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摘要：酒精作为一种清洁环保的新型能源逐渐受到人们的关注，其被广泛应用于食品、化工医药、染料、国防等行业。本文重点论述了乙醇生产中几个工艺关键点的研究。
关键词：酒精；粉碎；液化；发酵
酒精工业具有投资小、回收期短、资金周转快的特点，在国民经济中起着重要的作用，与人们生活有着密切的关系。随着现代科学事业的不断发展，酒精的应用范围越来越广泛，它是许多化工产品不可缺少的基本原料。利用酒精可制造合成橡胶、聚氯乙烯、聚苯乙烯、乙二醇、冰醋酸、苯胺、乙醚、脂类、环氧乙烷、氯乙醇、二氯乙烷和乙基苯等。
一、酒精简介
1、概述。酒精又称乙醇（ethanol），有机化合物，分子式C2H6O，结构简式CH3CH2OH或C2H5OH，它是最常见的一元醇。而乙醇在常温常压下是一种易燃、易挥发的无色透明液体，低毒性，纯液体不可直接饮用；具有特殊香味，并略带刺激；微甘，并伴有刺激的辛辣滋味。易燃，其蒸气能与空气形成爆炸性混合物，能与水以任意比互溶。能与氯仿、乙醚、甲醇、丙酮和其他多数有机溶剂混溶。此外，乙醇的用途较广，可用乙醇制造醋酸、饮料、香精、染料、燃料等。医疗上也常用体积分数为70%～75%的乙醇作消毒剂等，在国防化工、医疗卫生、食品工业、工农业生产中都有广泛的用途。
2、种类。我国工业生产的酒精按国家规定分为高纯度酒精、食用酒精和工业酒精等，并由轻工业部和卫生部颁布标准。高纯度酒精，酒精浓度不得低于99.5%（容量），是一种严格中性没有杂味的酒精，专供国防工业、电子工业与化学试剂用。食用酒精，酒精浓度不得低于95.0%（容量），杂质含量较少，主要用于食品行业配制饮料酒、医药行业和精细化工行业。工业酒精，只要求酒精浓度达到95.0%（容量），无其它要求，主要用于油漆稀释，合成橡胶等工业生产，或作燃料使用。
二、酒精的作用
1、用作消毒剂。酒精消毒的作用是凝固细菌体内的蛋白质，从而杀死细菌。但95%的酒精能将细菌表面包膜的蛋白质迅速凝固，并形成一层保护膜，阻止酒精进入细菌体内，因而不能将细菌彻底杀死。若酒精浓度低于70%，虽可进入细菌体内，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。只有70%～75%的酒精即能顺利进入细菌体内，又能有效将细菌体内的蛋白质凝固，因而可彻底杀死细菌。
2、预防褥疮。40%～50%的酒精用于预防褥疮，长期卧床患者的背、腰、臀部因长期受压可引发褥疮，而且褥疮一旦形成很难愈合；其预防的方法就是要勤翻身、勤擦洗、勤按摩。按摩时，护理人员会将少量40%～50%的酒精倒入手中，均匀地按摩患者受压部位，以达到促进局部血液循环，防止褥疮形成的目的。
3、物理退热。25%～50%的酒精用于物理退热，高烧患者除药物治疗外，最简易、有效、安全的降温方法就是用25%～50%酒精擦浴的物理降温方法。用酒精擦洗患者皮肤时，不仅可刺激高烧患者的皮肤血管扩张，增加皮肤的散热能力；还由于其具有挥发性，可吸收并带走大量的热量，从而使体温下降、症状缓解。
三、酒精的生产工艺
1、粉碎。大多数燃料酒精厂都采用干法粉碎，设备使用锤片粉碎机，因粉碎后的玉米粉输送设备不同而分为常压（或微负压）粉碎和负压粉碎。常压粉碎使用刮板或绞龙等机械输送设备，玉米进入粉碎机后被锤片击打成小颗粒，小于筛网孔径的颗粒被挤出粉碎机，输送至后工序进行调浆。负压粉碎使用气流输送，玉米进入粉碎机后被锤片击打成小颗粒，小于筛网孔径的颗粒被抽出粉碎机，输送至后工序进行调浆。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆常压粉碎部分淀粉颗粒会被破碎成远小于筛网孔径的颗粒，而负压粉碎则不同，淀粉颗粒一旦小于筛网，则立即被抽出。所以同样的粉碎机和玉米，负压粉碎处理量要大于常压粉碎，常压粉碎的颗粒大小要小于负压粉碎。
