DE2814663C2 - Device for the extraction of alcohol from raw materials containing starch and sugar - Google Patents

Device for the extraction of alcohol from raw materials containing starch and sugar

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DE2814663C2 DE19782814663 DE2814663A DE2814663C2 DE 2814663 C2 DE2814663 C2 DE 2814663C2 DE 19782814663 DE19782814663 DE 19782814663 DE 2814663 A DE2814663 A DE 2814663A DE 2814663 C2 DE2814663 C2 DE 2814663C2
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    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M47/00—Means for after-treatment of the produced biomass or of the fermentation or metabolic products, e.g. storage of biomass
    • C12M47/10—Separation or concentration of fermentation products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
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    • C12M43/02—Bioreactors or fermenters combined with devices for liquid fuel extraction; Biorefineries

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  • Distillation Of Fermentation Liquor, Processing Of Alcohols, Vinegar And Beer (AREA)

Description

Behälter werden mechanisch fein zerkleinerte Rohstoffe gemaischt In ihm vollzieht sich auch die Gärung und schließlich unter indirekter Beheizung die Destillation. Die Vorrichtung kann je nach Vorprogrammierung mit direkter oder indirekter Beheizung in Betrieb gehen.The container is mechanically mashed finely chopped raw materials. Fermentation takes place in this container finally, with indirect heating, the distillation. The device can, depending on the preprogrammed go into operation with direct or indirect heating.

Der Kondensator besteht aus einem vierfachen Kupferrohrmantelsystem und hat die Aufgabe, die Alkoholdämpfe zu Alkohol beliebiger Vol-°/o-Stärke umzuwandeln.The condenser consists of a four-fold copper pipe jacket system and has the task of Convert alcohol vapors to alcohol of any vol% strength.

Systematische Darstellung des Kondensatorrohrsystems im QuerschnittSystematic representation of the condenser tube system in cross section

Branntweinspirits

Kühlung (Luft)Cooling (air)

Alkoholdämpfe u. CO2 Alcohol vapors and CO 2

WasserdampfSteam

Bei der Destillation wird die vergorene Maische entgeistet Das gasförmige Alkohol-Wasserdampfgemisch durchströmt das Geistrohr (11). Auf der Zeichnung III befindet sich die Einmündung des Geistrohres (11) als hauptbranntführende Leitung und endet nach obiger Darstellung in Rohr A. During the distillation, the fermented mash is de-iced. The gaseous alcohol-steam mixture flows through the spirit pipe (11). In the drawing III the confluence of the spirit pipe (11) is located as the main fire-carrying pipe and ends in pipe A as shown above.

Bei einer Kondensierung der Alkoholdämpfe ist hier ein Alkoholgehalt von ca. 1—50Vol-% zu erreichen. Die Vor- und Nachlaufalkoholdämpfe kommen vom kugelförmigen Behälter und durchlaufen das steilabfallende Geistrohr (10) und enden im gesondert abgetrennten Rohr B. Dort werden sie kondensiert und als unverstärkter Alkohol über eine Vorlage in ein für minderwertigen Alkohol vorbestimmtes Sammelgefäß abgeleitet.If the alcohol vapors condense, an alcohol content of approx. 1-50% by volume can be achieved. The pre- and post-flow alcohol vapors come from the spherical container and run through the steeply sloping spirit pipe (10) and end in the separately separated pipe B. There they are condensed and discharged as unreinforced alcohol via a receiver into a collection vessel intended for inferior alcohol.

Das als Hauptbrannt bestimmte gasförmige Alkohol-Wasserdamptgemisch in Rohr A wird durch eine indirekte Beheizung durch Rohr D im gasförmigen Zustand gehalten. Eingelegte Scheiben (vergl. Zeichnung VI) bewirken eine zunehmende Verdichtung des Alkoholanteils. Das gasförmige Alkohol-Dampfgemisch strömt in schneller Abwechslung durch die Scheibenaussparungen an Rohr D und K (ob. A b b.) vorbei. Durch die laufende Veränderung des Alkohol-Dampfgemisches (Erwärmung und Kühlung) kommt eine Trennung infolge unterschiedlicher Dichte zustande. Dampf verliert die Trägerfunktion und geht in Wasser über. Es wird über eine Vorlage (1) abgeleitet, wobei eine Wassersäule für den Druckausgleich sowie CO2-Wäsche bestimmt istThe gaseous alcohol-water vapor mixture in tube A , which is determined as the main burn, is kept in the gaseous state by indirect heating through tube D. Inserted discs (see drawing VI) cause an increasing compression of the alcohol content. The gaseous alcohol-vapor mixture flows in rapid alternation through the disc recesses past pipes D and K (above. A b b.). The constant change in the alcohol-vapor mixture (heating and cooling) results in a separation due to the difference in density. Steam loses its carrier function and turns into water. It is diverted via a template (1), with a water column intended for pressure equalization and CO2 washing

