CN106281932A - 一种液糖化、发酵过程中控制温度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种液糖化、发酵过程中控制温度的方法，包括底座、第一箱体、第二箱体、盖板和固定板，所述第一箱体、第二箱体与固定板通过螺栓设置在底座上端，所述盖板设置在第一箱体与第二箱体上端，所述固定板设置在第一箱体与第二箱体之间，所述第一箱体内设置有分流管，所述分流管左端设置有宽通道管，所述第二箱体内设置有集流管，所述宽通道管设有一个以上，所述宽通道管从上到下依次排列，所述相邻的宽通道管通过半圆管焊接连接后形成一连续通道，该液糖化、发酵过程中控制温度的方法传热系数高、不易堵塞、结构紧凑、维修简易。

Description

一种液糖化、发酵过程中控制温度的方法

技术领域

本发明涉及酿酒技术领域，更具体的说，涉及一种液糖化、发酵过程中控制温度的方法。

背景技术

粉碎车间输送过来的玉米粉经过吸水膨胀，颗粒变大，在液化酶作用下将玉米粉中绝大部分淀粉转化为短链糊精和少部分葡萄糖，短链糊精在经过糖化酶作用转化为可发酵性糖（葡萄糖或麦芽糖）。

可发酵性糖在酵母作用下，经过约70小时发酵过程转化为酒精。

液化温度为85-90℃，糖化温度为58-62℃，发酵温度为30-32℃。

液化后物料至糖化，糖化至发酵以及整个发酵过程均需要用冷介质降温以实现上述过程适宜的温度。绝大多数酒精企业均是采用循环水通过换热器和物料间接接触实现降温的。

在我国换热器的制造技术远落后于外国，由于制造工艺和科学水平的，早期的换热器只能采用简单的结构，而且传热面积小、体积大和笨重，如蛇管式换热器等。随着制造工艺的发展，逐步形成一种管壳式换热器，它不仅单位体积具有较大的传热面积，而且传热效果也较好，长期以来在工业生产中成为一种典型的换热器。在国外二十世纪20年代出现板式换热器，并应用于食品工业。以板代管制成的换热器，结构紧凑，传热效果好，因此陆续发展为多种形式。30年代初，首次制成螺旋板换热器。接着英国用钎焊法制造出一种由铜及其合金材料制成的板翅式换热器，用于飞机发动机的散热。30年代末，又制造出第一台板壳式换热器，用于纸浆工厂。在此期间，为了解决强腐蚀性介质的换热问题，人们对新型材料制成的换热器开始注意。60年代左右，由于空间技术和尖端科学的迅速发展，迫切需要各种高效能紧凑型的换热器，再加上冲压、钎焊和密封等技术的发展，换热器制造工艺得到进一步完善，从而推动了紧凑型板面式换热器的蓬勃发展和广泛应用。此外，自60年代开始，为了适应高温和高压条件下的换热和节能的需要，典型的管壳式换热器也得到了进一步的发展，这一类换热器不但是从材料上有了较大的突破，而且采用新颖的，增加强化传热。70年代中期，为了进一步减小换热器的体积，减轻重量和金属消耗，减少换热器消耗的功率，并使换热器能够在较低温差下工作，人们更是采用各种科学的办法来增强换热器内的传热。

目前酒精生产企业液糖化、发酵换热器多采用螺旋板式换热器。

螺旋板式换热器具有结构紧凑、占地面积小、传热系数高、使用范围广、操作灵活、清洗方便等特点，但其加工过程限制了单台换热面积不能很大，同时一旦板片出现漏点维修困难等缺陷。

在这种条件下，一种新式宽通道板式换热器替代传统螺旋板式换热器成为了可能。

宽通道板式换热器与传统螺旋板式换热器相比较具有更高的总体传热系数，更加不容易堵塞，能够更好的利用低温热源、结构更加紧凑、维修简易方便等特点。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种传热系数高、不易堵塞、结构紧凑、维修简易的液糖化、发酵过程中控制温度的方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：包括底座、第一箱体、第二箱体、盖板和固定板，所述第一箱体、第二箱体与固定板通过螺栓设置在底座上端，所述盖板设置在第一箱体与第二箱体上端，所述固定板设置在第一箱体与第二箱体之间，所述第一箱体内设置有分流管，所述分流管左端设置有宽通道管，所述第二箱体内设置有集流管，所述宽通道管设有一个以上，所述宽通道管从上到下依次排列，所述相邻的宽通道管通过半圆管焊接连接后形成一连续通道，所述相邻宽通道管之间设置有窄通道，所述固定板前后两侧固定设置有分流箱与聚流箱，固定方式为焊接固定，所述分流箱设置在聚流箱左端，所述窄通道一端与分流箱连通，另一端与聚流箱连通。