粉碎的颗粒度会影响液化，颗粒越大越不容易液化，消耗的淀粉酶和蒸汽要大，如果液化不完全，还会导致残淀粉上升，最终粮耗上升，生产成本增加。
使用孔径大的筛网，粉碎颗粒度增大，酒度降低，残总糖上升，残淀粉也上升；筛网孔径小，粉碎颗粒度降低，粉碎电耗上升。总体而言，液化能力强的工艺装置可适当放大颗粒度，液化能力弱的工艺装置尽量使用小孔径筛网。
2、液化。酒精厂通常说的液化是指粉碎调浆后到糖化降温前这一过程，其中包括了淀粉吸水膨胀、糊化、液化全过程，这一过程中经过了热力、喷射剪切力、淀粉酶作用，淀粉由晶体颗粒变成小分子片段糊精和低聚糖。将淀粉颗粒作用为均匀的糊精片段是液化的主要目的，由于其过程为高温过程，顺便可对物料进行实消，所以液化也是酒精发酵生产过程中的唯一灭菌点。液化效果的好坏直接决定残淀粉的高低，直接影响原料单耗；灭菌效果的好坏影响后序糖化和发酵的染菌控制，除染菌直接消耗糖外，杂酸升高影响成品酒精质量和压滤分离效果，对整体生产运行平稳性至关重要。先进的液化工艺会既保证液化彻底，又能最大限度杀死杂菌。
当前，在玉米深加工企业比较先进的液化工艺为：60℃左右拌料，拌料水调pH，水料比自动控制；拌料过程添加淀粉酶，淀粉酶用量与玉米下料量连锁，精确控制淀粉酶用量，进而减少淀粉酶的浪费；拌料结束后进行预液化，时间在20～100分钟不等，给予淀粉颗粒充分的溶胀吸水时间，保证吸水溶胀效果，为接下来喷射液化打下坚实的基础；然后进行喷射，喷射温度在98～112℃不等，保温时间为6～10分钟，其目的是高温打开部分低温难打开的淀粉，其次是将细菌芽孢全部杀死；喷射后进行闪蒸或换热，回收高温热量，高温时间过长会引起焦糖化反应和美拉德反应，造成糖损失；最后经闪蒸或换热的物料维持保温30分钟左右，让高温打开的淀粉链彻底液化。其中高温喷射配合热能回收，蒸汽消耗增加很少，但起到的灭菌效果却很显著，对整体生产的影响很大。
可通过增长预液化时间的工艺优化，配合淀粉酶和粉浆量自动化连锁，及干物控制的管理提升，液化效果能明显改善，发酵结束残淀粉指标稳定，淀粉酶用量下降约30%。
3、发酵。发酵根据运行方式不同，分为间歇发酵、连续发酵和半连续发酵。由于半连续发酵结合了间歇发酵和连续发酵的特点，越来越多酒精厂采用半连续发酵。在使用半连续发酵过程中，很多人为前面连续发酵部分的发酵罐清洗而烦恼，该部分发酵罐清洗期间导致生产负荷降低，进而影响整条生产线的生产负荷，导致设备利用率下降。若发酵运行异常，清洗所带来的影响会更大。
因此，在实际运行过程中，可对半连续发酵进行进一步升级；传统的半连续发酵为连续部分在前，间歇部分在后，可根据清洗所需的时间，改造部分间歇发酵罐，使之具备独立间歇发酵的功能；当连续发酵部分的发酵罐需清洗时，糖和酒母进入改造后的间歇发酵罐，消除了发酵罐清洗导致的停糖，使整体生产负荷不受影响。
四、结语
综上所述，由于酒精具有可再生性和环保价值，被许多国家和企业所接受，因而酒精作为能源的发展潜力巨大，其广泛适用于食品、医药、化工、科研等各个领域，它在我国国民经济发展中占据了重要地位。另外，燃料乙醇是燃油的增氧剂，使汽油增加内氧，燃烧充分，达到节能和环保的目的，同时还是可再生能源。
参考文献：
[1]吴佩琮.酒精工业手册[M].北京：中国轻工业出版社，2014：297～335.
[2]孙文敬.半连续发酵及其应用研究进展[J].食品科学，2013（01）.
论文作者:李兴东,佟利明,郑丽娟
论文发表刊物:《防护工程》2018年第32期
论文发表时间:2019/2/25
标签：酒精论文; 颗粒论文; 淀粉酶论文; 淀粉论文; 细菌论文; 乙醇论文; 筛网论文; 《防护工程》2018年第32期论文;