RU2304619C2 - Method of production of alcohol and device for realization of this method - Google Patents
Method of production of alcohol and device for realization of this method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2304619C2 RU2304619C2 RU2005102748/13A RU2005102748A RU2304619C2 RU 2304619 C2 RU2304619 C2 RU 2304619C2 RU 2005102748/13 A RU2005102748/13 A RU 2005102748/13A RU 2005102748 A RU2005102748 A RU 2005102748A RU 2304619 C2 RU2304619 C2 RU 2304619C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alcohol
- condenser
- evaporator
- wort
- condensation
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
Landscapes
- Non-Alcoholic Beverages (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к процессам производства спирта и переработки крахмалсодержащего сырья, преимущественно зерновых культур.The invention relates to processes for the production of alcohol and the processing of starch-containing raw materials, mainly cereals.
Известен способ производства спирта, включающий сбраживание сусла в бродильном чане, циркуляцию сусла по внешнему замкнутому контуру, вакуумную отгонку водно-спиртовых паров и последующую их конденсацию (RU 2230788 С2, 2001 г.).A known method for the production of alcohol, including the fermentation of wort in a fermentation tank, the circulation of the wort on an external closed loop, vacuum distillation of water-alcohol vapors and their subsequent condensation (RU 2230788 C2, 2001).
Вакуумную отгонку паров и их конденсацию ведут совместно с выделяющимся при брожении углекислым газом.Vacuum distillation of vapors and their condensation is carried out together with carbon dioxide released during fermentation.
Недостатками указанного технического решения являются существенное увеличение объемов откачиваемой паро-газовой смеси, что накладывает дополнительные требования к вакуумному оснащению процесса, и наличие значительного количества неконденсирующихся газов в паровой фазе, что приводит к увеличению габаритов теплообменного оборудования и усложненности процесса технологии получения спирта в целом.The disadvantages of this technical solution are a significant increase in the volume of pumped vapor-gas mixture, which imposes additional requirements for the vacuum equipment of the process, and the presence of a significant amount of non-condensable gases in the vapor phase, which leads to an increase in the dimensions of the heat exchange equipment and the complexity of the process for producing alcohol in general.
Ближайшим техническим решением является способ производства спирта, включающий сбраживание сусла в бродильном чане, предварительный отвод углекислого газа, циркуляцию сусла по внешнему замкнутому контуру с вакуумной отгонкой водно-спиртовых паров и последующую конденсацию (GB 2054645 А, 1981 г.).The closest technical solution is a method for producing alcohol, including fermentation of wort in a fermentation tank, preliminary removal of carbon dioxide, circulation of the wort through an external closed circuit with vacuum distillation of water-alcohol vapors and subsequent condensation (GB 2054645 A, 1981).
Для более полного извлечения спирта сусло после вакуумной отгонки разделяют на два потока, один из которых в порядке рециркуляции возвращают в бродильный чан, а другой поток сусла подвергают сепарации и из образованной жидкости повторно отгоняют спирт в дополнительной емкости.For a more complete extraction of alcohol, the wort after vacuum distillation is divided into two streams, one of which is returned to the fermentation tank in the recirculation order, and the other wort stream is separated and alcohol is again distilled from the formed liquid in an additional container.
Недостатком указанного технического решения является значительная энергоемкость процесса производства спирта и связанные с этим энергозатраты.The disadvantage of this technical solution is the significant energy intensity of the alcohol production process and the associated energy costs.
Известно устройство для производства спирта, содержащее бродильный чан с внешним циркуляционным контуром по суслу, вакуум-насос и сборник образованного конденсата (RU 2230788 С2, 2001 г.).A device for the production of alcohol containing a fermentation tank with an external circulation circuit for the wort, a vacuum pump and a collection of condensate formed (RU 2230788 C2, 2001).
Вакуум-насос в указанном техническом решении подключен непосредственно к газовому объему бродильного чана.The vacuum pump in the specified technical solution is connected directly to the gas volume of the fermentation tank.
Недостатком указанного технического решения является вспенивание сусла в бродильном чане в процессе вакууммирования и образование на поверхности сусла значительного слоя пены, что приводит к увеличению габаритов бродильного чана и всего устройства в целом.The disadvantage of this technical solution is the foaming of the wort in the fermentation tank during the vacuum process and the formation on the surface of the wort of a significant layer of foam, which leads to an increase in the size of the fermentation tank and the whole device.
