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.1 什么叫做饱和蒸气压？
饱和蒸气压一般指液体在一定温度下，单位时间内从液体中逸出的分子数等于回到液体中的分子数，即同种物质的液态和气态处于平衡时蒸气所产生的压强，就叫做饱和蒸气压。饱和蒸气压的大小与物质的性质有关，与饱和蒸气的体积无关，并随着温度的升高而增大。表7—1所列酒精和水的饱和蒸气压在0—100℃的变化情况。

饱 和 气 压 表
表7一1 （单位：mmHg柱）
温度℃ 酒精 水 温度℃ 酒精 水
0 13 4.58 60 350 149.4
10 24 9.21 70 560 232.9
20 45 17.54 78 760 327.3
30 79 31 80 830 353
35 —— 42.2 90 1200 524.8
40 134 55 100 1670 760
50 220 92

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7.2 什么是物质的沸点、比热?

当液态纯净物的饱和蒸气压等于外界大气压时，该液体就会沸腾，达到沸腾时的温度称为该物质的沸点。沸点与所受压强有关，压强增大时，沸点就升高；压强减小，沸点就降低。

物质的比热，单位质量的物质温度每升高1℃所需的热量叫做该物质的比热。例如酒精的比热为0.58cal／g·℃(平均值)，水的比热为1.0cal／g·℃。

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7.3 什么是潜热、气化热、蒸发和冷凝？

在回答这个问题之前，先了解什么是“相”，所谓相就是系统物质中具有相同物理性质和化学性质的均匀部分。不同相之间往往就会产生一个相界面。所以，在蒸馏塔中有气相和液相之分。

物质的潜热是指单位重量的物体，在温度不变时，发生相变的过程中，所吸收或放出的热量。例如气态的酒精变为液态的酒精就会放出热量，则说气态酒精具有潜热。

气化热是指单位重量的某种液态物质，完全变成同温度的气态物质所需要的热量。例如在1atm时，1kg78.3℃的液态酒精吸热204kcal，就全变为78.3℃的酒精蒸气，就说酒精气化热为204kcal／kg。水在标准大气压下的气化热为539kcal／kg。

某种物质由液体变成气体的现象，就叫蒸发。物质的蒸发在任何温度下都能进行，温度越高，蒸发得越快。

冷凝是由蒸气转变为液态的过程。在酒精生产中，通常是指将酒精蒸气变为液体的过程，所用的设备就是冷凝器。

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7.4 什么是挥发系数和精馏系数?

挥发系数就是指某种物质，假设它不受其它物质的影响或其它影响可略去不计的情况下，在水溶液中的百分含量与该溶液沸腾时，平衡的蒸气中的百分含量之比。例如，酒精水溶液中，酒精含量为8％，其沸腾平衡时的蒸气中酒精含量为50％，则酒精的挥发系数＝50%/8%=6.25。意思是酒精在蒸气中的含量增加到6.25倍。一般挥发系数越大的物质，挥发性越强。

精馏系数，指在酒精蒸馏中，某种杂质的挥发系数与酒精的挥发系数之比。当精馏系数大于1时，说明杂质的挥发能力大于酒精的挥发能力。当精馏系数小于1时，说明酒精的挥发能力大于杂质的挥发能力。当精馏系数等于1时，杂质和酒精的挥发能力几乎相等。从精馏系数的大小，可判断杂质在塔中的运行方向，即精馏系数大于1时，向塔顶运行，当精馏系效小于1时，向塔底运行。当精馏系数等于1时，用蒸馏的办法难以分离杂质与酒精。

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7.5 发酵成熟醪的蒸馏原理是什么？

在发酵成熟醪中，不单是含有酒精，还含有其它几十种成分的物质，若加上水，这些物质的含量远远超过酒精的含量，成熟醒中酒精含量仅为7—11％(容量)左右，而包括水、醇类、醛类、酸类、脂类的杂质几乎占90％，要得到纯净的酒精，就必须采用一定的方法，把酒精从成熟醪中分离出来。生产中是采用加热蒸馏的办法，把各种不同沸点、比重、挥发性的物质从不同的设备中分离出来，从而得到较高纯度的酒精。

粗馏塔的工作原理为发酵成熟醪通过预热后，进入粗馏塔中的上部，塔底不断均匀地通入加热蒸气，这时由于加热的作用就可将成熟醪中液态酒精转变为酒精气体，同时其它低沸点和挥发性的杂质，都成为气态，和酒精一同进入排醛塔中(也可直接进入精馏塔)，塔底将蒸馏后的废糟排出塔外。

