RU2694324C2 - Compact reactor for enzymatic treatment - Google Patents
Compact reactor for enzymatic treatment Download PDFInfo
- Publication number
- RU2694324C2 RU2694324C2 RU2017109898A RU2017109898A RU2694324C2 RU 2694324 C2 RU2694324 C2 RU 2694324C2 RU 2017109898 A RU2017109898 A RU 2017109898A RU 2017109898 A RU2017109898 A RU 2017109898A RU 2694324 C2 RU2694324 C2 RU 2694324C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat exchanger
- reactor
- chamber
- reaction
- reactor according
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- 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
- C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- 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
- C12M27/00—Means for mixing, agitating or circulating fluids in the vessel
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/14—Production of inert gas mixtures; Use of inert gases in general
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- 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
- C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
- C12M1/02—Apparatus for enzymology or microbiology with agitation means; with heat exchange means
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- 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
- C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
- C12M1/04—Apparatus for enzymology or microbiology with gas introduction means
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- 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
- C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
- C12M1/16—Apparatus for enzymology or microbiology containing, or adapted to contain, solid media
- C12M1/18—Multiple fields or compartments
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- 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
- C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
- C12M1/40—Apparatus specially designed for the use of free, immobilised, or carrier-bound enzymes, e.g. apparatus containing a fluidised bed of immobilised enzymes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- 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
- C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
- C12M21/18—Apparatus specially designed for the use of free, immobilized or carrier-bound enzymes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- 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
- C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
- C12M23/02—Form or structure of the vessel
- C12M23/06—Tubular
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- 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
- C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
- C12M23/24—Gas permeable parts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- 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
- C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
- C12M23/44—Multiple separable units; Modules
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- 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
- C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
- C12M23/58—Reaction vessels connected in series or in parallel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- 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
- C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
- C12M29/06—Nozzles; Sprayers; Spargers; Diffusers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- 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
- C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
- C12M29/06—Nozzles; Sprayers; Spargers; Diffusers
- C12M29/08—Air lift
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- 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
- C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
- C12M29/24—Recirculation of gas
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- 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
- C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
- C12M41/12—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of temperature
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- 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
- C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
- C12M41/12—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of temperature
- C12M41/18—Heat exchange systems, e.g. heat jackets or outer envelopes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- 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
- C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
- C12M41/12—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of temperature
- C12M41/18—Heat exchange systems, e.g. heat jackets or outer envelopes
- C12M41/22—Heat exchange systems, e.g. heat jackets or outer envelopes in contact with the bioreactor walls
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- 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
- C12M45/00—Means for pre-treatment of biological substances
- C12M45/09—Means for pre-treatment of biological substances by enzymatic treatment
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к типу реактора, который описан в преамбуле пункта 1 формулы изобретения.The present invention relates to the type of reactor, which is described in the preamble of paragraph 1 of the claims.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND
При проведении, например, ферментативной обработки органических материалов в целях осуществления их гидролиза (разложения), для достижения требуемого результата необходимо регулировать температуру материала и продолжительность воздействия ферментов на материал (продолжительность контакта). Слишком большая или слишком малая продолжительность контакта отрицательно влияет на продукт, получаемый в способе, и может вызывать проблемы при дополнительной обработке материала и/или негативно сказываться на качестве готового продукта, получаемого в процессе изготовления. Таким образом, основной задачей является установление должной продолжительности контакта.When conducting, for example, enzymatic processing of organic materials in order to carry out their hydrolysis (decomposition), to achieve the desired result, it is necessary to adjust the temperature of the material and the duration of the effect of enzymes on the material (duration of contact). Too long or too short contact time adversely affects the product obtained in the process and may cause problems with additional processing of the material and / or adversely affect the quality of the finished product obtained in the manufacturing process. Thus, the main task is to establish the proper duration of the contact.
При использовании промышленных ферментов для гидролиза или другой ферментативной обработки к сырьевому материалу добавляют подходящие ферменты. После добавления и распределения ферментов в сырьевом материале важно обеспечить постоянное перемешивание смеси для установления достаточного контакта между ферментом и сырьевым материалом. Как отмечено выше, важно, чтобы ферменты находились в контакте с сырьевым материалом в течение определенного интервала времени. Таким образом, важно, чтобы по истечении этого интервала времени ферментативное разложение быстро прекратилось, и процесс не зашел слишком далеко. Обычно процесс прекращают нагреванием смеси сырьевого материала и ферментов до температуры, при которой ферменты разрушаются (инактивируются).When using industrial enzymes for hydrolysis or other enzymatic processing, suitable enzymes are added to the raw material. After the addition and distribution of enzymes in the raw material, it is important to ensure that the mixture is constantly stirred to establish sufficient contact between the enzyme and the raw material. As noted above, it is important that the enzymes are in contact with the raw material for a certain period of time. Thus, it is important that after this time interval the enzymatic decomposition is quickly stopped, and the process does not go too far. Usually the process is stopped by heating the mixture of raw material and enzymes to a temperature at which the enzymes are destroyed (inactivated).
Подобные проблемы могут возникать в ряде других химических способов, где важно получение гомогенной смеси компонентов, а также важно контролировать продолжительность реакции, которая не должна значительно превышать или быть менее оптимальной продолжительности, если требуется получить конечный продукт необходимого качества.Similar problems can arise in a number of other chemical methods, where it is important to obtain a homogeneous mixture of components, and it is also important to control the duration of the reaction, which should not significantly exceed or be less than the optimal duration if it is necessary to obtain a final product of the required quality.
Самым простым способом, позволяющим достичь требуемой продолжительности контакта, является применение реакторов периодического действия, работающих с "партиями" материала. В устройствах периодического действия определенный объем (резервуар или подобную емкость) выдерживают при определенных условиях в течение определенного времени, и затем процесс прекращают. Как уже было отмечено, в ферментативных способах для инактивации фермента применяют дополнительное нагревание. В промышленном производстве производят обработку больших объемов, которые сложно достаточно быстро нагреть, если их обрабатывают в виде партии. Альтернативой является обработка множества партий малого объема, но это приводит к непропорциональному росту стоимости производства.The simplest way to achieve the required contact duration is to use batch reactors that work with “batches” of material. In batch devices, a certain volume (tank or similar capacity) is kept under certain conditions for a certain time, and then the process is terminated. As already noted, additional enzyme heating is used in enzymatic methods to inactivate the enzyme. In industrial production, large volumes are processed, which are difficult to heat quickly enough if they are treated as a batch. The alternative is to process multiple batches of small volume, but this leads to a disproportionate increase in production costs.
