Назад, на главную страницу

 

Аппараты для непрерывного сбраживания сусла из крахмалосодержащего сырья

 

Сбраживание сусла производят на заводах средней и большой мощ­ности непрерывнопоточным методом, предложенным и разработанным В. Л. Яровенко, или цикличным, предложенным им же и Е. П. Скалкиной. На заводах небольшой производительности сбраживание сусла производят по периодическому способу.

В. Л. Яровенко с сотрудниками предложен и проведен в производст­венных условиях эффективный способ предотвращения развития в бродящей среде молочнокислых и других бактерий. С этой целью в осахариватель одновременно с грибной и бактериальной культурой, подаваемой в сусло, дозируют прокипяченную суспензию антибиотика лактоцида из расчета 0,02% сухого препарата к массе сусла. Приготовленное таким образом сусло после охлаждения в теплообменнике подают в головные чаны бродильной батареи.

При работе по этому усовершенствованному методу обеспечивается большая стерильность процесса, период между профилактическими стерилизациями бродильных чанов, трубопроводов и арматуры бродильной батареи увеличивается до 5 сут; продолжительность процесса брожения сокращается до 54—56 ч, производительность бродильной батареи уве­личивается на 15%.

АППАРАТУРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА НЕПРЕРЫВНОПОТОЧНОГО СБРАЖИВАНИЯ СУСЛА

На рис. IX-1 представлена аппаратурно-технологическая схема бро­дильного отделения, работающего по непрерывнопоточному методу.

В маточнике 1 выращивают чистую культуру дрожжей. Чистая куль­тура приготавливается в размере 10% от объема сусла, заливаемого в дрожжанку 2. В маточник подается сусло с температурой 55—58°С непосредственно из осахаривателя. (После ввода в эксплуатацию заво­да или его остановки маточник загружают специально приготовленной питательной средой). Поданное сусло выдерживают 2 ч, после чего оно нагревается паром до 120° С через змеевик, встроенный в аппарат. Эту температуру поддерживают в течение 30 мин. Затем сусло охлаждают до 32°С, подавая в змеевик холодную воду. В охлажденное сусло вводят чистую культуру дрожжей, перемешивают и охлаждают до 22° С.

 

 

 

В подготовленной таким образом среде выращивание дрожжей ве­дут в течение 20—23 ч. Выросшую культуру дрожжей спускают в подготовленную дрожжанку 2, заполненную пастеризованным подкислен­ным суслом.

Сусло заранее подают в дрожжанку из осахаривателя с температу­рой 55—58° С, выдерживают его при этой температуре 2—3 ч, затем через змеевик нагревают паром до 75—80° С и выдерживают при этой температуре 20 мин. Среду охлаждают до 30° С при работающей мешал­ке с одновременным подкислением серной кислотой до 0,7—1° и рН среды 3,6—3,8. Содержимое в дрожжанке отбраживает до остаточной кон-дентрации 5—6° по сахарометру и зрелые дрожжи перепускают самотеком в возбраживатель 3.

Одновременно с перепуском дрожжей в возбраживатель подают охлажденное в теплообменнике сусло. После заполнения возбраживателя

среду в нем подкисляют серной кислотой до 0,4—0,5° и оставляют для брожения на 22—24 ч. При снижении отброда до 5—6° по сахарометру и накоплении дрожжевых клеток 90—100 млн/мл дрожжи из возбраживателя насосом перепускают в головной бродильный чан 4, куда одно­временно подают охлажденное сусло.

При переработке дефектного сырья посевные дрожжи в возбраживателе приготавливают на пастеризованном осахаренном сусле так же, жак дрожжи в дрожжанках.

В головном чане происходит главное брожение и концентрация дрож­жевых клеток поддерживается в нем на уровне 100 млн/мл. По заполне­нии головного чана начинается переток бражки по переточной трубе в последующий бродильный чан 5, затем в чан 6 и т.д. Таким образом, по мере заполнения каждого бродильного чана масса перетекает в по­следующий и заполняет всю батарею из восьми бродильных чанов. Два головных и три последующих бродильных чана снабжены змеевиками .для отвода тепла. Последующие три чана змеевиков не имеют, так как при дображивании выделяется незначительное количество тепла и оно отводится за счет теплоотдачи с наружной поверхности чана.

Зрелая бражка из последнего чана передается в промежуточный сборник и дальше центробежным насосом 13 на перегонку в аппаратное отделение.

В процессе брожения поддерживается температура: в головном чане 27—28 °С, во втором — 29° С, третьем — 28—30° С, в последующих — 27—28° С. Процесс брожения заканчивается за 60—62 ч от начала при­тока сусла в головной чан.

Углекислый газ, образующийся в процессе брожения, отводится в спиртоловушки 7. Из спиртоловушки водно-спиртовая смесь через эпруветку 8 отводится в бражную емкость для последующей подачи в аппа­ратное отделение ректификации на отгонку спирта.

Газ из спиртоловушки направляется в цех для получения сжиженното углекислого газа и сухого льда.

Маточник, дрожжанка, возбраживатель и головной чан дублирова­ны, что обеспечивает непрерывность процесса при отключении одного из аппаратов на стерилизацию.

