CN101538588A - 玉米酒精生产液化工艺与酒糟清液浓缩工艺耦合技术 - Google Patents
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Abstract
本发明属于酒精生产技术领域，具体地说涉及一种玉米酒精生产液化工艺与酒糟清液浓缩工艺耦合技术。本发明的玉米粉调浆、预液化后在温度为105℃－135℃、压力为0.1－0.15MPa的条件下喷射液化，淀粉颗粒破裂彻底，糊化率可达90％，高温液化有利于提高物料的浓度，从而提高发酵成熟醪的含酒率，可达到14％(v/v)；液化工艺与清液浓缩工艺相耦合，将液化工艺所产生的二次蒸汽用作清液浓缩工艺的热源，可节约大量外界蒸汽，可对更多的清液进行蒸发浓缩，有利于增加每吨酒精的DDGS蛋白饲料的回收率；利用浓缩工艺的真空设备，对液化醪进行降温，比传统的采用螺旋板冷却节约大量的冷却水。
Description
技术领域
本发明属于酒精生产技术领域，具体地说涉及一种玉米酒精生产液化工艺与酒糟清液浓缩工艺耦合技术。
背景技术
酒精是一种重要的基础工业原料，依据其原料工艺的不同可分为合成法酒精和发酵法酒精。目前国内外发酵酒精的生产大多以玉米、薯类、谷物等淀粉质为原料，其中尤以玉米为原料者居多。以玉米为原料生产酒精，是将玉米脱胚后粉碎成玉米粉，然后液化、发酵，最后进行蒸馏后产出合格酒精。
在玉米酒精生产过程中，液化工艺是在一定温度下，利用酶将玉米粉浆中的玉米淀粉转化为可被酒精酵母利用的还原糖(主要是葡萄糖)，包括玉米粉调浆、预液化、喷射液化、冷却等步骤。传统的以玉米为原料生产酒精的企业大都采用中温喷射液化将玉米淀粉转化为可发酵性糖，喷射液化的温度约100℃，压力约0.1MPa，喷射液化后采用常压闪蒸(温度90℃-95℃)，二次蒸汽排空，维持后用螺旋换热器进行冷却(冷却至60℃-65℃)。该液化工艺具有以下缺点：喷射液化的压差小，玉米淀粉颗粒破裂不彻底，糊化率低(≤80％)，原料消耗高，生产成本高；闪蒸后产生的二次蒸汽直接排空，浪费了能源；维持后采用螺旋板换热器进行冷却，水的消耗量大。针对该液化工艺所具有的不足，有的生产厂家在喷射液化后采用真空闪蒸，或/和在维持后采用真空闪冷。采用真空闪蒸或/和采用真空闪冷，均需要配置独立的真空泵或采用水量喷射泵抽真空，会增加设备成本，同时增加电耗，并且仅采用真空闪蒸或/和采用真空闪冷，糊化率仍偏低(≤85％)。
在玉米酒精生产过程中，蒸馏后得到产品酒精的同时会产生大量酒糟，酒糟是一种高污染物，直接排放将对环境造成严重的污染。当前通用的酒糟处理技术是DDGS(Dry Distilled Grain Soluble)技术，即将酒糟进行固液分离后回收滤渣DDG，回收DDG后的清液部分用于液化工段的调浆，部分清液经蒸发浓缩，浓缩液与滤渣混合干燥获得酒糟蛋白饲料DDGS。DDGS技术对污染物的去除率较高，环境效益较好，但由于蒸发浓缩的投资及运行费用较高，目前一般将20％-40％清液回用于液化工段的调浆，将30％-40％的清液进行浓缩，其余20％-50％的清液则进入污水站进行处理。清液中含有的污染物较多，不仅增大污水处理负荷和处理费用，而且造成DDGS的回收率较低。
所以本领域迫切需要一种新的生产酒精的方法，充分利用液化工艺所产生的二次蒸汽能源、充分利用清液浓缩工艺流程的真空设备、提高对清液的回收率，以达到节能、增效、减少对环境污染、降低生产成本的目的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，提供一种玉米酒精生产液化工艺与酒糟清液浓缩工艺耦合技术，以达到节能、增效、降低生产成本、减少对环境污染的目的。
实现本发明目的的技术方案如下：
一种玉米酒精生产液化工艺与酒糟清液浓缩工艺耦合技术，包括以下步骤：
