Главная | Обратная связь

ОДНОПОТОКОВІ СПОСОБИ ЗБРОДЖУВАННЯ

На спиртових заводах, які переробляють мелясу, використовують одно- і двопотокові способи зброджування сусла.

Однопотоковий спосіб зброджування сусла рекомендується для заводів, які виробляють спирт і хлібопекарські дріжджі. Стійкість при зберіганні дріжджів, які одержані по однопотоковій схемі зброджування вища , ніж стійкість дріжджів, оде­ржаних двопотоковим способом.

Для однопотокового способу зброджування готують сусло однієї концентрації - 22-24% СР, що спрощує технологію й управління технологічним процесом. Спо­чатку на мелясному суслі культивують дріжджі, а потім ними безперервно збро­джують цукри сусла. Апаратурно-технологічна схема зброджування меляси одно-потоковим способом наведена на рис. 9.1.

 

Рис. 9.1 Апаратурно-технологічна схема зброджування меляси одно потоковим способом

Меляса із залізничних цистерн 47 зливається самопливом у заглиблені приймальні резервуари 46 і 45 відповідно для дефектної та здорової меляси. Через уловлювачі механічних домішок 48 і 44 дефектну мелясу насосом 49 і здорову мелясу насосом 43 викачують у відповідні мелясосховища 39 і 40. Дуже інфіковану мелясу насосом подають у контактну головку 36, де відкритим паром миттєво на­грівають до температури стерилізації. Стерилізовану мелясу охолоджують водою в пластинчастому теплообміннику 35, після чого її подають на усереднення в гомо­генізатор 42, у який із мелясосховища 40 через уловлювач механічних домішок 38 насосом 37 подають здорову мелясу. Змішування меляси в гомогенізаторі досяга­ється шляхом перекачування її насосом 41 із нижньої частини місткості у різні за висотою ділянки гомогенізатора. Усереднену мелясу подають на ваги 8.

Мінеральні кислоти із залізничних цистерн викачують насосами 1 і 2 у мірники 12 і 10.

Розчин карбаміду готують у збірнику-декантаторі 5, змішують його із 5-6-кратною кількістю води, а потім насосом 6 перекачують у мірник 11. Антисептик із збірника 7 передають у мірник 9.

Зважена меляса в змішувачі 13 змішується із кислотами, поживними речовинами й антисептиком, які поступають із відповідних мірників. Із змішувача мелясу подають в 2 або 3 збірники антисептованої меляси 14, загальна місткість яких роз­рахована на добовий запас. У цих збірниках мелясу додатково перемішують цирку­ляційним насосом високої потужності. Асептовану мелясу через уловлювач для механічних домішок 34 насосом 33 перекачують у напірний збірник 32, із якого вона під постійним напором поступає в змішувач 31, де розбавляється холодною і гарячою водою із збірників 17 і 18 до концентрації приблизно 40% СР. Розбавлену мелясу звільнюють від завислих домішок і частково від мікроорганізмів на кларифікаторах 30. Під дією тиску на виході із кларифікатора (0,35-0,40 МПа) освітле­ний розчин піднімається в напірний збірник 15, із якого він поступає в змішувач 16 для розбавлення водою до концентрації 22-24%. Осад (шлам), одержаний під час освітлення меляси, вивантажують у збірник 29, промивають водою для вилучення цукрів і після відстоювання декантують у збірник 28. У зв'язку з тим, що при про­миванні шламу із нього вимивають значну кількість мікроорганізмів, одержаний розчин асептують і чистий повертають у виробництво, використовуючи його для приготування мелясного сусла. Промитий шлам викидають.

