年产2万吨木薯燃料酒精生产工艺的初步设计-酒精发酵工艺初步设计

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1、海南大学《生物工艺学课程设计》说明书题目：年产2万吨木薯燃料酒精生产工艺的初步设计──酒精发酵工艺初步设计学院：材料与化工学院专业：生物工程班级：2011级生物工程2班学号：067姓名：赵庆荣指导教师：刘平怀老师时间:2011年5月33摘要发酵设备是发酵工厂中的主要设备，发酵设备必须具有适宜微生物生长和形成产物的各种条件，促进微生物的新陈代谢，使之能在低耗能下获得较高产品。因此发酵设备必须具备微生物生长的基本条件。发酵主要分为嫌弃发酵和好气发酵两大类，根据发酵微生物的不同特性我们可以选择与之相对应的不同的发酵设备来

2、进行所需要的发酵过程。酒精发酵属于嫌弃发酵过程，所以酒精发酵罐也需设计制造成嫌弃发酵罐来进行发酵。酒精发酵罐除了满足微生物生产和代谢的基本条件外，发酵微生物热的释放和冷却设备及发酵废液的排放等一系列工艺条件也必须满足。木薯是热带和亚热带广泛种植的粮食和经济作物，适应性很强，耐旱、耐瘠、耐水，对土质要求不高，是可在任何土质中生长的作物。我国南方盛产木薯，产量高，淀粉含量高，木薯的块根淀粉含量达25-30％左右，木薯干淀粉含量达70％左右，是被誉为“淀粉之王”。木薯已被世界公认具有很大发展潜力、很有前途的酒精生产的可再

3、生资源。近年来，随着木薯原料用于生产酒精逐渐受到人们的重视，国内外学者都致力于木薯生产酒精工艺的研究。所以对木薯发酵生产酒精的研究具有重要的意义。本课程设计题为年产2万吨木薯燃料酒精生产工艺的初步设计──发酵糖化醪的发酵工艺初步设计，本次设计的酒精发酵罐为年产20000吨，99.5%的酒精，针对500m3的锥形酒精发酵罐的基本尺寸进行设计的。关键词：燃料酒精木薯发酵33目录1.绪论51.1设计的目的及意义51.3设计依据61.3.1设计课题61.3.2设计条件62生产工艺流程选择和论证72.1燃料酒精生产流程（附图

4、2）72.2酒精发酵工艺流程72.2.1酒精发酵的要求72.2.2酒精发酵机理72.2.3酒精发酵工艺流程选择82.2.4木薯酒精发酵工艺的论证82.2.5酒精发酵工艺优化最新研究进展102.3酒精发酵动力学122.3.1酒精发酵的表示方法122.3.2三酒精发酵的阶段122.3.3酒精发酵的机制142.3.4酒精发酵过程中主要副产品的生成142.3.5发酵成熟醪的指标152.3.6影响酒精发酵的因素152.3.7酒精发酵中杂菌污染的危害及其防止163生产工艺操作条件163.1设计任务16333.2设计工艺方案的计

5、算163.2.1物料衡算163.2.2原料消耗的计算184.无水燃料酒精发酵生产设备的选型234.1主要设备——发酵罐的设计与选择244.1.1发酵罐选择原则及选型244.1.2糖化醪与发酵醪量的计算254.1.3发酵罐几何尺寸及全罐表面积的确定264.1.4设备材料的选择274.1.5发酵罐的壁厚计算274.2接管设计284.3支座的选择285.发酵废醪后处理工艺287总结感想308附图328.1工艺流程图（见附图1）328.2间歇发酵流程及其程序控制图（见附图2）328.3发酵罐示意图（见附图3）328.4生产

6、平面图示意图（见附图4）328.5车间布置图（见附图5）329参考文献32331.绪论1.1设计的目的及意义在学习掌握所学的生物工艺学、生物工程设备、化工原理等课程的基本理论和基础知识的基础上，通过本次课程设计，培养我们综合运用这些知识分析和解决实际问题的能力以及协作攻关的能力，训练我们使用文献资料和进行技术设计、运算的能力，提高文字和语言表达能力，为其它专业课程的学习和毕业论文（设计）打下基础。随着国际燃油价格的不断攀升，能源的短缺及燃料酒精的推广使用，燃料酒精行业获得了大好的发展时机。从资源、技术和经济性分析，

7、我国发展生物质能源产业时机基本成熟，需要加快发展步伐。且生物质能源能有效降低污染，与普通汽油相比，使用车用乙醇汽油后，一氧化碳的排放可降低7%，碳氢化合物可降低48%。因此，开发和使用生物质能源符合保护环境，实现循环经济和可持续发展的要求。目前，发展生物质能源替代石油，已确定为我国的一项重要战略决策。为避免燃料乙醇与人“争粮”问题的进一步发展，我国科技工作者努力寻求各种非粮材料以替代玉米、小麦等。所以第二代生产燃料乙醇的基础原料是非粮材料，包括薯类物质、稻草和其他植物纤维材料等。发展燃料乙醇的重点在于推进“非粮”原

8、料的应用，以推进第二代生物燃料乙醇的产业化发展。我国木薯资源总量巨大，而现在其利用率极低，相当数量的都烂在地窖里。木薯是多年生植物，盛产于我国南方，主要是碳水化合物，其他成分，如蛋白质、脂肪、果胶质等含量都比较少，因此被誉为“淀粉之王”。鲜木薯淀粉含量高达25%～30%，木薯干的淀粉含量高达70%～78%，是世界公认的一种具有很大发展潜力的酒精生产再生资源。