Ближайшим техническим решением изобретения является устройство для производства спирта, содержащее бродильный чан с внешним циркуляционным контуром по суслу, встроенный в контур испаритель, снабженный вакуумной линией с, по крайней мере, одним вакуум-насосом, связанный с испарителем конденсатор паров и сборник образованного конденсата (GB 2054645 А, 1981 г.).The closest technical solution of the invention is a device for the production of alcohol, containing a fermentation tank with an external circulation circuit for wort, an evaporator integrated in the circuit, equipped with a vacuum line with at least one vacuum pump, a vapor condenser and a condensate collector (GB 2054645 A, 1981).
В циркуляционный контур по суслу встроены сепаратор и дополнительная емкость отгонки спирта из отсепарированного сусла.According to the wort, a separator and an additional capacity for distilling alcohol from the separated wort are built into the circulation loop.
Недостатком указанного технического решения являются значительные габариты оборудования и энергоемкость процесса производства спирта.The disadvantage of this technical solution is the significant dimensions of the equipment and the energy intensity of the alcohol production process.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в снижении энергозатрат при производстве спирта и уменьшении габаритов технологического оборудования.The technical result to which the invention is directed is to reduce energy consumption in the production of alcohol and reduce the size of the process equipment.
Указанный технический результат в части способа достигается тем, что в способе производства спирта, предусматривающем сбраживание сусла в бродильном чане, предварительный отвод из него углекислого газа, циркуляцию сусла по внешнему замкнутому контуру с вакуумной отгонкой водно-спиртовых паров и последующую их конденсацию, конденсацию водно-спиртовых паров осуществляют в два последовательных этапа, на первом из которых конденсацию ведут в условиях разрежения на теплообменной поверхности, температуру которой устанавливают такой, что на ней конденсируется часть поступивших водно-спиртовых паров, а на втором этапе осуществляют окончательную конденсацию на струях охлажденного водно-спиртового конденсата, при этом давление в конденсаторе и испарителе регулируют путем изменения количества сконденсированной части паров в конденсаторе, а сусло после отгонки перед подачей в бродильный чан нагревают.The specified technical result in terms of the method is achieved by the fact that in the method for producing alcohol, which provides for the fermentation of wort in a fermentation tank, preliminary removal of carbon dioxide from it, circulation of the wort along an external closed circuit with vacuum distillation of water-alcohol vapors and their subsequent condensation, condensation of water-water alcohol vapors are carried out in two consecutive stages, in the first of which condensation is carried out under vacuum conditions on a heat exchange surface, the temperature of which is set such that a part of the incoming water-alcohol vapors is condensed, and at the second stage, the final condensation is carried out on the jets of the cooled water-alcohol condensate, while the pressure in the condenser and the evaporator is controlled by changing the amount of the condensed part of the vapors in the condenser, and the wort after distillation before being fed to the fermenter the vat is heated.
Указанный технический результат в части устройства достигается тем, что в устройстве для производства спирта, содержащем бродильный чан с внешним циркуляционным контуром по суслу, встроенный в контур испаритель, снабженный вакуумной линией с, по крайней мере, одним вакуум-насосом, связанный с испарителем конденсатор паров и сборник образованного конденсата, конденсатор встроен в вакуумную линию, а вакуум-насос выполнен в виде струйного аппарата, пассивное сопло которого подключено к полости конденсатора, а выход и активное сопло сообщены со сборником конденсата, причем в циркуляционный контур по суслу после испарителя встроен нагреватель.The specified technical result in terms of the device is achieved by the fact that in the device for the production of alcohol containing a fermentation tank with an external circulation wort, an evaporator integrated in the circuit, equipped with a vacuum line with at least one vacuum pump, a vapor condenser connected to the evaporator and a condensate collector, the condenser is integrated in the vacuum line, and the vacuum pump is made in the form of a jet apparatus, the passive nozzle of which is connected to the capacitor cavity, and the outlet and the active nozzle are comm They are equipped with a condensate collector, and a heater is built into the circulation circuit after the evaporator according to the must.
В вакуумную линию перед конденсатором может быть встроен дополнительный вакуум-насос.An additional vacuum pump can be integrated in the vacuum line in front of the condenser.
На чертеже схематично изображено предложенное устройство, реализующее описанный способ производства спирта.The drawing schematically shows the proposed device that implements the described method for the production of alcohol.
