ТЕХНОЛОГІЧНЕ ОБЛАДНАННЯ ГАЛУЗІ

Тема V. Обладнання дріжджебродильного відділення

Тема V. Обладнання дрідждебродильного відділення

Бродильні чани та апарати для їх миття

Бродильний чан являє собою циліндр із конічними днищами; виготовляється чан зі сталі Ст.

3 товщиною 6-8 мм шляхом зварювання. Усередині чана змонтований змійовик діаметром 51-76 мм для відводу тепла, що виділяється при бродінні маси.

1 зі стальних труб Маса подається через штуцер 4 , дріжджі через штуцер 3 .

Вуглекислий газ, що виділяється при бродінні, відводиться через патрубок 5 .

Для огляду й ремонту чан має люки віконце 8 за допомогою світильника 7 .

2 і 10 .

За процесом бродіння спостерігають через оглядове Термометри встановлюють у гільзи пропарюванні чана парою.

запобігає застою 9 .

До штуцера гідрозатвор, що запобігає утворення вакууму при При безперервно-потоковому способі бродіння на переточних трубах установлюють дисковий затвор, за допомогою якого чан відключається від батареї для мийки і дезінфекції. Конструкція затвора бражки, що 6 підключають забезпечує стерильність процесу бродіння.

Тема V. Обладнання дрідждебродильного відділення

Бродильні чани та апарати для їх миття

Миючий апарат складається з двох основних вузлів: розподільної головки (мал. зліва) і двох колекторів (мал. справа), з соплами. Розподільна головка кріпиться до патрубка верхньої кришки чана; через кришку до колекторів підводиться миюча рідина. Головка обертається на підшипниках. Колектори, виготовлені з труб діаметром 50-76 мм, прикріплені до головки.

На колекторах укріплені сопла 1 таким чином, щоб вихідна з них рідина омивала всю поверхню чана, включаючи верхню кришку і змійовик. Сопла є щілинні перетином 30x3 мм; кріплення сопла до колектора роз’ємне. Сопло у вигляді диска 5 із прорізом (30х3 мм) затискається в прорізі труби колектора планкою установлені сопла 2 ; мийки триває 10-12 хв.

3 за допомогою гвинтів 4 .

Таке кріплення дозволяє змінювати кут нахилу сопла при налагодженні апарата. На кінцях колекторів при виході води з цих сопел реактивні сили створюють момент, що крутить, що обертає голівку. При тиску води 0,1 МПа колектори роблять 20 об/хв. Процес

Тема V. Обладнання дрідждебродильного відділення

Миючі головки

Форсункова обертова головка (мал. а) має в корпусі 1 обертовий вал 3 із двома насадками 5 , що працюють за принципом сегнерового колеса. На валу 3 закріплена конічна шестірня шестірні 4 .

2 , що обертається навколо вертикальної осі по нерухомій конічній Миюча рідина подається насосом під тиском 0,6-0,7 МПа.

Кільцева миюча складається з кільця 4 , головка (мал.

б) що за допомогою корпуса 3 з підшипником 2 з'єднане з патрубком 1 .

Отвори 6 розташовані на опуклій поверхні. При подачі рідини через ці отвори створюється миючий ефект. Отвори 5 розташовані на бічній поверхні кільця і при роботі голівки створюють обертаючий момент.

Тема V. Обладнання дрідждебродильного відділення

Вакуум-переривач з гідравлічним затаором

Вакуум-переривач з гідравлічним затвором складається з гідравлічної секції 4 , газової секції 3 , труби гідрозатвора 2 і водовказівного скла 1 . Схема підключення вакуум переривача до бродильного чану

Тема V. Обладнання дрідждебродильного відділення

Розрахунок бродильного чану

При періодичному способі бродіння об’єм чану визначаємо з умови заповнення одного чану протягом

7-8 год

.

Конструктивні розміри чана визначаються по формулах:

H = (1,2÷1,5) D; h

1

h

2

= (0,15÷0,3) D; = (0,1÷0,125) D,

де H - висота циліндричної частини чана, м; h 1 і h 2 - висота днища і кришки чана, м; D - діаметр чана, м.

Коефіцієнт заповнення звичайно приймають рівним починаючи з третього, кріпляться на різних рівнях по висоті таким чином, що відстань між місцями закріплення труб двох будь-яких сусідніх чанів складає

0,85

. Переточні труби в чанах,

10 см

.

