CN104357315A - 一种立式固态淡酒连续发酵设备及工艺 - Google Patents

一种立式固态淡酒连续发酵设备及工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种立式固态淡酒连续发酵设备及工艺，属于酒精生产技术领域。立式固态淡酒连续发酵设备，其包括立式发酵罐，所述立式发酵罐的上部设有布料装置，下部设有出料口；出料口处设有出料上插板和出料下插板；出料上插板和出料下插板由齿轮机构分别连接控制，交替拔出或插入所述立式发酵罐，控制酒醅不断下沉出料。在进料口物料不断送入发酵罐并被均匀分配，物料发酵为酒醅的同时，在重力作用下连续下降，并由出料上插板和出料下插板控制不断出料，出料速度与进料速度配合，形成连续发酵。本发明实现立式连续发酵，降低设备和生产运行成本，并有利于提高产品质量。

Description

一种立式固态淡酒连续发酵设备及工艺
技术领域
本发明涉及一种立式固态淡酒连续发酵设备及工艺，属于酒精生产技术领域。
背景技术
固态法发酵生产酒精的工艺包括以下3种：
第一种是以地下池或半地下池为发酵容器，也用于生产食用醋，其特点是建造成本低。但这种工艺的设备占地面积大，控温困难，产酸高，间歇生产成本高，上层发酵料醅易干燥，发酵时间长。
第二种方法采用滚筒卧式旋转罐进行连续发酵，在一个旋转的滚筒内设置抄料板，在旋转过程中实现翻拌发酵料醅的作用。滚筒一头高，一头低，高端进料，低端出料，连续生产。在滚筒的中间使用冷水喷淋，达到降温冷却的目的。该法的最大缺点是滚筒转动耗能高，设备占地面积大。
第三种是利用其他领域的小型立式液态发酵罐进行发酵生产，受进料和出料的限制，只能完成批次发酵，工艺不能连续，难以实现大规模生产。
发明内容
为实现低成本、高品质的酒精生产，本发明的提供一种立式固态淡酒连续发酵设备及工艺。本发明所采用的技术方案是：
一种立式固态淡酒连续发酵设备，包括立式发酵罐和蒸酒机，所述的立式发酵罐的顶部为料斗，所述料斗的颈部设有进料搅龙。所述料斗的正下方设有布料装置，其包括分料帽，所述分料帽上布有孔眼；所述分料帽的正下方设有筛板，所述筛板的正下方设有匀料耙；所述筛板上设有刮刀。
所述的立式发酵罐的下部设有淋浆板，罐底与所述淋浆板之间留有浆水收集层；所述淋浆板的上方还设有出料上插板和出料下插板；所述出料上插板和所述出料下插板的大小均与所述立式发酵罐的径向大小相匹配，并由齿轮机构分别连接控制，交替拔出或插入所述立式发酵罐；所述出料上插板和所述出料下插板上均布有孔眼；在所述淋浆板和所述出料下插板之间设有出料口。
进一步的，立式固态淡酒连续发酵设备还包括进料系统；所述进料系统包括破碎机，其出料处连接传送搅龙；所述传送搅龙的传送末端设有螺带混合器；所述螺带混合器的出料处正对所述立式发酵罐的料斗。
进一步的，立式固态淡酒连续发酵设备还包括循环淋浆系统；所述循环淋浆系统包括浆水贮罐，其连接所述浆水收集层；所述浆水贮罐还分别连接加酸槽和离心泵；所述离心泵分两路泵出，其中一路连接用于蒸馏淡酒的蒸酒机；另一路连接设置于所述立式发酵罐内的淋浆装置。淋浆装置由管道自发酵罐外延伸至罐中，并分成多个沿所述立式发酵罐横截面均匀分布的喷口。淋浆装置共设有2-4层，最顶层设置在所述匀料耙的上侧，其余各层沿纵向均匀分布于所述立式发酵罐酒醅内。分段均匀回喷避免浆水在下降过程中走短路所导致部分酒醅不能完全接触到浆水。
进一步的，立式固态淡酒连续发酵设备还包括CO2循环降温系统；所述CO2循环降温系统包括CO2冷冻机和CO2喷射装置。所述CO2冷冻机，其进气口连接所述立式发酵罐的顶部；其出气口连接CO2喷射装置；其冷凝水出口连接至淡酒收集罐，淡酒收集罐再连接蒸酒机。所述CO2喷射装置由管道自所述立式发酵罐外延伸至罐中，并分成多个沿所述立式发酵罐横截面均匀分布的喷口；所述淋浆装置设有2-4层，各层沿纵向均匀分布于所述立式发酵罐酒醅内。
