ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОСАХАРИВАНИЯ

Для осуществления брожения разваренное крахмалсодержащее сырье осахаривается под воздействием ферментов солода или плесневых грибов. Для проведения этого процесса разваренную массу охлаждают. Существуют непрерывный и периодический способы охлаждения и осахаривания.

Уважаемые пользователи! Не забывайте, пожалуйста, при копировании любых материалов данного сайта яруга.рф оставлять активную гиперссылку на источник копирования.

Оборудование для периодического осахаривания. При периодическом способе охлаждение разваренной массы до необходимой температуры, смешивание ее с солодовым молоком, осахаривание, последующее охлаждение до температуры складки и смешивание с дрожжами производят в одиом периодически действующем аппарате — заторно-холодильном чане-осэхаривателе. Он представляет собой аппарат с конусным днищем и крышкой сверху. На крышке чана имеются откидной люк, вытяжная труба, которая иногда для усиления тяги снабжается вытяжным вентилятором, монтируются привод для вала мешалки, приточная труба, служащая для подвода в чан холодного наружного воздуха.

Сваренная масса из разварников или паросепаратора поступает в осахариватель, равномерно разбрасывается по внутренней поверхности чана, частично охлаждается с выделением паров, которые вместе с охлаждающим воздухом уходят в вытяжную трубу.

Внутри заторно-холодильного чана на некотором расстоянии от стенок в два-три ряда размещаются охладительные змеевики, по трубам которых проходит вода, охлаждающая массу.

Загромождение заторного чана змеевиками создает трудности при его очистке, мойке и стерилизации и отрицательно влияет на циркуляцию охлаждаемой массы. Заторные чаны-осахариватели снабжаются лопастными или пропеллерными мешалками. Солодовое молоко и дрожжи задаются через штуцера на крышке.

Затор в бродильный чан перекачивается насосом. Для улавливания грубых посторонних примесей между заторным чаном и насосом ставят песколовушку, представляющую собой небольшой горизонтальный цилиндр с решеткой и откидной крышкой для очистки.

Заторно-холодильные чаны сохранились только на отдельных заводах небольшой мощности. Это оборудование не обеспечивает достаточного охлаждения, нарушается ритмичность работы завода,

качество осахаривания ие является стабильным.

При эксплуатации заторно-холодильного чана-осахаривателя необходимо следить за состоянием охлаждающей поверхности. Для удаления отложений внутри змеевиков необходимо периодически их промывать и пропаривать.

Оборудование для непрерывного осахаривания. Непрерывный способ осахаривания в настоящее время внедрен на большинстве спиртовых заводов. Осахаривание и расхолодка осуществляются в разных аппаратах в непрерывном потоке. Основным оборудованием являются осахариватель и теплообменники.

Осахариватель (рис. 61) представляет собой цилиндрическую емкость с коническим дном, снабженную мешалкой 1 с двумя парами пропеллерных лопастей. Частота вращения мешалки 120—270 об/мин. В чане установлен трубчатый змеевик 2 с трубами диаметром 40—65 мм. Полезный объем осахаривателя рассчитан на выдержку в течение 10 мин.

Осахариватель работает при стабильном наполнении, которое должно быть не более 80% общего объема осахаривателя.

Большое значение для получения затора требуемого качества имеет сохранение постоянного объема массы в аппарате. Поплавковый регулятор уровня 3 применяется для автоматического регулирования количества поступающей разваренной массы. Уровень массы должен колебаться в пределах не более 5—6 см в ту или иную сторону от номинального. Для визуального контроля уровня заполнения осахаривателя массой имеется смотровой иллюминатор. Для контроля температуры служит термометр, расположенный на боковой стенке осахаривателя в гильзе для термометра.

Солодовое молоко подают в осахариватель непрерывно при помощи дозатора. Солодовое молоко поступает в осахариватель со стороны, противоположной поступлению разваренной массы. Температура в осахаривателе (58—60°С) регулируется изменением подачи воды в змеевик.

Для откачивания осахаренной массы применяют плунжерный насос с приводом от электродвигателя, с редуктором и вариатором скорости или центробежный насос с регулировкой его производительности вентилем на всасывающей трубе.

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ЗАТОРА

Затор до температуры складки обычно охлаждают в теплообменнике типа «труба в трубе» (рис. 62), в котором вода и затор имеют встречное движение.

При сборке теплообменника необходимо обращать внимание на целостность, правильную постановку прокладок и надежное уплотнение. Расхолодка в теплообменниках позволяет применять довольно простую автоматизацию регулирования температуры затора за счет изменения количества охлаждающей воды. Продолжительность пребывания затора в теплообменнике 3—5 мин.

