Сбраживание

Контроль качества зрелой бражки

Периодический метод сбраживания осахаренного сусла

Непрерывные схемы брожения в технологии спирта.

Поточный метод сбраживания крахмалистых материалов

Головной чан бродильной батареи

Брожение и образование сивушного масла

Чистка и дезинфекция оборудования спиртового производства

Мойка оборудования

Расчет внутреннего змеевикового охладителя бродильного чана

Охлаждение бродильного чана выносными теплообменниками

Схемы непрерывных бродильных установок с элементами под вакуумом

Увеличение оборота компании путем ускорение оборота капитала при ведении непрерывного спиртового брожения за 48 часов вместо 72 часов за счет рециркуляции дрожжей в бражке

Интенсификация непрерывного брожения сусла / бражки с применением вакуума

Влияние концентрации сухих веществ в исходном сусле на динамику накопления продуктов брожения

Теория непрерывного процесса перемещения жидкости в батарее сообщающихся сосудов

Оборудование для непрерывного брожения

Цена бродильного чана

Влияние адаптации дрожжей к пониженному рН среды на их метаболизм при сбраживании мелассного сусла

Сбраживание сусла из крахмалсодержащего сырья термотолерантными дрожжами

Спиртовые дрожжи

Спиртовые дрожжи в промышленном производстве спирта

Атлас производственных дрожжей Saccharomyces cerevisiae расы XII

Фотостимуляция жизнедеятельности дрожжей для сбраживания пивного сусла

Дрожжегенерирование при непрерывном сбраживании осахаренных заторов

Дрожжанки

Возбраживатель

Ускорение биотехнологического процесса спиртового брожения за счет использования дрожжевых лизатов, содержащих собственные внутриклеточные ферменты, извлеченных из послеспиртовой барды

Накопление дрожжами целевого продукта - этилового спирта

Теоретические основы непрерывного культивирования дрожжей и спиртового производства

Математическое моделирование и Расчет дрожжегенераторов и бродильных аппаратов для непрерывного брожения

Схемы непрерывных бродильных установок с элементами под вакуумом

 

 

    Скорость непрерывного сбраживания углеводов сусла и производительность спиртовой бродильной установки ограничены в основном ингибирующим , т.е. угнетающим действием на дрожжи повышенных концентраций этилового спирта и побочных продуктов (эфиров, альдегидов, высших спиртов, кислот), образующегося в ходе брожения, а также нелетучих компонентов бражки.

    Во ВНИИППД исследовано влияние вакуума на показатели непрерывного спиртового сбраживания меласcного сусла — скорость и степень ассимиляции углеводов, уровень содержания этилового спирта и спиртопродуктов в бражке, накопление биомассы дрожжей [1]. Определен также состав полупродуктов одно­стадийного вакуумирования бражки — спиртового дистиллята, водно-спиртовой жидкости и провакуумированной бражки [2]. Установлено, что применение вакуума при непрерывном анаэробном сбраживании мелассного сусла высокой концентрации предотвращает отрицательное влияние продуктов обмена дрожжей на степень сбраживания углеводов этого сусла в результате удале­ния их из бражки и тем самым снижает коэффициент ингибирования процесса[3].

    На основании результатов лабораторных, полупромышленных и промышленных исследований во ВНИИППД разработаны способы непрерывного сбраживания сусла повышенной и высокой концентрации в спиртовом производстве, созданы новые ферментационные установки и устройства для вакуумирования бродящей среды и улавливания спирта и спиртопродуктов из газов брожения.

   Схема непрерывной бродильной установки, работающая с применением вакуума на стадии анаэробного сбраживания, испытана на Лужанском экспериментальном спиртзаводе (рис. 1). Бражку вакуумируют при непрерывном анаэробном сбраживании в бродильных аппаратах 1 для уменьшения концентрации растворенного диоксида углерода и тем самым снижают его ингибирующее действие на скорость сбраживания углеводов и процессы катаболизма дрожжей [4]. Газообразный диоксид углерода в смеси со спиртопродуктами через пеноловушку 2 и абсорбционно-конденсационную спиртоловушку 3 поступает в вакуумнасос 4 и в дальнейшем на утилизацию.

   Промышленными испытаниями установки на Лужанском экспериментальном спиртзаводе с применением вакуума (—0,03 МПа) установлена возможность эффективного непрерывного сбраживания мелассного сусла повышенной концентрации (30—31 % СВ) до концентрации этилового спирта в зрелой бражке 11,8—12,0% об. без увеличения продолжительности брожения и с обеспечением нормативного выхода спирта. Использование бродильной установки для сбраживания сусла повышенной концентрации позволяет уменьшить объем послеспиртовой барды, расход чистой воды на приготовление сусла и расход пара на перегонку бражки на 12—14 % по сравнению со сбраживанием сусла концентрацией 26 – 27% при атмосферном давлении.

