При подаче мелассы на производство отбирают среднюю пробу на автоматическом пробоотборнике конструкции УКРНИИСПа. Далее мелассу подкисляют и антисептируют серной (соляной) кислотой, обогащают фосфорным и азотистым питанием и разбавляют водой до определенной концентрации.
Для антисептирования мелассы в подготовительном отделении устанавливают сборники суточного запаса серной (соляной), ортофосфорной кислот и водного раствора антисептика. Серная и ортофосфорная кислоты могут быть смешаны в общем сборнике, что упрощает дозировку.
Выдерживание подкисленной мелассы в сборниках в течение S—10 ч способствует повышению эффективности антисептирования и осаждению взвешенных механических и других примесей, затрудняющих работу приборов, насосов и т. д. Мелассу из сборников отбирают на некоторой высоте от днища чана. Накапливаемые механические примеси в нижней конусной части сборников необходимо периодически удалять.
Учитывая агрессивность жидкости, необходимо применять кислотоупорную арматуру, а сборники изготавливать из нержавеющей стали или покрывать их внутреннюю поверхность антикоррозионными материалами.
При периодическом антисептировании требуются большие емкости, часть объема которых из-за возникающего пенения не заполнена. Пена, образующаяся на поверхности, более всего подверженная инфицированию, попадает в бродильный чан. Периодическое антисептирование требует постоянного наблюдения обслуживающего персонала и создает трудности в автоматизации данного процесса.
На Песчанском заводе успешно эксплуатируется схема непрерывного кислотного антисептирования.
Батарея для непрерывного кислотного антисептирования мелассы (рис. 76) состоит из четырех чанов: смесителя 2, осадите-ля 3 и двух выдерживателей 4, соединенных переточными трубами 5. Общая полезная вместимость чанов рассчитывается на суточную переработку мелассы. Конфигурация их определяется соотношением высоты к диаметру 1,5:1. Высота смесителя на 0,6—1 м выше остальных емкостей.
Смеситель предназначен для смешивания мелассы с раствором кислоты и питательных солей. В нижней части чана расположен воздушный барботер для перемешивания подкисленной мелассы, насыщения ее воздухом и удаления летучих кислот. На внутренней поверхности цилиндра для лучшего перемешивания располагаются сверху вниз несколько винтовых направляющих из листовой стали шириной 200—250 мм.
Осадитедь предназначен для осаждения гипса, зодки и прочих примесей, содержащихся в мелассе или образующихся в результате подачи в мелассу химикатов.
Выдерживатели служат для выдерживания мелассы в смеси с антисептиками в течение определенного времени. На внутренней поверхности выдерживателей приварены винтовые направля-
ющие из листовой стали шириной 250 мм. При перемещении жидкости сверху вниз направляющие замедляют вращение жидкости, что устраняет застои около стенок емкости. Диаметр переточных труб составляет 150—250 мм.
Эффективное перемешивание мелассы с кислотой и антисептиками обеспечивает смеситель мелассы, разработанный УкрНИИСПом. Он представляет собой цилиндрический корпус, в котором вращается вал с лопастями. Для обеспечения лучшего перемешивания в корпусе между лопастями устанавливают неподвижные уголковые отражатели. Частота вращения вала 70—80 об/мин, мощность приводного электродвигателя 4,5 кВт. Объем смесителя незначителен и обеспечивает пребывание в нем мелассы в течение 20 с. Основные детали смесителя, контактирующие с перемешиваемой средой и Кислотой, изготавливают иа нержавеющей стали.
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ РАССИРОПКИ
Для правильного ведения технологического процесса производства спирта из мелассы большое значение имеет тщательное смешивание всех составных компонентов питательного сусла с водой. В условиях Непрерывного сбраживания мелассы особое внимание следует уделять непрерывному и качественному приготовлению рассиропки.
Получение однородной по плотности рассиропки является необходимым условней для нормального, ведения процесса брожения, работы приборов системы автоматического регулирования рассиропного и дрожжебродияь-ного отделений.
Существуют рассиропники непрерывного смещения мелассы с водой нескольких конструкций: горизонтальные, вертикальные, полочные с верхним и нижним подводом мелассы и воды.
Хорошего перемешивания достигают в рассиропниках непрерывного действия конструкции УкрНИИСПа (рис. 77), представляющих собой вертикальный цилиндрический сосуд, в нижней части которого установлены патрубки для подвода мелассы 5 и для горячей 2 и холодной 6 воды. Кольцевая гребенка крепится непосредственно к нижней крышке, образуя камеру, в которую подводятся меласса и горячая вода.
Патрубок 6 для холодной воды устанавливается Тангенциально для лучшего перемешивания предварительно разбавленной и подогретой мелассы в нижней камер«. Трубопровод 2 горячей ЙОДЫ оканчивается треугольными вырезами, расположенными непосредственно у крышки. Поступающие в камеру струи горячей воды способствуют нагреванию и более эффективному перемешиванию мелассы.
