CN102899369A - 一种以薯类为原料发酵生产乙醇糖化除砂工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以薯类为原料发酵生产乙醇糖化除砂工艺，将原料粉碎后送入配料罐，进行预酶解，之后送至预热塔预热后进行液化，液化后送至闪蒸罐进行闪蒸，闪蒸后的物料送至糖化罐并加入糖化酶进行糖化处理之后进行一级液固分离，一级分离出的液相送入二级缓冲罐，一级分离出的固相送入洗涤槽进行洗涤，洗涤后的物料进行二级液固分离，二级分离出的固相去干燥工段，二级分离出的液相去配料罐进行配料；二级缓冲罐出来的液相送入一级冷却器作为冷却介质被预热，预热后的物料经灭菌后进行冷却，冷却后的物料送去发酵。本发明在整套工艺中，不仅原料中的细砂被除去，而且热量被有效利用，不需要冷却水，做到了除砂、节能和节水。

Description

一种以薯类为原料发酵生产乙醇糖化除砂工艺

技术领域

本发明属于乙醇生产制备技术领域，尤其涉及一种以薯类为原料进行发酵生产乙醇的糖化工艺。

背景技术

随着石化资源的短缺和能源危机的加剧，发展燃料乙醇和生物燃料是我国能源发展的重要方向。最初，我国生产燃料乙醇的原料主要是玉米和陈化小麦，但随着生产规模的扩大及其它粮食深加工的迅速发展，陈化粮已消耗殆尽，粮食供应开始趋紧，国家已经紧急叫停一些以玉米为原料的项目，所以大力发展以薯类（包括木薯和红薯）、甜高粱和秸秆等非粮作物为原料的乙醇加工项目，具有十分重要的意义。

以薯类为原料生产乙醇与以玉米为原料生产乙醇的工艺基本相同，但由于薯类原料含砂量远大于玉米原料，并且以细砂（面砂）为主，干法脱除困难，若采用湿法除砂则淀粉损失量大，而且面砂仍然难以除尽。这些细砂（面砂）将随物料由糖化到发酵，再到蒸馏，贯穿整个生产过程，造成生产设备、管道和阀门严重磨蚀和堵塞，不但设备维修量大，费用高，而且经常造成停产事故，严重影响了生产过程。另外，传统的以薯类为原料生产乙醇的糖化过程也存在着能量消耗高，冷却水用量大的问题，为此，开发出既能除砂，又能节能节水的糖化工艺可显著降低薯类乙醇的生产成本。

糖化过程是薯类乙醇生产工艺中的重要一环。中国专利CN200810052528.8中的液化醪制备过程是将粉浆送至预液化罐，同时流加液化酶，并通过蒸汽预热至35~55℃，粉浆在预液化罐内停留约10~180分钟后，再送至喷射液化器。喷射器出口物料温度通过控制水蒸气的量控制到82~140℃，粉浆在维持罐内停留5~60分钟后，再进入到液化醪闪蒸罐，将物料温度降至80~100℃，闪蒸凝水作为拌料水使用，或送至污水处理装置。降温后的物料进入液化罐，同时流加淀粉酶，液化醪在液化罐内停留30~240分钟。完成液化操作的液化醪通过冷却器冷却至28~38℃，冷却后的液化醪部分送入酒母扩培罐，部分送至发酵罐。在粉浆的液化过程中有些能量没有进行有效利用，能耗较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种节能节水的以薯类为原料发酵生产乙醇糖化除砂工艺。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种以薯类为原料发酵生产乙醇糖化除砂工艺，将原料粉碎后送入配料罐，采用二级分离机分离出的液相作为配料水进行配料，加入淀粉酶进行预酶解，预酶解后的物料送至预热塔进行预热，经过预热后送至一级缓冲罐进行暂存后泵入喷射液化器，经液化后送至一级维持罐维持一定时间，然后送至闪蒸罐进行闪蒸，闪蒸后的物料送至糖化罐；闪蒸产生的二次蒸汽一部分作为预热塔的加热介质，另一部分经冷凝器进行冷凝，同时作为加热介质加热来自二级冷却器的配料水；物料送至糖化罐后，加入糖化酶进行糖化处理，然后送入一级分离机进行液固分离，一级分离出的液相送入二级缓冲罐，一级分离出的固相送入洗涤槽，加入由冷凝器出来的配料水进行洗涤，洗涤后的物料送入二级分离机进行液固分离，二级分离出的固相去干燥工段，二级分离出的液相去配料罐进行配料；二级缓冲罐出来的液相送入一级冷却器作为冷却介质被预热，预热后的物料进入连续灭菌器，而后送至二级维持罐维持一定时间，然后送入一、二级冷却器进行冷却，冷却后的物料送去发酵；二级冷却器中物料用配料水进行冷却，被加热后的配料水送至冷凝器作为冷却介质。

