RS60218B1 - Kompaktni reaktor za enzimsko lečenje - Google Patents

Description

Opis

[0001] Predmetni pronalazak se odnosi na reaktor tipa predstavljenog u patentnom zahtevu 1.

Pozadina

[0002] Tokom npr. enzimske obrade organskih materija radi hidrolize (razgradnje), kontrola temperature u materijalu i trajanja izloženosti materijala enzimima (vreme kontakta) je preduslov uspe šnog rezultata. Predugo ili prekratko vreme kontakta ć e biti negativno za proizvod iz postupka i mo že prouzrokovati probleme za dalju obradu materijala i/ili negativne posledice po kvalitet gotovog proizvoda iz proizvodnog procesa. Pravo vreme za kontakt je stoga ovde centralno pitanje.

[0003] Kada se koriste industrijski enzimi za hidrolizu ili drugi oblik enzimskog procesa, odgovarajuć i enzimi se dodaju sirovini. Nakon dodavanja enzima i distribucije u sirovinu, va žno je da se mešavina neprestano meša kako bi se osigurao dobar kontakt enzima i sirovine. Kao što je navedeno, takođe je važno da enzimi budu u kontaktu sa sirovinom u određenom vremenskom intervalu. Kada se dostigne taj vremenski interval, va žno je da enzimska razgradnja brzo prestane kako proces ne bi bio predugačak. To se obično obezbeđuje zagrevanjem mešavine sirovine i enzima do temperature pri kojoj se enzimi elimini šu (deaktiviraju).

[0004] Sličan izazov odnosi se na brojne druge hemijske procese gde je važno uz homogenu mešavinu uključenih komponenti kao i kontrolisano vreme reakcije koje ne može biti znatno krać e ili znatno duže od optimalnog ako od toga zavisi željeni kvalitet konačnog proizvoda koji se dobija.

[0005] Najlakši način da se postigne optimalno vreme kontakta je upotreba reaktora po principu " šarže". Izvođenjem “šarže” određena zapremina (rezervoar ili slično) se zadrži pod određenim uslovima određeno vreme, pre zaustavljanja procesa. Za enzimske procese, kao što je već navedeno, koristi se dodatno zagrevanje za deaktiviranje enzima. U industrijskoj proizvodnji se prerađuju velike količine, a te velike količine je teško zagrejati dovoljno brzo ako se rade kao šarže. Alternativa je upotreba mnoštva malih količina šarže, ali to ć e dovesti do nesrazmerno visokih troškova u domenu tehnologije.

[0006] Postoje i drugi nedostaci serijskih procesa u poređenju sa kontinuiranim procesima, bez obzira da li ti procesi uključuju enzimsko lečenje. Jedan od takvih nedostataka je mnogo češć e pokretanje i zaustavljanje procesa. To je naporno i teže se automatizuje od kontinuiranih procesa. Štaviše, radni uslovi tokom pokretanja i zaustavljanja imaju tendenciju da se razlikuju više od onoga što je poželjno.

[0007] Cilj je da se kontinuirano ispušta homogeno mešana sirovina, a proces se deaktivira u datom vremenskom intervalu. Omoguć iti neprekidan protok sirovina kroz veliku "kompletnu me šavinu" posudu nije dobro rešenje, jer ć e tada kontaktno vreme između pojedinih komponenti biti veoma teško kontrolisati.

[0008] Reaktor za enzimsku obradu sirovina poznat je iz norveškog patenta br. 322 996 (WO 2006, 126891). Postupak se odvija u supstancijalno vertikalno postavljenom reaktoru sa odvojenim reaktorskim komorama, gde se materijal u svakoj komori mehanički meša sa mešalicom i prebacuje u susednu donju komoru koristeć i gravitacionu silu. Reaktor ć e osigurati dosledno vreme zadržavanja i stalne uslove za sav prerađeni materijal.

[0009] Za tretiranje, posebno morskog sirovog materijala, važno je da se prerada na brodu vrši što je pre moguć e nakon prikupljanja. Stoga je važno da se to može uraditi u kompaktnom objektu i koji ima takva svojstva da talasi ne mogu biti odvelikog uticaja.

Ciljevi

[0010] Cilj ovog pronalaska je da obezbedi sistem i/ili reaktor za hidrolizu sirovog materijala koji je u stanju da proizvede dosledne reakcione uslove za sav materijal koji se isporučuje, bez obzira na promene u spoljnim uslovima.