В верхней части рассиропаика расположены 8—10 ситчатых тарелок 8, каждая из которых снабжена вырезом, поочередно расположенным с противоположной стороны. Площадь выреза ориентировочно равна сечеиию подводящих трубопроводов. На тарелках имеется 24 — 26 отверстий диаметром 15 — 20 мм. Вырезы расположены так, что удлиняется путь прохождения мелассного раствора и улучшается перемешивание вследствие встречи продольных и поперечных потоков раствора. В нижней части рассиропника имеется патрубок для слива раствора.
Рассиропиик выполнен из нержавеющей стали. Габаритные размеры его в зависимости от мощности заводов приведены ниже.
Мощность завода, дал
2000 4000 6000 9000
Высота, мм
1400—1500 1500 1500 1500
Диаметр, мм
250—300 300—350 350—375 400
Диаметр патрубка мелассы, мм
70—80 100 100
125
Диаметр патрубка для воды, мм
50 50—75 80 80—100
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ РАЗМНОЖЕНИЯ ДРОЖЖЕЙ
Для размножения дрожжей применяют дрожжегенераторы, которые могут быть расположены на одном уровне с бродильными чанами (с ведением процесса выращивания в одном-двух первых чанах) или выше бродильной батареи (с ведением процесса в группе параллельно работающих аппаратов). Оба способа организации работы дрожжегенераторного отделения имеют свои достоинства и недостатки.
При первом способе уменьшается расход металла на единицу объема дрожжей, облегчается обслуживание, так как отпадает необходимость в самостоятельном дрожжевом отделении, высота производственного здания может быть уменьшена. Основным недостатком этого способа является нарушение установившегося режима бродильной батареи в период профилактической стерилизации дрожжегенератора.
При ведении процесса выращивания дрожжей в отдельной группе дрожжегенераторов затрудняется обслуживание, требуется более высокое здание, но процесс разведения дрожжей происходит непрерывно, без нарушения работы как дрожжевой, так и бродильной батареи при стерилизации одного из дрожжегенераторов. Оптимальное количество дрожжегенераторов, расположенных над бродильной батареей, 3 — 5 шт. Объем дрожжегенераторов выбирается в соответствии с мощностью завода. Рекомендуемый общий объем дрожжегенераторов для двухпоточной схемы 15— 17 м3 на 1000 дал суточной мощности, для однопоточной схемы 30—32 м3 на 1000 дал суточной мощности.
Правильное аппаратурное оформление дрожжегенераторного отделения дает возможность ускорить процесс размножения дрожжей и брожения, обеспечить его высокую стерильность. Для этого необходимо создать благоприятные условия сменности среды в условиях высококачественного перемешивания, при которых задержки жидкости были бы минимальными.
Повсеместно применяющиеся аэраторы в виде перфорированных трубок (барботеры) при расходах иа аэрацию до 4,5 — 6 м5 воздуха на 1 м3 бродящей среды в час позволяют дрожжевым клеткам всплывать вместе с пузырьками воздуха. Незначительное перемешивание бродящей среды в дрожжегенераторах не дает возможности перемешивать пену и находящиеся в ней дрожжи со всей жидкостью, что приводит к застою и разложению дрожжей в пене.
Дрожжегенераторы оборудуются системой змеевикового охлаждения. На некоторых заводах, где дрожжегенераторное отделение не обеспечивает требуемой мощности предприятия, прибегают к дополнительной аэрации среды в чане главного брожения, что является ненормальным как в отношении потерь спирта из-за барботирования среды, содержащей спирт, так и неудобств, вызванных трудностями регулирования продуванием аппаратов с различной высотой уровня жидкости в случае использования общей воздуходувки.
Для аэрации бродящего сусла в дрожжегенераторах в настоящее время используют пневмо-циркуляционный аэратор конструкции УкрНИИСПа (рис. 78).
В дрожжегенераторе монтируется открытый с обеих сторон цилиндр 3, оканчивающийся в нижней части раструбом. В центре чана проходит воздухоподводящая труба 5, в нижней части которой крепится воздухораспылительное устройство 7. Оно состоит из двух неподвижных дисков 8 и 9, между которыми наклонно размещены направляющие лопатки 11. Для защиты нижнего диска от износа предусматривается подушка-рассекатель 10.
Аэрирующее устройство работает следующим образом. Выходящий из междискового пространства воздух создает вращательное движение в зоне раструба, что способствует его дроблению и равномерному распределению по сечению направляющего цилиндра. При такой системе подвода воздуха происходит циркуляция жидкости — подъем в направляющем цилиндре и опускание в кольцевом пространстве между цилиндром и корпусом чана.