Із змішувача 16 мелясне сусло із концентрацією сухих речовин 22-24%, титро­ваною кислотністю 0,4-0,7 град і температурою 22-24° С безперервним потоком поступає в дріжджогенератори 22. Чиста культура дріжджів розмножується на сте­рильному мелясному суслі в апаратах чистої культури 19, 20 і 21. Із останнього найбільшого апарата чистої культури 21 її подають в дріжджогенератори. У дріжджогенераторах дріжджі вирощують при температурі 28-30° С і постійному прито­ці сусла та його аеруванні. Видима концентрація сухих речовин у виробничих дрі­жджах підтримується в межах 16-17%, концентрація спирту 3-2,5 об.%, дріжджо­вих клітин - 100-120 млн/мл і кислотність повинна бути 0,4-0,7 град. Апарати чис­тої культури і дріжджогенератори оснащені комунікаціями для подачі мелясного сусла, повітря, води і пари.

Виробничі дріжджі через спеціальні лійки безперервно відводять через похилий колектор у головний апарат бродильної батареї 27, яка складається із 9-11 апа­ратів. Бражка по переточних трубах послідовно проходить усі бродильні апарати і зрілу бражку через механічні фільтри 26 насосом 25 подають на сепарацію в цех хлібопекарських дріжджів, відсепаровану бражку подають у брагоректифікаційне відділення.

Гази бродіння після звільнення від спирту у спиртовловлювачах 23 і 24 із дріжджогенераторів поступають в атмосферу (бо вміст діоксиду вуглецю в них невели­кий), а із бродильних апаратів спрямовують у цех для одержання рідкого діоксиду вуглецю. Водно-спиртовий розчин із спиртовловлювачів подають у зрілу бражку.

Для двопродуктового виробництва спирту і хлібопекарських дріжджів В.К. Янчевський, А.Д.Коваленко запропонували удосконалений спосіб зброджування меляси. Його сутність полягає в тому, що концентрацію мелясного сусла знижують до 16-17% СР та рециркулюють 20% дозрілих виробничих дріжджів у головний дріжджогенератор із анаеробним зброджуванням у бродильній батареї і безперерв­ною подачею нерозбавленої меляси (20-25% від загальної кількості) на стадії голо­вного зброджування.

Особливість дріжджогенераторної установки - послідовне з'єднання дріжджогенераторів із введенням в них 75-80% кількості меляси у вигляді сусла концентра­цією 16-17% СР. Виробничі дріжджі вирощують при диференційованому аеруван­ні. Дозрілі виробничі дріжджі із останнього дріжджогенератора спрямовують у го­ловний бродильний апарат. Нерозбавлену мелясу безперервно подають через витратоміри в два головні бродильні апарати, у яких підтримують концентрацію сухих речовин бражки 20 і 22%.

Використання такого способу зброджування меляси дозволяє зменшити вміст вторинних і побічних продуктів бродіння в зрілій бражці: гліцерину на 20%, альде­гідів на 47%, летких кислот на 37%, втрати із незбродженими цукрами на 15%. У результаті цього вихід спирту збільшується на 0,15-0,2%. У виробничих дріж­джах збільшується вміст дріжджових клітин, що брунькуються, і зменшується кі­лькість мертвих клітин.

У залежності від інтенсивності аерування середовища в дріжджегенераторах вихід хлібопекарських дріжджів може бути збільшений до 3,3 кг/дал спирту. У ви­падку диференційованого аерування - у першому дріжджегенераторі 25 м³/(м³ год), у другому 20, у третьому 1 5, у четвертому 10 і п'ятому 5 м³/(м³ год) - вихід хлібопе­карських дріжджів може бути 5-6 кг/дал спирту і більше - до 12 кг/дал. Мелясу в головні бродильні апарати вносять в такій кількості, яка забезпечує необхідну продуктивність заводу по спирту. Таким чином, створена регульована технологія спирту і хлібопекарських дріжджів.

