酒精发酵侧搅拌改善

酒精发酵侧搅拌改善

周刊刊

安徽中粮生化燃料酒精有限公司安徽蚌埠230000

摘要：酒精发酵是厌氧发酵，对于发酵罐内的物料本身不需要搅拌进行混合或提高和氧气的接触面积，但是由于是带渣发酵，且是连续发酵，罐体清理周期长，罐内的物料沉积以后，严重影响发酵的各项指标，因此需要安装侧搅拌使物料能够始终循环，本文介绍了酒精发酵生产中对侧搅拌进行改进，解决连续发酵过程中发酵罐内物料沉积的问题和发酵侧搅拌电耗高的问题。

关键词：侧搅拌；发酵；物料沉积；电耗

安徽中粮生化燃料酒精有限公司于2005年12月份正式建成投产试车，现年产酒精28万吨，如此规模的一个酒精生产装置中，发酵在生产工艺流程中有着举足轻重的作用，它承上启下，将前工序的糖液有效的转化为酒精，为后续的蒸馏工序提供良好的物料，因此，发酵水平和效果的好坏直接影响到酒精的产量和质量，甚至直接影响的下游副产品的质量。

一．原侧搅拌存在的问题

1、搅拌器结构不合理

我们公司的发酵罐直径为10m，高度为18m，罐底为锥底。每个发酵罐配备了三个侧向搅拌，安装在距离筒体底部1.8米高的位置。由于发酵罐的运行状况不同，A0、A1；B1、A2；B0、B2发酵罐自身产生CO2数量比较大，在不同高度的发酵液中CO2含量有所不同，发酵液中形成一个CO2含量的梯度，在发酵时上升的CO2气泡对周围的液体产生一种冲击力,使罐内的内容物得到循环，能够实现罐内物料的悬浮，而A3、A4；B3、B4罐内产生的CO2气体量大幅度下降，已很难借助于CO2气体流动产生的搅拌力量。因此，连续发酵后段的侧搅拌的作用对发酵液循环的作用更重要。但是A3、A4；B3、B4发酵罐的侧搅拌采用的是推进式螺旋桨式叶片，长度仅500mm，电机功率却达到11KW，搅拌采用填料密封，很容易泄漏物料，而且维修更换配件非常复杂和繁琐。如图1。

2、搅拌器的转速太低

原侧向搅拌器的转速太低，电动机功率为11kw，转速为1450转/分，减速机速比1：6.5，减速机带轮为直径为Φ210，搅拌主轴带轮直径为Φ240，这样，搅拌的转度为每分钟195.6转，没有达到大型储罐侧入式搅拌器适宜的搅拌转速为350～450rpm的设计要求。无法形成有效的轴向射流要求，造成搅拌器所能覆盖的区域过小，从而无法实现正常的循环流动，使罐底大部分区域积料严重，形成滞流。

3、搅拌器的安装角度存在问题

搅拌器的轴线几乎指向发酵罐的中心，这样，搅拌器产生的轴向推力将物料由低点向高点直线推动，没有围绕罐壁形成环流。物料阻力大，同时由于从罐顶部进料,物料由于本身的冲击力，物料将由罐内高点向低点滑动。这样就与轴向力形成了对流,造成物料的堆积。

4、由于发酵罐内固相物料沉积严重，物料难于达到各种浓度参数的均匀分布。罐内死角增多，容易染菌，挥发酸升高，从而影响了发酵过程的产酒率，造成最终发酵液中残糖含量过高，发酵水平低下，并且造成下游饲料提取工序提取困难。

5.对生产的影响

（1）由于搅拌故障率较高，严重影响罐内物料的混合效果，造成溶解氧缺少，一方面降低了酵母菌的繁殖速度和耗糖速率，同时使运行过程中大量的物料在罐底形成积淀，长时间的运行会使物料的挥发酸升高影响整体粮耗；

（2）大量的物料沉淀挥发酸升高的同时使得酵母菌得到抑制，酵母的死亡率提高，耗糖速度降低，导致发酵液的还原糖含量提高;

二、改造的依据

基于以上的原因我们对发酵罐侧向搅拌器的配置及有关参数作了改进，具体如下：

1、调整发酵搅拌器的配置

对于A0、A1，B1、A2，B0、B2发酵罐依据自身产生的CO2实现罐内物料的悬浮和流动。原配置的三个搅拌器继续使用，对于A3、A4，B3、B4发酵罐各配置了三个搅拌器并且将角度进行了调整。这样做的目的在于使罐内形成完全的循环流动。对于直径较大的发酵罐，配置多个搅拌装置，以形成“接力”态势，形成物料的整体循环。

2、调整部分搅拌装置参数[1]

根据我公司发酵罐现有的条件及物料物性参数，重新设计后的搅拌装置参数如下：1）搅拌桨型式：螺旋推进式搅拌器；2）螺旋桨直径：600mm；3）螺距：600mm；4）转速：400～420rpm；5）设计轴功率:10.5kw

3、依据以上所定的搅拌桨的技术条件及发酵罐型式搅拌目的安装方式如图2：

a：插入深度:600mm；b：距罐底高度：600mm；c：其它具体尺寸如图3

改造后的效果:根据以上的设计方案,我们对发酵罐侧搅拌进行了改造，改造后效果十分显著。

1、消除了罐内积料现象

由于A3、A4，B3、B4发酵罐安装了多个搅拌器,形成接力态势,实现了物料的整体循环,减少了短路流股,借助于环流对罐内物料循环流动起到推力作用,最大限度地消除了罐底区域的死角现在只有罐底中心区域在直径2m左右的范围内有10cm高的一层薄薄积料,而且都不是死料,彻底地消除了积料现象,同时又优化了罐内物料的停留时间分布,实现了先进先出,后进后出的进料规则。

2、抑制了挥发酸的生成，减少染菌几率

由于搅拌效果的提高，减少了罐内存料，消除了物料滞流的现象和物料死角的存在，使物料在罐内停留的时间大致趋于相同，这样就大幅度降低杂菌的繁殖条件，减少了染菌机率，使挥发酸的生长得到了控制。

3.降低发酵残糖

通过对发酵罐搅拌的改造使得挥发酸得到了控制，挥发酸下降使得酵母活力得到提高，四级罐的酵母死亡率有改造前的60%降到现在的45%，相应的发酵罐的耗糖速度得到了提高，末级罐的放罐还原糖由以前的0.25降到了现在0.18，理论上每降低0.01的还原糖吨酒精节约17公斤玉米消耗，本次改造无形之中为公司节约了大量的成本。

现将侧向搅拌改造前后的挥发酸、残总糖及酒分列表

4.方便维修便捷生产

在改造之前我们使用的是老式搅拌器比较笨重，维修率较大，基本上每台搅拌维修周期在2个月左右，且维修起来比较麻烦，每台检修要四个维修人员耗费一天时间，效率低下，改造后的搅拌在运行时就可以检修且二个维修人员不影响日常生产，维修起来方便快捷。

通过这次发酵侧向搅拌器的改造,达到了我们预期的目的,使侧向搅拌器真正起到了搅拌作用，消除了大型平底罐内积料和滞留问题，使成熟醪中的酒份得到了增高，残总糖下降，淀粉出酒率提高，最终降低了酒精的吨成本。