Способы периодического действия имеют и другие недостатки по сравнению со способами непрерывного действия, независимо от того, включают ли эти способы ферментативную обработку. Одним из таких недостатков является гораздо более частый запуск и останов способа. Это трудозатратно, и такие способы труднее автоматизировать, чем непрерывные способы. Кроме того, рабочие условия во время запуска и остановки обычно более нестабильны, чем это допустимо.Intermittent methods have other disadvantages as compared to continuous methods, regardless of whether these methods include enzymatic treatment. One of these drawbacks is much more frequent start and stop of the method. It is labor intensive, and such methods are more difficult to automate than continuous methods. In addition, the operating conditions during start-up and shutdown are usually more unstable than is acceptable.
Цель состоит в создании непрерывного потока гомогенно смешанного сырьевого материала, причем протекающие в материале процессы должны быть инактивированы в течение определенного интервала времени. Пропускание непрерывного потока сырьевых материалов через большой контейнер, в котором происходит "полное смешивание", не является хорошим решением, поскольку в этом случае очень сложно контролировать продолжительность контакта между индивидуальными компонентами.The goal is to create a continuous stream of homogeneously mixed raw material, and the processes occurring in the material must be inactivated during a certain time interval. Passing a continuous stream of raw materials through a large container in which "full mixing" takes place is not a good solution, since in this case it is very difficult to control the duration of contact between the individual components.
Реактор для ферментативной обработки сырьевого материала рассмотрен в Норвежском патенте No. 322996 (WO 2006/126891). Обработку производят в расположенном по существу вертикально реакторе, имеющем отдельные реакционные камеры, причем материал в каждой камере подвергается механическому перемешиванию с помощью мешалки и переносится в находящуюся ниже соседнюю камеру под действием силы тяжести. Реактор обеспечивает подходящее время удержания и подходящее условия для всех обрабатываемых материалов.The reactor for enzymatic processing of the raw material is discussed in Norwegian patent No. 322996 (WO 2006/126891). The treatment is carried out in a substantially vertical reactor with separate reaction chambers, the material in each chamber being mechanically agitated using a stirrer and transferred to the adjacent chamber below under the action of gravity. The reactor provides suitable retention times and suitable conditions for all materials being processed.
В частности, для обработки сырья морского происхождения важно, чтобы обработка на борту начиналась как можно скорее после вылова. Таким образом, важно, чтобы обработка происходила в компактном оборудовании, на свойства которого не слишком влияет волнение на море, которое вызывает крен корабля.In particular, for the processing of raw materials of marine origin, it is important that the processing on board begins as soon as possible after the catch. Thus, it is important that the processing takes place in compact equipment, the properties of which are not too affected by the excitement at sea, which causes the ship to roll.
ЗАДАЧИ ИЗОБРЕТЕНИЯOBJECTIVES OF THE INVENTION
Задача настоящего изобретения состоит в предоставлении системы и/или реактора для гидролиза сырьевого материала, в котором могут быть обеспечены стабильные реакционные условия для всего подаваемого материала, независимо от изменений внешних условий.The object of the present invention is to provide a system and / or reactor for the hydrolysis of the raw material, in which stable reaction conditions can be ensured for the whole feed material, regardless of changes in external conditions.
Задача настоящего изобретения также состоит в предоставлении реактора, который сочетает в себе преимущества периодических способов и непрерывных способов в тех случаях, когда критическим параметром, от которого зависит качество продукта, является продолжительность контакта между компонентами.The object of the present invention is also to provide a reactor that combines the advantages of periodic methods and continuous methods in cases where the duration of contact between the components is a critical parameter on which the quality of the product depends.
Другая задача настоящего изобретения состоит в достижении означенных выше целей с помощью удобного и недорогого способа, реализуемого в промышленном масштабе.Another objective of the present invention is to achieve the above objectives using a convenient and inexpensive method implemented on an industrial scale.
Конкретная задача настоящего изобретения состоит в предоставлении реактора для гидролиза сырьевого материала морского происхождения на борту корабля, т.е. в ограниченном пространстве, в котором могут поддерживаться стабильные реакционные условия при различной силе ветра и волнении.A specific object of the present invention is to provide a reactor for the hydrolysis of raw material of marine origin on board a ship, i.e. in a limited space in which stable reaction conditions can be maintained at different wind strength and waves.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF INVENTION
Рассмотренные выше задачи могут быть решены посредством создания реактора по п. 1 формулы изобретения. Предпочтительные воплощения изобретения раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения.The above problems can be solved by creating a reactor according to claim 1 of the claims. Preferred embodiments of the invention are disclosed in the dependent claims.
Материал, обрабатываемый в реакторе, может быть назван как "сырьевым материалом", так и "материалом".The material processed in the reactor can be called both a “raw material” and a “material”.
Реактор согласно настоящему изобретению может быть изготовлен в виде компактного устройства, и внешне реактор может иметь форму размещенного «стоймя» цилиндра, в котором реакционные камеры размещены с заданным наклоном относительно горизонтальной плоскости, в то время как реактор в целом ориентирован по существу вертикально. Реакционные камеры имеют трубчатую форму и предпочтительно имеют круглое поперечное сечение; исключения представлены в приложенных графических материалах и их обсуждении. Наклон каждой камеры может быть различным, но предпочтительно он составляет по меньшей мере 1/10 (отношение вертикально/горизонтально) [5,7 градусов]. В некоторых воплощениях наклон может составлять 1/5 [11,3 градусов].The reactor according to the present invention can be manufactured as a compact device, and the external reactor can be in the form of a cylinder placed in front, in which the reaction chambers are arranged with a given inclination relative to the horizontal plane, while the reactor as a whole is oriented essentially vertically. The reaction chambers are tubular in shape and preferably have a circular cross section; exceptions are presented in the attached graphic materials and their discussion. The inclination of each camera may be different, but preferably it is at least 1/10 (vertical / horizontal ratio) [5.7 degrees]. In some embodiments, the slope may be 1/5 [11.3 degrees].
Требуемый теплообмен может осуществляться в концентрическом направлении с помощью и внутри вертикальной катушки реакционных камер. Перемешивание осуществляют посредством барботирования инертного газа через реакционные камеры. Клапаны, установленные между всеми реакционными камерами, обеспечивают одинаковое время пребывания в каждой реакционной камере и, таким образом, одинаковое общее время пребывания в реакторе. Транспортировка частично обработанного материала из одного отделения реактора в следующее может быть выполнена за счет создания в соответствующей реакционной камере избыточного давления инертного газа, применяемого для перемешивания, путем закрытия в камере клапана, находящегося выше по потоку, и открытия клапана, находящегося ниже по потоку.The required heat transfer can be carried out in a concentric direction with and within the vertical coil of the reaction chambers. Stirring is carried out by bubbling inert gas through the reaction chambers. Valves installed between all reaction chambers provide the same residence time in each reaction chamber and, thus, the same total residence time in the reactor. Transportation of partially processed material from one reactor compartment to the next can be accomplished by creating an overpressure of inert gas used for mixing in the corresponding reaction chamber by closing the valve upstream in the chamber and opening the valve downstream.
