发明内容
本发明的目的在于克服现有技术不足,提供一种薯类制备乙醇生产过程中酒糟分离的工艺方法。
本发明是将薯类原料制备乙醇生产过程中,在乙醇发酵结束后,就对发酵液进行酒糟分离,从而实现乙醇生产过程中的清液蒸馏和蒸馏后残水的全部回用,有效地解决了薯类乙醇生产企业的污水处理难题。
本发明的酒糟分离工艺方法,不同于以往的酒糟分离工艺方法。以往的酒糟分离工艺方法,都在乙醇蒸馏后进行,发酵液中的酵母细胞,经过蒸馏高温处理,造成酵母细胞破碎和溶解,使大量的酵母蛋白流失到过滤液中,严重影响到酒糟中的蛋白质含量,分离后的酒糟蛋白质含量,一般仅为8%~11%,失去了做饲料的价值,仅能干燥后用于烧锅炉。
薯类制备乙醇生产过程酒糟分离干燥工艺方法,包括原料粉碎工序、液糖化工序、发酵工序、乙醇蒸馏工序,其特征在于以下步骤:
1、酒糟过滤分离:发酵完成的薯类乙醇发酵液,直接进行过滤分离酒糟;采用过滤机,对乙醇发酵液进行间歇式酒糟过滤,发酵液中含有乙醇和活的酵母菌,更有利于酒糟过滤的通透性;发酵液过滤过程中,不得与空气接触,在过滤机开始过滤前,要给过滤机充满水,排净过滤机内的空气,然后加压,达到过滤压力后,开启过滤机进发酵液的阀门,开启过滤机的排液阀门,排出发酵液滤液,收集过滤机内的清水,进入单独贮罐贮存并循环使用,待过滤机内的清水排净后,开始收集发酵液滤液,待过滤压力达到规定值时,关闭进料阀门,采用高压将酒糟中的残液压滤出来,过滤过程中的发酵液滤液,通过管路,收集到发酵液滤液贮罐中贮存;发酵液温度为30℃~35℃,过滤压力为0.5MPa~1.6MPa,发酵液酒糟浓度为5%~10%,过滤时间50min~120min,过滤后酒糟含水量为48%~60%;过滤后的酒糟,收集到酒糟贮存槽中,滤液直接送入发酵液滤液贮罐中;
2、酒糟干燥及乙醇回收:经过过滤分离,得到的酒糟,进行酒糟两级干燥。
(1)第一级干燥温度为70℃~90℃,真空度为-0.05MPa~-0.02MPa,干燥时间为20min~30min;
A、干燥过程中产生的酒糟汽,采用一级冷却器冷却回收乙醇,一级冷却器冷却介质为发酵液过滤后的压滤清液;酒糟汽进口温度为70℃~90℃,酒糟汽冷凝液出口温度为30℃~35℃;一级冷却器出来的汽体,直接进入二级冷却器,回收残余乙醇;
B、二级冷却器冷却介质,采用0℃~4℃的冷水,二级冷却酒糟汽进口温度为30℃~35℃,冷却器冷凝液,出口温度为10℃~15℃;
C、一级冷却器冷凝液和二级冷却器冷凝液,分别收集计量,然后混合得到一级干燥酒糟,汽冷凝液---稀乙醇液,送入稀乙醇贮罐贮存;真空排气口安装水洗罐,回收尾气中的残余乙醇并计量,当水洗罐乙醇浓度达到10%以上时,将其送入过滤液暂贮罐,与滤液混合,一同预热进入粗馏塔蒸馏。
(2)第二级干燥,将第一级干燥出来的湿酒糟,送入第二级干燥;第二级干燥温度为120℃~160℃,真空度为-0.06MPa~-0.03MPa,干燥时间为10min~20min;
A、干燥过程中产生的酒糟汽,进入三级冷却器,回收酒糟中的残余乙醇,冷却器冷却介质为发酵液压滤清液,酒糟汽进口温度为120℃~160℃,酒糟汽冷凝液出口温度为30℃~45℃;
