CN108546618A - 一种用于木薯生产酒精的糖化*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于木薯生产酒精的糖化***，采用两个醪液换热器，分别在后液化化罐和糖化罐中两次加液化酶，两步液化，两步醪液换热，物料在前液化罐、后熟器、后液化罐和糖化罐等分段多次升温和降温；本糖化***在不利用其他工序热能的情况下，酒精生产中液糖化工序蒸汽（8Kg/cm²饱和蒸汽）消耗在200Kg以内；可满足酒精浓醪发酵的需求，在兼顾能耗的前提下解决了高浓度醪液的输送问题，醪液浓度可达25Bx^。以上，发酵终了酒精含量可达14%（V/V）以上。

Description

一种用于木薯生产酒精的糖化***

技术领域

本发明属于热交换设备技术领域，特别涉及一种宽通道板式醪液换热器。

背景技术

以淀粉质原料生产食用酒精的工艺中，液糖化工段是非常关键的工序，其直接影响到生产的能耗及淀粉利用率。现有工艺有两种：一种是液化醪真空冷却降温，一种是螺旋板换热器一步降温。真空冷却降温法的缺点是：物料温度控制不能够很好的调节在工艺所需要的范围，也就是物料温度控制不稳定；螺旋板换热器降温法的缺点是：在高浓度条件下，醪液粘度大，输送困难，同时换热器容易堵塞，降温效果差，热量损失大。

中国专利申申请号：201610858721.5 申请日：2016-09-27公开了一种利用木薯渣加木薯生产酒精的加工方法，其特征在于，所述加工方法包括如下步骤：(1)预处理：鲜木薯经过清洗机清洗除泥、去皮；(2)粉碎：在步骤(1)预处理后的鲜木薯中加入水进行湿法粉碎得到粉浆，粉浆的淀粉含量为20％-25％；(3)加入木薯渣：向步骤(2)的粉浆中加入提取淀粉后的木薯渣得到渣料粉浆，木薯渣淀粉含量为7％-9％，粉浆：木薯渣的重量比为2-4:1；(4)蒸煮：向步骤(3)的渣料粉浆中加入10u/g-15u/g的耐高温α淀粉酶进行预煮，预煮温度为50℃-60℃，预煮时间为20min-30min，预煮完成后加热到95-105℃经后熟器维持90min-120min得到液化醪；(5)糖化：液化醪进入糖化锅进行糖化得到糖化醪，糖化过程糖化酶添加量为200u/g-250u/g，糖化温度为50℃-65℃，糖化时间为20min-30min；(6)发酵：采用连续发酵法进行发酵得到成熟醪，成熟醪的酒份浓度大于等于12％(v/v)；(7)蒸馏：将成熟醪进行蒸馏，蒸馏方式选用五塔蒸馏***，蒸馏后得到酒精。其糖化步骤的能量没有充分利用。

中国专利申请公开号为105841525A，发明名称为一种宽通道板式换热器，一种宽通道板式换热器，包括支座、壳体、换 热芯体、热交换介质进、出口和换热醪液进、出口，所述热交换介质进、出口和换热醪液进、 出口位于所述壳体上并与换热芯体连通，所述换热芯体包括热交换介质流通通道和换热媒 介流通通道，热交换介质流通通道设置多个窝状湍流室，所述壳体为组合式结构。为了避免有换热醪液压力较大时换热板片产 生弹性变形而导致的热交换介质断流，本实施方式在热交换介质流通通道的各个颈部成 对设置弧形支撑件，既不影响热交换介质流通通道的膨胀，同时保证热交换介质流通通道截面的最小尺寸，进而保证热交换介质的正常流动。

如何结合解决热交换介质醪液在流通道流速慢，降温效果差，热量损失大，是生产食用酒精的工艺中所要解决的技术问题。

发明内容

本发明是本发明所要解决的技术问题是提供一种耗能低的糖化***。

另发明目的是满足了生产酒精高浓醪运输需求的糖化***。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种用于木薯生产酒精的糖化***， 包括除砂前罐、除砂泵、除砂器、拌料罐、拌料泵、1#前液化罐； 1#醪液换热泵； 1#醪液换热器、蒸煮进料泵、喷液化器、后熟器、蒸煮醪泵、后液化罐、后液化罐、后液化泵、2#醪液换热器、浓硫酸罐、糖化罐、糖化出料泵；

其中除砂前罐出口连通除砂泵；除砂泵的出口连通所述除砂器；除砂器的出口连接拌料罐；

拌料罐的出口连接所述拌料泵；拌料泵和2#醪液换热器的换热醪液流通通道进口； 2#醪液换热器的换热醪液流通通道出口和1#前液化罐的进口相通； 1#前液化罐的出口和1#醪液换热泵的进口相连通，1#醪液换热泵的出口和1#醪液换热器的换热醪液进口相连通；1#醪液换热器换热醪液出口和前液化罐进口相连通；前液化罐出口和所述蒸煮进料泵的进口相连通；