Рис. 1. Схема непрерывной бродильной установки для анаэробного сбраживания сусла под вакуумом

 

Схема непрерывной бродильной установки для анаэробного сбраживания сусла под вакуумом

 При эксплуатации установки повышается на 10—15 % количество товарной сжиженной углекислоты за счет увеличения доли сбраживаемой мелассы в бродильных аппаратах и снижения ее потерь в растворенном виде со зрелой бражкой на брагоректификационной установке. Экономический эффект установки непрерывного способа сбраживания мелассного сусла с использованием вакуума для завода мощностью 6000 дал спирта в сутки составляет 12 000 000 рублей в год.

 

Дальнейшей интенсификации непрерывного сбраживания сусла за счет повышения его концентрации до 36—40 % с соответствующим снижением объемов послеспиртовой барды на 20 % способствует применение бродильной установки с одноступенчатым вакуумированием при анаэробном сбраживании (рис. 2). В опытно-промышленных условиях Лужанского экспериментального спиртзавода мелассное сусло сбраживали по усовершенствованному однопоточному способу с использованием сусла для дрожжей концентрацией 16—17 % СВ и последующим вводом неразбавленной мелассы в первые три бродильных аппарата 1, 2 и 4 для повышения начальной концентрации бражки до 36—40 % СВ. После этого бражку непрерывно подавали в бродильный аппарат-испаритель 3, газы брожения — в поверхностный конденсатор 5 и в спиртоловушку 6 абсорбционно-конденсаторного типа, а через вакуум-насос 7 — в атмосферу, зрелую бражку отбирали из бродильного аппарата 8. Эксплуатация бродильной установки при вакуумировании бражки второго бродильного аппарата с концентрацией этилового спирта 7,3 % об. и содержанием несброженных углеводов 13,05 г на 100 мл показала, что в провакуумированной бражке концентрация этилового спирта составляла 2,6 % об., а содержание несброженных углеводов 7,38 г на 100 мл. В бродильном аппарате-испарителе одновременно с извлечением этилового спирта и спиртопродуктов со значительной скоростью 130,5 — 73,8 = 56,7 г/л за 1 час протекало сбраживание углеводов сусла (130,5 и 73,8 г/л соответственно содержание несброженных углеводов до- и после вакуумирования).

Рис. 2. Схема непрерывной бродильной установка для анаэробного сбраживания сусла с одноступенчатым вакуумированием бражки

Схема непрерывной бродильной установка для анаэробного сбраживания сусла с одноступенчатым вакуумированием бражки

Удаление из бражки спирта и спирто­продуктов на промежуточной стадии процесса в бродильном аппарате-испарителе 3 способствовало в дальнейшем сбраживанию углеводов бражки в третьем бродильном аппарате 4 с высокой скоростью, где в течение 2 часов концентрация этилового спирта в бражке возрастала до 7,6 % об., а содержание несброженных углеводов уменьшалось до 4,55 г на 100 мл. Вакуумирование бражки понижало коэффициент ингибирования с 45,9 в бродильном аппарате до 19,08 в сборнике провакуумированной бражки, что увеличивало удельную скорость образования спирта с 0,21 до 0,60 мг/г биомассы за 1 час в третьем бродильном аппарате. При вакуумировании бражки в поверхностном конденсаторе 5 образовывался спиртовой дистиллят с концентрацией этилового спирта 33 % об., в котором, кроме этилового спирта, содержалось в 43 раза больше альдегидов и в 5 раз высших спиртов, чем в зрелой бражке.

 

 

 

Значительному снижению вакуума в бродильном аппарате-испарителе, конденсаторе и спиртоловушке, снижению металлоемкости этого оборудования и удельного расхода электроэнергии способствует применение бродильной установки для вакуумирования предварительно обездрожженной бражки (рис. 3). Обездроженная бражка из сепаратора 3 поступает в испаритель 4, а провакуумированная бражка смешивается в бродильном аппарате 5 с дрожжевым концентратом из сепаратора 3 и дополнительным количеством мелассы для повышения начальной концентрации бражки. Этот прием позволяет повысить температуру вакуумирования (кипения) обездрожженной бражки до 45—60 °С и соответственно понизить вакуум в испарителе.

Установлено, что аппаратурное оформление бродильной установки многоступенчатого вакуумирования бражки в течение всего непрерывного анаэробного сбраживания углеводов позволяет повысить начальную концентрацию сбраживаемого сусла до 65—73 % СВ и получить условную концентрацию этилового спирта в зрелой бражке (с учетом безводного алкоголя, содержащегося в спиртовом дистилляте и водно-спиртовой жидкости спиртоловушки) до 28-30% об.

