способ переработки крахмалсодержащего сырья
Классы МПК: | C12P7/06 этанол (как химический продукт) |
Автор(ы): | Ежков Александр Викторович (RU), Ежков Александр Александрович (RU), Арсеньев Дмитрий Викторович (BY), Цыцаркин Анатолий Федорович (RU), Кузмичев Андрей Викторович (RU), Еникеев Шамиль Гарафович (RU), Нигай Ярослав Николаевич (RU), Ермин Геннадий Евгеньевич (RU) |
Патентообладатель(и): | Закрытое акционерное общество "Научно-производственная компания "Экология" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2004-06-30 публикация патента:
10.07.2006 |
Изобретение относится к процессам переработки крахмалсодержащего сырья, преимущественно зерновых культур, и может быть использовано для производства спирта. Способ предусматривает совмещение в камере обработки операций диспергирования, гомогенизации и нагрева предварительно подготовленного сырья. Названные операции совмещают путем подачи в камеру одновременно с подачей сырья насыщенного пара со скоростью не менее скорости звука, последующего их смешивания и обеспечения спутного движения внутри камеры обработки с сохранением движения пара со сверхзвуковой скоростью по всей ее протяженности. Операции диспергирования, гомогенизации и нагрева завершают одновременно на выходе из камеры. Изобретение позволяет снизить энергозатраты при переработке крахмалсодержащего сырья. 1 ил.

Формула изобретения
Способ переработки крахмалсодержащего сырья, преимущественно зерновых культур, в сусло, характеризующийся тем, что предусматривает предварительную подготовку сырья, включающую плющение и замачивание, последующую подачу предварительно подготовленного сырья в камеру обработки, в которой осуществляют его диспергирование, гомогенизацию и нагрев, при этом указанные операции в камере обработки совмещают путем подачи в нее одновременно с подачей предварительно подготовленного сырья насыщенного пара со скоростью не менее скорости звука, последующего их смешивания и обеспечения спутного движения внутри камеры обработки с сохранением движения пара со сверхзвуковой скоростью по всей ее протяженности, причем диспергирование, гомогенизацию и нагрев завершают одновременно на выходе из камеры обработки.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к процессам переработки крахмалсодержащего сырья, преимущественно зерновых культур, и может быть использовано для производства спирта.
Известен способ переработки крахмалсодержащего сырья, преимущественно зерновых культур, включающий измельчение крахмалосодержащего сырья, приготовление его водной суспензии, диспергирование, тепловую обработку (RU №2138555 C1, 1999 г.).
Недостатком указанного технического решения является усложненность процесса переработки и технологии получения спирта в целом.
Ближайшим техническим решением, принятым в качестве прототипа, является способ переработки крахмалсодержащего сырья, преимущественно зерновых культур, в сусло, характеризующимся тем, что предусматривает предварительную подготовку сырья, включающую плющение и замачивание, последующую подачу предварительно подготовленного сырья в камеру обработки, в которой осуществляют его диспергирование, гомогенизацию и нагрев (RU № 2223321 С2, 10.02.2004 г.).
В качестве активного рабочего тела используется циклический диспергатор с ротором определенного диаметра и с определенной скоростью вращения.
Недостатком указанного технического решения является значительная энергоемкость процесса переработки и связанные с этим энергозатраты.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в снижении энергозатрат при переработке крахмалсодержащего сырья.
Указанный технический результат достигается тем, что способ переработки крахмалсодержащего сырья, преимущественно зерновых культур, в сусло, характеризующийся тем, что предусматривает предварительную подготовку сырья, включающую плющение и замачивание, последующую подачу предварительно подготовленного сырья в камеру обработки, в которой осуществляют его диспергирование, гомогенизацию и нагрев, при этом указанные операции в камере обработки совмещают путем подачи в нее одновременно с подачей предварительно подготовленного сырья насыщенного пара со скоростью не менее скорости звука, последующего их смешивания и обеспечения спутного движения внутри камеры обработки с сохранением движения пара со сверхзвуковой скоростью по всей ее протяженности, причем диспергирование, гомогенизацию и нагрев завершают одновременно на выходе из камеры обработки.
Изобретение поясняется чертежом, на котором схематично изображена технологическая линия, реализующая предложенный способ переработки.
Технологическая линия содержит контур 1 исходного перерабатываемого сырья, включающий емкость 2 и чан 3 для подготовки перерабатываемого сырья, камеру обработки 4, струйное сито 5, источник насыщенного пара 6 и насос 7.
Описываемый способ осуществляется следующим образом.