B、酒糟汽冷凝液收集计量后,送入稀乙醇罐,与稀乙醇液混合,混合后的稀乙醇,采用精馏塔底部残水进行预热,稀乙醇进口温度为30℃~35℃,出口温度为65℃~70℃,精馏塔底部残水进口温度为120℃~125℃,出口温度为80℃~90℃,预热后的稀乙醇液,送入乙醇精馏塔,进行乙醇蒸馏,得到乙醇;真空排气口安装水洗罐,回收残余乙醇;干燥的酒糟含水量为13%以下,可直接作粗饲料销售,酒糟中乙醇回收率为96%以上;
3、粗乙醇蒸馏塔塔底水回收:粗乙醇蒸馏塔塔底残液,温度为80℃~85℃,用于发酵液过滤清液预热,得到65℃~70℃粗乙醇塔残液,全部回收,用于粉碎拌料。
本发明对酒糟进行分离,分离出来的酒糟中含有大量的活细胞酵母,可有效地提高酒糟中的蛋白质含量,通过对酒糟进行干燥回收酒糟中的乙醇,干燥后的酒糟蛋白质含量,可在原来的基础上提高5%以上,可有效地解决薯类酒糟蛋白含量低不能做粗饲料的难题,大大提高了薯类酒糟的附加值;实现了薯类制备乙醇生产过程的清液蒸馏,蒸馏后的粗馏塔残水,可全部用于原料粉碎拌料,减少了企业污水处理设备投入,大大降低了吨酒精水耗。本发明技术具有明显的先进性,对以薯类为原料的乙醇生产行业,实现节能减排增效具有巨大作用;对清洁生产过程,开展文明生产操作,具有很好的作用。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作出进一步详细描述。
本发明是薯类原料制备乙醇生产过程中的改进工艺,在乙醇发酵结束后,就对发酵液进行酒糟分离,从而实现乙醇生产过程中的清液蒸馏和蒸馏后残水的全部回用,有效地解决了薯类乙醇生产企业的污水处理难题。
如图1所示,原料粉碎工序、液糖化工序、发酵工序、乙醇蒸馏工序为现有技术,酒糟过滤分离、酒糟干燥及乙醇回收、粗乙醇蒸馏塔塔底水回收为改进工艺。
实施例1
1、酒糟过滤分离:发酵完成的薯类乙醇发酵液直接进行过滤分离酒糟;采用过滤机对乙醇发酵液进行间歇式酒糟过滤,由于发酵液中含有乙醇和活的酵母菌,更有利于酒糟过滤的通透性。在过滤机开始过滤前,要给过滤机充满水,排净过滤机内的空气,然后加压,达到过滤压力后,开启过滤机进发酵液的阀门,同时开启过滤机排出发酵液滤液的阀门,收集过滤机内的清水,进入单独贮罐贮存并循环使用,待过滤机内的清水排净后,开始收集发酵液滤液,待过滤压力达到规定值时,关闭进料阀门,采用高压将酒糟中的残液压滤出来,过滤过程中的发酵液滤液,通过管路收集到发酵液滤液贮罐中贮存。发酵液温度为30℃,过滤压力为0.5MPa,发酵液酒糟浓度为10%,过滤时间为120min,过滤后酒糟含水量经检测为58%。过滤后的酒糟收集到酒糟贮存槽中,滤液直接送入发酵液滤液贮罐中;
2、酒糟干燥及乙醇回收:经过过滤分离,得到的酒糟,进行酒糟两级干燥。
(1)第一级干燥温度为70℃,真空度为-0.02MPa,干燥时间为30min;干燥过程中产生的酒糟汽采用两级冷却回收乙醇,一级冷却采用发酵液过滤后滤液作冷却介质;酒糟汽进口温度为70℃,酒糟汽冷凝液出口温度为30℃;经一级干燥后酒糟水分含量经检测为38.3%,酒糟中乙醇回收率检测核算为71.1%。
(2)一级冷却器出来的汽体,进入二级冷却器回收残余乙醇,二级冷却器冷却介质为0℃水,二级冷却酒糟汽进口温度为30℃,冷却器冷凝液出口温度为10℃;乙醇回收率检测核算为15.1%。
(3)一级冷却器冷凝液与二级冷却器冷凝液计量后,混合得到一级干燥酒糟汽冷凝液---稀乙醇液,送入稀乙醇贮罐贮存。
