酒精生产过程中蒸煮流程

目录第1章酒精生产过程中蒸煮流程简介 (2)1.1 酒精生产及蒸煮工艺 (2)1.2 CAD流程图 (4)第2章标准节流装置设计及计算程序设计 (5)2.1 标准节流装置设计概述 (5)2.2 原始数据 (5)2.3 标准节流装置计算 (6)第3章调节阀选型及计算 (10)3.1 调节阀选型 (10)3.2 调节阀口径计算 (10)第4章课程设计心得 (13)参考文献 (14)第1章酒精生产过程中蒸煮流程简介1.1 酒精生产及蒸煮工艺用淀粉质原料生产酒精的工厂，多数采用连续蒸煮工艺，只有少部分小型酒精厂和白酒厂，还采用间歇蒸煮工艺，下面分别加以介绍。

（一）间歇蒸煮法间歇蒸煮法常用的蒸煮设备是立式锥形蒸煮锅，其外形和结构简单。

1.间歇蒸煮工艺流程目前我国酒精厂间歇蒸煮的方法基本上有两种，一种是加压间歇蒸煮，一种是添加细菌淀粉酶液化后低压或常压间歇蒸煮、加压间歇蒸煮是原料经人工或运输机械送到蒸煮车间，经除杂后进入拌料罐，加温水拌料，并维持一定时间，然后送入蒸煮锅中，通入直接蒸汽将醪液加热到预定蒸煮压力，维持一定的蒸煮时间，蒸煮时间结束后，进行吹醪。

操作工艺流程如下：温水蒸汽↓↓原料→除杂→粉碎→拌料→泵→蒸煮→成熟蒸煮醪送入糖化锅（1）加水蒸煮整粒原粒时，水温要求在80~90℃，尤其是蒸煮含有淀粉酶的甘薯干，更不能用低温水。

蒸煮粉状原料时，水温不宜过高，一般要求在50~55℃。

原料加水比因原料不同和粉碎度不同而不同，一般为：粉状原料为1:3.4至1:4.0；薯干为1：3.0至1:4.0；谷物原料为1:2.8至1：3.0（2）投料。

蒸煮整粒原料时，投完粒即加盖进汽，或者在投料过程中同时通入少量蒸汽，起搅拌作用。

蒸煮粉状原料时，可先在拌料桶内将粉料加水调成粉浆后在送入蒸煮罐；或向罐内直接投料，边投料，边通入压缩空气搅拌，以防结块，影响蒸煮质量。

投料时间因罐的容量大小和投料方法不同而有差异，通常在15~20min。

（3）升温（生压)。

投料毕，即关闭加料盖，通入蒸汽，同时打开排气阀，驱除罐内冷空气，以防罐内冷空气存在而产生“冷压”，影响压力表所指示的数值，不能反反映罐内的真实温度，造成原料蒸煮不透。

正确排出“冷压”的方法是：通入蒸汽加热时，打开排气阀，直到排出的气体发白（水蒸气），并保持2~3min，而后再关闭排气阀，升温时间一般40~50min。

（4）蒸煮（定压）。

料液升到规定压力后，保持此压力维持一定的时间。

使原料达到彻底糊化的操作，工厂常称之为定压。

定压后，通入锅内的蒸汽已经很少，锅内热力分布不均匀，易造成下部原料局部受热而焦化，上部原料受热不足而蒸煮不透。

另外，料液翻动不好，原料与罐壁及其相互之间撞击摩擦轻缓，则导致原料的植物组织和淀粉粒不易破裂。

为了使原料受热均匀和彻底糊化，采用循环汽的办法来搅拌罐内的料液。

一般每隔10~15min循环换汽一次，每次维持3~5min，直至蒸煮完毕为止。

循环换气后使罐内达到原规定压力。

循环换汽和稳压操作，是保证蒸煮醪液质量的两个重要条件。

（5）吹醪。

蒸煮完毕的醪液，利用蒸煮罐内的压力从蒸煮锅排出，并送入糖化锅内。

吹醪时间视蒸煮罐容量的大小而定，不得少于10~15min。

此法蒸汽耗量较多，但蒸煮醪液质量较好，故广泛应用于酒精生产中。

2.加淀粉酶低压或常压间歇蒸煮法此法是先加细菌淀粉酶液化后，在进行加压蒸煮。

方法是先粉碎原料，按照规定的加水比放到混合池拌匀，调整温度至50~60℃，加入细菌淀粉酶，搅拌均匀，细菌淀粉酶的用量为5~10μg/g原料，加石灰水调整pH6.9~7.1，送入蒸煮锅，通入压缩空气进行搅拌，并通蒸汽升温至88~93℃，保持1h，取样化验（碘反应呈红色），达到标准的液化程度，继续升温至115~130℃，保持0.5h，经灭酶后即可吹醪送至糖化锅。

