一种淀粉质原料的超糊化临界点液化生产工艺及装备制造技术

本发明专利技术涉及一种淀粉质原料的超糊化临界点液化生产工艺，主要步骤是粉浆罐采出的预液化粉浆经粉浆泵送至分级过滤器过滤，得到的过滤粉浆送至液化喷射器喷射加热，剩余的没通过过滤孔的含有干淀粉团颗粒的循环粉浆送至粉浆喷射器喷射加热，得到的高温粉浆返回粉浆罐，控制粉浆罐的操作温度高于粉浆的糊化临界点温度；通过向蒸汽热泵加入少量的外加的高压蒸汽，实现低能阶闪蒸汽增压，得到较高能阶的二次汽，二次汽为喷射粉浆器的加热介质。还公开了该工艺装备。降低了液化生产的能耗物耗，提高了成品液化醪的固含量，并为生产下游产品提高淀粉利用率创造了条件，对于提高葡萄糖平台化合物及后续酒精等产品的生产技术水平的提升具有重要意义。

Technology and equipment for liquefaction of starchy raw materials at super gelatinization critical point

【技术实现步骤摘要】
一种淀粉质原料的超糊化临界点液化生产工艺及装备
本专利技术属于生物化工及装备
，具体涉及一种淀粉质原料的超糊化临界点液化生产工艺及装备。
技术介绍
液化单元主要用于制备液化醪，是淀粉质原料制取淀粉糖、柠檬酸、酒精等后续产品的重要生产单元，主要包括拌料、预液化及液化等过程。淀粉质原料、水及液化酶等通过混合拌料首先得到粉浆，在一定温度及液化酶的作用下，将粉浆中的淀粉水解成糊精及低聚糖，且物料的粘度降低，得到液化醪，并可继续利用糖化酶等将液化醪中的糊精和低聚糖水解为葡萄糖。葡萄糖是农产品深加工的平台化合物，是许多药品和食品、饲料、燃料的基础原料，如葡萄糖可通过酵母的代谢作用生产酒精产品，酒精产品是葡萄糖重要的下游产品之一。因此，淀粉质原料的先进液化工艺及装备的开发是实现农产品高效加工利用的关键。淀粉质原料在拌料、预液化及液化操作制备液化醪过程中，当操作温度在55～75℃范围内，拌料得到的粉浆中的淀粉颗粒会快速溶胀糊化，粉浆溶液的黏度急剧提高，甚至不能流动，造成管线或设备堵塞，发生生产事故，行业俗称“坐料”，通常对应的粉浆糊化临界点温度范围为55～75℃，该操作温度范围称为糊化临界点，高于糊化临界点温度范围进行的液化操作称为超糊化临界点；另外，粉浆水料比也是影响粉浆黏度及粉浆糊化状态的变量条件，粉浆水料比越低，黏度越大，通常控制粉浆水料比＞2.5，通常对应的酒精成熟醪酒度＜14％。因此，在目前液化醪制备过程中，拌料操作的水料比＞2.5，粉浆拌料、预液化及液化的操作温度通常避开糊化临界点，即在低于糊化临界点(通常低于55℃)条件下进行拌料及预液化操作，在高于糊化临界点(通常高于75℃)条件下液化操作。目前液化醪生产工艺存在的问题及分析：(1)在淀粉质原料的液化醪制备过程中，如果粉浆拌料及预液化温度≤55℃，虽然可以减轻“坐料”现象，但为达到后续所要求的液化温度85～90℃需要输入热量加热粉浆，能耗较高，当粉浆物料升温过程进入糊化临界点温度范围，粉浆及预液化粉浆的黏度将急剧增高，控制难度大，操作不稳定，易发生“坐料”现象，同时制备水料比≤2.1的高浓度液化醪受到限制；(2)如果采用操作温度＞75℃进行拌料制备粉浆操作，粉浆中的淀粉原料高温受热易形成干粉团，不能充分液化利用，降低淀粉原料的利用率；(3)粉浆拌料及预液化操作温度即使低于糊化临界点，操作时间过长、水料比较低，也会发生“坐料”现象，并随着温度越接近糊化临界点，粉浆水料比越低粉浆黏度升高、流动性差的现象越严重，再者粉浆拌料操作温度过低，会发生淀粉原料的分层沉积，清理非常困难。鉴于目前液化醪生产技术进步、效益提高面临的技术瓶颈，并寻求解决方案，本专利技术人开展了粉浆水料比、操作温度等因素对淀粉原料粉浆液化操作规律及物料特性的实验研究，并获得了技术突破。实验结果表明：当淀粉质原料粉浆水料比范围1.6～2.5、拌料停留时间≤2分钟时，粉浆在临界点温度范围内可以避免在拌料器中明显糊化，并确保粉浆出现糊化点状态前进入粉浆罐进行超临界点预液化操作；当控制粉浆罐粉浆预液化操作温度高于糊化临界点，即操作温度≥75℃，操作停留时间≥18分钟时，可完成粉浆料跨过糊化点的操作，粉浆物料通过预液化快速降黏，一定程度上减少了粉浆中的淀粉原料高温拌料形成干粉团，避免了“坐料”现象发生；该实验结论已在年产15万吨酒精生产装置上得到进一步验证。