Ниже изобретение рассмотрено более подробно со ссылками на следующие сопроводительные графические материалы.Below the invention is discussed in more detail with reference to the following accompanying graphic materials.
На Фиг. 1 представлен вид в перспективе первого воплощения реактора согласно настоящему изобретению.FIG. 1 is a perspective view of a first embodiment of a reactor according to the present invention.
На Фиг. 2 схематично представлена одна из реакционных камер согласно одному из воплощений настоящего изобретения.FIG. 2 schematically shows one of the reaction chambers according to one of the embodiments of the present invention.
На Фиг. 3 схематично представлен вид в разрезе определенных деталей воплощения, показанного на Фиг. 1.FIG. 3 is a schematic sectional view of certain details of the embodiment shown in FIG. one.
На Фиг. 4 схематично представлен вид других деталей воплощения, показанного на Фиг. 1.FIG. 4 is a schematic representation of the other details of the embodiment shown in FIG. one.
На Фиг. 5 схематично представлена блок-схема способа, в котором применяют реактор согласно настоящему изобретению.FIG. 5 is a schematic block diagram of a method in which a reactor according to the present invention is used.
На Фиг. 6 представлен схематичный и упрощенный вид сверху реактора, представленного на Фиг. 1.FIG. 6 is a schematic and simplified top view of the reactor shown in FIG. one.
На Фиг. 7 представлен схематичный и упрощенный вид сверху реактора согласно настоящему изобретению, который представляет собой один из вариантов реактора, представленного на Фиг. 1.FIG. 7 is a schematic and simplified top view of a reactor according to the present invention, which is one embodiment of the reactor shown in FIG. one.
На Фиг. 8 представлен вид сбоку другого воплощения реактора согласно настоящему изобретению.FIG. 8 is a side view of another embodiment of the reactor according to the present invention.
На Фиг. 1 в целом показано одно из воплощений реактора согласно настоящему изобретению. Реакционные камеры R1-R6 спирально уложены в направлении сверху вниз в виде реактора, о котором можно сказать, что в целом он ориентирован вертикально или вдоль вертикальной оси. Случайно выбранная реакционная камера может быть обозначена Ri, где i означает числовой показатель. По окружности размер каждой из реакционных камер R близок к 360 градусам, то есть к полному кругу. После каждой из реакционных камер Ri установлен клапан Vi, where i означает числовой показатель, отделяющий ее от следующей камеры. Таким образом, после реакционной камеры R1 установлен клапан V1. В представленном воплощении клапаны V1-V5, которые отделяют камеры друг от друга, размещены один над другим. Это сделано для удобства и не является существенным признаком реактора. В представленном воплощении ниже реакционных камер расположены три пастеризационные камеры Р1-Р3, имеющие по существу ту же самую форму и размер, что и реакционные камеры. Пастеризационные камеры также разделены клапанами, обозначенными VP1 и VP2. Точное количество реакционных камер и пастеризационных камер может быть различным.FIG. 1 generally shows one of the embodiments of the reactor according to the present invention. The reaction chambers R1-R6 are spirally arranged from top to bottom in the form of a reactor, about which it can be said that, in general, it is oriented vertically or along a vertical axis. A randomly selected reaction chamber may be indicated by Ri, where i is a numerical value. Along the circumference, the size of each of the reaction chambers R is close to 360 degrees, that is, to the full circle. After each of the reaction chambers Ri, a valve Vi is installed, where i is the numerical value separating it from the next chamber. Thus, after the reaction chamber R1 valve V1 is installed. In the present embodiment, the valves V1-V5, which separate the chambers from each other, are placed one above the other. This is done for convenience and is not an essential feature of the reactor. In the present embodiment, below the reaction chambers are three pasteurisation chambers P1-P3, having essentially the same shape and size as the reaction chambers. Pasteurization chambers are also separated by valves designated VP1 and VP2. The exact number of reaction chambers and pasteurization chambers may vary.
На Фиг. 1 также представлены подающий трубопровод 01 для сырьевого материала и выпускной трубопровод 02 для обрабатываемого материала. Также представлены: способный выдерживать давление резервуар 13 для инертного газа, трубы 10 для инертного газа, подводящие к каждой из реакционных камер и пастеризационных камер, коллектор 11 для отработанного инертного газа и обратный трубопровод 14 для рециркуляции отработанного инертного газа в контейнер 13 через компрессор 12. Инертный газ выпускают из реакционных камер через клапаны, имеющие общее обозначение RVi (где i означает числовой показатель). Три таких клапана обозначены на Фиг. 1 как RV1-RV3.FIG. 1 also shows the
Кроме того, на Фиг. 1 представлен подающий трубопровод 03 для воздуха, подводящий воздух к по меньшей мере одному теплообменнику, и выпускная труба 04 для воздуха, отводящая от теплообменника, обозначенного НЕХ2. На практике обычно применяют два теплообменника, что более подробно рассмотрено ниже.In addition, in FIG. 1 shows an
На Фиг. 1 также представлен трубопровод 17 для обрабатываемого материала, ведущий от реакционной камеры R6 к теплообменнику НЕХ2. Также представлен трубопровод 16, соединяющий верхнюю часть теплообменника НЕХ2 с впускным отверстием пастеризационной камеры Р1. На Фиг. 1 также представлена часть трубопровода 18, по которому сырье, уже прошедшее теплообмен, подают в реакционную камеру R1.FIG. 1 also shows a
На Фиг. 2 представлено поперечное сечение одной реакционной камеры, причем камеру 3 выбирали случайным образом. Отличие от воплощения, представленного на Фиг. 1, состоит в том, что для простоты реакционная камера представлена в виде прямой камеры. Конструкция реактора согласно настоящему изобретению также может включать прямые камеры. Подачу материала в реакционную камеру R3 осуществляют через клапан V2, показанный в правой части изображения, в то время как выпуск материала осуществляют через клапан V3, показанный в левой части изображения. Наклон реакционной камеры способствует перемещению материала под действием силы тяжести. На Фиг. 2 наклон реакционной камеры составляет приблизительно 1/10. На практике этого часто достаточно, но в некоторых случаях наклон может быть больше, например, составлять 1/5. Инертный газ, обычно азот, вводят через подающий трубопровод 10, соединенный с концом реакционной камеры, расположенным ниже по потоку, и выпускают через выпускной патрубок 21, находящийся вблизи конца реакционной камеры, расположенного выше по потоку. Во время обработки оба клапана V2 и V3 закрыты, то есть в течение ограниченного периода времени материал остается неподвижным в реакционной камере. Как показано стрелками, перемещение инертного газа через камеру вызывает в камере циркуляцию материала. Таким образом, инертный газ применяют для эффективного перемешивания обрабатываемой массы. На подающем трубопроводе 10, соединенном с реакционной камерой, установлен подающий клапан IV3, и на выпускном патрубке 21 для газа, соединенном с коллектором 14, установлен возвратный клапан RV3.FIG. 2 shows a cross-section of a single reaction chamber, and chamber 3 was chosen randomly. The difference from the embodiment shown in FIG. 1 is that, for simplicity, the reaction chamber is represented as a straight chamber. The design of the reactor according to the present invention may also include straight chambers. The material is fed into the reaction chamber R3 through the valve V2, shown in the right part of the image, while the release of material is carried out through the valve V3, shown in the left part of the image. The slope of the reaction chamber facilitates the movement of material by gravity. FIG. 2, the slope of the reaction chamber is approximately 1/10. In practice, this is often sufficient, but in some cases the slope may be greater, for example, be 1/5. An inert gas, usually nitrogen, is injected through a
Когда реакционная камера 3 должна быть опустошена, клапан RV3 закрывают и в реакторе создают избыточное давление выбранной величины. Важно, чтобы оба клапана V2 и V3 также были закрыты. Предполагается, что соседняя находящаяся ниже по потоку реакционная камера R4 была ранее освобождена от материала, и в ней было сброшено избыточное давление. Затем клапан V3 открывают, что приводит к быстрому сбросу давления по мере того, как газ и материал перемещаются в реакционную камеру R4, причем этому перемещению также способствует действие силы тяжести. В то время как газ оказывается распределенным между двумя рассматриваемыми камерами, по существу все твердые и жидкие материалы оказываются в реакционной камере 4, в которой будет происходить дальнейшая обработка.When the reaction chamber 3 is to be emptied, the valve RV3 is closed and an overpressure of a selected value is created in the reactor. It is important that both valves V2 and V3 are also closed. It is assumed that the adjacent downstream reaction chamber R4 was previously released from the material, and excessive pressure was released in it. The valve V3 is then opened, which leads to a rapid release of pressure as the gas and the material moves into the reaction chamber R4, and this movement is also facilitated by the action of gravity. While the gas is distributed between the two chambers in question, essentially all solid and liquid materials end up in the reaction chamber 4, in which further processing will take place.