这样，蒸煮压力可以降低，蒸煮时间也可以缩短。

采用原料不同，淀粉酶的用量不同。

例如薯类粉状原料，淀粉酶用量可少些，谷类原料和野生植物原料，淀粉酶用量则要适当加大些。

最好先将淀粉酶加水浸渍0.5~1h后，再用。

（二）连续蒸煮法淀粉质原料的连续蒸煮，是一项重大技术革新。

根据蒸煮设备的类型，可分为罐式连续蒸煮、柱式连续蒸煮和管道式连续蒸煮3种方法。

1.罐（锅）式连续蒸煮最初是将酒精工厂原有的间歇式蒸煮罐经改装后几个罐串联起来，并增加一个预煮锅和一个汽液分离器而投入酒精生产的。

原料经斗式提升机1运送到贮料斗2，再经锤式粉碎机3粉碎后，进入粉料贮斗4中，由此经螺旋输送器5，边加水边进料与搅拌桶6中，在搅拌状态下，通入二次蒸汽，加热至预定的预煮温度，并维持一段时间（预煮时间），为了确保连续蒸煮，生产常设两个预煮搅拌桶。

之后泵入蒸煮锅组中进行蒸煮，通常预煮醪从锅底进入锅内，与对面锅底喷入的加热蒸汽混合，并加热到蒸煮温度。

蒸煮醪从蒸煮锅8中流出，依次进入各蒸煮锅中。

从最后一蒸煮锅中出来的蒸煮醪以切线方向进入汽液分离器9中，产生的二次蒸汽从气液分离器顶部导出，用于预煮醪升温之用，蒸煮成熟醪从底部引出送入糖化车间。

（三）蒸煮新工艺因传统的酒精生产均需要经过130—150℃的高温蒸煮，能耗药占整个酒精生产总能耗的30%。

因此，10多年来，有不少研究者首先从节约蒸煮工序的能耗着手进行了试验，其中比较成功并以被工业生产采用的石低温蒸煮法和无蒸煮法的酒精发酵技术。

1.低温蒸煮法采用高于淀粉糊化温度，但不高于100℃，另加α—淀粉酶作为液化剂是低温蒸煮工艺的特点。

根据醪液加温的高低，该工艺主要分为下列两种形式：（1）90—95℃糊化液工艺。

这种方法是德国和美国合作开发的简称LBW工艺，整粒玉米先用离心方法分离的热酒糟清夜在90—95℃下浸渍，使玉米吸水软化，并完成玉米糊化作用，再用均质机加耐高温α-淀粉酶进行二次湿磨。

可节约蒸汽85%以上。

采用此工艺处理甘薯原料较少。

（2)80—85℃糊化液工艺。

对薯类原料而言。

该工艺的流程如下：甘薯干→粉碎→拌碎→加α-淀粉酶→加温至80—85℃糊化液化→冷却至62℃→加酸调节ph4.6→糖化（30min)→冷却至27—28℃。

上述蒸煮新工艺，在节能方面尤其独特的优势，但至今为止，国内外真正在工艺生产上采用的还不多，原因是发酵时间长，糖化酶用量大，污染危险性较大等。

但从发展趋势看，蒸煮新工艺还是很有前途的。

1.2 CAD流程图图1-1 酒精生产过程中蒸煮工艺流程图第2章标准节流装置设计及计算程序设计2.1 标准节流装置设计概述GB/T2624-93全称为《流量测量节流装置用孔板、喷嘴和文丘里管测量充满圆管的流体测量》。

1993年2月3日由国家技术监督局批准GB/T2624-93代替GB2624-81，1993年8月1日实施。

该标准第一次等效采用ISO5167（1991）与国际接轨，标志着我国现行的标准节流装置，在推广采用国际标准上的研究成果、提高测量精度方面，以取得了突破性的进展。

GB/T2624-93主要特点有：1.以流出系数C代替流量系数α；C值的计算中的β降阶计算由原流量系数α计算中的最高阶β20降至流出系数C计算中的最高阶β8次幂。

