胡晓利 范恒芳
肥城金塔酒精化工设备有限公司 山东泰安 271600
摘要：酒精不仅能够应用于食品，同时能够应用于化工、医药、染料、国防等领域。尤其是随着石油能源的紧缺，酒精作为一种环保型燃料，能够代替汽油和汽油添加剂，缓解能源压力。因此，酒精的生产工艺至关重要。本文从粉碎颗粒度、液化、发酵、酶制剂，以及节能工艺等多个酒精生产工艺关键点进行研究，提高酒精生产效率。
关键词：酒精生产；生产工艺；酒精发酵
前言：传统酒精生产，以玉米、糖蜜为原料，主要生产食用酒精。随着酒精作为清洁、环保新能源，逐渐受到关注后，红薯、木薯干等非粮食作物生产燃料酒精，逐步形成规模。但酒精生产工艺的发展仍然较为缓慢。在燃料酒精发展方面，我国生产工艺、生产产量与美国，巴西等国家相比，差距较大。同时，在生产技术、自动化装备发展方面进步缓慢。随着酒精作为燃料的推广及使用，酒精生产工艺的研发越来越受到关注。对酒精生产工艺进行改进、提升酒精生产效率，迫在眉睫。
1 酒精及酒精生产工艺概述
酒精的化学名称为乙醇，是一种无色透明、易挥发、易燃烧、不导电的液体。酒精具有刺激性的辛辣气味。在医疗、工业、食品，以及国防等多个领域，都有着重要的应用。酒精达到70%浓度时，对细菌具有强烈的杀伤作用。正因如此，在今年的新冠防疫战斗中，酒精生产受到了广泛的关注。除此之外，酒精能够作为一种可再生的清洁能源，解决石油资源短缺的问题。燃料酒精为能源选择提供了充足的余地，因此，采用农作物发酵生产酒精替代汽油，在未来的应用前景十分广阔。酒精的生产流程包括，原料粉碎、原料拌制、液化、糖化、发酵、蒸馏，最终成为成品酒精。粉碎、液化以及发酵，是酒精生产最主要的工艺步骤，决定了酒精的产量、浓度、纯度。
从目前的酒精生产发展来看，我国的燃料酒精产业发展仍存在着一定的限制，除原材料供应不足以外，还存在着消耗较高、技术升级困难等问题，需要解决生产工艺、降低生产成本，实现新技术的突破。
2 酒精生产工艺关键点
2.1 粉碎颗粒度
粉碎是酒精生产的主要步骤，需要将生产原料玉米或薯类，通过锤片粉碎机进行粉碎，然后通过输送设备。常压粉碎利用的是刮板或绞龙等机械输送设备，当原料进入粉碎机后会被锤片机打成小颗粒，当粉碎后的颗粒小于筛网的孔径时，就会从筛网漏出，被挤出粉碎机，进入下一工序。负压粉碎机采用的是气流输送，同样是用锤片击打原料，粉碎成小颗粒。小于筛网的颗粒，会被气流抽出粉碎机。粉碎机颗粒度与液化程度呈现反比。当粉碎机粉碎颗粒度控制不足，出现颗粒过大时，就会影响酒精生产的液化程度。这种情况下，消耗的淀粉酶以及蒸汽更多，同时液化不完全，会导致淀粉上升、增加粮耗量、增加生产成本。根据粉碎颗粒度与液化程度的关系，可针对液化工艺装置调整颗粒度。若酒精生产液化装置的液化能力较强，可适当放大颗粒度；如液化能力较弱，则要尽可能的缩小筛网孔径、减小颗粒度。
2.2 液化