Учитывая достаточно высокую вязкость затора, внутренний диаметр труб теплообменника должен быть не менее 75 мм. Скорость затора 0,3—0,5 м/с, скорость охлаждающей воды 1— 2,5 м/с. На теплообменнике в местах входа и выхода охлаждаемой воды устанавливают термометры и манометры. Кроме того, термометры и пробные краники располагают на входе и выходе массы.

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ОСАХАРИВАНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ ВАКУУМ-ОХЛАЖДЕНИЯ

С целью ускорения производственных процессов для охлаждения заторов в последние годы широко применяют охлаждение под вакуумом. При таком методе разваренная масса охлаждается почти мгновенно, устраняется возможность разрушения ферментов от повышенной температуры и происходит дополнительное отделение летучих примесей. Этот метод позволяет применять более современное оборудование и осуществлять его автоматизацию.

На рис. 63 представлена схема установки для непрерывного осахаривания с вакуум-охлаждением. Установка работает следующим образом. Из паросепаратора 1 масса температурой 105— 108 °С через регулирующий клапан 2 по трубе 3 поступает в испарительную камеру 4, в которой создается разрежение около 610 мм рт. ст. (остаточное давление 21 кПа). Этому разрежению в испарительной камере соответствует температура кипения массы 62— 63° С. В трубе 3 создается разрежение, увеличивающееся по мере приближения к испарительной камере. Масса, попадая в трубу, вскипает. В трубе образуется парожидкостная смесь. Объем пара в смеси составляет 95%. Во избежание вспенивания, а также для частичного разжижения массы в продуктовую трубу 3 через задвижку 19 из осахаривателя поступает часть (10—15%) осахарен-ной массы.

В испарительной камере происходят испарение, охлаждение массы, которая при температуре 62—63° С поступает по трубе 15 в осахариватель 17.

Продолжительность пребывания массы в осахаривателе 5—10 мин. Для перемешивания массы в осахаривателе установлен миксер (пропеллерная мешалка) 18. Уровень массы в осахаривателе регулируется поплавковым устройством 16 и связанным с ним клапаном 2.

Солодовое молоко в осахариватель подается из расходных чан-ков 14 через дозатор 13. При смешивании солодового молока с разваренной массой температура массы снижается до 57—60° С. С этой температурой масса насосом // через ловушку 12 перекачивается в трубчатый теплообменник 9, охлаждается до температуры складки и поступает в бродильное отделение. В случае необходимости отъема сусла для дрожжей оно перекачивается без охлаждения по трубе 8.

Пар из испарительной камеры поступает в барометрический конденсатор 5 и конденсируется подаваемой туда водой. Вода и конденсат стекают по трубе 7 в барометрический ящик 10, а не-сконденсировавшиеся газы и воздух отсасываются вакуум-насосом 6 и удаляются в атмосферу.

Основными аппаратами при осахаривании разваренной массы с вакуум-охлаждением являются: испарительная камера, конденсатор, осахариватель, расходные чанки и дозаторы солодового молока, теплообменник.

Испарительная камера. Самоиспарение массы начинается в продуктовой трубе, заканчивается в испарительной камере. Для лучшего, более полного отделения пара от массы размеры испарительной камеры выбираются в зависимости от производительности по допустимой скорости пара 1—1,5 м/с. Отношение высоты цилиндрической части к диаметру принимается равным 1,5—2. Уклон нижнего конуса 45°. Диаметр штуцера, подводящего массу в испаритель, определяется по допустимой скорости эмульсии 40—60 м/с. Масса подводится в средней части камеры по патрубку, расположенному по касательной к цилиндру. Тангенциальный подвод способствует лучшему отделению пара от массы. Высота отводной трубы 15 такая же, как и для барометрического конденсатора, и обычно составляет 9^—10 м. Труба 15 всегда заполнена жидкой массой, высота уровня массы зависит от величины разрежения в испарительной камере.

Конденсатор смешения. Для конденсации паров, образующихся в испарительной камере, применяют полочные конденсаторы смешения (рис. 64) или мокровоздушные насосы с подводом в них воды для конденсации пара. В корпусе 1 конденсатора укреплены горизонтальные полки 2 с отверстиями, по которым сливается поступающая сверху вода. Пар подается снизу. На полках создает

ся некоторый запас воды, обеспечивающий смягчение колебаний вакуума при резких изменениях нагрузки. Внизу к конденсатору присоединена барометрическая труба для спуска воды, которая является одновременно гидравлическим затвором.

