На спиртовых заводах применяют в основном непрерывно-проточный, поточно-рециркуляционный и циклический, а на малых заводах еще периодический способы сбраживания зернокартофельного сусла. Непрерывная схема отличается большой интенсивностью брожения, повышенным съемом спирта с 1 м3 бродильного аппарата, увеличением производительности бродильных отделений на 15 %. При этом отпадает необходимость в сушильном оборудовании для дрожжевых отделений, сокращается до 10 % расход солода для приготовления дрожжей, на 40 % уменьшается расход воды.
Сущность непрерывно-проточного способа брожения заключается в непрерывном притоке осахаренного сусла и вводе дрожжей в головной аппарат бродильной батареи, состоящей из нескольких, последовательно соединенных между собой, аппаратов, в непрерывном сбраживании этого сусла и оттоке зрелой бражки из последнего, концевого, аппарата. Батарея непрерывно-проточного спиртового брожения (рис. 23.8) состоит из маточника посевной культуры 1, дрожжегенераторов 2…4, головных бродильных аппаратов 5, 6 и аппаратов дображивания 7…11.
Проточное брожение – непрерывное, в каждом из аппаратов батареи осуществляется лишь часть общего процесса, продолжительность его теоретически не ограничена и не предусмотрена остановка для стерилизации. Однако надо проводить профилактическую стерилизацию аппаратов строго последовательно, по номерам аппаратов – от головного к концевому через определенные промежутки времени и независимо от состояния, степени и стадии брожения.
Сущность профилактической стерилизации заключается в том, что через определенные промежутки времени (3 сут) непрерывный приток сусла в батарею переключается на второй головной бродильный аппарат 6 и в него же насосом 12 перекачивается содержимое первого головного аппарата 5, который затем моют, стерилизуют паром, охлаждают, вновь заливают дрожжами из дрожжегенератора 4 и восстанавливают приток свежего сусла. Пока аппарат 5 наполняется, содержимое аппарата 6 перекачивается в аппарат 7. Аппарат 6 моют, стерилизуют, охлаждают и наполняют перетоком из аппарата 5. Далее содержимое аппарата 7 насосом перекачивается в аппарат 8, первый из них также моют, стерилизуют, охлаждают и подключают к перетоку. По такому же принципу осуществляют наполнение, освобождение и стерилизацию остальных аппаратов с их трубопроводами и арматурой. За стерилизуемым бродильным аппаратом сусло перекачивается насосом 12, а непрерывность его подачи во время стерилизации трубопровода обеспечивается таким же дублером, остальное время работающим параллельно.
Из последнего аппарата 11 зрелая бражка насосом 12 подается на перегонку. Температура бражки во всех аппаратах поддерживается в пределах 27…29 °С. Процесс брожения длится 60…62 ч.
Рис. 23.8. Принципиальная схема батареи непрерывно-проточного спиртового брожения
Рис. 23.9. Бродильный аппарат
Диоксид углерода вместе с парами спирта из бродильных аппаратов поступает в спиртоловушку 13, где пары спирта улавливаются водой. Полученная водно-спиртовая жидкость (крепостью не менее 3,0 об.%) направляется на перегонку.
Бродильный аппарат (рис. 23.9) представляет собой цилиндр с коническим днищем, изготовленный из стали толщиной 6…8 мм. Сусло в нем сбраживается под действием ферментов дрожжей. Внутри аппарата смонтирован змеевик 1 из стальных труб диаметром 51…76 мм для отвода теплоты, выделяющейся при брожении массы. Масса подается через штуцер 4, дрожжи – через штуцер 3. Углекислота, выделяющаяся при брожении, отводится через патрубок 5.
Для осмотра и ремонта аппарат снабжен люками 2 и 10. За процессом брожения наблюдают через смотровое окошко 8 с помощью светильника 7. Термометры устанавливают в гильзы 9. К штуцеру 6 подключают гидрозатвор, который предотвращает образование вакуума при пропаривании аппарата паром. При непрерывно-проточном способе брожения на переточных трубах устанавливают дисковый затвор, с помощью которого аппарат отключается от батареи для мойки и дезинфекции. Конструкция затвора предотвращает застой бражки, что обеспечивает стерильность процесса брожения.
Механизированная мойка аппарата водой и растворами антисептиков осуществляется с помощью моечного аппарата. Аппарат состоит из распределительной головки и двух коллекторов (рис. 23.10), снабженных соплами. Коллекторы изготовлены из труб диаметром 50…76 мм.
На коллекторах укреплены сопла 1 таким образом, чтобы выходящая из них жидкость омывала всю поверхность аппарата, включая верхнюю крышку и змеевик.
Рис. 23.10. Коллектор моечного аппарата
Сопла щелевые сечением 30,3 мм; крепление сопла к коллектору разъемное. Сопло в диске 5 с прорезью (30,3 мм) зажимается в прорезе трубы коллектора планкой 3 с помощью винтов 4. Такое крепление позволяет изменять угол наклона сопла при наладке аппарата. На концах коллекторов установлены сопла 2. При выходе воды из этих сопл реактивные силы создают крутящий момент, который вращает головку. При давлении воды 0,01 МПа коллекторы делают 20 об/мин. Процесс мойки длится 10…12 мин.
При установке моечного аппарата витки змеевика закрепляют с помощью стоек, укрепляемых между витками сваркой. Диаметр прутка для изготовления стойки 18…20 мм. При таком креплении змеевиков нет мест труднодоступных для мойки и дезинфекции.
Поверхность охлаждения может быть размещена вне бродильного аппарата. В этом случае рядом с аппаратом устанавливают теплообменник, через который сбраживаемую массу прокачивают насосом.
Для мойки бродильных аппаратов и другой аппаратуры применяют моющие головки. Форсуночная вращающаяся головка (рис. 23.11, а) имеет в корпусе 1 вращающийся вал 3 с двумя насадками 5, работающими по принципу сегнерова колеса. На валу 3 укреплена коническая шестерня 2, которая вращается вокруг вертикальной оси по неподвижной конической шестерне 4. Моющая жидкость подается насосом под давлением 0,6…0,7 МПа.
Рис. 23.11. Моющие головки: а – форсуночная; б – кольцевая
Кольцевая моющая головка (рис. 23.11, б) состоит из кольца 4, которое посредством корпуса 3 с подшипником 2 соединено с патрубком 1. Отверстия 6 расположены на выпуклой поверхности. При подаче жидкости через эти отверстия создается моющий эффект. Отверстия 5 расположены на боковой поверхности кольца и при работе головки создают вращающий момент.
При периодическом способе брожения объем аппарата рассчитывают из условия заполнения одного аппарата в течение 7…8 ч.
Переточные трубы в аппаратах, начиная с третьего, крепятся на разных уровнях по высоте таким образом, чтобы расстояние между местами закрепления труб двух любых соседних аппаратов составляют 0,1 м. Аппарат устанавливают на металлических стойках, высота от пола до днища 0,8…1,2 м.