利用立式固态淡酒连续发酵设备进行酒精发酵，包括以下各步骤：
(1)将纤维素物料破碎成5-10mm小段的物料A；
(2)成熟酒母醪或干酵母，与糖化醪或废糖蜜搅拌混合，得到物料B；酒母醪或干酵母醪比例为10-15％；
(3)将A与B加入搅拌混合器混合均匀，得到混合物料C；
(4)混合物料C被连续送入料斗，由进料搅龙进料至立式发酵罐内，并被分料帽分配到筛板上，由刮刀刮落并由匀料耙整平；
(5)混合物料C在发酵罐内发酵为酒醅，并在重力作用下不断下移；发酵罐底部的出料上插板和出料下插板交替插入和抽出，控制酒醅从出料口出料；控制进料速度以及出料上插板和出料下插板的动作频率，使出料速度与进料速度配合，并使物料发酵时间为30-36h。
进一步的，发酵中的浆水汇集于浆水贮罐中，由加酸槽加入液酸调整pH至4.0-5.0；浆水搅拌均匀后，由离心机打入喷淋装置，分段均匀淋入发酵罐中继续参与发酵。
进一步的，浆水循环5-10次后，将浆水打入蒸酒机中蒸馏淡酒；并使用成熟酒母醪替代浆水进行喷淋。
进一步的，发酵产生的CO2气体被CO2冷冻机吸入，经过冷却后，通过CO2气体喷射装置均匀释放在酒醅中，控制发酵温度为20-36℃；多余的CO2由排气口排出；CO2气流在冷冻过程中的凝结水由淡酒罐接收后送入蒸酒机中蒸馏淡酒。
进一步的，所述的含纤维素秸秆包括，包括高粱秸秆、玉米秸秆、水稻秸秆、小麦秸秆、甘蔗渣中的一种或多种。
进一步的，所用液酸为浓度为60-98％硫酸溶液，或浓度88-99％乳酸。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.立式发酵罐适应大规模的酒精或白酒生产，从发酵效果看，立式发酵罐实现连续发酵，并有利于控制和提高发酵质量，降低生产成本；
2.将下渗的含有大量酵母菌种和糖化酶的浆水收集后重新返回发酵罐中不同层次位置均匀喷淋，即可解决传统立式发酵罐容器上部酒醅含水不足的问题，又能及时补充无杂菌的新鲜酒母醪，使发酵旺盛，减少残糖含量，也可以在酒母醪中添加糖化酶，克服酒醅中糖化力不足，将立式罐固态发酵的不可行变为合理可行；
3.本发明酒醅发酵过程中产生的CO2经冷冻循环实现酒醅降温，不仅可调节温度，解决发酵的冷却问题，而且能够回收气流中的淡酒蒸汽，提高产率。
4.在发酵阶段，冷却循环系统中供O2而不是CO2时，本发明也适用于食用醋的发酵生产。
附图说明
图1为本发明的立式固态淡酒连续发酵设备的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步说明：
本发明的立式固态淡酒连续发酵设备的结构参照附图1中所示，整套设备主要包括进料系统、立式发酵罐、淋浆系统、CO2循环冷却系统以及蒸酒装置，各装置通过管路和泵体等相互连接。
其中，进料系统包括粉碎机(1)以及下方的传送搅龙(2)和螺带混合器(3)。螺带混合器(3)的出口正对立式发酵罐的料斗(4)；料斗(4)中设有进料搅龙(5)，其下方为分料帽(6)、筛板(8)、匀料耙(10)构成的布料装置；分料帽上布有孔眼，筛板上设有刮刀(7)。立式发酵罐的下部设有淋浆板(18)，罐底与淋浆板之间留有浆水收集层；淋浆板的上方设有出料上插板(15)和出料下插板(16)，两者大小均与发酵罐的内腔径向大小相匹配，并由齿轮机构控制，使能够交替地从发酵罐拔出或插入发酵罐内；出料上插板(15)和出料下插板(16)上均布有孔眼。淋浆板(18)和所述出料下插板(16)之间设有出料口(17)。