所述预热塔包括依次串联连接的一级预热塔、二级预热塔；所述闪蒸罐包括依次串联连接的一级闪蒸罐、二级闪蒸罐、三级闪蒸罐；一级闪蒸罐产生的二次蒸汽作为二级预热塔的加热介质，二级闪蒸罐产生的二次蒸汽作为一级预热塔的加热介质，三级闪蒸罐产生的二次蒸汽经冷凝器进行冷凝，同时作为加热介质加热来自二级冷却器的配料水。

在所述配料罐内加入部分淀粉酶，剩余淀粉酶加入一级缓冲罐。

所述物料在一级维持罐维持的时间为  8  分钟～ 10  分钟；物料在二级维持罐维持的时间为  8  分钟～  10 分钟。

所述分离机为过滤机或离心机。

在本发明中，三级闪蒸罐产生的二次蒸汽均被有效利用：一级闪蒸罐产生的二次蒸汽送至二级预热塔进行利用，二级闪蒸罐产生的二次蒸汽送至一级预热塔进行利用，三级闪蒸罐产生的二次蒸汽送至冷凝器进行利用；连续灭菌后物料的热量被有效利用：经一级分离器分离出的液相物料，送至一级冷却器进行预热，预热后的物料进入连续灭菌器进行灭菌处理，利用需要冷却的热物料的热量对灭菌前的物料进行预热，可以有效节能；经一级冷却器冷却后的物料送至二级冷却器，对配料水进行预热，同时将物料温度降至发酵温度，然后送去发酵；糖化过程的水被有效利用：经二级冷却器预热后的配料水被送至冷却器进一步加热，然后送至洗涤槽进行洗涤处理；二级分离机分离出的液相作为配料水进行配料，可以实现水的循环使用，节约用水。

本发明糖化过程中设置了两级缓冲罐、洗涤罐和两级分离机，薯类原料经除砂后仍含有干法除砂难以除去的细砂，通过两级分离机把细砂滞留在固相，因此整个工艺除砂效果显著。

与现有技术相比，本发明的优点是：

1、物料三级闪蒸产生的废热均被有效利用，可以节省能量；

2、连续灭菌后物料的热量作为预热连续灭菌前介质的热量，热量可循环利用；

3、由于在糖化过程中，除去了物料中不可发酵的部分，实现了清液发酵，提高了发酵设备的利用率，减少了蒸馏过程乙醇的损失；

4、整个糖化过程的余热全部回收，不需要冷却水，热量和水被有效利用，节能节水效果显著。

附图说明

图1是本发明工艺流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步说明。

实施例（以木薯为原料）：

如图1所示，木薯粉被送至配料罐1，配料水为来自二级分离机19的液相，加入部分或全部淀粉酶进行预酶解；预酶解后的物料通过泵2送至一级预热塔3和二级预热塔4进行预热，然后送至一级缓冲罐5，加入剩余的淀粉酶后进行暂存；暂存后的物料通过泵6送至喷射液化器7，经喷射液化后送至一级维持罐8维持一段时间，然后送至一级闪蒸罐9、二级闪蒸罐10、三级闪蒸罐11进行闪蒸处理，闪蒸后的物料送至糖化罐14；一级闪蒸产生的二次蒸汽作为二级预热塔4的加热介质，二级闪蒸产生的二次蒸汽作为一级预热塔3的加热介质，三级闪蒸产生的二次蒸汽经冷凝器12进行冷凝，同时作为加热介质加热来自二级冷却器25的配料水。

物料在糖化罐14中加入糖化酶进行糖化处理后，被泵15送入一级分离机16进行液固分离，一级次分离出的液相送入二级缓冲罐20，一级分离出的固相送入洗涤槽17，加入由冷凝器12出来的配料水进行洗涤，洗涤后的物料被泵18送入二级分离机19进行液固分离，二级分离出的固相送去干燥；二级分离出的液相去配料罐1进行配料；二级缓冲罐20出来的液相送入一级冷却器24作为冷却介质进行预热，预热后的物料送到连续灭菌器22，灭菌后的物料送至二级维持罐23维持一段时间，然后送入一级冷却器24和二级冷却器25进行冷却，冷却后的物料送至发酵；二级冷却器25中的物料采用配料水进行冷却，被加热后的配料水送至冷凝器12作为冷却介质。一级预热塔3、二级预热塔4及冷凝器12分别与真空泵13连接。