蒸煮进料泵的出口和多个后熟器的进口相连通；蒸煮进料泵出口和后熟器的进口之间设有喷液化器；蒸汽管道分别与全部前液化罐和喷液化器相连通；多个后熟器出口经所述蒸煮醪泵和1#醪液换热器的热交换介质进口相连通； 1#醪液换热器的热交换介质出口和后液化罐的进口相连通；后液化罐的出口经后液化泵和2#醪液换热器的热交换介质进口相连通；2#醪液换热器的热交换介质出口和所述糖化罐进口相连通；糖化罐和一次蒸汽管道相连通；糖化罐上分别设有加入糖化酶的糖化酶罐和加入硫酸的浓硫酸罐；糖化罐的出口经糖化出料泵将醪液送出发酵。

优选地，上述后熟器由多个串联一起的后熟器罐组成；后液化罐由1#后液化罐和2#后液化罐组成；糖化罐由1#糖化罐和2#糖化罐组成。

进一步地，上述1#醪液换热器和2#醪液换热器为宽通道板式醪液换热器，包括括醪液换热器壳体、热交换介质流通通道、换热醪液流通通道、换热芯体、热交换醪液进口、热交换醪液出口和换热醪液进口、换热醪液出口，热交换介质进口、热交换介质出口和换热醪液进口、换热醪液出口位于醪液换热器壳体上并分别与所述换热芯体的热交换介质流通通道、换热醪液流通通道连通；

热交换介质流通通道的各个板与板之间由点式定距柱固定连接改成方钢线性柱固定连接。

进一步地，上述板式醪液换热器通道的高度为16mm，宽度为100mm。

本***采用两次加液化酶，两步液化，两步醪醪换热，物料分段多次升温和降温：

1、1#前液化罐的温度控制和停留时间是工艺的关键点，温度控制在65~70度刚好是液化酶开始发挥降粘作用的温度，停留时间控制在30~40分钟使液化酶有充足的作用时间；

2、采用改进型全焊接宽通道板式换热器代替螺旋板换热器，板式换热器通道由高度为16mm，宽度为100mm，板与板之间由定距柱点式固定改成方钢式线式固定，解决了粘度大阻力大和物料杂质多造成的堵塞问题。

附图说明

图1和图2为本发明木薯生产食用酒精的***的结构示意图；

图3是本发明的醪液换热器的结构示意图；

1-除砂前罐；2-除砂泵；3-除砂器；4-拌料罐；5-拌料泵；6-1#前液化罐；7-1#醪液换热泵；8-1#醪液换热器；9-2#前液化罐；10-3#前液化罐；11-蒸煮进料泵；12-喷液化器；13-后熟器；14-蒸煮醪泵；15-一次水自管网；16-1#后液化罐；161-1#醪液换热器出口； 17-2#后液化罐；18-后液化泵；19-2#醪液换热器；20-浓硫酸罐；21-1#糖化罐；22-糖化酶罐；23-2#糖化罐；24-糖化出料泵。

81-醪液换热器壳体；82-热交换介质流通通道；83-换热醪液流通通道；84-换热芯体；85-热交换介质进口；86换热醪液出口；87-换热醪液进口；88-方钢线性柱；89-热交换介质出口；84-1-换热板片。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明：

醪液：发酵法生产食用酒精中，物料与水的混合物。

参见图1和图2，一种用于木薯生产酒精的糖化***， 包括除砂前罐1、除砂泵2、除砂器3、拌料罐4、拌料泵5、1#前液化罐6； 1#醪液换热泵7； 1#醪液换热器8、蒸煮进料泵11、喷液化器12、后熟器13、蒸煮醪泵14、后液化罐、后液化泵18、2#醪液换热器18、浓硫酸罐20、1#糖化罐21、糖化酶罐22、2#糖化罐23；糖化出料泵24；

其中除砂前罐1出口连通除砂泵2；

除砂泵2的出口连通除砂器3；除砂器3的出口连接拌料罐4；除砂器3和拌料罐4之间设有除砂槽；

拌料罐4的出口连接拌料泵5；

拌料泵5和2#醪液换热器19的换热醪液流通通道进口； 2#醪液换热器19的换热醪液流通通道出口和1#前液化罐6的进口相通； 1#前液化罐6的出口和1#醪液换热泵7的进口相连通；1#醪液换热泵7的出口和1#醪液换热器8的换热醪液进口相连通；

