CN102442884B - 一种在酱油生产过程中回收乙醇的方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种在老抽酱油生产过程中回收乙醇的方法，其包括以下步骤：(1)使用降膜浓缩方式对酱油进行浓缩，产生冷凝液；(2)收集冷凝水，蒸馏出不同浓度的酒液；(3)收集酒精液，按所需规格进行调配，制成成品酒精。本发明对在酱油浓缩过程中产生的冷凝水进行酒精回收，既可回收酒精进行废物利用，提高生产效益，又可减少废物排放，减轻污水处理的负荷，节省能源，保护环境。

Description

一种在酱油生产过程中回收乙醇的方法及设备

技术领域

本发明属于发酵工艺领域，具体涉及一种在酱油生产过程中回收乙醇的方法及设备。

背景技术

酱油是我国一种传统酿造调味品，也是东方饮食必不可少的调味品。典型的酱油分为生抽和老抽两大类。现代老抽生产工艺通常是通过将生抽和焦糖色一起调配，再经过浓缩工序，才制作出体态浓稠的老抽产品，因此制作老抽的过程中应当有一浓缩程序。

最初的老抽浓缩是在开口的煮锅中进行的，即通过在开口的煮锅中加热混合液蒸发水分而浓缩成老抽产品；现在通常采用真空浓缩锅进行老抽浓缩，即在密闭的浓缩锅内通过抽真空加速水分蒸发，从而加快浓缩速度。由于采用了抽真空，能够快速降低水蒸气的分压，加速蒸发的同时还可以适度降低浓缩温度，减少因高温对酱油风味的影响。然而，真空浓缩锅的蒸发面积取决于容器的截面积，其蒸发面积有限，蒸发效率低，蒸汽消耗量大，不能满足现代化大规模生产的要求。现在酱油浓缩生产已开始使用蒸发面积大，生产效率快的降膜浓缩方法。

酱油在发酵过程中会产生少量酒精，这些酒精是高盐稀态发酵酱油的风味成分之一。在浓缩程序之后，在对冷凝水的采样中发现，其中含有1.5～5％不等的酒精，且具有酱油典型的香味。然而，通常是将产生的冷凝水集中收集后输送到废水处理厂处理达标后排放，造成资源的浪费。

发明内容

本发明的一个目的是针对以上要解决的技术问题，提供一种能够在酱油生产过程中有效回收乙醇、增加生产经济效益的方法。

本发明的另一个目的是提供一种专用于该方法的设备。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种在酱油生产过程中回收乙醇的方法，包括以下步骤：

(1)使用降膜浓缩方式对酱油进行浓缩，产生冷凝液；

(2)收集冷凝水，蒸馏出不同浓度的酒精液；

(3)收集酒精液，按所需规格进行调配，制成成品酒精。

作为一种优选实施方式，所述步骤(1)中使用双效降膜浓缩方式。

作为一种优选实施方式，所述步骤(1)中的浓缩温度低于70℃。

作为一种优选实施方式，所述步骤(2)中的蒸馏温度为70～100℃。

作为一种优选实施方式，所述步骤(2)中的冷凝水的酒精度为1-7％V/V。

作为一种优选实施方式，所述步骤(3)中的酒精液的酒精度为30～70％V/V。

本发明还提供了一种专用于在酱油生产过程中回收乙醇的设备，该设备包括降膜浓缩装置和乙醇回收装置，所述降膜浓缩装置的冷凝水出水口与所述乙醇回收装置的进料口相连接。

作为上述设备的一种优选实施方式，所述的降膜浓缩装置上设有一自动在线冲洗装置。

作为上述设备的一种优选实施方式，所述的乙醇回收装置包括通过管路依次相连的再沸器、蒸馏塔筒体和卧式冷凝器。

进一步的，所述的降膜浓缩装置为双效降膜浓缩装置。

与现有技术相比，本发明具有以下明显有益效果：(1)本发明是对在酱油浓缩过程中产生的冷凝水进行酒精回收，既可回收酒精进行废物利用，提高生产效益，又可减少废物排放，减轻污水处理的负荷，节省能源，保护环境；(2)本发明工艺流程步骤合理，简便易操作；(3)采用降膜浓缩方式，酒精的回收效率高；(4)本发明的酒精回收设备能够在不停机的情况下实现自动在线冲洗，并有效防止在降膜浓缩过程中由于结盐而堵塞管道的问题。