[0011] Cilj ovog pronalaska je obezbediti reaktor koji omoguć ava dobijanje prednosti povezanih i sa šaržnim procesima i sa neprekidnim procesima kada je vreme kontakta između komponenti uključenih u proces kritični parametar za kvalitet proizvoda.

[0012] Dalji cilj je postić i napred navedeno na pogodan i jeftin način u tehnološkom smislu.

[0013] Poseban je cilj obezbediti reaktor za hidrolizu morskih sirovina na brodu sa ograni čenim prostorom, koji je u stanju da obezbedi konzistentne reakcione uslove pod promenljivim uslovima vetra i talasa.

Predmetni pronalazak

[0014] Napred navedeni ciljevi se postižu reaktorom kako je definisan u patentnom zahtevu 1.

[0015] Poželjne realizacije ovog pronalaska su definisane u zavisnim patentnim zahtevima.

[0016] Materijal koji ć e se tretirati u reaktoru delom se označava "sirovina", delom kao "materijal".

[0017] Reaktor iz predmetnog pronalaska može se proizvesti kompaktno tako što reaktor spolja može imati oblik čvrstog cilindra gde su reaktorske komore smeštene sa datim nagibom u odnosu na horizontalnu ravan, dok reaktor u celini ima u osnovi vertikalnu orijentaciju. Komore reaktora su cevaste i po moguć nosti imaju kru žni presek, sa izuzecima koji su naznačeni u priloženim crtežima i objašnjenjima istih. Nagib svake komore može varirati, ali je poželjno najmanje 1/10 (vertikalno/horizontno) [5,7 stepeni]. Za neke realizacije, nagib mo že biti 1/5 [11,3 stepeni].

[0018] Potrebna razmena toplote može se vršiti koncentrično sa i unutar ove vertikalne zavojnice reaktorskih komora. Mešanje se vrši pomoć u dovoda inertnog gasa koji se propušta kroz reaktorske komore. Ventili između svih reaktorskih komora osiguravaju jednolično vreme zadržavanja u svakoj reaktorskoj komori, a samim tim i jednolično ukupno vreme zadržavanja u reaktoru. Transport delimično obrađenog materijala iz jednog odeljka reaktora u drugi može se obaviti isporukom viška pritiska inertnog gasa koji se koristi za mešanje dok je gornji ventil zatvoren, a donji ventil otvoren u predmetnoj komori reaktora.

[0019] Pronalazak je u daljem tekstu detaljnije opisan uz pomoć priloženih slika, gde:

Slika 1 prikazuje u perspektivi prvo ostvarenje reaktora prema ovom pronalasku.

Slika 2 je šematski prikaz jedne reaktorske komore prema jednom aspektu ovog pronalaska.

Slika 3 je šematski presek određenih detalja realizacije slike 1.

Slika 4 je šematski prikaz koji predstavlja dalje detalje realizacije slike 1.

Slika 5 je šematski prikaz protočnog lima tokom postupka koji koristi reaktor prema ovom pronalasku. Slika 6 je šematski i pojednostavljeni prikaz odozgo na reaktor prikazan na slici 1.

Slika 7 je šematski i pojednostavljeni prikaz odozgo na reaktor prema ovom pronalasku koji predstavlja varijantu onog prikazanog na slici 1.

Slika 8 je prikaz sa strane na narednu realizaciju reaktora prema ovom pronalasku.

[0020] Slika 1 u osnovi prikazuje realizaciju reaktora ovog pronalaska. Brojne reaktorske komore R1-R6 su spiralno namotane prema dole u reaktoru i za koje u celini možemo reć i da imaju vertikalnu orijentaciju ili vertikalnu osu. Proizvoljna reaktorska komora može se nazvati Ri, koju i treba posmatrati kao indeks. Svaka komora reaktora R pokriva obodno blizu 360 stepeni, to jest, puni krug. Svaku reaktorsku komoru Ri prati ventil Vi, koji i treba posmatrati kao indeks, odvajajuć i ga od slede ć e komore. Na taj način reaktorska komora R1 sledi ventil V1. Ventili V1-V5 koji razdvajaju komore jednu od druge, u prikazanom izvođenju su poravnati jedan prema drugom. Ovo je radi praktičnosti izvođenja i ne predstavlja suštinsku karakteristiku reaktora. Ispod reaktorskih komora nalaze se tri komore za pasterizaciju P1-P3 u prikazanoj realizaciji, koje imaju uglavnom isti oblik i veli činu kao reaktorske komore. Takođe su razdvojene ventilima, koji su označeni kao VP1 i VP2. Tačan broj reaktorskih komora i komora za pasterizaciju može varirati.

