CN103667016A - 一种淀粉液化蒸汽的回收系统及其回收方法 - Google Patents

一种淀粉液化蒸汽的回收系统及其回收方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及蒸汽回收领域，公开了一种淀粉液化蒸汽的回收方法。该淀粉液化蒸汽的回收方法包括以下步骤：A、将淀粉置于一次液化装置进行一次液化；B、将一次液化后的产物置于一次闪蒸装置进行一次闪蒸，所得蒸汽输入蒸发器；C、将一次闪蒸后的产物置于液化维持柱进一步液化；D、将所述液化维持柱处理后的产物置于二次液化装置，进行二次液化；E、将二次液化后的产物置于第一换热器进行热交换；F、热交换后的产物进入二次闪蒸装置进行二次闪蒸，所得蒸汽输入所述蒸发器。该方法主要利用闪蒸装置、换热器、液化装置、液化维持柱和蒸发器，对淀粉液化过程中的蒸汽进行回收利用，有利于降低制糖成本。

Description

一种淀粉液化蒸汽的回收系统及其回收方法
技术领域
本发明涉及蒸汽回收领域，具体地说涉及一种淀粉液化蒸汽的回收系统及其回收方法。
背景技术
在发酵过程中，有些微生物不能直接利用淀粉，因此当以淀粉为原料时，必须先将淀粉水解成葡萄糖，才能供发酵使用。将淀粉分解成葡萄糖的过程称为淀粉的糖化。淀粉的糖化分为三步：第一步，将淀粉进行蒸煮，将淀粉分子自固体结晶格子中释放，形成胶状的淀粉糊，称为淀粉的糊化；第二步，利用酸、高温、淀粉液化酶等使糊化淀粉分解成糊精和低聚糖，称为淀粉的液化，液化淀粉的黏度大大降低，流动性提高；第三步，将糊精和低聚糖进一步水解，转变为葡萄糖，称为糖化。其中，淀粉的液化是一个非常重要的过程。
目前，淀粉的液化一般是利用高温蒸汽和淀粉液化酶结合对淀粉进行液化。液化过程使用的高温蒸汽耗量很大，在液化结束后这些蒸汽大部分被排放到环境中，造成了能量的浪费，不利于制糖成本的降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种淀粉液化蒸汽的回收系统及其回收方法，将淀粉液化过程中的蒸汽进行回收利用，有利于降低制糖成本。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种淀粉液化蒸汽的回收系统，包含：一次液化装置、一次闪蒸装置、液化维持柱、二次液化装置、第一换热器、二次闪蒸装置和蒸发器；所述一次液化装置和所述一次闪蒸装置相连，所述一次闪蒸装置和所述液化维持柱相连，所述液化维持柱和所述二次液化装置相连，所述二次液化装置和所述第一换热器相连，所述第一换热器和所述二次闪蒸装置相连，所述蒸发器分别和所述一次闪蒸装置和所述二次闪蒸装置相连。
另外，本本发明还提供了一种淀粉液化蒸汽的回收方法，包括如下步骤：A、将淀粉置于一次液化装置进行一次液化；B、将一次液化后的产物置于一次闪蒸装置进行一次闪蒸，所得蒸汽输入蒸发器；C、将一次闪蒸后的产物置于液化维持柱进一步液化；D、将所述液化维持柱处理后的产物置于二次液化装置，进行二次液化；E、将二次液化后的产物置于第一换热器进行热交换；F、热交换后的产物进入二次闪蒸装置进行二次闪蒸，所得蒸汽输入所述蒸发器。
本发明实施方式相对于现有技术而言，由一次液化装置、一次闪蒸装置、液化维持柱、二次液化装置、第一换热器、二次闪蒸装置和蒸发器组成的淀粉液化蒸汽的回收系统可以实现对淀粉液化过程中的蒸汽进行回收利用：现有技术中，淀粉液化过程中的高温蒸汽被直接排放，蒸汽没有回收而被浪费；本发明实施方式中，淀粉、蒸汽及其它产物依次通过一次液化装置、一次闪蒸装置、液化维持柱、二次液化装置、第一换热器和二次闪蒸装置，从二次闪蒸装置出来的物质即为液化淀粉，完成淀粉的液化过程。液化蒸汽的回收系统在现有技术的淀粉液化系统的基础上中增加了第一换热器和蒸发器，其中，第一换热器是套管式换热转置，该装置的一边为液化淀粉和蒸汽，另一边是糖类产品，液化淀粉和蒸汽的部分能量通过间接传热的方式传递给糖类产品，将糖类产品进行加热，从而将蒸汽和液化淀粉的能量进行回收利用；一次闪蒸装置和二次闪蒸装置都和蒸发器相连，使得一次闪蒸装置和二次闪蒸装置中的高温蒸汽进入蒸发器中，对蒸发器中的糖类物质进行蒸发，实现对蒸汽的再次利用。