Следует понимать, что реакционная камера R3 была выбрана случайным образом и только для примера; по существу обработку того же типа проводят во всех реакционных камерах, и основной причиной использования такого количества отдельных камер является обеспечение одинакового времени пребывания для всей обрабатываемой масс; при этом поток материала, наблюдаемый снаружи, от впускного отверстия реакционной камеры R1 до выпускного отверстия реакционной камеры R6, перемещается в режиме, приближенном к полному вытеснению. Поток материала, выпускаемый из реакционной камеры R6, несколько отличается, поскольку он не направлен непосредственно в расположенную ниже камеру, а направлен в теплообменник для дальнейшего нагревания с целью прекращения реакции гидролиза. Температура суспензии на выходе из этого теплообменника обычно может достигать 90°С или более.It should be understood that the reaction chamber R3 was chosen randomly and for example only; essentially the same type of treatment is carried out in all reaction chambers, and the main reason for using such a number of separate chambers is to ensure the same residence time for the entire mass being processed; at the same time, the flow of material observed from the outside, from the inlet of the reaction chamber R1 to the outlet of the reaction chamber R6, moves in a mode close to full displacement. The flow of material discharged from the reaction chamber R6 is somewhat different, since it is not directed directly to the lower chamber, but directed to a heat exchanger for further heating in order to stop the hydrolysis reaction. The temperature of the suspension at the outlet of this heat exchanger can usually reach 90 ° C or more.
Специалисту в данной области техники должно быть понятно, что в той ситуации, когда все реакционные камеры заполнены обрабатываемым материалом, реакционная камера R6 должна быть освобождена от материала до опустошения любой другой камеры, а реакционная камера R5 должна быть освобождена от материала до опустошения реакционной камеры R4, и т.д. Однако для высвобождения пространства для размещения материала, извлекаемого из реакционной камеры R6, необходимо провести ту же процедуру с пастеризационными камерами Р1-Р3, то есть освободить камеры Р3, Р2 и Р1 в указанном порядке.It should be clear to a person skilled in the art that in a situation where all the reaction chambers are filled with the material being processed, the reaction chamber R6 must be freed from the material until any other chamber is empty, and the reaction chamber R5 must be freed from the material before the emptying of the reaction chamber R4 , etc. However, to release the space for placing the material removed from the reaction chamber R6, it is necessary to carry out the same procedure with pasteurization chambers P1-P3, that is, release the chambers P3, P2 and P1 in the specified order.
Теплообмен согласно настоящему изобретению выполняют по существу классическим образом, то есть он может быть осуществлен тем же образом и в том же оборудовании, что и в способах согласно предшествующему уровню техники. Однако с точки зрения экономии пространства и по другим соображениям предпочтительно, чтобы теплообмен осуществлялся в теплообменнике, установленном коаксиально по отношению к реакционным камерам, то есть их располагают таким образом, что вместе они образуют спираль.The heat transfer according to the present invention is carried out in a substantially classical manner, i.e. it can be carried out in the same manner and in the same equipment as in the methods according to the prior art. However, from the point of view of space saving and for other reasons, it is preferable that the heat exchange takes place in a heat exchanger installed coaxially with respect to the reaction chambers, that is, they are arranged in such a way that together they form a spiral.