[0021] Slika 1 takođe prikazuje dovodni kanal 01 za sirovine, odvodni kanal 02 za prerađeni materijal. Takođe su prikazani rezervoar pod pritiskom 13 za inertni gas, broj cevi 10 za inertni gas do svake od reaktorskih komora i komore za pasterizaciju, razvodnik 11 za korišć eni inertni gas i povratni kanal 14 za recikliranje koriš ć enog inertnog gasa u spremnik 13, pomoć u kompresora 12. Inertni plin se izbacuje iz reaktorskih komora preko ventila koji se obično nazivaju RVI (koji i treba da se posmatra kao indeks). Tri od navedena su prikazana brojevima na slici 1, RV1-RV3.

[0022] Slika 1 dalje prikazuje dovodni kanal 03 za najmanje jedan razmenjivač toplote i odvod 04 za vazduh iz razmenjivača toplote, označen kao HEX2. U praksi ć e se koristiti dva razmenjivača toplote, kako je kasnije objašnjeno.

[0023] Slika 1 takođe prikazuje kanal 17 za obrađeni materijal iz reaktorske komore R6 do razmenjivača toplote HEX2. Takođe je prikazan kanal 16 od gornjeg dela razmenjivača toplote HEX2 do ulaza u komoru za pasterizaciju P1. Slika 1 takođe prikazuje deo kanala 18 koji dovodi razmenjenu toplotu u reaktorsku komoru R1.

[0024] Slika 2 prikazuje poprečni presek jedne reaktorske komore, ovde je slučajno odabrana komora broj 3. Razlika od realizacije prikazane na slici 1 je ta što je ova reaktorska komora radi jednostavnosti prikazana kao ravna komora. Moguć e je realizovati i sadašnji reaktor sa ravnim komorama. Dovod materijala u reaktorsku komoru R3 je kroz ventil V2 prikazan desno na slici, dok je odvod preko ventila V3 na levoj slici. Zbog nagiba reaktorske komore, protok materijala pomaže gravitacija. Na slici 2, nagib reaktorske komore je oko 1/10. To je često dovoljno u praksi, ali u nekim slučajevima može biti i već i, na primer 1/5. Inertni gas, obično azot, uvodi se kroz dovodni kanal 10 blizu donjeg kraja reaktorske komore i odvodi se kroz ispusni kanal blizu gornjeg kraja reaktorske komore. Tokom tretmana oba ventila V2 i V3 su zatvorena, tako da materijal tokom određenog vremena ostaje nepomičan u reaktorskoj komori. Kao što strelice pokazuju, prenos inertnog gasa kroz komoru izaziva cirkulaciju materijala u komori. Tako se inertni gas koristi za efikasno mešanje mase koja se prerađuje. Na dovodnom kanalu 10 u reaktorsku komoru nalazi se dovodni ventil IV3, a na odvodnom kanalu 21 za pražnjenje u razvodnik 14 nalazi se i odvodni ventil RV3.

[0025] Kada se komora 3 isprazni, ventil RV3 se zatvori i izabrani deo se postavi na reaktor. Bitno je da su oba ventila V2 i V3 takođe zatvorena. Pretpostavlja se da su susedne nizvodne reaktorske komore R4 prethodno ispražnjene od materijala i oslobođene od bilo kog dela. Tada se otvora ventil V3 i dešava se brzo oslobađanje pritiska jer se gas i materijal uduvavaju u reaktorsku komoru R4, što je takođe potpomognuto gravitacijom. Dok ć e se gas distribuirati između dve komore, gotovo svi čvrsti i tečni materijali ć e završiti u reaktorskoj komori 4 radi dalje obrade.

[0026] Treba razumeti da je reaktorska komora R3 odabrana samo kao proizvoljni primer; u osnovi se vr ši ista vrsta tretmana u svim reaktorskim komorama, a glavni razlog korišć enja toliko odvojenih komora je da se obezbedi jednolično vreme zadržavanja za celu masu koja se tretira, a protok materijala spolja se pona ša približno kao idealan protok materijala od dovoda reaktorske komore R1 do odvoda reaktorske komore R6. Pra žnjenje iz reaktorske komore R6 je malo drugačije jer protok materijala ne ide direktno u komoru koja se nalazi ispod, već u razmenjivač toplote radi daljeg zagrevanja da bi se prekinula reakcija hidrolize. Temperatura pulpe nakon ove razmene toplote obično može biti 90 °C ili više.