另外，在所述步骤F之后还包括以下步骤：G、将二次闪蒸后的产物置于三次闪蒸装置进行三次闪蒸，所得蒸汽输入所述蒸发器。
三次闪蒸装置分别和二次闪蒸装置和蒸发器相连，三次闪蒸装置中的蒸汽通过管道输入蒸发器中进行回收利用。
另外，在所述步骤G之后还包括以下步骤：H、将三次闪蒸后的产物置于第二换热器进行热交换。
所述第二换热器和所述三次闪蒸装置相连，第二换热器的作用和第一换热器的作用相同，该装置的一边为液化淀粉和蒸汽，另一边是糖类产品，液化淀粉和蒸汽的部分能量通过间接传热的方式传递给糖类产品，从而对蒸汽和液化淀粉的能量进行回收利用。
另外，在所述步骤H之后还包括以下步骤：I、经热交换的产物进入四次闪蒸转置进行四次闪蒸，所得蒸汽输入所述蒸发器。
四次闪蒸装置分别和第二换热器和蒸发器相连，四次闪蒸装置中的蒸汽通过管道输入蒸发器中进行回收利用。
另外，所述的蒸发器为五效蒸发器。
五效蒸发器就是将五个蒸发器进行串联，第一个蒸发器产生的蒸汽作为加热蒸汽，其余四个蒸发器均以前一个蒸发器的二次蒸汽作为加热蒸汽，从而实现热能在蒸发器之间多次利用，减低能耗。也就是说，五效蒸发器的每个蒸发器需要的蒸汽的温度不相同，因此，在回收利用各个闪蒸装置中的蒸汽时，可以根据从闪蒸装置中输出的蒸汽的温度，选择性的将这些蒸汽输入对应的蒸发器中，从而实现蒸汽的匹配利用。
附图说明
图1是根据本发明第一实施方式的淀粉液化蒸汽的回收系统的结构示意图；
图2是根据本发明第二实施方式的淀粉液化蒸汽的回收系统的结构示意图；
图3是根据本发明第三实施方式的淀粉液化蒸汽的回收方法的流程图；
图4是根据本发明第四实施方式的淀粉液化蒸汽的回收方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。
本发明的第一实施方式涉及一种淀粉液化蒸汽的回收系统，其结构示意图如图1所示。在本实施方式中，淀粉液化蒸汽的回收系统包括：一次液化装置、一次闪蒸装置、液化维持柱、二次液化装置、第一换热器、二次闪蒸装置和蒸发器；一次液化装置和一次闪蒸装置相连，一次闪蒸装置和液化维持柱相连，液化维持柱和二次液化装置相连，二次液化装置和第一换热器相连，第一换热器和二次闪蒸装置相连，蒸发器分别和一次闪蒸装置和二次闪蒸装置相连。其中，蒸发器为五效蒸发器，由5个蒸发器串联而成，这5个蒸发器分别命名为第一效蒸发器、第二效蒸发器、第三效蒸发器、第四效蒸发器和第五效蒸发器。
现有技术中，淀粉液化过程中的高温蒸汽被直接排放，蒸汽没有回收而被浪费；本发明实施方式中，淀粉、蒸汽及其它产物依次通过一次液化装置、一次闪蒸装置、液化维持柱、二次液化装置、第一换热器和二次闪蒸装置，从二次闪蒸装置出来的物质即为糊精和低聚糖，完成淀粉的液化过程。液化蒸汽的回收系统在现有技术的淀粉液化系统的基础上中增加了第一换热器和蒸发器，其中，第一换热器是套管式换热转置，该装置的一边为液化淀粉和蒸汽，另一边是糖类产品，液化淀粉和蒸汽的部分能量通过间接传热的方式传递给糖类产品，从而将蒸汽能量进行回收利用；一次闪蒸装置和二次闪蒸装置都和蒸发器相连，使得一次闪蒸装置和二次闪蒸装置中的高温蒸汽进入蒸发器中，对蒸发器中的糖类物质进行蒸发，实现对蒸汽的再次利用。
