УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДНО-СПИРТОВОЙ СМЕСИ Российский патент 1997 года по МПК C12G3/06 

Изобретение относится к ликеро-водочной промышленности, а именно к установкам для получения водно-спиртовой смеси.

Известна установка для непрерывного приготовления водно-спиртовых растворов (авт. св. N1143772, кл. C 12 G 3/06, 1983 г.), содержащая соединенные между собой системой трубопроводов емкости для спирта и умягченной воды, смеситель и сборник сортировки, насос подачи умягченной воды и запорно-регулирующую арматуру, причем смеситель представляет собой инжектор с дополнительной камерой смешивания, внутри которой концентрично установлена перфорированная труба, один конец которой имеет коническую заглушку - рассекатель, а другой соединен с трубопроводом, отводящим сортировку в сборник.

Недостатком известной установки является сложность, обусловленная специфической конструкцией смесителя.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому техническому решению является установка для приготовления водки [1] содержащая сборник-накопитель спирта и напорный бак для воды, подключенные через соответствующие вентильные переключатели к дозатору спирта и дозатору воды, система водоподготовки, соединенная с напорным баком для воды, фильтры спирта, воды и водно-спиртовой смеси, смеситель, сборник сортировки, устройство для розлива, центробежный насос и запорная арматура.

Такая установка также обладает отмеченным выше недостатком сложностью конструкции, обусловленной большим количеством оборудования.

Отмеченный недостаток устраняется в предлагаемой установке для получения водно-спиртовой смеси, содержащей дозатор спирта, подключенный через последовательно соединенные первый вентильный переключатель, фильтр спирта и первый трубопровод к сборнику спирта, дозатор воды, подключенный через последовательно соединенные второй вентильный переключатель и второй трубопровод к напорному баку для воды, связанному с системой водоподготовки, первый фильтр водно-спиртовой смеси, соединенный со входом сортировки, выход которого через последовательно соединенные первый запорный вентиль и второй фильтр водно-спиртовой смеси подключен к устройству розлива приготовленной водно-спиртовой смеси, насос, трубопроводы, вентильные переключатели и запорные вентили, тем, что выход дозатора воды соединен через второй вентильный переключатель со входом дозатора спирта, выход которого подключен через первый вентильный переключатель ко входу насоса, выход которого подключен через третий трубопровод к третьему вентильному переключателю с образованием замкнутого контура "насос дозатор воды дозатор спирта - насос", первый выход третьего вентильного переключателя соединен со входом дозатора спирта, а второй выход через четвертый трубопровод со входом первого фильтра водно-спиртовой смеси, первый вентильный переключатель механически связан со вторым вентильным переключателем.

Вместе с тем недостаток прототипа устраняется также и тем, что установка содержит регулятор потока водно-спиртовой смеси, установленный на четвертом трубопроводе, и датчик нулевого уровня, установленный на выходе дозатора спирта, причем сборник спирта размещен над дозатором спирта, напорный бак для воды размещен над дозатором воды, дозатор воды расположен над дозатором спирта, выход сборника сортировки соединен через второй запорный вентиль и пятый трубопровод со входом насоса с образованием дополнительного замкнутого контура "насос первый фильтр водно-спиртовой смеси сборник сортировки - насос", при этом дозаторы спирта и воды содержат индикаторы дозы, выполненные в виде тонких вертикально установленных над дозаторами прозрачных трубок, нижние концы которых связаны с указанными дозаторами, и воздушник, выполненный в виде конусообразной воронки, узкая часть которой соединена с верхним концом одной из упомянутых трубок, а верхний конец другой трубки связан с воздушником через его боковую поверхность, причем воздушник расположен на высоте, превышающей высоты расположения сборника спирта и напорного бака для воды.

На фиг.1 изображена структурная схема установки для получения водно-спиртовой смеси; на фиг.2 временные диаграммы основных узлов и элементов установки, соответствующие последовательности операций в технологическом процессе.

Установка (фиг.1) содержит сборник 1 спирта, фильтр 2 спирта, дозатор 3 спирта, систему 4 водоподготовки, напорный бак 5 для воды, первый фильтр 6 водно-спиртовой смеси, сборник 7 сортировки, второй фильтр 8 водно-спиртовой смеси, устройство 9 розлива приготовленной водно-спиртовой смеси, дозатор 10 воды, насос 11, первый вентильный переключатель 12, второй вентильный переключатель 13, третий вентильный переключатель 14, первый запорный вентиль 15, второй запорный вентиль 16, регулятор 17 потока водно-спиртовой смеси.

Система 4 водоподготовки содержит устройство 18 обработки и фильтрации воды, подключенное через вентиль 19 к источнику воды (на чертеже не показан).

