Гидрообработка зернового сырья в технологии получения спирта
Разработанная во ВНИИПБТ технология переработки зерна на спирт позволяет создать необходимые технические условия для перевода крахмала в растворимое состояние. Одновременно решается и вторая задача — частичный гидролиз крахмала зерна. Это, в свою очередь, позволяет уменьшить гидромодуль соотношения «зерно:вода» до 1:2-2,5, что сокращает объемы материальных потоков и все расходы (тепло, электроэнергия) на их переработку.
Как осуществляются технологические процессы, и какие требования нужно соблюдать
При вращении одного набора цилиндров относительно другого или при вращении обоих наборов в противоположных направлениях происходит быстрое чередование совмещения и несовмещения прорезей, что влечет за собой синхронное изменение скорости движения обрабатываемой среды через прорези, то есть возникновение пульсирующего с большой частотой жидкостного потока. В результате обрабатываемая среда подвергается воздействию больших напряжений сдвига, возникающих в узких радиальных зазорах между вращающимися и неподвижными цилиндрами вследствие значительных градиентов скорости, гидравлических ударов, кавитации, пульсации в широком диапазоне частот.
Перечисленные факторы в сочетании с интенсивными механическими воздействиями значительно повышают скорость технологических процессов в жидких гомогенных и гетерогенных системах. Степень измельчения материалов улучшается при уменьшении зазора между ротором и статором. При этих условиях возникают кавитационные явления, повышающие эффективность обработки материала.
Предложены варианты модернизации стадии помола
Один из возможных вариантов модернизации стадии помола зерна — применение гидроизмельчения в роторно-пульсационном аппарате (РПА). Разработанная во ВНИИПБТ и предлагаемая к реализации технологическая схема незначительно отличается от уже используемых на спиртовых заводах и поэтому не требует значительных капитальных затрат на модернизацию. «Мокрое» измельчение и приготовление замеса — в данной схеме на стадии дробления — проводится с помощью роторно-пульсационного аппарата (РПА).
Благодаря этому в цехе подготовки зерна отсутствует вредный фактор пыления и, как следствие, потери крахмала. При этом на стадию варки поступает гомогенизированная водная суспензия измельченного зерна с соотношением «зерно:вода» (гидромодуль) — 1:2-3. Это позволяет упростить существующие технологические схемы за счет сокращения количества оборудования и снизить энергетические потери. Схема удовлетворяет существующим технологическим требованиям, предъявляемым к подработке зерна.
Изготовление роторно-пульсационных аппаратов актуально и перспективно
Реализация низкотемпературной схемы разваривания зернового сырья с использованием роторно-пульсационных аппаратов на стадии приготовления замеса становится особенно актуальной и перспективной в настоящее время, так как большое количество спиртовых заводов России требует модернизации технологии и оборудования. Роторно-пульсационные аппараты на стадии приготовления замеса уже применяются на многих заводах спиртовой отрасли.
Особенно актуально применение РПА в низкотемпературных схемах разваривания сырья, а в «жестких» схемах позволяет снизить температуру разваривания. С этой целью смеситель оснащается циркуляционным контуром с установленным определенным образом РПА, который обеспечивает дополнительное тонкое измельчение подаваемого на замес помола зерна. Одновременно происходит активное перемешивание всех вводимых в смеситель потоков, их гомогенизация, снижается вязкость замеса и увеличивается экстрактивность сухих веществ зерна. Растворение крахмала зерна в этих условиях особенно интенсивно при вводе в замес термостабильного ферментного препарата. Степень экстракции крахмала и его гидролиза уже на первоначальной стадии водно-тепловой и ферментативной обработки доходит до 50-70%.
Следующим шагом применения роторно-пульсационных аппаратов на заводах отрасли является разрабатываемая совместно с ОАО «ЭНА» технология, где они используются для измельчения целого зерна. Реализация данной технологии требует минимальных площадей и высот, исключает аспирацию, снижает категорийность производства, а главное — требует меньших капитальных затрат и позволяет получить спирт, отличающийся особой органолептикой и мягкостью.
В.П.Леденев, М.Е.Чурмасов