В производстве может использоваться любое крахмалсодержащее сырье, в том числе зерно любых культур, свекла, картофель и т.д. В зависимости от вида используемого сырья и ведется та или иная его предварительная подготовка непосредственно перед переработкой. Реализация предложенного способа приводится применительно к зерну, в частности при использовании целого зерна, которое поступает на переработку очищенным от сора и примесей. Перерабатываемое зерно проходит комплексную предварительную подготовку в емкости 2 и чане 3. В емкости 2 может осуществляться плющение зерна, характеризующееся незначительным раздавливанием зерна без его измельчения, при этом связи оболочечных частиц с эндоспермом нарушаются и становятся ослабленными. Затем зерно направляется на замачивание в чан 3, где влажность зерна повышается и происходит насыщение влагой оболочечных частиц. После выдержки в чане 3 суспензию зерна с водой с помощью насоса 7 подают в камеру обработки 4. Одновременно в камеру обработки 4 со сверхзвуковой скоростью подают насыщенный пар из источника 6 и создают в пределах камеры обработки 4 спутный поток смеси зерна с водой и паром. В результате совместного спутного течения пара и зерна реализуются операции диспергирования, гомогенизации и нагрева сырья перед его дальнейшим использованием.
В процессе подачи пара подбирают его гидродинамические характеристики, приводят их в соответствии с геометрическими параметрами камеры обработки 4 и создают в ней режим течения образованной смеси зерна с водой и паром, при котором скорость пара в составе упомянутой смеси превышает скорость звука, в результате чего и осуществляется операция диспергирования зерна, т.е. сверхзвуковая скорость пара обеспечивается не только при его вводе в камеру обработки 4, но и в процессе его спутного течения с зерновым потоком. Измельчение зерна происходит в результате совместного воздействия нескольких факторов, преимущественными из которых являются соударения зерен между собой и их взаимное истирание в потоке, и сверхзвуковое скольжение пара межу зернами. Сверхзвуковая подача пара приводит к возникновению и существованию в смеси зерна с водой и паром на всем протяжении камеры обработки 4 двух скоростных режимов - непосредственно самого потока зерен и пара. Для каждого конкретного случая обработки сырья и вида сырья (зерно, свекла, картофель) выбирается конфигурация камеры обработки 4, которая должна обеспечивать течение пара со сверхзвуковой скоростью по всей ее длине. Пар со сверхзвуковой скоростью проскальзывает между зернами и увлекает их за собой, в результате чего на всем протяжении камеры обработки 4 сохраняется постоянно высокая скорость соударений зерен между собой. Кроме того, при скоростях пара не менее скорости звука установившийся режим течения становится нечувствительным к размерам и форме обрабатываемых зерен, т.е. при использовании любых зерен (пшеница, рожь, овес и т.п.), при любых промежуточных размерах образуемых осколков зерен, на всем протяжении камеры обработки 4 сохраняется заданная интенсивность их обработки.
Снижение скорости пара до значения, меньше скорости звука, приводит к тому, что по мере образования осколков различных типоразмеров по длине камеры обработки 4, режим течения потока нарушается и снижается эффективность обработки зерен и их осколков, в результате чего ухудшается качество их измельчения.
Дальнейшее измельчение осколков зерен приводит к гомогенизации всего потока, причем измельчение осколков происходит одновременно и совместно с процессом диспергирования зерен, а контакт как зерен, так и их осколков в самом начале их обработки с высокотемпературным паром обеспечивает нагрев сырья в процессе всего его движения в камере обработки 4 при этом, фактически, операции диспергирования, гомогенизации и нагрева совмещаются и происходят одновременно во всем объеме камеры обработки 4.
Следует отметить, что перегрев пара снижает эффективность теплового взаимодействия пара с зерном на начальном этапе их взаимодействия и, тем самым, увеличивает время, необходимое для прогрева сырья и энергозатраты в целом.
В процессе переработки регулируют расходы сырья и пара с тем, чтобы операции диспергирования, гомогенизации и нагрева одновременно завершились на выходе из камеры обработки 4. При отклонении геометрических параметров камеры обработки 4 от оптимальных значений для данного перерабатываемого сырья, частично переработанное сырье направляется в чан 2 и в режиме рециркуляции повторно поступает в камеру обработки 4. По завершении процесса переработки сырье подается в струйное сито 5 и далее по технологическому назначению.
Таким образом, предложенный способ сокращает время переработки крахмалсодержащего сырья и снижает энергозатраты самого процесса в целом.
Класс C12P7/06 этанол (как химический продукт)