Устаткування спиртового виробництва. Устаткування дріжджового і бродильного відділень
Для зброджування сусла і отримання спирту дріжджову куль-туру розводять в апаратах чистої культури, дрожжанку, возбра-жівателе, обсяги яких послідовно зростають.
Основним обладнанням бродильного відділення є бродильні чани, спіртоловушка для уловлювання парів спирту.
АПАРАТИ ДЛЯ РОЗВЕДЕННЯ ЧИСТОГО КУЛЬТУРИ ДРІЖДЖІВ
Апарат чистої культури (ЧК) забезпечує стерильні умови при розведенні дріжджів до обсягу дрожжанку. Іноді на заводах, які переробляють крахмалсодержащего сировину, не застосовують апарат ЧК, а розмноження дріжджів здійснюють безпосередньо в дрожжанках. Але при виробництві спирту з меляси апарат ЧК є обов'язковим.
Апарат ЧК є посудину циліндричної форми з конічним днищем і верхньою кришкою. Апарат забезпечений змійовиком, термометром, оглядовими стеклами, що підводять штуцерами для продукту, повітря, пара і води. Система апаратів (рис. 71) складається з колби 1, маточника 2, малого судини 3, двох великих судин 5, фільтра для повітря 4 і гідравлічного затвора.
Висоту циліндричної частини апаратів зазвичай беруть в два рази більше діаметра. Теплообменная поверхню змійовика приймається з розрахунку 2 м 2 на 1 м 3 корисної місткості.
Робота апарату полягає в наступному. Дріжджі чистої культури з колби 1 по гумовій трубці перепускают в маточник 2, де заздалегідь приготоване стерильне сусло. Після того як дріжджі досить розмножаться, масу з маточніка2 перепускают в малий посудину 3 і потім у великі судини 5 і звідти дріжджі передають в дрожжанку.
Зараз на спиртових заводах приготування дріжджів ведеться виключно в механізованих дрожжанках. Механізовані дрожжанку поєднують в собі дрожжезаторний чан для приготування дріжджового затору і дрожжанку для розмноження дріжджів.
Механізована дрожжан-ка (рис. 72) виконана з листової сталі з конусним днищем і кришкою з шарнірно укріплених люком. Усередині дрожжанку є змеевікі2 для охолодження водою і підігрівання глухим паром.
Лопатеві або пропелерні мішалки 5 механізованих дрожжанок приводяться в дію від електродвигуна 4 через редуктор 3, який монтується на кришці дрожжанку. Часто для перемішування в дрожжанках застосовують міксер.
Відлучення з осахариватель насосом перекачують в дрожжанку. Туди ж задають додаткове харчування для дріжджів, проводять пастеризацію, охолоджують
і вводять дріжджову культуру. Готові дріжджі спускають в бро дільной чан або в возбражіватель.
Обсяг дрожжанку становить 25-30% обсягу возбражівате-ля і прі'періодіческом процесі зброджування 6-8% обсягу бродильного чана, коефіцієнт наповнення 0,7.
Поверхня змійовика для води беруть з розрахунку 2 м 2 на
1 м 3 корисної місткості чана, поверхня парового змеевіка_
0,8 м 2 на 1 м 3. Потужність електродвигуна на дрожжанку приймають з розрахунку.
АПАРАТИ ДЛЯ зброджування сусла З крахмалсодержащего СИРОВИНИ
Осахаренний маса, охолоджена в трубчастому теплообміннику або в двоступеневої вакуум-охолоджувальної установки, надходить для бродіння в бродильні чани. Процес бродіння здійснюється періодичним, безперервно-потоковим або циклічним способом. При періодичному способі процес бродіння відбувається в кожному чані самостійно з початку до кінця, чани працюють незалежно один від іншого. При безперервно-потоковому способі бродильні чани (8-10 шт.) З'єднані між собою переливними трубами в батареї. В процесі бродіння маса перетікає з головного чана послідовно в усі інші. З останнього чана готова брага відкачується або в передавальний ємність »або на брагоректифікаційних установку. При періодичному способі нормальна тривалість бродіння становить 72 год, при безперервно-потоковому - 60 год.