Чан установлюють на металевих стоїках, висота від підлоги до днища

0,8-1,2 м

.

Тема V. Обладнання дрідждебродильного відділення

Розрахунок бродильного чану. Тепловий баланс

Теплове навантаження на один чан у період головного шумування (у Вт)

Q = Q 1 – (Q 2 + Q 3

),

(V-1) де Q 1 - загальна кількість тепла, що виділяється протягом 1 год. у період інтенсивного головного бродіння (цьому періоду відповідає зниження концентрації сухих речовин у бражці на 1%; при збродженні 1кг мальтози виділяється 171Вт); Q 2 - втрати тепла в навколишнє середовище стінками чана, Вт; Q 3 - втрати тепла за рахунок випару і віднесення вуглекислоти (умовно приймаємо Q 3 = 0,06 Q 1 ). Витрата холодної води обчислюємо по рівнянню ( ІV-12 ), підставляючи в рівняння температуру води на вході в змійовик і виході з нього. Площа поверхні охолодження змійовика знаходимо по рівнянню ( ІV-13 ). Середня різниця температур для розрахунку змійовика приймається з умов: температура зброджуваної маси 29°С, температуру води, що відходить, приймаємо на 5-8°С нижче температури бродіння.

Тема V. Обладнання дрідждебродильного відділення

Розрахунок бродильного чану. Тепловий баланс

Коефіцієнт тепловіддачі  1 від зброджуваної маси до стінки змійовика через неможливість його точного розрахунку приймаємо орієнтовно рівним 699 Вт/(м 2  К). При турбулентному русі води в змійовику коефіцієнт тепловіддачі  2 від стінки змійовика до води [у Вт/(м 2  К)]  2  0 , 023 

d

Re 0 , 8 Pr 0 , 4 1 1 , 77

d R

  , (V-2) де d - внутрішній діаметр труби змійовика, м; R - радіус кривизни змійовика, м (R приймають рівним 0,8 радіуса бродильного чана). Загальна довжина труб змійовика (у м)

L



F



d cep

.

, де d сер - середній діаметр труби змійовика, м,

d cеp = (d вн + d зов )/2

. Довжина одного витка змійовика діаметром d з (у м)

l

   2 

h

2 , де h - крок витка (h=0,175 м). Загальне число витків

z = L / l.

(V-3) (V-4) (V-5)

Тема V. Обладнання дрідждебродильного відділення

Спиртовловлювачі

Ковпачковий собою колону з ковпачковими тарілками.

Вода надходить на верхню тарілку по патрубку 1 спиртовловлювач являє і через зливальні склянки 2 переливається на нижче розміщені тарілки.

Газова суміш надходить знизу через патрубок 3 .

Насичену спиртом воду видаляють через патрубок 4 .

Потік газу барботує через шар рідини на кожній тарілці, при цьому відбувається абсорбція спирту водою.

Водно-спиртовий розчин міцністю 1,5 1,7% виділяється знизу.

Пастка може мати тарілки різних типів: ковпачкові, ситчаті, клапанні.

Звичайно пастка має 14-17 тарілок, відстань між ними 170 мм.

Тема V. Обладнання дрідждебродильного відділення

Спиртовловлювачі

Плівково-конденсаторний спиртовловлювач (за пропозицією Г. М. Тарарикова) являє собою циліндричний корпус діаметром 290 мм і висотою 5650 мм. У верхній частині встановлені три ситчаті тарілки 1 ; відстань між тарілками 600 мм, живий перетин тарілки 10-12%, Нижня частина пастки зроблена у виді кожухотрубного теплообмінника 3 з латунними трубками 4 діаметром 28 мм.

Для рівномірного розподілу потоку води, що надходить із ситчатих тарілок, на торцях трубок по окружності зроблено шість вирізів 2 шириною 2 мм і висотою від крайки 5 мм.

Дана пастка дозволяє зменшити витрату води в 3-4 рази в порівнянні з витратою води в тарілковій пастці й одержати водно спиртової розчин міцністю 5-7 %.

Для створення оптимальних умов роботи пастки необхідно підтримувати швидкість руху газу по трубках 6 м/с, по вільному перетині царги - 0,9 м/с.

