燃料乙醇蒸馏工艺的现代研究

燃料乙醇蒸馏工艺的现代研究

作者：丁尚

来源：《科学与信息化》2017年第12期

摘 要 为提高酒精蒸馏设备的生产效率和酒精产率，对纤维素燃料乙醇蒸馏工艺技术与设备进行了新的设计，该设计可满足固态蒸馏与液态蒸馏要求，具有一机多用的功能。本文研究了固态蒸馏与液态蒸馏过程中的蒸汽压力、填料系数、回流比对出酒率的影响并对关键影响因素进行了优化。结果表明：固态蒸馏时，回流比是影响出酒率的关键因素；最佳蒸馏工艺条件为蒸汽压力为0.4Mpa、填料系数为0.6、回流比为0.65。在此工艺条件下酒醅的出酒率达到最大值，即78.6%。液态蒸馏时，蒸汽压力是影响出酒率的关键因素；最佳提取工艺条件为蒸汽压力为0.3Mpa、填料系数为0.7、回流比为0.7，在此工艺条件下出酒率达到最大值，即78.9%。

关键词 固态蒸馏；液态蒸馏；蒸汽压力；填料系数；回流比

当前，地球上可开发利用的煤、石油和天然气等非可再生能源愈加短缺，所以燃料乙醇以其节能、低排放、原料充裕等优点受到全球广泛关注。目前乙醇的发酵技术包括固态发酵与液态发酵，固态发酵与液态发酵后的乙醇蒸馏工艺一般都需要相互的蒸馏设备。但传统的固态蒸馏工艺存在乙醇蒸馏不彻底，蒸馏效率低等缺点，固态蒸馏出来的低度乙醇需要再进入液态蒸馏工艺才能获得高浓度乙醇。本课题旨在研究纤维素乙醇固态与液态发酵后的燃料乙醇蒸馏设备及乙醇蒸馏工艺技术，并对工艺及设备参数进行深入优化，提高蒸馏效率，降低生产能耗[1]。 1 实验详情 1.1 实验材料

固态酒醅与液态酵醪，酒精体积分数均为6%（来自山东百脉泉酒业有限公司）。 1.2 实验设备

蒸馏设备：双态通用蒸馏设备（自行设计），蒸馏设备如图1。 1.3 实验方法 （1）设备装配及特点

①设备装配，如图1。②设备设计特点。

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该设备与现有设备的结构区别在于，该设备将蒸馏塔与精馏塔融为一体，既可以进行固态酒醅的乙醇蒸馏也可以进行液态酵醪的乙醇蒸馏，实现了同一设备的多功能化生产。 （2）实验步骤

固态酒醅乙醇蒸馏工艺步骤：向轮式篦板酒甑中加入固态酒醅，向弧形蒸馏釜内加入水，将轮式篦板酒甑推入蒸馏室内，控制液压升降架，将轮式篦板酒甑底部通过法兰与弧形蒸馏釜密封连接，开启弧形蒸馏釜内的蛇形蒸汽加热管，加热后弧形蒸馏釜内产生水蒸气，固态酒醅与水蒸气发生热量交换，形成水与乙醇的混合蒸馏汽；蒸馏汽上升进入精馏塔，经过精馏塔内的泡罩塔板的精馏后，乙醇蒸气从精馏塔顶蒸汽出口进入冷凝器，调节回流管阀门，控制冷凝液的回流比，经冷凝后的乙醇液体通过回流管回流到精馏塔，通过乙醇出料口排出乙醇产品[2]。

（3）出酒率的测定方法 2 结果与讨论

2.1 单因素试验（蒸馏条件的确定） （1）酒甑蒸汽压力对出酒率的影响

分别以不同的蒸汽压力，在填料系数为0.8，回流比为0.6的条件下蒸馏。可以得出结论：固态蒸馏与液态蒸馏过程中，出酒率开始随着蒸汽压力的增大而增大。液态蒸馏时，当蒸汽压力达到0.25Mpa后，出酒率又开始缓慢下降。固态蒸馏时，蒸汽压力达到0.4Mpa时，出酒率最高。所以液态蒸馏时，选择蒸汽压力在0.2～0.3Mpa较为合适，固态蒸馏时，选择蒸汽压力在0.35～0.45Mpa较为合适。 （2）酒醅的填料系数对出酒率的影响

