Способ подготовки крахмалсодержащего сырья для спиртового брожения (его варианты) и устройство для осуществления способа Советский патент 1982 года по МПК C12C7/04 

Рекомендуется по этому варианту экструзию проводить при 18-35°С, в перед осахариванием смесь экструдата с водой подвергать термической обработке при 90 100С в течение 1560 мин. Известно устройство для подготов.ки крахмалсодержащего сырья для спир тового брожения,, содержащее рабочую камеру с приемным бункером и расположенный внутри камеры вращающийся транспортирующий орган СЗ. Однако известное устройство не обеспечивает условия для подготовки к гидролизу сырья любой влажности. Целью изобретения является создание таких условий, при которых возможнобыло бы использовать перед гидролизом сырье любой влажности, повыщение производительности и снижение энергоемкости. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для подготовки крахмалсодержсццего сырья для спиртового брожения, содержащем рабочую ка меру с приемным бункером и расположенным внутри корпуса вращаквдимся транспортирующим органом, последний состоит из установленного по ходу передвижения сырья шнека и сопряженных с ним и между собой полых геомет рических тел вращения образуя единый корпус, в котором установлена перегородка, разделяющая корпус на зону холодной обработки сырья с патрубками для ввода воды и пара и сливным патрубком с сеткой для отделения жидкой фазы и зону горячей обработки с пароподводящим патрубком, при этом шнек расположен в зоне холодной обра ботки. Сопряженные со шнеком геометричес кие тела вращения выполнены в виде усеченного конуса и цилиндра, большее основание которого сопряжено со следующим телом, выполненным в виде цилиндра. Можно оба тела вращения вы полнить в виде усеченных конусов, сопряженных между собой большими основаниякш. Предусмотрено вращающийся .транспортирующий орган установить с возможностью возвратно-поступательно го перемещения в горизонтальной плос кости вдоль оси корпуса. Рабочая камера с расположенным внутри него вращающимся транспортиру ющим органом расположена в горизонтальной или вертикальной плоскости. Сущность первого варианта способ заключается в-следующем. Целое крах малсодержащее сырье после сепарации и взвешивания смешивают с водой в с отношении 1:3 или 1:4 и подвергают термической обработке при температу ре 90-lOO C в течение 15-60 мин, а тем массу после термической обработ ки разделяют на два потока: воду и сырье, сырье экструдируют при температуре 90-200°С. Можно экструдировать сырье вначале при 20-50°С, устанавливаемой вводом теплой воды, а затем мгновенно подавать в зону с температурой 100170°С вводом пара. Экструдат смешивают с отделенной охлажденной водой и смесь направляют на осахаривание. Сущность второго варианта способа заключается в следующем. Сырье замачивают в холодной или горячей воде в соотношении 1:3 или 1:4 и выдерживают 5-25 ч для набухания, затем воду отделяют от сырья, экструдируют при температуре 18-35 С или 90-200°С/ а затем экструдат смешивают с отде- ленной водой и смесь в первом случае подвергают термической обработке при 90-100С в течение 15-60 мин, охлаждают до 58-бО°С и направляют на осахаривание. Пример 1. Целое пшеничное зерно влажностью 12% смешивают с водой в соотношении 1:4 и подвергают тер1иической обработке при в те-; чение 30 кин. Влажность при этом достигает 38%. Затем смесь разделяют на воду и зерно. Зерно экструдируют при 110°С, затем экструдат смешивают с водой, охлаждают смесь до и направляют на осахаривание. Электронагрузка на двигатель при этом в целом составляет 2,5 кВт, тогда как в известном случае составляет 18,0 кВт. Выход спирта при брожении на кукурузе составляет 70,2 дал на 1 т условного крахмала. Пример 2. То же, в примере 1, только экструзию вначале ведут при , устанавливаемрй потоком теплой водаг, а по истечении 10 с температурный режим устанавливают потоком пара, равным . Расход электроэнергии составляет 2,5 кВт. Выход спирта - 70,1 дал. Пример 3. Целое зерно риса влс1жностью 11% замачивают в теплой воде в весовом соотношении 1:4 и выдерживают 12 ч до влажности 22%. Затем от зерна отделяют воду, а зерно экструдируют при . Полученный экстракт смешивают с отделенной водой, подвергают термической обработке при в течение 50 мин. Затем массу охлаждают до 58°С и направляют на осахаривание. Выход спирта при брожении составляет 69,7%. Расход энергии - 2,0 кВт. Пример 4. То же, что в примере 3, только зерно экструдируют при 120°С. Выход спирта составляет 69,9% а расход энергии - 2 кВт. П р,и м е р 5. Целое кукурузное зерно влажностью 12% смешивают с водой в соотношении 1:3 и выдерживают в течение 24 ч. Затем воду отлеляни.

а зерно экструдируют вначале при в течение 5 с, а затем при 200°С. Экструдат смешивают с отделенной водой и направляют на осахаривание затем на брожение. Вьосод спирта составляет 67,9%, расход электроэнергии- 2,2 кВт

Следует отметить, что в обоих вариантах энергозатраты могут быть сведены к минимуму за счет того, что термическую обработку можно осуществлять за счет отводящего тепла или даже за счет вторичной утилизации газа или пар. Если первый вариант приемлем в основном для заводов, имеющи большое количество вторичного пара, то второй.вариант проходит без энергозатрат. Холодное набухание можно вести в ночное время, когда на заводах подработочные цехи не работают. Холодное экструдирование при 18-25°С проходит без дополнительных энергозатрат на нагрев камеры экструдера.

Выбор варианта должен соответствовать условиям завода, его территорисшьному размещению, виду обрабатываемого сырья.