淋浆系统的构成包括连接发酵罐底部浆水收集层的浆水贮罐(19)和从浆水贮罐(19)中泵出浆水的离心泵(21)。浆水贮罐(19)内置搅拌桨，并还连接有加酸槽(20)。离心泵(21)分两路泵出，其中一路连接用于蒸馏淡酒的蒸酒机(14)，另一路连接设置在发酵罐内的淋浆装置(9)。淋浆装置(9)由管道自发酵罐外延伸至罐中，并分成多个沿发酵罐横截面均匀分布的喷口；其共设有2层，一层设置在匀料耙(10)的上侧，另一层设在发酵罐中间。
另外，浆水贮罐(19)由管道连接酒母醪贮罐(22)，用以补充成熟酒母醪；酒母醪贮罐(22)经同样带有加酸槽的混合罐(23)连接至传送搅龙(2)的进料口。
CO2循环冷却系统包括CO2冷冻机(12)和CO2喷射装置(11)。CO2冷冻机的进气口连接发酵罐顶部，出气口连接CO2喷射装置，冷凝水出口连接淡酒收集罐(13)，再由淡酒罐(13)连接至蒸酒机(14)。CO2喷射装置(11)同样由管道自发酵罐外延伸至罐中，并分成多个沿发酵罐横截面均匀分布的喷口；其共设有2层，一层设在出料上插板(15)上侧，另一层设在发酵罐中间。
利用立式固态淡酒连续发酵设备进行食用酒精生产，其工艺包括下面步骤：
1.选用含纤维素的作物秸秆，包括高粱秸秆、玉米秸秆、水稻秸秆、小麦秸秆、甘蔗渣中的一种或多种均可，碎成约8mm的小段物料A；
2.成熟酒母醪或干酵母，与糖化醪或废糖蜜在混合器内充分搅拌混合，调整pH为5.0-5.5，得到物料B。其中，成熟酵母醪比例为12％左右，残糖不低于2％，细胞数约为1.0亿个/mL；糖化醪经过酸化处理后含还原糖15-30％，可由纤维素经过纤维素酶分解得到。此时，物料B中的还原糖含量约为20％；
3.将物料A与物料B加入搅拌混合器混合均匀，转移至螺带混合器，进一步混合，得到混合物C；混合物C被连续送入料斗，由进料搅龙进至发酵罐内，并被分料帽初分配到筛板上，继而由刮刀刮入筛板，在筛板下又被匀料耙耙平整，均匀布料；
4.酒醅在发酵罐内满至匀料耙工作位置时，在继续进料的同时，发酵罐底部的出料上插板在动力驱动下插入发酵罐内，穿透并截住酒醅，然后出料下插板抽出发酵罐体，两个插板间的酒醅下落于淋浆筛板上，并从出料口被排出；重新将出料下插板插入发酵罐，抽出出料上插板，在重力作用下，发酵罐内酒醅即会整体下落至出料下插板。酒醅在发酵罐内发酵，并同时不断下移。控制进料速度和出料速度，使发酵时间约为36h；pH控制为5.0-5.5，酒醅出料时的残糖含量低于0.5％；
5.出料上插板和出料下插板上都钻有孔眼，使浆水可以下渗，并收集于浆水贮罐。在浆水贮罐中浆水被来自加酸槽中的浓度为90％的乳酸调整pH至4.0-5.0，搅拌均匀后被离心机打入喷淋装置，分段分层次均匀回喷到酒醅中。浆水中含有大料酵母菌和糖化酶，继续参与酒醅发酵；
6.由于浆水多次循环后会感染产酸菌，影响酒精发酵和出酒率，因此在循环10次后，将浆水打入蒸酒机中，蒸馏淡酒；然后继续加入成熟酒母醪，以补充新鲜有活力的酵母参与发酵；
7.酒精发酵是密封厌氧发酵，发酵过程产生大量CO2气体，并不能直接排出。由CO2冷冻机将CO2吸入后，经冷却，再通过CO2气体喷射装置均匀地释放在酒醅中，使酒醅降温，控制发酵温度为32℃；多余的CO2通过排气口排出；CO2气流在冷冻过程中冷凝出的淡酒由淡酒罐接收后送入蒸酒机蒸馏回收。该降温方案可提高约0.4％的产率。
以上所述仅为本发明的具体实施例，并不限定本发明的专利范围，其他运用本发明专利精神的等效变化，均应俱属本发明的专利范围。

Claims (10)

1.一种立式固态淡酒连续发酵设备，包括立式发酵罐和蒸酒机，其特征在于：所述的立式发酵罐的顶部为料斗，所述料斗的颈部设有进料搅龙；
所述料斗的正下方设有布料装置，其包括分料帽，所述分料帽上布有孔眼；所述分料帽的正下方设有筛板，所述筛板的正下方设有匀料耙；所述筛板上设有刮刀；
