Способ непрерывного производства спирта и установка для его осуществления

 

Изобретение относится к спиртовой промышленности. Сущность изобретения: по трубопроводу для ввода свежего сусла разведенное свежее сусло с содержанием 70-100 г/л сахара и часовой степенью разбавления 0,8-1.0 подают в первый по ходу процесса циркуляционный ферментер, в него же подают кислород из расчета 0,050 ,15 мл/ч при атмосферном давлении на 1 г сухого веса дрожжей в сусле. Ферментацию осуществляют в каскадно расположенных циркуляционных ферментерах, состоящих из бродильного чана, вентиля противодавления , установленного в верхней части чана , и мамут-насоса, соединенного трубопроводом с нижней частью чана, при перетоке сусла из одного ферментера в другой после накопления спирта в сусле 30-40 г/л. В каждый ферментер подают свежее сусло с содержанием 150-250 г сбраживаемого сахара на 1 л с часовой степенью разбавления 0,04-0.4 и ферментированное сусло в коли- .честве, равном общему количеству сусла, поданного в предыдущий ферментер. Ферментацию проводят под давлением углекислого газа минимально 1 бар при содержании дрожжей в сусле 30-70 г с.в. на 1 л до содержания спирта 55-65 г/л сусла. После ферментации сусло подают в декантационный чан для отделения сброженного сусла от дрожжей и завершения ферментации. 2 с. и 2 з.п.ф-лы, 1 ил.. 1 табл. Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Я)5 С 12 Р 7/06

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕ НТУ. (21) 4355027/13 (22) 15,01.88 (31) 149/87 (32) 16,01.87 (33) СН (46) 23.07,93. Бюл. гВ 27 (71) Сосьете де Продюи Нестле С.А. (СН) . (72) Владимир Калина (СН) (56) Авторское свидетельство СССР

М 740823, кл. С.12 Р 7/02, 1978.

Заявка ФРГ йв 3535050. кл. С 12 P 7/06, опублик. 1986. (54) СПОСОб НЕПРЕРЫВНОГО ПРОИЗВОДСТВА СПИРТА.И УСТАНОВКА ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к спиртовой промышленности. Сущность изобретения: по трубопроводу для ввода свежего сусла разведенное свежее сусло с.содержанием

70-100 г/л сахара и часовой степенью разбавления 0.8-1.0 подают в первый по ходу процесса циркуляционный ферментер, в него же подают кислород из расчета 0.05—

Изобретение касается способа непрерывного йроизводства спирта ферментацией сусла в ферментерах. расположенных каскадом, в которые непрерывно вводят, свежее сусло и кислород в начале каскада и непрерывно собирают сброженное сусло в конце каскада, а также установки для непрерывного производства спирта, включающей несколько ферментеров, расположенных каскадом.

Целью изобретения является устранение недостатков укаэанных технических решений, а именно ускорение процесса.

„„5U ÄÄ 1830082 А3

0,15 мл/ч при атмосферном давлении на 1 г сухого веса дрожжей в сусле. Ферментацию осуществляют в каскадно расположенных циркуляционных ферментерах, состоящих иэ бродильного чана, вентиля противодавления, установленного в верхней части чана. и мамут-насоса, соединенного трубопроводом с нижней частью чана. при перетоке сусла из одного ферментера в другой после накопления спирта в сусле 30-40 г/л. В каждый.ферментер подают свежее сусло с содержанием 150 — 250 г сбраживаемого сахара на 1 л с часовой степенью разбавления

0,04-0,4 и ферментированное сусло в коли,честве, равном общему количеству сусла. поданного в предыдущий ферментер. Ферментацию проводят под давлением углекислого газа минимально 1 бар при содержании дрожжей в сусле 30 — 70 r с.в. на 1 л до содержания спирта 55-65 г/л сусла. После ферментации сусло подают. в декантационный чан для отделения сброженного сусла от дрожжей и завершения ферментации. 2 с, и

2 э.п.ф-лы. 1 ил.. 1 табл..