粗馏塔运行正常时，塔顶温度不得低于93℃，但也不能过高，过高的顶温对分离无利，且耗蒸气量大。一般控制在95—96℃。温度过低，醒中的酒精没有完全蒸发出来，逃酒率明显增大。纯酒精的沸点是78.3℃，但混有水等成分的混合液体的沸点远远不止78.3℃，所以，粗馏塔底温控制不应低于105℃，一般在105℃—109℃之间。成熟醪进入粗馏塔前必须进行预热，减小温差，有利于粗馏塔稳定运行。一般应将醪预热温度控制在60—70℃之间，有些生产单位由于设备性能的影响，一般偏低5—10℃。

除醛塔的工作原理是成熟醪中的酒精经过粗馏后，由气态从粗馏塔顶进入除醛塔中，通过除醛塔内再适量的加热、冷凝、回流，使粗酒精中所含的醛、酯等低沸点、易挥发的杂质从排醛管中排出，脱醛酒精从醛塔底部进入液相精馏塔，部分酒头从酒头管中进入后发酵罐的醪中或成熟醪中。

正常情况下，除醛塔底部温度为86—89℃，塔顶温度控制在79℃，除醛塔上的1*冷凝器水温不应低于60℃，最后一个冷凝器的温度不得低于25℃。

精馏塔的工作原理是酒精通过以上两塔蒸馏后，酒精浓度还需要进一步提高，杂质还需进一步排除，精馏塔的蒸馏目的就是通过加热蒸发、冷凝、回流，上除头级杂质，中提杂醇油，下排尾级杂质，获得符合质量标准的成品——酒精。

精馏塔的塔顶温度一般应控制在79℃，塔底温度应控制在105—107℃，塔中温度在取酒正常的情况下，在88—92℃之间。精馏塔上的1*冷凝器水温应在60—65℃，2*冷凝器应在35—40℃，最后一个冷凝器温度最好不低于25℃。

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7.6 影响精馏效率完成的因素有哪些?

影响精馏效率完成的主要因素，根据生产经验，大约有以下几个方面。

(1)蒸馏设备的影响，粗馏塔、除醛塔、精馏塔和附属设备、管道的布置是否符合要求，塔和设备性能是否可靠、塔中结构、尺寸是否合理，管道、设备有无漏醪、漏酒的现象等，是影响完成蒸馏效率的重要因素。

(2)由于供气压力、温度不稳定，进而导致塔内压力、温度忽高忽低，排醛管的醛气中夹有酒精蒸气，排出的废水、废糟中夹有酒分，即所谓下逃(酒)上冒(酒气)，造成酒精损失，影响蒸馏效率的完成。

(3)提杂酵油时抽取油酒过多和不正常情况下取杂醇油，使酒精损耗增加，也会影响蒸馏效率的完成。

(4)控制温度不准，操作不正常，排出酒头太多，供醪不均衡，都会使蒸馏效率受到影响。

(5)由于成熟醪或成品酒精计量不准，也会影响蒸馏效率的完成。

(6)如遇停电、停气，蒸馏中频繁地开塔、停塔，对完成蒸馏效率也将产生较大的影响。

(7)由于冷却用水量不够，引起跑酒，对完成蒸馏效率也会产生影响。

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7.7 蒸馏操作中为什么要做到“二准”、“四稳”?

蒸馏操作中的“二准”是指计量准、分析准， “四稳”是指塔内压力稳、控制点的温度稳、出酒稳和进醪稳。做到“二准”、 “四稳”对提高产品酒精的质量和提高蒸馏效率具有重大的意义。

“二准”，生产中任何一个环节，包括每一个工序的成品、半成品都离不开计量和分析。通过计量和分析，了解生产中的各种基本情况，为操作提供依据，指导下一步的工作，如果计量和分析不准，至少会失去其重要意义，甚至使生产人员作出错误的决定，造成损失。所以要强调计量准分析准。例如，蒸馏效率实际上只有90％，但由于计量上的不准。错成93％或100％，这样操作人员认为操作正常， 生产指标已达到，照此进行，结果时间一长，造成严重失误。再如．成品酒精的氧化时间、甲醇含量都不合格，但由于分析中的错误，把实际不合格的酒精说成合格的酒精，这样长时间地生产下去，就必然出现大批不合格酒精，售不出去。所以，要求在蒸馏中要做到分析准、计量准，使一切操作有准确的数据作依据。

“四稳”，压力、温度、出酒、进醪对生产影响很大，由于酒精混合溶液在塔中进行蒸馏时，本身的波动性就较大，再加上气压、温度、出酒、进醪不稳，忽高忽低，忽多忽少，就会严重影响塔中气、液两相的平衡和热处理效果，塔中难以稳定，就会较多地发生上、下逃酒。因而对成品酒精的浓度、氧化时间、酸度等指标难以达到国家规定的标准，对塔的生产能力影响较大，使蒸馏效率下降。所以，在酒精的蒸馏过程中，在保证气压、温度稳定的同时，还要保证进醪与出酒的稳定使整个蒸馏过程能稳步地进行。

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7.8 蒸馏中常见的故障及其排除方法有哪些?

