УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕГОНКИ ПРОДУКТОВ БРОЖЕНИЯ

Настоящая полезная модель относится к винодельческой отрасли пищевой промышленности преимущественно к устройствам для получения спирта из продуктов брожения и может быть использована в социальной сфере.
Известно устройство для перегонки продуктов брожения [патент на полезную модель №141716, опубл. 10.06.14], содержащее испарительную емкость с нагревателем и датчиком давления, к которой с возможностью снятия подсоединена вертикальная колонна с наполнителем. Вертикальная колонна соединена с устройством отбора дистиллята, которое снабжено узлом отбора, расположенным внутри таким образом, что позволяет осуществлять отбор фракции в режиме ректификации спирта, а также основным и дополнительным охладителями. Устройство отбора дистиллята в верхней части снабжено атмосферной трубкой, а в нижней части выходным патрубком. На выходном патрубке установлен электромагнитный клапан, позволяющий путем открытия и перекрытия выходного патрубка регулировать качество отбора. Также имеется устройство (блок) управления, выполненное электронным и включающее датчик температуры, снабженное дисплеем, панелью управления и соединенное с электромагнитным клапаном, нагревателем, датчиком давления в испарительной емкости.
Это известное техническое решение выбирается в качестве прототипа устройства для перегонки продуктов брожения, так как оно имеет наибольшее число существенных признаков, совпадающих с существенными признаками заявляемой полезной модели.
Однако прототип имеет существенный недостаток, а именно, низкое качество получаемого продукта (ректификата или дистиллята). Это обусловлено тем, что в процессе настройки отбора продукта и при приближении к завершению отбора если скорость отбора становится выше, чем требуется для стабилизации колонны, то температура в колонне начинает расти, а спиртуозность (содержание спирта) при этом падает. Это приводит к тому, что часть некачественного продукта (недоректификата, процент содержания спирта менее 96,6%) попадает в выходной трубопровод, что снижает качество получаемого продукта. Для предотвращения роста температуры и падения спиртуозности колонну приходится стабилизировать путем уменьшения скорости отбора либо полного ее перекрытия до ее возвращения в стабильный режим работы (остывания). Чем чаще колонна будет выходить из стабильного состояния, тем больше будет попадать недоректификата и, соответственно, тем хуже будет качество получаемого продукта.
Задачей настоящей полезной модели является создание нового устройства для перегонки продуктов брожения с достижением следующего технического результата: повышение качества получаемого продукта за счет отделения чистого продукта от продукта с примесями в автоматическом режиме.
Поставленная задача решается за счет того, что в известном устройстве для перегонки продуктов брожения, содержащем испарительную емкость с нагревателем, к которой с возможностью снятия подсоединена колонна с наполнителем, снабженная узлом отбора, охладителем и выходным патрубком, причем на выходном патрубке установлен двухходовой управляющий клапан, имеется электронный блок управления, включающий датчик температуры и соединенный с управляющим клапаном, согласно настоящей полезной модели, на выходном патрубке установлен дополнительный управляющий клапан, соединенный с упомянутым управляющим клапаном и электронным блоком управления.
Возможен вариант развития основного технического решения, заключающийся в том, что дополнительный управляющий клапан представляет собой двухходовой клапан, расположенный параллельно двухходовому управляющему клапану.
Возможен еще вариант развития основного технического решения, заключающийся в том, что дополнительный управляющий клапан представляет собой трехходовой клапан, расположенный после двухходового управляющего клапана.
Это заявляемое техническое решение всей своей совокупностью существенных признаков позволяет повысить качество получаемого продукта, за счет отделения чистого продукта от продукта с примесями в автоматическом режиме, благодаря наличию на выходном патрубке дополнительного управляющего клапана, который позволяет перенаправить недоректификат в другую емкость, получив тем самым в основной емкости чистый спирт, а его соединение с электронным блоком управления позволяет автоматически управлять временем переключения выходных каналов обоих управляющих клапанов.
Пример конкретного исполнения предлагаемой полезной модели и ее практическая применимость поясняются нижеследующим описанием и чертежами.
Фиг. 1 - Устройство для перегонки продуктов брожения в варианте исполнения с двумя двухходовыми управляющими клапанами.
Фиг. 2 - Устройство для перегонки продуктов брожения в варианте исполнения с одним двухходовым и одним трехходовым управляющими клапанами.
Устройство для перегонки продуктов брожения (Фиг. 1, 2) содержит испарительную емкость 1, снабженную нагревателем (на чертеже не показано), крышкой 2 и сливным краном 3. К испарительной емкости 1 с возможностью снятия подсоединена колонна 4 с наполнителем (на чертеже не показано). На колонне 4 установлен электронный блок 5 управления, включающий датчик 6 температуры, дисплей 7 и панель 8 управления и соединенный с нагревателем (на чертеже не показано) испарительной емкости 1.