附图说明

图1是本发明的双效降膜浓缩装置的的结构简图。

图2是本发明的设有自动在线冲洗装置的双效降膜浓缩装置的结构简图。

图3是本发明提供的乙醇回收装置的结构简图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详述。应当理解，此处所描述的实施例仅仅是用以解释本发明的设计，并不用于限定本发明。

实施例1

本发明采用专用的设备对酱油生产过程中的乙醇进行回收，所采用的专用设备包括降膜浓缩装置和乙醇回收装置，所述降膜浓缩装置的冷凝水出水口与所述乙醇回收装置的进料口相连接。

首先，将待浓缩酱油通过降膜浓缩设备进行浓缩。所述降膜浓缩设备优选为双效降膜浓缩设备，浓缩后所得到的冷凝水的酒精度为约1-7％V/V。此处，酒精度的定义为酒中所含酒精的体积百分比。

降膜浓缩技术是一种新型高效的浓缩技术，通常用于果汁、牛奶的浓缩。这种浓缩方式是待浓缩液沿蒸发器内部列管内表面均匀流下，这样在列管内表面形成一层液膜，该液膜在蒸汽加热和抽真空条件下，快速蒸发水分，同时产生的二次蒸汽还可以作为下一蒸发器的加热热源。其蒸发面积比真空浓缩锅的蒸发面积显著增加，蒸发速度加快，且蒸汽使用效率显著增加，可以进行连续浓缩。通常而言，浓缩设备的效数越多，效率和能效越高，但整体一次性投入越大，鉴于老抽浓缩要求蒸发量不大，同时浓缩温度要求在70℃以下，因此本发明优选使用双效降膜浓缩设备。该双效降膜浓缩设备的具体结构如图1所示。

值得注意的是，由于酱油不同于果汁、牛奶等材料，因而对浓缩设备要求也有所不同。首先，酱油本身偏酸性，因此浓缩设备中和酱油接触的部分材料要具有一定耐酸性；其次，酱油含盐量较高，一般达到15-20％(重量)，浓缩设备和酱油接触部分材料要能够耐受盐溶液腐蚀；再次，酱油中的盐分在浓缩时浓度会进一步提高，超过饱和浓度时会结晶析出，如果过量析出则会在蒸发管表面沉积，逐步导致列管堵塞，降低浓缩效率，最后导致停机；最后，酱油中的挥发性风味物质对酱油的品质十分重要，如果过度损失，则会严重影响老抽品种，因此在设备设计时要尽量平衡蒸发效率和风味损失的关系。这些都是在选择本发明较佳实施方式时所应当进一步考虑到的问题。

作为一种优选的实施方式，该双效降膜浓缩装置应当能够耐受酱油偏酸和高盐含量的介质条件，优选其与酱油接触部分的材料采用316L不锈钢，其他材料则采用304不锈钢；对于该设备列管内表面应当进行机械抛光和电解抛光处理，以增加内表面光洁度，减少盐析出后在管内壁附着的机会；在确保蒸发面积和蒸发速度的情况下，尽量增大列管直径，以降低因盐析出而导致堵塞的机会，优选的列管直径为5～8.5厘米；最高的加热温度优选不超过70℃；设置浓缩液自动回流控制系统，以确保浓缩出来的产品达到所要求的浓度。为便于说明，本发明所采用的双效降膜浓缩装置的结构大致如图1所示，其主要包括依次相连的I效加热器1、I效蒸发室2、II效加热器3、II效蒸发室4、一级预热器6和列管式冷凝器7，所述II效加热器3上还设有二级预热器5。该双效降膜浓缩装置的其他次要结构和部件与现有技术中的降膜浓缩装置实质上相同，并不决定性地影响本发明的技术效果，因此在图1中省略未示出。