Осахариватель предназначен для непрерывного смешивания охлажденной разваренной массы с солодовым молоком или иными осахаривающими материалами. Для нормального осахаривания весьма важными являются эффективность перемешивания и продолжительность этого процесса. Масса, смешанная с солодовым молоком, должна находиться в осахаривателе не менее 5 мин.

Осахариватель малогабаритный (рис. 65) представляет собой цилиндрический корпус 1 с нижним конусом и верхней плоской крышкой. Люк 6 служит для осмотра и мойки осахаривателя внутри. Спускная труба 7 для охлажденной массы присоединяется к карману 9, который создает гидравлический затвор и препятствует попаданию воздуха в трубу при падении вакуума. При остановках кармаи освобождается от массы через задвижку 10. Для обеспечения лучшего смешивания с массой солодовое молоко задают уже в спускную трубу через дозатор 8, который связан с сусловым насосом. Масса в осахаривателе перемешивается мешалкой 12. Уровень массы поддерживается автоматически регулятором, состоящим из поплавка 3 и дозатора 4. Патрубок И служит для вывода готового сусла к насосу. Вода при мойке осахаривателя подается через патрубок 2. Через этот же патрубок подают пар при стерилизации осахаривателя.

Рекомендуемые размеры осахаривателя в зависимости от производительности спиртового завода приведены ниже.

Дозаторы. При непрерывном процессе осахаривания необходимо непрерывно дозировать солодовое молоко. Наиболее распространенными являются дозаторы ковшовые турникетного типа. Кроме того, для дозирования применяют малый плунжер трех-плунжерного насоса, откачивающий из осахаривателя сусло. В настоящее время на ряде заводов для дозирования осахарива-ющих материалов используют автоматические схемы, позволяющие осуществлять дозирование точно в соответствии с количеством разваренной массы.

Д о з а т о р-т у р н и к е т состоит из чугунного или стального цилиндрического корпуса, внутри которого проходит вал с лопастями. Стенки корпуса и лопасти образуют ячейки. При вращении крыльчатки ячейки заполняются солодовым молоком через верхний штуцер и опорожняются в момент, когда заполненная ячейка находится в нижнем положении, через нижний штуцер. Вращение дозатора синхронизируется с вращением вала насоса, откачивающего сусло из осахаривателя-

Ковшовый дозатор (рис. 66) состоит из корпуса, внутри которого вращается полый барабан 1 с вырезом. Барабан наполняется солодовым молоком через верхний штуцер. Когда вырез поворачивается вниз, солодовое молоко выливается из камеры барабана. Барабан насажен на вал 2, который вращается при помощи шкива.

Производитель

Общий

Рабочий

Внутренний

Высота, мм

ность, дал

объем, ма

объем, м'

диаметр, мм

1000

1

0,63

1000

1500

1500

1,5

0,95

1100

1850

2000

2

1,25

1250

2000

Корпус дозатора с од ной стороны закрыт наглухо крышкой 3, с противоположной стороны перемещается цилиндр 5, положение которого устанавливается с помощью винта 6, и тем самым увеличивается или уменьшается рабочий объем барабана и изменяется количество дозируемого материала. Число оборотов барабана является постоянным. Перемещаемый в корпусе пустотелый барабан уплотняется сальником 4. Винт 6 проходит через гайку 7, установленную во втулке кронштейна 9. Маховичок 8 закреплен на гайке 7. При вращении маховичка вращается гайка и перемещает винт 6 и соединенный с ней цилиндр 5. Указатель 10 показывает объем камеры барабана для дозируемого солодового молока. Дозатор приводится в действие от плунжерного насоса, но может иметь и самостоятельный привод.

Теплообменник. Для охлаждения осахаренной массы до температуры складки (перед перекачкой в бродильные чаны) устанавливают теплообменники типа «труба в трубе» (см. рис. 62).

Преимущества вакуум-расхолодки перед осахариванием массы следующие: ферментативный гидролиз крахмала протекает быстрее в стабильном и оптимальном температурном режиме, создаются лучшие возможности автоматизации процесса, оттяжка пара и газов из разваренной массы сокращает содержание вредных примесей в заторе, расход солода сокращается, выход спирта увеличивается на 0,1 дал из 1 т крахмала, улучшаются условия труда.