Напорный бак 5 для воды имеет в своей верхней части смотровой лючок с крышкой 20, поплавок-регулятор 21 и патрубок 22 для выпуска воды при переливе и для взятия контрольных проб.

Сборник 7 водно-спиртовой смеси имеет в своей верхней части смотровой лючок с крышкой 23, воронку 24 для ввода ингредиентов и корректировки крепости водно-спиртовой смеси и уровнемер 25.

Устройство 9 розлива водно-спиртовой смеси содержит мерные цилиндры 26, распределительный трубопровод 27 и вентили 28. Позициями 29 обозначены бутылки, установленные на основании 30.

Вентильные переключатели 12, 13, 14 являются трехпозиционными и могут быть выполнены в виде спаренных запорных вентилей 31, 32, 33, 34, 35, 36. В нижней части дозатора 3 спирта установлен датчик 37 нулевого уровня.

Первый вентильный переключатель 12 механически связан со вторым вентильным переключателем 13 (механическая связь показана двунаправленными пунктирными линиями).

Дозатор 3 спирта подключен через вентиль 31 первого переключателя 12, первый трубопровод 38 и фильтр 2 к выходу сборника 1 спирта.

Дозатор 10 воды подключен через последовательно соединенные вентиль 34 второго переключателя 12 и второй трубопровод 39 к напорному баку 5 для воды, связанному с системой 18 водоподготовки.

Выход дозатора 10 воды соединен через вентиль 33 второго переключателя 13 с верхним входом дозатора 3 спирта, выход которого соединен через вентиль 32 первого переключателя 12 с входом насоса 11, выход которого подключен через третий трубопровод 40 к третьему вентильному переключателю с образованием замкнутого контура "насос 11 дозатор 3 спирта дозатор 10 воды насос 11", при этом первый выход третьего вентильного переключателя 14 соединен со входом дозатора 10 спирта, а второй выход через четвертый трубопровод 41, на котором установлен регулятор 18 потока водно-спиртовой смеси, и первый фильтр 6 водно-спиртовой смеси ко входу сборника 7 сортировки, выход которого через последовательно соединенные первый запорный вентиль 15 и второй фильтр 8 водно-спиртовой смеси подключен к устройству 9 розлива приготовленной водно-спиртовой смеси.

В предлагаемой установке сборник 1 спирта размещен над дозатором 3 спирта, напорный бак 5 для воды размещен над дозатором 10 воды, который в свою очередь размещен над дозатором 3 спирта.

Выход сборника 7 сортировки соединен через второй запорный вентиль 16 и пятый трубопровод 42 со входом насоса 11 с образованием дополнительного замкнутого контура "насос 11 первый фильтр 6 водно-спиртовой сборник 7 сортировки насос 11".

Дозатор 3 спирта и дозатор 10 воды содержат соответственно индикаторы 43 и 44 дозы, выполненные в виде тонких, вертикально установленных над дозаторами прозрачных трубок, нижние концы которых связаны с указанными дозаторами, и воздушник 45, выполненный в виде конусообразной воронки, узкая часть которой соединена с верхним концом трубки 43, а верхний конец трубки 44 связан с воздушником 45 через его боковую поверхность, причем воздушник 45 расположен на высоте, превышающей высоты расположения сборника 1 спирта и напорного бака 5 для воды.

Установка работает следующим образом. В исходном состоянии (фиг.1) сборник 1 заполнен спиртом, вода через открытый вентиль 19 поступает на вход устройства 18 обработки и фильтрации воды и далее заполняет напорный бак 5 для воды.

Поплавок-регулятор 21 при этом постепенно поднимается до определенного уровня и через соответствующий клапан (на чертеже не показан) перекрывает входной патрубок бака 5.

В дозаторе 3 спирта, дозаторе 10 воды и сборнике 7 сортировки отсутствуют спирт, вода и водно-спиртовая смесь.

Датчик 37 нулевого уровня, расположенный на выходе дозатора 3 спирта, формирует сигнал нулевого уровня, поступающий далее с выхода "а" на индикатор или блок управления (на чертеже не показаны).

Исходное состояние установки и входящих в нее основных узлов и элементов проиллюстрировано на временной диаграмме (фиг.2) и соответствует временному интервалу 0 t₁. При этом с левой стороны диаграмм на каждой горизонтальной оси обозначен узел или элемент установки, состояние которого иллюстрируется.

Установка может работать как в ручном, так и в автоматизированном режимах.

Во втором случае управление осуществляется от блока управления (на чертеже не показан).

Ниже описывается работа в ручном режиме.

В момент времени t₁ (состояние "Дозировка") открываются вентили 31 и 34 вентильных переключателей 12 и 13 соответственно, спирт из сборника 1 проходит через фильтр 2, вентиль 31 и полностью заполняет дозатор 3 спирта, вода из бака 5 проходит через вентиль 34 и полностью заполняет дозатор 10. Объем воды в дозаторе 10 можно корректировать в соответствии с исходной концентрацией спирта и температурой.