На Фиг. 3 представлено поперечное сечение в вертикальном направлении теплообменной системы, которая может составлять неотъемлемую часть настоящего изобретения. На изображении представлены реакционные камеры R1-R6, а также пастеризационные камеры Р1-Р3. Коаксиально по отношению к ним и к вертикальной оси реактора расположены один над другим два теплообменника НЕХ1 и НЕХ2, которые также могут рассматриваться как один двухступенчатый теплообменник. Задача нижнего теплообменника НЕХ1 (или нижней ступени теплообменника) состоит в нагревании материала до температуры, которая благоприятствует протеканию ферментативного гидролиза, обычно до температуры приблизительно 50°С. Это выполняют, подавая поток материала в реактор через подающий трубопровод 01 (Фиг. 1), до того, как материал поступает в реакционную камеру R1. В представленном воплощении подаваемый в теплообменник НЕХ1 поток материала пропускают по подающему трубопроводу 01 вверх через теплообменник НЕХ1 по змеевику 33, уложенному в виде спирали вблизи наружной стенки теплообменника. Тепло подают в теплообменник с помощью теплообменного устройства 31. Обычно теплообменник НЕХ1 заполняют жидкостью, предпочтительно водной жидкостью. Кроме того, в представленном воплощении в теплообменник из источника 03 воздуха через коллектор 35 подают воздух. Воздух заставляет воду перемещаться вверх в центральной части теплообменника, в то время как вниз вода стекает, циркулируя, вдоль периферической части теплообменника, в которой расположен спиралевидный змеевик 33; таким образом, относительно змеевика 33 теплообмен по существу осуществляется в противоточном режиме.FIG. 3 shows a cross section in the vertical direction of the heat exchange system, which may form an integral part of the present invention. The image shows the reaction chambers R1-R6, as well as pasteurization chambers P1-P3. Coaxially with respect to them and to the vertical axis of the reactor, two heat exchangers HEX1 and HEX2 are located one above the other, which can also be considered as one two-stage heat exchanger. The task of the lower heat exchanger HEX1 (or the lower stage of the heat exchanger) is to heat the material to a temperature that favors the flow of enzymatic hydrolysis, usually to a temperature of approximately 50 ° C. This is done by feeding the material stream to the reactor through the supply line 01 (Fig. 1), before the material enters the reaction chamber R1. In the present embodiment, the material flow delivered to the HEX1 heat exchanger is passed through the
Далее будет рассмотрены Фиг. 4, а также Фиг. 3. Выпускное отверстие змеевика 33 соединено с трубопроводом 18 (Фиг. 4), по которому нагретый сырьевой материал подают в реактор R1. Типичная температура смеси материалов, подаваемой в реактор R1, составляет 50°С, но она может отличаться от указанной температуры на несколько градусов в любую сторону. Для регулирования открытия заслонки теплообменной установки 31 может быть использовано реальное, измеряемое в режиме реального времени значение температуры материала в реактор R1 или на выходе из змеевика 33.Next, FIG. 4, and also FIG. 3. The outlet of the
Теплообменник (или ступень теплообмена) НЕХ2 имеет ту же общую конструкцию, что и теплообменник НЕХ1. Материал, обработанный в реакторах R1-R6, направляют в теплообменник НЕХ2, в уложенный в виде спирали, направленной вверх, змеевик 34, который размещен вблизи стенки теплообменника, через трубопровод 17. С помощью теплообменной установки 32 в теплообменник НЕХ2 подают достаточное количество теплоты, так что материал, пропускаемый через змеевик 34, нагревают до температуры, достаточной для прекращения ферментативного гидролиза. Подходящая температура может составлять приблизительно 90°С или более. Для регулирования открытия заслонки теплообменной установки 32 может быть использовано реальное, измеряемое в режиме реального времени значение температуры материала на выходе из змеевика 34. Материал, извлекаемый из теплообменника НЕХ2, направляют в первую пастеризационную камеру Р1 через трубопровод 16.The heat exchanger (or heat exchange stage) HEX2 has the same general design as the heat exchanger HEX1. The material treated in reactors R1-R6 is sent to the heat exchanger HEX2, to the
Для более наглядной демонстрации наружных соединений трубопровода, на Фиг. 4 представлены детали реактора 1, с которого сняты реакционные камеры и пастеризационные камеры. На изображении показаны: трубопровод 01 для подачи материала, трубопровод 02 для обрабатываемого материала, трубопроводы 03 и 04 для подачи воздуха в теплообменник и извлечения воздуха из теплообменника, соответственно, трубопровод 17 для перемещения материала из реакционной камеры R6 (Фиг. 1) во второй теплообменник НЕХ2, трубопровод 18 для перемещения материала из первого теплообменника НЕХ1 в первую реакционную камеру R1 (Фиг. 1), и трубопровод 16 для перемещения материала из второго теплообменника НЕХ2 в первую пастеризационную камеру Р1 (Фиг. 1).For a more visual demonstration of the external connections of the pipeline, in FIG. 4 shows the details of the reactor 1, from which the reaction chambers and pasteurization chambers were removed. The image shows:
Следует особо отметить, что рассмотренные в настоящем описании теплообменники представляют собой лишь пример подходящего расположения теплообменников, и для целей изобретения может быть применен любой теплообменник, позволяющий нагревать сырьевой материал до температуры, которая способствует протеканию ферментативного гидролиза, и любой теплообменник, позволяющий нагревать обработанный материал до более высокой температуры, обеспечивающей прекращение ферментативного гидролиза материала. Однако предпочтительным является использование для теплообмена доступного объема, расположенного вдоль оси вертикально установленного реактора, и представленный принцип создания спиралевидного контура для перемещения материала и барботирование воздуха через теплообменники удобны, поскольку они обеспечивают хорошее распределение температур в теплообменниках и на практике по существу противоточный теплообмен, благодаря действию воздуха, который затягивает жидкость вверх в объеме, близком к вертикальной оси теплообменников, после чего жидкость стекает вниз на периферийных участках теплообменников.It should be particularly noted that the heat exchangers described in the present description are only an example of a suitable arrangement of heat exchangers, and for the purposes of the invention any heat exchanger can be used, allowing the raw material to be heated to a temperature that contributes to the flow of enzymatic hydrolysis, and any heat exchanger that can be heated to higher temperature, ensuring the termination of enzymatic hydrolysis of the material. However, it is preferable to use an available volume for heat exchange, located along the axis of a vertically installed reactor, and the presented principle of creating a spiral circuit for moving material and air bubbling through heat exchangers is convenient because they provide good temperature distribution in heat exchangers and in practice essentially countercurrent heat exchange due to the action air, which draws fluid up in a volume close to the vertical axis of the heat exchangers, after what the liquid flows down on the peripheral parts of the heat exchangers.
На Фиг. 5 представлена схема потоков способа, в котором применяют установку согласно настоящему изобретению, показанную в воплощении, представленном на Фиг. 1-5. Слева вверху изображен источник 51 сырьевого материала, из которого производят подачу в питающий резервуар 52; кроме того, на изображении представлена мельница 53, предназначенная для подходящего измельчения сырьевого материала, и насос 54 для подачи материала в реактор. Насос 54 также засасывает требуемое количество фермента из контейнера 55 для фермента, в котором фермент может быть подходящим образом разбавлен. Компоненты 52-55 не составляют часть реактора согласно настоящему изобретению и могут включать любые подходящие резервуары, мельницы или насосы. Кроме потоков материала на Фиг. 6 также представлена циркуляция инертного газа из контейнера 13, через различные реакционные камеры и обратно в контейнер 13 через коллектор 11 и компрессор 12. Также представлен контейнер 56 для готового обработанного материала.FIG. 5 is a flow diagram of a method in which an installation according to the present invention is used, shown in the embodiment shown in FIG. 1-5. Top left shows the
На Фиг. 5 также схематично представлен поток (g) инертного газа из контейнера 13 через реактор и обратно в контейнер 13 через коллектор 11, возможно через не показанный обратный трубопровод 14 и компрессор 12.FIG. 5 also shows schematically the flow (g) of the inert gas from the
На Фиг. 6 схематично представлен и упрощенный вид сверху реактора, показанного на Фиг. 1, имеющего реакционную камеру R1, спирально уложенную вокруг теплообменника НЕХ2, клапан V1 (и расположенные ниже него клапаны V2, V3, и т.д.). Также показан трубопровод 18 для подачи сырьевого материала, но не показан поток инертного газа, подаваемый в систему.FIG. 6 is a schematic and simplified top view of the reactor shown in FIG. 1, having a reaction chamber R1, spirally arranged around the heat exchanger HEX2, valve V1 (and valves V2, V3 located below, etc.). A
На Фиг. 7 представлен вид воплощения, альтернативного представленному на Фиг. 1, имеющего прямые реакционные камеры R1'-R4'. При рассмотрении Фиг. 8 неочевидно, что в этом случае реакционные камеры также расположены наклонно. Ниже представленных реакционных камер могут быть размещены дополнительные реакционные камеры: например, реакционная камера R5' ниже реакционной камеры R1', реакционная камера R6' ниже реакционной камеры R2' и т.д.FIG. 7 is a view of an alternative embodiment shown in FIG. 1 having direct reaction chambers R1'-R4 '. When considering FIG. 8 it is not obvious that in this case the reaction chambers are also located obliquely. Additional reaction chambers can be placed below the reaction chambers: for example, the reaction chamber R5 'below the reaction chamber R1', the reaction chamber R6 'below the reaction chamber R2', etc.
