Установка для непрерывного сбраживания суслав пт бшл,

Установка для непрерывного сбраживания суслав пт бшл,

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(ii)429088

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Саеа Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства— (22) Заявлено 18.07.72 (21) 1&11593/28-13 с присоединением заявки Лев (32) Приоритет—

Опубликовано 25.05.74. Бюллетень Ме 19

Дата опубликования описания 20.06.75 (51) М. Кл. С12Ь 1/10 Государственный камитет

Совета Министров СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 663.14.033 (088.8) (72) Автор изобретен.ия

П. Г. Псалом (71) Заявитель (54) УСТАНОВКА ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО

СБРАЖИ ВАН ИЯ СУСЛ А,Известна установка,для непрерывного сбраживания сусла, например в спиртовом производстве, состоящая из ряда бродильных чанов, последовательно соединенных в батарею Г-образными трубками для перелива 5 сбра живаемого сусла из нижней части предыдущего в верхнюю часть последующего по ходу процесса чанов, сосудов-сепараторов, смонTHp0BBHHbIx на крыцвках бродильных чанов и соединенных с их наджидкостнььми простран10 ствами, а также насосов и системы трубопроводов для от.",ода выделяющихся при брожении газов и стерилизации установки.

Цель изобретения — и нтенсификация процесса.

Для этого в,предлагаемой установке каждый бродильный чан снабжен двумя циркуляционными системами, служащими соответст,венно для создания, восходящего и нисходящего потоков и образующими замкнутый циркуляционный контур для перемещения бродящей среды, при этом первая система включает вертикальный участок Г-образной переливной трубки, переходящей в верхней части в воронку, выступающую над поверхностью сб раживаемого сусла, промежуточный ,цилиндрический сосуд, н ижняя часть которого размещена в воронке, а;верхняя часть — .в сосуде-сепараторе, выступая,над его днищем, импеллер, установленный.в нижней части про межуточного цилиндрического сосуда ниже уровня сбраживаемого сусла в бродильном чане, а вторая система включает распределитель гидроагента (сбражпваемого сусла), сообщенный с напорным сосудом-сепаратором.

Распределитель гидроагента выполнен в виде, полого цилиндрического кольца, образова нного стенкой бродильного ча на и цилиндрической обечайкой, с,верхними краями, отогнутыми наружу и прикрепленными к внутренней поверхности стенки, и нижними краями, отогнутыми внутрь с образованием между ними и,днищем чана кольцевого зазора, сходного в поперечном сечении с продольным сечением сопла.

Пр и этом распределитель гидроагента сообщен с сосудом-сепаратором при помощи тан генциально подключенных, радиальных трубок.

Распределитель гидроагента представляет собой систему трубок с отверстиями, радиально расположенных над днищем бродильного чана.

Трубчатый распределитель гидроагента сооощен с сосудом-сепаратором системой труб.

Импеллер состоит из верхнего диска с ,прикрепленной к,нему сверху втулкой с внутренней продольной канавкой для шпанки и нижнего диска с прикрепленным к нему онпзу цилиндрическим патрубком, расположенных

429088 ме?кду д исками лопастей прямолинейного илн кр?нол??нейного, например эвольвентного, проф??.".я и вертикального вала, верхним концом укр пленного в подшипниках качения, а,нижним концом с резьбой жестко прикрепленного к верхнему диску, при этом, цилиндрический патрубок нижнего диска расположен .во втулке с несколькими винтообразными канавками на внутренней,поверхности, канцентрично вмонтированной,в днище промежуточного цнлиндрическаго сосуда.