(1)将玉米脱胚后粉碎成玉米粉；
(2)将玉米粉调浆、预液化后喷射液化，得液化醪，喷射液化的温度为105℃～135℃，压力为0.1～0.15MPa；喷射液化的温度最好为115℃～135℃；
(3)液化醪进入闪蒸罐进行真空闪蒸，真空闪蒸的温度为80℃～85℃，压力为-0.02～-0.03MPa，真空闪蒸的真空压力由清液蒸发浓缩工段的真空泵提供，真空闪蒸所产生的温度为80℃～85℃的二次蒸汽作为清液蒸发浓缩的热源；
(4)真空闪蒸后的液化醪进入维持罐常压下维持1～3小时后，再进入二次闪蒸罐进行二次闪蒸后得糊化醪，二次闪蒸的温度为80℃-85℃，压力为-0.06～-0.07MPa，真空闪蒸的真空压力由清液蒸发浓缩工段的真空泵提供，真空闪蒸所产生的温度为80℃-85℃的二次蒸汽作为清液蒸发浓缩的热源；
(5)糊化醪在-0.06～-0.07MPa的真空下冷却至60℃-65℃后去发酵工段发酵，真空冷却的真空压力由由清液蒸发浓缩工段的真空泵提供；
(6)发酵液蒸馏得到成品酒精及酒糟液；
(7)酒糟液经离心机固液分离后得到湿酒糟及清液；
(8)酒糟液分离所得清液进入加热器进行蒸发浓缩，经分离器分离后获得浓缩液与凝结水，浓缩液与湿酒糟经烘干机烘干后得到DDGS饲料，凝结水回收用于玉米粉调浆，加热器的热源为两次真空闪蒸所产生的二次蒸汽、烘干机产生的物料汽。
可采用三效加热器对清液进行蒸发浓缩。采用三效加热器时，酒糟液分离所得清液进入一效加热器进行蒸发浓缩，经一效分离器分离后的一效浓缩液经部分循环进入一效加热器蒸发浓缩，部分进入三效加热器蒸发浓缩；经三效分离器分离后的三效浓缩液部分循环进入三效加热器蒸发浓缩，部分进入二效加热器蒸发浓缩；经二效分离器分离的二效浓缩液循环进入二效加热器，浓浆去烘干机与湿酒糟共同烘干后得DDGS饲料；各效分离器分离后获得的凝结水回收用于玉米粉调浆；一效加热器的热源为喷射液化真空闪蒸所产生的二次蒸汽，二效加热器的热源为一效分离器所产生的二次蒸汽和烘干机的物料汽，三效加热器的热源为二效分离器所产生的二次蒸汽、液化醪二次闪蒸产生的二次蒸汽。
本发明的玉米酒精生产液化工艺与酒糟清液浓缩工艺耦合技术，采用高温液化工艺，并将液化工艺与清液浓缩工艺相耦合。
本发明玉米粉调浆、预液化后在温度为105℃-135℃、压力为0.1-0.15MPa的条件下喷射液化，淀粉颗粒破裂彻底，糊化率可达90％，与现有工艺的糊化率相比，可提高5-10个百分点，淀粉转化彻底，能降低粮食的消耗(现有工艺粮食消耗≥3.1吨/吨酒精，本发明工艺粮食消耗≤3.05吨/吨酒精)，高温液化有利于提高物料的浓度，从而提高发酵成熟醪的含酒率，可达到14％(v/v)，由于含酒率的提高，生产每吨酒精蒸馏的发酵醪量减少，因而降低可进一步降低蒸馏工段的能耗，本发明工艺可降低蒸馏工段的能耗达30％左右；高温液化有利于闪蒸时杂质的排放，从而提高产品质量；可降低生产每吨酒精的酒糟废水量，本发明的酒精生产工艺的酒糟废水产量≤10吨，有利于酒糟进行固液分离；由于清液量的减少，清液中的可溶性固形物浓度增加，更利于蒸发浓缩。通过管道将加热器与闪蒸罐相连接，使闪蒸的二次蒸汽通过管道为清液蒸发浓缩提供热源，同时清液浓缩***所产生的真空通过该管道传到闪蒸罐，为闪蒸提供真空，使液化工艺与清液浓缩工艺相耦合。液化工艺所产生的二次蒸汽用作清液浓缩工艺的热源，可节约大量外界蒸汽(本发明的清液浓缩工艺不需外界提供蒸汽)。可对更多的清液进行蒸发浓缩，有利于增加每吨酒精的DDGS蛋白饲料的回收率；利用浓缩工艺的真空设备，对液化醪进行降温，比传统的采用螺旋板冷却节约大量的冷却水。
附图说明
图1为本发明的整体工艺流程示意图。
图2为本发明液化工艺与清液浓缩工艺耦合的流程示意图。
具体实施方式
