УСТАНОВКА ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО СБРАЖИВАНИЯ СУСЛАВ ПТ Бшл, Советский патент 1974 года по МПК C12G1/32 C12P7/14 

,Извест,на установка для непрерывного сбраживания сусла, например в спиртовом производстве, состоящая из ряда бродильных чаиов, п.оследовательно соединенных в батарею Г-образными труб.ками для перелива сбраживаемого сусла из нижней части предыдущего в верхнюю часть последующего по ходу процесса чанов, сосудо.в-сепараторо.в, смонтированных на крышках бродильных чанов и соединенных с их наджидкостными пространствами, а также насосов и системы трубопроводов для отхода выделяющихся при брожении газов и стерилизации установки.

Цель изобретения - иитенсифи-кация процесса.

Для этого в предлагаемой установке каждый бродильный чан снабжен двумя циркуляционными систвма ми, служащими соответст.вен,но для создания .восходящего и нисходящего ПОТОКОВ и образующ1им.и замкнутый циркуляционный контур для перемещения бродящей среды, при этом первая система включает (Вертикальный участок Г-образной переливной трубки, переходящей в верх1ней части в воро,нку, выступающую над поверхностью сбраживаемого сусла, промежуточный .цилиндрический сосуд, нижняя часть которого размещена в воро.нке, а верхняя часть - в сосуде-сеп-араторе, выступая .над его днищем, импеллер, установленный в нижней части промежуточного цилиндрического сосуда ниже уровня сбраживаемого сусла в бродильном чане, а вторая система включает распределитель гидроагента (сбраживаемого сусла), сообщенный с напорным сосудом-сепаратором.

Распределитель гидроагента вы.пол.нбн в виде .полого цилиндрическо.го кольца, образованного стенкой бродильного чаиа и цилиндрической обечайкой, с вер.Хними 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.

При этом распределитель гидроагента сообщен с сосудом-сепаратором при помощи тангенциально подключенных .радиальных трубок.

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

Трубчатый распределитель гидроагента сообщен с сосудом-сепаратором системой труб.

И.мпеллер состоит из верхнего диска с .прикрепленной к .нему сверху втулкой с внутренней -продольной канавкой для щпонки и нижнего диска с прикреплен1ны.м к нему снизу цилиндрическим патрубком, расположенных

между дисками лопастей Прямолинейного или криволинейного, например эвольвентного, профиля и вертикального вала, верхним концом укрепленного в подшипниках качения, а иижним кон|Цо.м с резьбой жестко прикрепленного к верхнему диску, .при этом .цилиндрический патрубок .нижнего диска расположен во втулке с несколькими винтообразяьши ка,навка.ми на внутренней .поверхности, концентрично вмонтированной в днище промежуточлого цилиндрического сосуда.

Для создания направленного жидкости .непосредственно над днищем бродильного чана, на некотором расстоянии от него установлено «ложное днище, образовадное концентричными коническими обечайками, установлениылШ большим диаметром кверху и жестко соединенными пластина-ми, расположенными в вертикальных плоскостях.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемой усталовйи; на фиг. 2 - бродильный чан со щтуцера.ми для подсоединения его к соседним бродильным чана-м и общим для них ком муникациям; на фиг. 3 и 4 - раз-рез по А-А на фиг. 2 (по радиальным трубкам распределителей гиароагента двух видов); .на фиг. 5- иашеллер с п.ромежуточны.м сосудом для подачи гидроагента из бродильного чана в сосуд-сепаратор; на (фиг. 6 - разрез по Б-Б на фиг. 5; ;на фиг. t - часть .распределителя гидроагента с «ложны-м днищем, разрез; .на фиг. 8 - импеллер, разрез.

Предлагаемая установ.ка для непрерывного сбраживания сусла состоит из ряда бродильных чанов , последовательно соедннеиных в батарею Г-образными трубками 2 для перелива сбраживаемого сусла из нижней части предыдущего в верхнюю часть Последующего по ходу процесса чада, сосудов-сепараторов 3, смонтирова.ННых на -крышках 4 б-родильных чанов и соединенных с их наджидкостными пространствами, и системы трубопроводов для отвода выделяющихся при брожении газов и стерилизации установки.

