[发明专利]一种淀粉质原料的超糊化临界点液化生产工艺及装备

说明书

本发明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。

技术领域

本发明属于生物化工及装备技术领域，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。

背景技术

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，本发明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。