1#醪液换热器8换热醪液出口和其它前液化罐进口相连通；

上述的其它前液化罐是指除了1#前液化罐6外的前液化罐，本附图中指2#前液化罐9和3#前液化罐10，其2#前液化罐9和3#前液化罐10串联。

其它前液化罐出口和蒸煮进料泵11的进口相连通；蒸煮进料泵11的出口和多个后熟器13的进口相连通；所述蒸煮进料泵出口和后熟器的进口之间设有喷液化器12；

蒸汽管道分别与全部前液化罐和喷液化器12相连通；

多个后熟器13出口经蒸煮醪泵14和1#醪液换热器8的热交换介质进口相连通；此时蒸煮醪为90~95℃；

1#醪液换热器8的热交换介质出口和1#后液化罐16的进口相连通；其中1#后液化罐16和2#后液化罐17串联；

后液化罐的出口经后液化泵18和2#醪液换热器19的热交换介质进口相连通；

2#醪液换热器19的热交换介质出口和1#糖化罐进口相连通；其中1#糖化罐21和2#糖化罐23串联且和一次蒸汽管道相连通；1#糖化罐21上分别设有加入糖化酶的糖化酶罐22和加入硫酸的浓硫酸罐20；

2#糖化罐23的出口经糖化出料泵24将醪液送出发酵。

以木薯为原料生产食用酒精为例：

一、工艺流程简述：

1、原料木薯经粉碎后经搅龙加入工艺水，进入除砂前罐，搅拌均匀后得到木薯粉浆，经除砂泵打入除砂器去除原料中夹杂的泥沙，进入拌料罐。

2、拌料罐中按6单位/克原料加入耐高温α淀粉酶（以下简称液化酶），搅拌均匀后经拌料泵打至2#醪液换热器，与2#后液化罐的液化醪换热，温度升至55~60℃，液化醪同时由75~80℃降温至55~60℃，换热后的55~60℃料浆进入1#前液化罐。

3、1#前液化罐用蒸汽升温至65~70℃，达到木薯的糊化温度，此时液化酶开始起作用，料浆粘度显著降低，输送不再困难。

4、物料从1#前液化罐经1#醪液环热泵打至1#醪液换热器与从后熟器出来的蒸煮醪换热，温度升至80~85℃进入2#前液化罐，同时蒸煮醪由90~95℃降温至75~80℃，进入1#后液化罐。

5、2#、3#前液化罐温度控制在80~85℃，为液化酶最佳作用温度。

6、物料经蒸煮进料泵经喷射液化器与蒸汽均匀混合加热后进入后熟器，后熟器温度控制在90~95℃。

7、物料从后熟器出来后经1#醪液换热器降温后进入1#后液化罐，同时1#后液化罐按4单位/克原料加入液化酶。

8、物料从2#后液化罐经后液化泵打至2#醪液换热器降温至55~60℃，进入糖化罐，糖化罐中加入糖化酶。

本工艺在不利用其他工序热能的情况下，酒精生产中液糖化工序蒸汽（8Kg/cm²饱和蒸汽）消耗在200Kg以内。

本工艺可满足酒精浓醪发酵的需求，在兼顾能耗的前提下解决了高浓度醪液的输送问题，醪液浓度可达25Bx^。以上，发酵终了酒精含量可达14%（V/V）以上。

二、各项工艺控制指标：

1、粉碎粒度：∅1.6~1.8m 拌料温度： 35~40℃

拌料加水比：1：2.3~2.5 拌料浓度：25~26BX°

2、1#前液化罐液化酶添加量：6单位/克原料

1#前液化罐温度：65~70℃

1#前液化罐停留时间：30~40min

2#、3#前液化罐温度：80~85℃

2#、3#前液化罐停留时间：60~90min

3、喷射液化器温度：90~95℃

后熟器停留时间：40~60min

4、1#后液化罐液化酶添加量：4单位/克原料

后液化罐温度：75~80℃

后液化罐停留时间：60~90min

5、糖化罐糖化酶添加量：150~200单位/克原料、

糖化罐温度：55~60℃

糖化罐停留时间：40~60min。

参看图3，醪液换热器包括醪液换热器壳体81、热交换介质流通通道82、换热醪液流通通道83、换热芯体84、热交换醪液进口85、热交换醪液出口89和换热醪液进口87、换热醪液出口86，热交换介质进口85、热交换介质出口89和换热醪液进口13、换热醪液出口87位于醪液换热器壳体上并与换热芯体84连通。