Устройство для производства спирта содержит бродильный чан 1 с внешним циркуляционным контуром 2 по суслу, встроенный в контур 2 испаритель 3, снабженный в свою очередь вакуумной линией 4 с, по крайней мере, одним вакуум-насосом 5, связанный с испарителем 3 конденсатор 6 паров и сборник 7 образованного конденсата. Конденсатор 6 встроен в вакуумную линию 4, а вакуум-насос 5 выполнен в виде струйного аппарата, пассивное сопло которого подключено к полости конденсатора 6, а выход и активное сопло сообщены со сборником 7 конденсата, причем в циркуляционный контур 2 по суслу после испарителя 3 встроен нагреватель 8.The device for the production of alcohol contains a fermentation tank 1 with an external circulation circuit 2 according to the wort, an evaporator 3 integrated in circuit 2, and equipped in turn with a vacuum line 4 s, at least one vacuum pump 5, a vapor condenser 6 connected to the evaporator 3 and collector 7 formed condensate. The condenser 6 is built into the vacuum line 4, and the vacuum pump 5 is made in the form of a jet apparatus, the passive nozzle of which is connected to the cavity of the condenser 6, and the output and the active nozzle are in communication with the condensate collector 7, and in the circulation circuit 2, according to the wort after the evaporator 3, is integrated heater 8.
В общем случае, для создания разрежения в испарителе 3, может быть использован вакуум-насос любого исполнения, однако выполнение его в виде струйного аппарата с описанным подключением сопел исключает потери спирта с газовой составляющей и обеспечивает повышение степени извлечения спирта.In the general case, to create a vacuum in the evaporator 3, a vacuum pump of any design can be used, however, its execution in the form of a jet apparatus with the described nozzle connection eliminates the loss of alcohol with a gas component and provides an increase in the degree of alcohol extraction.
Кроме того, в вакуумную линию 4 перед конденсатором 6 может быть встроен дополнительный вакуум-насос 9. Бродильный чан 1 может быть снабжен вспомогательным охлаждающим контуром 10 с теплообменником 11.In addition, an additional vacuum pump 9 can be integrated in front of the condenser 6 in the vacuum line 4. The fermentation tank 1 can be equipped with an auxiliary cooling circuit 10 with a heat exchanger 11.
Описываемый способ осуществляется следующим образом.The described method is as follows.
В бродильном чане 1 затворяют сусло и выбраживают его при атмосферном давлении. При необходимости, для поддержания оптимальной температуры брожения сусла, его прокачивают по вспомогательному охлаждающему контуру 10. В процессе брожения происходят накопление спирта в массе сусла и выделение углекислого газа. Углекислый газ постоянно отводится из чана 1 по технологическому назначению (при необходимости через устройства спиртоулавливания), и при полном прекращении процесса брожения сусло подается в циркуляционный контур 2, прокачивается через испаритель 3, нагреватель 8 и возвращается в бродильный чан 1. Давление в испарителе 3 поддерживается несколько ниже давления вскипания бинарной водно-спиртовой смеси при рабочей температуре сусла, которое раздается в испарителе 3 струями и в условиях пониженного давления находящиеся в составе сусла спирт и вода вскипают и в виде водно-спиртовых паров с примесью некоторого количества углекислого газа откачивается через вакуумную линию 4. Частично освобожденное от спирта сусло подогревается в нагревателе 8 до требуемой рабочей температуры и подается в бродильный чан. Циркуляцию сусла по контуру 2 поддерживают до полного выхода из его состава спирта, по завершении чего выработавшееся сусло сливают, и бродильный чан 1 заполняют свежей порцией сусла. В процессе циркуляции содержание спирта в сусле постоянно снижается, и для его дальнейшего извлечения осуществляют взаимную корректировку рабочей температуры сусла и значения давления в испарителе 3. Водно-спиртовые пары с примесью газов откачиваются из испарителя 3 вакуум-насосом 5 при рабочей температуре сусла и в процессе движения по вакуумной линии 4 поступают в конденсатор 6, в котором реализуется первый этап конденсации паров. Первый этап конденсации ведут в условиях разрежения на теплообменной поверхности, температуру которой выбирают с тем, чтобы из поступившего количества водно-спиртовых паров сконденсировалось лишь определенное, заданное их количество. Таким образом, путем регулирования количества сконденсированной части паров в конденсаторе 6 поддерживается и регулируется требуемое значение давления как в самом конденсаторе 6, так и в испарителе 3. Далее смесь конденсата с несконденсированными парами и примесью углекислого газа поступает на второй окончательный этап конденсации, после чего образованный конденсат отводится в сборник конденсата. Второй этап конденсации организуют на струях охлажденного вводно-спиртового конденсата, в результате чего достигается полное отделение спирта от газовой составляющей без увеличения