Тема V. Обладнання дрідждебродильного відділення

Розрахунок спиртопасток

При розрахунку тарілкових пасток швидкість газу у вільному перетині пастки приймають рівною 0,25-0,3 м/с, витрата води 160-200л за 6 год. на 1000 дал добової продуктивності заводу. Кількість СО 2 , що виділяється при бродінні (в м 3 /год),

V г

 10

П



КК

1 / 24  1 , (V-6) де П - продуктивність спиртового заводу, дал/доба;  - густина спирту (  =790 кг/м 3 ); К — кількість СО 2 , що виділяється на 1 кг спирту (з огляду на те, що частина вуглекислого газу розчиняється в бражці, приймаємо К=0,94 кг/кг); K 1 - коефіцієнт, що враховує збільшення об’єму вуглекислого газу за рахунок випару рідини бражки,: (К 1 = l,l);  1 - густина вуглекислого газу при температурі 26°С (  1 = 1,81 кг/м 3 ). Діаметр спиртопастки (у м) де

D

 4

V г

3600  ,  - припустима швидкість газу у вільному перетині пастки (приймаємо  =0,9 м/с). Число трубок у пастці (V-7)

z

 4

V г

3600 

d

2  1 , (V-8) де d - внутрішній діаметр трубки, м;  1 - швидкість руху газу усередині трубки (приймаємо  1 =9 м/с). При розрахунку живого перетину ситчатих тарілок приймаємо: припустиму швидкість газу 9 м/с, діаметр отворів 4 мм; висоту трубок 3 м; відстань першої ситчатой тарілки від трубних ґрат 0,15 м; відстань між тарілками і від верхньої тарілки до кришки пастки 0,6 м. У пастці встановлюють три ситчаті тарілки.

Тема V. Обладнання дрідждебродильного відділення

Дріжджанки

Культивування механізованих дріжджових чанах. Чан має два змійовики середовища парою, другий - для охолодження середовища і підтримки постійної температури при розмішуванні дріжджів. У чані розміщена мішалка 2 , 1 : дріжджів один для роблять у стерилізації що може бути з верхнім чи бічним приводом.

При перемішуванні мішалкою потужність електродвигуна приймають з розрахунку 1 кВт на 1 м 3 дріжджової маси.

Тема V. Обладнання дрідждебродильного відділення

Дріжджанки

Перемішування дріжджової маси може бути здійснене також стиснутим повітрям, що подається через барботер.

Повітря попередньо повинне бути очищене в біологічному фільтрі.

Витрата повітря складає 0,4-1 м 3 на 1 м 2 вільної поверхні рідини в чані в хвилину.

Дріжджові чани виготовляють зі сталі товщиною 5-6 мм.

Розрахунок поверхні охолодження змійовика аналогічний розрахунку змійовика бродильного чана

.

Площа поверхні змійовика для води приймають з розрахунку 2 м 2 ємності чана; площа поверхні парового змійовика — 0,8 м 2 на 1 м 3 на 1 м 3 корисній корисній ємності чана.

Місткість дріжджового чана складає 6-8% об’єму бродильного чана, коефіцієнт заповнення 0,8.

Тема V. Обладнання дрідждебродильного відділення

Розрахунок площі поверхні нагрівання змійовика дріжджового чана

Стерилізація дріжджової маси здійснюється шляхом нагрівання її з 50 до 85 кДж), о С тривалістю 30 хв. Кількість тепла, що витрачається на стерилізацію дріжджового затору (у

Q

 1 , 05

V з



c



t

2 

t

1  , (V -9) де V з - об’єм дріжджового затору в чані, м 3 ;  - густина затору (  =1087 кг/м 3 ); с - теплоємність затору [с=3,64 кДж/(кг  К)]; 1,05 - коефіцієнт, що враховує втрати тепла дріжджовим чаном у навколишнє середовище. Витрата пари на стерилізацію (у кг)

D



i п Q



i к

, (V-10) де i п - ентальпія пари, кДж/кг; i к - ентальпія конденсату пари, кДж/кг.