基于以上研究及生产实践成果，开发低水料比、低能耗物耗及操作稳定的淀粉质原料液化醪制备生产技术及装备，解决传统淀粉质原料高温拌料等液化工艺存在的原料中淀粉液化不充分、生产不稳定，能耗高、热量回收困难等技术及装备难题，实现关键技术及装备的突破，是可行的，对提高葡萄糖平台化合物及后续酒精等产品的整体生产技术水平具有重要理论及应用意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对传统淀粉质原料液化工艺存在的行业难题，在实验研究及工程化等工作基础上，提出了在淀粉质原料糊化临界点温度范围内快速拌料、超糊化临界点预液化降黏、分级过滤循环加热、蒸汽热泵回收低能阶蒸汽等为特征的超糊化临界点液化生产工艺及设备。本专利技术的第一个技术方案如下：一种淀粉质原料的超糊化临界点液化生产工艺，包括粉浆罐、液化喷射器、液化罐、分级过滤器及粉浆喷射器，粉浆罐底部采出的预液化粉浆经粉浆泵送至分级过滤器过滤，得到的过滤粉浆送至液化喷射器喷射加热，剩余的没通过过滤孔的含有干淀粉团颗粒的循环粉浆送至粉浆喷射器喷射加热，得到的高温粉浆返回粉浆罐；控制粉浆罐的操作温度高于粉浆的糊化临界点温度。本专利技术还包括蒸汽热泵，通过向蒸汽热泵加入少量的外加的高压蒸汽，实现低能阶闪蒸汽增压，得到较高能阶的二次汽；二次汽为粉浆喷射器的加热介质，且满足粉浆喷射器的操作，二次汽的平衡压力高于循环粉浆物料的平衡压力。本专利技术还包括拌料器，拌料器中的粉浆停留时间低于粉浆发生明显糊化状态时间，优选停留时间≤2分钟，制备的粉浆送入粉浆罐；粉浆罐中粉浆在超糊化临界点操作条件下完成粉浆预液化，粉浆罐中粉浆预液化条件优选操作停留时间≥10分钟、操作温度≥80℃，粉浆罐操作温度通过循环的拌料水泵高温粉浆的物料温度及流量控制。本专利技术预液化粉浆由分级过滤器的粉浆进口进入到过滤筒，部分粉浆通过过滤孔得到过滤粉浆，并进入外筒与过滤筒之间空间，再经过滤粉浆口送出，剩余的没有通过过滤孔的含有干淀粉团颗粒的循环粉浆直接通过过滤筒至循环粉浆口送出。本专利技术过滤粉浆经液化喷射器加热得到高温液化醪，高温液化醪经加热罐停留一定时间后送至闪蒸罐进行闪蒸操作，闪蒸汽送至蒸汽热泵增压，闪蒸降温得到的液化醪送入液化罐进行液化操作。本专利技术高温液化醪的物料温度为85～105℃，液化罐的操作温度范围85～90℃。本专利技术还包括拌料水预热器，液化醪送至拌料水预热器，与来自于拌料水罐的拌料水换热，拌料水吸收液化醪降温过程放出的热量，得到高温拌料水；拌料水预热器的换热方式采用全逆流换热设计。本专利技术以成品液化醪为原料继续生产酒精产品的酒精生产过程，还包括发酵单元、精制单元及废液处理单元，降温液化醪经液化醪冷却器进一步降温，获得满足发酵单元生产要求的成品液化醪，再依次送至发酵单元、精制单元及废液处理单元生产酒精产品。本专利技术精制单元的精馏废水及废液处理单元的部分蒸发凝水送至液化单元的拌料水罐回收利用。本专利技术的第二个技术方案是一种淀粉质原料的超糊化临界点液化生产工艺的装备，包括分级过滤器，分级过滤器为套筒结构，包括外筒、法兰盖、过滤筒、过滤孔、粉浆进口、循环粉浆口、过滤粉浆口；分级过滤器过滤桶筒体的厚度≥3mm，过滤桶设置锥形或梯形的过滤孔，过滤桶内壁锥形孔孔径或梯形缝缝宽为3～6mm，过滤桶外壁锥形孔径或梯形缝宽为5～8mm，过滤桶外壁孔径或缝宽与内壁孔径或缝宽的差值≥2mm。有益效果本专利技术公开了一种淀粉质原料的超糊化临界点液化生产工艺及装备。该技术通过原料快速拌料、超糊化临界点预液化降黏、粉浆分级过、含有干淀粉团颗粒物料再喷射加热循环等技术集成创新，解决粉浆中的淀粉原料高温受热易形成干粉团，液化不充本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种淀粉质原料的超糊化临界点液化生产工艺，包括粉浆罐、液化喷射器及液化罐，其特征是还包括分级过滤器及粉浆喷射器，粉浆罐底部采出的预液化粉浆经粉浆泵送至分级过滤器过滤，得到的过滤粉浆送至液化喷射器喷射加热，剩余的未经过滤孔的含有干淀粉团颗粒的循环粉浆送至粉浆喷射器喷射加热，得到的高温粉浆返回粉浆罐；控制粉浆罐的操作温度高于粉浆的糊化临界点温度。/n