Соотношение объемов дозаторов 3 и 10 выбирается из условия получения необходимой концентрации (крепости) водно-спиртовой смеси.

В тонких прозрачных трубках 43 и 44, являющихся индикаторами дозы, устанавливаются уровни, соответствующие уровню спирта в сборнике 1 и уровня воды в баке 5, по которым можно судить о полном заполнении дозаторов 3 и 10. Трубки 43 и 44 способствуют также свободному выходу воздуха из дозаторов 3 и 10 через воздушник 45 при заполнении дозаторов.

Поскольку трубки 43 и 44 имеют малый диаметр, то наличие в них спирта и воды не вносит существенной погрешности при последующем получении водно-спиртовой смеси заданной крепости.

В момент времени t₂ (состояние "Смешение") вентили 31 и 34 закрываются, вентили 32, 33 одновременно открываются за счет имеющейся между ними механической связи, вентиль 35 третьего переключателя 14 открывается и включается насос 11. Тем самым образуется замкнутый контур "насос 11 дозатор 10 воды дозатор 3 спирта насос 11" для перемешивания воды и спирта.

Спирт и вода, перемешиваясь между собой, непрерывно циркулируют в указанном контуре.

Время перемешивания (интервал t₂ t₃), достаточное для получения однородной смеси, соответствует 3- 5-кратному прокачиванию всей жидкости, содержащейся в дозаторах 3 и 10.

При циркуляционном перекачивании водно-спиртовой смеси в контуре образующиеся пузырьки воздуха выделяются через трубку 44 в воздушник 45.

Воздушник 45 в представленном конструктивном решении реализует одновременно несколько технических функций:
собственно "воздушника" для выпуска из дозаторов 3 и 10 при их заполнении спиртом и водой;
расширителя (при смешивании спирта с водой и воздухом происходит изменение температуры смеси и суммарного объема, при этом избыточный объем смеси поднимается по трубкам 43 и 44 и частично заполняет воздушник 45);
фазоразделителя и дополнительного смесителя (при смешении часть потока смеси циркулирует по трубкам 45 и 44 и, выходя через боковую поверхность воронки воздушника 45, из-за резкого снижения скорости потока происходит разделение жидкой и газообразной фазы);
смесителя ингредиентов (в воронку воздушника 45, как и в воронку 24 сборника 7 сортировки, могут вводиться определенные ингредиенты, которые не будут затем задерживаться фильтром 6).

В момент времени t₃ вентиль 35 закрывается, насос 11 при этом также кратковременно выключается.

В момент времени t₄ (состояние "Залив") открывается вентиль 36 третьего переключателя 14 и вновь включается насос 11.

При этом начинается перекачка водно-спиртовой смеси из дозаторов 3 и 10 через вентиль 32, остающийся открытым, насос 11, открытый вентиль 36, регулятор потока (дроссель) 17, фильтр 6 в сборник 7 сортировки (наклонная линия на диаграмме фиг.2). Перекачка осуществляется до полного освобождения от водно-спиртовой смеси из дозаторов 3 и 10.

Регулятор 17 потока служит для задания оптимальной скорости перетока смеси через фильтр 6 в сборник 7.

В момент полного осушения сборник 3 спирта, датчик 37 нулевого уровня, установленный на выходе сборника 3, сформирует на своем выходе "а" сигнал, который подается на индикатор или на блок управления (на чертеже не показаны). По этому сигналу оператор закрывает вентили 32, 33, 36, отключает насос 11 и переходит к следующему циклу работы, который содержит аналогичную последовательность операций.

Для полного заполнения сборника 7 проводят несколько циклов. Так, например, при емкости дозатора 3 спирта 10 литров, емкости дозатора 10 воды 15 литров и емкости сборника 7 100 литров необходимо провести 4 вышеописанных цикла работы.

Контроль за наполнением сборника 7 осуществляется с помощью уровнемера 25.

После заполнения сборника 7 производят отбор пробы полученной водно-спиртовой смеси на крепость, например, через крышку 23 смотрового лючка сборника 7, проводят анализ на объемное содержание спирта (крепости) и производится коррекция концентрации путем ввода необходимых компонентов через воронку 24, через которую также могут вводиться ингредиенты.

Для обеспечения однородности смеси после корректировки открывают вентили 16, 26 и включают насос 11, при этом образуется дополнительный контур перемешивания "насос 11 фильтр 6 сборник 7 сортировки насос 11" (на диаграмме фиг.2 процесс дополнительного перемешивания не отражен).

Затем перекрывают вентили 16, 36 и выключают насос 11.