进一步地，所述窄通道内固定设置有凸块，固定方式为焊接固定，液体流经凸块时形成湍流，换热效果好，传热系数明显提高。

进一步地，所述第一箱体、第二箱体前后两端设置有凹槽，所述固定板上固定设置有橡胶垫，固定方式为螺栓固定，所述橡胶垫与凹槽扣合，提高结构的密封性。

进一步地，所述窄通道与相邻宽通道管抵接，为宽通道管提供支撑，避免宽通道管变形。

进一步地，所述宽通道管两端设置有活接头，所述宽通道管一端通过活接头与集流管连接，所述宽通道管另一端通过活接头与分流管连接，方便宽通道管损坏时进行更换。

进一步地，所述窄通道从上到下设有一个以上，所述相邻窄通道方向相反，提高换热效果，避免变形。

进一步地，所述分流管与第一箱体固定连接，固定方式为螺栓固定，所述集流管与第二箱体固定连接，固定方式为螺栓固定，所述窄通道与固定板固定连接，固定方式为螺栓固定，所述盖板与第一箱体、第二箱体固定连接，固定方式为螺栓固定，提高结构的稳定性。

该方法的具体步骤如下：

1）选料 ：选用颗粒饱满、无虫蛀、无霉变的玉米，并去除杂质 ；

2）浸泡 ：用40～50℃度的温热水浸泡玉米 12-15h，然后清洗 3 -5 遍；

3）打浆 ：将玉米离心脱水、粉碎后磨浆，按料水比1∶4混合，加热煮沸糊化 ；

4）液化 ：将温度降至 30℃，加入 0.3% 的的а- 淀粉酶进行液化，然后升温到 85-90℃，保温50min ；

5）糖化：将液化后的将温度控制到58-62度，将液化得到的液体，加入糖化罐内，调节液化液酸度，使 pH 为 4.5后，按每克玉米按110-150加入糖化酶，糖化50-70min。

6）发酵 ：将糖化后的液体倒入发酵罐中，将温度降低至30-32°，后往糖化液体中加入酵母，发酵温度为30-32°，发酵时间为70小时。

7）蒸馏：蒸馏精塔的顶温为75-92°，粗塔顶温为105-115°，将发酵后液体均匀倒入，进行蒸馏，当粗塔顶温降到95-100°精塔中温降到85-90时，开启取酒阀，开始回流，回流过程中不断进行检测，直到达到食品质量标准时，方可提取酒液。

本发明技术效果主要体现在以下方面：由于易堵通道本身就设计成无任何障碍的宽通道，且宽通道通过半圆管连通，使流体转折圆滑过渡，无死角，不沉积，确保通道畅通；液体流经凸块时形成湍流，换热效果好，传热系数明显提高；设置的橡胶垫与凹槽，方便装置的维修。

附图说明

图1为本申请发明一种液糖化、发酵过程中控制温度的方法的整体结构图。

图2为本申请发明一种液糖化、发酵过程中控制温度的方法的俯视图。

图3为本申请发明一种液糖化、发酵过程中控制温度的方法窄通道的具体结构视图。

图4为本申请发明一种液糖化、发酵过程中控制温度的方法分流箱的结构视图。

图5为本申请发明一种液糖化、发酵过程中控制温度的方法分流管的结构视图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详述，以使本发明技术方案更易于理解和掌握。

实施例1

如图1-5所示，一种液糖化、发酵过程中控制温度的方法，包括底座1、第一箱体2、第二箱体3、盖板4和固定板5，所述第一箱体2、第二箱体3与固定板5通过螺栓设置在底座1上端。

第一箱体2、第二箱体3其作用是方便管道的安置。所述盖板4设置在第一箱体2与第二箱体3上端，盖板4其作用是避免第一箱体2、第二箱体3松动。所述固定板5设置在第一箱体2与第二箱体3之间。