蒸馏中常见的故障及其排除方法列入表7-2可参照处理。

表7-2 蒸馏常见故障及排除方法

常见故障 排除方法
预热器堵塞 开备用阀，使醪直接进塔中，注意醪量调节。
塔中泡沫太多 延长发酵时间，减少进醪量，减小气压，或在成熟醪中加入消泡剂。
粗塔顶温过高或过低 过高，减小进气量，加大进醪量；过低，加大蒸汽量，减小进醪量。
粗塔逃酒多 加大进汽量，提高塔低温。
粗塔塔板泡罩损坏 应停塔更换，不可拖延。
精塔逃酒率高 加大进汽量，提高塔低温，减少塔低余水位，降低进塔酒精浓度。
精塔中温猛升 关闭出酒阀，减小进汽量，增大进醪量，还应注意取油。
精塔中温低 加大取酒量或加大供汽量。
排醛管排醛效果不好 减少用水量，提高第二冷凝器的温度，增大粗塔供汽量，调整排醛管的位置。
排醛管逃酒 降低冷凝水温，检查排醛管的安装位置。
冷凝器回流小 加大进醪量，加大供汽量，少取酒。
成品氧化时间短 提高冷凝水温，加强发酵管理。
酒精浓度低，杂质含量多，且色泽不和格 加大回流比，提高冷凝的水温，适当加入NaOH溶液，多取工业酒精和排酒头，注意塔中的雾沫夹带，可适当清洗塔内存积物，防止粗塔产生翻醪现象，注意发酵岗位的管理

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7.9 为什么氧化时间长比氧化时间短好？

成品酒精的氧化实验(也叫做高锰酸钾实验)，常以反应时间计算，所以生产中往往把它统称为氧化时间。氧化实验的目的，是了解和鉴定成品酒精中醛类以及不饱和性的还原杂质的含量，是衡量酒精质量的一项主要指标。

根据GB394—81规定，氧化实验的测定方法是取50ml试样于50ml的磨口比色管中，置15±0.5℃的水浴中10分钟，加1ml 0.005的高锰酸钾标准溶液，立即加塞颠倒摇匀并记录时间，重置水浴中至近终点时，取出比色。计算至达终点的时间，就是氧化时间。

酒精中的醛类等不饱和的还原性杂质，都能发生一定的氧化反应，而高锰酸钾是一种强氧化剂，当高锰酸钾加入试样以后，就会立即与试样中的这类杂质发生反应，从外观上看，就表现为红色减退，酒精试样中含有这类杂质越多，反应进行越快，试样中颜色减退也越快，则氧化时间就短；当试样中含有这类杂质较少时，加入标准高锰酸钾溶液后，反应进行缓馒，颜色的减退也慢，则氧化时间就长。即是说，在一定的温度内，采用标准高锰酸钾溶液来测定酒精的氧化时间时，酒精中醛类及不饱和的还原性杂质的含量与实验时颜色减退呈反比，减退越慢，氧化时间越长，杂质含量越少；减退越快，氧化时间越短，杂质含量越多。在一定的条件下，所以说氧化时间长比氧化时间短要好。

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7.10 总醛包括哪些物质?生产中如何进行排除?

成熟醪中的总醛主要包括有甲醛、乙醛、丙醛、正丁醛、正戊醛、异丁醛、异戊醛、正己醛、乙缩醛、丙烯醛、丁烯醛、香草醛、糠醛等。

这些醛类物质是发酵和原料蒸煮过程中的产物，是部分醇类发生氧化、脱氢和糖类物质脱水而生成的。从醛类的重要化学性质可以知道“一切醛都可以由相应的醇去氢而制得”，例如酒精可以氧化为乙醛，甲醇可以氧化为甲醛，丙醇可以制成丙醛，糠醛可由煮料时产生。发酵醪中含有一定的醛，蒸馏后的酒精在配制白酒时，对香味能起一定的作用，但过量的醛就会产生饮用后中毒。有资料介绍，经常饮用含醛较多的酒，嗓子发干、头闷痛，并能养成较大的“酒瘾”。醛类的毒性远大于醇类，特别是甲醛和丙烯醛，当成品白酒中含有30mg／l时，饮后即能对人体粘膜起刺激作用，10g即可致人于死命，所以，国家标准规定二级酒精中最高醛含量不得超过0.003g／100ml。

