Способ и устройство для низкотемпературного обезвоживания побочных продуктов спиртового производства в вакууме

 

Изобретение относится к технологическим процессам обработки жидковязких материалов и может быть использовано в пищевой промышленности для обезвоживания побочных продуктов спиртового производства (барда, лютера и др.). Способ основан на нагреве побочного продукта, размещенного на лотке, причем нагрев его осуществляется самим побочным продуктом, поступающим непосредственно от бражной колонны брагоректификационной установки, сушку при этом ведут при идентичности температур стенок камеры и лотков. Устройство для реализации способа содержит вакуумную камеру, стенки которой выполнены полыми, в которую подают побочный продукт спиртового производства либо промежуточный теплоноситель, при этом устройство снабжено элементами регулировки величины потока теплоносителя (побочного продукта). Технический результат заключается в снижении энергоемкости процесса сушки и упрощении конструкции устройства. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к технологическим процессам обработки жидковязких материалов, в частности для низкотемпературного обезвоживания в вакууме веществ большой первоначальной влажности, и может быть использовано для сушки побочных продуктов спиртового производства (барда, лютер и др.).

Известен способ низкотемпературного обезвоживания веществ в вакууме путем их нагрева, перемешивания при постоянном возобновлении вакуумной среды над поверхностью обрабатываемого вещества, при этом нагрев вещества осуществляется с возможностью снижения подводимой мощности пропорционально массе испаренной воды при постоянной температуре обрабатываемого объекта, причем тепло конденсата, полученного в процессе обезвоживания в вакууме, используется для предварительного подогрева исходного вещества (патент РФ 2134854 по кл. F 26 B 5/06 от 20.08.99 г.).

В данном патенте описано и устройство для низкотемпературного обезвоживания веществ в вакууме, содержащее вакуумную камеру, в которой расположен лоток для исходного вещества, нагреватель с возможностью изменения величины подводимой мощности к обрабатываемому веществу, конденсационные панели, сборник конденсата и теплообменник.

Недостатком данного технического решения является повышенный расход энергии для нагрева исходного вещества.

Наиболее близким техническим решением к предложенному изобретению является способ вакуумной сушки жидковязких материалов, описанный в патенте Российской Федерации 2126941 по кл. F 26 B 5/04 от 10.11.98 года.

Данный способ включает подачу исходного материала на расположенные в вакуумной камере лотки, нагрев лотков, отвод конденсата с последующей выгрузкой высушенного продукта, причем сушку ведут в две стадии, при этом на первой стадии давление понижают до значения, соответствующего температуре насыщенных паров исходного материала, но не ниже значения давления тройной точки воды, а на второй стадии вакуум понижают до 0,5 мм рт.ст., при этом сушку ведут до достижения материалом температуры, близкой к температуре лотков и влажности не более 5%.

Недостатком данного способа является сложность технологического процесса, обусловленная большим количеством технологических операций и достаточно высокой его энергоемкостью, т. к. требуются дополнительные затраты энергии на выполнение таких технологических операций, как подогрев и сушка криопанелей и осушителя.

Известно устройство для вакуумной сушки материалов (патент РФ 2121638 по кл. F 26 B/04 от 10.11.98 г.), содержащее камеру с размещенными в ней лотками для исходного материала, в которых выполнены каналы, соединенные элементами транспортирования теплоносителя, систему отсоса парогазовой смеси и несконденсировавшихся газов, при этом устройство дополнительно снабжено холодильной машиной, подключенной к конденсору, пультом контроля и управления, а насос для поддержания глубокого вакуума в камере включается в работу одновременно с холодильной машиной.

Недостатком данного устройства является сложность конструкции, наличие дополнительных источников энергии, необходимых для работы холодильной машины и осушителя.

Технической задачей изобретения является снижение энергоемкости процесса обезвоживания в вакууме побочных продуктов спиртового производства и упрощение конструкции устройства.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе низкотемпературного обезвоживания в вакууме побочных продуктов спиртового производства, включающем подачу побочных продуктов спиртового производства на расположенные в вакуумной камере лотки, нагрев лотков, отвод конденсата с последующей выгрузкой высушенного продукта, нагрев лотков осуществляют самим побочным продуктом спиртового производства, поступающим непосредственно от бражной колонны брагоректификационной установки с возможностью регулировки температуры продукта, а обезвоживание ведут при давлении в вакуумной камере от 760 до 10^-2 мм рт.ст. и идентичности температур стенок камеры и лотков, равных при этом 30-90^oС. Согласно изобретению, в устройстве для низкотемпературного обезвоживания в вакууме побочных продуктов спиртового производства, содержащем камеру с размещенными в ней лотками для побочных продуктов, в которых выполнены каналы, соединенные элементами транспортирования теплоносителя, систему откачки парогазовой смеси и неконденсирующихся газов, стенки вакуумной камеры выполнены полыми и соединены элементами транспортирования от бражной колонны брагоректификационной установки, каналы лотков также соединены с бражной колонной брагоректификационной установки, причем элементы транспортирования теплоносителя в каналы лотков и полости стенок камеры снабжены элементами регулировки величины потока теплоносителя, элементы транспортирования теплоносителя к каналу лотка и полости стенок камеры соединены с теплообменником, имеющим возможность нагреваться за счет тепловой энергии побочных продуктов спиртового производства, поступающих в теплообменник от бражной колонны брагоректификационной установки.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволили установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволили выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по существующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники.

На чертеже представлен общий вид устройства для низкотемпературного обезвоживания побочных продуктов спиртового производства в вакууме.

Устройство содержит вакуумную камеру 1 с полыми стенками, в которой размещены лотки 2, бражную колонну 3 брагоректификационной установки, теплообменник 4, элементы транспортировки 5 теплоносителя (побочного продукта спиртового производства) к лотку 2, и элементы транспортировки 6 теплоносителя к каналам лотков 2 и в полости стенок камеры 1, элементы регулировки величины потока теплоносителя 7, выполненные в виде вентилей-натекателей.

Вакуумная камера 1 при помощи откачного патрубка 8 соединяется с вакуумной системой, состоящей из конденсора 9, трубчатая поверхность которого охлаждается холодной проточной водой, поступающей по трубопроводам 10. Внутренняя поверхность конденсора 9 откачивается вакуумным насосом 11 и водяным насосом 12 при закрытом вентиле 13. Между водяным насосом 12 и сборником конденсата 14 расположен вакуумный вентиль 15. Конденсор 9 имеет возможность герметично отсоединяться от сборника конденсата 14 вентилем 16.

Количество лотков 2 может быть несколько и расположены они могут быть поярусно.

Побочные продукты спиртового производства в систему транспортировки 5 поступают из бражной колонны 3 через вентиль 17. В случае использования промежуточного теплоносителя теплоноситель поступает в систему транспортировки 6 через вентиль 18 из теплообменника 4 при закрытом вентиле 19.

Способ низкотемпературного обезвоживания в вакууме побочных продуктов спиртового производства и работа устройства осуществляется следующим образом.

Побочный продукт спиртового производства (барда или лютер), имеющий температуру 102^oС и влажность 85%, подается от бражной колонны 3 брагоректификационной установки через элементы транспортировки 5 на лоток 2 и через элемент транспортировки 6 в каналы лотка 2 и полости камеры 1. При этом при помощи элементов регулировки величины потока 7 в лотке устанавливается рабочая температура 30-70^oС при давлении в вакуумной камере от 760 до 10^-2 мм рт. ст. , причем температура стенок камеры 1 и лотка 2 поддерживается одинаковыми. Используя теплообменник 4, возможно нагрев лотка 2 и стенок камеры 1 проводить с помощью промежуточного теплоносителя, который нагревается в теплообменнике 4.

При указанном давлении вода, входящая в состав барды и лютера, интенсивно кипит и испаряется при рабочей температуре 30-90^oС и давлении 10-300 мм рт.ст.

Пары воды через патрубок 8 поступают в конденсор 9, где они конденсируются на трубчатой поверхности конденсора 9 и скапливаются в его нижней части и через вентиль 16 поступают в сборник конденсата 14. Несконденсировавшаяся часть остаточных газов откачивается вакуумным насосом 11. После накопления конденсата в сборнике конденсата 14 вакуумные вентили 13 и 16 закрываются и в сборник конденсата напускается атмосферное давление, после чего вентиль 15 открывается и конденсат откачивается водяным насосом 12 в слив. После опорожнения сборника 14 вентиль 15 закрывается, а вентиль 13 открывается, и сборник конденсата откачивается вакуумным насосом 11 до давления, практически равного давлению в вакуумной камере 1. По достижении этого давления открывается вентиль 16, и конденсат может поступать в сборник конденсата 14. После этого сборник конденсата 14 постепенно вновь заполняется конденсатом, и процесс его опорожнения повторяется. Процесс откачки камеры 1 продолжается до тех пор, пока обрабатываемый продукт не снизит свою влажность до 3-14%.

Предложенный способ низкотемпературного обезвоживания в вакууме побочных продуктов спиртового производства и устройство для его осуществления позволяют снизить энергозатраты за счет использования тепловой энергии самого побочного продукта без дополнительных нагревательных элементов и других источников энергии, а само устройство упростить.

Полученный в результате вакуумного низкотемпературного обезвоживания продукт готов к использованию для откорма крупного рогатого скота и других сельскохозяйственных животных.

Формула изобретения

1. Способ низкотемпературного обезвоживания в вакууме побочных продуктов спиртового производства, включает подачу побочных продуктов на расположенные в вакуумной камере лотки, нагрев лотков, отвод конденсата с последующей выгрузкой высушенного продукта, отличающийся тем, что нагрев лотков осуществляют побочным продуктом, поступающим непосредственно от бражной колонны брагоректификационной установки с возможностью регулировки температуры продукта, а обезвоживание ведут при давлении в вакуумной камере от 760 до 10^-2 мм рт. ст. и идентичности температур стенок камеры и лотков, равных при этом 30÷90^oС.

2. Устройство для низкотемпературного обезвоживания в вакууме побочных продуктов спиртового производства, содержащее камеру с размещенными в ней лотками для побочных продуктов, в которых выполнены каналы, соединенные элементами транспортирования теплоносителя, систему отсоса парогазовой смеси и неконденсирующихся газов, отличающееся тем, что стенки вакуумной камеры выполнены полыми и соединены элементами транспортирования с бражной колонной брагоректификационной установки, каналы лотков также соединены с бражной колонной брагоректификационной установки, причем элементы транспортирования теплоносителя в каналы лотков и полости стенок камеры снабжены элементами регулировки величины потока теплоносителя.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что элементы транспортирования теплоносителя к каналу лотка и полости стенок камеры соединены с теплообменником, имеющим возможность нагреваться за счет тепловой энергии побочных продуктов спиртового производства, поступающих в теплообменник от бражной колонны брагоректификационной установки.

РИСУНКИ

Рисунок 1