所述的立式发酵罐的下部设有淋浆板，罐底与所述淋浆板之间留有浆水收集层；所述淋浆板的上方还设有出料上插板和出料下插板；所述出料上插板和所述出料下插板的大小均与所述立式发酵罐的内腔径向大小相匹配，并由齿轮机构分别连接控制，交替拔出或插入所述立式发酵罐；所述出料上插板和所述出料下插板上均布有孔眼；在所述淋浆板和所述出料下插板之间设有出料口。
2.如权利要求1所述的立式固态淡酒连续发酵设备，其特征在于，还包括进料系统；所述进料系统包括破碎机，其出料处连接传送搅龙；所述传送搅龙的传送末端设有螺带混合器；所述螺带混合器的出料处正对所述立式发酵罐的料斗。
3.如权利要求1所述的立式固态淡酒连续发酵设备，其特征在于，还包括循环淋浆系统；所述循环淋浆系统包括浆水贮罐，其连接所述浆水收集层；所述浆水贮罐还分别连接加酸槽和离心泵；所述离心泵分两路泵出，其中一路连接用于蒸馏淡酒的蒸酒机；另一路连接设置于所述立式发酵罐内的淋浆装置；
所述淋浆装置，其由管道自所述立式发酵罐外延伸至罐中，并分成多个沿所述立式发酵罐横截面均匀分布的喷口；所述淋浆装置设有2-4层，最顶层设置在所述匀料耙的上侧，其余各层沿纵向均匀分布于所述立式发酵罐酒醅内。
4.如权利要求1所述的立式固态淡酒连续发酵设备，其特征在于，还包括CO2循环降温系统；所述CO2循环降温系统包括CO2冷冻机和CO2喷射装置；
所述CO2冷冻机，其进气口连接所述立式发酵罐的顶部，其出气口连接CO2喷射装置，其冷凝水出口连接至淡酒收集罐；所述淡酒收集罐连接蒸酒机；
所述CO2喷射装置，其由管道自所述立式发酵罐外延伸至罐中，并分成多个沿所述立式发酵罐横截面均匀分布的喷口；所述淋浆装置设有2-4层，各层沿纵向均匀分布于所述立式发酵罐内。
5.利用所述的立式固态淡酒连续发酵设备进行酒精发酵的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将纤维素物料破碎成5-10mm小段的物料A；
(2)将成熟酒母醪或干酵母醪，与糖化醪或废糖蜜搅拌混合，得到物料B；酒母醪或干酵母醪所占比例为10-15％；
(3)将A与B加入搅拌混合器混合均匀，得到混合物料C；
(4)混合物料C被连续送入料斗，由进料搅龙进料至立式发酵罐内，并被分料帽分配到筛板上，由刮刀刮落并由匀料耙整平；
(5)混合物料C在发酵罐内发酵为酒醅，并在重力作用下不断下移；发酵罐底部的出料上插板和出料下插板交替插入和抽出，控制酒醅从出料口出料；控制进料速度以及出料上插板和出料下插板的动作频率，使出料速度与进料速度配合，并使物料发酵时间为30-36h。
6.如权利要求5所述的酒精发酵的工艺，其特征在于，发酵中的浆水汇集于浆水贮罐中，由加酸槽加入液酸调整pH至4.0-5.0；浆水搅拌均匀后，由离心机打入喷淋装置，分段均匀淋入发酵罐中继续参与发酵。
7.权利要求6所述的酒精发酵工艺，其特征在于，浆水循环5-10次后，再打入蒸酒机中蒸馏淡酒；并使用成熟酒母醪替代浆水进行喷淋。
8.权利要求5所述的酒精发酵的工艺，其特征在于，发酵产生的CO2气体被CO2冷冻机吸入，经过冷却后，通过CO2气体喷射装置均匀释放在酒醅中，控制发酵温度为20-36℃；
多余的CO2由排气口排出；
CO2气流在冷冻过程中的凝结水由淡酒罐接收后送入蒸酒机中蒸馏淡酒。
9.权利要求5所述的酒精发酵工艺，其特征在于，所述的含纤维素秸秆包括，包括高粱秸秆、玉米秸秆、水稻秸秆、小麦秸秆、甘蔗渣中的一种或多种。
10.权利要求5所述的酒精发酵工艺，其特征在于，所述的液酸为浓度为60-98％的硫酸溶液，或浓度88-99％的乳酸。
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