Der gasförmig stark verdichtete Alkohol strömt über die Rohrleitung (2) in Rohr B und wira kondensiert, infolge einer indirekten Kühlung von Rohr K. In flüssigem Zustand wird der Alkohol über eine Vorlage als Hauptbranntwein in ein Sammelgefäß geleitet.The gaseous strongly compressed alcohol flows through the pipe (2) into pipe B and is condensed, as a result of indirect cooling of pipe K. In the liquid state, the alcohol is passed through a receiver as the main brandy into a collecting vessel.

Das im Verlauf der Gärung anfallende leicht alkoholhaltige CO2 durchläuft das jeweils mit Wasser gefüllte Geistrohr (11) und endet in Rohr A Unter leichtem Druckanstieg bewegt sich das gasförmige Gemisch durch das Kondenswasser (Lutterwasser). Es vollzieht sich die Trennung von Alkohol und CO2. Bei nachfolgender Inbetriebnahme wird das alkoholangereicherte Lutterwasser zwangsläufig abdestilliert. Das reine CO2 wird über die Wasser-Vorlage ins Freie abgeleitetThe slightly alcoholic CO 2 that occurs during fermentation runs through the spirit pipe (11), which is filled with water, and ends in pipe A. The gaseous mixture moves through the condensation water (Lutter water) with a slight increase in pressure. The separation of alcohol and CO 2 takes place . During the subsequent start-up, the alcohol-enriched lutter water is inevitably distilled off. The pure CO2 is discharged into the open via the water template

In brauchbarer Menge strömt Luft in Pfeilrichtung (siehe Zeichnung III, Symbol K) und hat eine Kühlfunktion. Durch eine Komprimierung der Luft wird die Kühlwirkung verstärkt Der Druckanstieg erhöht sich mit steigender Außentemperatur. Um eine indirekte Heizwirkung zu erreichen, durchläuft Wasserdampf (siehe Zeichnung 111, Symbol D) in Pfeilrichtung und Kreislauf des Rohrs D. Aus Leitung kann Kondenswasser abgeführt werden.A useful amount of air flows in the direction of the arrow (see drawing III, symbol K) and has a cooling function. The cooling effect is increased by compressing the air. The pressure rise increases as the outside temperature rises. In order to achieve an indirect heating effect, passes through water vapor (see drawing 111, icon D) in the arrow direction and circulation of the tube D. From line can condensation to be dissipated.

Die vorprogrammierbare Steuerscheibe (Abb. IV) hat die Aufgabe, Impulse zu erzeugen und sie über eine Schaltanlage V auf den kugelförmigen Behälter I bzw. II und den Kondensator III zu übertragen.The pre-programmable control disc (Fig. IV) has the task of generating impulses and using them via a Switchgear V on the spherical container I or II and transfer the capacitor III.

Reaktionen und Reaktionsgeschwindigkeiten werden auf der Scheibe vorprogrammiert Die Scheibe hat einen Durchmesser wahlweise von 40—80 cm und muß aus einem nichtstromleitenden Material hergestellt sein. Die einzelnen Reaktionsfelder sind kreisförmig und unabhängig voneinander aufgeteilt (1—7 in Abb. IV). Verstellbare Kupfer- oder Messingplatten (8 ... usw.) stellen den Kontakt mit (9 ... usw.) her. Gegenüberliegende Kontakte für den kugelförmigen Behälter I und II kreisen im Uhrzeigersinn auf einem unter einer Spannung von 42 Volt stehenden zentralen Feld Nr. 10. Es besteht eine stromführende Verbindung von (10) zu (9... usw.).Reactions and reaction speeds are preprogrammed on the disc. The disc has one Diameter optionally from 40-80 cm and must be made of a non-conductive material. the individual reaction fields are circular and divided independently of one another (1—7 in Fig. IV). Adjustable copper or brass plates (8 ... etc.) make contact with (9 ... etc.). Opposite Contacts for the spherical container I and II circle clockwise on one under one Voltage of 42 volts standing central field No. 10. There is a live connection from (10) to (9 ... etc.).