Бродильний чан (рис. 73) являє собою циліндричну посудину з конічним верхнім і нижнім днищами. Чани виготовляють з листової вуглець »стій сталі товщиною 6-8 мм Всередині чана з труб діаметром 45-75 мм змонтований змійовик J для відводу тепла, що виділяється при бродінні. Змійовик повинен бути змонтований таким чином, щоб можливість затримки маси на поверхнях кріплень була мінімальною.
На деяких заводах успішно використовують охолодження бродить маси через виносний трубчастий теплообмінник, куди маса надходить за допомогою насоса. У цьому випадку вся внутрішня поверхня чана залишається вільною і зручною для механізованого миття і стерилізації. Сусло подається через штуцер 3, вуглекислота, що виділяється при бродінні, відводиться через патрубок 7 в спіртоловушку. Для огляду і ремонту в чані є два люка 2 і 11. За процесом бродіння спостерігають через оглядове вікно 9, включаючи світильник 8. Термометри встановлюють в гільзи 10. До штуцера 4 підключають гідрозатвор який запобігає зминання стінок при утворенні розрідження після пропарювання чана паром. Патрубок 12 служить для спуску бражки з чана.
Бродильні чани для зручності обслуговування встановлюють на висоті 1-1,2 м від підлоги на опорах з бетону або сталевих труб.
Допуск в бродильний чан обслуговуючого персоналу дозволяється тільки після повного видалення з нього вуглекислоти. У разі знаходження всередині бродильного чана людини при проведенні мийки, дезінфекції зовні обов'язково повинен знаходитися другий, страхує осіб. У бродильном відділенні обов'язково повинні бути індивідуальні засоби захисту.
Миття та дезінфекція бродильних чанів виконуються на деяких заводах вручну після кожного циклу бродіння. На цю операцію витрачається 1,5-2 год. Зараз на багатьох заводах встановили апарати для механічної мийки бродильних чанів, в яких мийка може здійснюватися гарячою і холодною водою, а також розчинами різних антисептиків.
На рис. 73 показаний колекторний мийний апарат, змонтований в бродильном чані. Апарат складається з двох вузлів: розподільчої головки 6 і двох колекторів 5, забезпечених соплами. Головка6 розміщується у верхній частині конічної кришки чана. Через неї до апарату підводиться миюча рідина.
До вихідного штуцера головки знизу під кутом до осі чана приєднані два симетрично розташованих миючих колектора (труби). Їх розташовують можливо ближче до кришки, щоб на них в процесі бродіння не могли потрапляти краплі бродить маси. Діаметр труб визначається потрібною витратою води, який в свою чергу залежить від обсягу чана. Так, для бродильних чанів місткістю до 50 м 3 діаметр труб дорівнює 50 мм, для чанів місткістю 80-100 м 3 - 75 мм. Довжина труб колектора менше радіуса чана на 800-1000 мм.
На миючих колекторах знаходяться сопла для подачі розчину, розташовані таким чином і з такою спрямованістю, щоб в сферу їх дії потрапляли всі підлягають мийці поверхні, включаючи кришку чана. При цьому на змійовик направляється потік миючої рідини зверху і з обох боків.
Головка миючого апарату влаштована так, що вихідний штуцер, що несе на собі миючі колектори, легко обертається в підшипниках. Під дією реактивних сил від виходять з сопел струменів миючої рідини колектори починають рухатися. При цьому струменями з омиваються поверхонь видаляються відкладення. З метою збільшення крутного моменту основні робочі сопла на миючих колекторах зміщені на 30 ° по відношенню до вертикалі.
Для нормальної роботи миючого апарату тиск рідини, яка подається в головку, має бути не менше 0,2 МПа (2 кгс / см 2), що забезпечує частоту обертання колектора 20-22 об / хв. Тривалість мийки чана об'ємом 60 м 3 за допомогою обертового колектора 3-5 хв, загальна витрата води до 6 м 3.
Недоліками такої мийної установки є її громіздкість і складність її чистки і стерилізації.
Заводами успішно експлуатуються миючі головки полегшеного типу, які можуть бути переносними і встановлюватися в бродильном чані тільки на період мийки.
