发酵成熟醪的蒸馏++各种蒸馏方法能耗比较.ppt

第六章 发酵成熟醪蒸馏和精馏 第一节 概述 一、蒸馏的目的 蒸馏是利用液体混合物中各组分挥发性能 的不同，将各组分分离的方法。 二、发酵成熟醪的组成 发酵成熟醪是一个复杂的多组分混合液。它含 有水（82～90%，W）．干物质（3～7％，W）， 酒精及混在其中的挥发性杂质（6～10％，V或5～8 ％，W）。发酵醪总是含有一定数量的二氧化碳。 直接取自发酵罐的发酵醪中含有二氧化碳量达每升 l～1.5g，在用泵将发酵醪送往蒸馏车间途中，35～ 45％的二氧化碳已经散失，发酵醪的正常酸度为2.5 度，pH在4～5左右。发酵醪的组成在很大程度上取 决于原料的品种、质量和生产所采取的工艺流程和 条件。 挥发性杂质的来源 粗酒精（或醪塔排出酒精水蒸汽）中杂质的组成和含量 第二节 酒精蒸馏和精馏原理 一、酒精蒸馏原理 （一）拉乌尔定律 （二）酒精的挥发系数 用A%表示气相中酒精含量，而用α%表示液相中酒精 含量，则两者之比称为挥发系数，通常用K表示，即： A/α=K 挥发系数K表示乙醇溶液中乙醇挥发性能的强弱。乙酸挥 发性能是随着溶液中酒精浓度的增加而变小的。但是，在酒 精浓度达到97.6％（V）前，其K值都是大于1的。这就意味 着，在这个范围内，通常常规的蒸馏方法可以使酒精变浓。 （三）酒精-水系统的恒沸混合物 酒精-水溶液中酒精的挥发性能随系统中酒精浓 度的增加而变小，即K值变小。实践的数据表明， 当酒精浓度增加到等于97.6％（V）［95.57% （W）］时，K值等于1，即这时气相中酒精浓度等 于液相中酒精浓度（A=α）。此时相应的沸点为 78.15℃，较纯酒精沸点78.3℃和水的沸点100℃都 低。蒸馏到这个浓度时，常规蒸馏方法已经不能使 酒精变浓。这个沸点称之为酒精-水溶液的最低恒沸 点，相应的酒精-水混合物称为恒沸混合物。由此可 见，酒精-水系统存在恒沸混合物，所以，在常压下 采用常规的蒸馏手段是无法得到100％的纯酒精 的。 （四）压力对平衡浓度值的影响 已知溶液蒸发所得蒸汽的组成随压力的改变而 变化。 （1）压力增高时，蒸发需要能耗多的组分在蒸汽中的含量增加 （2）在蒸汽张力曲线具有最大值的系统中，压力增高时，蒸发需要能耗多的组分在恒沸混合物中的含量增加。相反，压力降低时，蒸发需要能耗较少的组分在恒沸混合物中含量增加。 从图6-2和6-3都可看到，在酒精浓度为95.57 ％（W）处存在共沸点a。 （五）蒸馏塔的工作原理 二、酒精精馏原理 （一）挥发性杂质的分类 蒸馏塔塔顶导出的酒精水蒸汽（以后简称为粗 酒精）中含有许多不同化学组成的挥发性杂质，通 常将它们分成醇类、醛类、酯类和酸类等四大类。 从乙醇提纯的观点出发，可将这些杂质分为四类： 即头级杂质、中级杂质、端级杂质和尾级杂质。 1.头级杂质 头级杂质的挥发性能较酒精强。它们的沸点比酒精低。 乙醛、醋酸乙酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯等属于头级杂质。 2. 中级杂质 中级杂质的沸点比酒精高，挥发性随蒸馏液中酒精浓度 的变化而发生变化，主要积聚在精馏塔的中部，主要是一些 高级醇和中长碳链酯，如戊醇、异戊醇、异丁醇、丙醇、异 丙醇 及异丁酸乙酯、异戊酸乙酯等。 3. 端级杂质 端头级杂质的沸点比酒精低，挥发性也随蒸馏液中酒精 浓度的变化而发生变化。但蒸馏液中酒精浓度高时，其挥发 性较酒精强，而蒸馏液中酒精浓度低时，其挥发性较酒精 弱，典型代表物质是甲醇。 4. 尾级杂质 尾级杂质的沸点比酒精高，挥发性也弱，在精馏塔的底 部积聚，随废液排出。 （二）杂质挥发系数和精馏系数 1.杂质的挥发系数 用α和β分别表示杂质在汽相和液相中的百分 含量，则α/β=K杂。K杂称为杂质的挥发系数。 2.杂质的精馏系数 如果杂质在汽相中的含量以α％表示，液相中 的含量以β％表示，与此同时，相应的酒精在汽相 中的含量为A％，液相中的含量为a％，则 K杂=α/β K酒精=A/a Kˊ杂=K杂ˊ/ K酒精=αa/（Aβ） 如果Kˊ＞1，则不仅该杂质在汽相中含量比液相中高，而且，它在该条件下的挥发性高于酒精，即它在塔内向上运动的速度快于酒精。 如果Kˊ＜1则表明该杂质在给定条件下的挥发性能小于酒精。这时有两种情况，一种是杂质的挥发系数本身在此酒精浓度下已小于1，该杂质在液相中含量高于气相，它的运动方向是朝下的；另一种情况是该杂质的挥发系数还是大于1，但其数值小于酒精的挥发系数，这时，该杂质运动方向还是朝上的，但其速度要比酒精慢。 如果Kˊ=1，则说明在这