Для создания направленного потока жидкости непосредственно над днищем бродильного чана, на некотором расстоянии от него установлено «ложное» днище, образованное концентричными кон ическими обечайками, установлен нь?ми большим диаметром кверху и жестко соединенными пластинами, расположенными в вертикальных плоскостях.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемой установии; на фиг. 2 — бродильный чан со штуцерами для подсоединения его к соседним бродильным чанам и общим для них коммуникациям; на фиг, 3 и 4 — разрез по Л вЂ” Л на фиг. 2 (по радиальным трубкам распределителей гидроагента двух, видов); на фиг. 5— импеллер с промежуточным сосудом для подачи гидроагента из бродильного чана в сосуд-сепаратор; на фиг. 6 — разрез по Б — Б на фнг. 5;;на фиг.? — часть распределителя гидроагента с «ложным» днищем, разрез;,на фнг. 8 — импеллер, разрез.

Предлагаемая установка,для непрерывного сбраживания сусла состоит из ряда ОрОдильных чанов 1, последовательно соединенных в батарею Г-образными трубками 2 для перелива сбражпваемого сусла из нижней части предыдущего в верхнюю часть последующего по ходу процесса чана, сосудов-сепараторов 8, смонтированных на крышках 4 ородильных чанов и соединенных с пх чаджидкостными пространствам?I, и системы трубопроводов для отвода .выделяющихся при брожении газов и стерилизации установки.

Каждый бродильный чан снабжен двумя цпркуляционнымп системами, служащими для создания восходящего и н"сходящего потоков и образующими замкнуть?и ц??ркуляционны?? контур для перемещения бродящей среды.

При этом первая система включает вертикальный участок 5 Г-ооразной переливной трубки, переходящей н верхней частп в воронку 6, выступающую над поверхностью сбраживаемого сусла; промежуточный цилиндрический сосуд 7, нижняя часть которого размещена,в воронке 6, а верхняя — в сосуде-сепараторе 8, выступая над его,днищем 8; импеллер 9, установленный B нижней части промежуточного цилиндрического сосуда 7 ниже уровня сбраживаемого сусла в бродильном чане 1.

Вторая циркуляционная система включает распределитель 10 гидроагента (сбраживаемого сусла), сообщенный с,напорным сосудом сосудом-сепаратором 2 при помощи танген5

<о

25 зо

65 циально подключенных радиальных трубок 11.

При этом распределитель 10 гидроагента выпол??ен в виде полого цилиндрического кольца, образованного стенкой 12 бродильного чана и,цилиндрической обечайкой 18 с верхними краями, отогнутыми наружу и прикрепленными к внутренной поверхности стенки 12, и нижними, краями, отогнутыми внутрь с образованием между ними и коническим днищем 14 чана кольцевого зазора, сходного в поперечном сечении с продольным сечением сопла.

Трубчатый распределитель гидроагента представляет собой также систему трубок 15 с отверстиями, радиально расположенных над днищем 14 орадильного чача и сообщен с сосудом-сепаратором при помощи кольцевого коллектора 16 и нескольких перелнвнь?х труб 17.

Импеллер 9 состоит из,верхнего, диска 18 с прикрепленной к нему сверху втулкой 19 с внутренней продольной канавкой 20 для шпанки 21 и нижнего диска 22 с прикрепленным к,нему снизу цилиндрическим,патрубком

28, расположенных между дисками лопастей

24 прямолинейного или криволинейного, например эвольвентного, профиля п вертикального вала 25, верхним концом укрепленного в подшипниках 26 .и 27 качения и соединенным с электродвигателем 28, а нижним концом с резьбой жестко прикрепленного к верхнему диску 18 с помощью шпанки 21 и глухой гайки 29.

При этом цилиндрический т?атрубок 28 нижнего диска 22 расположен во .втулке 80 с несколькими винтообразньв?и канавкам?? 81 на внутренней поверхности, концентоично вмонтированной в днище 82 промежуточн -о цилиндрического сосуда 7.

Над днищем 14 бродильного чана 1 на некотором расстоянии от,него установлено

«ложное» днище, образованное концентричными ко;?ическими обечайками 88, установленными большим диаметром кверху и жестко соединенными пластинами 84, расположенными в вертикальных плоскостях. При этом допускается увеличение расстояния между абечайками 88 и днищем 14 по мере удалечия от перифврии к .геометрической оси чана.

Обечайки 88 имеют небольшую конусность для того, чтобы на ?Ix поверхностях не образовывался осадок биомассы.