[0027] Stručnjak iz ove oblasti ć e razumeti da iz situacije u kojoj su sve reaktorske komore napunjene materijalom za obradu, materijal u reaktorskoj komori R6 mora se isprazniti pre bilo koje druge komore, zatim reaktorske komore R5 pre reaktorske komore R4 itd. Međutim, da bi se obezbedio prostor za pražnjenje materijala iz reaktorske komore R6, bić e potrebno da se napravi mesta putem sličnog postupka za komore pasterizacije P1-P3, koje se stvara pražnjenjem komora P3, P2 i P1 i ovim redosledom.

[0028] Razmena toplote prema predmetnom pronalasku je u osnovi klasična i može se izvesti na isti način i sa istom vrstom opreme kao u prethodnim postupcima stanja tehnike. Međutim, korisno je i s obzirom na prostor i iz drugih razloga što se izvodi u razzmenjivaču toplote koji je koaksijalan sa reaktorskim komorama kada su postavljene tako da zajedno formiraju spiralu.

[0029] Slika 3 prikazuje vertikalni presek sistema za razmenu toplote koji može biti uključen u sastavni deo ovog pronalaska. Reaktorske komore R1-R6 prikazane su na slici, kao i komore za pasterizaciju P1-P3. Koaksijalno sa njima i u vertikalnoj osi reaktora postavljena su dva naizmenična razmenjivača toplote HEX1 i HEX2, koji se takođe mogu posmatrati kao dvostepeni razmenjivači toplote. Svrha donjeg razmjenjivača toplote HEX1 (ili donjeg stepena razmjenjivača toplote) je zagrevanje materijala na temperaturi koja podr žava enzimsku hidrolizu, obično na temperaturu od oko 50 °C. To se izvodi s protokom materijala koji se dovodi u reaktor kroz dovodni kanal 01 (sl.

1) pre nego što materijal uđe u reaktorsku komoru R1. Tok materijala koji se dovodi do razmjenjivača toplote HEX1 kroz dovodni kanal 01 prolazi, u napred ilustrovanom izvođenju, kroz razmjenjivač toplote HEX1 u spiralno postavljenom kalemu 33 kraj spoljašnjeg dela razmjenjivača toplote. Toplotni razmenjivač se isporučuje uređaju za razmenu toplote 31. Razmenjivač toplote HEX1 je obično ispunjen tečnošć u, najbolje vodom. U ilustrovanoj realizaciji, vazduh se dovodi u razmenjivač toplote iz dovoda vazduha 03 preko razvodnika 35. Vazduh pomaže cirkulaciji vode prema blizini središta razmenjivača toplote, dok voda ponovo cirkuliše niz obod razmenjivača toplote, gde se nalazi spiralni kalem 33 zavojnice, tako da razmena toplote u odnosu na zavojnicu 33 u su štini ima karakter promene struje.

[0030] Sada ć emo se bazirati na sliku 4 kao i na sliku 3. Izlaz zavojnice 33 cevi je povezan sa cevi 18 (slika 4) koji dovodi zagrejanu sirovinu u reaktor R1. Klasična temperatura mešavine materijala u R1 je 50 °C, ali može varirati nekoliko stepeni gore ili dole. Stvarna, izmerena temperatura materijala u reaktoru R1 ili izvan zavojnice 33 mo že se koristiti za kontrolu otvaranja kanala jedinice 31 za razmenu toplote.

[0031] Razmenjivač toplote (ili korak razmene toplote) HEX 2 ima istu opštu konstrukciju kao i razmenjivač toplote HEX1. Materijal koji se tretira u reaktorima R1-R6 dovodi se u razmenjiva č toplote HEX2 u spiralno ulaznoj zavojnici 34 koji je smeštena uz zid razmenjivača toplote, kroz vodovod 17. Jedinica razmenjivača toplote 32 isporučuje potrebnu toplotu u razmenjivač toplote HEX2 tako da se materijal koji prolazi kroz zavojnicu 34 cevi zagreva do temperature dovoljno visoke da prekine enzimsku hidrolizu. Poželjna temperatura može biti oko 90 °C ili više. Stvarna, izmerena temperatura u realnom vremenu materijala iz zavojnice 34 mo že se koristiti za kontrolu otvora kanala na jedinici razmenjivača toplote 32. Materijal koji izlazi iz razmenjivača toplote HEX2 dovodi se u prvu komoru za pasterizaciju P1 kroz kanal 16.