Колонна 4 снабжена узлом 9 отбора, расположенным внутри таким образом, что позволяет осуществлять отбор фракции, основным охладителем 10, атмосферной трубкой 11, расположенной в верхней ее части, и расположенным соответственно узлу 9 отбора выходным патрубком 12, к которому подсоединен трубопровод 13 отвода ректификата, например, в емкость (на чертеже не показано) сбора продукта.
Узел 9 отбора расположен в колонне 4 между охладителем 10 и выходным патрубком 12 и может быть выполнен в виде прозрачного цилиндра, внутри которого расположен патрубок, жестко закрепленный внутри колонны 4 на нижнем уровне крепления трубки отбора к колонне 4 таким образом, что между стенками колонны 4 и патрубка образована полость для сбора жидкости. Кроме того, узел 9 отбора может быть выполнен в виде планки.
На выходном патрубке 12 установлен двухходовой управляющий клапан 14 и дополнительный управляющий клапан 15, позволяющие путем управляемого открытия и перекрытия выходного патрубка 12 регулировать качество отбора продукта (ректификата). Оба клапана 14 и 15 соединены друг с другом и с электронным блоком 5 управления и управляются им.
Дополнительный управляющий клапан 15 может быть выполнен двухходовым. В этом случае он расположен параллельно управляющему клапану 14 (Фиг. 1), к выходу которого подсоединяют трубопровод 13 отвода ректификата в емкость (на чертеже не показано) сбора чистого продукта, а к выходу клапана 15 подсоединяют трубопровод 16 отвода ректификата в дополнительную емкость (на чертеже не показано) сбора некачественного продукта (с примесями).
Дополнительный управляющий клапан 15 может быть выполнен трехходовым. В этом случае он расположен после управляющего клапана 14 (Фиг. 2), при этом к одному из его выходов подсоединяют трубопровод 13 отвода ректификата, а к другому - трубопровод 16 отвода ректификата.
Каждый двухходовой клапан выполнен электромагнитным.
Между охладителем 10 и выходным патрубком 12 может быть размещен дополнительный охладитель 17, соединенным с охладителем 10, например, с помощью соединительной трубки (на чертеже не показано).
Каждый охладитель 10 и 17 имеют входные отверстия (или патрубки) 18 и 19, соответственно, к которым подсоединены трубопроводы подачи воды (на чертеже не показано), и выходные отверстия (или патрубки) 20 и 21, соответственно, к которым подсоединены трубопроводы отвода воды (на чертеже не показано). Однако в случае использования соединительной трубки (на чертеже не показано), она соединяет выходное отверстие 21 дополнительного охладителя 17 и входное отверстие 18 охладителя 10.
Выходной патрубок 12 может быть снабжен краном 22 отбора, в качестве которого может быть использован игольчатый кран, повышающий точность отбора и с помощью которого осуществляется регулирование отбора фракции.
Электронный блок управления 5 позволяет управлять двумя клапанами 14 и 15 в автоматическом режиме на основании контроля температуры с помощью датчика 6 температуры в колонне 4 и при малейшем отклонении закрывает клапан 14, тем самым исключая попадание недоректификата в сборочную емкость (на чертеже не показано).
В качестве наполнителя (на чертеже не показано) колонны 4 могут быть использованы, например, сетка или обогатительные клапана.
Колонна 4 может быть выполнена сборно-разборной, например, из двух или трех частей, соединяемых друг с другом посредством любого из известных соединений (на чертеже показано условно), например, механического, винтового или клампового. В зависимости от количества составных частей можно увеличивать длину колонны 4 для получения более высокой степени очистки спирта-ректификата. Кроме того, это позволяет легко разбирать заявляемое устройство, например, для транспортировки.
Испарительная емкость 1 представляет собой, например, перегонный куб или паро-водяной котел.
Колонна 4 установлена на крышке 2 испарительной емкости 1, например, с помощью фланца 23, закрепленного на крышке 2 посредством фиксаторов 24. Внизу колонна 4 может быть дополнительно снабжена дефлегматором 25.
Сливной кран 3 расположен в самой нижней части испарительной емкости 1.
Нагреватель (на чертеже не показано) может быть размещен внутри испарительной емкости 1 или снаружи и выполнен в виде двухэлементного теплоэлектронагревателя или нагревающей плиты.
Испарительная емкость 1 может быть снабжена датчиком давления (на чертеже не показано), соединенным с электронным блоком 5 управления, и клапаном (на чертеже не показано) сброса давления, электронным датчиком (на чертеже не показано) уровня.
