CN101348816A - 低温蒸煮技术在酒精生产中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低温蒸煮技术在酒精生产中的应用。其方法是:先将淀粉乳打到预煮罐,加入碱性物质调整pH值,预热后低温蒸煮,在预液化罐中加入少量的液化酶,加热保温后压入闪蒸罐并降温,然后由液化泵送入糖化罐中,在糖化罐内用硫酸调整pH值,并加入适量的糖化酶糖化后,用泵经过换热器将其温度降到30-34℃送到发酵工段进行发酵。此新技术的关键是使糖化醪中的淀粉最大限度地转变为短链的多糖,一定量的还原糖,以便供酵母使用,糖化率要达到20-40%。本发明节约了酒精生产中的许多蒸汽,按10万吨酒精/年,每年可节约成本865.8万元人民币。本发明不但应用在酒精生产中,还可以广泛应用在玉米深加工领域。具有方法科学,简单易行,节能且环保及产品性价比高的特点。
Description
技术领域
本发明涉及玉米深加工领域一种新技术的应用,特别是玉米深加工中一种低温蒸煮技术在酒精生产中的应用,属于原料制备技术领域。
背景技术
目前,酒精生产过程中,多数厂家在液化糖化工序多数采用中温蒸煮工艺。还有少数老厂仍采用高温蒸煮工艺来生产酒精。用上述两种方法生产酒精能耗高、利润低。近几年,低温蒸煮技术虽然在酒精生产中有几个厂应用。但由于生产工艺采用的是干法粉碎,在液化糖化工序中存在着生产工艺复杂、能耗高及生产效率低的不足。其生产过程中不提取玉米中的胚芽、纤维和蛋白,因此,液化醪中淀粉纯度相对降低,在生产过程中降低了生产效率;由于有油脂成份(玉米当中的胚芽)和纤维都参与发酵(发酵过程主要需要糖和蛋白及微量元素),因此在发酵过程中产生的副产物多,影响发酵效果;当发酵成熟醪进入蒸馏工序提纯时,又增加了下道工序的工作负荷。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的不足,而提供一种制备方法简单、节能且环保的玉米深加工低温蒸煮技术在酒精生产中的应用方法。为实现上述目的,本发明是通过下述技术方案实现的:
本发明所采用的是玉米低温蒸煮技术,且为湿法粉碎。即酒精的生产是从淀粉乳开始的。淀粉乳---玉米经过浸泡45-50小时后,进行两次研磨,分离胚芽;再经过几次筛分,将纤维分离出来,最后生产出用于酒精生产的淀粉乳。
本发明是通过下述工艺步骤实现的:
淀粉乳通过淀粉乳阀门(1)进入淀粉乳储罐(24),用淀粉乳泵(23)将淀粉乳打到预煮罐(3)内,用碱性物质将PH值调到5.8~6.5,同时加入少量蒸汽,用工艺水将淀粉乳浓度调到11~13波美度(即:干物质含量19.5-23.0%),预煮罐(3)出来的料液通过高度差自行流动到预液化罐(22)中,在预液化罐(22)中加入少量的液化酶。将该料液预热到55-60℃,然后用预液化醪泵(21)打入蒸汽喷射器(8)将该料液瞬间加热到92-95℃,并在维持管(9)内保温3-5分钟,从维持管(9)出来的料液通过离心泵压入闪蒸罐(10),在此料液被瞬间降温到90℃后自行流入液化罐(20)中,在液化罐(20)内液化90分钟后,通过换热器(18)将其温度降到58-60℃,然后由液化醪泵(19)送入糖化罐(17)中。在糖化罐内用硫酸将PH值调到4.0-4.5并加入适量的糖化酶(13),糖化约1小时后,用糖化醪泵(16)经过换热器(15)将其温度降到30-34℃送到发酵工段进行发酵。
上述低温蒸煮闪蒸罐(10)是在常压下工作。
在此工序设有CIP(碱液自动清洗装置)清洗系统,能够对系统内所有设备和管道进行杀菌清洗,保证生产正常运行。
此新技术的关键是使糖化醪中的淀粉最大限度地转变为短链的多糖,一定量的还原糖,以便供酵母使用,糖化率要达到20-40%。(糖化醪---在酒精生产过程中,经过液化糖化处理后的料液;糖化率---糖化醪的还原糖与外观糖(即锤度)的比值再乘以100%所得的数值为糖化醪的糖化率)。
此低温蒸煮技术与中温蒸煮技术相比有四大优势
1、工艺先进
中温蒸煮闪蒸罐是在负压下工作,真空度为0.01-0.015Mpa,增加了控制点;而此低温蒸煮闪蒸罐是在常压下工作,物料在闪蒸罐中只是一走一过。
2、设备简单
由于中温蒸煮闪蒸罐是在负压下工作,因此需要有真空泵为其抽真空,还要有冷凝器,用于冷却被抽出的气体,还要有冷凝水回收装置及相应的管道、阀门、自控仪表等;而此低温蒸煮闪蒸罐是在常压下工作,不用上述中温蒸煮过程中的那些设备、管道、仪表等,因此节省投资,也节省了维修费用。
3、节约用电
中温蒸煮闪蒸罐是在负压下工作,需要有真空泵工作,每小时用电约15千瓦(按10万吨酒精/年规模计算),全年按330天计,则全年节约用电118800千瓦,每千瓦按现价0.6元计,则全年节约电费71280元.