I повышение выхода готового продукта и сни-! жение затрат энергии. оо .Постаалемная цель достигается тем, uro (Я в первый по ходу процесса ферментер подают свежее сусло с содержанием сахара 70100 г и часовой степенью разбавления

0,8-1,0, а подачу кислорода осуществляют из расчета 0,05-0.15 мл/ч при атмосферном давлении на 1 г сухого веса дрожжей в сусле, переток сусла из первого в последующие ферментеры проводят после накопления спирта в сусле до 30-40 г/л. а при ферментации в каждый последующий ферментер

1830082 подают свежее сусло с содержанием 150250 г сбраживаемого сахара на 1 л с часовой степенью разбавления 0,04 — 0,4 и ферментированное сусло в количестве, равном общему количеству сусла, поданного в предыдущий ферментер. при этом ферментацию осуществляют при содержании дрожжей в сусле 30 — 70 г сухого вещества на 1 л до содержания спирта 55 — 65 г/л сусла, Ферментацию сусла предпочтительно осуществляют под давлением углекислого газа минимально 1 бар.

Можно отделить дрожжи из сброженного сусла декантацией в конце указанного каскада.

Предпочтительно отделяют дрожжи из сброженного сусла в декантаторе под давлением углекислого газа, причем ферментация может быть закончена в декантаторе, где они могут быть конвентируемьt в спирт; остатки сахара, вызывающего брожение, поступившие из последнего циркулирующего ферментера не подвергаются рециркуляции, но наоборот удалены таким образом. чтобы радикально лимитировать время среднего пребывания дрожжей в сусле, Это время среднего пребывания в данном случае равно практически коэффициенту общего количества дрожжей, находящихся в ферментерах и в декантаторе, разделенных по количеству дрожжей, произведенных в 1 ч во время ферментации, Среднее время, отведенное для свежего сусла, которое введено в первый ферментер для пересечения указанного каскада, обычно является более коротким, чем время среднего пребывания дрожжей всусле,,что увеличивает стабильность на большой срок настоящего способа и устройства, другими словами. их безопасность в отношении возможного заражения способобразующими микроорганизмами.

Каждый циркуляционный ферментер состоит из бродильного чана, вентиля противодавления, установленного в верхней части чана, и мамут-насоса, соединенного трубопроводом с нижней частью чана, при этом трубопровод для подачи свежего сусла в ферментер сообщен с трубопроводом, соединяющим мамут-насос с нижней частью чана.

Такой тип циркуляционного ферментера, состоящего из бродильного чана с мамут-насосом, позволяет циркулирование сусла исключительно благодаря выделяющемуся при ферментации углекислому газу, который создает давление в чане.

Количество циркуляционных ферментеров может быть, например. от 2 до 6. Их емкость может быть довольно значительная. Они вмещают от 50 до несколько сотен куб, м, Чан содер>кит центральную цилиндрическую часть, нижнюю часть и полусферическое дно, а также полусферическую верхнюю часть. Горизонтальная секция указанной центральной части имеет размер сообразно восходящей скорости сусла в чане (приблизительно 0,5 — 2 см/с).

Высота мамут-насоса соответствует повышенному давлению (минимально 1 бар), производимому еще в верхней части чана. а имеющееся давление составляет приблизительно 0.5 бар для осуществления циркуляции сусла при пропускной способности, соответствующей приблизительно 5 — 10 раз емкости ферментера в 1 ч, превосходя сопротивление общего движения.

С целью сдер>кивания газа на 35, на20 пример, мамут-насос должен иметь высоту минимально 15 м.

Сопротивление движению осуществляется теплообменником предпочтительно трубчатого типа в отводящей трубе с целью сохранения температуры около 30 — 35 в ферментационном чане, причем разница,не должна превышать 3 С между верхней и нижней температурой чана.

Чан декантатора является цилиндриче30 ским телом, закрытым сверху плоской крышкой или слегка выпуклой и снизу коническим дном. Емкость чана может быть порядка трети или половины емкости чанов ферментеров, 35 . На чертеже схематически изображена предложенная установка.

Установка содержит четыре циркуляционных ферментера 1-4 и декантатор 5, расположенных каскадом, в который по

40 трубопроводу 6 подают разведенное свежее сусло. Каждый циркуляционный ферментер включает ферментационный чан

7 — 10. имеющий центральную цилиндрическую часть, закрытую снизу и сверху, ниж45 нюю часть и верхнюю полусферическую часть, Каждый чан 7 — 10 имеет в своей верхней части вентиль противодавления 11 — 14, через который каждый чан сообщается со сво50 им мамут-насосом 15 — 17, расположенным над клапаном, Каждый мамут-насос .15-17 является простой колонкой .или насосной трубой. имеющей выход на верхнюю часть дегаза55 ционного устройства 18-21 типа циклона.