Корпус подшипников 85 сверху и сн??зу закрыт крышками 86 и сальниковым уплотнением, предохраняющим от попадания пены из сосуда-сепаратора 8.

Во избежание вибрации вала 25 во время работы импеллера 9 верхний и нижний шарикоподшипники 26 установлены,на некотором удале??ии один от другого и фиксируются на валу 25 гайками со стопорными шайоами 87.

Упорный шарикоподшипник 27 не допускает опускания вала 25. Предлагаемая установка используется для сбраживания сусла как по однопоточному, 429088

65 так и по двупоточному способу. При этом смесь поступаюшей биомассы и подлежащего сбраживанпю сусла непрерывно вводится в головной ородильный чан установки, затем . переливается из чана в чан вплоть до последнего, а зрелая бражка из,него насосом 38 непрерывно подается,на перегонку или для выделения биомассы на сепараторы с последующей отгонкой спирта из обездроженной бражки.

При заполнении установки сбраживаемое сусло через определенные промежутки времени (в среднем через 7 — 10 суток), определяемые чистотой брожения, бродильной активностью культуры дрожжей и другими факторами, начиная с головного бродильного чана

1, насосом 39 с использованием систем трубопроводов 15 и 40 передается из предыдущего чана в последующий чан до полного освобождения установки.

После этого бродильный чан 1 заполняется водой, отводимой через штуцер 41 в канализационный трубопровод 42, и стерилизуется паром после предварительного удаления воды через штуцер 43 из змеевика 44.

Сосуд-сепаратор 3 промывается водой из шланга, причем промывная вода из него удаляется самотеком через перелив ные трубы 17, кольцевой коллектор 16, радиальные трубки

1I и распределитель 10 гидроагента.

Вода для промывки:промежуточного цилиндрического сосуда 7 выливается из него в вертикальный участок 5 трубы 2 через цилиндрический патрубок 23 импеллера 9, а из самой .нижней части конического днища 32— через винтовые канавки .во втулке 30. Воронка 6 промывается через люк,в крышке чана 1.

После стерилизации и охлаждения чан заливается свежеприготовленным сбра>киваемым суслом, направление, потока которого до и после стерилизации остается неизменным.

Длительность стерилизационной «волны», проходящей от чала к чану примерно одни сутки. .В период между стврилизациями установка раоотает в установившемся режиме, при этом скорость движения сбраживавмого сусла в ней определяется разностью его уровней в головном и последнем бродильных чанах 1.

Под действием избыточного давления сораживаемое сусло вводится вместе с пеной поочередно в верхнюю часть каждого чана, кроме головного, горизонтальной трубой 45, а отводится из самой нижней части чана Г-образной переливной трубой 2. Обильно ооразуемая при главном брожении пена горизонтальными трубами 45;и 46 с задвижкой 47 между ними перемешается из чана,в чан по ходу потока до полного ее гашения. B случае черезмерного пенообразования,применяется пеногасяшая эмульсия.

При этом скорость сбраживаемого сусла в .нисходяшем потоке должна быть незначительной для обеспечения условий гравита5

Зо

45 ционного разделения клеток по их бродильной активности, а в восходящем потоке — достаточно большой, чтобы дрожжи, гидротранспортируемые в каждый последующий бродильный чан, не осаждались. Следовательно, диаметр вертикального участка 5 Г-образной перелив ной трубы 2 должен быть таким, чтобы продолжителыность пребывания сбраживаемого сусла в восходящем потоке была незначительной, тогда сусло сбраживается в нисходящем потоке.

