СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКООБРАЗНОГО ПРОДУКТА ИЗ ФИЛЬТРАТА СПИРТОВОЙ БАРДЫ
METHOD OF PRODUCTION OF POWDER PRODUCT FROM FILTRATE OF DISTILLERY STILLAGE

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 бардосушения [Климовский Д.Н. Технология спирта /Д.Н. Климовский, В.Н. Стабников. - М.: Пищепромиздат, 1960. - 515 с.], предусматривающая разделение барды на две фракции: взвешенную (дробину) и жидкую (фильтрат), выпаривание фильтрата в многокорпусной вакуум-выпарной станции с его последующей сушкой на поверхностной барабанной сушилке.
Недостатками известного способа являются:
- низкая эффективность разделения исходной барды на взвешенную и жидкую фракции, так как не предусмотрено использование центробежных сепараторов и фильтров тонкой очистки;
- ухудшение качества готового продукта из-за вероятности его подгорания на поверхности барабанной сушилки вследствие того, что используется пар с давлением 2…4 атм, и относительно высокой температурой 120…140°С;
- дополнительные энергозатраты на процессы выпаривания и сушку фильтрата, так как не предусмотрено использование теплоты отработанного пара после эжектора для нагрева сушильного агента;
- загрязнение окружающей среды вследствие отсутствия контура рециркуляции сушильного агента.
Технической задачей изобретения является повышение качества готового продукта, снижение энергозатрат и улучшение экологичности при реализации данного способа.
Для решения технической задачи изобретения предложен способ получения порошкообразного продукта из фильтрата спиртовой барды, характеризующийся тем, что предусматривает грубое и тонкое разделение барды в двух установленных параллельно сепараторах и фильтрах тонкой очистки, каждый из которых периодически работает в режиме разделения с отводом кека и получением фильтрата и в режиме противоточной водной регенерации фильтрующих элементов; выпаривание полученного после фильтра тонкой очистки фильтрата с концентрацией сухих веществ 4-5% в вакуум-выпарном аппарате под разрежением 0,3-0,5 атм и температуре кипения 70-80°C с получением сгущенного раствора с концентрацией сухих веществ 30-40%, из которого в распылительной сушилке получают порошкообразный продукт с влажностью 8-10% и дисперсностью 70-80 мкм; при этом разрежение в вакуум-аппарате создают посредством пароэжекторной установки, включающей парогенератор, эжектор, конденсатор, сборник конденсата и насос, которые работают в замкнутом термодинамическом цикле, причем одну часть рабочего пара с давлением 1-1,2 атм из парогенератора подают в греющую камеру вакуум-выпарного аппарата, а другую - с давлением 3-3,2 атм направляют в сопло эжектора; затем смесь паров - отработанного рабочего и эжектируемого из вакуум-выпарного аппарата с температурой 110-120°C направляют в конденсатор для подогрева воздуха до температуры 75-80°C с последующей подачей его в распылительную сушилку; из которой отработанный воздух отводят в теплообменник-рекуператор, где снижают его температуру до точки росы и конденсируют содержащуюся в нем капельную жидкость в количестве испаряемой из продукта влаги, а затем осушенный воздух после подогрева в конденсаторе направляют в распылительную сушилку с образованием замкнутого цикла; а конденсаты, полученные после теплообменника-рекуператора, греющей камеры вакуум-выпарного аппарата и из конденсатора, отводят в сборник конденсата, из которого одну часть конденсата насосом направляют в парогенератор для пополнения в нем уровня воды, а другую - подают в сепаратор и фильтр тонкой очистки, работающие в режиме противоточной водной регенерации.
Технический результат изобретения заключается в повышении качества готового продукта, снижении энергозатрат и улучшении экологичности при реализации данного способа.
В порошкообразном продукте из фильтрата спиртовой барды содержатся значительные количества витаминов, что позволяет назвать этот продукт витаминизированным концентратом. По своим питательным свойствам он равен примерно снятому молоку. Добавление его к корму инкубаторных цыплят значительно снижает их падеж; введение его в рацион откармливаемой птицы и молодняка снижает количество заболеваний и ускоряет рост.
На фиг.1 представлена схема, реализующая предлагаемый способ получения порошкообразного продукта из фильтрата спиртовой барды.