(4)真空排气口安装水洗罐,回收尾气中的残余乙醇,乙醇回收率检测核算为1.3%。
(5)连续生产过程中,当水洗罐乙醇浓度达到10%以上时,将其送入过滤液暂贮罐与发酵液过滤清液混合,一同预热后进入粗馏塔蒸馏。
(6)第一级干燥出来的湿酒糟,送入第二级干燥,第二级干燥温度为120℃,真空度为-0.06MPa,干燥时间为20min,将干燥过程中产生的酒糟汽进行冷却,回收酒糟中的残余乙醇,冷却器冷却介质为发酵液压滤清液;酒糟汽进口温度为120℃,酒糟汽冷凝液出口温度为30℃,酒糟干燥后的水分含量为13.0%,酒糟汽冷凝液检测核算乙醇回收率为8.7%,检测干燥后酒糟蛋白质含量为17.4%。
(7)二级干燥酒糟汽冷凝液回收计量后,与稀乙醇液混合,混合的稀乙醇采用精馏塔底部残水进行预热,稀乙醇进口温度为30℃,出口温度为65℃,精馏塔底部残水进口温度为120℃,出口温度为80℃,预热后的稀乙醇液直接送入乙醇精馏塔进行乙醇蒸馏,得到乙醇。
(8)真空排气口安装水洗罐,回收残余乙醇;经检测核算乙醇回收率为0.5%。
(9)经核算,酒糟中乙醇总回收率为96.7%。
3、乙醇蒸馏:过滤得到的清液,进入清液贮罐暂存,然后经过预热,预热器预热介质为粗塔底部残液,残液温度为80℃,残液进口压力为0.2MPa,出口压力为0.1MPa,出口温度为65℃;过滤清液进入预热器进口温度为30℃,出口温度为60℃,预热后的过滤液送入粗塔进行蒸馏。采用五塔差压蒸馏设备,对发酵液滤液进行蒸馏。将过滤后的发酵液滤液,经过预热到60℃后,送入乙醇蒸馏粗馏塔中进行乙醇蒸馏,粗塔顶温68℃,塔底温度82℃,粗塔顶压:-0.06MPa,粗塔底压:-0.035MPa,酒汽预热器温度:60℃,粗酒罐液位:50%,粗乙醇浓度:50%(v/v),粗塔底液位50%,塔底残液含乙醇量:0.05%(v/v)以下;粗馏塔蒸馏出的粗乙醇经过水洗塔、精馏塔、脱甲醇塔和除杂质塔,最后得到95%乙醇。
4、粗乙醇蒸馏塔塔底水回收:粗乙醇蒸馏塔塔底残液温度为80℃,用于发酵液过滤清液预热,得到65℃粗乙醇塔残液,然后全部回收,用于粉碎拌料。
实施例2
1、酒糟过滤分离:发酵完成的薯类乙醇发酵液,直接进行过滤分离酒糟;采用过滤机,对乙醇发酵液进行间歇式酒糟过滤,由于发酵液中含有乙醇和活的酵母菌,更有利于酒糟过滤的通透性。发酵液过滤过程中,不得与空气接触,在过滤机开始过滤前,要给过滤机充满水,排净过滤机内的空气,然后加压,达到过滤压力后,开启过滤机进发酵液的阀门,同时开启过滤机排出发酵液滤液的阀门,收集过滤机内的清水,进入单独贮罐贮存并循环使用,待过滤机内的清水排净后,开始收集发酵液滤液,待过滤压力达到规定值时,关闭进料阀门,采用高压将酒糟中的残液压滤出来,过滤过程中的发酵液滤液,通过管路,收集到发酵液滤液贮罐中贮存。发酵液温度为35℃,过滤压力为1.6MPa,发酵液酒糟浓度为5%,过滤时间为120min,过滤后酒糟含水量经检测为48%。过滤后的酒糟收集到酒糟贮存槽中,滤液直接送入发酵液滤液贮罐中。
2、酒糟干燥及乙醇回收:经过过滤分离,得到的酒糟,进行酒糟两级干燥。
