Результат интеллектуальной деятельности: Линия для переработки спиртовой барды

Изобретение относится к технологическим процессам обработки спиртовой барды, являющейся побочным продуктом спиртового производства, и может быть использовано в пищевой, комбикормовой и других отраслях промышленности.

Известна технологическая схема комплексной переработки барды [Поляков В.А., Степанов В.И., Иванов В.В., Шариков А.Ю., Амелякина М.В. Комплексная переработка зернового сырья и спиртовой барды при получении кормовых добавок по ресурсосберегающей технологии // В сборнике: Перспективные ферментные препараты и биотехнологические процессы в технологиях продуктов питания и кормов VI Международный научно-практический симпозиум. 2012. С. 325-330.], предусматривающая экструзионную термомеханическую деструкцию измельченного зернового сырья при температуре 190…195°С и давлении 6,0…7,0 МПа, ферментативный гидролиз деструктированного зерна с внесением цельной барды и ферментов в гидролитическую камеру экструдера-гидролизатора, дальнейшую ферментативную обработку в выдерживателе с получением в качестве готового продукта жидкой кормовой добавки с содержанием сухих веществ 27,3…40,8%.

Однако известный способ имеет следующие недостатки:

– малый срок хранения и высокие затраты на транспортировку готового продукта, так как не предусмотрено получение кормовой добавки в порошкообразном виде;

– возможно получение готового продукта нестабильного качества вследствие того, что основные процессы обработки сырья проводятся в одном устройстве и жестко связаны между собой технологическим циклом;

– загрязнение окружающей среды, так как не предусмотрены схемы получения и утилизации теплоносителей.

Технической задачей изобретения является получение готового продукта в порошкообразном виде, повышение его качества и улучшение экологичности.

Линия для переработки спиртовой барды включающая гидролизатор с греющей рубашкой и мешалкой, ферментатор с охлаждающей рубашкой и мешалкой, выдерживатель с мешалкой, насосы-дозаторы, распылительную сушилку, циклон-очиститель, два последовательно расположенных теплообменника-рекуператора, парогенератор со змеевиковым масляным нагревателем и предохранительным клапаном, высокотемпературный масляный насос и высокотемпературный тепловой насос, состоящий из компрессора, конденсатора, двухсекционного испарителя, терморегулирующего вентиля, работающих по замкнутому термодинамическому циклу; причем в конденсаторе высокотемпературного теплового насоса при конденсации хладагента температурой 160…170°С посредством рекуперативного теплообмена нагревают термомасло до температуры 140…150°С и с помощью высокотемпературного масляного насоса подают в змеевик масляного нагревателя парогенератора для получения греющего пара с температурой 140…150°С, который делят на два потока, один из которых направляют в греющую рубашку гидролизатора, а другой во второй теплообменник-рекуператор для нагрева воздуха до температуры 120…130°С перед его использованием в распылительной сушилке, при этом образовавшийся конденсат из греющей рубашки гидролизатора делят на два потока, один из которых подают в греющую рубашку выдерживателя, а другой – в теплообменник-рекуператор, причем отработанные потоки конденсатов греющего пара объединяют и отводят в парогенератор с образованием контура рециркуляции; доводят температуру кипения хладагента в секциях испарителя до температуры -5…-10°С и посредством рекуперативного теплообмена в первой секции испарителя высокотемпературного теплового насоса охлаждают воду до температуры 10…14°С и направляют ее в охлаждающую рубашку ферментатора с возвратом отработанной воды в первую секцию испарителя с образованием контура рециркуляции, а во второй секции испарителя очищенный в циклоне-очистителе отработанный воз-дух из распылительной сушилки охлаждают до температуры 10…14°С, после чего его нагревают в теплообменниках-рекуператорах перед подачей в распылительную сушилку для получения готового продукта в порошкообразном виде, причем образовавшийся во второй секции испарителя конденсат из отработанного воздуха после распылительной сушилки, направляют в гидролизатор вместе с водой для достижения соотношения твердой и жидкой фазы 1:2,5.

Технический результат изобретения заключается в получении готового продукта в порошкообразном виде, повышении его качества и улучшении экологичности.

На фиг. 1 представлена линия для переработки спиртовой барды.

Линия содержит: 1 – гидролизатор с греющей рубашкой и мешалкой, 2 – ферментатор с охлаждающей рубашкой и мешалкой, 3 – выдерживатель с мешалкой, 4 – распылительную сушилку, 5 – циклон-очиститель, 7 – компрессор, 8 – конденсатор, 9 – терморегулирующий вентиль, 10, 11 – секции двухсекционного испарителя, 12 – парогенератор со змеевиковым масляным нагревателем, 13 – вентилятор, 14, 15 – насосы-дозаторы, 16, 17, – насосы, 18 – высокотемпературный масляный насос, 19 – предохранительный клапан; 20, 21 – теплообменники-рекуператоры, 22 – дозатор воды; материальные потоки: 1.0 – греющий пар; 1.1 – конденсат; 1.2 – холодная вода; 1.3 – отработанная холодная вода; 2.0 – клейстеризованная зерновая суспензия; 2.1 – суспензия; 2.2 –готовый продукт; 3.0 – холодный воздух; 3.1 – горячий воздух; 3.2 – отработанный холодный воздух; 3.3 – очищенный воздух; 4.0 – термомасло; 5.0 – хладагент.

