提高糖蜜酒精生产技术的途径

摘要:糖蜜是广西生产酒精的主要原料之一。选择先进的生产工艺和废液治理技术是提高广西糖蜜酒精市场竞争力的有效途径。

关键词：糖蜜酒精；生产工艺；废液浓缩；广西

中图分类号：TS262.2

作者简介:邓忠海(1967-)，男，瑶族，广西富川瑶族自治县人,工程师，现为广西杨森酒精有限公司技术副厂长，主要研究方向：酒精生产技术管理及酒精废液治理技术。

1 我国酒精生产现状

据2004年有关资料报道，全国仅食用酒精产量年产量达300万吨。糖蜜原料一直是广西生产酒精的主导原料之一，也是广西酒精生产的特色。与其它薯类、粮食类为原料的酒精生产相比具有自己的独特优势。1983年对我国发酵酒精工业生产水平的调查显示：以甘薯干为原料的酒精单位成本1007.53元,以玉米为原料的酒精单位成本1005.95元，以糖蜜为原料的酒精单位成本558.23。尽管如此，随着酒精产业持术装备水平的提高，各种先进的研究成果不断在酒精产业中的推广和运用。如薯类、粮食类在进行酒糟污染物治理的同时，开发了酒糟的利用途径，使以薯类、玉米类为原料的酒精企业综合利用大为提高，很大程度上平抑了以薯类、玉米类为原料的酒精生产企业的单位成本。因此，广西的酒精生产面临极大的挑战，对于如何寻找先进的糖蜜酒精生产技术装备的有效途径来降低成本，提高广西糖蜜酒精的市场竞争力是广西糖蜜酒精企业不可以忽视的战略性的课题。

2 提高糖蜜酒精生产技术的途径

2.1 酵母菌株的选择

人们常说，酒精生产成本高低看发酵。这意味着酒精发酵的好坏对酒精生产成本的控制起着重要的决定性的作用。而酵母菌株的选择是发酵的关键，作为糖蜜原料的酒精发酵酵母菌是具备耐酸、耐渗透压、耐酒精能力强、耐高温的固定载体酵母菌。在糖蜜生产储运过程中，糖蜜携带许多的微生物杂菌，有的糖蜜含微生物杂菌达100~800万个/克。酵母菌株可以在微酸性下适应生长，在pH3.0~3.2都能繁殖发芽，繁殖能力很强，而以乳酸菌为代表的杂菌适应在pH4.5以上生产，在pH≤4.2以下已停止生长。因此，要选择适应pH在3.5~3.7的酵母菌株，来抑制杂菌生长。由于糖蜜含灰份、胶体、非糖份高，在提高发酵酒精份的情况下，发酵流加浓度在38~45°BX下发酵，应选择耐高渗透压的酵母菌株发酵。选择耐酒精份在10~12﹪酵母菌株，这样可以大大提高成熟醪液中酒精份含量，利于提高产量，降低能耗、成本，提高生产效益。据笔者在广西杨森酒精有限公司的生产实践表明：2003年3月至5月间，选用广西区轻工研究院生产的固定化酵母生产糖蜜酒精，在其它生产条件不变的情况下，成熟醪液含酒份%(V)和产量的变化如表1。

表1 成熟醪液含酒份%(V)和产量的变化

从表1可以表明：生产产量与成熟醪液的酒精份含量是成正比例提高的。当然，在一定的条件下并不是说酒精份含量越大越好，我们的研究实践认为，以糖蜜为原料的发酵醪液酒精份控制在11~12%（V）间为最佳。因为在实践生产中，成熟醪液中酒精份越高，所投浓度越高（大于45°BX），成熟醪液中的外观度在12°BX以上。在酒精发酵过程中，应选择耐高温在36-38℃的酵母菌株,尤其采用内冷蛇管和外冷却水相结合降温的发酵工艺,在南方6-8月份生产更为必要。在生产实践中表明：载体罐、主发酵罐在内设内冷蛇管冷却下，在外冷却水可以不加，发酵醪液温度≤38℃发酵正常。如果把发酵醪液温度控制在≤34℃每小时的外冷水60立方，按设计日产100吨酒精计，每吨成品酒精增加外冷却水14-15立方。