(1)第一级干燥温度为90℃,真空度为-0.05MPa,干燥时间为20min;干燥过程中产生的酒糟汽,采用两级冷却回收乙醇,一级冷却采用发酵液过滤后滤液作冷却介质;酒糟汽进口温度为90℃,酒糟汽冷凝液出口温度为35℃;经一级干燥后,酒糟水分含量经检测为30.3%,酒糟中乙醇回收率检测核算为73.1%。
(2)一级冷却器出来的汽体,进入二级冷却器回收残余乙醇,二级冷却器冷却介质为4℃水,二级冷却酒糟汽进口温度为30℃,冷却器冷凝液出口温度为15℃;乙醇回收率检测核算为18.7%。
(3)一级冷却器冷凝液,与二级冷却器冷凝液混合,得到一级干燥酒糟汽冷凝液一稀乙醇液,送入稀乙醇贮罐贮存。
(4)真空排气口安装水洗罐,回收尾气中的残余乙醇,乙醇回收率检测核算为0.9%。
(5)连续生产过程中,当水洗罐乙醇浓度达到10%以上时,将其送入过滤液暂贮罐与滤液混合,一同预热进入粗馏塔蒸馏。
(6)第一级干燥出来的湿酒糟,送入第二级干燥,第二级干燥温度为160℃,真空度为-0.03MPa,干燥时间为10min,干燥过程中产生的酒糟汽,进行冷却回收酒糟中的残余乙醇,冷却器冷却介质为发酵液压滤清液;酒糟汽进口温度为160℃,酒糟汽冷凝液出口温度为45℃,酒糟干燥后的水分含量检测为12.2%,酒糟汽冷凝液检测核算乙醇回收率为4.7%,检测干燥后酒糟蛋白质含量为19.4%。
(7)二级干燥酒糟汽冷凝液回收计量后,与稀乙醇液混合,混合的稀乙醇,采用精馏塔底部残水进行预热,稀乙醇进口温度为35℃,出口温度为70℃,精馏塔底部残水进口温度为125℃,出口温度为90℃,预热后的稀乙醇液直接送入乙醇精馏塔进行乙醇蒸馏,得到乙醇。
(8)真空排气口安装水洗罐,回收残余乙醇,经检测核算乙醇回收率为0.5%。
(9)经核算,酒糟中乙醇总回收率为97.9%。
实施例3
1、酒糟过滤分离:发酵完成的薯类乙醇发酵,进行过滤分离酒糟;采用过滤机,对乙醇发酵液进行间歇式酒糟过滤。发酵液过滤过程中,不得与空气接触,在过滤机开始过滤前,要给过滤机充满水,排净过滤机内的空气,然后加压,达到过滤压力后,开启过滤机进发酵液的阀门,同时开启过滤机排出发酵液滤液的阀门,收集过滤机内的清水,进入单独贮罐贮存并循环使用,待过滤机内的清水排净后,开始收集发酵液滤液,过滤压力达到规定值时,关闭进料阀门,采用高压将酒糟中的残液压滤出来,过滤过程中的发酵液滤液,通过管路,收集到发酵液滤液贮罐中贮存。发酵液温度为35℃,过滤压力为1.0MPa,发酵液酒糟浓度为8%,过滤时间为90min,过滤后酒糟含水量经检测为52%。过滤后的酒糟收集到酒糟贮存槽中,滤液直接送入发酵液滤液贮罐中。
2、酒糟干燥及乙醇回收:经过过滤分离,得到的酒糟,进行酒糟两级干燥。
(1)第一级干燥温度为80℃,真空度为-0.03MPa,干燥时间为25min;干燥过程中产生的酒糟汽,采用两级冷却回收乙醇,一级冷却采用发酵液过滤后,滤液作冷却介质;酒糟汽进口温度为80℃,酒糟汽冷凝液出口温度为30℃;经一级干燥后酒糟水分含量经检测为30.5%,酒糟中乙醇回收率检测核算为73.5%。
(2)一级冷却器出来的汽体,进入二级冷却器,回收残余乙醇,二级冷却器冷却介质为4℃水,二级冷却酒糟汽进口温度为30℃,冷却器冷凝液出口温度为15℃;乙醇回收率检测核算为16.9%。
(3)一级冷却器冷凝液与二级冷却器冷凝液混合,得到一级干燥酒糟汽冷凝液---稀乙醇液,送入稀乙醇贮罐贮存。
(4)真空排气口安装水洗罐,回收尾气中的残余乙醇,乙醇回收率检测核算为0.9%。
