PDF《发 酵露 液 的分 离特性 及对塔 系统 的 改造》

《 食 品与发 酵工业,Food&Ferme n t a t i o n I n d u s t r i e s

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6 发 酵露 液 的分 离特性 及对塔 系统 的 改造 一一有关 食 用酒 精达 标叶讯恒(北京化工学院 ) 国 家食用 酒精标 准颁布 之后 , 实施酒 精生产许 可证管理办法.使酒精和白酒 生产面临一项十分紧迫 的技术选 择. 一般认为 , 传统 的酒精双塔蒸馏 工艺只能达到三级或二级成 品.如要达到食用级 , 采取 什么对策?重建还 是 改建 , 大改或是小改?涉及 到能耗、成本改造投 资及施工周期 等,需要认真研究和论证 . 就 当前的 国情 , 酒精工 艺的达 标改造 只能立 足于步花钱,办好事,采取逐步完善的对策.

一、发酵酿 的汽 液平衡关系 发酵醪液是一种化学组成十分复杂的物 系.尽管发酵用料不同 , 加工工艺有别 , 在粗 酒精中发现 的挥发性 杂质都 超过 了五 十种 , 包括醇 、 醛、酸、醇等各 类有 机物 质.此外 . 还 有无机盐 、 谷物皮壳及纤维等不挥发性 杂质 . 发酵 醪液 ( 主要是酒精一一水溶液 ) 的复 杂性 不 仅表觋 在 组分的 繁杂 , 而 且庠现在溶 液理论 中的几种特殊 现象 , 如共沸现象 、 氲键 作 用以及分 子缔 合等 , 都深刻 地影响酒 精精 馏过 程.精馏 操作是 一种 热分离 方法 , 借助 于分 离组 分挥发性 的 差异 . 交替使 用部分冷 凝和 部分 汽化过 程,使轻 组分在塔 顶富 集,重组分 在塔釜提浓 , 达 到组 分切割的 目的. 一个分离 系统 精馏可行 与否, 难 易程度取决 于 系统中

1 4 各组 分挥发性 差异的大 小.酒精精馏 中,通常以"挥发系数 和"精馏系数 " a 描 述各组分 的挥发性及相对 比率 . 但只是经验范畴 , 理论上是不严 格的 . 在溶液 相平衡中,与"挥发系数"K对应的是平衡常数KlcI一丑Xt式中yl和xJ分别 表示 呈平 衡状 态的. 汽渡 两相中i组分 的分子分 率(而不是 容积 分率 ) . 对于理想溶液 , 相平衡常数可记作 Kt = 式中是i组分在 确定 温度 下 的饱 和蒸汽压,仅随温度而变化 { P是总压 .可见在操作 压 力恒 定时,仅为温度的函数.对于非理 想 系统 , K - 不单 与 温度 , 而且与系统压力 、 组分的特性有关 . 醪藏 属非理想 系统 . 它的 分离计算 往往采 用丰富 的经 验数 据而鲜于按理论计算 . l ( i 表征 i 组分在平衡的汽液 相中的分 配关系. 值大表 明i组分向汽 相遵 出的多 , 因此,K.是J组分挥发性强弱的量度 . 在 下面的 叙述中 , 仍按 习惯称 K - 为 挥发 系数 . 显然 , K- 仅说明 i 组分挥 发性 , 而精馏 是 维普资讯 http://www.cqvip.com 各组分 挥发性 的较 量滞} 平衡理论用" 相对挥 发度"(习称精馏 系数 ) 描述 组分 之 间挥发 性的差异一警通常选 定一基 准组 分,其它组分 的挥发 系数 与 之相 比较 . 式中嘞称组分

2 对组分

1 的 相对 挥发度 .显然 , 如果 一-一1 , 则组分

1 、

2 是不 可能用精值方法切 割分离的 , < l , l称 为难 分离 系统 . 从汽液平衡关 系来 看,发酵醪―― 酒精 、 水和几 十种有机杂质组成 的复杂系统――有独特的性能 . 图

1、图2分别表东酒精与部分 有机杂质的挥发系数 以及有机杂质对于酒精 的相对挥发度 的变化情况 . 图1.酒糟 浓 度对 杂质挥发 系数 K的影响 由图 , 可作如下讨论1.有机杂 质大 致分 为三 类t乙醛、 乙酸 、 乙酯类沸点低 , 挥发系投值明显高于乙醇, 而 且相 对挥发度 也远大 于1.经过精馏 , 最后在 塔顶 富集,称" 头 级杂质 ;