Ein Fünftel der Steuerscheibe — und zwar zwischen der 48. und 60. Stunde — sind für die Destillation bestimmt.A fifth of the control disc - between the 48th and 60th hour - is for the distillation certainly.

Der Antrieb erfolgt durch ein elektrisches Uhrwerk im 24-Stunden-Rhythmus. Ein Zwischenreduziergetriebe stellt die Verbindung von Uhrwerk und Scheibe (IV) her. Die Zahlen 12—24 usw. in Abbildung IV bedeuten die Zeitmessung in Stunden. Auf den Kreisbahnen 1 bis 7 in Abb. IV befinden sich Kontakte für z.B. die Strahlenquelle, das Rührwerk und den Druck- und Temperaturregler (ca. 155° C bei 5,2 bar).It is driven by an electric clockwork every 24 hours. An intermediate gear reducer establishes the connection between the movement and the disc (IV). The numbers 12-24, etc. in Figure IV mean the time measurement in hours. On the circular paths 1 to 7 in Fig. IV there are contacts for e.g. the Radiation source, the agitator and the pressure and temperature regulator (approx. 155 ° C at 5.2 bar).

Die Schaltanlage ist der Steuerscheibe nachgeschaltet und ist für eine 220 bzw. 380 Volt-Anlage ausgelegt Die Scheibe hat eine Impulsfunktion, während die Schaltanlage eine direkte stromführende Verbindung zu Antriebs- und Funktionselementen hat. Die schematische Zeichnung V zeigt Schaltwege für den kugelförmigen Behälter I und II und den Kondensator III (bei Abb. V Ziffern 8 bis 16).The switchgear is connected downstream of the control disc and is designed for a 220 or 380 volt system Disc has an impulse function, while the switchgear has a direct current-carrying connection to it Has drive and functional elements. The schematic drawing V shows switching paths for the spherical Containers I and II and the condenser III (in Fig. V numbers 8 to 16).