2.提出5种命题以适应自控工程设计中各方面的需要。

3.提出迭代计算方法，给出计算机计算程序框图。

4.差压上限不再计算，而要由用户自行选定，要求设计者有更多的经验。

5.管道粗糙度不再参加计算，而是在计算结果出来后验证。

在GB/T2624-93中规定的标准节流装置有以下几种：标准孔板：角接取压；法兰取压；径距取压（D-D/2）。

标准喷嘴：ISA1932喷嘴；长颈喷嘴。

文丘里管：文丘里喷嘴；经典文丘里管2.2 原始数据根据GB/T2624-93对节流装置进行设计，并针对给定原始数据进行计算。

设置节流元件为孔板，取压方式为角接取压，孔板材料选择青铜λd=0.0000175mm/℃。

原始数据如下表表2-1 标准节流装置设计计算原始数据使用迭代计算方法进行计算，其实质是利用具有快速收敛的弦截法，实现近似计算。

)3(212111时当≥---=-----=n n n n n n n X X X X δδδ计算出X 、δ，直到|δn |值小于某个规定值（即1021010-⨯<=A E nn δ）时，说明计算达到规定的精确度，完成计算。

2.3 标准节流装置计算按照如下所示的示意图，对相关参数及进行计算，并得到相应结果。

图2-1 节流装置计算流程图根据已知原始参数，确定参数q m , ΔP, P, t,ρ, μ λ δ ε β D 20最终确定d 和d 20 1、辅助计算计算质量流量h 32501.1Kg/49.62655q v =⨯==ρm q由于流量标尺为1；1.25；1.6；2；2.5；3.2；4；5；6.3；8；×10n n 为正负整数或零取40000kg/h ，即为11.1kg/s 根据公式ρπεβP d Cq m ∆-=241214计算差压其中C=0.6, ε=1, β=0.5,d= D20×β，qm 代11.1Kg/s 计算得ΔP =63530Pa因国产差压变送器的系列值为1.0，1.6，2.5，4.0，6.0×10n ，取ΔP =1000000Pa=1MPa 根据公式求工况下管道直径00040141.0]20)-(500.000013381[1.0 )]20(1[20=+⨯=-+=t D D D λ求解雷诺数66079.7280.00213910004014.03.1411.144=⨯⨯⨯==μπD q R med求解A 20.154874416556353020.100040140.00213966079.72822=⨯⨯⨯⨯=⨯∆=ρμP D R A ed2、计算初值令C=0.606 ε1=1 得到2555683333.0606.015487441.0c A X 21===ε 所以4976041483.0330.2555683312555683333.0X 1X 25.02225.021211=⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=β求C 1610.60629944）/66079.72810 （4976041483.00.0029830.497604141840.04976041483.00312.05959.0)/10(0029.01840.00.03120.5959C 0.7562.582.175.062.51812.111=⨯+⨯-⨯+=+-+=D R e βββ因此可得070.00046486 =精确度判断 170.00302746211==A E δ 3、进行迭代计算，计算第二个假定值X 2960.25545137610.6062774415487441.0c A X 122===ε 560.49749725960.255451371960.25545137X 1X 25.02225.022222=⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=β由于ε2=1，则730.60629529）/66079.72810 （560.497497250.0029560.497497251840.0560.497497250312.05959.0)/10(0029.01840.00.03120.5959C 0.7562.582.175.062.52822.122=⨯+⨯-⨯+=+-+=D R e βββ有40760000045601.0 2554513796.0730.60629529-0.15487441c X -A 22222-=⨯==εδ因此 2030000294441.0222==A E δ 4、设定第三个假定值X 3，利用快速收敛弦截法公式（n ≥3时使用）580.25545251070.00046486-40760000045601.025********.0-960.25545137)40760000045601.0(2554513796.01212223=-⨯--=---=δδδX X X X 4982842497.0580.255452511580.25545251X 1X 25.02225.023233=⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=β由于ε3=1720.60629533）/66079.72810 （4982842497.00.00294982842497.01840.04982842497.00312.05959.0)/10(0029.01840.00.03120.5959C 0.7562.582.175.062.53832.133=⨯+⨯-⨯+=+-+=D R e βββ0.0000002=0.0000005233==A E δ 此时精度已经达到要求。