本发明的第二实施方式涉及一种淀粉液化蒸汽的回收系统，其结构示意图如图2所示。第二实施方式在第一实施方式的基础上做了进一步改进，主要改进之处在于：本实施方式还包括三次闪蒸装置、第二换热器和四次闪蒸装置；二次闪蒸装置和三次闪蒸装置相连，三次闪蒸装置和第二换热器相连，第二换热器和四次闪蒸装置相连；三次闪蒸装置和四次闪蒸装置分别和蒸发器相连。
在本实施方式中，增加了三次闪蒸装置、第二换热器和四次闪蒸装置，该增加的部件都可以进一步对液化过程中的蒸汽进行回收利用，从而提高蒸汽的回收利用率。其中，三次闪蒸装置和四次闪蒸装置的工作原理和一次闪蒸装置和二次闪蒸装置相同，第二换热器和第一换热器的作用原理相同。
本发明的第三实施方式涉及一种淀粉液化蒸汽的回收方法，其流程如图3所示。在本实施方式中，淀粉液化蒸汽的回收方法包括如下步骤：
步骤301，将淀粉置于一次液化装置进行一次液化。
在淀粉中加入淀粉液化酶，将淀粉和淀粉液化酶混合均匀后放入一次液化装置中，通入高温蒸汽，淀粉在高温蒸汽和淀粉酶的作用下进行分解和液化，淀粉最后被部分液化，此时淀粉温度为105-108℃
步骤302，将一次液化后的产物置于一次闪蒸装置进行一次闪蒸，所得蒸汽输入蒸发器。
一次液化后的产物包括部分液化的淀粉和蒸汽；将液化后的产物置于一次闪蒸装置进行一次闪蒸；闪蒸是在不增加能量的前提下，通过降低闪蒸装置的压强使得产物迅速沸腾，从而形成更多的蒸汽，然后这些蒸汽通过管道输入蒸发器。一次闪蒸结束后，部分液化的淀粉的温度下降为约95℃。一次闪蒸后的蒸汽主要用于五效蒸发器中的第一效蒸发器中，用于糖浆加热。
步骤303，将一次闪蒸后的产物置于液化维持柱进一步液化。
在液化维持柱中，部分液化的淀粉在淀粉酶的作用下进一步分解，使得淀粉的液化比例提高。
步骤304，将液化维持柱处理后的产物置于二次液化装置，进行二次液化。
从液化维持柱中出来的产物进入二次液化装置中，通入高温蒸汽对部分液化的淀粉进一步的液化，最后淀粉的温度达到135-145℃，此时，淀粉基本完全被液化。
步骤305，将二次液化后的产物置于第一换热器进行换热交换。
第一换热器是套管式换热转置，该装置的一边为液化淀粉和蒸汽，另一边是糖类产品，液化淀粉和蒸汽的部分能量通过间接传热的方式传递给糖类产品，使得糖类产品的温度由55℃上升到83-89℃。步骤306，热交换后的产物进入二次闪蒸装置进行二次闪蒸，所得蒸汽输入所述蒸发器。
热交换后的产物进入二次闪蒸装置进行二次闪蒸，产物出现沸腾，形成大量的蒸汽；然后这些蒸汽通过管道输入蒸发器。二次闪蒸结束后，液化的淀粉的温度约为100℃。二次闪蒸后的蒸汽主要用于五效蒸发器中的第一效蒸发器中，用于糖浆加热。
不难发现，本实施方式为与第一实施方式相对应的淀粉液化蒸汽的回收系统的实施例，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。
本发明的第四实施方式涉及一种淀粉液化蒸汽的回收方法，其流程如图4所示。第四实施方式在第三实施方式的基础上作了进一步改进，主要改进之处在于，在步骤306之后还包括：
步骤407，将二次闪蒸后的产物置于三次闪蒸装置进行三次闪蒸，所得蒸汽输入所述蒸发器。
经过二次闪蒸之后，液化淀粉的温度约为100℃，而经过三次闪蒸后，温度下降为约80℃；三次闪蒸后的蒸汽通过管道输入五效蒸发器的第二效蒸发器中，用于糖浆加热。
步骤408，将三次闪蒸后的产物置于第二换热器进行热交换。
第二换热器为板式换热转置，其作用原理和第一换热器基本相同：该装置的一边为液化淀粉和蒸汽，另一边是制糖过程中的糖化液，液化淀粉和蒸汽的部分能量通过间接传热的方式传递给糖化液，使得糖化液的温度由60℃上升到70-75℃。因此，第二换热器一方面可以将蒸汽能量传递给糖化液进行回收利用，另一方面可以进一步降低液化淀粉和蒸汽的温度。