Hierzu 5 Blatt ZeichnungenIn addition 5 sheets of drawings

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Vorrichtung zur Gewinnung von Alkohol aus stärke- und zuckerhaltigen Rohstoffen, wobei zur Steuerung eine vorprogrammierbare, elektrische Impulse erzeugende und Ober eine Schaltanlage auf den Reaktor und Kondensator übertragende Steußrscheibe vorgesehen ist, die einen Durchmesser von 40—80 cm aufweist und aus einem nichtstromleitenden Material hergestellt ist, wobei sie in einzelne, kreisförmige und voneinander unabhängige Reaktionsfelder aufgeteilt ist und auf ihr verstellbare Kupfer- oder Messingkontaktplatten angeordnet sind, welche zusammen mit einem über die Scheibe kreisenden Kontaktbügel die Schaltanlage betätigen, wobei ein Fünftel der Steuerscheibe zwischen der 48. bis 60. Stunde für die Destillation bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem aus zwei aus Edelstahl gefertigten Halbkugeln gebildeten kugelförmigen Fermentationsreaktor für die Fermentation der Rohstoffe und zum Entgeisten der vergorenen Rohstoffe gebildet ist, wobei an der unteren Seite der Halbkugel ein Rührwerk mit Getriebemotor angeordnet ist, an der oberen Hälfte der Kugel ein Mannloch mit drucksicherem Verschluß, sich in der Mitte der oberen Rundung ein Geistrohr sowie etwas seitlich mindestens 3 Strahleneinlaßstutzen befinden, etwa 20 cm unter dem mittleren Durchmesser der Kugel ein Thermometeranschluß sowie 20 cm oberhalb ein Druckmesseranschluß und im Innern der Kugel eine gemeinsame Heiz- und Kühlschlange angeordnet ist sowie ein Schlempeabgang, das untere Auflegesegment der Rundung der Kugel angepaßt ist, welches abhängig von Größe und Auslage der Rundung von mindestens 3 Stützen getragen ist, das Geistrohr sich 1, m über dem Behälter in eine senkrecht vor- und nachlaufführende Leitung und eine nach unten und oben abgeknickte hauptbranntführende, in einen Kondensator endende Leitung teilend ist, der Kondensator aus einem vierfachen Kupferrohrmantelsystem gebildet ist, wobei das gasförmige Alkoholdampfgemisch und die Kohlensäure, von außen gesehen, den 3. Mantel, Kühlluft den 2. Mantel und Dampf den inneren Mantel durchlaufend ist, eingelegte Scheiben eine zunehmende Verdichtung des Alkoholanteils bewirkend sind, der genannte 3. Mantel über eine Rohrleitung mit dem, von außen gesehen, 1. Mantel zur Kondensation des gasförmigen, stark verdichteten Alkohols in diesem 1. Mantel verbunden ist.Device for the extraction of alcohol from starchy and sugary raw materials, with for Control a pre-programmable, electrical impulses generating and over a switchgear the reactor and condenser transmitting Steußrscheibe is provided, which has a diameter of 40-80 cm and is made of a non-conductive material, divided into individual, circular and independent reaction fields is divided and adjustable on it Copper or brass contact plates are arranged, which together with one over the disc circling contact bracket actuate the switchgear, with a fifth of the control disk between the 48th to 60th hour intended for distillation is, characterized in that it consists of a hemispheres made of two stainless steel formed spherical fermentation reactor for fermentation of raw materials and for de-ghosting of fermented raw materials is formed, with an agitator on the lower side of the hemisphere Gear motor is arranged, a manhole with pressure-proof lock on the upper half of the ball, In the middle of the upper curve there is a ghost pipe and at least 3 on the side Radiation inlet nozzles are located about 20 cm below the mean diameter of the sphere, a thermometer connection as well as 20 cm above a pressure gauge connection and inside the ball a common heating and cooling coil is arranged as well as a whipped finish, the lower support segment is adapted to the rounding of the ball, which Depending on the size and shape of the curve, it is supported by at least 3 supports, the spirit pipe itself 1, m above the tank into a vertical upstream and downstream line and one down and dividing the main combustible line bent at the top, ending in a condenser, which Condenser is formed from a four-fold copper pipe jacket system, the gaseous Alcohol vapor mixture and the carbonic acid, seen from the outside, the 3rd coat, cooling air the 2nd coat and steam is traversing the inner jacket, inlaid disks increase compression of the alcohol content, the named 3rd jacket via a pipe with the, from the outside seen, 1st coat for condensation of the gaseous, highly compressed alcohol in this 1st coat connected is. 5555 Die Erfindung betrifft die im Patentanspruch angegebene Vorrichtung.The invention relates to the device specified in the claim. Die Anlage arbeitet vollautomatisch. Bei Inbetriebnahme der Anlage haben Arbeitskräfte keine Möglich- eo keit der Beeinflussung und Funktion. Nur einer Fachkraft oder Beratungskraft ist es möglich, nach vorheriger Kenntnisnahme und Erfahrung die Vorprogrammierung vorzunehmen. Das hat den Vorteil und die Folge, weitgehend menschliche Fehlerquellen im täglichen Betriebsablauf in Brennereien auszuschließen. Schematische Vorberechnungen, welche der Beschaffenheit der Rohstoffe und Fermentationsmöglichkeiten angepaßt werden, erlauben eine vorteilhafte optimale Verarbeitung der Rohstoffe. Nur mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann dieses Ziel erreicht werden.The system works fully automatically. When the system is commissioned, workers have no opportunity influence and function. It is only possible for a specialist or counselor to post to carry out the pre-programming with prior knowledge and experience. That has the advantage and the The consequence of largely eliminating sources of human error in the daily operations of distilleries. Schematic pre-calculations, which the nature of the raw materials and fermentation possibilities be adapted, allow an advantageous optimal processing of the raw materials. Only with the invention Device can achieve this goal. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung können stärke-, zucker- und alkoholhaltige Rohstoffe zu Alkohol verarbeitet werden. Das Aroma des Rohstoffes bleibt voll erhalten und kann mit den seitherigen Verarbeitungsmöglichkeiten nicht erreicht werden.With the aid of the device according to the invention, raw materials containing starch, sugar and alcohol can be added Alcohol can be processed. The aroma of the raw material is fully retained and can with the since Processing possibilities are not achieved. Die Verarbeitungskosten für Energie, Wasser usw. werden unter 50% der seitherigen Kosten gesenktThe processing costs for energy, water, etc. are reduced to below 50% of the previous costs Durch eine Zwangsluftkühlung wird das Kühlwasser eingespart Dadurch entfallen die mit Energie beladenen heißen Wassermengen, welche seither den Abwasserkanal und die Kläranlage (biologische Reinigung) sehr stark belasteten. Die Reaktoranlage arbeitet umweltfreundlich und bringt keine zusätzliche Umweltbelastung. Forced air cooling saves the cooling water, which means that those loaded with energy are omitted hot amounts of water, which since then the sewer and the sewage treatment plant (biological treatment) very heavily loaded. The reactor plant is environmentally friendly and does not cause any additional environmental pollution. Die Zwangssteuerung der Vorrichtung erfolgt durch eine Steuerscheibe. Sie leitet elektrische Impulse über eine Schaltanlage weiter. Alle Reaktionen werden zentral vorprogrammiert — Reaktionsgeschwindigkeit sowie Kurz- und Langzeitreaktionen.The device is automatically controlled by a control disk. It transmits electrical impulses one switchgear further. All reactions are preprogrammed centrally - reaction speed as well as short and long term reactions. "Durch die vorprogrammierte Zwangssteuerung ist es mit der Vorrichtung unbestritten möglich, in tropische urd subtropische Gebiete, sowie in gemäßigten und extrem kalten Klimazonen, einen hochwertigen Branntwein in gleichbleibender Quantität und Qualität wirtschaftlich zu erzeugen. Formentationsschwankungen, weiche durch extremes Klima und raschen Klimawechsel entstehen könnten, werden durch die Zwangssteuerung der Wärmezufuhr oder Kühlung ausgeglichen und konstant geregelt"Thanks to the preprogrammed priority control, it is undisputedly possible to use the device in tropical urd subtropical areas, as well as in temperate and extremely cold climates, a high quality brandy to produce economically in constant quantity and quality. Formentation fluctuations, which could result from extreme climates and rapid climatic changes are caused by the Forced control of the heat supply or cooling, balanced and constantly regulated Bei herkömmlichen Anlagen ist eine Eindickung der Schlempe mit hohem Maschinenkapitaleinsatz und nicht lohnendem Energieverbrauch möglich aber unwirtschaftlich. In conventional systems, a thickening of the stillage requires a high level of machine capital and is not worthwhile energy consumption possible but uneconomical. Beim Gebrauch der erfindungsgemäßen Anlage beträgt hingegen die bei der Verarbeitung stärkehaltiger Rohstoffe ohne weitere anfallende Schlempe ca. 85% der ursprünglichen Maischemenge.When using the system according to the invention, on the other hand, that of processing is more starchy Raw materials without any further stillage approx. 85% of the original mash quantity. Der Reaktor der Vorrichtung besteht aus zwei mit Edelstahl gefertigten Halbkugeln, die einen kugelförmigen Behälter bilden, in welchem sich die Fermentation der Rohstoffe vollzieht.The reactor of the device consists of two hemispheres made of stainless steel, one of which is spherical Form a container in which the fermentation of the raw materials takes place. An der unteren Seite der Kugel befindet sich ein Rührwerk mit Getriebemotor (1), an der oberen Seite ein Mannloch mit drucksicherem Verschluß (2). Ferner befinden sich in der Mitte der oberen Rundung ein Geistrohr (3) sowie etwas seitlich mindestens drei Strahleneinlaßstutzen (4). Etwa 20 cm unter dem mittleren Durchmesser der Kugel befindet sich ein Therrnometeranschluß (5) sowie 20 cm oberhalb ein Druckmesseranschluß (6). Im Inneren der Kugel ist eine gemeinsame Heiz- und Kühlschlange (7) montiert sowie der Schlempeabgang (8).On the lower side of the ball there is an agitator with gear motor (1), on the upper side a manhole with pressure-proof lock (2). There is also a in the middle of the upper curve Spirit tube (3) and at least three radiation inlet nozzles (4) somewhat laterally. About 20 cm below the a thermometer connection (5) and 20 cm above the middle diameter of the sphere Pressure gauge connection (6). Inside the sphere, a common heating and cooling coil (7) is mounted as well the whipped cream finish (8). Das untere Auflegesegment ist der Rundung der Kugel angepaßt, welches abhängig von Größe und Auslage der Rundung von mindestens drei Stützen getragen wird (9).The lower support segment is adapted to the rounding of the ball, which depends on the size and The rounding is supported by at least three supports (9). Das Geistrohr (3) teilt sich etwa 1 m über dem Behälter in eine senkrecht vor- und nachlaufführende Leitung (10) und eine zunächst nach unten und dann nach oben abgeknickte hauptbranntführende Leitung (11), welche in einen Kondensator endet (vgl. Zeichnung I/H).The spirit pipe (3) divides about 1 m above the container into a vertical leading and trailing one Line (10) and a main fire-carrying line which is initially bent downwards and then upwards (11), which ends in a capacitor (see drawing I / H). Die Vorrichtung hat keinen Brüdenabgang. Bei bisherigen Anlagen führte der Brüdenabgang oft zu einer Geruchsbelästigung. In dem kugelförmigenThe device has no vapor outlet. In previous systems, the vapor discharge often led to an odor nuisance. In the spherical
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