液化是指将粉碎后的颗粒经过调浆后，糖化降温，实现淀粉吸水膨胀、糊化，最后液化的过程。这一过程，需要经过热力处理、蒸汽喷射、剪切力作用以及淀粉酶作用。直到将淀粉晶体颗粒，转化为片段糊精和低聚糖。液化过程是一个高温处理的过程，同时能够将原料进行杀菌，实现酒精生产过程中的灭菌。液化过程决定了酒精生产的淀粉含量，关系着原粮的消耗。同时，液化过程的染菌效果，也影响了后续糖化及发酵的菌种控制。如出现菌种异常，发生染菌，除了会消耗糖化需要的糖分外，还会出现杂酸，影响成品酒精质量以及压滤分离的效果。现阶段先进的液化工艺，在60摄氏度左右进行拌料，然后对拌料水调PH、水料进行自动控制，添加淀粉酶后，根据淀粉酶用量及原料下料量，精确进行预液化。时间控制在20~100分钟左右，给予淀粉颗粒充分的吸水时间。进行喷射时，喷射温度在98~112摄氏度之间，保温时间6~10分钟。利用高温打开淀粉颗粒，同时将细菌芽孢全部杀死。喷射过后还会利用闪蒸或换热，回收高温热量，避免糖化反应或美拉德反应，造成的糖分损失。高温喷射配合热能回收，有效降低了蒸汽的消耗量，同时提升了灭菌效果。
2.3 发酵
发酵过程，结合具体的运行方式，可以分为间歇发酵、连续发酵以及半连续发酵。根据不同发酵运行方式的特性，很多生产企业结合间歇发酵和连续发酵的特点，选择了半连续发酵。这一发酵模式，能够解决连续发酵部分，无法完成发酵罐清洗的问题，同时能够解决生产负荷，降低高负荷对生产线的影响，提高设备利用率。针对具体的发酵过程，可对半连续发酵进行进一步的升级。根据清洗所需时间，将独立间歇发酵，改为部分间歇发酵，使半连续发酵，既具备了独立间歇发酵的功能，同时在发酵罐需要清洗时，能够将糖和酒母进入改造后的间歇发酵罐，避免消毒清洗导致的停糖，保证生产线生产负荷的稳定。这种发酵方式能够改善发酵结束指标，提高清液质量，同时促进整个生产线的良性循环。
2.4 酶制剂
在高浓度酒精发酵过程中，需要添加适量的酸性蛋白酶或酒精复合酶，将其作为酒精发酵的辅助酶制剂。添加酶制剂能够缩短发酵时间，降低残糖量，同时提高酒精含量，提升酒精生产效率。目前，较为有效的酸性蛋白酶，能够提升原料中淀粉蛋白质的水解效果，改善清液营养值，促进酒精发酵，将原有的酒精发酵率提升百分之1以上。针对高浓度酒精发酵，添加适当酸性蛋白酶，能够有效缩短发酵周期，并降低酒精发酵粮耗，对酒精生产的经济效益具有明显的改善作用。
2.5 节能工艺
在蒸煮前，增加醪液换热器的方式，能够降低蒸煮所需的蒸汽用量，降低能耗。这一工艺主要是在醪液换热进入出液化罐的过程中，停留一段时间，按比例加入淀粉酶；再将醪液送入闪蒸罐。在闪蒸罐中，由于醪液的压力变化，产生了大量的二次蒸汽。二次蒸汽从醪液中带走了大量的热压，醪液会发生一定程度的温度降低，这时将醪液打入末液化罐后，二次蒸汽经过换热器将循环冷却水冷却，二次蒸汽冷凝液进入末液化罐，继续对醪液添加淀粉酶，保持温度及停留时间，既能达到需要的液化程度。由于液化分两次进行，能够有效提升液化效果。通过添加换热器的方式，能够完成两部分的醪液换热，有效的降低了蒸煮过程中的蒸汽用量，起到了节能效果。
结语：从粉碎颗粒度、液化、发酵酶制剂，及节能工艺等多个方面，对酒精生产工艺进行研究和探讨，能够实现生产工艺关键点的控制，提高酒精生产效率，推动酒精产业发展。
参考文献：
[1]常春.酒精生产节能工艺的探讨[J].酿酒,2011:68-70.
[2]卢佩颜,张伟民.关于酒精生产工艺的研究和探讨[J].轻工科技,2017:29-30.