Верхняя часть каждого циклона 18-21 связана с эвакуационной трубой 22 углекислого газа, тогда как нижняя часть каждого циклона соединена с отводящей трубой 23-26, 1830082

55 соединенной с верхом мамут-насоса 15-17 и нижней частью чана 7-10, Первый ферментер является устройством, вводящим газ через вводящую трубу газа 27, направленную к верхней части отводящей трубы 23. Каждая отводящая труба

23-26 пересекает в своей нижней части трубчатый теплообменник 28 — 31, Каждый ферментер является вводящим устройством свежего счсла и/или переданного подключением к нижней части отводящей трубы 23-26 снизу теплообменника

28-31. В первый ферментер разведенное свежее сусло вводят через вентиль 32, Для последующих ферментеров имеются трубопроводы ввода переработанного сусла

33-35 и трубопроводы ввода концентрированного свежего сусла 36 — 38, соединенным и с трубопроводом 39, поставляющим свежее концентрированное сусло через клапаны ввода свежего концентрированного сусла 40 — 42.

Каждый ферментер является, кроме того, устройством передачи сброженного сусла. направленного через отводящую трубу под теплообменником 28 — 31.

Для первых трех ферментеров это имеются трубопроводы передачи сброженного сусла 43-45, соединенные через клапаны

46-48 с трубопроводом ввода сусла, подаваемого из предшествующего ферментера.

Для последнего ферментера это устройство имеет вид простого трубопровода 49, передающего сброженное сусло непосредственно в трубопровод ввода переработанного сусла 50 в декантатор 5.

Каждая отводящая труба 23-26 выходит через нижнюю часть чана 7 — 10 в устройство размешивания, типа Вентури 51 — 54, Декантатор включает чан 55 декантации под давлением, имеющий цилиндрический корпус, закрытый сверху плоской крышкой и снизу коническим дном.

Чан 55 соединен своей верхней частью или крышкой с трубопроводом 56 откачивания сброженного сусла через клапан откачивания 57, Чан 55 соединен своим дном с трубопроводом выливания 58 через клапан 59.

Декантатор 5 является также устройством ввода свежего сусла и/или передачи отведенного в нижнюю часть цилиндрического корпуса чана 55 декантации.

Это устройство включает трубопровод

50 для ввода сусла, подающегося из последнего ферментерэ и трубопровод 60 для подачи концентрированного свежего сусла, соединенный с трубопроводом подачи 39 через клапан 61.

Установка работает следующим образом, По трубопроводу 6 через вентиль 32 в первый ферментер 1 подают разведенное свежее сусло, В ферментер 1 подают также кислород, который вводят по трубопроводу

27 в минимальных количествах в аиде возможной смеси с азотом и/или углекислым газом в верхней части отводящей трубы 23. соединяющей верхнюю часть насоса 15 с нижней частью ферментационного чана 7 таким образом, чтобы кислород был полностью поглощен в сусле до поступления в чан.

Сусло ферментируется, при этом выделяется углекислый газ, который выводится циклонами 18 — 21 и находится в чане 7 в растворе под давлением, при этом используя регулирующий давление клапан 11, газ производит эффект накачивания, снижая давление в трубопроводе или мамут-насосе

15, расположенном над клапаном. Таким образом, давление углекислого газа позволяет осуществлять циркулирование сусла, Переработанное в чане 7 сусло подают в чан 8 ферментера 2 по трубопроводу 33; при этом в ферментер 2 по трубопроводам

39 и 38 подают свежее концентрированное сусло через клапана 40. После переработки сусла в ферментере.2 его подают в ферментер 3 также с подачей свежего концентрированного сусла, а затем в ферментер 4. Из последнего ферментера 4 сброженное сусло сливают по трубопроводу 50 в декантатор

5, в котором под давлением в чане 55 осуществляют декантацию дрожжей от жидкой фазы, которую откачивают по трубопроводу

56 через клапан 57.

Пример. Для осуществления способа по изобретению используют вышеописанную установку.

В этой установке четыре ферментера имеют каждый общий объем 100 куб, м и общую высоту 24 м. Декантатор имеет емкость 50 куб, м.