УСТАНОВКА ДВУХСТУПЕНЧАТОГО ВАКУУМ-ОХЛАЖДЕНИЯ ПОЛУПРОДУКТОВ СПИРТОВОГО ПРОИЗВОДСТВА

В творческом содружестве ВНИИПрБ и Тульского производственного объединения спиртовой и ликерно-водочной промышленности разработана и внедрена установка двухступенчатого вакуум-охлаждения, позволяющая охлаждать разваренную массу и затор до температуры складки (рис. 67). Таким образом, к существующей схеме осахарнвания с вакуум-охлаждением дается дополнительная расхолодка под более глубоким разрежением 2—2,2 кПа (0,02—0,022 кгс/см2) от 57—58 До 20—25°С.

Из паросепаратора 1 под действием перепада давления разваренная масса попадает в испарительную камеру первой ступени 2, где в результате пониженного давления масса, вскипая, охлаждается до температуры 62—63° С. Из испарительной камеры 2 по трубе масса спускается в осахариватель 5, смешивается с осахари-вающими материалами и при температуре 57—58° С осахаривается.

Вторичные пары, выделившиеся из массы в испарительной камере в процессе вакуумного вскипания и испарения, направляются в конденсатор смешения 3. Конденсат вторичного пара и отработавшая охлаждающая вода из конденсатора 3 отводятся в барометрический ящик 4, а несконденсировавшиеся газы отсасываются водокольцевым вакуум-насосом 6. Осахаренная масса из осахаривателя 5, пройдя песколовушку 7, насосом 8 подается в испарительную камеру второй ступени 15, где под действием более глубокого разрежения, создаваемого с помощью конденсатора смешения 14 и трехступенчатого пароэжекторного вакуум-насоса 13, осахаренный затор вскипает и охлаждается до заданной температуры складки. Осахаренная охлажденная масса по трубе передается в буферную продуктовую барометрическую емкость 9, откуда насосом 10 перекачивается в бродильное отделение.

Из конденсатора второй ступени 14 отработавшая охлаждающая вода и конденсат вторичных паров отводят в секцию для холодной воды барометрического ящика 12. При нормальной работе установки вода из этой секции центробежным насосом 11 может подаваться в барометрический конденсатор первой ступени и на промежуточные конденсаторы пароэжекторного вакуум-насоса 13 для пополнения водяного кольца вакуум-насоса 6.

Из промежуточных конденсаторов пароэжекторного вакуум-насоса 13 отработавшая охлаждающая вода и конденсат поступают в секцию для теплой воды барометрического ящика 12.

Применение двухступенчатого вакуум-охлаждения позволяет повысить производительность бродильной батареи, так как из полупродуктов удаляется часть влаги.

Для охлаждения 1000 кг массы требуется затрата электроэнергии 1 кВт-ч, рабочего пара 12,8 кг и артезианской воды до 4000 кг.

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СОЗДАНИЯ РАЗРЕЖЕНИЯ

При охлаждении разваренной массы от 105 до 63° С разрежение составляет у вакуум-насоса 640—650, в испарительной камере 610—620 мм рт. ст. В этих условиях обычно применяют мокро-воздушные или ротационные насосы типа РМК и др.

Ротационные вакуум-насосы (рис. 68) нечувствительны к запыленности воздуха, не имеют быстро изнашивающихся частей, просты в эксплуатации. Большим преимуществом ротационного водокольцевого насоса является непосредственное соединение вала насоса с электродвигателем, что делает установку весьма компактной.

Ротационный вакуум-насос состоит из цилиндрического корпуса, закрытого с торцов крышками-лобовиками, разделенными на три полости: всасывающую, нагнетательную и водяную.

На рис. 69 изображена принципиальная схема работы ротационного вакуум-насоса.

В цилиндрический корпус / насоса эксцентрично вставлено рабочее колесо 2 с неподвижными лопатками. Корпус насоса до определенного уровня заполняется водой из сборника или водопровода. При вращении ротора по направлению часовой стрелки под воздействием центробежных сил жидкость отбрасывается от втулки ротора к корпусу. При этом вследствие смещения центров корпуса и вала образуется жидкостное кольцо и серповидное воздушное пространство, которое и является рабочей полостью.

Рабочая полость вакуум-насоса разделена лопатками ротора [а отдельные ячейки, ограниченные торцовыми крышками и внутренней поверхностью жидкостного кольца. Из-за наличия эксцент-эиситета за половину оборота вала объем ячейки увеличивается и воздух засасывается через отверстие 3. При дальнейшем движении объем ячеек уменьшается, происходит сжатие воздуха и выталкивание его через нагнетательное отверстие 4. Такая схема обеспечивает равномерное отсасывание воздуха. Благодаря отсутствию клатанов и распределительных механизмов этот вакуум-насос мало подвержен засорению и имеет высокую надежность.