Работа предлагаемой линии осуществляется следующим образом.

Смесь измельченного зерна, конденсата и воды, дозируемой в необходимом количестве с помощью крана-дозатора 22 до соотношения твердой и жидкой фазы 1:2,5, подают в гидролизатор 1 и гидролизуют за счет собственных ферментов зернового сырья при температуре 130…140°С в течении 50…60 мин. Полученную клейстеризованную суспензию насосом-дозатором 14 по линии 2.0 направляют в ферментатор 2, куда вносят спиртовую барду с содержанием сухих веществ 10…12% в соотношении 1:2,5 и осуществляют ферментацию смеси ферментными препаратами амилосубтилином Г3х (1,0…2,0 ед./г крахмала) и протосубтилином Г3х (1,4…3,5 ед./г белка) при температуре 40…50°С в течении 60 мин. Далее насосом-дозатором 15 суспензию по линии 2.1 подают в выдерживатель 3 и проводят термостатирование при температуре 55…60°С в течении 20…30 мин. Полученную суспензию с содержанием сухих веществ 32…35% по линии 2.2 из выдерживателя 3 направляют в распылительную сушилку 4 и сушат воздухом температурой 120…130°С до получения готового продукта в порошкообразном виде с влажностью 4…5%.

Для получения холодных и теплых потоков теплоносителей предусмотрен высокотемпературный тепловой насос, работающий по замкнутому термодинамическому циклу 5.0, в котором в качестве рабочего тела используют озонобезопасный фреон R 134. За счет компрессионного сжатия в компрессоре 7 пары фреона доводят до температуры конденсации 160…170°С, конденсируют в конденсаторе 8, в котором посредством рекуперативного теплообмена нагревают термомасло до температуры 140…150°С.

Термомасло по линии 4.0 высокотемпературным масляным насосом 18 подают в змеевик масляного нагревателя парогенератора 12 для получения греющего пара с температурой 140…150°С, который делят на два потока, один из которых направляют в греющую рубашку гидролизатора 1 по линии 1.0, а другой во второй теплообменник-рекуператор 21 для нагрева воздуха до температуры 120…130°С перед его использованием в распылительной сушилке 4.

Образовавшийся конденсат после гидролизатора 1 делят на два потока, один из которых подают в греющую рубашку выдерживателя 3, а другой – в последовательно расположенные теплообменники-рекуператоры 20, 21 для нагрева воздуха до температуры 120…130°С перед его использованием в распылительной сушилке 4.

Отработанные потоки конденсатов греющего пара из выдерживателя 3 и теплообменников-рекуператоров 20, 21 объединяют и отводят насосом 16 по линии 1.1 в парогенератор 12 с образованием контура рециркуляции.

Температуру кипения хладагента в секциях двухсекционного испарителя 10, 11 доводят до температуры -5…-10°С. Посредством рекуперативного теплообмена в первой секции испарителя 10 охлажденную воду до темпера-туры 10…14°С насосом 17 по линии 1.2 направляют в охлаждающую рубашку ферментатора 2 с возвратом отработанной воды по линии 1.3 в первую секцию испарителя 10 с образованием контура рециркуляции. Отработанный воздух из распылительной сушилки 4 по линии 3.2 подают в циклон-очиститель 5 и далее очищенный воздух по линии 3.3 направляют во вторую секцию испарителя 11, где он охлаждается до температуры 10…14°С. Готовый продукт после распылительной сушилки 4 и циклона-очистителя 5 объединяют и отводят на хранение по линии 2.3.

Затем вентилятором 13 холодный воздух по линии 3.0 подают в последовательно расположенные теплообменники-рекуператоры 6, где он нагревается до температуры 120…130°С. После чего по линии 3.1 горячий воздух подают в распылительную сушилку 4 для получения готового продукта в порошкообразном виде с влажностью 4…5%. Образовавшийся во второй секции испарителя 11 конденсат, из отработанного воздуха после распылительной сушилки 4, направляют в гидролизатор 1 вместе с водой для достижения в смеси ее необходимой концентрации, путем доведения значения гидромодуля до 1:2,5.

Таким образом, предлагаемая линия для переработки спиртовой барды имеет следующие преимущества:

– позволяет увеличить срок хранения и уменьшить затраты на транспортировку готового продукта, так как предусмотрено получение кормовой добавки в порошкообразном виде;

– получение высококачественного кормовой добавки за счет проведения процессов обработки сырья в разных устройствах при оптимальных технологических режимах;

– повышает экологическую эффективность за счет использования замкнутых термодинамических циклов по материальным и энергетическим потокам, а также снижения выбросов отработанных теплоносителей в окружающую среду.