На Фиг. 8 представлено альтернативное воплощение установки, показанной на предыдущих фигурах.FIG. 8 shows an alternative embodiment of the installation shown in the previous figures.
Показанные на Фиг. 8 детали имеют числовые обозначения, подобные указанным на Фиг. 1, но с добавлением 100 единиц.Shown in FIG. 8, the details have numerical designations similar to those indicated in FIG. 1, but with the addition of 100 units.
Между рассматриваемыми воплощениями имеются два основных отличия: одно из них состоит в том, что реакционные камеры R101-R107 и пастеризационные камеры Р101-Р103 имеют не трубчатую форму, а форму более часто используемых резервуаров, предпочтительно без острых углов, в которых может собираться материал, что нежелательно. Другое отличие состоит в том, что реакторная система сконструирована таким образом, что она занимает меньше места по высоте, но большую площадь, в частности, из-за того, что теплообменники НЕХ101 и НЕХ102 размещены рядом друг с другом, а не друг над другом, и пастеризационные камеры размещены не ниже реакционных камер, а сбоку от реакционных камер.There are two main differences between the considered embodiments: one of them is that the reaction chambers R101-R107 and the pasteurization chambers P101-P103 have not a tubular shape, but the shape of more frequently used tanks, preferably without sharp corners, in which material can collect, which is undesirable. Another difference is that the reactor system is designed in such a way that it takes up less space in height, but a larger area, in particular, due to the fact that the heat exchangers HEX101 and HEX102 are located next to each other, rather than one above another, and pasteurization chambers are not located below the reaction chambers, but to the side of the reaction chambers.
Таким образом, конкретные условия места размещения являются важным фактором выбора наиболее предпочтительного воплощения; если площадь пола для размещения более доступна, чем высота, то наиболее предпочтительным является вариант, представленный на Фиг. 8. Кроме того, показанная система также включает первый теплообменник НЕХ101, предназначенный для нагревания подаваемого материала до температуры, благоприятной для протекания ферментативного гидролиза, а также теплообменник НЕХ102, предназначенный для нагревания подаваемой смеси материалов до более высокой температуры, чем температуры, благоприятные для протекания ферментативного гидролиза.Thus, the specific conditions of the location are an important factor in the choice of the most preferred embodiment; If the floor area for placement is more accessible than the height, then the option represented in FIG. 8. In addition, the system shown also includes a first heat exchanger HEX101, designed to heat the feed material to a temperature favorable for the flow of enzymatic hydrolysis, as well as a heat exchanger HEX102, designed to heat the feed mixture of materials to a higher temperature than the temperature favorable for the flow of enzymatic hydrolysis.
Кроме того, представленное воплощение включает семь реакционных камер R101-R107, перемешивание в которых осуществляют подачей инертного газа, и поэтапное (пять этапов) перемещение материала из реакционной камеры R101 в камеру R107 происходит, начиная с верхних по вертикали уровней, то есть перемещению также способствует действие силы тяжести.In addition, the presented embodiment includes seven reaction chambers R101-R107, which are mixed using an inert gas supply, and a gradual (five stages) movement of material from the reaction chamber R101 to the R107 chamber occurs, starting from the upper vertical levels, i.e. the action of gravity.
Выгрузка из системы может быть выполнена способом, описанным выше, под действием газа, подаваемого при повышенном давлении.Unloading from the system can be performed by the method described above, under the action of gas supplied at elevated pressure.
Представленная на Фиг. 8 система дополнительно включает три пастеризационных резервуара, которые могут иметь такую же правильную форму, что и реакционные камеры R101-R107. В отличие от воплощения, представленного на Фиг. 1, в этом воплощении менее важно, чтобы пастеризационные камеры имели ту же форму и тот же размер, что и реакционные камеры, но выбор камер по существу одинаковой формы представляется естественным, в частности, поскольку изготовление камер одинакового размера и формы представляется менее сложным и более эффективным.Presented in FIG. 8, the system further includes three pasteurization tanks, which may have the same regular shape as the reaction chambers R101-R107. In contrast to the embodiment shown in FIG. 1, in this embodiment, it is less important that the pasteurization chambers have the same shape and size as the reaction chambers, but the choice of chambers of essentially the same shape seems natural, in particular, since the manufacture of chambers of the same size and shape is less complicated and more effective.
На Фиг. 8 представлена подача 101 сырьевого материала, извлечение 102 обрабатываемого материала, трубопровод 118 для транспортировки материала из первого теплообменника в первую реакционную камеру, трубопровод 117 для транспортировки из последней реакционной камеры во второй теплообменник, трубопровод 116, ведущий из второго теплообменника в первую пастеризационную камеру, подающий трубопровод 110 для инертного газа и коллектор 111 для вновь используемого отработанного инертного газа.FIG. 8 shows the
Следует особо отметить, что, несмотря на то, что на Фиг. 8 не показаны такие детали, как компрессор для инертного газа, находящийся под давлением резервуар для инертного газа или подача и отвод теплоносителя из теплообменников, специалисту не составит труда выбрать подходящее оборудование, имеющее указанные функции.It should be noted that, despite the fact that in FIG. 8, details such as an inert gas compressor, a pressurized inert gas tank or supply and removal of heat carrier from heat exchangers are not shown, it will not be difficult for a technician to choose suitable equipment having these functions.
Ниже рассмотрен практический пример применения реактора в типичной ситуации.Below is a practical example of how to use a reactor in a typical situation.