Перемещаясь сверху вниз, сбраживаемое сусло барботируется встречным потоком пузырьков углекислого газа, выделяемого в процессе брожения, при этом сусло перемешивается. Однако достаточное усреднение концентрации дрожжей в сораживаемом сусле достигается лишь в нескольких первых чанах установки, где осуществляется гл авное брожение. В остальных ча нах, где,перемешизание углекислым газом ;незначительно, проявляется фактор бродильной активности клеток и они движутся вниз вместе с потоком сусла или отстают от него, увлекаемые вверх пузырьками выделяемого ими углекислого .газа (флотацпя); малоактивные и погибшие клетки осаждаются под действием гpBBHTBUHOHhoго поля, опережая поток сусла, в котором они взвешены, и быстрее достигают днища 14 бродильного чана 1, причем осаждение увеличивается пр» склонности малоактивных клеток к агглютинации (склеиванию) и флокуляции (образова нии хлопьев).

Дрожжевая биомасса, достигающая днища

14, попадает в замкнутый циркуляционный контур, приводимый в действие импеллером

9, и вращаемый от электродвигателя 28, и отводится из предыдущего чана в последующий через воронку 6 вместе с пеной, поступаюшей с поверхности сбраживаемого сусла.

Циркуляционный контур служит прежде всего для смывания биомассы, достигаюш.ll днища 14, и гидротранспортирования ее в последующий бродильный чан.

Таким образом, сбраживаемое сусло к всасывающему патрубку 23 импеллера 9, действующего по принципу рабочего колеса центробежного насоса, поступает по вертикальному участку 5 трубы 2 пз самой .нижней части бродильного чана 1. Некоторая часть сусла из воронки 6 отводится в последуюшпй бродильный чан, а остальная часть, используемая в качестве гидроагента, нагнетает=я импеллером 9 в проме>куточный сосуд 7 и через его,верхние края переливается в .напорный сосуд-сепаратор 3, одновременно освобождаясь от углекислого газа, переходящего из растворенного состояния в газообразное.

Образуюшаяся при этом пена патрубком 48 отводится в наджидкостное пространство бродильного чана 1.

Сбраживаемое сусло из промежуточного цилиндрического сосуда 7 через винтообразные канавки 31 служит смазкой скользящей

4 9088 пары — патрубка 28, вращающегося,во втулке 80.

Сбраживаемое сусло, освобожденное от углекислоты, из напорного сосуда-сепаратора

8 самотеком по переливным труокам 17 поступает,B кольцевой коллектор 16, а нз него радиальными трубками 11 та нгенциально вводится в распределитель 10 гидроагента. Из последнего сбраживаемое сусло-гидроагент вытекает .равномерным слоем и движется над днищем 14 от,периферии к геометрической оси чана 1 по спиралеобразным кривым, образуя завихрение у входа,в вертикальный участок 5 трубы. При этом биомасса, достигающая днища 14, увлекается суслом-гидроагентом в вертикальный участок 5 трубы 2 и гидротранспортируется в воронку б, а из нее лиоо отводится в последующий бродильный чан 1, либо импеллером 9 подается в нижнюю часть того же бродильного чана через промежуточный сосуд 7, напорный сосуд-сепаратор

8, переливные трубки 17, кольцевой коллектор

16, радиальные трубкл 11 и распределитель

10 гидроагента, а из нижней части чана по вертикальному участку 5 трубы 2 в воронку 6 до тех пор, пока не выводится в последующий чан.

Направленное двп.кение сусла-гидроагента непосредственно,над днищем 14 чана поддерживается с,помощью «ложного» днища, образуемого концентричными коническими обечайками 88, установленными .над,днищем

14 большим диаметром кверху и жестко соединенными радиальными пластинами 84. При движении над днищем 14 от периферии к оси чана 1 к суслу-,гидроагенту, поступающему из напорного сосуда-сепаратора 8, подсасывается сбраживаемое сусло нисходящего потока через зазоры между коническими абечайками 88, образующими острьш угол с направлением потока, движущегося над днищем 14.

В качестве распределлтеля гидроагента может быть использована система трубок 15, радиально расположенных над днищем 14. В этом случае сусло-гидроагент, поступающее в кольцевой коллектор 16 из сосуда-сепаратора

8, распределяется по всей поверхности днища 14, вытекая через отверстия диаметром

3 — 4 лм в трубках 15.