Сутність двопотокового способу зброджування полягає в тому, що основне сусло зброджувалося у чотирьох послідовно з'єднаних апаратах дріжджа­ми, які виділені із дозрілої бражки на сепараторах. Виробничі дріжджі із дріжджогенераторів (активаторів) і основане сусло поступає у нижню частину 1-го броди­льного апарата, бражка піднімається, переливається в нижню частину 2-го апарата, із нього - в 3-й. Два останні апарати з'єднані трубою у верхній частині. Дозрі­лу бражку відводять із нижньої частини 4-го апарата, де осаджуються дріжджі, перед сепаруванням її спрямовуються в декантатор для відділення мертвих дріж­джових клітин і осаду. Нижній шар спускають у збірник бражки, а верхній - сепару­ють, спрямовуючи бражку в той же збірник.

Для вирощування виробничих дріжджів готують мелясне сусло для дріжджів концентрацією 11-12% СР, підкисляють його сірчаною кислотою до 1,1-1,3 град (рН 4), додають мінеральні живильні солі і безперервно подають в два послідовно пра­цюючі активатори, у яких сусло змішується із дріжджами. В активаторах сусло збро­джувалося до 5% СР і безперервно зливалось у 1-й бродильний апарат, де змішу­валось із основним суслом концентрацією 30-34% СР у співвідношенні 1:1. Ступінь зброджування основного сусла регулювали його притоком. Видиму концентрацію сухих речовин бражки підтримували у 1-му бродильному апараті 14%, у 2-му - 10, у 3-му - 6,5 і у 4-му - до 6,1%. Концентрація спирту у зрілій бражці була 8,8-9,0 об.%.

Основний принцип двопотокового способу зберігся до цього часу. Його особливість - виділення дріжджів із зрілої бражки сепаруванням і повернення їх в головний апарат бродильної батареї для багаторазового використання, в результаті чого зменшуються витрати цукру на синтез нової біомаси і підвищується вихід спирту приблизно на 2%.

Апаратурно-технологічна схема зброджування меляси двопотоковим способом наведена на рис. 9.2.

Меляса із залізничних цистерн 2, зважених на вагонних вагах, по похилому лотку зливається в заглиблений резервуар 1, звідкіля через уловлювач за допомогою насоса подається в мелясосховище.

Кислоти із залізничної цистерни 5 насосом 4 відкачують через верхній люк, заповнюючи трубопроводи на стороні всмоктування в насос кислотою із збірника 10. Потім переключають вентилі і насосом перекачують кислоту із цистерни у збірник 6.

Розчини антисептиків і живильних речовин готують у збірниках 40 і 42 із мішалками і насосом 41 перекачують у розхідні збірники-мірники 7 і 9.

 

 

 

Передбачено кислотне асептування нерозбавленої меляси, яку використовують для приготування сусла для дріжджів. Мелясу із мелясосховищ насосом 43 подають через автоматичний пробовідбірник у буферні збірники 15, розміщені над вагами 14. Зважена меляса поступає в змішувач 13, де до неї додають сірчану кислоту або розчин діамонійфосфату та антисептики з відповідних збірників. Для цього у ваговому відділенні встановлюють збірники 10, 7 і 9 від­повідно для добового запасу кислот, розчину солей та антисептика. Усю кількість кислот і живильних солей, розраховану на всю мелясу, вносять до неї для приго­тування сусла для дріжджів. Для запобігання розкладання цукру концентрова­ною кислотою її розбавляють дво- або трикратним об'ємом води у змішувачі 12 з оглядовим ліхтарем.

Необхідну кількість допоміжних матеріалів встановлюють за допомогою мірників 8 і 11 або градуйованих покажчиків рівня в збірниках. Із змішувача 13 меляса поступає у один із збірників асептованої меляси 39. Для усереднення меляси протягом зміни її беруть із декількох резервуарів мелясосховища. У збірниках мелясу додатково перемішують за допомогою насоса 38 вели­кої потужності.

Зважена меляса, яку використовують для основного сусла, надходить через змішувач без додавання кислот і поживних солей у збірник 37 добового запасу. У цю мелясу вносять тільки розчин антисептика із напірного збірника.

