RU2269576C2

RU2269576C2 - Raw plant material hydrolysis apparatus

Info

Publication number: RU2269576C2
Application number: RU2003124321/13A
Authority: RU
Inventors: Александр Степанович Селиванов (RU); Александр Степанович Селиванов
Original assignee: Александр Степанович Селиванов
Priority date: 2003-08-04
Filing date: 2003-08-04
Publication date: 2006-02-10
Also published as: RU2003124321A

Abstract

FIELD: hydrolysis and microbiological industry and raw agricultural product processing industry.

SUBSTANCE: apparatus has cylindrical casing equipped with heat-exchanger, raw material charging hopper, branch pipes for introducing of hydrolyzing agent, discharging of hydrolyzate and discharging of hydrolyzed raw material. Cylindrical perforated partition is coaxially arranged within casing to define internal and external chambers communicating with each other and incorporating screws for transportation of raw material to be hydrolyzed. One of screws is arranged within internal chamber and provided with heat-carrier means. Coils of one screw are arranged out-of-phase with respect to coils of other screw, lengthwise of chambers. Screw coils are fixed with different pitches. Screw drive is provided with reducer for regulating their rotational velocities.

EFFECT: increased efficiency and extent of hydrolysis of raw plant material.

1 dwg

Description

Изобретение относится к гидролизной и микробиологической промышленности и промышленной переработке сельскохозяйственного сырья.The invention relates to the hydrolysis and microbiological industry and industrial processing of agricultural raw materials.

Известен аппарат для гидролиза растительного сырья, содержащий цилиндрический корпус, снабженный теплообменником, бункером загрузки сырья, патрубками, для ввода гидролизуюшего агента, вывода гидролизата и удаления растительного остатка, цилиндрическую перфорированную перегородку, коаксиально установленную внутри корпуса с образованием двух камер - наружной и внутренней, при этом в каждой камере установлен шнек для транспортирования сырья.A known apparatus for the hydrolysis of plant materials, containing a cylindrical body, equipped with a heat exchanger, a feed hopper, nozzles, for introducing a hydrolysing agent, withdrawing the hydrolyzate and removing the plant residue, a cylindrical perforated partition, coaxially mounted inside the body with the formation of two chambers - external and internal, In this, a screw is installed in each chamber for transporting raw materials.

Аппарат содержит патрубки для подачи и вывода теплоносителя в теплообменники наружной камеры и в полый вал внутреннего шнека, привод шнеков. (SU 1541263, 07.02.1990).The apparatus contains nozzles for supplying and withdrawing heat carrier to the heat exchangers of the external chamber and to the hollow shaft of the internal screw, and the screw drive. (SU 1541263, 02/07/1990).

Недостаток его заключается в том, что при движении сырья в аппарате в наружной и внутренней камерах контакт раствора реакционного агента и гидролизуемого сырья осуществляется лишь на границе раздела перфорированной перегородкой соответствующих зон гидролиза и адсорбции, что не обеспечивает эффективное использование реакционного гидролизующего агента.Its disadvantage is that during the movement of raw materials in the apparatus in the outer and inner chambers, the contact of the solution of the reaction agent and the hydrolyzable raw material is carried out only at the interface between the perforated partition of the corresponding zones of hydrolysis and adsorption, which does not ensure the efficient use of the reaction hydrolyzing agent.

Ближайшим аналогом предложенного аппарата является аппарат для гидролиза растительного сырья, содержащий цилиндрический корпус, снабженный теплообменником, бункером загрузки сырья, патрубками для ввода гидролизующего агента, вывода гидролизата и отвода прогидролизованного сырья, расположенную коаксиально в корпусе цилиндрическую перфорированную перегородку, образующую внутреннюю и наружную сообщающиеся камеры, размещенные в них шнеки для транспортировки гидролизуемого сырья, один из которых расположенный во внутренней камере снабжен средством подачи теплоносителя, и привод шнеков (SU 1620487 А1, 15.01.1991).The closest analogue of the proposed apparatus is an apparatus for hydrolysis of plant materials, containing a cylindrical body, equipped with a heat exchanger, a feed hopper, nozzles for introducing a hydrolyzing agent, withdrawing the hydrolyzate and discharging the hydrolyzed raw material, located in a coaxial cylindrical perforated septum, forming an inner and an outer communicating chamber, augers placed in them for transporting hydrolyzable raw materials, one of which is located in the inner chamber It is loaded with a coolant supply means and a screw drive (SU 1620487 A1, 01/15/1991).