Тема V. Обладнання дрідждебродильного відділення

Розрахунок площі поверхні нагрівання змійовика дріжджового чана

Коефіцієнт тепловіддачі від пари, що конденсується, до стінки сталевого змійовика [у Вт/(м 2  К)]  1  0 , 725 4 

d

 3 

t п

 2

r

 

t ст

 , (V-11) де  - коефіцієнт теплопровідності конденсату пари, Вт/(м  К); коефіцієнт приймається при середній температурі плівки конденсату

t пл



t п

  - густина плівки конденсату при t пл , кг/м 3 ;  - коефіцієнт динамічної в'язкості, Па  с; 2

t ст

r - теплота конденсації пари (при р=0,3 Па r=2140кДж/кг); d - внутрішній діаметр трубки змійовика, м; t п – температури насиченої пари (тиск пари для стерилізації р=0,3 МПа, при цьому умові t п =142,9°С); t ст - температура стінки змійовика, на якій конденсується пара (приймаємо цю температуру на 5°С нижче температури пари).

Тема V. Обладнання дрідждебродильного відділення

Розрахунок площі поверхні нагрівання змійовика дріжджового чана

Коефіцієнт тепловіддачі від стінки змійовика до дріжджового затору  2  0 , 87 

D

Re 0 , 62 Pr 0 , 33 При перемішуванні затору в чані мішалкою Re 

nd

 2  . Підставляючи значення Re і Рr у формулу (V-12), одержимо  2  0 , 87 

D

 

nd

 2    0 , 62 

g

3600

c

  0 , 33 , (V-12) (V-13) де  - коефіцієнт теплопровідності дріжджового затору, Вт/(м  К); D - діаметр дріжджанки, м; n - частота обертання мішалки, об/с; d - діаметр лопати мішалки, м;  - густина дріжджового затору, кг/м 3 ;  - коефіцієнт динамічної в'язкості, Па кДж/(кг  К)];  с; с - теплоємність дріжджового затору [при середній температурі стерилізації 68°С с=3,64 g - прискорення земного тяжіння, м/с 2 .

Тема V. Обладнання дрідждебродильного відділення

Розрахунок площі поверхні нагрівання змійовика дріжджового чана

За знайденим значенням теплопередачі.  1 і  2 по формулі ( IV-15 ) знайдемо коефіцієнт Середню різницю температур пари і затору визначаємо по формулі ( IV-14 ). Для розрахунку площі поверхні нагрівання визначаємо теплове навантаження за 1 год. (у кДж/год.)

Q ч



Q

  60 , (V-14) де Q - тепловий потік за весь цикл роботи теплообмінників, кДж;  - тривалість стерилізації, хв. Площа поверхні нагрівання змійовика знаходимо по формулі ( IV-13 ).

Тема V. Обладнання дрідждебродильного відділення

Апаратурно-технологічна однопотокова схема одержання спирту з меляси Поряд з однопотоковою схемою на заводах застосовують двопотокову схему зброджування меляси. За цією схемою одержують сусло різної концентрації: меншої (12-15%) для розмноження дріжджів, більшої (32-35%) для бродіння в бродильних чанах.

Переваги

однопотокової схеми перед двопотоковою полягають у наступному: полегшенні регулювання основних параметрів процесів генерації дріжджів і зброджування; спрощенні роботи на ділянці підготовки сусла; забезпеченні стабільних хіміко-технологічних показників роботи схеми; досягненні кращих умов для автоматичного керування.

Тема V. Обладнання дрідждебродильного відділення

Апарати для виробництва спирту з меляси Розсиропники

Для одержання сусла концентрацією 20-25% сухих речовин мелясу розводять водою в спеціальних апаратах - розсиропниках.

Одержання однорідної по густині розсиропки є необхідною умовою роботи розсиропників.

При недостатнім перемішуванні який установлені полички 1 , меляси з водою відбувається розшарування розсиропки, що утрудняє рівномірний її розподіл між дріжджогенераторами. На заводах застосовують розсиропники різних конструкцій.

Вертикальний циліндричний розсиропник являє собою циліндричний корпус висотою 1,5 м, усередині, зв'язані між собою стрижнями 2 .

Вода і меляса надходять у розсиропник по дотичній для кращого перемішування. Відстань між поличками 125 швидкість подачі суміші приймається рівною 0,08-0,1 м/с.

мм; число їх, за звичай, дорівнює 7-8. Допустима

Тема V. Обладнання дрідждебродильного відділення

Горизонтальний розсиропник

Горизонтальний розсиропник, запропонований А.Л.Малченко і І.М.Рейтером, являє собою горизонтальну трубу, розділену внутрішніми перегородками 1 на кілька секцій.