Схема содержит сепараторы 1, 3; фильтры тонкой очистки 2, 4; вакуум-выпарной аппарат 5; эжектор 6; конденсатор 7; вентиль редукционный 8; сборник конденсата 9; насосы 10, 13; вентиль предохранительный 11; парогенератор 12; распылительную сушилку 14; теплообменник-рекуператор 15; вентилятор 16; вентиль 17; линии материальных потоков: 0.1 - порошкообразный продукт; 0.8 - кек барды; 1.0 - отработанную воду; 1.6 - холодную воду; 1.8 - конденсат; 2.0 - пар отработанный; 2.2 - рабочий пар; 2.7 - смесь рабочего и отработанного пара; 3.0 - отработанный сушильный агент; 3.3 - сушильный агент; 9.1 - исходную барду; 9.7 - фильтрат барды; 9.8 - сгущенный фильтрат.
Способ получения порошкообразного продукта из фильтрата спиртовой барды осуществляется следующим образом.
Исходную барду из аппаратного цеха спиртового завода подают в сепаратор 1, в котором осуществляют ее грубое разделение на кек и фильтрат. Далее фильтрат по линии 9.7 направляют на тонкое разделение в фильтр тонкой очистки 2, после которого кек соединяют с кеком, полученным после сепаратора 1, и отводят по линии 0.8, а фильтрат с концентрацией сухих веществ 4…5%, подают в вакуум-выпарной аппарат 5.
Фильтрат в аппарате 5 выпаривают под разрежением 0,3…0,5 атм и получают сгущенный раствор с концентрацией сухих веществ 30…40%, который с помощью вентиля 17 по линии 9.8 направляют в распылительную сушилку 14. На выходе из сушилки 14 получают порошкообразный продукт с влажностью 8…10% и дисперсностью 70…80 мкм.
Разрежение в аппарате 5 создают с помощью пароэжекторной установки, включающей парогенератор 12, эжектор 6, конденсатор 7, сборник конденсата 9 и насос 13, работающих в замкнутом термодинамическом цикле.
Полученный в парогенераторе 12 рабочий пар с давлением 3…3,2 атм разделяют на две части, одну из которых по линии 2.2 направляют в редукционный вентиль 8 для снижения давления до 1…1,2 атм, и далее в греющую камеру вакуум-выпарного аппарата 5, а другую часть рабочего пара с давлением 3…3,2 атм - в сопло эжектора 6. Эжектируемые по линии 2.0 пары из вакуум-аппарата создают в нем разрежение 0,3…0,5 атм при температуре кипения раствора 70…80°С. Данная температура позволяет сохранить в растворе такие полезные вещества как: витамины (рибофлавин, тиамин, никотиновая кислота, пантотеновая кислота, биотин, холин), сырой протеин, углеводы.
Смесь отработанного рабочего и эжектируемого паров с температурой 110…120°С по линии 2.7 направляют в конденсатор 7, в котором за счет рекуперативного теплообмена осуществляют подогрев воздуха до температуры 75…80°С. Нагретый воздух вентилятором 16 по линии 3.3. подают в распылительную сушилку 14. Использование распылительной сушилки позволяет сократить продолжительность процесса сушки, которая может составлять от 15 до 30 с. При этом температура у частиц продукта в сушильной камере практически равна температуре испарения чистой влаги. Это связано с тем, что частицы имеют насыщенную поверхность. Сушка проходит практически мгновенно. В сочетании с невысокой температурой диспергируемых частиц продукта это позволяет получить высококачественный порошкообразный продукт. Такой метод сушки не вызывает денатурацию белков, окисления и потерь витаминов.
Отработанный воздух из сушилки 14 по линии 3.0 отводят в теплообменник-рекуператор 15, куда по линии 1.6 подают холодную воду, а по линии 1.0 выводят отработанную воду. За счет рекуперативного теплообмена между холодной водой и отработанным после сушилки воздухом происходит снижение его температуры до точки росы. При этом осуществляют конденсацию содержащейся в отработанном воздухе капельной жидкости в количестве испаряемой из продукта влаги на охлаждающей поверхности теплообменника-рекуператора. Осушенный таким образом воздух по линии 3.3 направляют сначала в конденсатор 7, а затем вновь в распылительную сушилку 14 с образованием замкнутого цикла.
Образовавшийся конденсат после теплообменника-рекуператора 15 вместе с конденсатом после греющей камеры вакуум-выпарного аппарата 5 и конденсатора 7 по линиям 1.8 отводят в сборник конденсата 9. При этом одну часть конденсата из сборника 9 насосом 13 направляют в парогенератор 12, оснащенный предохранительным вентилем 11, для пополнения в нем уровня воды. Другую часть конденсата насосом 10 подают в сепаратор 3 и фильтр тонкой очистки 4, работающих в режиме противоточной водной регенерации для восстановления пропускной способности фильтрующих элементов.
Пример реализации способа.
Способ реализован в производственных условиях на линии производительностью по исходной барде 5,2 т/ч.
Исходную барду из аппаратного цеха спиртового завода подают в сепаратор, в котором осуществляют ее грубое разделение на кек и фильтрат. Далее фильтрат направляют на тонкое разделение в фильтр тонкой очистки.
