Автор работы: Пользователь скрыл имя, 13 Июня 2013 в 19:15, курсовая работа
Резервом зниження енергоємності процесу брагоректифікації є екстенсивне використання матеріальних потоків, що відходить із брагоректифікаційної установки, з якими витрачається до 90 % підведеної теплової енергії.
Заслуговують уваги впроваджені науковими працівниками НУХТ і інституту Укрспиртбіопрод схеми багаторазового використання тепла при брагоректифікації , а саме:
Рекуперація тепла конденсації водно-спиртової пари в умовах роботи колон під різним тиском;
Схеми непрямої дії, де частина спиртових парів БК направляється через додатковий піноуловлювач в кубову частину ЕК;
Схема БРУВАК-М (малий вакуум – 0,02Мпа) впроваджена на ДП
3. Розрахункова частина
3.1 Вихідні дані для розрахунків
Зерно для розварювання – кукурудза, яка містить крохмалю 60%, вологість 14,5%. Потужність заводу – 6000 дал/добу.
3.2 Розрахунок продуктів
Асортимент сировини. Зерно для розварювання - кукурудза, яка містить крохмалю 60%, вологість 14,5 %.
Вихід спирту. Вихід спирту з 1 т умовного крохмалю зазначеного асортименту сировини встановлено: кукурудзи 66, 6 дал.
Крохмаль. Кількість крохмалю сировини, яка потрібна для виходу 100 дал. безводного спирту, дорівнює:
(100x1000)/66,6 = 1501,5 кг або 1,501 т.
Коефіцієнт роботи заводу. При зазначеному виході спирту коефіцієнт роботи заводу:
(66,6x100)/72 =92,5
де 72 - теоретичний вихід спирту з 1 т крохмалю, дал.
Витрати крохмалю у виробництві становитимуть:
100-92,5 = 7,5%
Крохмаль зерна для
Таблиця – 3.1
Джерело ферменту |
Препарату товарного |
В перерахунку на одиницю активності по ГОСТ 264.4-89 *10 |
Альфа аміліза (Термаміл 120-L) |
0,5-0,8 |
1-1,5 |
Глюкоамілаза (Сан супер 240-L) |
1,3-1,5 |
5,5-6,2 |
Ферментний препарат Термаміл-120L.
На
1 т умовного крохмалю витрати Термамілу-120L
складають 0,5 л. На 1,501 т умовного крохмалю
витрата Термамілу-120Ь
1,501x0,5 = 0,75 л.
Для введення ферментного препарату в заміс робиться розведення фермент
Об'єм води для розведення ферментного препарату:
0,75 х 10 = 7,5 л.
Густина ферментного препарату Термаміл-120L 1,2 кг/дм . Маса ферментного препарату:
0,75 х 1,2 = 0,9 кг.
Маса води
для розведення ферментного
7,5 х 1 = 7,5 кг .
Маса розчину ферментного препарату, що вводиться у заміс:
0,9 + 7,5 = 8,4 кг.
Зерно для розварювання.
При крохмалистості кукурудзи 60% для розварювання потрібна така її кількість:
С = (Аі х 100) / К = (1501 х 100) / 60 = 2501,6 кг ,
де Аі - кількість крохмалю в кукурудзі, кг
К - вміст крохмалю у кукурудзі, %.
У цій кількості
кукурудзи міститься, кг:
води (2501,6 х 13) / 100 = 325,2
кг
сухих речовин 2501,6 - 376,2 =2125,4 кг
з них зброджуваних - 1505 кг,
незброджуваних - 1012,8 кг.
Кількість цих речовин у кукурудзі для розварювання наведено у таблиці
Склад кукурудзи |
Кількість речовин | |
кг |
% | |
Зброджувані сухі речовини |
1505 |
60 |
Незброджувані сухі речовини |
1012,8 |
40,5 |
Всього сухих речовин |
2125,4 |
84,9 |
Вода |
325,2 |
13,0 |
Всього |
2501,6 |
100 |
Заміс.
Кількість води, яка потрібна для приготування замісу:
2501,6 х 3 = 7504,8 кг,
де 3 - норма води на 1 кг кукурудзи.
Маса замісу дорівнює:
2501,6 + 7504,8 + 8,4 = 10014,8кг.
За Дзам із таблиці "Співвідношення між показниками цукроміра і густиною цукрових розчинів" знаходимо густину замісу і розраховуємо його об'єм (дм3):
Vзам = Мзам/ γзам;
Vзам = 10014,8/1,0922 = 9169,3 дм3.
У замісі міститься води:
7504,8 + 325,2 + 8,4 = 7838,4 кг,
а сухих речовин - та сама кількість, що й у кукурудзі для розварювання, тобто 2125,4 кг. Процентний вміст сухих речовин у замісі:
(2125,4 х 100) /10014,8= 21,2 %.