Датчик 6 температуры может быть установлен на колонне 8 устройства отбора дистиллята.
Работу устройства для перегонки продуктов брожения, согласно предлагаемой полезной модели, осуществляют следующим образом.
Собирают устройство, для чего подключают нагреватель (на чертеже не показано) испарительной емкости 1 к сети. В испарительную емкость 1 помещают продукты брожения.
Электронный блок 5 управления соединяют электрическими соединениями (проводами) с датчиком (на чертеже не показано) давления испарительной емкости 1, нагревателем (на чертеже не показано), датчиком 6 температуры и управляющими клапанами 14 и 15, клапаном (на чертеже не показано) сброса давления, электронным датчиком (на чертеже не показано) уровня.
Охладитель 10 и дополнительный охладитель 17 соединяют с водой, посредством подключения трубопроводов (на чертеже не показаны) к соответствующим входам и выходам.
Для настройки скорости отбора используют кран 22 отбора, а клапаны 14 и 15 в ручном режиме включают и выключают тумблерами (переключателями) (на чертеже не показано) каждый по отдельности в зависимости от режима для правильной работы колонны и стабилизации процесса, ими же можно переключать клапаны 14 и 15 в режим автоматической работы, которым управляет блок 5.
(С блока 5 управления или в ручном режиме включают нагреватель (на чертеже не показано), который начинает разогрев жидкости (продукты брожения) в испарительной емкости 1. После достижения заданной в блоке 5 управления температуры, нагреватель (на чертеже не показано) переходит в поддерживающий температуру режим.
Пар, поднимаясь по колонне 4, охлаждается в охладителе 10, и образовавшаяся флегма стекает обратно. Встречаясь с паром, происходит термостабилизация.
С течением времени отбора спирта его становится все меньше в испаряемой жидкости и требуется уменьшать его отбор для стабилизации температуры. При этом блок 5 управления может остановить разогрев испарительной емкости 1, если датчик (на чертеже не показано) уровня зафиксирует отсутствие испаряемой жидкости над нагревателем (на чертеже не показано), предохраняя последний от сгорания. Возможно и вручную отключить нагреватель (на чертеже не показано) по показаниям датчика (на чертеже не показано) уровня.
При стабилизации процесса и восстановлении температуры блок 5 вначале дает команду на слив недоретификата, накопившегося в трубопроводах устройства в отдельную емкость (на чертеже не показано), а потом посредством переключения клапанов 14 и 15 перенаправляет чистый ректификат обратно в сборочную емкость (на чертеже не показано). Задача продувки трубопроводов может решаться, например, с помощью временного реле (на чертеже не показано), входящего в состав блока 5, которое отмеряет время открытия клапанов 14 и 15, необходимое для вытекания недоретификата.
При выходе устройства в стабильный режим электронный блок 5 управления дает сигнал клапанам 14 и 15 на открытие слива недоректификата в дополнительную емкость (на чертеже не показано) по истечении времени требуемого для полного слива недоректификата из трубопроводов. Электронный блок 5 управления переключает каналы и процесс отбора протекает в заданном режиме без потери спиртуозности.
В случае наличия двух двухходовых клапанов 14 и 15 электронный блок 5 управления подает сигнал на клапан 14 на открытие канала для слития недоректификата, накопленного в трубопроводах за время стабилизации колонны 4. Затем он одновременно подает сигнал на закрытие клапана 14 и открытие клапана 15 для отбора чистого продукта. Когда стабилизация нарушается, блок 5 закрывает оба клапана 14 и 15. При восстановлении стабилизации колонны 4 процесс повторяется.
В случае наличия одного двухходового клапана 14, а другого трехходового клапана 15 блок 5 подает сигнал на клапан 14 на открытие канала для слития недоректификата, накопленного в трубопроводах за время стабилизации колонны 4. Затем блок 5 подает сигнал на клапан 15 на переключение каналов, т.е. канал, через который сливался недоректификат, закрывается, а канал для чистого продукта открывается. Когда стабилизация нарушается, блок 5 закрывает оба клапана 14 и 15. При восстановлении стабилизации колонны 4 процесс повторяется. Время открытия клапанов 14 и 15 для слития недоректификата и в процессе работы определяется, например, временным реле или настройками программы блока 5.
Таким образом, достигается технический результат заявляемого устройства для перегонки продуктов брожения, а именно, повышение качества получаемого продукта за счет отделения чистого продукта от продукта с примесями в автоматическом режиме.
Предлагаемая полезная модель может найти широкое применение на предприятиях пищевой, парфюмерной, медицинской промышленности, а также в быту.