酒精工艺及设备.ppt
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1、前 言,近几年来,随着酒精行业的竞争,各生产厂家都在不断的完善生产工艺和设备,促使酒精生产的新工艺、新设备、新技术不断涌现,技术水平取得了很大提高,酒精生产能耗在不断降低,产品质量在不断提升,由于我们酒精行业工艺技术和装备水平的提高,近年来中国的酒精设备也受到国外青睐,有越来越多国外用户购买我们中国的酒精成套设备,据统计设备已辐射到20多个国家。下面我根据个人经验和了解的设备使用情况向大家作介绍,酒精生产概况,发酵法生产酒精的原料主要有:淀粉质原料、糖蜜、植物纤维等。淀粉质原料包括谷类、薯类以及含淀粉的野生植物等。糖蜜是制糖工业的副产品。植物纤维:草、农作物秸杆等光合作用的产物,极具开发潜质。
2、只是目前将其分解、利用仍有困难,是待开发的可再生的生物资源。国际上好多科研机构都在进行研究。现国内已有小规模生产厂家。淀粉质原料生产酒精的工艺粗略地可分为:1)原料的予处理、输送与粉碎)蒸煮糊化)糖化)发酵)蒸馏)酒精糟液处理等工序,淀粉质原料生产酒精,由于生产工艺的各部分细节不同,派生出各种大同小异的流程。以谷物或以薯干为原料生产酒精,其原料的清净是不一样的,谷物原料,形状较规整,易用机械化装置去除杂质;但结构坚实粉碎较困难。薯类原料多为不定形态,不易去除杂质;但结构疏松粉碎较容易;同样,不同原料生成的酒精糟液,处理的方法也不同;谷物原料含蛋白质较多,酒精糟可以生产髙蛋白饲料,而薯类原料蛋白
3、质含量低,浓缩干燥生产饲料得不偿失,由此派生出不同的酒精糟处理工艺。如果一套酒精生产装置即可用谷类原料又可用薯类原料,必须有两套装置,即可生产DDGS,又可用生化法处理酒糟。,粉碎工序,粉碎工序粉碎工段是由原料除杂、输送、粉碎、原料粉尘回收组成。1、清净除杂设备的作用 清净除杂设备的作用主要是,去除混杂在原料中的铁磁性杂质、比原料粒径相差较大(过大或过小于原料粒径的)杂质、粒径相近但比重不同的杂质以及粒径相近且比重相近的杂质,这些杂质的混入,会损坏设备、加快设备磨损、堵塞设备管道,影响生产正常进行。机械输送谷类原料的清净除杂设备包括:磁选机(永磁筒述电磁铁等)、初清筛、分级筛、比重去石机等。以
4、上清净除杂设备在粮食加工行业应用时间长,工艺设备成熟可靠,可根据生产的需要参照有关资料选用。由于气流输送本身有一定的除杂作用,气流输送谷类原料的清净除杂设备,一般选择磁选机、分级筛等,轻杂质可在输送管道中除去。当然,如果进车间的原料已经清净过,则这样的原料可直接进入生产系统。,粉碎工序,薯类原料除杂比较困难,特别是木薯有大量细沙掺杂在原料中,含沙多达710%。粉碎前根本无法去除,我们厂家在生产过程中想了好多除沙方法,如在粉浆在进入粉浆罐前沟渠除沙,发酵罐底排沙,醪池排沙。就这样只能去除其中一部分。给设备造成很大的损坏。原料的输送 普遍采用基本上有两种形式:机械输送和气流输送由于气流输送能耗髙(
5、约10倍),如有可能尽量采用机械输送。下面分别叙述这两种输送方式。气流(气力)输送 我国酒精生产过程中,原料的连续输送以气流输送为主。其工作原理是,管道中高速流动的气流,在达到一定速度时,即具备携带物料的能力,藉此可把物料输送到需要去的地方。(谷类原料气流速度2225m/秒、粉料、薯类1820m/秒),粉碎工序,气流输送系统的优点:1)系统密闭,粉尘少;2)在输送的同时可以实现除尘与除杂;3)如粉碎机下部用负压输送,还可提高粉碎机的生产能力;4)设备占地小,调度方便。气流输送的主要缺点气流输送的主要缺点是:能耗高 例如一台带式输送机,装机容量可以完成的输送任务,用气流输送至少要才能胜任。气流输