Каждый бродильный чан снабжен двумя цнркуля.циоднЫМи системами, служащими для создания восходящего и нисходящего потоков II образующими замкнутый циркуляционный контур для перемещения бродящей среды. При этом первая система включает вертикальный участок 5 Г-образной переливной трубки, пере.ходящей в части ,в воронку 6, выступающую над поверхностью сбраживаемого сусла; промен уточ.ный цилиидрический сосуд 7, нижняя часть которого размещена в воронке 6, а верхняя - в сосуде-сепараторе 3, выступая над его днищем 5; импеллер 9, установленный в нижней части промежуточного цилиндрического сосуда 7 ниже уровня сбрал ;иваемого сусла в бродильном чане /.

Вторая циркуляционная система включает распределитель 10 гидроагента (сбраживаемого сусла), сообщенный с напорным сосздом сосудом-сепаратором 2 при помощи тангенциально подключенных ра.диальных трубок //. При ЭТОЛ1 распределитель 10 гидроагента выполнен в виде полого цилиндрического кольца, образованного стенкой 12 бродильного чана и -цилиндрической обечайкой 13 с верхнИМИ краями, отогнуты.ми нарух у 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 тидроагента представляет собой систему трубок 15 с отверстиями, радиально расположенных над днищем 14 бродильного чана и сообщен с сосудо.м-сепаратором при помощи кольцев.эго коллектора 16 и нескольких переливных труб /7.

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

23, расположенных между дисками лопастей 24 прямолинейного или криволинейного, например эвольвентного, профиля и вертикального вала 25, верхним концом укрепленного в подшипниках 26 .и 27 качения и соеди} е.НИЫМ

с электродвигателем 28, а ннжни.м концом с резьбой жестко прикрепленного к верхнему диску 18 с помощью щпонки 21 и глухой гайки 29.

При этом цилиндрический патрубок 23

нижнего диска 22 расположен во втулке 30 с несколькими винтообразны-ми канавкаМ-и 31 на внутренней поверхности, концент гично В1монтированной в днище 32 про,межуточнс о цилиндрического сосуда 7.

Над Днище.м 14 бродильного чана / на некотором расстоянии от него установлено «ложное днище, образованное концентричными коническими обечайками 33, установленными большим диаметром кверху и жестко соединенными пластинами 34, расположенны.м,и в вертикальных плоскостях. При этом допускается увеличение расстояния между о-бечайками 33 и днищем J4 по мере удаления от периферии к геометрической оси чана.

Обечайки 33 имеют небольщую конусность для того, чтобы на их поверхностях не образовывался осадок биомассы.

Корпус подшипников 35 сверху и .снизу закрыт крышками 36 и сальниковым уплотнением, првдохраняющИМ от попадания пены из сосуда-сепаратора 3.

Во избежание вибрации вала 25 во время работы импеллера 9 верхний и нижний шарикоподшипники 26 установлены на некотором

удалении один от другого и фиксируются .на валу 25 гайка.ми со стопор.ньши шайбами 57. SnopHbu щарикоподщипник 27 не допускает опускания вала 25.

Предлагаемая установка используется для

сбраживания сусла как по однопоточному,

так и по двупоточному способу. Лри этом месь поступающей биомассы и подлежащего сбраживанию сусла непрерывно вводится в ГОЛОВ.НОЙ бlpoдИv ьны ча.н установки, затем ереливается из чана в чан вплоть до последнего, а зрелая бражка из него -насосом 38 аепрерывно подается на перегонку или для выделения биомассы на сепараторы с последующей отгоБкой спирта «з обездроженпой бражки.

При заполнении установки сбраживаемое сусло через определенные лромежугки времени (в среднем через 7-10 суток), определяемые чистотой брожения, бродильной активностью культуры дрожжей и другими факторами, начиная с толавиого бродильного чана /, насосом 39 с использованием систем трубопроводов 15 « 40 передается из предыдущего чана в последующий чан до полного освобождения установки.

-После этого бродильный чан / залолняется водой, отводимой через щтуцер 41 в канализационный трубопровод 42, и стерилизуется паром после предварительного удаления воды через щтуцер 43 из змеевика 44.

Сосуд-сепаратор 3 промывается водой из шланга, причем прОМывная вода из него удаляется самотеком через переливиые трубы 17, кольцевой коллектор 16, радиальные трубки 11 и распределитель 10 гидроагента.

Вода для промывки промелсуточ1ного 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 чйаа 1.

После стерилизации -и охлаждения ча.н заливается свежеприготовленным сбраж1иваемым суслом, направление .потока которого до и после стерилизации остается неизменным. Длительность стерилизационной «волны, проходящей от чана к чану примерно одни сут.ки.