Недостаток этого аппарата заключается в недостаточно высокой производительности и степени гидролиза растительного сырья вследствие контакта реакционного агента и сырья лишь на границе раздела перфорированной перегородкой зон гидролиза и адсорбции агента на поступающих порциях исходного сырья.The disadvantage of this apparatus is the insufficiently high productivity and degree of hydrolysis of plant materials due to the contact of the reaction agent and the raw materials only at the interface between the perforated septum of the zones of hydrolysis and adsorption of the agent on incoming portions of the feedstock.

Технический результат изобретения заключается в повышении производительности аппарата, а также степени гидролиза растительного сырья.The technical result of the invention is to increase the productivity of the apparatus, as well as the degree of hydrolysis of plant materials.

Этот результат достигается тем, что в предложенном аппарате для гидролиза растительного сырья, содержащем цилиндрический корпус, снабженный теплообменником, бункером загрузки сырья, патрубками для ввода гидролизующего агента, вывода гидролизата и отвода прогидролизованного сырья, расположенную коаксиально в корпусе перфорированную перегородку, образующую внутреннюю и наружную сообщающиеся камеры, размещенные в них шнеки для транспортировки гидролизуемого сырья, один из которых расположенный во внутренней камере снабжен средством подачи теплоносителя, и привод шнеков, витки последних, расположенные в противофазе по длине камер, укреплены с различным шагом. Привод шнеков снабжен редуктором, регулирующим скорость вращения шнеков.This result is achieved by the fact that in the proposed apparatus for the hydrolysis of plant materials, containing a cylindrical body, equipped with a heat exchanger, a feed hopper, nozzles for introducing a hydrolyzing agent, withdrawing the hydrolyzate and discharging the hydrolyzed raw material, a perforated partition located coaxially in the housing, forming an inner and an outer communicating chambers placed in them augers for transporting hydrolyzable raw materials, one of which is located in the inner chamber is equipped with the coolant supply, and the auger drive, the turns of the latter located in antiphase along the length of the chambers, are strengthened with different steps. The screw drive is equipped with a gearbox that controls the speed of rotation of the screws.

Изобретение поясняется чертежом, на котором схематично изображен предложенный аппарат в продольном разрезе.The invention is illustrated in the drawing, which schematically shows the proposed apparatus in longitudinal section.

Аппарат содержит горизонтально установленный цилиндрический корпус 1, снабженный теплообменником 2, бункером 3 для загрузки исходного сырья, патрубком 4 для ввода реакционного агента, в частности ферментного раствора, патрубками 5 (верхним и нижним) для отвода воздуха гидролизата из корпуса и патрубком 6 для удаления прогидролизованного сырья, и цилиндрическую перфорированную перегородку 7, коаксиально установленную внутри корпуса с образованием двух сообщающихся камер: наружной 8 и внутренней 9. В каждой камере установлены соответственно шнеки 10 и 11.The apparatus comprises a horizontally mounted cylindrical body 1, equipped with a heat exchanger 2, a hopper 3 for loading the feedstock, a nozzle 4 for introducing a reaction agent, in particular an enzyme solution, nozzles 5 (upper and lower) for venting the hydrolyzate from the housing and a nozzle 6 for removing hydrolyzed raw materials, and a cylindrical perforated partition 7, coaxially mounted inside the housing with the formation of two communicating chambers: external 8 and internal 9. In each chamber are installed respectively screws 10 and 11.

Шнек 10 содержит полый вал 12 с витками 13, имеющий прорези 14, расположенный в наружной камере 8 коаксиально перфорированной перегородки 7.The screw 10 comprises a hollow shaft 12 with turns 13 having slots 14 located in the outer chamber 8 of the coaxially perforated partition 7.

Шнек 11 установлен во внутренней камере 9 и его витки 15 укреплены на полом валу 16, который снабжен средством для подачи в него теплоносителя, имеющим подводящий патрубок 17. Полый вал 16 снабжен также патрубком 18 для отвода теплоносителя. Теплообменник, расположенный снаружи на корпусе аппарата, имеет патрубки 19 и 20 для подвода и отвода теплоносителя.The screw 11 is installed in the inner chamber 9 and its turns 15 are mounted on the hollow shaft 16, which is equipped with a means for supplying coolant thereto with a supply pipe 17. The hollow shaft 16 is also equipped with a pipe 18 for draining the coolant. A heat exchanger located externally on the apparatus body has nozzles 19 and 20 for supplying and discharging a heat carrier.