Дополнительные предпочтительные деталиAdditional preferred parts
Разделительная стенка может отделять змеевики 33 и 34 от находящейся в центре каждого из теплообменников НЕХ1 и НЕХ2 массы воды. Это дополнительно усиливает теплообмен в противоточном режиме.The separation wall can separate the
Между витками змеевика, между змеевиками и наружной стенкой и между змеевиками и разделительной стенкой, если таковая имеется, должен быть "зазор". Это нужно для достижения наилучшего теплопереноса. При диаметре, составляющем, например, 60 мм, зазор может составлять, например, 20 мм. При наличии разделительной стенки, она, естественно, должна оканчиваться на соответствующем расстоянии от верхней и нижней поверхности теплообменников, чтобы поток воды мог рециркулировать сверху вниз и снизу вверх.Between the coils of the coil, between the coils and the outer wall and between the coils and the dividing wall, if any, should be a "gap". This is necessary to achieve the best heat transfer. With a diameter of, for example, 60 mm, the gap may be, for example, 20 mm. If there is a separation wall, it naturally must end at an appropriate distance from the upper and lower surfaces of the heat exchangers so that the water flow can be recycled from top to bottom and bottom to top.
Теплота, подводимая к теплообменным установкам 31 и 32, обычно обеспечивается горячей водой, водяным паров или их комбинацией.The heat supplied to the
На практике температуру продукта в основном определяют следующие факторы:In practice, the temperature of the product is mainly determined by the following factors:
a) Скорость течения продукта через змеевик. Скорость меняется с течением времени равными переходами (англ. even transitions), регулируемая насосом, который обычно может представлять собой поршневой насос двойного действия.a) The flow rate of the product through the coil. The speed changes over time with equal transitions (English even transitions), regulated by a pump, which can usually be a double-acting piston pump.
b) Скорость горячей воды, движущейся в противотоке к змеевику, может быть отрегулирована в соответствии с течением продукта посредством регулирования скорости воздуха, подаваемого в коллектор 35.b) The speed of the hot water moving in counterflow to the coil can be adjusted according to the flow of the product by controlling the speed of the air supplied to the
c) Температура горячей воды. Открытие заслонки для поступления водяного пара/горячей воды в теплообменное устройство 31 может быть отрегулировано в соответствии с температурой остаточного сырьевого материала, измеряемой на выходе из теплообменника НЕХ1.c) Hot water temperature. The opening of the steam / hot water entry valve to the
Теплообменник НЕХ2 применяют для пастеризации продукта после проведения гидролиза для "уничтожения" активности фермента и предотвращения роста бактерий.The heat exchanger HEX2 is used to pasteurize the product after hydrolysis to “destroy” the enzyme activity and prevent the growth of bacteria.
В течение времени, необходимого для проведения гидролиза сырьевого материала, температура сырьевого материала может снижаться приблизительно на 3°С. Затем материал нагревают в теплообменнике НЕХ2, например, до 95°С. Соотношение между высотами нижнего (НЕХ1) и верхнего (НЕХ2) теплообменников может быть соотнесено с разностью температур: 5-48°С и 45-95°С. После того, как воздух пропускают барботажем через воду в обеих камерах, его выпускают в атмосферу.During the time required for the hydrolysis of the raw material, the temperature of the raw material may decrease by approximately 3 ° C. The material is then heated in a heat exchanger HEX2, for example, to 95 ° C. The ratio between the heights of the lower (HEX1) and upper (HEX2) heat exchangers can be correlated with the temperature difference: 5-48 ° C and 45-95 ° C. After the air is bubbled through the water in both chambers, it is released into the atmosphere.
Размеры реакционных камер R1-R6 могут быть различными, но типичный диаметр может составлять 600 мм, независимо от того, имеют ли реакционные камеры спиралевидную или прямую форму. Зазоры между отдельными камерами, в которых установлены клапаны, могут быть порядка 150 мм. Предпочтительно все клапаны, имеющиеся в реакторе, как для сырьевого материала, так и для инертного газа и т.д., могут быть автоматически управляемыми. Способ управления клапанами не относится к настоящему изобретению и, таким образом, не рассмотрен здесь более подробно.The dimensions of the reaction chambers R1-R6 can be different, but the typical diameter can be 600 mm, regardless of whether the reaction chambers are spiral-shaped or straight. The gaps between the individual chambers in which the valves are installed can be about 150 mm. Preferably, all valves present in the reactor, both for the raw material and for inert gas, etc., can be automatically controlled. The valve control method does not relate to the present invention and, therefore, is not discussed in more detail here.
Продолжительность обработки в каждой камере может быть различной и обычно может составлять от 5 до 15 минут. Разумеется, на продолжительность обработки влияет количество камер в реактор, а также тип используемого сырьевого материала.The processing time in each chamber can be different and can usually be from 5 to 15 minutes. Of course, the processing time is influenced by the number of chambers in the reactor, as well as the type of raw material used.
Реактор согласно настоящему изобретению подходит для применения на борту промысловых судов, и для того, чтобы он функционировал, он не обязательно должен быть установлен вертикально. Наклон реакционных камер, составляющей 1:10 (вертикальный/горизонтальный размер) обычно достаточен даже для работы в море. Если необходимо, чтобы реактор функционировал при более сильной качке, наклон может быть увеличен, например, до 1:5.The reactor according to the present invention is suitable for use on board fishing vessels, and in order for it to function, it does not have to be installed vertically. The slope of the reaction chambers of 1:10 (vertical / horizontal size) is usually sufficient even for work at sea. If it is necessary for the reactor to function with greater roll, the slope can be increased, for example, to 1: 5.
Хотя это и не является краеугольным камнем настоящего изобретения, следует отметить, что при воплощении реактора, представленном на Фиг. 1, с соответствующими размерами реакционной камеры и теплообменника, то есть в том случае, когда общая высота реактора составляет приблизительно 6 метров, реактор может быть заключен в стандартный 20-футовый (20 футов приблизительно соответствуют 6 м) контейнер, установленный вертикально. Реактор, представленный на Фиг. 8, может быть сконструирован так, что имеет существенно меньшую общую высоту, но это все равно не позволит заключить его в контейнер.Although it is not the cornerstone of the present invention, it should be noted that in the embodiment of the reactor shown in FIG. 1, with the appropriate dimensions of the reaction chamber and the heat exchanger, that is, when the total height of the reactor is approximately 6 meters, the reactor can be enclosed in a standard 20-foot (20 feet approximately 6 meters) container installed vertically. The reactor shown in FIG. 8, can be designed so that it has a significantly lower overall height, but it still does not allow to enclose it in a container.
Однако принципы действия реактора согласно изобретению могут быть реализованы независимо от того, может или нет быть достигнута такая высота. Например, реакционные камеры могут быть размещены в виде колонны, в то время как пастеризационные камеры могут быть размещены в виде отдельной колонны, установленной рядом; в этом случае реактор имеет меньшую высоту и большую ширину, чем реактор, представленный в графических материалах.However, the principles of operation of the reactor according to the invention can be implemented regardless of whether or not such a height can be achieved. For example, the reaction chambers can be placed in the form of a column, while the pasteurization chambers can be placed in the form of a separate column installed side by side; in this case, the reactor has a smaller height and a greater width than the reactor represented in graphic materials.