Рис. 3. Бродильная установка для непрерывного анаэробного сбраживания сусла с одноступенчатым вакуумированием обездрожженной бражки: 1, 2, 5, 9 — бродильные аппараты; 3 — сепаратор; 4 — бродильный аппарат-испаритель; 6 — поверхностный кондесатор; 7 — спиртоловушка; 8 — вакуум-насос

 

Бродильная установка для непрерывного анаэробного сбраживания сусла с одноступенчатым вакуумированием обездрожженной бражки

 

 

Рис. 4. Схема непрерывной бродильной установки анаэробного сбраживания сусла с многоступенчатым вакуумированием бражки:

1, 2, 4, 5, 7, 11 — бродильные аппараты; 3, 6 — бродильные аппараты-испарители; 8 — поверхностный конденсатор; 9 — спиртоловушка; 10 — вакуум-насос

Схема непрерывной бродильной установки анаэробного сбраживания сусла с многоступенчатым вакуумированием бражки

 

 

 В результате этого эффективность сбраживания и производительность бродильной установки увеличиваются на 30 % по сравнению со сбраживанием сусла концентрацией СВ 36—40 % с одноступенчатым вакуумированием бражки. Отпадает также необходимость в упаривании послеспиртовой барды, так как объем барды приблизительно равен объему перерабатываемой мелассы. В отличие от бродильной установки с одноступенчатым вакуумированием бродильная установка с многоступенчатым вакуумированием бражки должна иметь несколько бродильных аппаратов-испарителей и общий узел поверхностных конденсаторов и абсорбционно-конденсационных спиртоловушек с источником вакуума (рис. 4).

Например, мелассное сусло сбраживали по методике [1] с тем отличием, что после каждого вакуумирования в бражку в течение 1 часа вносили мелассу в количествах, указанных в таблице.

Дополнительные навески мелассы №1,2 вносили в мелассное сусло 22 %-ной концентрации, на приготовление которого использовали 448 г мелассы, через каждые 3 часа брожения для повышения начальной концентрации до 28 % СВ, а № 3—7 после каждого вакуумирования бражки.

Концентрация сброженного сусла (в % СВ) с учетом всего количества мелассы, внесенного в бродильный сосуд, равна

К = 2192 * 76 / 1,2 * 2000 = 69,4,

Где 2192 — общее количество мелассы, ис­пользованное в опыте, г;

76 — концентрация СВ в мелассе, %;   

1,2 — плотность сусла, г/см3; 2000 — объем сусла, мл.

 

За время опыта получено 563,75 мл этилового спирта, условная крепость бражки (в % об.) равна

Х= 563,75 * 100 / 2000 = 28,1,

где 563,75 — количество полученного этилового спирта, мл;

2000 — объем бражки, мл.

 

 

Навески мелассы

 

 

Содержание в сусле, г

 

 

мелассы

 

 

 

Сухих  веществ

 

сбраживаемых

углеводов

 

Условного

крахмала

 

 

Введена с мелассным суслом

 

 

448

 

 

340,5

 

 

211,24

 

 

200,68

 

Дополнительная № 1

 

 172

 

 130,7

 

 81,10

 

 77,05

 

Дополнительная

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№ 2

 

172

 

130,7

 

81,10

 

77,05

 

№ 3

 

300

 

228

 

141,456

 

134,383

 

№ 4

 

300

 

228

 

141,456

 

134,383

 

№ 5

 

300

 

228

 

141,456

 

134,383

 

№ 6

 

300

 

228

 

141,456

 

134,383

 

№ 7

 

300

 

228

 

141,456

 

134,383

 

Итого

2192

 

1665,9

1033,564

981,904

 

 

Таким образом, эксплуатация бродильных установок, работающих с применением вакуума для непрерывного анаэробного сбраживания сусла, способствует увеличению образования спирта при повышениеи начальной концентрации сбраживаемого сусла и этилового спирта в зрелой бражке, что уменьшает удельные расходы воды на приготовление сусла и тепла на перегонку бражки. Такие установки в аппаратурно-технологической схеме спиртового завода должны использоваться с принципиально новым ферментационным оборудованием — бродильными аппаратами, бродильными аппаратами-испарителями, спиртоловушками и высокоэкономичными источниками вакуума.

 

Список использованной литературы

1. Янчевский В. К., Коваленко А. Д. Сбраживание мелассного сусла дрожжами Saccharomyces при пониженном давлении. Киев: — Микробиологический журнал, 1983, т. 45, вып. 1.

2. Состав полупродуктов при одностадий­ном вакуумировании мелассной бражки/[В. К. Янчевский, А. Д. Коваленко, А. А. Егоров, Л. В. Ма­лыш] — Ферментная и спиртовая промышленность, 1984, № 3.

3. Применение вакуума для интенсификации сбраживания мелассного сусла [В. К. Янчевский, А. Д. Коваленко, В. В. Рудая и др.] — Ферментная и спиртовая промышленность, 1984, № 8.

 

Бродильная батарея для непрерывного сбраживания осахаренного сусла


 


 


 

Hosted by uCoz