所述第一箱体2内设置有分流管6，分流管6其作用是将液体分流置宽通道管7内。所述分流管6左端设置有宽通道管7，宽通道管7其作用是方便粗颗粒换热液体的流动。所述第二箱体3内设置有集流管8，集流管8其作用是将换热完成的粗颗粒换热液体集中后排出。所述宽通道管7设有一个以上，所述宽通道管7从上到下依次排列，所述相邻的宽通道管7通过半圆管16焊接连接后形成一连续通道，半圆管16其作用是将相邻的宽通道管7连通，同时避免宽通道管7堵塞。

所述相邻宽通道管7之间设置有窄通道9，窄通道9的作用是方便细颗粒换热液体的流通，所述固定板5前后两侧固定设置有分流箱10与聚流箱11，固定方式为焊接固定，分流箱10的作用是将细颗粒换热液体分流至窄通道9中进行换热，聚流箱11的作用是将窄通道9中与粗颗粒换热液体完成换热的细颗粒换热液体集中后排出换热器，本实施例中聚流箱11与分流箱10结构相同，采用两种叫法进行区分只为表明液体流动方向，对本实施例的实施不会带来任何影响。

所述分流箱10设置在聚流箱11左端，所述窄通道9一端与分流箱10连通，另一端与聚流箱11连通。

所述窄通道9内固定设置有凸块12，固定方式为焊接固定，液体流经凸块12时形成湍流，换热效果好，传热系数明显提高。

所述第一箱体2、第二箱体3前后两端设置有凹槽13，所述固定板5上固定设置有橡胶垫14，固定方式为螺栓固定，所述橡胶垫14与凹槽13扣合，提高结构的密封性。

所述窄通道9与相邻宽通道管7抵接，为宽通道管7提供支撑，避免宽通道管7变形。

所述宽通道管7两端设置有活接头15，所述宽通道管7一端通过活接头15与集流管8连接，所述宽通道管7另一端通过活接头15与分流管6连接，方便宽通道管7损坏时进行更换。

所述窄通道9从上到下设有一个以上，所述相邻窄通道9方向相反，提高换热效果，避免变形。

所述分流管6与第一箱体2固定连接，固定方式为螺栓固定，所述集流管8与第二箱体3固定连接，固定方式为螺栓固定，所述窄通道9与固定板5固定连接，固定方式为螺栓固定，所述盖板4与第一箱体2、第二箱体3固定连接，固定方式为螺栓固定，提高结构的稳定性。

方法步骤：

1）选料 ：选用颗粒饱满、无虫蛀、无霉变的玉米，并去除杂质 ；

2）浸泡 ：用40～50℃度的温热水浸泡玉米 12-15h，然后清洗 3 -5 遍；

3）打浆 ：将玉米离心脱水、粉碎后磨浆，按料水比1∶4混合，加热煮沸糊化 ；

4）液化 ：将温度降至 30℃，加入 0.3% 的的а- 淀粉酶进行液化，然后升温到 85-90℃，保温50min ；

5）糖化：将液化后的将温度控制到58-62度，将液化得到的液体，加入糖化罐内，调节液化液酸度，使 pH 为 4.5后，按每克玉米按110-150加入糖化酶，糖化50-70min。

6）发酵 ：将糖化后的液体倒入发酵罐中，将温度降低至30-32°，后往糖化液体中加入酵母，发酵温度为30-32°，发酵时间为70小时。

7）蒸馏：蒸馏精塔的顶温为75-92°，粗塔顶温为105-115°，将发酵后液体均匀倒入，进行蒸馏，当粗塔顶温降到95-100°精塔中温降到85-90时，开启取酒阀，开始回流，回流过程中不断进行检测，直到达到食品质量标准时，方可提取酒液。

工作原理：将粗颗粒换热介质导入分流管6，粗颗粒换热介质沿分流管6分散到各宽通道管7中进行换热，由于宽通道管7设置以及使用半圆管16将上下相邻的宽通道管7连通，粗颗粒换热介质在流动过程中，不会发生堵塞，将细颗粒换热介质倒入分流箱10中，由分流箱10将细颗粒换热介质分散到窄通道9内，设置在窄通道9中的凸块12，会在液体通过时搅动液体，在液体中形成湍流，提高换热效果，当粗颗粒换热介质与细颗粒换热介质流动到宽通道管7与窄通道9抵接部位时，粗颗粒换热介质或细颗粒换热介质将通过热量通过管壁传递给粗颗粒换热介质或细颗粒换热介质进行换热，换热后细颗粒换热介质流到聚流箱11中汇合后排出，粗颗粒换热介质流到集流管8后排出。