具体而言：木薯粉被送入配料罐1，配料水为来自二级分离机19的液相，温度为50℃左右，加入2/3的淀粉酶进行预酶解；预酶解后的物料为45℃，送至一级预热塔3和二级预热塔4进行预热至80℃，然后送至一级缓冲罐5，加入剩余的1/3淀粉酶进行暂存；暂存后的物料通过泵6送至喷射液化器7，物料经喷射液化后温度达到95℃，送至一级维持罐8维持10分钟，然后送至一级闪蒸罐9、二级闪蒸罐10、三级闪蒸罐11进行闪蒸处理，闪蒸后的物料降至60℃送至糖化罐14；一级闪蒸产生的85℃二次蒸汽作为二级预热塔的加热介质，二级闪蒸产生的75℃二次蒸汽作为一级预热塔的加热介质，三级闪蒸产生的60℃左右二次蒸汽经冷凝器12进行冷凝，同时作为加热介质加热来自二级冷却器25的配料水，使水温从48℃左右升至55℃。

来自三级闪蒸罐11的物料在糖化罐中加入糖化酶进行糖化24小时后，被泵15送入一级分离机16进行液固分离，一级分离出55℃左右的液相送入二级缓冲罐20，一级分离出的固相送入洗涤槽17，加入由冷凝器12出来的55℃左右配料水进行洗涤，洗涤后的物料被泵18送入二级分离机19进行液固分离，二级分离出的固相送去干燥；二级分离出50℃左右的液相去配料罐1进行配料；二级缓冲罐20出来的50℃左右液相，送入一级冷却器24作为冷却介质进行预热，预热到100℃左右的物料进入连续灭菌器22，灭菌后的物料温度达105℃送至二级维持罐23维持8分钟，然后送入一级冷却器24和二级冷却器25进行冷却，冷却后的物料温度降为32℃被送至发酵工段；二级冷却器25中的物料采用20℃左右的配料水进行冷却，被加热后的配料水温度达到48℃左右送至冷凝器12作为冷却介质，温度可升至55℃左右。

Claims (5)

1.一种以薯类为原料发酵生产乙醇糖化除砂工艺，其特征在于，将原料粉碎后送入配料罐，采用二级分离机分离出的液相作为配料水进行配料，加入淀粉酶进行预酶解，预酶解后的物料送至预热塔进行预热，经过预热后送至一级缓冲罐进行暂存后泵入喷射液化器，经液化后送至一级维持罐维持一定时间，然后送至闪蒸罐进行闪蒸，闪蒸后的物料送至糖化罐；闪蒸产生的二次蒸汽一部分作为预热塔的加热介质，另一部分经冷凝器进行冷凝，同时作为加热介质加热来自二级冷却器的配料水；物料送至糖化罐后，加入糖化酶进行糖化处理，然后送入一级分离机进行液固分离，一级分离出的液相送入二级缓冲罐，一级分离出的固相送入洗涤槽，加入由冷凝器出来的配料水进行洗涤，洗涤后的物料送入二级分离机进行液固分离，二级分离出的固相去干燥工段，二级分离出的液相去配料罐进行配料；二级缓冲罐出来的液相送入一级冷却器作为冷却介质被预热，预热后的物料进入连续灭菌器，而后送至二级维持罐维持一定时间，然后送入一、二级冷却器进行冷却，冷却后的物料送去发酵；二级冷却器中物料用配料水进行冷却，被加热后的配料水送至冷凝器作为冷却介质。

2.如权利要求1所述的以薯类为原料发酵生产乙醇糖化除砂工艺，其特征在于，所述预热塔包括依次串联连接的一级预热塔、二级预热塔；所述闪蒸罐包括依次串联连接的一级闪蒸罐、二级闪蒸罐、三级闪蒸罐；一级闪蒸罐产生的二次蒸汽作为二级预热塔的加热介质，二级闪蒸罐产生的二次蒸汽作为一级预热塔的加热介质，三级闪蒸罐产生的二次蒸汽经冷凝器进行冷凝，同时作为加热介质加热来自二级冷却器的配料水。

3.如权利要求1或2所述的以薯类为原料发酵生产乙醇糖化除砂工艺，其特征在于，在所述配料罐内加入部分淀粉酶，剩余淀粉酶加入一级缓冲罐。

4.如权利要求3所述的以薯类为原料发酵生产乙醇糖化除砂工艺，其特征在于，所述物料在一级维持罐维持的时间为 8   分钟～  10 分钟；物料在二级维持罐维持的时间为 8   分钟～ 10  分钟。

5.如权利要求4所述的以薯类为原料发酵生产乙醇糖化除砂工艺，其特征在于，所述分离机为过滤机或离心机。

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