В период между стерилизациями установка работает в установившемся режиме, цри этом скорость движения сбраживаемого сусла в ней определяется разностью его уровней в головном и последнем бродильных чанах /. Под действием избыточного давления сбраживаемое 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 образуемая при главно1М брожении пена горизонтальными трубами 45 я 46 с задвижкой 47 между ними перемещается из чана ,в ча,н по ходу потока до полного ее гашения. В случае чрезмерного пенообразования .применяется пеногасящая эмульсия.

При этом скорость сбраживаемого сусла .нисходящем потоке должна быть незначиельной для обеспечения услоаий гравитационного разделения клеток по их бродильной активност), а з восходящем потоке - достаточно большой, чтобы дрожжи, гидротранспортируемые в каждый последующий бродильный чан, не осаждались. Следовательно, диаметр вертикального участка 5 Г-образной переливной трубы 2 должен быть таким, чтобы продолжительность пребывания сбраживаемого сусла в восходящем -потоке была иезначительной, тогда сусло сбраживается в нисходящем потоке.

Перемещаясь сверху вниз, сбраживаемое сусло барботируется встречным потоком пузырьков углекислого газа, выделяе.мого в процессе брожения, при этом сусло перемешивается. Однако достаточное усреднение концентрации дрожжей в сбраживаемом сусле достигается лищь в нескольких первых чанах уста.новки, где осуществляется главное брожеиие. В остальных чанах, где .перемешивание углекислым газом незначительно, проявляется фактор бродильной активности клеток и они движутся вниз вместе с потоком сусла или отстают от него, увлекаемые вверх пузырькали выделяемого ими углекислого газа (флотация); малоактивные и погибщие клетки осаждаются под действием гравитационного поля, опережая поток сусла, в котором они взвешены, и быстрее достигают днища 14

бродильного чана 1, причем осаждение увеличивается при склонности малоактивных клеток к агглютинации (склеиванию) и флокуляции (образовании 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 в-месте с пеной, поступающей

с поверхности сбраж1 ваемого сусла.

Циркуляционный -контур служит прежде всего для смывания биомассы, достигающей днища 14, и ги-дротранспортирования ее в последующий бродильный чан.

Та-кИ:М образом, сбраживаемое сусло к всасывающему патрубку 23 импеллера 9, действующего по цринципу рабочего колеса центробеж1ного насоса, поступает по вертикальному участку 5 трубы 2 из самой нижней части бродильного чана /. Некоторая часть сусла из воронки 6 отводится в последующий бродильный ча.н, а остальная часть, используемая в качестве гидроагента, наг.нетаетсл

импеллером 5 в промежуточный сосуд 7 и через его верхние края переливается в напорный сосуд-сепаратор 3, одновременно освобождаясь от углекислого газа, переходящего из растворенного состояния в газообразное.

Образующаяся при эт&м пена патрубком 48 отводится в наджидкостное пространство бродильного чана 1.

Сбраживаемое сусло из промежуточного цилиндрического сосуда 7 через винтообразные канавки 31 служит смаз-кой скользящей

пары - патрубка 23, вращающегося во втулке 30.

Сбраживаемое сусло, освобожденлое от углекислоты, из папорного сосуда-сепаратора 3 caiMOTeKOM ло .переливным трубкам 17 поступает .в кольцевой коллектор 16, а из него радиальными трубками 11 тангенциально вводится в распределитель 10 гидроагента. Из последнего сбраживаемое сусло-гидроагент вытекает .равномерным слоем и движется пад днищем 14 от .периферии к геометрической оси чана / по спиралеобразным кривым, образуя завихрение у входа ,в .вертикальный участо.к 5 трубы. При это.м биомасса, достнгающал днища 14, завлекается суслом-ги.дроагентом в вертикальный з часток 5 трубы 2 и гидротрайспортируется в воро.нку 6, а из нее либо отводится в последующий бродильный чан /, либо импеллером 9 подается в часть того же бродильного чана через промежуточный сосуд 7, Напорный сосуд-сепаратор 3, перелив,ные трубки 17, кольцевой коллектор 16, радиальные трубки // и распределитель 10 .гидроагента, а из нижней части ча.на по вертикальному участку 5 трубы 2 в воронку 6 до тех пор, -пока не вы.водится в последующий чан.