Кек после фильтра тонкой очистки соединяют с кеком, полученным после сепаратора, и в количестве 0,7 т/ч отводят в сборник (на схеме не показан), а фильтрат в количестве 4,5 т/ч с концентрацией сухих веществ 4% подают в вакуум-выпарной аппарат. Фильтрат в аппарате выпаривают под разрежением 0,3 атм и получают сгущенный раствор с концентрацией сухих веществ 35%, который в количестве 0,5 т/ч направляют в распылительную сушилку. Сушку проводят воздухом, нагретым до температуры 75°С, который вентилятором в количестве 20 т/ч подают в корпус сушилки.
На выходе из распылительной сушилки получают порошкообразный продукт в количестве 0,2 т/ч с влажностью 9% и дисперсностью 70…80 мкм.
Разрежение в вакуум-аппарате создают с помощью пароэжекторной установки производительностью 16 т/ч, включающей парогенератор, эжектор, конденсатор, сборник конденсата и насос, работающих в замкнутом термодинамическом цикле.
Полученный в парогенераторе рабочий пар с давлением 3,0 атм разделяют на две части, одну из которых в количестве 4,1 т/ч направляют в редукционный вентиль для снижения давления до 1,2 атм, и далее в греющую камеру вакуум-выпарного аппарата, а другую часть рабочего пара в количестве 16 т/ч с давлением 3,2 атм - в сопло эжектора. Эжектируемые пары из вакуум-аппарата, равные количеству испарившейся из фильтрата влаги 4 т/ч создают в нем разрежение 0,3 атм при температуре кипения раствора 75°С.
Смесь отработанного рабочего и эжектируемого паров с температурой 110°С в количестве 20 т/ч направляют в конденсатор, в котором за счет рекуперативного теплообмена осуществляют подогрев отработанного после распылительной сушилки воздуха с температуры 23°С до температуры 75°С.
Отработанный воздух из сушилки с температурой 40°С в количестве 21,2 т/ч отводят в теплообменник-рекуператор, куда подают холодную воду из водопроводной сети с температурой 15°С в количестве 9 т/ч. За счет рекуперативного теплообмена между холодной водой и отработанным после сушилки воздухом происходит снижение его температуры до 23°С, что ниже температуры точки росы при данных условиях. Следовательно, осуществляется конденсация содержащейся в отработанном воздухе капельной жидкости в количестве испаряемой из продукта влаги 1,2 т/ч на охлаждающей поверхности теплообменника-рекуператора.
Осушенный таким образом воздух направляют сначала в конденсатор для подогрева, а затем вновь в распылительную сушилку с образованием замкнутого цикла.
Образовавшийся конденсат после теплообменника-рекуператора вместе с конденсатом после греющей камеры вакуум-выпарного аппарата и конденсатора суммарной производительностью 25,3 т/ч отводят в сборник конденсата. При этом одну часть конденсата в количестве 20 т/ч из сборника насосом направляют в парогенератор, оснащенный предохранительным вентилем, для пополнения в нем уровня воды. Другую часть конденсата насосом подают в сепаратор и фильтр тонкой очистки, работающих в режиме противоточной водной регенерации для восстановления пропускной способности фильтрующих элементов.
Характеристика оборудования, используемого в линии, представлена в таблице 1.
Табл. 1
Сравнительный анализ готового порошкообразного продукта из фильтрата спиртовой барды, полученного по существующей и предлагаемой технологии, представлен в таблице 2.
Табл. 2
Как видно из примера и табл.2 предлагаемый способ получения порошкообразного продукта из фильтрата спиртовой барды дает возможность:
- повысить качество получаемого порошкообразного продукта за счет сохранения в нем полезных веществ и витаминов;
- снизить энергозатраты за счет использования пароэжекторной установки и контура рециркуляции по сушильному агенту;
- снизить энергозатраты на процессы выпаривания и сушки фильтрата вследствие использования теплоты отработанного пара после эжектора для нагрева воздуха перед подачей его в распылительную сушилку;
- повысить эффективность разделения исходной барды на взвешенную и жидкую фракции и качество готового порошообразного продукта за счет использования распылительной сушилки, использующей в качестве сушильного агента воздух с невысокой температурой в 75…80°С;
- исключить загрязнение окружающей среды при проведении процесса сушки за счет наличия контура рециркуляции по сушильному агенту и обеспечить экологически безопасные условия эксплуатации оборудования.
Если изменить технологические параметры и режимы сушки в сторону уменьшения или увеличения, это приведет к снижению качества готового порошкообразного продукта и повышению энергозатрат на его получение.