водного компонента в водно-спиртовом конденсате.In the fermentation tank 1, the wort is closed and it is fermented at atmospheric pressure. If necessary, in order to maintain the optimum temperature of the wort fermentation, it is pumped along the auxiliary cooling circuit 10. During the fermentation, alcohol accumulates in the wort mass and carbon dioxide is released. Carbon dioxide is constantly discharged from tank 1 for technological purposes (if necessary, through alcohol recovery devices), and when the fermentation process is completely stopped, the wort is fed into circulation circuit 2, pumped through evaporator 3, heater 8 and returned to fermentation tank 1. The pressure in evaporator 3 is maintained slightly lower than the boiling pressure of the binary water-alcohol mixture at the working temperature of the wort, which is distributed in the evaporator in 3 jets and under reduced pressure, the wort in the wort and boil water in a water-alcohol vapor with an admixture of a certain amount of carbon dioxide pumped through the vacuum line 4. The partially freed from alcohol wort is heated in a heater 8 to the desired operating temperature and fed to the fermentation tank. The wort circulation along circuit 2 is maintained until the alcohol completely exits its composition, after which the developed wort is drained, and the fermentation tank 1 is filled with a fresh portion of the wort. During the circulation, the alcohol content in the wort is constantly reduced, and for its further extraction, the wort working temperature and pressure values in the evaporator 3 are mutually adjusted. Water-alcohol vapors mixed with gases are pumped out of the evaporator 3 with a vacuum pump 5 at the wort working temperature and in the process movements along the vacuum line 4 enter the condenser 6, in which the first stage of vapor condensation is realized. The first stage of condensation is carried out under rarefaction conditions on a heat-exchange surface, the temperature of which is chosen so that only a certain, predetermined amount is condensed from the received amount of water-alcohol vapors. Thus, by controlling the amount of the condensed part of the vapor in the condenser 6, the required pressure value is maintained and regulated both in the condenser 6 and in the evaporator 3. Next, the condensate mixture with non-condensed vapors and an admixture of carbon dioxide enters the second final stage of condensation, after which condensate is discharged to the condensate collector. The second stage of condensation is organized on jets of chilled water-alcohol condensate, as a result of which complete separation of alcohol from the gas component is achieved without increasing the water component in the water-alcohol condensate.
При необходимости получения более глубокого вакуума в вакуумную линию 4 перед конденсатором 6 может быть встроен дополнительный вакуум-насос 9, при этом регулированием количества сконденсированных паров на первом этапе устанавливают требуемое значение давления на выходе из вакуум-насоса 9, тем самым определяя итоговое давление в испарителе 3.If it is necessary to obtain a deeper vacuum, an additional vacuum pump 9 can be built in front of the condenser 6 in the vacuum line 4, while controlling the number of condensed vapors at the first stage, the required pressure value at the outlet of the vacuum pump 9 is set, thereby determining the final pressure in the evaporator 3.
Давление в испарителе 3 складывается из парциальных давлений спирта, воды и диоксида углерода и определяется только крепостью бражки и температурой.The pressure in the evaporator 3 is the sum of the partial pressures of alcohol, water and carbon dioxide and is determined only by the strength of the mash and temperature.
Предельная температура бражки ограничивается термотолерантностью (температурной устойчивостью) дрожжевых клеток, осуществляющих сбраживание сахаросодержащего сырья, и находится на уровне 35-40°С.The maximum temperature of the mash is limited by thermal tolerance (temperature stability) of yeast cells that ferment sugar-containing raw materials, and is at the level of 35-40 ° С.
Концентрация спирта в бражке по ходу процесса меняется от 0% (начало процесса) до порядка 4-6% в середине. Отгонка полностью сбраженного сусла для ускорения процесса может производиться при повышенных температурах, например, 60-80°С.The concentration of alcohol in the mash during the process varies from 0% (beginning of the process) to about 4-6% in the middle. Distillation of the fully fermented wort to speed up the process can be carried out at elevated temperatures, for example, 60-80 ° C.
Конденсатор 6 в вакуумном тракте служит для снижения нагрузки на струйный вакуум-насос 5, а в ряде случаев для поддержания его работы в эффективном расчетном режиме.The capacitor 6 in the vacuum path serves to reduce the load on the jet vacuum pump 5, and in some cases to maintain its operation in an efficient design mode.