Таким образом, каждый вариант имеет свои преимущества.

На фиг.1 изображена общая схема предлагаемого устройства; на фиг.2 выполнение геометрических тел вращения; на фиг.З - вертикальное расположение устройства.

Устройство состоит из расходного бункера 1, установленного на рабочей камере 2 вращающегося транспортирующего органа, состоящего из шнек& 3 и сопряженных с ним и между собой полых геометрических тел вращения 4 и 5 образующих единый корпус 6.

Внутри корпуса б установлена перегородка 7, раэделяквдая его на зону холодной обработки 8 с патрубком для подачи воды 9 и сливным патрубком 10 с сеткой 11. Зона горячей обработки 12 имерт патрубок для подачи пара 13. Патрубок 14 служит дпя выхода сырья,

Геометрические тела вращения 4 и 5 могут быть выполнены в виде усеченного конуса и цилиндра или в виде двух усеченных конусов, сопряженных между собой большими основаниями.

Устройство имеет механизм (не показан) , сообщающий ему возвратно-поступательное перемещение в горизон.тальной плоскости, и привод.

Устройство работает следующим образом.

Сырье подают через расходный бункер 1, которое перемещается шнеком 3 и геометрическими телами вращения 4 и 5 внутреннего корпуса 6. Перемещаясь шнеком 3 по зоне холодной обработки 8, сырье прессуетсяи диспергируется, а выделяющаяся при этом жидкость отводится патрубком 10 через сетку 11. В зоне горячей обработки 12 сырье обезвоживается. В этой зоне происходит деструкция межклеточных и клеточных оболочек зерна. Экструдат через патрубок 14 отводится на осахаривание и брожение.

Таким образом, применение предлагаемого способа позволит значительно интенсифицировать технологический процесс подготовки крахмалсодержащего сырья к осахариванию за счет независимости от влагосодержания исходного сырья, учитывая, что на спиртовый завод поступает сырьё с различной влажностью.

Кроме того, процесс интенсифицируется за счет того, что способы позволяют при одних и тех же режимах обрабатывать различное крахмалсодержащее сырье и даже их смесь.

Технико-экономический расчет показал, а экспериментальные показатели подтвердили, что в сравнении с известной машиной А1-КХП при экструдировании высоковлажного сырья производительность предлагаемой машины увеличивается в три раза , а энергозатраты с 20 кВт уменьшаются до 2-3 кВт при равнозначном качестве полученного экструдата для дальнейшего осахаривайия.

Формула изобретения

1.Способ подготовки крахмалсодержащего сырья для спиртового брожения предусматривающий смешивание сырья

с водой, экструзию его и осахаривание, отличающийся тем, что, с целью возможности использования крахмалсодержащего сырья любой влажности и снижения энергозатрат, перед экструзией смесь сырья с водой подвергают термической обработке при 90-100°С в течение 15-60 мин, затем отделяют воду от сырья и направляют его на экструзию, а отделенну воду смешивают с эксгрудатом и смесь охлаждают до температуры ос але1рииания.

2.Способ по п.1, отличающий с я тем, что экструзию проводят при 90-200 С.

3.Способ ПОП.1, отличающ л и с я тем, что в начале процесса температуру экструзии устанавливают равной 20-50 С, а затем - 100200С.

4.Способ подготовки крахмалсодержащего сырья для спиртового брожения предусматривающий смешивание сырья

с водой, экструзию его и осахаривание отличающийся тем, что, с целью возможности использования крахмгшсодержащего сырья любой влажности и снижения энергозатрат, перед экструзией смесь сырья с водой выдерживают дпя набухания крахмала, отделяют воду от сырья и направляют его на экструзию, перед осахариванием отделенную воду смешивают с экструдатом. 5.Способ по п.4, отличающийся тем, что экструзию проводят при 90-200°С. 6.Способ по п.4, отличающий .с я тем, что экструзию проводят при , а перед осахаривани ем смесь экструдата с водой подверга ют термической обработке, при ЭО-ЮО в течение 15-60 мин. 7.Устройство для подготовки крах мале одержаще го сырья для спиртового брожения, содержащее рабочую камеру с приемным бункером и расположенным внутри корпуса вращающимся органом, отличающееся тем, что, с целью возможности использования сырья любой влажности, повышения про изводительности и снижения энергоза трат, вращающийся транспортирукщий орган состоит из установленного по ходу передвижения сырья шнека-и сопряженных с ним и между собой полых геометрических тел вращения, образуя единйй полый корпус, в котором установлена перегородка, разделяющая кор пус на зону холодной обработки сырья с патрубками для ввода воды и сливным патрубком с сеткой для отделения жидкой фазы и зону горячей обработки с пароподводящим патрубком, при этом шнек расположен в зоне холодной обра ботки. 8.Устройство по п.7, отличающееся тем, что сопряженные со шнеком геометрические тела вращения соответственно выполнены в виде усеченного конуса и цилиндра, сопряженных между собой большим основанием конуса. 9.Устройство по п.7, отличающееся тем, что сопряженные со шнеком геометрические тела вращения выполнены в виде усеченных конусов, сопряженных между собой большими основаниями. 10.Устройство по п.7, отличающееся тем, что транспортирующий орган установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль оси корпуса. 11.Устройство по п.7, о т л ич а ю щ е е .с я тем, что рабочая камера с транспортирующим органом расположена в горизонтальной или бёртикальной плоскости. Источники информации,, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство .СССР по заявке № 2732602/28-13, кл. С 13 К 1/02, 1979. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2841342/28-13, кл. С 12 С 7/04, 1979 (прототип). 3.Авторское свидетельство СССР № 656612, кл. В 23 N 17/00, 1976 (прототип).

«

n

N,