2.2 通风量在生产实践中的探讨

目前糖蜜酒精厂在生产过程中对通风量问题有不同的工艺要求，基本认为通风只限给载体罐醪液中的酵母补足氧量。从能量利用的角度看，通风时每1MOL葡萄糖能释放出2828.6KJ的能量,而不通风时,只有117.2KJ，这样通风可以获取用于细胞生命合成的足够能量，利于酵母的生长。在耗糖方面，通风时，1克干酵母消耗糖份仅为0.35-0.43克,不通风时则耗糖份1.14克。但并不是说载体罐中通风量越在越好，通风时培养得到是呼吸型酵母，不通风时培养的是发酵型酵母，而培养酵母的目的主要是用于发酵。因此，载体罐通风又视酵母不同的生产期调整通风量。通风达到既能满足酵母生长能量的需求，又能培养出发酵能力强的酵母。一般每小时每立方醪液通风2立方既可。除此之外，很多糖蜜酒精厂在主发酵期都不通风，认为会发生有氧代谢。据资料介绍表明：因氧气的存在使酵母从发酵转变为呼吸的巴斯德效应主要发生在低糖度的时候（﹤3克/L），而糖度在3-100克/L范围内，即使有相当的氧存在，酒精发酵也能进行。表明以糖蜜为原料生产酒精的1号主发酵罐糖度在110-120克/L，所以在主发酵罐内适当的通风供氧只会促进酵母的生长，不存在发生巴斯德效应有氧代谢。另外，糖蜜原料含有许多杂质，采用高浓度高渗透压高密度发酵，这时醪液中溶氧量无法满足酵母生命活动之需要。因此，在主发酵罐内根据糖度的高低定期通风供氧是必要的。

2.3 改造传统发酵工艺的实践经验浅析

目前几乎所有连续发酵从载体罐到后期发酵罐，各罐间过料管中心在同一水平线，每个罐的过料管中心距罐的圆柱体上边80-100㎜，不但糖蜜发酵罐的利用率不高，而且造成后期发酵液流动性差出现滑流和滞流，破坏正常的发酵，引起后期发酵醪液被杂菌污染。在生产过程中的跟踪调查发现，主发酵罐的泡沫层高度距罐圆柱上边不足300㎜。因此，发酵工艺路线采用梯级发酵罐组的连续发酵工艺。载体罐出料口高出1#主发酵罐200-300㎜，1#主发酵罐和后期发酵罐过料管中心在同一水平线且距罐圆柱上边400㎜。后期罐以后，各罐后发酵期过料管的中心线后罐比前罐低100-150㎜。经这样设计后防止了1#主发酵罐醪液倒流到载体罐，也避免了后期发酵醪因流动不畅而引起的杂菌污染，同时提高了设备的利用率，提高了产量。

2.4 从二氧化碳回收酒精及二氧化碳的利用

在酒精发酵过程中发酵主要产物是酒精和二氧化碳，但也伴随着生成40多种发酵附产物。从理论衡算得知，生成1吨无水酒精可生成纯净的二氧化碳0.95吨。在发酵中产生大量的二氧化碳，其是一种化工厂产品冷冻剂和饮料配制剂，是一种宝贵的资源。市场每吨高纯度的二氧化碳在1000-1200元。一年产5万吨的酒精厂可以回收3.8万吨，年产值4560万元，是一笔可观的经济收入，资源也得到了有效利用。通过发酵醪液层的二氧化碳汽泡被酒精汽体所饱和，二氧化碳逸出的同时也带走了酒精，据测算带走的酒精为0.8%，回收二氧化碳带走的酒精非常必要，也是为二氧化碳回收的第一步。据调查，目前很多的酒精厂尤其是大型酒精厂都没有从二氧化碳中回收酒精及二氧化碳回收利用的工艺装备。从在进行的二氧化碳中回收酒精，认为采用填料式酒精捕集器为最佳，带酒精的二氧化碳从底部进入通过填料与从顶部往下流的水充分接触，酒精溶于水中，二氧化碳从顶部出口逸出进入二氧化碳储器罐中，底部回收的淡酒经过捕集器底部液封进入成熟醪池送去蒸馏。二氧化碳回收工艺采用中压液化，吸附除杂，净化和冷冻干燥生产液体二氧化碳产品。