Із збірників асептовану мелясу насосом подають у напірні збірники 19, а із них вона поступає в змішувач 21 для приготування сусла для дріжджів. Мелясу для основного сусла подають у напірний збірник 18, звідкіля вона поступає в змішувач 20. Задану температуру сусла підтримують зміною співвідношення холодної і гаря­чої води із напірних збірників 16 і 17.

Сусло для дріжджів із змішувача 21 безперервним потоком поступає через витратоміри у дріжджогенератори 30.

У стерилізатор 25 і апарати 23, 24 і 26 чистої культури дріжджів мелясне сусло подають із змішувача 21, повітря - через фільтр 22. Із останнього апарату чисто; культури 26 дріжджі вводять у дріжджогенератор 30.

Дріжджі з кожного дріжджогенератора безперервно відводять через спеціальні лійки в похилий колектор і через нього в головний апарат 34 бродильної батареї 33, яка складається з 10 апаратів.

У головний апарат 34 безперервним потоком поступає основне сусло із змішу­вача 20 у співвідношенні 1:1 до кількості виробничих дріжджів, які поступають із дріжджогенераторів 30. Швидкість подачі основного сусла і виробничих дріжджів регулюють так, щоб видима концентрація сухих речовин у бражці головного бро­дильного апарата була 10-12% і вміст спирту 5-6 об. %. Бражка перетічними труба­ми проходить бродильну батарею і насосом 32 подається в передаточний апарат 31, а із нього - на перегонку.

Піногасники вводять у дріжджогенератори і в бродильну батарею із збірника 36 за допомогою насоса 35.

Гази бродіння із дріжджогенераторів через піновловлювач 29 із бродильних апа­ратів надходять в окремі спиртовловлювачі 27. Звільнений від спирту діоксид вуглецю, який надходить із бродильних апаратів, поступає в цех рідкого діоксиду вуглецю, і з дріжджогенераторів - в атмосферу. Спиртоводна рідина із спиртовловлювачів над­ходить в збірники 28 і з останніх в передаточий апарат 31.

Дріжджі, які вирощені при низькому вмісті цукру в суслі, знаходяться в більш активному фізіологічному стані й утворюють менше вторинних і побічних продук­тів бродіння. Тому виробничі дріжджі по двопотоковому способу вирощують на суслі концентрацією, яка не перевищує 12% СР.

УкрНДІСП спільно із Лужанським експериментальним спиртовим заводом розроблений і впроваджений спосіб безперервно-циклічного двопотокового зброджування меляси, суть якого полягає в тому, що виробничі дріжджі вирощені на 8 %-ному суслі й основне сусло концентрацією 43-45% СР певними частинами вводять у перші три бродильні апарати.

Звичайним двопотоковим способом у дріжджогенератори з мелясним суслом вводять 27% цукру, 73% його поступає у головний бродильний апарат. Подачу цукру із суслом у батарею закінчують на 6-7-му годину процесу бродіння, включаючи тривалість дріжджогенерування. Удосконаленим двопотоковим способом у дріжджогенератори із суслом вводять тільки 18-18,5% цукру і 82-81,5% його рівни­ни частками спрямовують у 1, 2 і 3-й бродильні апарати. У цьому випадку подачу цукру із мелясою в бродильну батарею закінчують на 11-12-ту годину бродіння, включаючи і тривалість дріжджогенерування, і потім зброджування ведуть періодично. Це знижує концентрацію сухих речовин у виробничих дріжджах із 5,5-6 до 1,4-2,8%, а у бражці на стадії головного бродіння - із 13,5-14 до 8,5-9 %.

У випадку роботи за удосконаленим способом виробничі дріжджі у дріжджогенераторах мають концентрацію спирту значно меншу (2,8%), ніж за звичайним двопотоковим способом (3,8%). У зрілій бражці незброджених цукрів менше на 15-20 %, кислот - на 17, альдегідів - на 21 і гліцерину - на 20-30%.

У цьому випадку більш повно використовуються цукри й інші поживні речовини меляси, бродіння проходить інтенсивніше і закінчується приблизно на 2 год. раніше. Вихід спирту в процесі бродіння за удосконаленим способом на 0,5% вище, ніж при звичайному двопотоковому способі.

