中粮生化能源（肇东）有限公司黑龙江肇东151100
摘要：酒精作为一种清洁环保的新型能源逐渐受到人们的关注，其被广泛应用于食品、化工医药、染料、国防等行业。本文重点论述了乙醇生产中几个工艺关键点的研究。
关键词：酒精；粉碎；液化；发酵
酒精工业具有投资小、回收期短、资金周转快的特点，在国民经济中起着重要的作用，与人们生活有着密切的关系。随着现代科学事业的不断发展，酒精的应用范围越来越广泛，它是许多化工产品不可缺少的基本原料。利用酒精可制造合成橡胶、聚氯乙烯、聚苯乙烯、乙二醇、冰醋酸、苯胺、乙醚、脂类、环氧乙烷、氯乙醇、二氯乙烷和乙基苯等。
一、酒精简介
1、概述。酒精又称乙醇（ethanol），有机化合物，分子式C2H6O，结构简式CH3CH2OH或C2H5OH，它是最常见的一元醇。而乙醇在常温常压下是一种易燃、易挥发的无色透明液体，低毒性，纯液体不可直接饮用；具有特殊香味，并略带刺激；微甘，并伴有刺激的辛辣滋味。易燃，其蒸气能与空气形成爆炸性混合物，能与水以任意比互溶。能与氯仿、乙醚、甲醇、丙酮和其他多数有机溶剂混溶。此外，乙醇的用途较广，可用乙醇制造醋酸、饮料、香精、染料、燃料等。医疗上也常用体积分数为70%～75%的乙醇作消毒剂等，在国防化工、医疗卫生、食品工业、工农业生产中都有广泛的用途。
2、种类。我国工业生产的酒精按国家规定分为高纯度酒精、食用酒精和工业酒精等，并由轻工业部和卫生部颁布标准。高纯度酒精，酒精浓度不得低于99.5%（容量），是一种严格中性没有杂味的酒精，专供国防工业、电子工业与化学试剂用。食用酒精，酒精浓度不得低于95.0%（容量），杂质含量较少，主要用于食品行业配制饮料酒、医药行业和精细化工行业。工业酒精，只要求酒精浓度达到95.0%（容量），无其它要求，主要用于油漆稀释，合成橡胶等工业生产，或作燃料使用。
二、酒精的作用
1、用作消毒剂。酒精消毒的作用是凝固细菌体内的蛋白质，从而杀死细菌。但95%的酒精能将细菌表面包膜的蛋白质迅速凝固，并形成一层保护膜，阻止酒精进入细菌体内，因而不能将细菌彻底杀死。若酒精浓度低于70%，虽可进入细菌体内，但不能将其体内的蛋白质凝固，同样也不能将细菌彻底杀死。只有70%～75%的酒精即能顺利进入细菌体内，又能有效将细菌体内的蛋白质凝固，因而可彻底杀死细菌。
2、预防褥疮。40%～50%的酒精用于预防褥疮，长期卧床患者的背、腰、臀部因长期受压可引发褥疮，而且褥疮一旦形成很难愈合；其预防的方法就是要勤翻身、勤擦洗、勤按摩。按摩时，护理人员会将少量40%～50%的酒精倒入手中，均匀地按摩患者受压部位，以达到促进局部血液循环，防止褥疮形成的目的。
3、物理退热。25%～50%的酒精用于物理退热，高烧患者除药物治疗外，最简易、有效、安全的降温方法就是用25%～50%酒精擦浴的物理降温方法。用酒精擦洗患者皮肤时，不仅可刺激高烧患者的皮肤血管扩张，增加皮肤的散热能力；还由于其具有挥发性，可吸收并带走大量的热量，从而使体温下降、症状缓解。
三、酒精的生产工艺
1、粉碎。大多数燃料酒精厂都采用干法粉碎，设备使用锤片粉碎机，因粉碎后的玉米粉输送设备不同而分为常压（或微负压）粉碎和负压粉碎。常压粉碎使用刮板或绞龙等机械输送设备，玉米进入粉碎机后被锤片击打成小颗粒，小于筛网孔径的颗粒被挤出粉碎机，输送至后工序进行调浆。负压粉碎使用气流输送，玉米进入粉碎机后被锤片击打成小颗粒，小于筛网孔径的颗粒被抽出粉碎机，输送至后工序进行调浆。常压粉碎部分淀粉颗粒会被破碎成远小于筛网孔径的颗粒，而负压粉碎则不同，淀粉颗粒一旦小于筛网，则立即被抽出。所以同样的粉碎机和玉米，负压粉碎处理量要大于常压粉碎，常压粉碎的颗粒大小要小于负压粉碎。