2.5 糖蜜酒精蒸馏工艺

糖蜜酒精生产蒸馏工序是酒精生产过程中，能源消耗最大，对产品和质量起着决定性的一道工序，所以，保证酒精产品质量，提高产量，降低能源消耗一直是酒精工作者探讨的问题。从广西目前蒸馏工艺而言，95%左右的酒精厂多采用三塔式（粗塔、醛塔、精塔）常压蒸馏为主，三塔直接用生蒸汽做各塔热源，每吨食用酒精耗蒸汽4-4.5吨,冷却水量80-90立方米,产品质量基本达到或勉强达到GB10343-2002标准。因此，对传统的蒸馏工艺流程进行技术创新非常必要。糖蜜发酵醪液最大的特点是泡沫多，石灰、灰份含量大。为了适应糖蜜成熟醪特点的蒸馏生产需要，认为粗塔顶空塔层高度设计在3-3.5米,并且经预热到90℃的醪液在入粗塔之前,先进入杂质分离器,大量的二氧化碳、醛类杂质被分离出去，经杂质冷却器冷却后，二氧化碳和醛类经排醛管排出，冷凝液从下部排去回蒸。经这样工艺技术改造后，因进塔之前排走了二氧化碳、醛类汽体。防止了糖蜜成熟醪液中因二氧化碳、醛类、泡沫多容易过塔的机率，排除了醛类杂质，对提高产品质量起到了积极的作用。粗塔底采用蒸汽间接或采用再沸器提供粗塔热源，用蒸汽喷射泵通过生蒸汽回收粗塔废渣余热用作粗塔热源，这样可以提高废渣浓度（14°BX），利于废渣浓缩，自粗塔顶排出的酒精汽通过导汽管进入醛塔底作为醛塔的热源，自醛塔底排出的酒精汽进入预热器加热成熟醪。精塔用生蒸汽间接提供热源，冷凝水回收去锅炉。精塔废液排出器和液封如果设计不合理，往往会被带走许多的余热，造成浪费；并且造成精塔内工况不稳影响产量和质量。认为合理的设计排出器和液封是很有必要的。

在执行GB10343-2002食用酒精产品质量标准中，在糖蜜为原料三塔式的食用酒精常压蒸馏系统中，从对广西山圩淀粉化工厂的2002年11月的产品质量报告随机抽样调查分析表明：氧化指标随机抽样63次≥20分钟仅有35次，合格率为58.3%；杂醇油随机抽样62次≤30MG/L仅有29次，合格率为46.7%；正丙醇指标送检两次合格1次,合格率为50%；其余指标合格。氧化指标通过改进操作工况是完全可以达标的，对产品质量影响最大的指标是杂醇油、正丙醇指标。

2.6 糖蜜酒精废液治理方案

广西的糖蜜酒精生产都面临着废液治理的环保问题，这关系到广西糖蜜酒精产业生存的问题。如何解决糖蜜酒精废液治理已成为行业关注的焦点。目前糖蜜酒精废液治理较为彻底的办法就是采用浓缩后锅炉“焚烧法”，可以达到废液“零”排放。据研究表明，糖蜜废液经浓缩60-70°BX后，浓缩液的低位发发热量达到1740KCAL/KG，是一种锅炉原料。通过广西山圩淀粉化工厂的实践表明，一台蒸发量每小时35T的炉，不烧浓缩废液时每小时产汽量16T，过热蒸汽温度290-300℃；而有足够的60-70°BX浓缩液供焚烧可产汽量每小时26T，过热蒸汽温度395-400℃，蒸发量提高26.5%，每小时可多产10T蒸汽，可节约标煤1.36T。因此，废液经浓缩后焚烧既是解决废液的环境治理问题，也是企业综合利用提高市场竞争力的有效途径。

参考文献

[1] 许开天.酒精蒸馏技术.北京:轻工业出版社,1990.10-1.

[2] 章克昌.酒精与蒸馏酒工艺学.北京:中国轻工业出版社,1995.1-129.