Витки 13 и 15 шнеков 10 и 11, расположенные в противофазе по длине камер, укреплены с различным шагом, т.е. там, где у шнека 10 больший шаг витков, у шнека 11 меньший шаг. Шнеки приводятся во вращение приводом 21, содержащим редуктор 22, регулирующим скорость их вращения. Корпус аппарата снабжен перфорированным конусом 23 для отвода гидролизата и патрубком 24 для подвода острого пара.The turns 13 and 15 of the screws 10 and 11 located in antiphase along the length of the chambers are reinforced with different pitch, i.e. where the screw 10 has a larger pitch, the screw 11 has a smaller pitch. The screws are driven into rotation by a drive 21, comprising a gearbox 22, which controls the speed of their rotation. The casing of the apparatus is equipped with a perforated cone 23 for removal of the hydrolyzate and a pipe 24 for supplying sharp steam.

Аппарат работает следующим образом.The device operates as follows.

Для процесса ферментативного гидролиза в бункер 3 загружают сырье (бумагу, картон, опилки, солому и т.д.) и через патрубок 24 подают острый пар для стерилизации сырья и корпуса. При движении сырья вдоль камеры 8 оно подпрессовывается шнеком 10. В теплообменник 2 через патрубок 19 и в полый вал 16 шнека 11 через патрубок 17 подается теплоноситель с различной температурой для создания оптимальной температуры в наружной 8 и внутренней 9 камерах. Через патрубок 4 вводят раствор ферментного препарата, который контактирует с сырьем и продвигается с ним шнеком 10 к входу в камеру 9. Сырье с реакционным агентом при помощи шнека 11 транспортируется в противоположном направлении в зоне выгрузки. За счет различного шага витков на наружном 10 и внутреннем 11 шнеках, их расположения в противофазе гидролизующий раствор принудительно циркулирует через перфорированную перегородку 7 между внутренней 9 и наружной 8 камерами. В камере 9 протекает процесс гидролиза и гидролизат, содержащий растворимые сахара, выводится через нижний патрубок 5. Прогидролизованное сырье выводится через патрубок 6.For the enzymatic hydrolysis process, raw materials (paper, cardboard, sawdust, straw, etc.) are loaded into the hopper 3 and sharp steam is supplied through the pipe 24 to sterilize the raw materials and the casing. When the raw material moves along the chamber 8, it is pressed by the screw 10. Through the pipe 19 and into the hollow shaft 16 of the screw 11, heat transfer agent with different temperature is supplied through the pipe 17 to create the optimum temperature in the outer 8 and inner 9 chambers. Through the pipe 4, a solution of the enzyme preparation is introduced, which is in contact with the raw material and is moved with the screw 10 to the entrance to the chamber 9. The raw materials with the reaction agent are transported using the screw 11 in the opposite direction in the discharge zone. Due to the different pitch of the turns on the outer 10 and inner 11 screws, their location in antiphase, the hydrolysis solution is forced to circulate through the perforated partition 7 between the inner 9 and outer 8 chambers. In the chamber 9, the hydrolysis process proceeds and the hydrolyzate containing soluble sugars is discharged through the lower pipe 5. The hydrolyzed feed is discharged through the pipe 6.

Редуктор 22 регулирует скорость вращения шнеков, что позволяет изменять скорость протекающего гидролиза в зависимости от реакционной способности субстратов. По сравнению с известным устройством через перфорированную перегородку осуществляется полный рецикл реакционного агента в аппарате и в то же время постоянный контакт жидкой фазы с сырьем и очистка поверхности перфорации. Таким образом, увеличивается производительность аппарата и повышается степень гидролиза растительного сырья.The reducer 22 controls the speed of rotation of the screws, which allows you to change the speed of the proceeding hydrolysis depending on the reactivity of the substrates. Compared with the known device, a complete recycling of the reaction agent in the apparatus is carried out through a perforated baffle and at the same time, the liquid phase is constantly contacted with the feed and the perforation surface is cleaned. Thus, the productivity of the apparatus increases and the degree of hydrolysis of plant materials increases.

Claims

An apparatus for hydrolysis of plant materials, containing a cylindrical body, equipped with a heat exchanger, a feed hopper, nozzles for introducing a hydrolyzing agent, withdrawing the hydrolyzate and discharging the hydrolyzed raw material, a cylindrical perforated partition located coaxially in the body, forming internal and external communicating chambers, the augers placed in them for transporting hydrolyzable raw materials, one of which, located in the inner chamber, is equipped with a coolant supply means, and a screw drive s, characterized in that the turns of one of the screws are in antiphase relative to the turns of the other screw along the length of the chambers and the turns of the screws are strengthened with different steps, while the drive is equipped with a gearbox that controls the speed of rotation of the screws.