6、送系统的组成气流输送系统主要由:进料装置、输料管与弯头、卸料器、避风器、出风管、引风机和除尘器等组成。)进料装置进料装置是物料进入系统的门户。根据系统的特点和进料位置的不同,可选择合适的进料装置。常用的进料装置有:单管吸咀、水平接料器、垂直式三通接料器、诱导式接料器等。,图 1 诱导式接料器,)垂直式三通接料器的结构和工作原理垂直式三通接料器由一根垂直管与一根倾斜0的侧管相接而成。垂直管直径稍有变化,下部为开放状。这是一种负压输送系统适用的接料器。物料从侧管进入,空气从垂直接料器的下部吸入,在适当的气速下,物料随气流进入吸料管,而铁块、石块等重杂质因比重大,无法随气流上升,从垂直管底部落下,实
7、现了风送和风选。,垂直式三通接料器,旋转式供料器,3)旋转式供料器(又称闭风器)()旋转式供料器的结构和工作原理旋转式供料器是一种容积式供料器,它在系统处于负压(或正压)输送情况下使用,可正常排料。从而防止因大量气体进入(或排出)系统,使排料无法正常进行。()旋转式供料器(又称闭风器)结构旋转式供料器(又称闭风器)结构示意图如右图所示,立式(卧式)粉碎机,旋转式供料器的主要技术参数,旋转式供料器的机壳中装一个可旋转的叶轮,叶轮通常由均匀分布的片叶片构成;叶轮可在机壳内由电机带着转动,但机壳与叶轮间的间隙很小。机壳的上部为进料口,与卸料器出口相连,物料从上部落入旋转式供料器,旋转式供料器定量地将
8、物料转送到机壳下部的出料口,而气体仅有少量的从叶轮与机壳的间隙中进入,物料则正常地连续排出负压输送系统。()旋转式供料器的主要技术参数旋转式供料器的主要技术参数如下表所示:,输料管与弯头,4)输料管与弯头输料管与弯头是气流输送系统的组成部分。是联系气流输送设备的重要部件。()输料管输料管一般选择圆形管,其直径的决定与系统需要的气速有关,多用薄板卷制。也有选用无缝钢管、玻璃管、塑造管的。输料管的作用是联接气力输送系统各部件,形成完整的体系。输料管的布置要遵循下列原则:输料量大的管道应靠近风机,从便于压力平衡;输料管的水平管长度应尽量缩短,因水平管易堵塞、阻力大。如条件允许,最好使物料开始沿垂直管
9、提升到所需要的高度以后,再沿水平管引向卸料器卸料,避免将垂直管段安置在水平管段以后。因为从水平管段过渡到同一直径的垂直管时,物料速度明显下降,易产生堵塞现象。,离心分离器,()输料弯头输料弯头的作用是连接输料管、用来改变气流、物料方向的管件。弯头的曲率半径过小,不仅增加管道的压力损失、弯头后速度不易恢复,而且容易堵塞管道。所以气流输送弯头的曲率半径应取输料管直径的倍。弯头的夹角根据安装的需要可以为o、o3)离心分离器(又称沙克龙),是通用化工设备。它可以用在气固和液固分离等方面。此处分别用于卸料和除尘。离心式卸料(除尘)器的工作原理离心式卸料(除尘)器的工作原理是,利用高速气流在进入卸料器后形
10、成的惯性离心力将物料、粉尘从气流中分离出来。它结构简单,制造容易,造价和运行费用低,阻力小,效果显著。因此得到广泛的应用。(1)离心式卸料(除尘)器结构离心式卸料(除尘)器工作原理图如下图所示。,离心式卸料(除尘)器结构,湿式除尘器的结构和工作原理,6)水沬除尘塔:(湿式除尘器)湿式除尘器实际上是用水吸收粉尘的一种吸收塔。内设34筛板除尘塔。由于洗尘水可用于拌料,设备简单,使用效果较好,筛板除尘塔为穿流扳,没有定型产品,多为使用厂家自行设计制作。主要技术参数开列如下,供设计制造时参考。空罐气速取;筛孔直径;开孔率为;多使用34块板,板间距;,水沬除尘塔除尘工艺,水沬除尘塔除尘工艺特点,水沬除尘