分别以不同的填料系数进行填料，在固态蒸馏蒸汽压力为0.4Mpa，液态蒸汽压力为0.25MPa，回流比为0.6的条件下蒸馏。可以得出，出酒率随着填料系数的增加而增加，固态蒸馏时，当填料系数达到0.55时，出酒率达到最大值，之后出酒率开始下降；液态蒸馏时，当在填料系数达到0.65时，出酒率趋于稳定，>0.75时，出酒率迅速下降。因此固态蒸馏时，选择酒醅的填料系数在0.5～0.6之间为合适，液态蒸馏时，选择酒醅的填料系数在0.65～0.75之间为合适[3]。

（3）回流比对出酒率的影响

分别以不同的回流比，在固态蒸馏时，蒸汽压力为0.4Mpa，填料系数为0.55；液态蒸馏时，蒸汽压力为0.25MPa填料系数为0.7条件下蒸馏，可以得出，随着回流比的增加，酒醅的出酒率逐渐增加，固态蒸馏时，回流比达到0.7时，蒸馏结束后出酒率最高，而液态蒸馏时，

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回流比达到0.75时，蒸馏结束后出酒率最高。因此在固态蒸馏过程中应保持回流比在0.65～0.75之间，液态蒸馏过程中，应保持回流比在0.7～0.8之间[4]。 2.2 固液双蒸法蒸馏酒醅的正交试验与方差分析

正交试验选择L9（33）正交表，选取酒甑蒸汽压力、填料系数、回流比3个因素，以出酒率为考察指标进行实验，研究最佳工艺条件。固态蒸馏时，各因素对出酒率的影响大小顺序为回流比>填料系数>蒸汽压力。其中回流比的值均0.05，显著性不明显。最佳工艺条件为蒸汽压力为0.4Mpa、填料系数为0.6、回流比为0.65。恰好为实验中的第6组，在此工艺条件下酒醅的出酒率达到最大值，即78.6%。液态蒸馏时，各因素对出酒率的影响大小顺序为即蒸汽压力>回流比>填料系数。其中蒸汽压力的值均小于0.05，显著性明显；而填料系数和回流比的值均大于0.05，显著性不明显。最佳工艺条件为蒸汽压力为0.3Mpa、填料系数为0.7、回流比为0.7。恰好为实验中的第8组，在此工艺条件下出酒率达到最大值，即78.9%[5]。 3 结束语

通过正交实验方差分析蒸汽压力、填料系数和回流比对出酒率的影响，在固态蒸馏时，最佳提取工艺条件为：蒸汽压力为0.4Mpa、填料系数为0.6、回流比为0.65，在此工艺条件下酒醅的出酒率达到最大值，即78.6%。最佳提取工艺条件为：蒸汽压力为0.3Mpa、填料系数为0.7、回流比为0.7，在此工艺条件下出酒率达到最大值，即78.9%。因此，该蒸馏设备设计可满足不同形式的酒精物料蒸馏，具有蒸馏效率高，设备功能性强，生产灵活的特点。 参考文献

[1] 许兆棠.固态发酵法生产白酒的连续蒸馏设备的设计[J].中国酿造，2013，（8）：105-104.

[2] 李海龙.浓香型白酒蒸馏过程实验研究[J].高校化学工程学报，2014，25（5）：745-751. [3] 仲几晓.固态法白酒蒸馏试验及讨论[J].酿酒科技，2013，（04）： 69-72.

[4] 张继影.新型白酒及影响新型白酒质量的主要因素[J].酿酒科技，2014，（11）：105-106.

[5] 胡继洋.洋河大曲酒装甑技术要领[J].酿酒科技，2010，（06）：38-40.

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