Апаратурно-технологічна схема удосконаленого двопотокового способу зброджування меляси наведена на рис. 9.3. Мелясу із сховища подають у напірний збі­рник9, розміщений над вагами 10, розчин поживних солей із збірника 40 насосом 41 перекачують у дозатор 7. Меляса із збірника 9 і розчин антисептика (сульфонолу) із дозатора 8 поступають у змішувач 12, куди також вводять соляну або сірчану кислоту з дозатора 11, ортофосфорну кислоту з дозатора 6 і поживні солі із дозато­ра 8. Потім мелясу накопичують у збірнику 37 і використовують для приготування сусла для дріжджів. Мелясу для основного сусла з вагів через змішувач 12 злива­ють у збірник добового запасу 39. У цю мелясу вносять тільки розчин антисептика (сульфонолу). У збірниках 37 і 39 за допомогою насосів 36 і 38 усереднюють (гомогенізують) добовий запас меляси.

 

 

Із збірника 37 асептовану мелясу насосом 35 перекачують у напірний збірник 14, із якого вона поступає в змішувач 16 для приготування сусла для дріжджів. Із збірника 39 мелясу насосом подають у напірний збірник 13, потім у змішувач 15 для приготування основного сусла.

У реакторі 43 готують розчин хлорвмісного препарату (наприклад, гіпохлориту натрію); насосом 1 цей розчин подають у дозатор 4, а із нього - у лійку-змішувач реактора хлорованої води із розрахунку 15-25 мг активного хлору на 1 л води. У цю лійку надходить холодна і гаряча вода в потрібному співвідношенні. Труба від лійки спущена до дна реактора 5, розділеного перегородкою на дві частини для забезпечен­ня перемішування води із хлорвмісним препаратом. Подачу гарячої і холодної води регулюють по заданому рівню за допомогою поплавків та клапанів. Воду із антисеп­тиком витримують в реакторі 45-60 хв, звідкіля її подають у змішувачі 15 і 16.

Із змішувача 16 мелясне сусло безперервно надходить в дріжджогенератори 23. Засівні дріжджі вирощують в апаратах чистої культури 19, 20 і 21, сусло для них готують у стерилізаторі 22.

Схемою передбачено використання для приготування сусла конденсату барди (прийого наявності на заводі), який насосом 32 через холодильник 2 подають у напірний збірник 3, а із нього - в змішувач 15 і 16.

Для очищення повітря на всмоктувальній лінії компресора 34 встановлено біо­логічний фільтр 32 марки „Лаік". Для запобігання попадання води в фільтр при раптовій зупинці компресора 34 перед фільтром встановлений водовіддільник 33. Після ресивера 31 також є водовіддільник 17 для видалення вологи, яка заноситься стисненим повітрям із компресора. Повітря нагнітається в апарати чистої культури через фільтри 18 і в дріжджогенератори 23.

Виробничі дріжджі з дріжджегенераторів надходять у головний бродильний апарат 29, який має мішалку 30. У цей апарат подають 1/3 частину основного сусла концентрацією 43-45% СР. У головному апараті підтримують видиму концентра­цію сухих речовин біля 8%. Із першого апарата бражка по перетічному трубопро­воду поступає у другий бродильний апарат 28, у який безперервно надходить 1/3 основного сусла і підтримується видима концентрація сухих речовин 8-8,5%. Частину основного сусла, яка залишалася, вводять у 3-й бродильний апарат. Браж­ка перетічними трубами проходить усі бродильні апарати і з останнього вже дозрі­лою надходить на перегонку. Гази бродіння із дріжджогенераторів 23 проходять послідовно в піновловлювач 24 і спиртовловлювач 25; із бродильних апаратів вони надходять у спиртовловлювач 26. Водно-спиртовий розчин із обох спиртовловлювачів через мірник 27 зливають у зрілу бражку.