改造前，糖化换热器为螺旋板式换热器，并联式排列，糖化去发酵温度为42℃，控制要求为30℃，温度高，导致发酵热负荷增高，降低了酵母活性，发酵总酸升高。糖化换热器为6台，单台换热面积为200m2，共为1200 m2。发酵主1换热器为不可拆式螺旋板换热器，3台，换热面积为700 m2，主2换热器为不可拆式螺旋板换热器，3台，换热面积为700 m2。

改造后，糖化换热器更换为宽通道板式换热器，共为4台，为二级换热，一级2台，换热面积为476 m2，二级2台，换热面积为280 m2，换热面积共为756 m2，比改造前减少换热面积444 m2，发酵主1更换为2台宽通道板式换热器，换热面积为400 m2，比改造前减少换热面积300 m2。发酵主2更换为2台宽通道板式换热器，换热面积为476 m2，比改造前减少换热面积224 m2。

糖化、发酵换热器改造后，经过运行实测，糖化去发酵温度为30℃，达到工艺要求，发酵总酸由原来的7.5下降至6.5，总酸每降低1，吨酒精可节约玉米消耗20公斤，每天可节约玉米消耗10.4吨，每年可节约玉米3430吨，可节生产成本515万元。

换热器换热系数增加，液糖化、发酵降温所需循环水量大幅度降低，改造前夏季需4台循环水泵能满足生产需求，改造后仅需3台循环水泵即可满足生产。仅此一项，每小时可节约电耗500千瓦时，1千瓦时电按0.68元计算，每天可节约电费8160元，每年可节约电费272万元。

综上所述，液糖化、发酵换热器更新后每年最少可为企业节约生产成本787万元，具有较高的应用价值。

本发明技术效果主要体现在以下方面：由于易堵通道本身就设计成无任何障碍的宽通道，且宽通道通过半圆管连通，使流体转折圆滑过渡，无死角，不沉积，确保通道畅通；液体流经凸块时形成湍流，换热效果好，传热系数明显提高；设置的橡胶垫与凹槽，方便装置的维修。

当然，以上只是本发明的典型实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种液糖化、发酵过程中控制温度的方法，其特征在于：包括底座、第一箱体、第二箱体、盖板和固定板，所述第一箱体、第二箱体与固定板通过螺栓设置在底座上端，所述盖板设置在第一箱体与第二箱体上端，所述固定板设置在第一箱体与第二箱体之间，所述第一箱体内设置有分流管，所述分流管左端设置有宽通道管，所述第二箱体内设置有集流管，所述宽通道管设有一个以上，所述宽通道管从上到下依次排列，所述相邻的宽通道管通过半圆管焊接连接后形成一连续通道，所述相邻宽通道管之间设置有窄通道，所述固定板前后两侧固定设置有分流箱与聚流箱，所述分流箱设置在聚流箱左端，所述窄通道一端与分流箱连通，另一端与聚流箱连通。

2.根据权利要求1所述液糖化、发酵过程中控制温度的方法，其特征在于：所述窄通道内固定设置有凸块。

3.根据权利要求2所述液糖化、发酵过程中控制温度的方法，其特征在于：所述第一箱体、第二箱体前后两端设置有凹槽，所述固定板上固定设置有橡胶垫，所述橡胶垫与凹槽扣合。

4.根据权利要求3所述液糖化、发酵过程中控制温度的方法，其特征在于：所述窄通道与相邻宽通道管抵接。

5.根据权利要求4所述液糖化、发酵过程中控制温度的方法，其特征在于：所述宽通道管两端设置有活接头，所述宽通道管一端通过活接头与集流管连接，所述宽通道管另一端通过活接头与分流管连接。

6.根据权利要求5所述液糖化、发酵过程中控制温度的方法，其特征在于：所述窄通道从上到下设有一个以上，所述相邻窄通道方向相反。

7.根据权利要求6所述液糖化、发酵过程中控制温度的方法，其特征在于：所述分流管与第一箱体固定连接，所述集流管与第二箱体固定连接，所述窄通道与固定板固定连接，所述盖板与第一箱体、第二箱体固定连接。