醪液换热器壳体81为组合式结构，由上下前后4个侧板通过螺栓连接组成，两端设置端盖，由此构成可以全拆卸的醪液换热器壳体81， 安装和维修十分方便。

热交换介质进口85、热交换介质出口89和换热醪液进口87、换热醪液出口86分别位于前后两侧板的两端部位。

相对于本发明的木薯醪液换热器，换热板片84-1的层数和宽度相对比其它的普通醪液换热器大得多，其换热板片84-1之间为现有技术时，换热醪液压力较大时换热板片84-1产生弹性变形而导致的热交换介质断流，板与板（片）之间为点式定距柱固定连接，当木薯醪液通过，由于木薯醪液的浓度大，且含大量纤维，在直接使用时容易在定距柱（相当于背景技术的支撑件25）形成阻塞。

本实施方式在热交换介质流通通道82的各个板与板之间由点式定距柱固定改成方钢线性柱固定连接，即换热芯体84由若干换热板片84-1与两侧隔板采用沿醪液顺向方向钢式线式构成。

通过上面的改进，其原来呈一片片状流动的热交换介质流通通道82改成了一个个单独的通道。

原来通道由于定距柱呈点式，木薯醪液的杂质就会挂在定距柱上，很快就会发生堵塞，清理时间频率高，严重影响生产效率。

而在改定距柱的点式为方钢线性柱后，木薯醪液就没有了挂点，顺利通过了通道。

为了进一步克服醪液换热器容易堵塞，其板式换热器通道高度由12mm改成16mm，宽度60mm改成100mm。

这样不影响热交换介质流通通道82的膨胀，同时保证热交换介质流通通道82截面的木薯醪液相对于最佳尺寸，进而保证热交换介质的正常流动。

本发明的醪液换热器在没有改进前，几乎二、三周都要进行检修，通过改进后只需要在三个月进行维护就能够正常工作。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于木薯生产酒精的糖化***， 包括除砂前罐、除砂泵、除砂器、拌料罐、拌料泵、1#前液化罐； 1#醪液换热泵； 1#醪液换热器、蒸煮进料泵、喷液化器、后熟器、蒸煮醪泵、后液化罐、后液化泵、2#醪液换热器、浓硫酸罐、糖化罐、糖化出料泵；

其中所述除砂前罐出口连通除砂泵；

所述除砂泵的出口连通所述除砂器；所述除砂器的出口连接所述拌料罐；

所述拌料罐的出口连接所述拌料泵；

所述拌料泵和所述2#醪液换热器的换热醪液流通通道进口；所述2#醪液换热器的换热醪液流通通道出口和所述1#前液化罐的进口相通；所述1#前液化罐的出口和1#醪液换热泵的进口相连通，

所述1#醪液换热泵的出口和1#醪液换热器的换热醪液进口相连通；

所述1#醪液换热器换热醪液出口和前液化罐进口相连通；

所述前液化罐出口和所述蒸煮进料泵的进口相连通；

所述蒸煮进料泵的出口和后熟器的进口相连通；所述蒸煮进料泵出口和所述后熟器的进口之间设有喷液化器；蒸汽管道分别与全部前液化罐和所述喷液化器相连通；

所述后熟器出口经所述蒸煮醪泵和1#醪液换热器的热交换介质进口相连通；

所述1#醪液换热器的热交换介质出口和后液化罐的进口相连通；

所述后液化罐上设有加入液化酶的装置；

所述后液化罐的出口经后液化泵和所述2#醪液换热器的热交换介质进口相连通；

所述2#醪液换热器的热交换介质出口和所述糖化罐进口相连通；所述糖化罐和一次蒸汽管道相连通；

所述糖化罐上分别设有加入糖化酶的糖化酶罐和加入硫酸的浓硫酸罐；

所述糖化罐的出口经糖化出料泵将醪液送出发酵。

2.如权利要求1所述的糖化***，其特征在于，所述后熟器由多个串联一起的后熟器罐组成；

所述后液化罐由1#后液化罐和2#后液化罐组成；

所述糖化罐由1#糖化罐和2#糖化罐组成。

3.如权利要求1所述的糖化***，其特征在于，所述1#醪液换热器和2#醪液换热器为宽通道板式醪液换热器，包括括醪液换热器壳体、热交换介质流通通道、换热醪液流通通道、换热芯体、热交换醪液进口、热交换醪液出口和换热醪液进口、换热醪液出口，所述热交换介质进口、热交换介质出口和换热醪液进口、换热醪液出口位于醪液换热器壳体上并分别与所述换热芯体的热交换介质流通通道、换热醪液流通通道连通；

所述热交换介质流通通道的各个板与板之间由点式定距柱固定连接改成方钢线性柱固定连接。

4.如权利要求3所述的糖化***，其特征在于，所述板式醪液换热器通道的高度为16mm，宽度为100mm。