本发明的玉米酒精生产液化工艺与酒糟清液浓缩工艺耦合技术，包括(1)将玉米脱胚后粉碎成玉米粉；(2)将玉米粉调浆、预液化后喷射液化，得液化醪，喷射液化的温度为105℃～135℃，压力为0.1～0.15MPa；喷射液化的温度最好为115℃～135℃；(3)液化醪进入闪蒸罐进行真空闪蒸，真空闪蒸的温度为80℃～85℃，压力为-0.02～-0.03MPa；(4)真空闪蒸后的液化醪进入维持罐常压下维持1～3小时后，再进入二次闪蒸罐进行二次闪蒸后得糊化醪，二次闪蒸的温度为80℃-85℃，压力为-0.06～-0.07MPa，两次真空闪蒸的真空压力由清液蒸发浓缩工段的真空泵提供，两次真空闪蒸所产生的温度为80℃-85℃的二次蒸汽作为清液蒸发浓缩的热源；(5)糊化醪在-0.06～-0.07MPa的真空下冷却至60℃-65℃后去发酵工段发酵，真空冷却的真空压力由由清液蒸发浓缩工段的真空泵提供；(6)发酵液蒸馏得到成品酒精及酒糟液；(7)酒糟液经离心机固液分离后得到湿酒糟及清液；(8)酒糟液分离所得清液进入加热器进行蒸发浓缩，经分离器分离后获得浓缩液与凝结水，浓缩液与湿酒糟经烘干机烘干后得到DDGS饲料，凝结水回收用于玉米粉调浆，加热器的热源为两次真空闪蒸所产生的二次蒸汽、烘干机产生的物料汽。烘干机所产生的物料汽经水热回收***转化为蒸汽后为清液浓缩***的加热器提供热源。
可采用三效加热器对清液进行蒸发浓缩。采用三效加热器时，酒糟液分离所得清液经清液泵泵入一效加热器进行蒸发浓缩，经一效分离器分离后的一效浓缩液经部分循环进入一效加热器蒸发浓缩，部分进入三效加热器蒸发浓缩；经三效分离器分离后的三效浓缩液部分循环进入三效加热器蒸发浓缩，部分进入二效加热器蒸发浓缩；经二效分离器分离的二效浓缩液循环进入二效加热器，浓浆去烘干机与湿酒糟共同烘干后得DDGS饲料；各效分离器分离后获得的凝结水回收用于玉米粉调浆；一效加热器的热源为喷射液化真空闪蒸所产生的二次蒸汽，二效加热器的热源为一效分离器所产生的二次蒸汽和烘干机的物料汽，三效加热器的热源为二效分离器所产生的二次蒸汽、液化醪二次闪蒸产生的二次蒸汽。
下面结合附图及具体实施例来进一步说明本发明是如何实现的，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例
本实施例的玉米酒精生产液化工艺与酒糟清液浓缩工艺耦合技术中，加热器与闪蒸罐通过管道相连接，闪蒸的二次蒸汽通过管道为清液蒸发浓缩提供热源，同时真空泵为清液浓缩***提供真空后，通过该管道将真空传到闪蒸罐，为闪蒸提供真空。本实施例的耦合工艺，包括以下步骤：
(1)将玉米脱胚后粉碎成玉米粉，玉米原料的用量为12.7吨/小时；
(2)将玉米粉调浆、预液化后喷射液化，得液化醪，喷射液化的温度为115℃～135℃，压力为0.1～0.15MPa；喷射液化的过程中调节流量以稳定预液化罐内的液位不变，并连续加入淀粉酶，加入淀粉酶的量为3.8Kg/小时；
(3)液化醪进入闪蒸罐进行一次真空闪蒸(简称一闪)，对喷射液化后的液化醪进行真空闪蒸，真空闪蒸的温度为80℃～85℃，压力为-0.02～-0.03MPa，真空闪蒸的真空压力由清液蒸发浓缩工段的真空泵提供，真空闪蒸所产生的温度为80℃～85℃的二次蒸汽经管道输送到清液蒸发浓缩工段，作为清液蒸发浓缩工段的一效加热器的热源；
(4)真空闪蒸后的液化醪进入维持罐常压下维持1～3小时后，再进入二次闪蒸罐进行二次闪蒸(简称二闪)后得糊化醪，二次闪蒸的温度为80℃-85℃，压力为-0.06～-0.07MPa，真空闪蒸的真空压力由清液蒸发浓缩工段的真空泵提供，真空闪蒸所产生的温度为80℃-85℃的二次蒸汽经管道输送到清液蒸发浓缩工段，作为三效加热器的热源；
(5)糊化醪在-0.06～-0.07MPa的真空下降温至60℃-65℃后去发酵工段发酵，真空冷却的真空压力由由清液蒸发浓缩工段的真空泵提供；