4、节约用汽
本发明节约了酒精生产中的许多蒸汽,与中温蒸煮工艺相比每吨酒精可节约蒸汽0.481吨,每吨蒸汽按现在市场价180元计,可降低生产成本86.58元/吨酒精。按10万吨酒精/年,每年可为企业节约成本865.8万元人民币。
本发明不但可以应用在酒精生产中,而且还可以广泛应用在玉米深加工领域,具有很好的应用前景。如:味精、冰醋酸、柠檬酸、赖氨酸等,每吨玉米可节约蒸汽0.155吨,节约煤(以4000大卡计)44公斤。本发明具有方法科学合理,简单易行,节能且环保,产品性价比高的特点。
附图说明:
图1是本发明的工艺系统图。
具体实施方式
实施例
参照图1,淀粉乳通过淀粉乳阀门1进入淀粉乳储罐24,用淀粉乳泵23打到预煮罐3内,氨水通过阀门5进入氨水高位槽6,再进入预煮罐3,将PH值调整至5.8~6.5,同时蒸汽通过蒸汽阀门2加入预煮罐3内,将温度调整至45-50℃,符合GB/T19923-2005标准的工艺水通过阀门4也进入预煮罐3内,将淀粉乳浓度调到11~13波美度(即:干物质含量19.5-23%),预煮罐3出来的料液通过高度差自行流动到预液化罐22中,液化酶(杰能科产品)通过液化酶阀门7进入预液化罐22。同时蒸汽通过蒸汽阀门2也加入到预液化罐22中,将该料液预热到55-60℃,然后用预液化醪泵21打入蒸汽喷射器8,将该料液瞬间加热到92-95℃,并在维持管9内保温3-5分钟,从维持管9出来的料液靠泵压入闪蒸罐10(常压)中,在此料液被瞬间降温到90℃后自行流入液化罐20中,在液化罐20内液化90分钟后通过换热器18将其温度降到58-60℃,然后由液化醪泵19送入糖化罐17中。硫酸通过硫酸阀门12进入硫酸高位槽11,再进入糖化罐17内,将PH值调到4.0-4.5,糖化酶(诺维信产品)通过糖化酶阀门13也加入到糖化罐17,糖化约1小时后,糖化醪经糖化醪泵16,并通过换热器15将其温度降到30-34℃通过阀门14送到发酵工段进行发酵。
检验方法
1、淀粉乳浓度的测定
用带刻度的取样缸(量程500ml)从淀粉乳储罐的取样点取淀粉乳300ml,再取一个250ml的量筒、一个波美计,(量程10~20)一个温度计(量程0~60℃),将淀粉乳倒入量筒内,将波美计放入量筒中,将量筒内的淀粉乳加满,平稳30秒后,读取波美计读数,再将温度计放入量筒中,停留60秒,读取温度计读数。用上述测得的数值查波美度校正表,所得数值为淀粉乳的实际浓度(波美度)。
2、PH值测定。
1)所用仪器
PH计:分度值为0.02PH单位并应备有电磁搅拌器。
2)试剂、材料
标准缓冲液;水(符合GB6682中三级水规格)。
3)检验步骤
从预煮罐的取样点取200ml料液,用离心分离机将其分离,取上清液做为被测溶液。
a)接通仪器电源,仪器预热15分钟。
b)将温度补偿旋钮调至25℃,用接近于被测溶液PH值的两种标准缓冲溶液校正PH计,定位。
c)用水冲洗电极,再用样液洗涤电极,调整样液温度并将温度补偿调至25℃,测定样液的PH值。重复测定操作,直到PH值读数稳定1min为止。所得结果表示至一位小数。
注意:测定时,一定要将温度调节旋钮调节到被测样的温度值后再进行测定。
d)结果的允许差
平行试验之差不得超过0.1PH。
3、温度的测定
用带刻度的取样缸(量程500ml)从预液化罐的取样点取料液约300ml,用温度计(量程为0~100℃)测量其温度,温度计放入其中停留30秒,取出后平视温度计的示值,此温度即为预液化温度。
4、还原糖的测定
1)仪器
电炉(800瓦)、滴定管、三角瓶
2)试剂与试剂标定
a)0.2%葡萄糖溶液。
b)0.5%次甲基兰指示剂:称取次甲基兰0.5g,加蒸馏水并定容至100mL。
c)斐林氏甲、乙液。
3)测定步骤
a)预备试验:取斐林氏甲、乙溶液各5mL放入250mL三角瓶中,加水20mL,混匀后置石棉网上,用电炉加热(在2-3分钟内沸腾),待沸腾后,用滴管逐滴滴入0.2%葡萄糖标准液(注意保持沸腾),待试液兰色近消失时滴入2滴(0.1mL)0.5%次甲基兰,试液复呈现红色为终点。(以上滴定手续应在四分钟内结束)。