Направленное движение сусла-гидроагента иепосре1дственно .на.д днищем 14 чана поддерживается с .помощью «ложного днища, образуемого ко,яцентр,ичными коническими обечайка.ми 33, установленны-ми .над днищем .14 больщим диаметром кверху и л естко соединенными радиальными пла.стинами 34. При движении на-д днищем 14 от периферии к оси чана / .к суслу-.гидроаганту, поступающему из напорного сосзДа-сепаратора 3, подсасывается сбраживаемое сусло нисходящего потока через зазоры между коническими обечайками 33, образующи ми острый угол с нап.равлением потока, движущегося над днищем 14.

В качестве распредел.ителя гидроагента может быть использована система трубок 15, радиально расположенных над днищем 14. В этом случае сусло-тидроагент, поступающее в кольцевой коллектор 16 из сосуда-сепаратора 3, распределяется по всей поверхности днища 14, вытекая через отверстия диаметром 3-4 мм в трубках 15.

Напо.рлый сосуд-сепаратор 3, .промежуточвый цилиндрический сосуд 7, .импеллер 9 и воронка 6, а такж;е распределитель 10 .гидроагента и «ложное днище доступны для промывки и ие могут быть источниками инфицирования сбраживаемого сусла.

Во избежание больщих потерь спирта с углекислым газом, удаляемы.м ,из сбраживаемого сусла в процессе брожения, предлагаемая установка снабжена абсорбером («а чертеже .не показан).

Предмет изобретения

1.Установка для непрерывного сбраживания сусла, например в спиртовом производстве, состоящая из ряда бродильных чан.эв, последовательно соединенных в батарею Г-образными трубками для перелива сбраживаемого сусла (ИЗ нижней чаюти предыдущего в верхнюю часть последующего по ходу процесса чанов сосудов-сепараторов, смонтированных на крыщках 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, каждый бродильный чан снабжен двумя циркзляционными системами, слул ащи-ми соответственно для создания восходящего и нисходящего потоков и образующими замкнутый циркуляционный ,контур для перемещения бродящей среды, при этом первая система включает вертикальный зчасток Г-об.разной переливной трубки, переходящей в .верхней части в воронку, выступающую .над поверхностью сбраживаемого сусла, .промежуточный цилиндрический сосуд, нижняя часть которого раЗ(Меще.на в воронке, а верхняя часть - в сосуде-сепараторе, выступая над его днищем, кг,);сллер, установленный в нижней части нромел уточного цилиндрического сосуда ниже уровня сбражив аемого сусла в бродильном чане, а 1вторая система включает распре.делитель гндроагента (сбраживаемого сусла), сообщенный с напорным сосудом-сепаратором.

2.Установка по п. 1, отличающаяся--ге г, что распределитель гидроагента выполнен ь виде полого цилиндрического кольца, образованного стенкой бродильного чана н цилнндрической обечайкой с верх,ними -краями, отог.нутым.и нарул у и прикрепленными к внутренней поверхности стенки, и ннлсними краямн, отогнутыми внутрь с образованием -между ними .и днищем чана кольцевого зазора, сходно.го в поперечном сеченаи с .продольным сечением сопла.

3.Установка по пп. 1, 2, отличающаяся тем, что распределитель гидроатента соединен с сосздом-сепаратором при помощи тангенциально подключенных радиальных трубок.

4.Установка по п. 1, отличающаяся тем, что распределитель гидроа;гента представляет собой систему трубок с отверстнями, радиаль.но расположенных над .днищем бродильного чана.

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

6.Уст|ановка по пп. 1-15, отличающаяся тем, что и.мпеллер состоит из верхнего диска с прикрепленной к нему сверху втудкой в внутренней продольной канавкой для щпонки и нижнего диска с прикрепленным к нему

снизу цилиндрическим патрубком, расположенных между дисками лопастей прямолинейного или криволинейного, например эвольвентного, .профиля ,и вертикального вала, BepxHHFvi KOiHmOM укрепленного в подшипниках качения, а ,нил,ним концом с резьбой жестко прикреплеаного к верхнему диску, при этом цилиндрический патрубок .нижнего диска располжен во втулке с несколькими винтооб,разными канавками на внутренней поверхности, концентрично вмолти рова.нной ;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, обра3 ован«ое концентричными коническими обечайка.ми, установленными больщ.им диаметром кверху и жестко соединенными пластинами, раополонсениыми в вертикальных плоскостях.

8 абсорбер

1Ъ

l