(5)连续生产过程中,当水洗罐乙醇浓度达到10%以上时,将其送入过滤液暂贮罐与滤液混合,一同预热进入粗馏塔蒸馏。
(6)第一级干燥出来的湿酒糟,送入第二级干燥,第二级干燥温度为160℃,真空度为-0.06MPa,干燥时间为10min,干燥过程中产生的酒糟汽,进行冷却回收酒糟中的残余乙醇,冷却器冷却介质为发酵液压滤清液;酒糟汽进口温度为160℃,酒糟汽冷凝液出口温度为40℃,酒糟干燥后的水分含量为12.6%,酒糟汽冷凝液检测核算乙醇回收率为4.8%,检测干燥后酒糟蛋白质含量为17.8%。
(7)二级干燥酒糟汽冷凝液回收计量后,与稀乙醇液混合,混合的稀乙醇,采用精馏塔底部残水进行预热,稀乙醇进口温度为35℃,出口温度为70℃,精馏塔底部残水进口温度为125℃,出口温度为80℃,预热后的稀乙醇液,送入乙醇精馏塔进行乙醇蒸馏,得到乙醇。
(8)真空排气口安装水洗罐,回收残余乙醇,经检测核算乙醇回收率为0.7%。
(9)经核算,酒糟中乙醇总回收率为96.8%。
实施例4:
1、酒糟过滤分离:发酵完成的薯类乙醇发酵液,直接进行过滤分离酒糟;采用过滤机,对乙醇发酵液进行间歇式酒糟过滤。同时,发酵液过滤过程中,不得与空气接触,在过滤机开始过滤前,要给过滤机充满水,排净过滤机内的空气,然后加压,达到过滤压力后,开启过滤机进发酵液的阀门,同时开启过滤机排出发酵液滤液的阀门,收集过滤机内的清水,进入单独贮罐贮存并循环使用,待过滤机内的清水排净后,开始收集发酵液滤液,过滤压力达到规定值时,关闭进料阀门,采用高压将酒糟中的残液压滤出来,过滤过程中的发酵液滤液,通过管路,收集到发酵液滤液贮罐中贮存。发酵液温度为30℃,过滤压力为1.4MPa,发酵液酒糟浓度为10%,过滤时间为50min,过滤后酒糟含水量经检测为50%。过滤后的酒糟收集到酒糟贮存槽中,滤液直接送入发酵液滤液贮罐中。
2、酒糟干燥及乙醇回收:经过过滤分离,得到的酒糟,进行酒糟两级干燥。
(1)第一级干燥温度为70℃,真空度为-0.05MPa,干燥时间为20min;干燥过程中产生的酒糟汽采用两级冷却回收乙醇,一级冷却采用发酵液过滤后滤液作冷却介质;酒糟汽进口温度为70℃,酒糟汽冷凝液出口温度为30℃;经一级干燥后酒糟水分含量经检测为28.5%,酒糟中乙醇回收率检测核算为75.6%。
(2)一级冷却器出来的汽体,进入二级冷却器回收残余乙醇,二级冷却器冷却介质为3℃水,二级冷却酒糟汽进口温度为30℃,冷却器冷凝液出口温度为10℃;乙醇回收率检测核算为17.2%。
(3)一级冷却器冷凝液与二级冷却器冷凝液混合,得到一级干燥酒糟汽冷凝液---稀乙醇液,送入稀乙醇贮罐贮存;
(4)真空排气口安装水洗罐,回收尾气中的残余乙醇,乙醇回收率检测核算为0.7%。
(5)连续生产过程中,当水洗罐乙醇浓度达到10%以上时,将其送入过滤液暂贮罐与滤液混合,一同预热进入粗馏塔蒸馏。
(6)将第一级干燥出来的湿酒糟,送入第二级干燥,第二级干燥温度为150℃,真空度为-0.03MPa,干燥时间为20min,干燥过程中产生的酒糟汽,进行冷却回收酒糟中的残余乙醇,冷却器冷却介质为发酵液压滤清液;酒糟汽进口温度为150℃,酒糟汽冷凝液出口温度为45℃,酒糟干燥后的水分含量为12.5%,酒糟汽冷凝液检测核算乙醇回收率为3.1%,检测干燥后酒糟蛋白质含量为16.8%。