Ротационные насосы могут быть использованы не только для создания разрежения, но и избыточного давления.

Через выхлопной патрубок вместе с нагнетаемым воздухом во время работы вакуум-насоса из цилиндра выбрасывается лишняя вода. Для отделения и сбора воды применяют специальные водоотделители, уровень воды в которых регулируется переливной трубой. Водоотделитель рассчитан на работу под давлением и при работе насоса в режиме воздуходувки служит ресивером. Выход вала из корпуса уплотнен сальником с мягкой набивкой из асбеста, пропитанного маслом и порошкообразным графитом. В сальниковых устройствах имеются кольцевые камеры гидравлического затвора, в которые подается вода из водопровода.

Из кольцевых камер вода поступает в цилиндр насоса к ступице колеса, откуда под действием центробежной силы растекается по торцовым плоскостям рабочего колеса и лобовины, уплотняя зазоры между ними. Из кольцевых камер, которые одновременно служат гидрозатворами, вода проходит через сальник, охлаждает его и создает гидравлическое уплотнение между валом и сальником.

Ввиду того что при разрежении, создаваемом насосом, может вскипать рабочая вода, свежую воду для заполнения насоса следует подавать с возможно низкой температурой.

Техническая характеристика вакуум-насоса ВВН

Для второй ступени вакуум-охлаждения осахаренной массы о® 58 до 18—22°С необходимо разрежение с остаточным давлением а испарительной камере порядка 20—25 мм рт. ст., а у вакуум-насої са оно не должно превышать 5—10 мм рт. ст.

Для получения такого достаточно глубокого разрежения при больших объемах отсасываемых газов используют пароэжекторныя вакуум-установки, создающие остаточное давление до 1 мм рт. «1 Их можно использовать в виде приставок к ротационным мокрої воздушным насосам и отдельно в виде установки с 2—3 ступеням« и более. Рабочим органом таких установок являются пароструйные эжекторы.

Одноступенчатый пароструйный эжектор изображен на рис. 70. Рабочий пар поступает в сопло 1, расширяется в нем и выходит из него с большой скоростью (1000—1400 м/с). Пар увлекает засасываемый воздух (или паровоздушную смесь) и смешивается с ним в смесительной камере 3. Получающаяся смесь, скорость которой

меньше скорости истечения пара из сопла, поступает в диффузор 4, где скорость смеси преобразуется в потенциальное давление, т. е. смесь сжимается. Сжатая смесь выталкивается в нагнетательный штуцер.

Для получения глубокого разрежения в испарительных камерах (от 95% и выше, т. е. для остаточных давлений ниже 30 мм рт. ст.) последовательно включаются несколько пароструйных насосов. Чтобы разгрузить каждый последующий насос от сжатия отработавших паров предыдущего насоса, устанавливают промежуточные конденсаторы, в которых при помощи воды конденсирует отработавший пар. Содержание пара в смеси, засасываемой эжектором, установленным за конденсатором, зависит от температуры поступающей в конденсатор холодной воды. Схема такой многоступенчатой вакуум-эжекционной установки, используемой для второй ступени охлаждения сусла, была показана на рис. 67. Засасываемая парогазовая смесь поступает в пароструйный эжектор первой ступени и из него вместе с отработавшим рабочим паром направляется в конденсатор первой ступени. Здесь пар, смешиваясь с холодной водой, конденсируется. Несконденсированные газы засасываются эжектором второй ступени, проходят конденсатор второй ступени и выбрасываются наружу эжектором третьей ступени.

Для ускорения пуска установки параллельно основному пароэжекторному насосу подключается водокольцевой вакуум-насос ВВН, отключающийся при достижении необходимого вакуума.

Нормальная работа установки обеспечивается наличием рабочего пара высоких параметров и достаточным количеством холодной воды.

Уважаемые пользователи! Не забывайте, пожалуйста, при копировании любых материалов данного сайта яруга.рф оставлять активную гиперссылку на источник копирования.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Как устроен осахариватель?

2. Каковы схема и оборудование непрерывного осахаривання?

3. Каковы преимущества непрерывного осахаривання с применением вакуум-охлаждения?

4. Как устроены дозаторы солодового молока?

5. Как устроены ротационные вакуумные насосы?

6. Каков принцип работы пароэжекторной вакуумной установки?

Источник: Оборудование спиртового производства. Иванов А.И., Зотов В.Н.

__________________________