动态低压煮沸及热能回收系统

动态低压煮沸介绍

一、前言
煮沸锅是啤酒工厂耗能大户，糖化煮沸占全啤酒厂蒸汽总消耗量的35％～40％。目前大部分啤酒厂仍采用传统煮沸工艺,煮沸强度高，热负荷大，不仅影响啤酒品质，而且煮沸过程排出的二次蒸汽带走大量热量。在保证啤酒质量前提下，如何降低煮沸强度，回收利用二次蒸汽热量，值得我们关注。
二、糖化煮沸技术发展进程
传统常压煮沸
上世纪90年代前，糖化煮沸采用常压煮沸工艺，煮沸产生的二次蒸汽直接排放大气，煮沸时间90分钟，煮沸强度在8％～10％，总蒸发量为12％～15％。
传统常压煮沸工艺缺点：
麦汁的热负荷大；
加热过程中麦汁的过热现象；
为驱除不利气味物质造成蒸发率高；
二甲基硫和可凝固性氮的矛盾；
加热过程中的波动阶段破坏对泡沫有利的物质；
蒸发量大和清洗频繁增加了成本和环境负担；
煮沸锅内物质的均匀性差。
能耗高。
低压煮沸
上世纪90年代，糖化煮沸开始采用低压煮沸工艺，且配套二次蒸汽回收装置，煮沸时间60～75分钟，煮沸强度在8％，总蒸发量为8％～10％。
低压煮沸为过渡性技术，主要以节约能源为目的，对啤酒产品质量关注不足。低压煮沸配备了二次蒸汽回收系统。回收热能中的40％用于煮沸前的麦汁升温，从75℃升温到95℃，剩余60％热能制备成85℃热水，供发酵CIP和包装、锅炉使用。
动态低压煮沸
本世纪开始，糖化煮沸向动态低压煮沸发展，并配套二次蒸汽回收装置。煮沸时间40～50分钟，煮沸强度在6％～8％，总蒸发量为3.5％～5％。
动态低压煮沸以啤酒产品质量为重点，同时考虑了节能降耗。
动态低压煮沸优点：
蒸发量可以降至5％以内；
可以获得最好的产品质量；
DMS低于20ppb；
避免麦汁过度加热；
将二甲基硫和可凝固性氮分离开；
节约能源，降低生产成本；
加热器的连续工作时间长；
大清洗间隔周期延长，减少污水排放，有利于保护环境
三、动态低压煮沸简介
1、糖化动态低压煮沸的过程分成以下三个步骤：
常压预煮沸：为了除去煮沸锅、压力调节系统和蒸汽冷凝器中的空气；
动态煮沸：在煮沸锅中增压．然后再释放压力，这个过程重复6～8次；
常压后煮沸：常压下的后煮沸使麦汁达到需要的浓度、添加香花。
2、糖化动态煮沸系统示意图
3、低压动态煮沸曲线示意图
4、糖化动态煮沸控制曲线图
5、工艺控制简述

5.1、常压预煮沸阶段：
热能回收罐内水经过蒸汽换热器，由97℃升高到103℃；
102℃热水与麦汁进行交换，使麦汁升温到97～98℃进入煮沸锅；
麦汁进锅后，通过煮沸锅内加热器间歇升温，此时煮沸锅内为常压状态，二次蒸汽冷凝器排空阀处于全开状态。
此阶段，煮沸锅蒸汽阀基本处于80％开启状态。
麦汁煮开后（达到100℃），继续升温到103℃，进入动态煮沸阶段。
5.2动态煮沸阶段
常压预煮沸阶段结束后，进入动态煮沸阶段，关闭二次蒸汽换热汽排空阀。
人为预先设定煮沸锅蒸汽调节阀开度。增压时蒸汽阀开度为80％，时间约4分钟；降压时开度为20％，时间约3分钟；
增压时，温度从101℃升高到103℃，压力从50 mbar升高到150 mbar。
降压时（专业称为汽提），温度从103℃降到101℃，压力从150 mbar降到50 mbar。
在煮沸锅烟道阀附近安装一个旁路控制阀，结合蒸汽冷凝器流通速度的控制，使锅内的压力在规定时间内达到150mbar、将麦汁加热到103℃。
当达到设定的最高压力时，便开始减压。煮沸锅内的压力以一定速率降低到50mbar。压力降低的同时，相应的沸点也降低到101℃，并且整个锅内都产生气泡。
这种汽提过程是动态低压煮沸与其他煮沸方法最主要的区别，它对可挥发物的汽提效果很好。而对于使用内加热器或外加热器的常压煮沸，包括使用双层加热锥体的煮沸方法来说，只有和加热面接触的麦汁达到或超过其沸点。
麦汁内部到处都产生气泡。增大麦汁和蒸汽间的接触面积能够提高对有害风味物质的汽提，同时也有利于热凝固物的凝聚。上升的汽泡同时也产生一些泡沫。内加热器在减压步骤中仍然工作，麦汁从导流帽上喷洒下来，打散泡沫，避免溢锅。
升压和降压过程大约重复六次。最后，压力降低到常压状态，使麦汁达到要求的浓度。
采用这种煮沸方法，可以在45～50min内完成煮沸，蒸发率在3.5～5.0%。
此阶段产生的二次蒸汽，降热能回收水罐内的水从80℃升高到97℃，用于下一批麦汁预热。
5.3常压煮沸结束阶段
动态煮沸结束，进入最后常压煮沸阶段，打开二次蒸汽换热器排空阀。
煮沸锅蒸汽阀基本处于80％开启状态，煮沸3～5分钟结束。
四、能源消耗分析
以每批产100m3热麦汁为例，三种不同技术的煮沸锅能源消耗情况对比

五、总结
低压动态煮沸技术节能效果非常显著，对啤酒厂节能降耗具有重大意义；
运用低压动态煮沸技术，麦汁热负荷降低，啤酒产品质量优于传统煮沸；
通过对现有装备局部改造，即可实现动态低压煮沸。