本发明最优选的实施方式中，双效降膜浓缩装置的各项技术参数如下：蒸发量为2500kg/h，进料温度为约20℃，进料量为约10000kg/h，进料密度为约1.220-1.230g/ml，出料温度为约50℃，进料量为约7500kg/h，出料浓度为约1.285-1.300g/ml，I效加热蒸汽压力为约0.08MPa，I效蒸发压力为约0.079MPa，I效蒸发温度为62℃，II效加热蒸汽压力为约-0.079MPa，II效蒸发压力为约-0.088MPa，II效蒸发温度为约50℃，用于蒸发的蒸汽耗量为约1400kg/h，用于预热的蒸汽耗量为约200kg/h，单位水分蒸发量蒸汽耗量为0.56kg/kg蒸发水，冷却水耗量为60-80t/h(进水温度31℃，出水温度40℃)。

由于老抽酱油中一般含有15～20％(重量)的食盐，当酱油浓缩时，食盐浓度快速增大到饱和状态后就会结晶析出，从而影响蒸发管通量甚至将其完全堵死，因此优选在双效降膜浓缩设备的I效蒸发室2和II效蒸发室4中增设一个自动在线冲洗装置。设有自动在线冲洗装置在双效降膜浓缩装置在结构简图如图2所示。该自动在线冲洗装置用于在降膜浓缩过程中防止结盐堵塞，通常装设于降膜浓缩装置的加热器上，其包括：设于I效蒸发室2或II效蒸发室4下方的水箱401，该水箱401具有进水口4011和排水口4012；分布器404，该分布器404设于降膜浓缩装置的I效加热器1或II效加热器3顶端，用于将由冲洗管道405喷出的液体均匀地分散在各条降膜列管中；通过冲洗管道405，将下方的水箱401和上方的分布器404相连；靠近水箱401处设有一离心泵402，该离心泵402一端通过冲洗管道405与所述水箱401相连，另一端通过冲洗管道405与所述分布器404相连，该离心泵402用于将所述水箱401中的水泵至所述分布器404中；该离心泵402的功率优选为4.5～8千瓦，最优选为5.5千瓦。该装置还包括至少一个调节阀403，其设于所述冲洗管道405上，用于调节管道的开闭和水的流量。为使控制操作更加简单、安全，优选采用气动调节控制方式，即所述调节阀403优选为气动调节阀。在该优选实施方式中，输入的压缩空气压力优选为0.8Mpa，经过气动调节阀减压后，工作压力保持在0.2～0.5Mpa，最优选为0.4Mpa。

使用上述双效降膜浓缩装置进行浓缩约4小时左右，通过监控酱油浓缩的管道的通量变化，当比开机时流量减25％左右，估计浓缩管道壁有结盐情况，即及时关闭酱油入料，停止进料，开启离心泵402，使其将水箱401中的水经由冲洗管道405泵入I效加热器1或II效加热器3上方的分布器404中，分布器404再将清水均匀分散在各条降膜列管中，进行自动循环冲洗，5-10分钟后停止冲洗，继续进料，排出并收集清洗液后，继续浓缩，从而解决因结盐而导致堵塞列管和停机引起的效率降低的问题。通过这样的过程，可以在不停机的情况下实现自动在线冲洗管壁上的结盐。

实施例2

将降膜浓缩后产生的一效冷凝水和二效冷凝水集中收集后经冷凝水出水口、进料口11输送到专用的乙醇回收装置中，进行进一步的蒸馏和回收。蒸馏前的一效冷凝水和二效冷凝水酒精度约为1-7％(v/v)。

该乙醇回收装置的结构如图3所示，其包括通过管路分别与蒸馏塔筒体8相连的再沸器9和卧式冷凝器10，蒸馏塔筒体8上还可设有至少一个流量计12，冷凝水经进料口11输送至蒸馏塔筒体8中，经再沸器9和卧式冷凝器10循环回收后，通过出料口13收集酒精液。该乙醇回收装置上还可设有带球阀的取样口14，以便于对回收的酒精液进行抽样检测。