粉碎的颗粒度会影响液化，颗粒越大越不容易液化，消耗的淀粉酶和蒸汽要大，如果液化不完全，还会导致残淀粉上升，最终粮耗上升，生产成本增加。
使用孔径大的筛网，粉碎颗粒度增大，酒度降低，残总糖上升，残淀粉也上升；筛网孔径小，粉碎颗粒度降低，粉碎电耗上升。总体而言，液化能力强的工艺装置可适当放大颗粒度，液化能力弱的工艺装置尽量使用小孔径筛网。
2、液化。酒精厂通常说的液化是指粉碎调浆后到糖化降温前这一过程，其中包括了淀粉吸水膨胀、糊化、液化全过程，这一过程中经过了热力、喷射剪切力、淀粉酶作用，淀粉由晶体颗粒变成小分子片段糊精和低聚糖。将淀粉颗粒作用为均匀的糊精片段是液化的主要目的，由于其过程为高温过程，顺便可对物料进行实消，所以液化也是酒精发酵生产过程中的唯一灭菌点。液化效果的好坏直接决定残淀粉的高低，直接影响原料单耗；灭菌效果的好坏影响后序糖化和发酵的染菌控制，除染菌直接消耗糖外，杂酸升高影响成品酒精质量和压滤分离效果，对整体生产运行平稳性至关重要。先进的液化工艺会既保证液化彻底，又能最大限度杀死杂菌。
当前，在玉米深加工企业比较先进的液化工艺为：60℃左右拌料，拌料水调pH，水料比自动控制；拌料过程添加淀粉酶，淀粉酶用量与玉米下料量连锁，精确控制淀粉酶用量，进而减少淀粉酶的浪费；拌料结束后进行预液化，时间在20～100分钟不等，给予淀粉颗粒充分的溶胀吸水时间，保证吸水溶胀效果，为接下来喷射液化打下坚实的基础；然后进行喷射，喷射温度在98～112℃不等，保温时间为6～10分钟，其目的是高温打开部分低温难打开的淀粉，其次是将细菌芽孢全部杀死；喷射后进行闪蒸或换热，回收高温热量，高温时间过长会引起焦糖化反应和美拉德反应，造成糖损失；最后经闪蒸或换热的物料维持保温30分钟左右，让高温打开的淀粉链彻底液化。其中高温喷射配合热能回收，蒸汽消耗增加很少，但起到的灭菌效果却很显著，对整体生产的影响很大。
可通过增长预液化时间的工艺优化，配合淀粉酶和粉浆量自动化连锁，及干物控制的管理提升，液化效果能明显改善，发酵结束残淀粉指标稳定，淀粉酶用量下降约30%。
3、发酵。发酵根据运行方式不同，分为间歇发酵、连续发酵和半连续发酵。由于半连续发酵结合了间歇发酵和连续发酵的特点，越来越多酒精厂采用半连续发酵。在使用半连续发酵过程中，很多人为前面连续发酵部分的发酵罐清洗而烦恼，该部分发酵罐清洗期间导致生产负荷降低，进而影响整条生产线的生产负荷，导致设备利用率下降。若发酵运行异常，清洗所带来的影响会更大。
因此，在实际运行过程中，可对半连续发酵进行进一步升级；传统的半连续发酵为连续部分在前，间歇部分在后，可根据清洗所需的时间，改造部分间歇发酵罐，使之具备独立间歇发酵的功能；当连续发酵部分的发酵罐需清洗时，糖和酒母进入改造后的间歇发酵罐，消除了发酵罐清洗导致的停糖，使整体生产负荷不受影响。
四、结语
综上所述，由于酒精具有可再生性和环保价值，被许多国家和企业所接受，因而酒精作为能源的发展潜力巨大，其广泛适用于食品、医药、化工、科研等各个领域，它在我国国民经济发展中占据了重要地位。另外，燃料乙醇是燃油的增氧剂，使汽油增加内氧，燃烧充分，达到节能和环保的目的，同时还是可再生能源。
参考文献：
[1]吴佩琮.酒精工业手册[M].北京：中国轻工业出版社，2014：297～335.
[2]孙文敬.半连续发酵及其应用研究进展[J].食品科学，2013（01）.