В прилагаемой формуле изобретения обозначения соответствуют воплощению, представленному на Фиг. 1-5, за исключением пп. 14-18, которые относятся к Фиг. 8, и п. 20, который относится к Фиг. 1 и Фиг. 8.In the appended claims, the symbols refer to the embodiment shown in FIG. 1-5, with the exception of PP. 14-18, which refer to FIG. 8, and p. 20, which relates to FIG. 1 and FIG. eight.
Claims (26)
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NO20141197 | 2014-10-07 | ||
NO20141197A NO20141197A1 (en) | 2014-10-07 | 2014-10-07 | Reactor for enzymatic hydrolysis of a raw material |
NO20150943A NO342290B1 (en) | 2014-10-07 | 2015-07-15 | Reactor for enzymatic hydrolysis of a feedstock |
NO20150943 | 2015-07-15 | ||
PCT/NO2015/050183 WO2016056922A1 (en) | 2014-10-07 | 2015-10-05 | Compact reactor for enzymatic treatment |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2017109898A RU2017109898A (en) | 2018-11-13 |
RU2017109898A3 RU2017109898A3 (en) | 2019-02-13 |
RU2694324C2 true RU2694324C2 (en) | 2019-07-11 |
Family
ID=61800056
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017109898A RU2694324C2 (en) | 2014-10-07 | 2015-10-05 | Compact reactor for enzymatic treatment |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
ES (1) | ES2791329T3 (en) |
HR (1) | HRP20200726T1 (en) |
HU (1) | HUE048792T2 (en) |
LT (1) | LT3204486T (en) |
NO (2) | NO20141197A1 (en) |
PT (1) | PT3204486T (en) |
RU (1) | RU2694324C2 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5141861A (en) * | 1983-11-03 | 1992-08-25 | Bio Process Innovation, Inc. | Method of use of a multi-stage reactor-separator with simultaneous product separation |
WO1995006111A1 (en) * | 1993-08-27 | 1995-03-02 | Consiglio Nazionale Delle Ricerche | System using tubular photobioreactors for the industrial culture of photosynthetic microorganisms |
US5733758A (en) * | 1997-01-10 | 1998-03-31 | Nguyen; Quang A. | Tower reactors for bioconversion of lignocellulosic material |
WO2006126891A1 (en) * | 2005-05-27 | 2006-11-30 | Lars Aglen | Cylindrical reactor for continuous treatment of an agitated material composition for a predetermined retention time |
WO2014066145A1 (en) * | 2012-10-22 | 2014-05-01 | Abengoa Bioenergy New Technologies, Llc | Methods and apparatus relating to liquefaction of biomass slurries |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20130323714A1 (en) * | 2012-06-04 | 2013-12-05 | Alan T. Cheng | System and method for micro-aeration based fermentation |
-
2014
- 2014-10-07 NO NO20141197A patent/NO20141197A1/en unknown
-
2015
- 2015-07-15 NO NO20150943A patent/NO342290B1/en unknown
- 2015-10-05 HU HUE15848356A patent/HUE048792T2/en unknown
- 2015-10-05 ES ES15848356T patent/ES2791329T3/en active Active
- 2015-10-05 RU RU2017109898A patent/RU2694324C2/en active
- 2015-10-05 PT PT158483560T patent/PT3204486T/en unknown
- 2015-10-05 LT LTEP15848356.0T patent/LT3204486T/en unknown
-
2020
- 2020-05-06 HR HRP20200726TT patent/HRP20200726T1/en unknown
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5141861A (en) * | 1983-11-03 | 1992-08-25 | Bio Process Innovation, Inc. | Method of use of a multi-stage reactor-separator with simultaneous product separation |
WO1995006111A1 (en) * | 1993-08-27 | 1995-03-02 | Consiglio Nazionale Delle Ricerche | System using tubular photobioreactors for the industrial culture of photosynthetic microorganisms |
US5733758A (en) * | 1997-01-10 | 1998-03-31 | Nguyen; Quang A. | Tower reactors for bioconversion of lignocellulosic material |
WO2006126891A1 (en) * | 2005-05-27 | 2006-11-30 | Lars Aglen | Cylindrical reactor for continuous treatment of an agitated material composition for a predetermined retention time |
WO2014066145A1 (en) * | 2012-10-22 | 2014-05-01 | Abengoa Bioenergy New Technologies, Llc | Methods and apparatus relating to liquefaction of biomass slurries |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NO342290B1 (en) | 2018-04-30 |
NO337025B1 (en) | 2016-01-04 |
PT3204486T (en) | 2020-05-15 |
LT3204486T (en) | 2020-05-25 |
HRP20200726T1 (en) | 2020-07-24 |
ES2791329T3 (en) | 2020-11-03 |
NO20150943A1 (en) | 2016-04-08 |
NO20141197A1 (en) | 2016-01-04 |
RU2017109898A3 (en) | 2019-02-13 |
HUE048792T2 (en) | 2020-08-28 |
RU2017109898A (en) | 2018-11-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101498606B1 (en) | Device for reducing weight of organized sludge by fermentation and dry | |
KR101629467B1 (en) | Deodorizing system for pigpen | |
WO2013064846A1 (en) | An improved fluid processing apparatus and method | |
RU2694324C2 (en) | Compact reactor for enzymatic treatment | |
US20190176106A1 (en) | Device for treating material, comprising a container | |
KR101229735B1 (en) | Fermentation equipment of animals excretions | |
CA2962402C (en) | Compact reactor for enzymatic treatment | |
CN207680485U (en) | A kind of Biocidal algae-killing agent matching device | |
US6719897B1 (en) | Fluid treatment apparatus | |
WO2001027041A1 (en) | Apparatus for treating fluids | |
KR20170006173A (en) | System for reducing weight of organized sludge by fermentation and dry | |
WO2017138818A1 (en) | Method and apparatus for purification of water from aquaculture plants | |
CN104470354A (en) | A holding tank, a distribution device, and a holding tank system | |
CN209791355U (en) | Fodder agitated vessel with disinfection and heating function | |
CN108025936B (en) | Device for biologically cleaning liquids with a loop reactor | |
KR101114972B1 (en) | Divice and method of anaerobic digestion using liquid impulse mixing | |
WO2024004303A1 (en) | Processing system for liquid waste containing organic matter | |
CN206901996U (en) | A kind of sanitary sewage recycles reutilization system | |
US20190337828A1 (en) | Method and apparatus for anaerobic sludge digestion mixing and heat exchange | |
KR101418650B1 (en) | Anaerobe digestor and operating method for anaerobe digest | |
KR20190014649A (en) | Plant for producing biogas | |
WO2013087411A1 (en) | A device and a method for treatment of a medium | |
EP2821371A1 (en) | A plant for purifying wastewater | |
GB2527317A (en) | Microbial fermentation system for growing and discharging a biological material | |
WO2008102107A2 (en) | Apparatus for processing fluids |