11、塔除尘工艺在常规工艺基础上增加了洗尘水循环装置与进水流量计,在改进前,来自蒸馏或糖化60左右的热水全部进入除尘塔,经与来自风机空气接触后,温度迅速降低在40左右,冬季更低,年产三万酒精厂年损失热量相当于9000吨蒸汽量,浪费严重,减少洗尘水用量会降低除尘效果。通过增加了洗尘水循环装置,只使用十分之一甚至更少的水就能满足生产要求,耗电折吨酒精0.5kw。近年来我国引进国外的酒精和饲料生产线不少,这些生产线全部为机械输送。,机械输送工艺特点,机械输送的原理是:物料与输送机械之间有一定的磨擦力,借助输送机械的转动,将物料输送到需要的地方去。常用的机械输送设备主要是:带式输送机、螺旋输送机、斗式提升机
12、、埋刮扳输送机以及近年来开发的气浮式带式输送机等。机械输送的优点:与气流输送相比,机械输送的主要优点是连续输送相同数量的物料,能耗低。椐资料介绍:带式、螺旋式、斗式提升机比气流输送节能分别为:、:和:;说明机械输送经济性明显好于气流输送。此外埋刮板输送机以及近年来拥现的气浮式皮带输送机也因使用效果好,节能显著而得以广泛应用。机械输送也有缺点:主要是每种输送机都有局限性,如带式、螺旋式输送机以水平输送为主,升高仰角限制在0;斗式输送机以垂直输送为主,机械输送设备多机械转动,维修量大;噪音大等。但随着机械产品质量的提高,能源的紧张,机械输送应用将会越来越广泛。,机械输送工艺流程,如下图所示,一种机
13、械输送流程:原料经斗式提升机进入高效振动筛,除杂后进入缓冲箱,调节原料流量进粉碎机,被粉碎后的面粉进入负压箱,经螺旋输送机闭风器进入二级提升,最后到混料机。过程中出现的粉尘通过低压风机对对其回收。该工艺的特点,节约来了用电,工序中采用了负压箱和其他机械输送相比工作环境较好。,拌料罐及其结构,7)、拌料罐拌料罐的作用,淀粉与水充分混合加热成糊化醪。在拌料罐中要实现予煮,以便使物料提前加热到一定温度,保证蒸煮时能达到完全糊化的目的。为降低物料粘度,降低蒸煮温度,提高蒸煮效果,使生产以顺利进行,在拌料罐内加入淀粉酶,使物料液化。、拌料罐的主要结构组成 拌料罐的主体是一个园筒体,根据生产规模的大小,确
14、定的容量;罐底为锥底,一套搅拌装置和防止打旋的挡板,考虑到粉料与水混合均匀拌料罐的高与直径的比值取较好。锥底顶角取度可方便地把粉浆放干净。,拌料罐的搅拌装置,)拌料罐的搅拌装置拌料罐的搅拌器多取两平浆或两斜浆,搅拌浆直径取罐径的,挡板宽度取罐径的,档板上部高度可低于罐内静液面的,以利用液面上部的打旋效应,尽快将粉料与水混合。传统搅拌器转速取取每分钟60转。搅拌功率可通过计算决定,经验值可取立方,但现在混料在进入罐前就以完成,搅拌器转速以淀粉不沉淀为准,搅拌器转速可大幅度降低,取每分钟30转完全能够达到目的。降低搅拌器转速能节电并减少设备磨损。拌料罐材质可选用碳钢、304不锈钢。拌料罐的壁厚可选
15、用最小壁厚;拌料罐靠近底部的筒壁和罐底是易磨损处,可适当加厚。木薯原料含沙量大要加厚筒壁或采用304不锈钢。,蒸煮工艺设备,蒸煮的分类和流程、蒸煮的分类淀粉质原料的蒸煮糊化工艺有许多不同。蒸煮按工艺特点分类有:间歇和连续蒸煮之分;现在已无间歇蒸煮的酒精厂,全部采用连续蒸煮工艺。按蒸煮温度分类:有高温、中温、低温与无蒸煮之别。高温蒸煮由于蒸汽消耗太高,已被淘汰。蒸煮温度一般都在85105.按蒸煮设备形式分类:有管式、柱式、锅式、罐式多种;其中,锅式连续蒸煮设备是沿用传统的间歇蒸煮设备锥子锅,串连而成。由于锥形锅设备用料多、加工困难、不易固定,现在已很少使用。而多采用标准椭园封头的容器或标准椭园上
16、封头、锥形下封底的容器代替。,蒸煮工艺设备,蒸煮工艺流程下面介绍几个典型的蒸煮工艺流程:)罐式连续蒸煮工艺流程当前,使用最多的蒸煮流程是,用加热器加热、多罐串连、连续蒸煮。带三套管加热器的罐式。,带加热器的罐式连续蒸煮工艺流程大体如下:拌料罐中的粉浆醪由蒸煮粉浆泵送入三套管加热器,同时送入蒸汽;在三套管加热器中粉浆料与蒸汽充分混合;由于压力与重力的共同作用,加热了的物料向下通过缓冲器4,然后自下而上依次通过多个后熟器5,再经汽液分离器(或空气冷却器)6;物料在汽液分离器(或空气冷却器)6中实现排杂和冷却:含有杂质的蒸汽通过排气管排入大气,被冷却的糊化醪进入糖化罐,在糖化罐内,醪液进一步冷却到糖