Процес механічної мийки здійснюється автоматично. При використанні стаціонарної мийки обслуговуючий робочий тільки відкриває вентиль на лінії, що підводить воду до голівці миючого апарату. Якщо неможливо забезпечити подачу в мийний апарат води з необхідним тиском, то встановлюють відцентровий насос, який включають на період мийки чана.
Для успішної дії механічної мийки з бродильних чанів слід видалити опорні косинці для змійовиків з хомутами і іншими кріпильними пристосуваннями. Замість них рекомендується пов'язувати витки змійовиків за трьома-чотирма вертикальним напрямками короткими циліндричними стрижнями, прикріпленими між витками,
СХЕМА БЕЗПЕРЕРВНОЇ зброджування сусла З крахмалсодержащего СИРОВИНИ
Деякі заводи середньої і великої потужності зброджування сусла проводять безперервно-потоковим способом, запропонованим В. Л. Яровенко.
На рис. 74 представлена технологічна схема бродильного відділення, що працює по безперервно-поточному методу. У маточнику 1 вирощують чисту культуру дріжджів, яку готують в розмірі 10% обсягу сусла, що заливається в дрожжанку2.
У маточник подається сусло температурою 55-58 ° С безпосередньо з осахариватель. Сусло в маточнику нагрівається парою до 80 ° С через змійовик. Цю температуру підтримують протягом 30 хв, потім сусло охолоджується, вводиться чиста культура дріжджів і ведеться вирощування дріжджів. Виросла культуру дріжджів спускають в підготовлену дрожжанку2 (об'ємом 25-30% обсягу возбражівателя), заповнену пастеризованим охолодженим і підкисленим суслом, узятим заздалегідь з осахариватель. Вміст в дрожжанку отбражівается до концентрації 5-6 ° по сахарометра, і зрілі дріжджі перепускают самопливом в возбражіватель 3, робочий об'єм возбражнвате ля приймають рівним 50% обсягу головного чана. Одіовременно з перепуском дріжджів в возбражнватель подають охолоджене в теплообміннику сусло.
При зниженні відбродила до 5-6 ° по сахарометра і накопиченні дріжджових клітин 90-100 млн. / Мл дріжджі з возбражівателя, насосом (або самопливом) перепускают в головний бродильний чан 4, куди одночасно подають охолоджене сусло.
У головному чані відбувається головне бродіння (в зв'язку із завданням великої кількості дріжджів стадія взброджування відсутня), і концентрація дріжджових клітин підтримується в ньому на рівні 100 млн. / Мл. За заповненні головного чана починається перетікання бражки по перетічними трубах в наступний бродильний чан 5, потім в чан 6, таким чином заповнюють всю батарею з восьми бродильних чанів.
Два головних і три наступні бродильних чана забезпечені змійовиками для відводу тепла. Наступні чани змеевиками НЕ обладнуються, так як в них відбувається дображивание і виділяється незначна кількість тепла, яке відводиться внаслідок тепловіддачі із зовнішньої поверхні чана.
Зріла бражка з останнього чана передається в проміжну ємність або відцентровим насосом 9 відкачується на перегонку в апаратне відділення.
В процесі бродіння в головному чані підтримується температура 27-28 ° С, у другому - 29, третьому - 28-30, в наступних-27-28 ° С. Процес бродіння закінчується за 60-62 годин від початку припливу сусла в головний чан.
Вуглекислий газ, що утворюється в процесі бродіння, відводиться в спіртоловушку 7, з якої водно-спиртова суміш через епруветку8 відводиться в апаратне відділення на отгонку спирту. Вуглекислий газ з спіртоловушкі направляється в цех для отримання зрідженій вуглекислоти і сухого льоду.
Кількість маточників, дрожжанок, возбражівателей і головних чанів має бути таким, щоб забезпечити безперервність процесу при відключенні одного з апаратів на стерилізацію.
Циклічний спосіб зброджування може застосовуватися на заводах при наявності не менше шести бродильних чанів, які послідовно з'єднані перетічними комунікаціями. Крім того, необхідні механізовані дрожжанку і возбражіватель. Продуктова комунікація від возбражівателя підводиться до першого і останнього чанам бродильной батареї.
Бродильна батарея завантажується через головний чан, яким по черзі стає то перший, то останній чан батареї.