由于醛影响成品酒精的质量，所以在生产中要尽量设法除去酒精中的醛，对于原料发酵后醛含量较多的成熟醪，一般多采用三塔式蒸馏。即在两塔蒸馏的基础上再加上一个除醛塔，专门除醛。在操作中，尽量在工艺条件允许的情况下，提高除醛塔上2*冷凝器的水温，并适当提高精馏塔2*冷凝器的水温。在精馏塔中还可适量加入NaOH溶液，使酸类物质生成沉淀物，从成品酒精中排除。在醛含量特别严重时，可适当多产工业酒精和排酒头。除上述加强蒸馏中排除醛以外，在发酵的过程中还应防止发酵醪中酸度上升和注意成熟醪的及时蒸馏，尽量除去原料中的胶体、灰分物质后再投入发酵，减少发酵醪中的溶解氧含量，使酵母菌发酵中的乙醇脱氢酶充分发挥作用，正常地进行EMP途径，将乙醛转化为酒精，采用以上的办法对减少成品酒精中的醛含量都能起到明显的作用，也是现阶段生产中普遍采用的除醛方法。

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7.11 高级醇与杂醇油有什么区别？

凡是链烃分子中含有—OH官能团的化合物都可以叫做醇。而把比酒精(乙醇)分子量大、含碳原子多的醇类叫做高级醇。

在发酵法生产酒精中，原料中的蛋白质和酵母菌体蛋质水解生成氨基酸，氨基酸再进一步分解，放出氨、脱羧基，生成醇，氨基被酵母细胞利用合成了菌体，此时余下的醇就是高级醇。

高级醇是一些“非酒精”成分，在酒精生产中看成是副产物、杂质，所以又叫做杂醇油。杂醇油是由许多高级醇组成的混合物，其代表醇为异戊醇、异丁醇，异戊醇在杂醇油组成中约占40—50％左右，杂醇油对人体有中毒和麻醉作用，长期饮用杂醇油较多的白酒，会慢性中毒。所以成品酒精中的杂醇油应尽量减少，通常是采用在精馏塔中部提取杂醇油。成品酒精中杂醇油含量的多少与原料种类、酵母菌的发酵性能、控制发酵条件等有关。成熟醪中杂醇油含量约为酒精含量的0.3—0.7％。

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7.12 提取杂醇油为什么要加入水？

表7—3 杂醇油、水、酒精三者互溶数据表

油层 杂醇油% 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85
酒精% 27.5 26.4 24.6 22.6 20.3 17.6 14.8 13.6 8.1 4.5
水% 32.5 28.6 25.4 22.4 19.7 17.4 15.2 13.4 11.9 10.5
水层 水% 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85
酒精% 28.2 28.0 27.5 26.8 26.0 24.8 23.2 20.6 16.8 12.1
杂醇油% 31.8 27.0 22.5 18.2 14.0 10.2 6.8 4.4 3.2 2.9

表7-4 杂醇油中的代表醇在酒精、水中的溶解度
名称 分子量 沸点℃ 溶解度%
水中 酒精中
异戊醇 88 132 2.0（14℃） ∞
正戊醇 88 138 2.7（22℃） ∞
正丙醇 60 97.8 ∞ ∞
异丙醇 60 82.5 ∞ ∞
正丁醇 74.12 117.3 9.0（15℃） ∞
异丁醇 74.12 99.5 12.5（20℃） ∞
正已醇 102 140 极难 ∞
正庚醇 116 170.6 0.18（25℃） ∞
注：∞——任意混溶

根据杂醇油、酒精、水三者的混合关系可以看出，杂醇油可按任意比例与酒精混合，而在水中的溶解却难得多，一般杂醇油在水中的溶解度最多不超过5％(室温下)。所以，不论是液相或气相取杂醇油，虽然冷却后可以分离油层，但由于从塔中取出的杂醇油中还含有30—50％的酒精，这样多酒精的存在使杂醇油溶解度大，杂醇油很难从中分离出来，要得到一定浓度的杂醇油很困难。根据杂醇油与水溶解度小的特点，将取入的混合液加水进行稀释，使酒精含量低于15％左右，使杂醇油处于接近纯水的分离。这就是取油时为什么要加水的道理。

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7.13 在精馏塔中加入烧碱溶液的作用是什么?在精馏塔中加入烧碱溶液的主要作用有三。

(1)中和酒精中的酸，把酸转变为盐．从而降低成品酒精中酸的含量，使酸含量在国家标准所规定的范围内。其反应过程可用乙酸表示：

CH3COOH十NaOH＝CH3COONa十H2O

(2)可起皂化酯类的作用，降低成品中酯含量，将挥发性的酯变成不挥发性的物质，从回流液中向塔底运行而排除，并可得到一定的酒精。例如乙酸乙酯与NaOH的反应：

CH3COOC2H5十NaOH＝CH3COONa十C2H5OH

(3)可缩合酒精中的乙醛生成沉淀物，减少成品酒精中的醛含量。反应式为：

nCH3CHO NaOH—→(CH3CHO)n↓