Теплоємність замісу :
Сзам.= Ссв.*0,2470+ Св.* 0,7530 = 1,5*0,2470 + 4,2*0,7530 =0,3705+3,1626 = 3,5331 кДж/кг*К.
Температура кукурудзи після подрібнення повинна дорівнювати 20°С, а води для приготування замісу - 45 °С. Тоді температура замісу в чані-
змішувачі буде:
(7504,8 х 45 х 1 + 2501,6 х 20 х 0,405) / (10014,8 х 0,851) = 42,1 °С,
де 1 - теплоємність води;
0,391
- теплоємність зерна для
0,848 - теплоємність замісу.
Теплоємність зерна розраховано за формулою:
с = 1 - 0,007 х 85,5 = 0,405 ,
де 85,5 - процентний вміст сухих речовин у зерні для розварювання .
Теплоємність замісу розраховано так:
(1 х 0,405 + 3,0) /(1 + 3)= 0,851 ,
де 3 - норма води на 1 кг зерна.
Розварена маса. У варильному апарата заміс нагрівають до 85-93°С гострою парою, що має тиск 8,5 атм. Витрата пари на розварювання з урахуванням 3% теплових втрат становитиме:
Q = 10014,8 х 0,851х (93- 60) / (662,5 - 90) х (1 - 0,03) =506,45 кг,
де 662,5 - тепловміст гострої пари при тиску 8,5 атм.;
З - теплові втрати, %.
Питома витрата гострої пари за масою сировини для розварювання становить:
(506,45 х 100) / 2501,6 = 20.2 %, а в перерахунку на нормальну пару
(20,2 х 662,5) / 640 = 20,9 %, де 640 - тепловміст нормальної пари.
Маса суміші, що виходить з чанка замісу, дорівнює:
10014,8+506,45 =10521,25 кг.
Теплоємність маси після виходу розраховується за формулою:
c = (l * e + 3*l + 0,01 * у * 1,0) / (1 + 3 + 0,01 * у),
де є -
теплоємність зерна для
у - питома витрата гострої пари на розварювання, %;
З - норма води на 1 кг зерна для розварювання.
Отже,
с = (1,0 * 0,405 + 3,0 * 1,0 + 0,01 * 20.2 * 1,0) / (1 + 3 + 0,01 х 20.2) = 0,9.
Ферментний препарат Сан-Супер-240L
На 1 т умовного крохмалю витрати Сан-Супер-240L складають 1,5 л.
На 1,501 т умовного крохмалю витрата Сан-Супер-240L складатиме:
1,501*1,5 = 2,2515л.
Для введення ферментного препарату в розварену масу робиться розведення ферментний препарат : вода =1:10
Об'єм води для розведення ферментного препарату:
2,25 х 10 = 22,5 л.
Густина ферментного препарату Термаміл-120Ь 1,25 кг/дм3. Маса ферментного препарату: 2,25 х 1,2 = 3,125 кг.
Маса води для розведення ферментного препарату:
22,5 х 1 = 22,5 кг.
Маса розчину ферментного препарату, що вводиться у розварену масу:
3,125+22,5= 25,6кг
Зріла бражка:
Вміст спирту в бражці, яка іде на перегонку дорівнює сумі розрахунковій сумі спирту (100 дал) і кількість спирту, що втрачається при перегонці:
Кількість втраченого спирту при перегонці:
Vу6 = 0,7198* У6,
де 0,7198 – теоретичний вихід спирту з крохмалю, дм³/кг;
У6 – маса втраченого крохмалю, кг.
Vу6 = 0,7198*2,99 = 2,15 дм3.
В зрілій бражці безводного спирту повинно бути:
Vал.бр. = 1000+У6,
Vал.бр. = 1000 + 2,15 = 1002,15 дм3;
або в кілограмах:
Ал.бр. = Vал.бр.*0,78927;
де Vал.бр – об'єм безводного спирту, що повинен міститися в зрілій бражці, дм3;
0,78927 – густина спирту, кг/дм3.
Ал.бр. = 1002,15*0,78927 = 790,96 кг.
Втрати крохмалю на живлення дріжджів, а також утворення вторинних і побічних продуктів бродіння (ρч) складає 4%. При цьому на розмноження дріжджів втрачається 1,5% із цієї кількості. Таким чином, кількість крохмалю, що витрачається на ці види втрат складають:
У4 др. = 0,01*1,5* Кзаг.;
де Кзаг. – кількість крохмалю для отримання 100 дал безводного спирту, кг.
У4 др. = 0,01*1,5*1545,6 = 23,18 кг.
У4 поб. = V4 – V4 др.;
де У4 – маса втраченого крохмалю, кг.
У4 поб. = 59,88 – 23,18 = 36,7 кг
Приймаємо до уваги, що вторинні і побічні продукти бродіння утворюються по тій же реакції, що і спирт, розраховуємо їх кількість:
Vпоб. = V4 поб.*0,7198;
Vпоб. = 36,7*0,7198 = 26,42 дм3.