УСОВЕРШЕНСТВОВАННАЯ АППАРАТУРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА СБРАЖИВАНИЯ СУСЛА

Усовершенствованная аппаратурно-технологическая схема сбраживания сусла разработана ВНИИПрБом на основе последних исследований В. Л. Яровенко с сотрудниками (рис. 1Х-2).

При работе по рассматриваемому методу в осахариваемое сусло наряду с осахаривающим агентом (солодовое молоко, грибная культура)

добавляют прокипяченную суспензию антибиотика лактоцида из рас­чета 0,02% сухого препарата к весу сусла. Антибиотик обеспечивает сте­рильность процесса брожения.

В состав основной технологической аппаратуры при работе по дан­ному способу входят: два маточника, два возбраживателя, два голов­ных чана, шесть чанов дображивателей и один промежуточный сборник зрелой бражки.

Приготовление посевных дрожжей производится в маточнике 1 (см. рис. 1Х-2). В маточнике (по конструкции он аналогичен маточнику пре­дыдущей схемы) сусло пастеризуют нагреванием через поверхность теплообмена от 55—58 до 75—80° С. При этой температуре выдержи­вают сусло в течение 2 ч, а затем охлаждают до 30° С водой, подавае­мой в змеевик. В охлажденную среду засевают чистую культуру дрож­жей, перемешивают их, охлаждают до 22° С и оставляют на брожение.

Через 20—23 ч выросшую культуру дрожжей передают в возбраживатель. Объем выращиваемых в маточнике дрожжей должен составлять 1 —1,5% от объема среды в головном бродильном чане. Процесс ведется, минуя стадию развития дрожжей в дрожжанках, поэтому дрожжанок в схеме не предусмотрено. В остальном процесс брожения происходит так же, как в предыдущей схеме.

Процесс брожения в головных чанах и первых двух чанах дображи­вания ведется при 26—27° С. Температура поддерживается на заданном уровне за счет охлаждения бражки в выносных кожухотрубных тепло­обменниках 7. Для прокачивания бражки через теплообменники преду­смотрены у каждого аппарата насосы 14, которые осуществляют циркуляцию бражки по замкнутому контуру.

Четыре последних чана дображивания не имеют теплообменников, температура в них 27—28° С.

Из последнего чана дображивания готовая бражка перетекает по со­единительному трубопроводу в сборник 6, откуда насосом 15 непрерыв­но подается в аппаратное отделение.

Суммарная длительность процесса брожения в батарее составляет

54—56 ч. В последних четырех чанах дображивания смонтированы барботеры, через которые в аппараты периодически подают компрессором 12 сжатый углекислый газ. Газ энергично перемешивает бражку и пред­отвращает осаждение дрожжей и твердых частиц на днища аппаратов.

Углекислый газ, выделяющийся в процессе брожения, направляет­ся по общему трубопроводу в спиртоловушку 10. Освобожденный от паров спирта, газ поступает частично к компрессору 12, остальной — в цех жидкой углекислоты.

Водно-спиртовой раствор из ловушки поступает через эпруветку // в сборник 17, откуда насосом 18 перекачивается в сборник зрелой бражки 6, а из него с бражкой — в аппаратное отделение.

При работе по этой схеме период между профилактическими стерилизациями аппаратуры, коммуникаций и арматуры составляет 5 суток.

Особенностью основной аппаратуры, предусматриваемой схемой,является повышенное отношение высоты аппаратов к диаметру Н/О — 3 и применение для ее изготовления нержавеющей стали.

 

Техническая характеристика аппаратуры, входящей в усовершенствованную схему непрерывного брожения сусла для спиртового завода производительностью 1500 дал/сут

 

Аппаратура для непрерывного брожения сусла для спиртового завода

Кол-во,шт

Маточник (V = 1.5 м3; материал — сталь Х18Н9Т) Возбраживатель (V = 28 м3; материал — сталь Х18Н9Т) Бродильный чан (V = 70 м3; D>Вн= 3,4 м; Н = 8,7 м; материал - сталь Х18Н9Т) Чан дображивания (К=70 м3; ОБН = 3,4 м; Н = 8,7 м; материал — сталь Х18Н9Т) Сборник зрелой бражки (К=70 м3;)Вн=3,4 м; Н = 8,7 м; материал — сталь Х18Н9Т) Спиртоловушка (ОВн=0,29 м; Н = 5,45 м; материал — сталь нержавеющая Теплообменник (вертикальный, кожухотрубчатый, поверхность теплообмена 40 м2, трубки диаметром 76/70, материал — сталь Х18Н9Т) Насос центробежный для подачи бражки в теплообменники 4НФ (Q = 72 м3/ч; H'=11 м; электродвигатель АО 2-42-2; N = 7,5 кВт; n = 3000 об/мин) Насос центробежный для перекачивания бражки из чанов 4НФ (Q = 180 м3/ч; H'=23 м; электродвигатель АО 2-71-2; N =11 кВт; п = 3000 об/мин) Насос центробежный для перекачивания серной кислоты 1,5Х-6Е-3 (Q = б м3/ч; Н'= 18м; электродвигатель АО 42-2; N = 3 кВт; п = 3000 об/мин)

2 2 2 6 1 2 4   4   4   1

 

 

Примечание.

Условные обозначения: V=объем; Dвн = внутренний диаметр; Н — высота; Q — производительность; N — мощность; n — частота вращения; Н'— напор.