[0032] Na slici 4 su prikazani delovi reaktora 1 izuzeti iz reaktorske komore i komore za pasterizaciju da bi se jasnije prikazali spojevi spoljnih provodnika. To je kanal 01 za snabdevanje materijalom, kanal 02 za obra đeni materijal, kanal 03 i 04 za vazduh do i iz razmenjivača toplote, kanal 17 za prenos materijala iz reaktorske komore R6 (slika 1) u drugi razmenjivač toplote HEX2, kanal 18 za prenos materijala iz prvog razmenjivača toplote HEX1 u prvu reaktorsku komoru R1 (sl. 1), i kanal 16 za prenos materijala iz drugog razmenjivača toplote HEX2 u prvu komoru za pasterizaciju P1 (sl. 1 ).

[0033] Treba naglasiti da ovde opisani razmenjivači toplote predstavljaju samo primer poželjnog rasporeda razmenjivača toplote i da svaki razmenjivač toplote koji omoguć ava grejanje sirovine na temperaturu koja podržava enzimsku hidrolizu može se koristiti za bilo koji razmjenjivač toplote koji omoguć ava zagrevanje tretiranog materijala na višu temperaturu da se zaustavi enzimska hidroliza materijala. Poželjno je, međutim, koristiti raspoloživu zapreminu duž vertikalne ose reaktora za razmenu toplote, a prikazani princip spiralne struje materijala i bubrenja vazduha kroz razmenjivače toplote je poželjan, jer omoguć ava dobru temperaturu distribucije u razmenjivačima toplote i u praksi suštinski promena toplotne razmene, zbog činjenice da vazduh tečnost vuče prema gore, vertikalnoj osi razmenjivača toplote, dok tečnost ponovo kruži dole u blizini razmenjivača toplote.

[0034] Slika 5 šematski prikazuje protočni proces postupka koji koristi uređaj iz ovog pronalaska kao što je prikazano u realizaciji slika od 1 do 5. Krajnje levo je prikazano snabdevanje sirovinom 51 u dovodnom rezervoaru 52, a dalje rezervoar 53 za poželjno deljenje sirovina i pumpa 54 za punjenje materijalom u reaktoru. Pumpa 54 takođe usisava željenu količinu enzima iz posude 55, pri čemu se enzim može razblažiti na odgovarajuć i način. Komponente 52 do 55 ne predstavljaju deo reaktora predmetnog pronalaska i mogu uklju čivati bilo koji poželjan rezervoar, posudu ili pumpu. Pored protoka materijala, na slici 6 je takođe prikazano kako inertni gas cirkuliše iz posude 13, kroz različite reaktorske komore i nazad u posudu 13 preko razvodnika 11 i kompresora 12. Takođe je prikazana posuda 56 za gotov obrađeni materijal.

[0035] Slika 5 takođe šematski prikazuje protok inertnog gasa (g) iz posude 13 kroz reaktor i nazad u posudu 13 preko razvodnika 11, opciono ne ilustrovani povratni kanal 14 i kompresor 12.

[0036] Slika 6 prikazuje šematski i pojednostavljen prikaz odozgo na reaktor prikazan na slici 1, sa reaktorskom komorom R1 namotanom oko razmenjivača toplote HEX2, ventilom V1 (i ispod ovog, ventilima V2, V3, itd.). Prikazuje se cev 18 za snabdevanje sirovinom, dok je protok inertnog gasa u sistemu izostavljen.

[0037] Slika 7 prikazuje prikaz alternativnog izvođenja u odnosu na ono prikazano na slici 1, gde su reaktorske komore R1 do R4 ravne. Na slici 8 nije vidljivo da su u ovom slučaju komore reaktora postavljene sa nagibom. Ispod ilustrovanih mogu se uočiti dodatne reaktorske komore; kao primer reaktorska komora R5 „ispod reaktorske komore R1“, reaktorska komora R6 „ispod reaktorske komore R2“ itd.

[0038] Slika 8 prikazuje alternativno izvođenje pronalaska ilustrovanog na prethodnim slikama.

[0039] Detalji prikazani na slici 8 imaju brojeve u istoj seriji kao na slici 1, sa dodatkom 100.