Апоб. = Vпоб.*0,78927;
Апоб. =26,42*0,78927 = 20,85 кг.
Кількість витрат спирту з газами бродіння:
Vгаз. = У5*0,7198;
де У5 – маса втраченого крохмалю, кг.
Vгаз. = 0,59*0,7198 = 0,42 дм3.
Агаз. = Vгаз.*0,78927;
Агаз. = 0,42*0,78927 = 0,34 кг.
Кількість вуглекислого газу, що утворився в безводному спирту вторинними і побічними продуктами бродіння і втрати з газами бродіння, кг:
УСО2 = (Ал.бр. + Апоб. + Агаз.)*0,9553;
де Ал.бр – маса безводного спирту в зрілій бражці, кг;
Апоб. – вміст побічних продуктів бродіння, кг;
Агаз. – кількість втрат спирту з газами бродіння, кг;
0,9553 – кількість вуглекислого газу, що утворюється при отримані 1 кг спирту.
УСО2 = (790,96 + 20,85 + 0,34)*0,9553 = 775,85 кг.
Маса нефільтрованої бражки при умові, що весь вуглекислий газ виділився буде рівна:
Мбраж. = Мсусла.заг – (VСО2 + Агаз),
де Мсусла.заг – маса сусла в продуктовому збірнику, кг.
Мбраж. = 10842,97 – (775,85 + 0,34) = 10066,78 кг.
В зрілій бражці утворюється наступна кількість сухої речовини дріжджів при бродінні:
Асух.дріж = Мбраж*0,0026;
де Мбраж. – маса неільтрованої бражки при умові, що весь вуглекислий газ виділився;
0,0026 – кількість дріжджової маси в 1 кг бражки.
Асух.дріж = 10066,78*0,0026 = 26,17 кг;
На утворення цієї кількості дріжджової маси витрачається незброджуваних речовин:
HSдріж = Асух.дріж. – V4 др;
де Асух.дріж. – маса сухої речовини дріжджів в зрілій бражці, що утворилася під час бродіння, кг;
⅔утворення вторинних і побічних продуктів бродіння, кг.
HSдріж = 26,17 – 23,18 = 2,99 кг.
Зброджувані і незброджувані речовини, що пішли на утворення дріжджової маси, витрачені із сухих речовин, які містилися в фільтраті сусла. В зрілій бражці залишається У1 нерозчиненого крохмалю і У2 в вигляді незброджених цукрів і декстринів. Приймається, що ⅓ У2 залишається у вигляді мальтози, а ⅔ – в вигляді декстринів. Тоді в фільтраті бражки буде міститися:
Мальтози:
Ммальт = V2*1,0555/3,
Ммальт = 13,47*0,0555/3 = 4,73 кг.
Декстринів:
Мдекст = 2*У2/3;
Мдекст = 2*13,47/3 = 8,98 кг.
Загальна кількість сухих речовин в зрілій бражці:
В фільтраті:
Sф.бр. = Ммальт + Мдекст + HSф.сус. – HSдроб;
де Ммальт – маса мальтози в фільтраті бражки, кг;
Мдекст – маса декстринів в фільтраті бражки, кг;
HSф.сус – маса незброджуваних СР в суслі, кг;
HSдроб. – маса незброджуваних речовин, що іде на утворення дріжджової маси, кг.
Sф.бр. = 4,73 + 8,98 + 312,08 + 2,86 = 328,65 кг.
В дробині:
Sдроб.браж = У1 + Sдроб.сус. + Асух.дріж;
де У1 – маса втраченого крохмалю, кг;
Sдроб.сус. – маса СР в дробині, кг;
Асух.дріж – маса сухої речовини дріжджів в зрілій бражці, що утворилася під час бродіння, кг;
Sдроб.браж = 7,49 + 631,94 + 26,17 = 665,6 кг.
Процентний вміст СР в не фільтрованій зрілій бражці:
Дн.з.б. = (Sф.бр. + Sд.бр.)*100/Мбраж;
де Sф.бр – загальна кількість СР в фільтраті зрілій бражці, кг;
Sд.бр – загальна кількість СР в дробині зрілої бражки, кг;
Мбраж. – маса нефільтрованої бражки при умові, що весь вуглекислий газ виділився.
Дн.з.б. = (328,65 + 665,6)*100/10066,78 = 9,9% мас.
Води в нефільтрованій зрілій бражці міститься:
Vвод.бр. = Мбр – (Sф.бр. + Sдр.бр. + Ал.бр. + Апоб);
де Ал.бр – маса безводного спирту в зрілій бражці, кг;
Апоб – вміст побічних продуктів бродіння, кг.
Vвод.бр. = 10066,78 – (328,65 + 665,6 + 790,96 + 20,85) = 8260,72 кг.
Маса фільтрату зрілої бражки: