Бродильний апарат

Реферат: Бродильний апарат містить циліндричну герметичну ємність із технологічними патрубками підводу посівного матеріалу і поживного середовища та відводу метаболітів і збродженої культуральної рідини з газорозподільного пристрою. Заявлений бродильний апарат обладнано спиртоуловлювачем, двома ресиверами, кільцевим барботером та дифузоромтеплообмінником. UA 116805 U (12) UA 116805 U UA 116805 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до технології виробництва продуктів анаеробного біосинтезу і може бути використана у виробництві етанолвмісних продуктів та при апаратурному оформленні установок метанового зброджування. Відомий бродильний апарат, який пропонується для зброджування крохмалевмісної сировини. Апарат містить запобіжний і зворотний клапани, трубопроводи для підведення і відведення газової фази, розподільний пристрій, який містить нагнітальні патрубки з насадками що мають можливість обертання навколо центральної осі апарата, при цьому насадки спрямовані в протилежні сторони. В процесі бродіння виділяється вуглекислий газ, який спрямовується по відвідному газовому трубопроводу через зворотний клапан в газовий трубопровід бродильного апарата, складка в якому буде наступною. При цьому гази через розподільний пристрій, проходячи по нагнітальних патрубках, виходять з насадок і створюють обертовий момент, який приводить в обертання патрубки, завдяки чому відбувається перемішування і рух браги [1]. Недоліком цього апарата є нерівномірність розподілення компонентів культуральної рідини (КР) в об'ємі апарата та в тому, що розподільний пристрій, що обертається в процесі бродіння буде покриватися плівкою біомаси дріжджів, що призведе до припинення його обертання і перемішування. Найбільш близьким до корисної моделі за технічною суттю та досягуваним ефектом є, прийнятий за аналог, бродильний апарат, що містить циліндричний корпус, сорочку охолодження, патрубки підведення і відведення середовища, запобіжний клапан, ресивер з клапаном та контролером керування клапанами. Для забезпечення гомогенізації КР та використання енергетичного потенціалу розчиненого діоксиду вуглецю, підвищення швидкості зброджування та продуктивності утворення етанолу, стиснений в ресивері діоксид вуглецю подається в газорозподільний пристрій і при утворенні газорідинної суміші в циркуляційній трубі формує висхідний газорідинний потік [2]. Недоліком відомого бродильного апарата є низька ефективність біосинтезу етанолу, що обумовлена недостатньою гомогенністю середовища і, як наслідок, недостатній рівень інтенсивності масопередачі та утворення шару осаду з дріжджової біомаси та продуктів метаболізму в конічній частині апарата. Вказаний недолік обумовлений тим, що в апараті недостатня ефективність висхідного потоку для того, щоб унеможливити формування осаду дріжджової біомаси. При цьому середовище недостатньо ефективно перемішується і залишається негомогенним, так як основні рухомі потоки зосереджені в нижній і верхній частині циркуляційної труби. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення ефективності процесу бродіння шляхом модифікації вузла перемішування, що забезпечує гомогенізацію компонентів КР, внаслідок чого забезпечується висока інтенсивність зброджування. Для досягнення ефективного перемішування КР використовується підведення компресованого діоксиду вуглецю у дифузор, при цьому створена газорідинна висхідна дисперсія забезпечує утворення циркуляційних потоків внаслідок чого рівномірно розподіляються компоненти КР. Поставлена задача вирішується тим, що в бродильному апараті, який містить герметичну циліндричну ємність з технологічними патрубками для подачі середовища на зброджування, ведення посівного матеріалу, відведення КР, відведення утвореного діоксиду вуглецю у ресивер-накопичувач, згідно з корисною моделлю, новим є те, що бродильний апарат обладнано спиртоуловлювачем, двома ресиверами, кільцевим барботером та дифузоромтеплообмінником. Встановлення спиртуловлювача в монтажну схему бродильного апарата дозволяє відділити етанольну фракцію і повернути її в апарат, а наявність двох ресиверів дозволяє забезпечити перемішування і гомогенізацію за рахунок створення висхідних потоків газорідинної дисперсії у дифузорі-теплообміннику. На кресленні зображений бродильний апарат, що заявляється. Бродильний апарат містить циліндричний корпус 1 з патрубком 2 для подачі середовища на зброджування та патрубком 3 для подачі посівного матеріалу дріжджів, патрубком 4 для відведення утвореного газу, що надходить у спиртоуловлювач 5, зворотний клапан 6, ресивер-накопичувач 7, компресор 8, ресивер-демпфер 9. В конічній частині бродильного апарата 10 обладнаний кільцевим барботером 11 та нижнім зливним патрубком 12, дифузором-теплообмінником 13 з патрубком подачі охолоджуючої рідини 14 та патрубком відведення 15 нагрітого теплоносія. Працює бродильний апарат наступним чином. Після періодичного культивування і вивантаження КР, миття, дезінфекції та ополіскування внутрішньої поверхні бродильного апарата в нього, через патрубок 2, подається поживне середовище (сусло), що має потрібну для зброджування температуру. Посівний матеріал дріжджів подається через патрубок 3, і 1 UA 116805 U 5 10 починається процес бродіння. Утворений діоксид вуглецю через зворотний клапан 4, спиртоуловлювач 5, який відокремлює спиртову фракцію від газової фази, через зворотний клапан 6, призначений для однонаправленого руху газової фази, надходить у ресивернакопичувач 7. З ресивера, компресором 8, газ нагнітається у ресивер-демпфер 9, в якому створюються необхідний тиск, і з нього газ надходить у кільцевий барботер 11, що слугує для розподілу і направлення газової фази. Утворений висхідний потік газорідинної дисперсії, піднімаючись через дифузор-теплообмінник 13 у верхню частину апарата, втрачає частину газової фази і через пристінну зону повертається у конічну частину апарата, таким чином створюється циркуляційний потік - завдяки чому забезпечується гомогенізація КР. Циркуляція КР через дифузор-теплообмінник дозволяє інтенсифікувати процес бродіння за рахунок оптимізації температурного поля. Також виникнення циркуляційного потоку упереджує утворення осаду біологічних агентів у конічній частині бродильного апарата. Після закінчення процесу культивування, зброджена КР вивантажується через вентиль 12 і направляється на виділення етанолу. 15 Джерела інформації: 1. Патент Российской Федерации № 2179181 С12С11/00 Опублик. 10.02.02. 2. Патент України №75184, С12М 3/08, 2012. 20 25 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Бродильний апарат, що містить циліндричну герметичну ємність із технологічними патрубками підводу посівного матеріалу і поживного середовища та відводу метаболітів і збродженої культуральної рідини з газорозподільного пристрою, який відрізняється тим, що заявлений бродильний апарат обладнано спиртоуловлювачем, двома ресиверами, кільцевим барботером та дифузором-теплообмінником. 2 UA 116805 U Комп’ютерна верстка М. Мацело Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3