[0040] Postoje dve glavne razlike između ovih realizacija, od kojih se jedna sastoji u tome što reaktorske komore R101 - R107 i pasterizacione komore P101-P103 nisu cevaste, već imaju oblik pravilnijih rezervoara, po mogu ć nosti bez oštrih uglova gde se nepoželjan materijal može sakupljati. Druga razlika je u tome što sistem reaktora postavljen tako da zauzima manje prostora po visini i više prostora u obliku ravni, posebno da se razmenjivači toplote HEX101 i HEX102 nalaze jedan pored drugog, a ne da nalegnu jedan na drugi i da se komore za pasterizaciju ne postavljaju ispod reaktorske komore, već bočno pored reaktorskih komora.

[0041] Lokalni okolni uslovi su zbog toga važan faktor u pogledu toga koja je varijanta najpoželjnija; ako ima više prostora u obliku ravni nego visine, varijanta na slici 8 je najpoželjnija. Štaviše, sistem kako je prikazan sadrži prvi razmenjivač toplote HEX101 koji je namenjen grejanju materijala koji se isporučuje na temperaturi koja podržava enzimsku hidrolizu, dok je razmenjivač toplote HEX102 namenjen grejanju dobijene smeše materijala na višoj temperaturu od temperature koja podržava enzimatsku hidrolizu.

[0042] Pored toga, postoji sedam reaktorskih komora R101 - R107, koje se mešaju pomoć u inertnog gasa i gde se prenos materijala iz reaktorske komore R101 do R107, korak po korak (pet koraka) odvija do nižih vertikalnih nivoa tako da se prenos podržava gravitacijom. Pražnjenje sistema se takođe može odvijati na isti način kao što je napred opisano, korišć enjem dovoda gasa na povišenom pritisku.

[0043] Sistem sa slike 8 nadalje uključuje tri komore za pasterizaciju koje mogu imati isti pravilni oblik kao reaktorske komore R101 - R107. U ovom aspektu manje je važno nego u realizaciji prikazanoj na slici 1 da komore za pasterizaciju imaju isti oblik i iste veličine kao reaktorske komore, ali ipak je prirodan izbor da su one u osnovi jednake, posebno zato što lakše je i efikasnije izrađivati komore jednake veličine i oblika.

[0044] Na slici 8 je prikazano snabdevanje sirovinom 101, ispuštanje obrađenog materijala 102, cev 118 za prenos materijala iz prvog razmenjivača toplote u prvu reaktorsku komoru, kanal 117 iz poslednje reaktorske komore u drugi razmenjivač toplote, cev 116 od drugog razmenjivača toplote do prve komore za pasterizaciju, dovodni kanal 110 za inertni gas i razvodnik 111 za korišć eni inertni gas koji ć e se ponovo koristiti.

[0045] Treba naglasiti da iako na slici 8 nisu prikazani detalji poput kompresora za inertni gas, posude pod pritiskom za isti ili dovod i ispuštanje toplotnog medija u razmenjivače toplote, stručnjak iz oblasti neć e imati poteškoć a u odabiru odgovarajuće opreme za takve predmete.

[0046] U nastavku je dat praktični primer upotrebe reaktora u tipičnoj realnoj situaciji.

Ostali poželjni detalji

[0047] Pregradni zid može da odvoji zavojne cevi 33 i 34 od centralnog kanala u svakom od razmenjivača toplote HEX1 i HEX2. Na ovaj način se dodatno poboljšava princip razmene toplote u vidu kontra-struje.

[0048] Trebalo bi da postoji "otvor" između namotaja cevi zavojnice, između kalemova i spoljnog zida, i između kalemskih namotaja i pregradnog zida kada je takav prisutan. Time se postiže najbolji moguć i prenos toplote. Na primer može se koristiti prečnik otvora 60 mm, a može se koristiti I 20 mm. Kada se koristi pregradni zid, isti se prirodno završava na udaljenosti od gornjeg i donjeg dela razmenjivača toplote kako bi se omoguć ilo da se voda na vrhu okrene na dole i ponovo pojavi na dnu.

[0049] Toplota koja se isporučuje na jedinicama 31 i 32 razmenjivača toplote može obično biti u obliku tople vode, pare ili kombinacije istih.

[0050] Temperatura proizvoda je u praksi pre svega zavisna od sledeć ih promenljivih:

a - Brzina proticanja proizvoda kroz kanal zavojnice. Brzina ć e se vremenom menjati u ravnomernim prelazima, a kontroliše ih pumpa koja obično može biti klip sa dvostrukim delovanjem.

b - Brzina brojača tople vode koja se trenutno nalazi do kalemskog namotaja može se menjati u skladu sa protokom proizvoda, tako što se kontroliše količina dovodnog vazduha u razvodnik 35.

c- Temperatura tople vode. Protok pare/tople vode u uređaju za razmenu toplote 31 može se kontrolisati u skladu sa temperaturom preostale sirovine koja izlazi iz razmenjivača toplote HEX1.