Перегородки кріпляться усередині труби стрижнями 2 .

Частина перегородок виконана у виді ґрат, інші перегородки мають отвори верхній і нижній частинах перетину апарату.

3 .

Для кращого змішування меляси з водою перегородки встановлюють таким чином, щоб отвори були розташовані по черзі у

Тема V. Обладнання дрідждебродильного відділення

Розсиропники УкрНДІСПа

Співробітниками УкрНДІСПа запропонована конструкція являє собою розсиропника, вертикальний що забезпечує більш досконале перемішування меляси і води. Розсиропник циліндричний корпус, усередині якого на стійках внаслідок зустрічі 2 установлені ситчаті тарілки 1 з отворами діаметром 15-20 мм. Кожна тарілка має виріз, розташований стосовно вирізу сусідньої тарілки з протилежної сторони. Завдяки такому розташуванню вирізів і наявності отворів у тарілках подовжується шлях проходження суміші і поліпшуються умови перемішування вертикальних і горизонтальних струменів розчину.

Меляса, гаряча і холодна вода підводяться в нижню частину апарата по дотичній. Гаряча вода підводиться через патрубок мелясою.

3 , що закінчується трикутними вирізами, що сприяють рівномірному перемішуванню гарячої води з Кільцева продуктивністю гребінка 2000-8000 4 сприяє кращому перемішуванню меляси і холодної води. Вентиль 5 призначений для звільнення апарата при його ремонті.

Число тарілок приймають рівним 8-10. Для заводів дал/добу діаметр розсиропника складає 250-400 мм.

Тема V. Обладнання дрідждебродильного відділення

Апарати для розмноження дріжджів Апарат для чистої культури

Великий апарат для чистої культури являє собою циліндричний корпус з конічними нижнім і верхнім днищами.

Апарат має поверхню теплопередачі у вигляді змійовика 2 .

Для підведення пари і повітря встановлений барботер 4 .

Гільза 3 призначена для установки термометра.

Люк 1 підводиться пара для стерилізації сусла чи повітря для аерації дріжджів у період їхнього розмноження.

Поверхня охолодження сусла після стерилізації і підтримки заданої служить для огляду. Через барботер теплопередачі температури в призначена період для розмноження дріжджів.

Тема V. Обладнання дрідждебродильного відділення

Апарати для розмноження дріжджів Дріжджогенератор з пневмоциркуляційним аератором

Розмноження дріжджів, необхідних для мелясного сусла, відбувається в дріжджогенераторі, конструкція якого аналогічна конструкції бродильного чана.

збродження Усередині корпуса трубопроводу 5 , 4 розташований циліндр що закінчується аератором 1 .

3 , призначений для рециркуляції зброджуваної маси. Повітря підводиться по Аератор має два диски: верхній 7 і нижній 8 ; між дисками розташовані лопатки 9 , завдяки яким повітря одержує обертальний рух, у результаті чого поліпшується диспергування повітря і перемішування маси. Для відводу тепла служить змійовик 2 .

При безупинному процесі відвід дріжджової культури відбувається через лійку 6 .

Тема V. Обладнання дрідждебродильного відділення

Пропелерна мішалка бродильного чану

У бродильних чанах при виробництві днище 1 спирту апарату.

Для з меляси встановлюють спеціальні мішалки, котрі запобігають осадження дріжджів на створення кращого циркуляційного потоку направляюча труба забірною частиною по радіусі до центру чана, а вихідною частиною нахилена до вертикальної осі чана під кутом 45°.

Привід мішалки 3 установлюється здійснюється від електродвигуна 4 потужністю 4,5 кВт, частота обертання валу 2 мішалки 950 об/хв у чанах об’ємом 50 м 3 і більше.

Тема V. Обладнання дрідждебродильного відділення

Піновловлювачі

Піновловлювачі, установлювані перед спиртопастками, призначені для уловлювання піни, що викидається з бродильних чанів.

Усередині корпуса піновловлювача з керамічною насадкою на ґратах шар (висота 1 м) керамічних кілець розміром 40x40 мм. Гасіння піни відбувається в шарі кілець; рідина, що уловлюється, відводиться через штуцер 3 .

1 покладений 2