将此60℃-65℃的糊化醪泵送经螺旋板换热器进一步冷却到28℃进入发酵罐，同时连续加入糖化酶19.0Kg/小时；
(6)糊化醪进入发酵罐后接种酵母菌进行发酵，发酵液蒸馏后得到成品酒精及酒糟液；
(7)酒糟液经离心机固液分离后得到湿酒糟及清液；
(8)酒糟液分离所得清液进入三效加热器进行真空蒸发浓缩，酒糟液分离所得清液经清液泵泵入一效加热器进行蒸发浓缩，经一效分离器(简称一分)分离后的一效浓缩液经循环泵后，部分循环进入一效加热器蒸发浓缩，部分进入三效加热器蒸发浓缩；经三效分离器(简称三分)分离后的三效浓缩液经循环泵后，部分循环进入三效加热器蒸发浓缩，部分进入二效加热器蒸发浓缩；经二效分离器(简称二分)分离的二效浓缩液经循环泵后，循环进入二效加热器，浓浆去管束式烘干机与湿酒糟共同烘干后得DDGS饲料；各效分离器分离后获得的凝结水回收用于玉米粉调浆；一效加热器的热源为喷射液化真空闪蒸所产生的二次蒸汽，二效加热器的热源为一效分离器所产生的二次蒸汽和烘干机的物料汽，三效加热器的热源为二效分离器所产生的二次蒸汽、液化醪二次闪蒸产生的二次蒸汽。
本实施例采用上述工艺，日产100吨食用酒精，日回收DDGS85吨左右，吨酒精计耗蒸汽6.5吨，每吨酒精计节约蒸汽0.5吨。
Claims (3)
1、一种玉米酒精生产液化工艺与酒糟清液浓缩工艺耦合技术，包括以下步骤：
(1)将玉米脱胚后粉碎成玉米粉；
(2)将玉米粉调浆、预液化后喷射液化，得液化醪，喷射液化的温度为105℃～135℃，压力为0.1～0.15MPa；喷射液化的温度最好为115℃～135℃；
(3)液化醪进入闪蒸罐进行真空闪蒸，真空闪蒸的温度为80℃～85℃，压力为-0.02～-0.03MPa，真空闪蒸的真空压力由清液蒸发浓缩工段的真空泵提供，真空闪蒸所产生的温度为80℃～85℃的二次蒸汽作为清液蒸发浓缩的热源；
(4)真空闪蒸后的液化醪进入维持罐常压下维持1～3小时后，再进入二次闪蒸罐进行二次闪蒸后得糊化醪，二次闪蒸的温度为80℃-85℃，压力为-0.06～-0.07MPa，真空闪蒸的真空压力由清液蒸发浓缩工段的真空泵提供，真空闪蒸所产生的温度为80℃-85℃的二次蒸汽作为清液蒸发浓缩的热源；
(5)糊化醪在-0.06～-0.07MPa的真空下冷却至60℃-65℃后去发酵工段发酵，真空冷却的真空压力由由清液蒸发浓缩工段的真空泵提供；
(6)发酵液蒸馏得到成品酒精及酒糟液；
(7)酒糟液经离心机固液分离后得到湿酒糟及清液；
(8)酒糟液分离所得清液进入加热器进行蒸发浓缩，经分离器分离后获得浓缩液与凝结水，浓缩液与湿酒糟经烘干机烘干后得到DDGS饲料，凝结水回收用于玉米粉调浆，加热器的热源为两次真空闪蒸所产生的二次蒸汽、烘干机产生的物料汽。
2、根据权利要求1所述的玉米酒精生产液化工艺与酒糟清液浓缩工艺耦合技术，其特征在于：
步骤(8)中所述加热器为三效加热器，酒糟液分离所得清液进入一效加热器进行蒸发浓缩，经一效分离器分离后的一效浓缩液经部分循环进入一效加热器蒸发浓缩，部分进入三效加热器蒸发浓缩；经三效分离器分离后的三效浓缩液部分循环进入三效加热器蒸发浓缩，部分进入二效加热器蒸发浓缩；经二效分离器分离的二效浓缩液循环进入二效加热器，浓浆去烘干机与湿酒糟共同烘干后得DDGS饲料；各效分离器分离后获得的凝结水回收用于玉米粉调浆；一效加热器的热源为喷射液化真空闪蒸所产生的二次蒸汽，二效加热器的热源为一效分离器所产生的二次蒸汽和烘干机的物料汽，三效加热器的热源为二效分离器所产生的二次蒸汽、液化醪二次闪蒸产生的二次蒸汽。
3、根据权利要求1或2所述的玉米酒精生产液化工艺与酒糟清液浓缩工艺耦合技术，其特征在于：所述喷射液化的温度为105℃-135℃。
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