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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

 

项目
煮沸时间 总蒸发量 蒸汽耗量
分钟 吨/批 Kg/KL酒
常压煮沸 90 15 17.02 188
低压煮沸+热能回收 75 10 8.29 92
动态低压煮沸+热能回收 50 5 5.53 63

 

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。

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