作为最优选的实施方式，该设备整体上要求具有至少2.5吨/小时的处理冷凝水的能力，回收后的酒精浓度大于30％(V/V)，小于70％(V/V)。

其中，该乙醇回收装置的蒸馏塔筒体8温度优选为70～100℃，最优选为88℃，最高工作压力优选不大于0.1MPa，容积优选为1200L；该乙醇回收装置的再沸器9的冷凝面积优选为8m2，筒程压力优选为常压，内筒体温度优选为90℃，壳层压力优选为常0.05MPa，壳层温度优选为100℃，最高工作压力优选小于0.5MPa；该乙醇回收装置的卧式冷凝器10的冷凝面积优选为12m，筒程压力为常压，内筒体温度优选为65℃，壳层压力优选为常压，壳层温度优选为30℃，最高工作压力优选为小于0.35MPa。

实施例3

经出料口13收集蒸馏后获得的酒精液。在已进行的多个平行试验中，经检测，回收后的酒精液的浓度为30-70％(v/v)。对于回收获得的酒精液，可以将其作为生产原料重新循环利用，也可以对其进行进一步的加工即可调配成满足不同要求的酒精类延伸产品。

经试验证明，通过本发明提供的方法，能够在制作老抽酱油的过程中有效地回收乙醇，不但可以提高生产效率和产品附加值，创造更多的经济价值，还能够减少冷凝水中的乙醇含量，在一定程度上减轻了废水处理的负担。

本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变型属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。

Claims (1)

1.一种在酱油生产过程中回收乙醇的方法，其特征在于包括以下步骤： 

1）使用降膜浓缩方式对酱油进行浓缩，产生冷凝液；

2）收集冷凝水，蒸馏出不同浓度的酒精液；

3）收集酒精液，按所需规格进行调配，制成成品酒精；

其中，所述步骤 1）中使用双效降膜浓缩方式；所述步骤 1）中的浓缩温度低于70℃；蒸发量为2500kg/h，进料温度为20℃，进料量为10000kg/h，进料密度为1.220-1.230g/ml，出料温度为50℃，进料量为7500kg/h，出料浓度为1.285-1.300g/ml，I效加热蒸汽压力为0.08MPa，I效蒸发压力为0.079MPa，I效蒸发温度为62℃，II效加热蒸汽压力为-0.079MPa，II效蒸发压力为-0.088MPa，II效蒸发温度为50℃，用于蒸发的蒸汽耗量为1400kg/h，用于预热的蒸汽耗量为200kg/h，单位水分蒸发量蒸汽耗量为0.56kg/kg蒸发水，冷却水耗量为60-80t/h，进水温度31℃，出水温度40℃。

2、根据权利要求1 所述的方法，其特征在于：所述步骤 2）中的蒸馏温度为70~100℃。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤 2）中的冷凝水的酒精度为1-7%V/V。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤 3）中的酒精液的酒精度为30~70% V/V。

5、一种专用于权利要求1中所述在酱油生产过程中回收乙醇的方法的设备，其特征在于该专用设备包括双效降膜浓缩装置和乙醇回收装置，所述降膜浓缩装置的冷凝水出水口与所述乙醇回收装置的进料口相连接；所述的降膜浓缩装置上设有一自动在线冲洗装置；所述自动在线冲洗装置包括：设于I效蒸发室或II效蒸发室下方的水箱，该水箱具有进水口和排水口；分布器，该分布器设于降膜浓缩装置的I效加热器或II效加热器的顶端，用于将由冲洗管道喷出的液体均匀地分散在各条降膜列管中；通过冲洗管道，将下方的水箱和上方的分布器相连；靠近水箱处设有一离心泵，该离心泵一端通过冲洗管道与所述水箱相连，另一端通过冲洗管道与所述分布器相连，该离心泵用于将所述水箱中的水泵至所述分布器中；该装置还包括至少一个调节阀，其设于所述冲洗管道上，用于调节管道的开闭和水的流量。

6、根据权利要求5所述的专用设备，其特征在于：所述乙醇回收装置包括通过管路依次相连的再沸器、蒸馏塔筒体和卧式冷凝器。

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