Напорный сосуд-сепаратор 8, промежуточный цилиндрический сосуд 7, импеллер 9 и воронка б, а также распределитель 10 гидроагента и «ложное» днище доступны для промывки и не могут быть источниками инфицирования сбраживаемого сусла.

Во избежание больших потерь спирта с углекислым газом, удаляемым:из сбраживаемого сусла в процессе брожения, предлагаемая установка снабжена абсорбером (на чертеже,не показан).

Зо

Предмет изобретения

1. Установка для,непрерывного сбваживания сусла, например в спиртовом производстве, состоящая из ряда бродильных чанов, последовательно соединенных в батарею

Г-образными трубками,для перелива сбраживаемого сусла,из нижней ча сти предыдущего в верхнюю часть последующего по ходу процесса чанов сосудов-сепараторов, с IQHTHpoванных на крышках бродильных чанов и соединенных с их наджидкостными пространствами, а также насосов и системы трубопроводов для отвода выделяющихся при брожении газов,и стерилизации установки, отличающаяся тем, что, с целью интенсификации процесса, каждыи бродильный чан снабжен двумя циркуляционными системами, служащими соответственно для создания восходящего и нисходящего потоков и образующими замкнутый циркуляционный контур для перемещения бродящей среды, при этом первая система включает вертикальный участок Г-образной переливной трубки, переходящей в верхней части в воронку, выступающую над поверхностью сбраживаемого сусла,,промежуточный цилиндрический сосуд, нижняя часть которого размещена в воронке, а верхняя часть — в сосуде-сепараторе, выступая над его днищем, и-, .еллер, установленный в нижней части промежуточного цилиндрического сосуда ниже у ровня сбраживаемого сусла в бродильном чане, а вторая система включает распределитель гидроагента (сбраживаемого сусла), сообщенный с напорным сосудом-сепаратором.

2, Установка по п. 1, отличающаяся- тем, что распределитель гидроагента выполнен виде полого цилиндрического кольца, образованного стенкой бродильного чана и цилиндрической обечайкой с верхними, краями, отогнутыми наружу и прикрепленными к внутренней поверхности стенки, и нижними краями, отогнутыми внутрь с образованием между ними и днищем чана кольцевого зазора, сходного в поперечном сечении с,продольным сечением сопла, 3. Установка по пп. 1, 2, отличающаяся тем, что распределитель гидроагента соединен с сосудом-сепаратором при помощи тангенциально подключенных радиальных трубок.

4. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что,распределитель гидроагента представляет собой систему трубок с отверстиями, радиаль.но расположенных над днищем бродильного чана.

5. Установка по .пп. 1, 4, отличающаяся тем, что труочатый распределитель гидроагента сообщен с сосудом-сепаратором системой труб.

6. Установка по пп. 1 — 5, отличающаяся тем, что импеллер состоит из верхнего диска с прикрепленной к,нему сверху втулкой е внутренней продольной канавкой для шпанки л нижнего диска с прикрепленным к нему

429088

8 adcoadгр!

Жив 1 снизу цилиндрическим патрубком, расположенных между дисками лопастей прямолинейного или криволинейного, например эвольвентного, .профиля,и вертикального вала, верхним козинцом укрепленного в подшипниках качения, а нижним концом с резьбой жестко прикрепленного к верхнему диску, при этом цилиндрический патрубок нижнего диска располжен во втулке с несколькими винтообразными канавками на внутренней поверхности, концентрично вмонтированной,в днище промежуточного цилиндрического сосуда.

7. Установка по .пп. 1 — 6, отличающаяся тем, что, с целью создания направленного потока жидкости, непосредственного над днищем бродильного чана, на некотором расстоянии от него установлено «ложное» днище, образованное концентричными коническими обечайками, установленными большим диаметром кверху и жестко соединенными пластинами, расположенными в вертикальных плоскостях.

429088

Риз и

Риг 8

Составитель А. Бражникова

Техред Л. Акимова Корректор И. Симкина

Редактор А. Бер

Заказ 223/473 Изд. № 959 Тираж 456 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»