Вакуум-перегонна установка для коньячного і плодового спирту

Вакуум-перегонная установка относится к оборудованию винодельческой промышленности Для получения коньячного и плодового спирта из виноградных и яблочных виноматериалов и других спиртоеодержащих продуктов с фракциями отбором на средних и малых предприятиях. Известен целый ряд установок непрерывного и периодического действия для получения спирта из виноматериалов и отходов винодельческого производства, в частности К-5м, УПКС, УПК-58 02, Б2-ВУФ и др. (Справочник по виноделию. - М.: Агропромиздат, 1985. - С.372, 363, 364). Из-за большой металло- и энергоемкости, а также сложности конструкции эти установки применимы только на специализированных предприятиях большой производительности, получаемый спирт не высокого качества. Наиболее близким техническим решением для производства коньячных и плодовых спиртов является установка ПУ-500 (Справочник по виноделию. - М.: Агропромиздат, 1985. - С.363; Малтабар В.М., Фертман Г.И. Технология коньяка. - М.: Пищ. пром-сть, 1971. - С.100), состоящего из куба, нагревательного элемента в виде змеевика, укрепляющей колонны с тремя-четырьмя колпачковыми тарелками, дефлегматора, подогревателя-порционника, холодильника, спиртового фонаря с газоотводной трубой и сборников спирта. Недостатком такого устройства является большая металлоемкость, необходимость в дополнительном оборудовании - источнике получения пара, относительно не высокое качество получаемого спирта, невозможность изготовления малой модели. Повышение качества спирта, получаемого на известном устройстве, потребовало бы дополнительного оборудования его ректификационной колонной, что усложняет конструкцию и повышает его металлоемкость, а это привело бы к увеличению затрат. Так как в качестве нагревательного элемента используют в этом устройстве змеевик, через который проходит острый пар, бражка (виноматериал) у стенок змеевика перегревается, способствуя образованию компонентов, ухудшающих качество спирта. Замена теплоносителя потребовала бы оборудования установки дополнительными теплообменными устройствами, усложняющими конструкцию и увеличивающими металлоемкость, Спиртоприемное устройство в виде газоотводной трубы и фонаря способствует увеличению потерь, так как с воздухом и газами уходят и спиртовые пары, для улавливания которых потребовались бы дополнительные ловушки. В основу изобретения поставлена задача: создание устройства установки для коньячного и плодового спирта со снижением на 10 - 15% ее металлоемкости, снижение на 15 - 20% затрат на производство спирта и улучшение его качества за счет рационального совмещения куба аппарата с теплогенератором, улучшения конструкции спиртоприемного устройства. Поставленная задача решается тем, что в известном устройстве, состоящем из перегонного куба, нагревательного элемента, дефлегматора, холодильника, спиртоприемного устройства, перегонный куб совмещен с теплогенератором, который выполнен в виде теплообменной рубашки, охватывающий снаружи 75 - 80% цилиндрической части куба и его днище, а в пространстве между днищами куба и теплогенератора установлен нагревательный элемент; внутри куба установлена дополнительная теплообменная поверхность, выполненная в виде вертикальной трубы соединенной с верхней и нижней полостями теплогенератора; спиртоприемное устройство выполнено в виде колонки с теплообменной рубашкой и насадкой из веерных тарелок и соединенной с вакуумным устройством, сливной трубой холодильника и спиртовым фонарем. Выполнение совмещенной конструкции куба с теплогенератором и его конструкция в виде рубашки с нагревательным элементом и дополнительной поверхностью теплообмена в виде вертикальной трубы, соединенной с верхней и нижней полостями теплогенератора способствует снижению металлоемкости, так как отпадает необходимость в паропроводах и отдельных источниках образования пара, снижению потерь тепла. Так как теплоносителем в предложенном устройстве является вода, то при нагреве бражки не происходит перегрев последней и снижается возможность образования компонентов, ухудшающих качество спирта. Простота конструкции устройства повышает возможность ее выполнения в виде моделей различной производительности. Выполнение спиртоприемного устройства в виде колонки с насадкой из веерных тарелок и теплообменной рубашкой взамен газоотводной трубы улучшает отвод газов, снижает потери спирта, так как пары при попадании на тарелки и охлаждаемую поверхность конденсируются, отпадает необходимость в ловушках перед вакуумным устройством. Это способствует как снижению металлоемкости, так и улучшению качества спирта и снижению его себестоимости. Вакуум-перегонная установка для коньячного и плодового спирта состоит из перегонной куба 1 (см. фиг.) с теплогенератором 2, ректификационной колонны 3, блока дефлегматора и холодильника 4, спиртоприемного устройства 5, сборника - подогревателя бражки (виноматериала) 7, сборников: головной фракции спирта 8, второй (основной) фракции 9, третьей (хвостовой) фракции 10. С теплогенератором 2 соединен трубопроводами расширительный сосуд 11. В средней части корпуса блока 4 установлен датчик температуры 12, связанный с системой автоматического регулирования подачи воды краном 13. Такой же датчик 12 установлен на трубе выхода воды из дефлегматорной части блока 4, связанного с системой регулирования температуры подачей воды краном 14. Для загрузки бражки (виноматериала) в куб 1 из сборника-подогревателя 7 служит вентиль 16. Теплогенератор 2 выполнен в виде теплообменной рубашки 17, охватывающей снаружи 75 - 80% цилиндрической части куба и его днище, соответствующей максимальному уровню бражки. В пространстве между днищем куба 1 и теплогенератора 2 установлен нагревательный элемент 18. Для увеличения теплообменной поверхности внутри куба установлена вертикальная труба 19, внутренняя полость которой соединена с пространствами между днищами куба 1 и теплогенератора 2, а сверху - с верхней частью рубашки 17 циркуляционной трубой 20. Для вывода воздуха и газов из теплогенератора служит воздушная труба 21, соединяющая верхние части теплообменной рубашки 17 и расширительного сосуда 11. Спиртоприемное устройство 5 состоит из газоотделителя 22, представляющего собой цилиндрическую колонку с насадкой 23 из веерных тарелок 24, и наружной теплообменной рубашки 25. В нижней части 7 газоотделителя 22 установлен штуцер 26 ввода, спирта из змеевика холодильника, а в верхней части газоотделителя 22 установлен штуцер 27, соединяемый с вакуумной установкой 6, Днище колонки газоотделителя 22 соединено со спиртовым фонарем 28. Спиртовый фонарь 28 выполнен герметичным и соединен трубой 29 с колонкой газоотделителя, а штуцером слива 30 соединен с коллектором-распределителем спирта 31. Установленные на коллекторе-распределителе спирта 31 трехходовые краны 32 служат для соединения сборников спирта 8,9 и 10 с фонарем 28 или с атмосферой через воздухозаборные трубки 33. Вакуумное устройство 6 состоит из эжектора 34, газоотделителя 35, сливной трубы 36, сборника воды 37, насоса 38 и вентиля 39. Газоотделитель выполнен в виде цилиндрического корпуса с коническим днищем и крышкой. К крышке присоединена труба отвода газов 40, а к днищу - сливная труба 36. Через боковую стенку цилиндра тангенциально введен патрубок 41, соединенный с нагнетательным патрубком эжектора 34. Вакуум-перегонная установка работает следующим образом. В куб 1 заливают через вентиль 15 бражку (виноматериал) из сборника-подогревателя 7. Сборник-подогреватель 7 после слива порции бражки опять заполняют новой порцией. При этом предварительно заполняют водой теплогенератор 2 до верхнего уровня расширительного бака 11. После заполнения куба 1 и его герметизации включают нагревательный элемент 18. При нагреве бражки до температуры кипения при вакууме включают в работу вакуумное устройство. При этом насосом 38 создается давление в трубе эжектора 34, регулируемое вентилем 39. Струя воды с воздухом и газами, отсасываемыми из газоотделителя 22 спиртоприемного устройства 5, через штуцер 27 эжектором 34 нагревается в патрубок 41. Струя под действием давления и скорости, вращаясь по цилиндрической стенке газоотделителя, разделяется на жидкую и газообразную фазы. Вода сливается по сливной трубе 36 в сборник воды, а газы и воздух уходят по трубе отвода газов 40 в атмосферу. Перед включением в работу вакуумного устройства 6 через клапан 13 заполняют водой теплообменную рубашку 25 газоотделителя 22, холодильник и дефлегматор блока 4. После нагрева воды в дефлегматоре до температуры отбора головной фракции спирта производят ее отбор в сборник спирта 8, трехходовым краном 32, соединив его со спиртовым фонарем 28 спиртоприемного устройства 5. При этом в сборнике 8 будет поддерживаться вакуум и спирт из фонаря 28 будет сливаться по коллектору-распределителю спирта 31. Краны 32 сборников спирта 9 и 10 в это время перекрывают вход спирта в последние. Поступающий спирт из холодильника блока 4 по патрубку 26 в газоотделитель 22 отделяется от газов, которые с парами спирта поднимаются к насадке 23, проходя веерные тарелки, пары спирта конденсируются и по стенке сливаются вместе с основным потоком в спиртовый фонарь 28. Спирт, пройдя контроль, сливается по патрубку 30 в коллектор-распределитель 31. После отбора головной фракции спирта включают систему регулирования температуры в дефлегматоре на отбор второй (основной) фракции спирта, переключив с помощью трехходовых кранов 32 подвод спирта к сборнику 9. Подогретая вода из холодильника и дефлегматора блока 4 проходит через теплообменные устройства сборникаподогревателя 7, подогревая очередную партию бражки. После отбора второй (основной) фракции спирта систему автоматического регулирования температуры дефлегматора включают на отбор третьей (хвостовой) фракции спирта. С помощью кранов 32 подключают к коллекторураспределителю спирта 31 сборник спирта 10. После окончания сгонки куб 1 отключают от вакуума, останавливая вакуумное устройство 6, или отключив куб от него с помощью вентиля на штуцере 27 спиртоприемного устройства 22. Через кран 16 сливают бражку, а через кран 15 затем заполняют куб 1 очередной порцией бражки. Для слива или откачки спирта из сборников 8, 9 и 10 используют краны 32, соединив необходимый сборник с одной из воздухозаборных труб 33. В качестве подогревателя могут быть использованы: электроТЭНы, змеевики, соединяемые с горячей водой системы отопления, паропроводами. Могут быть также использованы топки для сжигания твердого, жидкого или газообразного топлива для подогрева воды в теплогенераторе.