В каждом дрожжегенераторе производится верхний отбор среды и пены при помощи воронки 6, соединенной с общим коллектором.
Пневмоциркулирующий аэратор способствует лучшему насыщению кислородом питательной среды, хорошему перемешиванию жидкости, равномерному распределению дрожжевых клеток по объему и хорошему обеспечению дрожжей питательными веществами. Дрожжевая масса вместе с пеной из каждого дрожжегенератора направляется в общий наклонный коллектор, а затем в бродильную батарею. В процессе движения по трубам пена разрушается, и, как показали заводские испытания, количество ее в газовом пространстве первого бродильного чана не увеличивается. Верхний отбор дрожжевой массы устраняет застой дрожжей в верхней части и способствует удалению пены из аппарата. Для подачи воздуха в дрожжегенераторы могут быть рекомендованы ротационные водокольцевые насосы ВВН-3 (180 м3/ч), ВВН-6 (360 м3/ч) и ВВН-12 (720 м3/ч).
В связи с тем что вместе с воздухом в дрожжегенератор поступает некоторое количество влаги, в вакуум-насос необходимо направлять чистую артезианскую воду. Ресивер-водотделитель насоса ВВН необходимо периодически чистить и дезинфицировать. Во избежание занесения в дрожжегенератор посторонних микроорганизмов воздух, поступающий на аэрацию, желательно очищать на фильтре. Особенно это необходимо на заводах, где есть цехи по выращиванию кормовых дрожжей.
Отбор дрожжевой массы из дрожжегенераторов равен притоку сусла и отдельно не регулируется. Для регулирования величины притока сусла в каждом дрожжегенераторе имеется индикатор расхода.
Опыт эксплуатации дрожжегенераторов, расположенных выше бродильной батареи, показывает, что для равномерного размножения дрожжей необходимо направлять в каждый чан одинаковое количество рассиропки. Для визуального контроля за поступлением рассиропки в дрожжегенераторы можно использовать расходомер переменного уровня с прямоугольным вырезом (рис. 79). Такой расходомер устанавливается на вертикальном трубопроводе каждого дрожжегенератора.
Величину расхода отсчитывают по уровнемерному стеклу 3. Основным рабочим органом является центральная расходомерная труба 5 с щелевым отверстием. Верхняя часть трубы снабжена конусным рассекателем струи.
Бродильная батарея в условиях непрерывного сбраживания мелассы представляет собой систему цилиндрических чанов, соединенных переточными трубопроводами. Наиболее распространенной является переточная система (рис. 80), обеспечивающая перемещение бродящей жидкости с нижней части одного чана 4 в. верхнюю часть последующего. При этом обеспечивается наиболее полное выделение углекислого газа и других примесей из бражки-
Переточные трубы могут быть проложены снаружи или внутри чанов. При расположении переточных трубопроводов внутри чанов необходимо устанавливать нижний конец трубы точно го> центру чана на расстоянии 200—250 мм от днища. При этом условии будет исключено накопление осадков в нижней конусной части чана.
Первые 4—5 бродильных чанов оборудуются системой змееви-кового охлаждения из расчета 0,25 м2 на 1 м3 полезной вместимости чана. У каждого бродильного чана должны быть штуцера для пробных краников, гильзы для термометров и патрубки вакуум-прерывателей.
Бродильные чаны соединены со спиртоловушкой, а также трубой большого диаметра со специальным пенным баком, в котором-пена частично гасится и жидкая фаза вместе с бражкой поступает на перегонку.
В последнее время начала внедряться схема внутрибатарейного пеногашения, при котором пена последовательно из одного чана переходит в другой и при этом гасится. При внутрибатарейном пеногашении отпадает необходимость в отдельном резервуаре для пены.
Для того чтобы интенсифицировать процесс брожения, выровнять послойную температуру в бродильном чане и не допустить-осаждения дрожжей, рекомендуется устанавливать, начиная с о второго чана, перемешивающие устройства.
Для перемешивания бродящей среды в чанах наиболее эффективной является пропеллерная мешалка (рис. 81), монтируемая в нижней части чана 1. Она состоит из вала 2, на донце которого укреплена двухлопастная крыльчатка 5, и плавно Изогнутой направляющей трубы 4. При помощи крыльчатки жидкость забирается снизу и подается в верхнюю часть. Электропривод и опорный подшипник мешалки устанавливают на металлической площадке, укрепленной у стенки чана. Мощность электродвигателя для чанов объемом более 50 м3 4,5 кВт, частота вращения электродвигатели 950 об/мин.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Как устроен рассиропник?
2. Каково устройство дрожжегеиератора?
3. Как соединяются между собой бродильные чаны?
4. Каково устройство мешалки в бродильном чане?
5. Какие существуют способы антисептироваиия мелассы?