵母菌在试验室培养阶段一般多采用米曲汁或麦芽汁来做培养基。,2酒母糖化醪的制备,酒母扩大培养至卡氏罐和酒母罐后，采用淀粉质原料来制做酒母糖化醪。由于酒母糖化醪主要用来繁殖酵母细胞，所以酒母醪中除含有一定量的糖分外，还要求含有一定量的氮和无机盐等其它营养物质，以供酵母菌合成菌体细胞的需要。此外，为了

21、确保酵母菌能够顺利的繁殖，还要调节酒母糖化醪的pH值，以抑制杂菌生长。,(二)酒母的扩大培养,1、扩大流程：原菌斜面试管液体试管三角瓶培养卡氏罐 这一阶段的培养，是扩大酒母种子的开始。生产上希望在这一阶段培养得到细胞健壮，没有杂菌的种子酵母。因此，无菌条件要求较严，酵母培养基的营养成分要求也高。,2成熟酒母质量指标,(1)酵母细胞数 酵母细胞数是观察酵母繁殖能力的一项指标，也是反映酵母培养成熟的指标。成熟的酒母醪其酵母细胞数一般为l亿毫升左右。(2)出芽率 酵母出芽率是衡量繁殖旺盛与否的一项指标。出芽率高，说明酵母处于旺盛的生长期。反之，则说明酵母衰老。成熟酒母出芽率要求在1530%。(3)酵

22、母死亡率 用美蓝对酵母细胞进行染色，如果酵母细胞被染成蓝色，说明此细胞已死亡。正常培养的酒母不应有死亡现象，如果死亡率在1%以上，应及时查找原因采取措施进行挽救。,(4)耗糖率 酵母的耗糖率也是观察酒母成熟的指标之一。成熟的酒母，耗糖率-般要求控制在40一50。耗糖率太高，说明酵母培养已经过“老”，反之则“嫩”。(5)酒精分 成熟酒母醪中的酒精含量一方面反映酵母耗糖情况，也反映酵母成熟程度。如果酒母醪中酒精含量高，说明营养消耗大，酵母培养过于成熟。此时，应停止酒母培养，否则会因营养缺乏或酒精含量高抑制酵母生长，造成酵母衰老。成熟酒母醪中的酒精含量一股为34(容量)。,(6)酸度 测定酒母醪中的

23、酸度是观察酒母是否被细菌污染的一项指标。如果成熟酒母醪中酸度明显增高，说明酒母被产酸细菌所污染。酸度增高太多，镜检时又发现有很多杆状细菌，则不宜做种子用。,四、影响酒母质量主要因素,1.接种量与成熟酒母细胞数的关系酵母接种量的大小与成熟酒母醪中新增殖酵母细胞数关系不大。,2接种量与培养时间的关系 接种量大，则培养时间可以缩短，酒母成熟快开始接种时，易导致醪液被杂菌污染。但接种量太大，也会增加扩大培养次数，增加设备投资。在酒母培养中，酒母接种量多控制在1：5l0。接种后的醪液，经过l012小时培养成熟的酒母醪细胞数可达0.81.2亿毫升以上，此时就可将成熟的酒母接到下一工序的醪中。,3接种时间的

24、掌握 从酵母茵繁殖规律曲线可以知道，酵母菌在增殖过程中可分为适应期(也称迟缓期)、旺盛期、静止期和衰退期四个阶段。当达到旺盛期时，酵母的增殖能力特别强，酵母生命活动处于旺盛阶段，醪液中酵母活细胞数也迅速达最高峰。酒精生产中的酒母扩大培养接种就是控制在这个时期。,4酒母培养温度的控制 酵母菌在适宜生长温度范围内，高温比低温繁殖稍快。但高温培养酵母易于衰老。酒精生产中酒母培养温度为2830。由于酵母菌在生长代谢过程中还要产生一定热量，故应注意加强冷却，以保证酵母菌健壮生长。,5关于通风培养 酒母糖化醪中含有充足的氧时，酵母菌在吸收营养后，由于其酒化酶受抑制，主要进行菌体细胞合成，繁殖酵母细胞。酒母