Чаны ферментеров и декантатор имеют диаметр 5 м, После начальной стадии способа, в течение которого введено и/или произведено необходимое количество коагулирующих дрожжей Saccaromyces cerevisial СВ$2961, в чанах осуществляется способ непрерывной ферментации согласно условий, приведенных в таблице.

В этих условиях скорость общей циркуляции сусла, другими словами, общая пропускная способность устройства, составляет 163 куб. м/ч. Общее производство спирта, включая спирт, который восстанавливают из COg, выведенный циклонами, 1830082

Показатели

r:or.tàâëÿåT 9,63 м /h, что составляет произз водительность 21,4 г спирта в 1 ч и литров от общей емкости устройства. Общее количество произведенных дрожжей составляет

400 кг/h. которые выделены в количестве 5

3,63 куб. м/ч из суспензии, содержащей 110 г сухого вещества дрожжей на 1 л.

Ферментация может производиться таким образом в течение многих месяцев, не подвергаясь опасности заражения спорооб- 10 разующими микроорганизмами, Формула изобретения

1.Способ непрерывного производства спирта, предусматривающий непрерывную подачу свежего сусла с коагулирующими 15 дрожжами и кислорода в первый по ходу процесса ферментер, ферментацию сусла под давлением углекислого газа в каскадно расположенных ферментах при перетоке ферментированного сусла из одного фер- 20 ментера в другОй и подаче в каждый ферментер свежего сусла, размножении дрожжей в начале процесса и замедлении их роста в конце процесса, отделение дрожжей от сброженного сусла и их удале- 25 ние, о т л и ч а го щ и й. с я тем, что, с целью ускорения процесса, повышения выхода готового продукта и снижения расхода энергии, свежее сусло подают в первый по ходу процесса ферментер с содержанием 70-100 30 г/л сахара и часовой степенью разбавления

0,8--1,0, подачу кислорода осуществляют из расчета 0,05 — 0,15 мл/ч при атмосферном давлении на 1 г сухой массы дрожжей в сусле, переток сусла из первого в последу- .35 ющие ферментеры проводят после накопления спирта в сусле 30-40 г/л, а при. ферментации в каждый последующий ферMpHòåð подают свежее сусло с содержанием

150-250 г сбраживаемого сахара на 1 л с 40 часовой степенью разбавления 0;04-0,4 и

-11Количество свежего вве1 ( денного сусла (м /h)

1Содержание сахара, вызы1

) вающего брожение свежеI

Iro введенного сусла (r/л)

t „-Коэффициент растворения

", введенного свежего сусла (h ) ферментированное сусло в количестве, равном общему количеству сусла, поданного в предыдущий ферментер, при этом ферментацию осуществляют при содержании дрожжей в сусле 30 — 70 r сухого вещества на 1 л до содержания спирта 55-65 г/л сусла.

2.Способ по п.1, отличающийся тем, что ферментацию сусла осуществляют под давлением углекислого газа минимум 1 бар.

З.Способ по п.1, отличающийся тем, что завершение ферментации и отделение дрожжей от сброженного сусла осуществляют в декантаторе под давлением углекислого газа.

4,установка для непрерывного производства спирта, содержащая несколько последовательно соединенныхтрубопроводов для подачи ферментируемого сусла и каскадно расположенных циркуляционных ферментеров, трубопровод для ввода свежего сусла, устройство для отделения дрожжей, соединенное с последним ферментером, трубопроводы для отвода ферментированного сусла, подачи свежего сусла в ферментеры и удаления дрожжей с трубопроводом для отвода сусла и дрожжей, отличающаяся тем, что, с целью ускорения процес=а, повышения выхода готового продукта и снижения расхода энергии, каждый циркуляционный ферментер состоит из бродильного чана, вентиля противодавления, установленного в верхней части чана, и мамут-насоса, соединенного трубопроводом с нижйей частью чана, при этом трубопровод для подачи свежего сусла в ферментер сообщен с трубопроводом, соединяющим мамут-насос с нижней частью чана, а устройство для отделения дрожжей представляет собой декантационный чан.

1830082

Продолжение таблицы

Составитель Л, Пашинина

Техред M.Moðãåíòàë Корректор Н. Гунько

Редактор

Заказ 2490 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4(5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101