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木薯发酵生产酒精的工艺流程

木薯发酵生产酒精的工艺流程主要包括原料预处理、糖化、发酵、蒸馏和精馏等核心步骤,同时涉及废水处理和副产物综合利用。以下是具体流程及技术要点:

一、原料预处理

1. 清洗与去皮

木薯发酵生产酒精的工艺流程-图1
(图片来源网络,侵删)
  • 木薯块根表面附着的泥沙、杂质需通过机械清洗去除,部分工艺需要去皮以减少纤维含量。
  • 注意:木薯可能含氰苷(有毒物质),需通过浸泡、蒸煮或微生物处理降解毒性。
  • 2. 粉碎

  • 将木薯破碎成粒径1-2mm的颗粒,增大表面积以利于后续蒸煮和酶解。
  • 3. 蒸煮糊化

  • 在高温(90-120℃)下蒸煮,使淀粉颗粒吸水膨胀、结构松散,形成糊化淀粉(液化)。
  • 可选用连续蒸煮罐或间歇式蒸煮设备。
  • 二、糖化

    1. 酶解处理

    木薯发酵生产酒精的工艺流程-图2
    (图片来源网络,侵删)
  • 加入α-淀粉酶(液化酶),在高温(80-90℃)下将淀粉长链分解为短链糊精。
  • 降温至55-60℃后,加入糖化酶(如葡萄糖淀粉酶),进一步将糊精水解为葡萄糖。
  • 控制参数:pH 4.5-5.5,糖化时间约24-48小时,糖化率需达到90%以上。
  • 2. 糖化液处理

  • 过滤或离心去除残渣,得到澄清的糖化液(含葡萄糖、麦芽糖等还原糖)。
  • 三、发酵

    1. 菌种选择

  • 常用酵母菌种:酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae),具备高酒精耐受性(可达12-15% v/v)。
  • 酵母需预先活化(30-35℃下培养12-24小时),接种量一般为5-10%。
  • 2. 发酵条件

    木薯发酵生产酒精的工艺流程-图3
    (图片来源网络,侵删)
  • 温度控制:28-32℃(避免高温导致酵母失活)。
  • pH调节:4.0-5.0(抑制杂菌生长)。
  • 厌氧环境:密闭发酵罐中通入CO₂或氮气,促进酒精生成。
  • 发酵时间:48-72小时,酒精浓度可达8-12%(v/v)。
  • 3. 工艺优化

  • 同步糖化发酵(SSF):糖化和发酵同时进行,缩短流程时间,减少染菌风险。
  • 四、蒸馏与精馏

    1. 粗蒸馏

  • 发酵醪液通过初馏塔(常压蒸馏),分离出含酒精20-40%的粗酒精。
  • 2. 精馏提纯

  • 精馏塔中进一步分离水和杂质,得到95%左右的乙醇(工业酒精)。
  • 分子筛脱水:若需制备无水乙醇(99.5%以上),需通过分子筛或共沸蒸馏脱水。
  • 五、废水与副产物处理

    1. 酒糟利用

  • 蒸馏残液(酒糟)含蛋白质、纤维等,可干燥制成饲料或有机肥。
  • 2. CO₂回收

  • 发酵产生的CO₂可收集纯化,用于食品工业或碳酸饮料生产。
  • 3. 废水处理

  • 采用厌氧-好氧组合工艺处理高浓度有机废水,达标后排放或回用。
  • 六、关键设备

  • 预处理设备:清洗机、粉碎机、蒸煮罐
  • 糖化与发酵设备:糖化罐、发酵罐(不锈钢或碳钢材质)
  • 蒸馏系统:多塔连续精馏装置、分子筛脱水塔
  • 七、工艺优势与挑战

  • 优势:木薯淀粉含量高(60-80%)、成本低、适合热带地区种植。
  • 挑战:氰苷毒性处理、纤维残渣影响发酵效率、能耗优化。
  • 通过优化工艺参数(如酶解效率、发酵温度控制)和综合利用副产物,木薯酒精生产可实现高经济性和环境友好性。

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