【技术特征摘要】
1.一种淀粉质原料的超糊化临界点液化生产工艺，包括粉浆罐、液化喷射器及液化罐，其特征是还包括分级过滤器及粉浆喷射器，粉浆罐底部采出的预液化粉浆经粉浆泵送至分级过滤器过滤，得到的过滤粉浆送至液化喷射器喷射加热，剩余的未经过滤孔的含有干淀粉团颗粒的循环粉浆送至粉浆喷射器喷射加热，得到的高温粉浆返回粉浆罐；控制粉浆罐的操作温度高于粉浆的糊化临界点温度。


2.如权利要求1所述的一种淀粉质原料的超糊化临界点液化生产工艺，其特征是还包括蒸汽热泵，通过向蒸汽热泵加入少量的外加的高压蒸汽，实现低能阶闪蒸汽增压，得到较高能阶的二次汽；二次汽为粉浆喷射器的加热介质，且满足粉浆喷射器的操作，二次汽的平衡压力高于循环粉浆物料的平衡压力。


3.如权利要求1所述的一种淀粉质原料的超糊化临界点生产工艺，其特征是还包括拌料器，拌料器中的粉浆停留时间低于粉浆发生明显糊化状态时间，优选停留时间≤2分钟，制备的粉浆送入粉浆罐；粉浆罐中粉浆在超糊化临界点操作条件下完成粉浆预液化，粉浆罐中粉浆预液化条件优选操作停留时间≥10分钟、操作温度≥80℃，粉浆罐操作温度通过循环的高温粉浆的物料温度及流量控制。


4.如权利要求1所述的一种淀粉质原料的超糊化临界点液化生产工艺，其特征是预液化粉浆由分级过滤器的粉浆进口进入到过滤筒，部分粉浆通过过滤孔得到过滤粉浆，并进入外筒与过滤筒之间空间，再经过滤粉浆口送出，剩余的未经过滤孔的含有干淀粉团颗粒的循环粉浆直接通过过滤筒至循环粉浆口送出。


5.如权利要求1所述的一种淀粉质原料的超糊化临界点液化生产工艺，其特征是过滤粉浆经液化喷射器加热得到高温液化醪，高温液化醪...

【专利技术属性】
技术研发人员：张敏华，耿中峰，李永辉，刘成，董秀芹，吕惠生，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12