При першому циклі бродіння засевной дріжджі з возбражівателя і охолоджений затор надходять в перший по потоку бродильний чан. За заповненні цього чана бродячим маса перетікає в другій чан, з нього в третій, заповнюючи все чани, за винятком останнього. На це потрібно 60-62 год.
Після цього бражку в усіх чанах залишають для доброджування, а приплив дріжджів з возбражівателя і затору переводять на останній чан, який до цього часу повинен бути промитий і продезінфікований, і другий цикл починається в зворотному порядку, т. Е. Останній чан стає головним. Під час заповнення головного чана попередній йому чан готують для заповнення: звільняють від бражки, промивають і стерилізують.
Таким чином, при циклічному способі бродіння проходить в безперервному потоці, а доброджування - періодично.
Для вловлювання водно-спиртових парів, захоплюємося виділяється при бродінні вуглекислим газом, встановлюють спіртоловушкі.
Спіртоловушка однієї з конструкцій є царги з многоколпачнимі тарілками. Царги з'єднують в одну загальну колону, вгорі перекриту кришкою зі штуцерами для відводу вуглекислоти і підведення води в шар рідини на верхню тарілку. Нижня царга забезпечується днищем, в центрі якого для підведення вуглекислоти є патрубок, що закінчується Усередині трубою з ковпаком.
Вуглекислий газ в суміші з водно-спиртовими парами з бродильного чана через нижній приймальний штуцер входить в нижню частину колонки і рухається вгору. Вода через штуцер вгорі колонки подається на верхню тарілку, переливаючись з тарілки на тарілку, спускається і насичується спиртом.
Для запобігання витоку вуглекислого газу з нижньої частини спіртоловушкі через штуцер відводу водно-спиртової рідини ставлять гідравлічний затвор у вигляді вигнутого коліна.
Найбільш досконалою по конструкції є спіртоло-вушка плівковий-конденсаторного типу (рис. 75). Вона складається з трубчастої частини 1, конденсаторної часті2, турбулизаторов 3 зі смугової міді або білої жерсті, штуцера10 введення води на охолодження в конденсаторну частина, штуцера 7 виходу води, штуцера 5 введення води на абсорбцію спиртної пари, штуцера 9 виходу водно-спиртової рідини, патрубка8 введення вуглекислого газу, патрубка б виходу вуглекислого газу.
У трубчасто-конденсаторної пастці розташовані мідні трубки діаметром 24 мм, всередині кожної з них є згорнутий у вигляді спіралі Турбулізатор. Діаметр спіралі турбуліза-тора дещо менше внутрішнього діаметра мідних труб. Труби з зовнішньої сторони омиваються холодною водою, що надходить в конденсаторну частина. У верхній частині встановлюються три тарілки 4 провального типу з отворами діаметром 4 мм. Площа перетину отворів сит становить 10-12% площі перерізу колони. Тарілки розташовуються одна над іншою на відстані 600 мм. Перша тарілка знизу знаходиться над верхньою трубчастої гратами на відстані 150 мм.
Вода, рухаючись назустріч суміші вуглекислого газу і водно-спиртових парів, проходить верхні тарілки і через спеціальні вирізи у верхній частині трубок тонкою плівкою тече по внутрішній поверхні трубок, насичуючись спиртовими парами. Турбу-лизирующие вставки сприяють кращому контактування піднімаються пари з водою, а верхні тарілки служать для остаточної відмивання вуглекислоти від присутності спирту, чому в значній мірі сприяє відносно низька температура води, що поступає.
Фортеця водно-спиртової рідини, що виходить з цієї спіртоловушкі, може досягати 3-5%.
Під нижню сітчасту перегородку надходять пари углекіс- «лого газу і спирту, на верхню - вода, яка стікає вниз по насадок, поглинаючи пари спирту. Збагачена спиртом вода виходить з колони через гідравлічний затвор.
1. Як влаштований апарат ЧК?
2. Які особливості конструкції механізованої дрожжанку?
3. Яке пристрій автоматичного мийного апарату для бродильних чанів?
4. Які основні правила техніки безпеки при роботі в бродильном чані?
5. У чому полягає сутність схеми безперервного зброджування?
6. Які існують конструкції спіртоловушек і яке їхнє пристрій?
Джерело: Устаткування спиртового виробництва. Іванов А.І. Зотов В.М.