17、化温度,与加入的糖化剂混合并停留一定的时间实现糖化。糖化醪由糖化醪泵送入糖化后冷却器螺旋板换热器进一步冷却到发酵温度、接入酒母,去发酵罐发酵。此流程没有任何节能措施。,带加热器的罐式连续蒸煮工艺流程,喷射式加热器蒸煮流程,)喷射式加热器蒸煮流程 该流程与上一流程其本相同,所不同的是将三套管加热器改为喷射式加热器。其流程如图2所示。有关加热器的认识问题,也智者见智,不同经历的技术人员看法不一;有人认为必须使用三套管加热器,将粉浆逐一加热,防止蒸煮不均。而有人则认为关键是将蒸汽加入蒸煮器,在那样长的流程和时间里蒸汽煮熟物料是不成问题的。我比较赞同后一种看法。,喷射式加热器蒸煮工艺描述,工艺概述来自
18、粉碎工段的粉浆直接进入预液化罐(粉晶温度50),同时加入耐高温淀粉酶和碱液,加入碱液的目的是调整液化醪的PH值,因为DDGS工段来的离心清液显酸性,而耐高温淀粉酶在弱碱性条件下活性最强。然后通过预液化醪泵泵入粉浆预热器与蒸煮醪液进行换热,将粉浆预热温度预热到65,预热后的粉浆送到预液化罐,给低温液化罐加入一次蒸汽和蒸煮醪的闪蒸气体;低温液化罐内保持80,使淀粉浆在淀粉酶最适宜的温度下进行液化,粘度不断降低,然后通过低温液化醪泵经粉浆预热器预热(95)后进入喷射液化器与蒸汽进行充分的混合,达到约105的控制温度后送至蒸煮锅,在高温下停留约100120分钟,以确保淀粉完全糊化及灭菌。高温液化醪在闪
19、蒸罐进行常压闪蒸,温度降至约100,闪蒸的二次蒸汽去低温液化罐。常压闪蒸的液化醪通过通过液位控制保持其液位,将蒸煮醪泵泵入粉浆预热器和粉浆预热器分别给低温液化醪和预液化醪进行预热后进入真空罐进行负压闪蒸,温度降至糖化温度6065左右,闪蒸出来的二次蒸汽,喷射式加热器蒸煮工艺描述,在终端冷凝器中进行冷凝,冷凝液回预液化罐。用真空泵保持真空罐的真空度,同时抽出不凝气体排放到大气中。真空罐闪蒸冷却后的液化醪自流进入糖化罐或,糖化时间约3040分钟,在糖化罐中加入糖化酶,在糖化酶的作用下使糊精转化为可发酵性糖,同时加入浓硫酸调节PH值,以保证糖化酶的最佳作用和发酵过程杂菌的有效控制。糖化醪由糖化醪泵泵
20、送往糖化醪冷却器,采用两级冷却通过循环水降温到发酵进料所需的30左右。此工艺优点:废热利用效果好。70%的废热被再次利用,蒸煮吨酒精耗450公斤。减少了糖化前冷确用水量。3)、下面的工艺也是一种节能蒸煮糖化工艺,搅拌罐粉浆温度不要求太高,温度40左右,用粉浆输送泵将粉浆送糖化后换热器,给糖化醪进行降温,同时对粉浆预热,预热后粉浆再去糖化前蒸煮醪换热器,给蒸煮醪降温,蒸煮醪降至6065进入糖化罐,粉浆温度再一次被升高,然后进入预液化罐,加入蒸汽,温度升至80送蒸煮醪换热器,粉浆温度被升至95送加热器。,节能蒸煮糖化工艺,酒精发酵设备,酒精发酵设备酒精生产的基本参数(1)原料消耗:1t酒精/2.7
21、t薯类;1t酒精/3.05t谷类;(2)发酵醪含酒精度:10-14%v左右;(3)生产1t酒精需要10-13m3容量;(4)发酵周期4060小时;发酵的发酵工艺分为间断发酵、半连续发酵、连续发酵。主要设备酒母罐、发酵罐、换热器(板式换热器)、二氧化碳回收塔、循环泵。发酵工序的节能措施采用浓醪发酵。现在一般酒份12%(v/v)以上,高的能14%(v/v)以上.酒精发酵罐内蛇管冷却;不利杀菌易升酸,但节省运行费用;,酒精发酵罐简图罐体;2、冷却管;3、测温乛点;4、进出水口;5、人孔;6、C02出口;7、出醪口;8、洗罐器;9、排空阀;10、安全阀;11、排污口;12、取样口;,酒精发酵罐简图,外
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