步骤409，经热交换的产物进入四次闪蒸转置进行四次闪蒸，所得蒸汽输入蒸发器。
进过四次闪蒸，液化淀粉的温度下降为50-60℃，液化过程结束；由于温度低，液化淀粉可以作为制糖流程的下一道工序的原料直接进行使用。此外，四次闪蒸后的蒸汽通过管道输入五效蒸发器的第四效蒸发器中，用于糖浆加热。
由于本实施方式中步骤401-406与第三实施方式中的步骤301-306完全相同，所以此处不再赘述。
不难发现，本实施方式为与第二实施方式相对应的淀粉液化蒸汽的回收系统的实施例，本实施方式可与第二实施方式互相配合实施。第二实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第二实施方式中。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的优选实施例，而在实际应用中，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干修改，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种淀粉液化蒸汽的回收系统，其特征在于，包含：一次液化装置、一次闪蒸装置、液化维持柱、二次液化装置、第一换热器、二次闪蒸装置和蒸发器；
所述一次液化装置和所述一次闪蒸装置相连，所述一次闪蒸装置和所述液化维持柱相连，所述液化维持柱和所述二次液化装置相连，所述二次液化装置和所述第一换热器相连，所述第一换热器和所述二次闪蒸装置相连，所述蒸发器分别和所述一次闪蒸装置和所述二次闪蒸装置相连。
2.根据权利要求1所述淀粉液化蒸汽的回收系统，其特征在于，还包括：三次闪蒸装置；
所述三次闪蒸装置分别和所述二次闪蒸装置和所述蒸发器相连。
3.根据权利要求2所述淀粉液化蒸汽的回收系统，其特征在于，还包括：第二换热器；
所述第二换热器和所述三次闪蒸装置相连。
4.根据权利要求3所述淀粉液化蒸汽的回收系统，其特征在于，还包括：四次闪蒸装置；
所述四次闪蒸装置分别和所述第二换热器和所述蒸发器相连。
5.根据权利要求1至4任一项所述的淀粉液化蒸汽的回收系统，其特征在于，所述蒸发器为五效蒸发器。
6.一种利用权利要求1所述淀粉液化蒸汽的回收系统的淀粉液化蒸汽的回收方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、将淀粉置于一次液化装置进行一次液化；
B、将一次液化后的产物置于一次闪蒸装置进行一次闪蒸，所得蒸汽输入蒸发器；
C、将一次闪蒸后的产物置于液化维持柱进一步液化；
D、将所述液化维持柱处理后的产物置于二次液化装置，进行二次液化；
E、将二次液化后的产物置于第一换热器进行热交换；
F、热交换后的产物进入二次闪蒸装置进行二次闪蒸，所得蒸汽输入所述蒸发器。
7.根据权利要求6所述淀粉液化蒸汽的回收方法，其特征在于，在所述步骤F之后，还包括以下步骤：
G、将二次闪蒸后的产物置于三次闪蒸装置进行三次闪蒸，所得蒸汽输入所述蒸发器。
8.根据权利要求7所述淀粉液化蒸汽的回收方法，其特征在于，在所述步骤G之后，还包括以下步骤：
H、将三次闪蒸后的产物置于第二换热器进行热交换。
9.根据权利要求8所述淀粉液化蒸汽的回收方法，其特征在于，在所述步骤H之后，还包括以下步骤：
I、经热交换的产物进入四次闪蒸转置进行四次闪蒸，所得蒸汽输入所述蒸发器。
10.根据权利要求6至9任一项所述的淀粉液化蒸汽的回收方法，其特征在于，所述蒸发器为五效蒸发器。
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