Дополнительный вакуум-насос 9 предназначен для создания определенного давления парогазовой смеси перед струйным вакуум-насосом 5, поскольку требуемая степень улавливания (конденсации) спирта прямо определяется величиной этого давления при установленной температуре рабочего спирто-водяного раствора, прокачиваемого через струйный вакуум-насос 5.An additional vacuum pump 9 is designed to create a certain pressure of the vapor-gas mixture in front of the jet vacuum pump 5, since the required degree of trapping (condensation) of alcohol is directly determined by the value of this pressure at the set temperature of the working alcohol-water solution pumped through the jet vacuum pump 5.
Таким образом, предложенное техническое решение снижает энергозатраты при производстве спирта, уменьшает габариты технологического оборудования и обеспечивает более полное извлечение спирта из сусла.Thus, the proposed technical solution reduces energy consumption in the production of alcohol, reduces the dimensions of technological equipment and provides a more complete extraction of alcohol from the wort.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005102748/13A RU2304619C2 (en) | 2005-02-07 | 2005-02-07 | Method of production of alcohol and device for realization of this method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005102748/13A RU2304619C2 (en) | 2005-02-07 | 2005-02-07 | Method of production of alcohol and device for realization of this method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005102748A RU2005102748A (en) | 2006-07-20 |
| RU2304619C2 true RU2304619C2 (en) | 2007-08-20 |
Family
ID=37028185
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005102748/13A RU2304619C2 (en) | 2005-02-07 | 2005-02-07 | Method of production of alcohol and device for realization of this method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2304619C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2753374C1 (en) * | 2020-10-08 | 2021-08-13 | Сергей Анатольевич Ермаков | Method for continuous production of ethyl alcohol |
| RU2778560C1 (en) * | 2021-09-14 | 2022-08-22 | Сергей Анатольевич Ермаков | Apparatus for producing ethyl alcohol |
-
2005
- 2005-02-07 RU RU2005102748/13A patent/RU2304619C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2753374C1 (en) * | 2020-10-08 | 2021-08-13 | Сергей Анатольевич Ермаков | Method for continuous production of ethyl alcohol |
| RU2778560C1 (en) * | 2021-09-14 | 2022-08-22 | Сергей Анатольевич Ермаков | Apparatus for producing ethyl alcohol |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005102748A (en) | 2006-07-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108103112B (en) | Process for producing fuel ethanol by using corn starch as raw material | |
| CN102037128B (en) | Purification treatment method for fermented alcohol | |
| US4425433A (en) | Alcohol manufacturing process | |
| US4564595A (en) | Alcohol manufacturing process | |
| WO2012011285A1 (en) | Device for producing ethanol and method for producing ethanol | |
| CN106591379A (en) | Alcohol production method based on comprehensive utilization of waste water | |
| CN107418979A (en) | A kind of alcohol fuel energy-saving clean production method | |
| CN212102640U (en) | System for preparing acetic anhydride by acetic acid cracking-ketene method | |
| RU2304619C2 (en) | Method of production of alcohol and device for realization of this method | |
| CN111908691A (en) | Method and system for co-producing protein powder by evaporation concentration and rectification of fermented liquor | |
| CN209243063U (en) | A kind of resource utilization system of brewed spirit by-product yellow water | |
| CN106431884A (en) | Device and method for preparing butyric acid through butyraldehyde oxidation | |
| CN110981696A (en) | Process and system for producing fuel ethanol by using double-coarse single-fine three-tower distillation low-concentration fermented mash | |
| WO2010070716A1 (en) | Method of producing ethanol and apparatus therefor | |
| CN210495282U (en) | Four-tower distillation and membrane separation integrated system | |
| CN212356909U (en) | Fermented mash evaporation concentration and rectification protein powder co-production system | |
| CN213724893U (en) | Ethanol distillation pilot system | |
| CN107353206A (en) | The production method and its system for the dimethyl carbonate that a kind of ester exchange catalyst can be recycled | |
| CN211522068U (en) | System for producing fuel ethanol by using double-coarse single-fine three-tower distillation low-concentration fermented mash | |
| WO2012103609A1 (en) | Process for producing ethanol from the fermentation of sugar sources in a fermentation medium with high ethanol content | |
| CN202173793U (en) | Alcohol prefractionator reboiling system using centrifugal clear liquid as cyclic medium | |
| CN206626979U (en) | A kind of desalinization inversely cools down fixed gas system with multistage condenser | |
| CN110468162B (en) | Production process and device for preparing fuel ethanol by one-time phase transition method | |
| CN101696152B (en) | Method and device for separating cellulosic ethanol | |
| CN107062927A (en) | A kind of desalinization inversely cools down fixed gas system and its technique with multistage condenser |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110208 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20120310 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140208 |