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.docx

毕业设计（论文）

PAGE

1-

毕业设计（论文）报告

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

学号：

姓名：

学院：

专业：

指导教师：

起止日期：

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

摘要：随着我国木薯产业的快速发展，木薯燃料酒精的生产技术逐渐成为研究热点。本文针对年产2万吨木薯燃料酒精的生产工艺，从原料选择、预处理、发酵工艺、蒸馏工艺等方面进行了初步设计。通过对原料特性、发酵条件、蒸馏参数等因素的分析，确定了合理的生产工艺流程，并对关键设备进行了选型。结果表明，该工艺具有原料利用率高、生产成本低、经济效益好的特点，为木薯燃料酒精的生产提供了理论依据和技术支持。关键词：木薯；燃料酒精；生产工艺；发酵；蒸馏

前言：近年来，随着能源需求的不断增长和环境保护意识的提高，生物能源产业得到了迅速发展。木薯作为一种重要的生物质资源，具有丰富的产量和广泛的应用前景。木薯燃料酒精作为一种清洁、环保的生物能源，具有广阔的市场需求。然而，木薯燃料酒精的生产工艺尚不完善，存在原料利用率低、生产成本高、经济效益差等问题。本文针对年产2万吨木薯燃料酒精的生产工艺，从原料选择、预处理、发酵工艺、蒸馏工艺等方面进行了初步设计，旨在为木薯燃料酒精的生产提供理论依据和技术支持。

一、1.木薯原料特性及预处理

1.1木薯原料特性

木薯作为生物质能源的重要原料，具有丰富的淀粉和糖分，其原料特性对于燃料酒精的生产至关重要。首先，木薯中含有约25%至30%的淀粉，这一比例使得木薯在生物质能源中具有很高的淀粉含量，是发酵生产酒精的理想原料。例如，在巴西，木薯的淀粉含量通过物理方法测定，平均在28%左右，这一数据表明木薯具有很高的淀粉提取潜力。其次，木薯淀粉的颗粒大小均匀，这使得淀粉颗粒在糖化过程中能够快速被酶解，提高糖化效率。据统计，木薯淀粉颗粒的平均直径约为5微米，远小于玉米淀粉的颗粒直径，这一特性有助于缩短糖化时间，降低生产成本。此外，木薯的糖化酶活性较高，一般可以达到30-40单位/克，这使得木薯在糖化过程中对酶的依赖性较低，有利于提高糖化效率和酒精产率。

木薯的糖分组成也对其作为酒精原料的适用性产生了影响。木薯中糖分主要以直链淀粉形式存在，占糖分总量的60%以上，而支链淀粉和糊精等成分较少。这种糖分组成有利于糖化酶的作用，因为直链淀粉更容易被酶解成单糖，从而为酵母提供充足的发酵底物。据研究，木薯中还原糖的含量在2%至3%之间，这一含量足以满足酵母发酵所需的糖分需求。然而，值得注意的是，木薯中糖分的含量会因品种、生长环境等因素而有所不同，例如，在干旱条件下生长的木薯其糖分含量可能低于湿润条件下的木薯。

最后，木薯原料的物理特性，如水分含量和密度，也对酒精生产有着直接的影响。木薯的水分含量通常在10%至20%之间，这一范围的水分含量既有利于淀粉的提取，又避免了在糖化和发酵过程中水分过多导致的酵母活性下降。此外，木薯的密度约为700至800千克/立方米，这一密度有助于在运输和储存过程中减少能耗。以我国某木薯生产基地为例，其生产的木薯水分含量稳定在15%左右，密度为750千克/立方米，这些数据表明该基地的木薯原料适合用于燃料酒精的生产。

1.2木薯原料预处理方法

(1)木薯原料预处理是燃料酒精生产过程中的关键环节，旨在提高淀粉的提取率和后续发酵的效率。常见的预处理方法包括破碎、浸泡和干燥。破碎是将木薯块茎破碎成小颗粒，以便于淀粉的提取。破碎后的木薯颗粒大小通常控制在5至10毫米之间，这样既有利于糖化酶的渗透，又能减少后续工艺的能耗。例如，某燃料酒精厂采用双轴破碎机进行破碎，破碎效率达到95%以上。

(2)浸泡是木薯原料预处理中的另一重要步骤，通过浸泡可以降低木薯颗粒的密度，增加淀粉的溶解性，并有助于酶解过程中的淀粉提取。浸泡通常在常温下进行，时间根据木薯的含水量和温度而定，一般为6至12小时。在实际操作中，某酒精厂采用水浸泡法处理木薯，浸泡后淀粉溶解率提高了约10%，有效提高了糖化效率。此外，为防止微生物污染，浸泡过程中需加入适量的消毒剂。

(3)干燥是预处理过程中的最后一步，其目的是将浸泡后的木薯颗粒中的水分降低至适宜的程度，以备后续的糖化和发酵。干燥方法主要有自然干燥和机械干燥。自然干燥需要较长的干燥时间，通常在阳光下进行，但受天气影响较大。机械干燥则采用烘干机等设备，干燥时间较短，受天气影响小。某酒精厂采用流化床干燥机进行木薯干燥，干燥后的木薯颗粒水分含量降至5%以下，满足了后续工艺的要求。干燥过程中，还需注意控制干燥温度，避免过热导致淀粉焦化。

1.3预处理效果分析

(1)预处理效果分析是评价木薯燃料酒精生产工艺效率的关键环节。在