b)正式试验:取斐林氏甲、乙液各5mL,放入250mL三角瓶中,加水20mL。混匀后,从滴管中预先加入少于预备试验所耗糖液0.5-1.0mL的0.2%葡萄糖液,置石棉网上用电炉加热,使其在2-3分钟内沸腾,否则应调节电炉。待试液沸腾后,立即加入0.5%次甲基兰2滴,迅速摇匀,继续保持沸腾2分钟(此间如溶液变红,表示糖液加多,应重做),再以每2-3秒一滴的速度滴定至兰色消失。呈现鲜红色为终点(沸腾2分钟后滴定数应在0.5-1.0mL间为宜),记下消耗葡萄糖的毫升数V1。
c)空白试验
准确吸取斐林氏甲、乙液各5mL,放入250mL三角瓶中,加水20mL。混匀后,加入12mL左右的0.2%葡萄糖液,置石棉网上用电炉加热使其沸腾,立即记时2分钟,立即加入次甲基兰1滴,(此间如溶液变红,表示糖液加多,应重做),再以每2-3秒一滴的速度滴定至兰色消失。呈现鲜红色为终点(沸腾2分钟后滴定数应在0.5-1.0mL间为宜),记下消耗葡萄糖的毫升数V。
d)计算
式中:V-空白试验消耗葡萄糖的毫克数。
V1-正式试验消耗葡萄糖的毫克数。
V2-吸取样品的毫升数
0.002-每毫升0.2%葡萄糖标准液中所含葡萄糖的克数;
100-以百分含量计。
5、外观糖的测定
用带刻度的取样缸(500ml量程)从后液化罐的取样点取料液约300ml,在离心分离机中将料液分离。取上清液100ml,将锤度计(量程10~20°Bx)放入其中,同时放入温度计(量程0~60℃)。1分钟后观察锤度计的读数和温度计的读数,对照糖度对照表,查出的数值为实测的糖化醪的外观糖。
三种蒸煮方法比较的技术经济指标
生产方法 | 蒸煮温度 | 耗汽量(吨/吨酒精) |
高温蒸煮 | 145℃ | 2.015 |
中温蒸煮 | 115℃ | 1.235 |
低温蒸煮 | 95℃ | 0.754 |
从上表中可以清楚地看出采用本发明生产的酒精不但质量好,还节约39%的蒸汽。
Claims (3)
1、低温蒸煮技术在酒精生产中的应用,其方法是:先将淀粉乳打到预煮罐(3),加入碱性物质调整PH值,预热后低温蒸煮,在预液化罐(22)中加入少量的液化酶,加热保温后压入闪蒸罐(10)降温进入液化罐(20),然后由液化醪泵(19)送入糖化罐(17)中,在糖化罐(17)内用硫酸调整PH值,并加入糖化酶糖化后,用糖化醪泵(16)经过换热器(15)将其温度降到30-34℃送到发酵工段进行发酵。
2、如权利要求1所述的低温蒸煮技术在酒精生产中的应用,其具体方法是:淀粉乳通过淀粉乳阀门(1)进入淀粉乳储罐(24),用淀粉乳泵(23)打到预煮罐(3)内,氨水通过阀门(5)进入氨水高位槽(6),再进入预煮罐(3),将PH值调整至5.8~6.5,同时蒸汽通过蒸汽阀门(2)加入预煮罐(3)内,将温度调整至45-50℃,工艺水通过阀门(4)也进入预煮罐(3)内,将淀粉乳浓度调到11~13波美度,预煮罐(3)出来的料液通过高度差自行流动到预液化罐(22)中,液化酶通过液化酶阀门(7)进入预液化罐(22),同时蒸汽通过蒸汽阀门(2)也加入到预液化罐(22)中,将该料液预热到55-60℃,然后用预液化醪泵(21)打入蒸汽喷射器(8),将该料液瞬间加热到92-95℃,并在维持管(9)内保温3-5分钟,从维持管(9)出来的料液靠泵压入闪蒸罐(10)中,在此料液被瞬间降温到90℃后自行流入液化罐(20)中,在液化罐(20)内液化90分钟后通过换热器(18)将其温度降到58-60℃,然后由液化醪泵(19)送入糖化罐(17)中,硫酸通过硫酸阀门(12)进入硫酸高位槽(11),再进入糖化罐(17)内,将PH值调到4.0-4.5,糖化酶通过糖化酶阀门(13)也加入到糖化罐(17),糖化约1小时后,糖化醪经糖化醪泵(16),并通过换热器(15)将其温度降到30-34℃后通过阀门(14)送到发酵工段进行发酵。
3、如权利要求1所述的低温蒸煮技术在酒精生产中的应用,其特征在于:所述低温蒸煮闪蒸罐(10)是在常压下工作。
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