(7)将二级干燥酒糟汽冷凝液,回收计量后与稀乙醇液混合,混合的稀乙醇采用精馏塔底部残水进行预热,稀乙醇进口温度为33℃,出口温度为66℃,精馏塔底部残水进口温度为125℃,出口温度为85℃,预热后的稀乙醇液直接送入乙醇精馏塔进行乙醇蒸馏,得到乙醇。
(8)真空排气口安装水洗罐,回收残余乙醇,经检测核算乙醇回收率为0.8%。
(9)经核算,酒糟中乙醇总回收率为97.4%。
实施例5
1、酒糟过滤分离:发酵完成的薯类乙醇发酵液,直接进行过滤分离酒糟;采用过滤机,对乙醇发酵液进行间歇式酒糟过滤,由于发酵液中含有乙醇和活的酵母菌,更有利于酒糟过滤的通透性。发酵液过滤过程中不得与空气接触,在过滤机开始过滤前,首先要给过滤机充满水,排净过滤机内的空气,然后加压,达到过滤压力后开启过滤机进发酵液的阀门,同时开启过滤机排出发酵液滤液的阀门,收集过滤机内的清水,进入单独贮罐贮存并循环使用,待过滤机内的清水排净后,开始收集发酵液滤液,待过滤压力达到规定值时,关闭进料阀门,采用高压将酒糟中的残液压滤出来,过滤过程中的发酵液滤液,都通过管路收集到发酵液滤液贮罐中贮存。发酵液温度为35℃,过滤压力为0.5MPa,发酵液酒糟浓度为5%,过滤时间为50min,过滤后酒糟含水量经检测为60%。过滤后的酒糟收集到酒糟贮存槽中,滤液直接送入发酵液滤液贮罐中。
2、酒糟干燥及乙醇回收:经过过滤分离,得到的酒糟,进行酒糟两级干燥。
(1)第一段干燥温度为90℃,真空度为-0.02MPa,干燥时间为30min;干燥过程中产生的酒糟汽采用两级冷却回收乙醇,一级冷却采用发酵液过滤后,滤液作冷却介质;酒糟汽进口温度为70℃,酒糟汽冷凝液出口温度为30℃;经一级干燥后酒糟水分含量经检测为29.9%,酒糟中乙醇回收率检测核算为74.7%。
(2)一级冷却器出来的汽体直接进入二级冷却器回收残余乙醇,二级冷却器冷却介质为4℃水,二级冷却酒糟汽进口温度为30℃,冷却器冷凝液出口温度为15℃;乙醇回收率检测核算为17.0%。
(3)一级冷却器冷凝液与二级冷却器冷凝液混合,得到一级干燥酒糟汽冷凝液---稀乙醇液,送入稀乙醇贮罐贮存。
(4)真空排气口安装水洗罐,回收尾气中的残余乙醇,乙醇回收率检测核算为0.5%。
(5)连续生产过程中,当水洗罐乙醇浓度达到10%以上时,将其送入过滤液暂贮罐与滤液混合,一同预热进入粗馏塔蒸馏。
(6)将第一级干燥出来的湿酒糟,送入第二级干燥,第二级干燥温度为140℃,真空度为-0.03MPa,干燥时间为20min,干燥过程中产生的酒糟汽,进入冷却回收酒糟中的残余乙醇,冷却器冷却介质为发酵液压滤清液;酒糟汽进口温度为140℃,酒糟汽冷凝液出口温度为45℃,酒糟干燥后的水分含量为12.8%,酒糟汽冷凝液检测核算乙醇回收率为4.7%,检测干燥后酒糟蛋白质含量为17.1%。
(7)将二级干燥酒糟汽冷凝液回收计量后,与稀乙醇液混合,混合的稀乙醇采用精馏塔底部残水进行预热,稀乙醇进口温度为35℃,出口温度为67℃,精馏塔底部残水进口温度为125℃,出口温度为90℃,预热后的稀乙醇液直接送入乙醇精馏塔进行乙醇蒸馏,得到乙醇。
(8)真空排气口安装水洗罐,回收残余乙醇,经检测核算乙醇回收率为0.5%。
(9)经核算,酒糟中乙醇总回收率为97.4%。