25、培养的目的是要获得大量酵母细胞，所以在酒母培养过程中通入适量的无菌空气，对酵母繁殖是有利的。酵母菌在无氧条件下培养，主要进行发酵作用，可使糖分转变为酒精和CO2。酵母菌在有氧条件下进行酒精发酵时，由于进行了呼吸作用，酒精产量大大降低，糖的消耗速度在单位时间内也减慢。,6.关于防止杂菌污染 酒精生产除了对原始菌种进行定期分离纯化外，在培养过程中加强无菌管理操作也是十分重要的。因为目前多数酒精厂酒母培养仍在敞口酒母罐中进行，因此对车间环境卫生要十分注意。另外，在使用前，对罐体、管道的杀菌也十分重要，尤其应当注意对某些管道死角加强杀菌操作。,第三节 酒精发酵工艺,一、酒精发酵的基本理论酒精发酵作用，

26、是酵母菌把可发酵性的糖，经过细胞内酒化酶的作用，生成了酒精与CO2，然后通过细胞膜将这些产物排出体外酒精是可以任何比例与水混合的，所以由酵母体内排出的酒精便溶于周围的醪液中。,二、酒精发酵动态,酒精发酵过程从外观现象可以将其分为如下三个发酵不同阶段：1.前发酵期2.主发酵期 3.后发酵期,1.前发酵期,在酒母与糖化醪加入发酵罐后，醪液中的酵母细胞数还不多，由于醪液中含有少量的溶解氧和充足的营养物质，所以酵母菌仍能迅速地进行繁殖，使发酵醪中酵母细胞繁殖到一定数量。在这一时期，醪液中的糊精继续被糖化酶作用，生成糖分，但由于温度较低，故糖化作用较为缓慢。从外观看，由于醪液中酵母数不多，发酵作用不强，

27、酒精分和CO2产生得很少，所以发酵醪的表面显得比较平静，糖分消耗也比较馒。,前发酵阶段时间的长短，与酵母的接种量有关。如果接种量大，则前发酵期短，反之则长。前发酵延续时间一般为l0小时左右。由于前发酵期间酵母数量不多，发酵作用不强，所以醪液温度上升不快。醪液温度控制，在接种时为2628，前发酵期温度一般不超过30。如果温度太高，会造成酵母早期衰老，如果温度过低，又会使酵母生长缓慢。前发酵期间应十分注意防止杂菌污染，因为此时期酵母数量少，易被杂菌抑制，故应加强卫生管理。,2主发酵期,酵母细胞已大量形成，醪液中酵母细胞数可达1亿毫升以上。由于发酵醪中的氧气也已消耗完毕，酵母菌基本上停止繁殖而主要进

28、行酒精发酵作用。醪液中糖分迅速下降，酒精分逐渐增多。因为发酵作用的增强，醪液中产生了大量的CO2。随着CO2的逸出，可以产生很强的CO2泡沫响声。,发酵醪的温度此时上升也很快。生产上应加强这一阶段的温度控制。根据酵母菌的性能，主发酵温度最好能控制在3034主发酵时间长短，取决于醪液中营养状况，如果发酵醪中糖分含量高，主发酵时间长，反之则短。主发酵时间一能为12小时左右。,3后发酵期,醪液中的糖分大部分已被酵母菌消耗掉，醪液中尚残存部分糊精继续被曲作用，生成葡萄糖。由于这一作用进行的极为缓馒，生成的糖分很少，所以发酵作用也十分缓慢。因此，这一阶段发酵醪中酒精和CO2产生得也少。,后发酵阶段，因为发酵作用减弱，所以产生的热量也减少，发酵醪的温度逐渐下降。此时醪液温度应控制在3032左右。如果醪液温度太低，糖化酶的作用就会减弱，糖化缓慢，发酵时间就会延长，这样也会影响淀粉出酒率。淀粉质原料生产酒精的后发酵阶段一般约需40小时左右才能完成。,影响发酵时间的因素,整个发酵过程的时间长短，受糖化剂的种类、酵母菌的性能、酵母接种量等因素的影响，与接种、发酵方式和发酵温度的控制有关。一般讲，接种和发酵温度高，则发酵时间短，反之则长。另外，由于连续发酵一开始即处于主发酵状态，发酵时省去了前发酵期，所以一般较间歇发酵时间为短。发酵总时间一般多控制在6072小时左右。,