[0051] Razmenjivač toplote HEX2 se koristi za pasterizaciju proizvoda posle hidrolize da "elimini še" aktivnost enzima i spreči rast bakterija.

[0052] Temperatura sirovine se može spustiti na približno 3°C tokom vremena koje je potrebno za hidrolizu sirovine. Nakon toga se greje u razmenjivaču toplote HEX2, na primer, na 95 °C. Odnos između visine donjeg (HEX1) i gornjeg HEX2 razmenjivača toplote može se podesiti temperaturnim razlikama: 5-48 °C i 45-95 °C. Vazduh izlazi na otvoreno nakon što je pokrenuo vodu u obe komore.

[0053] Dimenzije reaktorskih komora Rl-R6 mogu varirati, ali tipična veličina može biti prečnika 600 mm, bilo da li su reaktorske komore spiralne ili ravne. Prolazi između pojedinih komora u kojima su postavljeni ventili mogu biti veličine oko 150 mm. Svi ventili u reaktoru, bilo za rasuti materijal ili inertni gas itd., mogu biti podesni tako da se njima automatski upravlja. Način njihove kontrole nije deo ovog pronalaska i zbog toga ovde nije vi še opisan.

[0054] Vreme obrade u svakoj komori može varirati i obično može biti od 5 do 15 minuta. Prirodno ć e uticati i broj komora u reaktoru, kao i vrsta korišć ene sirovine.

[0055] Reaktor iz ovog pronalaska je pogodan za upotrebu na brodovima i ne mora da stoji okomito da bi funkcionisao. Nagib reaktorskih komora od 1:10 (vertikalno/horizontalno) je uobičajno dovoljan za upotrebu čak i na moru. Ako je poželjno da se obezbedi funkcionalnost na težoj površini, nagib se može poveć ati, na primer, na 1: 5.

[0056] Iako nije centralni deo ovog pronalaska, treba primetiti da se realizacija reaktora na slici 1, sa relevantnim dimenzijama reaktorske komore i razmenjivača toplote, može ugraditi u standardnu 20-metarsku posudu. okomito; to je ukupna visina oko 6 metara. Reaktor prikazan na slici 8 može imati znatno nižu ukupnu visinu, ali ne se ne može ugraditi u posudu.

[0057] Međutim, principi ovog reaktora mogu ukazati na to da li je dostupna ili ne takva visina. Na primer, reaktorske komore mogu biti postavljene u koloni, dok se komore za pasterizaciju mogu postaviti u zasebnoj koloni smeštenoj pored toga, tako da reaktor gradi manju visinu i širinu od one prikazane na priloženim slikama.

[0058] U niže navedenim patentnim zahtevima, umetnute reference odgovaraju realizaciji prikazanoj na slikama od 1 do 5, sa izuzetkom patentnih zahteva od 14 do 18, koji se odnose na sliku 8, a patentni zahtev 20 se odnosi na obe slike 1 i 8.

Claims (16)

Patentni zahtevi

1. Reaktor za enzimsku hidrolizu materijala obuhvatajući u sekvenci:

- prvi razmenjivač toplote (HEX1) prilagođen za zagrevanje sirovog materijala koji ć e snabdevati reaktor do temperature unutar raspona koji pogoduje enzimskoj hidrolizi,

- reaktor obuhvatajući više serijski povezanih reaktorskih komora (R1-R6) odvojenih ventilima za zatvaranje (V1-V5)

- drugi razmenjivač toplote (HEX2) prilagođen za zagrevanje reakcione smeše na temperaturu već u od temperature koja pogoduje enzimskoj hidrolizi,

naznačeno time što je reaktor dizajniran sa reaktorskim komorama na različitim vertikalnim nivoima, prva reaktorska komora (R1) je najviša, a zadnja reaktorska komora (R6) je najniža, dok je u najmanjem jedna reaktorska komora prilagođena za mešanje sa protočnim inertnim gasom.

2. Reaktor prema patentnom zahtevu 1, pri čemu svaka reaktorska komora ima jednaku veličinu i oblik i leži simetrično oko vertikalne ose.