Полученная водно-спиртовая смесь готова к розливу.

Открывают вентиль 15, и водно-спиртовая смесь из сборника 7 через фильтр 8 подается в устройство 9 розлива, где она через распределительный трубопровод поочередно поступает в мерные цилиндры 26, которые через вентили 28 подают строго отмеренное количество жидкости (0,5 л) в бутылки 29, которые после их заполнения удаляются с основания 30, и на их место устанавливаются новые пустые бутылки.

Работа устройства 9 автоматизирована, элементы управления на чертеже не показаны, поскольку не являются предметом заявки.

Отличительной особенность данной установки является отсутствие специального смесителя спирта и воды. В данном предложении их роль выполняют дозаторы 3 и 10 с совмещением со своей основной функцией дозирования спирта и воды. Приготовление водно-спиртовой смеси осуществляется в замкнутом контуре с использованием центробежного насоса.

Дополнительное смешение после корректировки осуществляется в дополнительном замкнутом контуре с помощью того же насоса.

Вместе с тем отличительной особенностью данной установки является также и использование воздушника 45 одновременно для выполнения нескольких функций: расширителя, смесителя, фазоразделителя, а также для ввода отдельных ингредиентов смеси.

Установка была опробована в реальных производственных условиях, обеспечивает стабильность в работе и получение водок по ГОСТ 12712-80.

Использование: в ликеро-водочной промышленности. Сущность изобретения: установка для получения водно-спиртовой смеси содержит дозатор спирта, подключенный через последовательно соединенные первый вентильный переключатель, фильтр спирта и первый трубопровод к сборнику спирта, дозатор воды, подключенный через последовательно соединенные второй вентильный переключатель и второй трубопровод к напорному баку для воды, связанному с системой водоподготовки, первый фильтр водно-спиртовой смеси, соединенный со входом сборника сортировки, выход которого через последовательно соединенные первый запорный вентиль и второй фильтр водно-спиртовой смеси подключен к устройству розлива приготовленной водно-спиртовой смеси. Выход дозатора воды соединен через второй вентильный переключатель со входом дозатора спирта, выход которого подключен через первый вентильный переключатель ко входу насоса, выход которого подключен через третий трубопровод к третьему вентильному переключателю с образованием замкнутого контура "насос - дозатор воды - дозатор спирта - насос", при этом первый выход третьего вентильного переключателя соединен со входом дозатора спирта, а второй выход через четвертый трубопровод - со входом первого фильтра водно-спиртовой смеси. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Установка для получения водно-спиртовой смеси, содержащая дозатор спирта, подключенный через последовательно соединенные первый вентильный переключатель, фильтр спирта и первый трубопровод к сборнику спирта, дозатор воды, подключенный через последовательно соединенные второй вентильный переключатель и второй трубопровод к напорному баку для воды, связанному с системой водоподготовки, первый фильтр водно-спиртовой смеси, соединенный с входом сборника сортировки, выход которого через последовательно соединенные первый запорный вентиль и второй фильтр водно-спиртовой смеси подключен к устройству розлива приготовленной водно-спиртовой смеси, насос, трубопровод, вентильные переключатели и запорные вентили, отличающаяся тем, что выход дозатора воды соединен через второй вентильный переключатель с входом дозатора спирта, выход которого подключен через первый вентильный переключатель к входу насоса, выход которого подключен через третий трубопровод к третьему вентильному переключателю с образованием замкнутого контура насос дозатор воды дозатор спирта насос, при этом первый выход третьего вентильного переключателя соединен с входом дозатора спирта, а второй выход через четвертый трубопровод с входом первого фильтра водно-спиртовой смеси. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что первый вентильный переключатель механически связан с вторым вентильным переключателем. 3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена регулятором потока водно-спиртовой смеси, установленным на четвертом трубопроводе. 4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена датчиком нулевого уровня, установленным на входе дозатора спирта. 5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что сборник спирта размещен над дозатором спирта, напорный бак для воды размещен над дозатором воды, а дозатор воды расположен над дозатором спирта. 6. Установка по п.1, отличающаяся тем, что выход сборника сортировки соединен через второй запорный вентиль и пятый трубопровод с входом насоса с образованием дополнительного замкнутого контура "насос первый фильтр водно-спиртовой смеси сборник сортировки насос". 7. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что дозаторы спирта и воды снабжены индикаторами дозы, выполненными в виде тонких вертикально установленный над дозаторами прозрачных трубок, нижние концы которых связаны с указанными дозаторами, и воздушником, выполненным в виде конусообразной воронки, узкая часть которой соединена с верхним концом одной из упомянутых трубок, а верхний конец другой трубки связан с воздушником через его боковую поверхность, причем воздушник расположен на высоте, превышающей высоты расположения сборника спирта и напорного бака для воды.