3. Reaktor prema patentnom zahtevu 1, pri čemu su navedene reaktorske komore cevaste i nagnute i povezane tako da je sklop simetričan oko vertikalne ose.

4. Reaktor prema bilo kojem od prethodnih patentnih zahteva, pri čemu su sve reaktorske komore (R1-R6) prilagođene za mešanje sa inertnim gasom koji protiče blizu dovodnog kraja reaktorskih komora i otiče blizu odvodnog kraja reaktorskih komora.

5. Reaktor prema bilo kojem od patentnih zahteva od 3 do 4, pri čemu su najmanje jedan od prvih razmenjivača toplote (HEX1) i drugi razmenjivač toplote (HEX2) postavljeni duž vertikalne ose reaktora.

6. Reaktor prema bilo kojem od patentnih zahteva od 3 do 5, pri čemu su prvi razmenjivač toplote (HEX1) i drugi razmenjivač toplote (HEX2) postavljeni jedan iznad drugog duž vertikalne ose reaktora.

7. Reaktor prema patentnom zahtevu 5 ili 6, prvi (HEX1) i drugi razmenjivač toplote (HEX2) se postavljaju jedan iznad drugog, koncentrično u unutrašnjosti spirale koja formira reaktorske komore.

8. Reaktor prema bilo kojem od prethodnih patentnih zahteva, pri čemu je najmanje jedna komora za pasterizaciju (P1-P3) postavljena nizvodno od drugog razmenjivača toplote (HEX2).

9. Reaktor prema patentnom zahtevu 8, pri čemu je najmanje jedna komora za pasterizaciju (P1-P3) postavljena kao cevasta komora uglavnom istog oblika kao reakcione komore (R1-R6).

10. Reaktor prema bilo kojem od patentnih zahteva 1, 2, 4 ili 8, pri čemu svaka reaktorska komora (R101-R107) ima oblik posude jednostavnog, pravilnog oblika, reaktorske komore postavljene vertikalno jedna iznad druge sa prvom reaktorskom komorom (R101) kao najvišom, i zadnjom reaktorskom komorom (R107) kao najnižom.

11. Reaktor prema patentnom zahtevu 10, pri čemu svaka reaktorska komora (R101-R107) ima najnižu tačku na mestu ispuštanja materijala u reaktorsku komoru.

12. Reaktor prema patentnim zahtevima 10 ili 11, pri čemu je najmanje jedna komora za pasterizaciju postavljena nizvodno od drugog razmenjivača toplote, svaka komora za pasterizaciju (P101-P103) ima oblik posude pravilnog oblika i koja je postavljena vertikalno jedna iznad druge, sa prvom komorom za pasterizaciju (P101) kao najvi šom, i zadnjom komorom za pasterizaciju (P103) kao najnižom.

13. Reaktor prema jednom od patentnih zahteva 10 ili 11, pri čemu je najmanje jedna komora za pasterizaciju postavljena nizvodno od drugog razmenjivača toplote, prvi razmenjivač toplote (HEX101) je povezan uzvodno od reaktorske komore (R101) i pri čemu je drugi razmenjivač toplote (HEX102) povezan nizvodno od zadnje reaktorske komore (R107) i uzvodno od prve komore za pasterizaciju (P101).

14. Reaktor prema jednom od patentnih zahteva od 10 do 12, pri čemu je najmanje jedna komora za pasterizaciju postavljena nizvodno od drugog razmenjivača toplote, reaktor je podeljen u četiri grupe koje su postavljene nezavisno jedna od druge, poželjno bočno susedno jedna od druge, prvi razmenjivač toplote (HEX101) koji formira prvu grupu, reaktorske komore (R101-R107) formiraju drugu grupu, drugi razmenjivač toplote (HEX102) formira treć u grupu, dok komore za pasterizaciju (P101- P103) formiraju četvrtu grupu.

15. Reaktor prema bilo kojem od prethodnih patentnih zahteva, pri čemu je svaka reaktorska komora (Ri) postavljena za povremeno pražnjenje pomoć u sredstava za snabdevanje inertnim gasom sa prevelikim pritiskom do svake reaktorske komore (Ri) i otvaranjem nizvodnih ventila za zatvaranje (Vi).

16. Reaktor prema bilo kojem od prethodnih patentnih zahteva, pri čemu reaktor sadrži ili je prilagođen za povezivanje na uređaj za punjenje (54) prilagođen za davanje određene, podesive količine enzima sa određenom količinom sirovog materijala za hidrolizu.