Технологический план проектирования бродильного отделения спирт завода

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    

ВВЕДЕНИЕ

 

 

       Спиртовая промышленность в настоящее время является быстро развивающейся отраслью народного хозяйства. Спирт-ректификат, производимый отечественными предприятиями, используется в ликероводочной промышленности, в медицине, производстве пищевых кислот, концентратов для безалкогольных напитков, пищевых добавок и других целей. Потребность в нем постоянно увеличивается, причем возрастает спрос на спирт более высокой степени очистки, производство которого организуется на передовых предприятиях (спирт люкс, альфа).   

 Снижение объемов  выпуска спирта в 80-е годы  отрицательно сказалось и на  уровне производства, на состоянии  спиртовых предприятий, на уровне  технологии. Долгие годы не велось  новое строительство, не проводилась разработка и внедрение усовершенствованных технологических схем. В настоящее время работа отрасли стабилизировалась, ведутся научные исследования в области создания новых технологий с использованием последних достижений биотехнологии и других областей науки. Перспективным является применение ферментных препаратов взамен солода, причем разрабатываются технологии применения на стадии осахаривания наряду с амилазой и глюкоамилазой протеолитических и цитолитических ферментных препаратов, позволяющих перерабатывать большие объемы ржи, доля которой в последние годы возросла в ассортименте используемых зернопродуктов до 70 %. С целью снижения расхода пара, улучшения условий работы, снижения потерь на предприятиях спиртовой промышленности внедряются новые способы подготовки сырья к осахариванию: усовершенствованные установки по развариванию, механико-ферментативный способ тепловой обработки сырья, предусматривающий применение современных высокоактивных ферментных препаратов.

Большое значение в спиртовом производстве имеет биохимическая деятельность дрожжей. Наряду с составом сусла, дрожжам принадлежит существенная роль в проведении процессов брожения и качестве спирта. Их физиологическое состояние влияет на скорость протекания процессов и состав побочных продуктов брожения. За последние годы произошли значительные изменения в процессах производства спирта. Наибольшее распространение получили технологические способы и приемы, ускоряющие процессы брожения путем увеличения контакта дрожжей со средой, использование физических факторов, активных штаммов дрожжей и т.д. Применение технологических приемов совершенствования процессов производства спирта особенно актуально и эффективно, так как не требуют значительных капитальных вложений, существенного изменения технологии, однако, позволяют повысить выход спирта, улучшить его качество.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ  ОБОСНОВАНИЕ

 

Заданием на проектирование намечено строительство спиртзавода мощностью 3500 дал спирта в сутки. Завод предполагается разместить в непосредственной близости к местам потребления готовой продукции тем самым, улучшив географическое размещение предприятий, устранить нерациональные перевозки, что позволяет снизить себестоимость готовой продукции.

Площадка для строительства спиртового завода будет располагаться вблизи населенного пункта, но вне его застроенной территории. При этом облегчается укомплектование штата и расселение рабочих и служащих. Кроме того, спирт завод расположен с учетом направления господствующих ветров, чтобы ветер относил зерновую пыль, отработавшие газы в противоположную сторону от жилых домов.

1.1 Цель строительства предприятия

 

Целью строительства  предприятия являются:

- получение высококачественного спирта в полном объеме, удовлетворяющем потребности населения;

- нанесение  минимального  вреда окружающей среде, благодаря  использованию технологий по  переработке отходов производства;

- снижение себестоимости  продукции; 

- за счет внедрения  новой технологии получения спирта, позволяющей проводить более энергоемкие технологические операции, сократить использование природных ресурсов и наносить минимальный вред окружающей среде.

 

1.2 Сырьевая база

 

Основным сырьем для выработки спирта является крахмалосодержащее сырье (зерно, картофель), вода, дрожжи.

Чекмагуш является аграрным районом с хорошо развивающейся системой сельскохозяйственных предприятий по производству зерна и картофеля необходимого для получения этилового спирта, что благоприятствует снижению цен на поставку сырья для предприятий.

Воду проектируется  брать с сельского водоснабжения для подготовки воды используемой для производства спирта, проектируется предусматривать участок по подготовке воды.

Район строительства  спирт завода будет снабжаться электроэнергией от соседней электростанции, теплоэнергией – от собственной котельной.

При мощности предприятия 3500 дал/сут и числе рабочих дней в году, равное 305, годовая производительность завода составит

305·3500=1067500 дал/год.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ВЫБОР И  ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ

 

       Получение высококачественной продукции в первую очередь обеспечивается применением сырья хорошего качества и наиболее рациональных методов его переработки, а также зависит от правильного соблюдения технологии.

Технология спирта включает в себя следующие процессы:

- подготовка сырья  к развариванию;

- разваривание зерна и картофеля с водой для разрушения клеточной структуры и растворения крахмала;

- охлаждение разваренной массы и осахаривание крахмала ферментами солода (пророщенного зерна ) или культур плесневых грибов;

- сбраживание сахаров дрожжами в спирт;

- отгонку спирта из бражки и его ректификацию;

- приготовление солода путем проращивания зерна или культивирования зерна или культивирование плесневых грибов и бактерий для получения амилолетических и протеолетических ферментных препаратов;

- выведение и размножение засевных дрожжей.

При переработке картофеля 2 клубни из рештака 3 с помощью гидранта 1 по гидротранспортеру 4 для отделения  от камней поступают в камнеловушку 5, а затем шнеком 6 направляются в картофелемойку 7.

Отделенные от камней и примесей клубни норией 8 подаются на автоматические весы 9 и после  взвешивания на бункера с лотковым питателем 10 поступают на измельчение  в молотковую дробилку 11. 

 

 

 

 

 

 

3 ПРОДУКТОВЫЙ  РАСЧЕТ

 

3.1 Расчет продуктов спиртового производства

 

Расчет продуктов проводится для определения количества сырья, вспомогательных материалов, промежуточных  продуктов, готовой продукции.

Расчет продуктов осуществляется в соответствии с технологической  схемой производства.

При проектировании предприятий отрасли на основании выполненного расчета продуктов подбирают и рассчитывают технологическое оборудование.

 3.2 Расчет продуктов производства спирта из крахмалсодержащего сырья

 

Расчет продуктов производства спирта проводится на 100 дал условного спирта-сырца.

Исходными данными для  расчета продуктов является:

-   сырье крахмалистостью Кр (%), влажностью W (%);

- осахаривающие материалы:  ферментный препарат, содержащий  α-амилазу и ферментный препарат, содержащий глюкоамилазу, с активностью А₁ (ед. АС/см³) и А₂ (ед. ГлС/см³), массовыми концентрациями сухих веществ СВ₁ (%), СВ₂ (%), нормами расхода Н₁ (ед. АС/г усл. Крахмала) и Н₂ (ед. Гл С/г усл. Крахмала);

- выход спирта из 1 т условного крахмала сырья  В (дал).

 

 

 

 

3.3 Расчет теоретического выхода спирта

 

Теоретический выход  спирта рассчитывают по уравнению спиртового брожения:

С₆Н₁₂О₆=2С₂Н₅ОН+2СО₂

180,1          92,1        88

Таким образом, из 100 гр. (180,1/100=1,801) должно получиться 92,1/1,801= 51,14 кг безводного спирта и 88/1,801=48,86 кг диоксида углерода.

Исходя из того, что  относительная плотность спирта d²⁰₄=0,78927 соответственно теоретический выход из 100 кг гексоз составит 51,14/0,78927=64,79 литров. Из 1т гексоз (1000 кг).

Если из 100 кг -64,79 литра, то из 1000 кг -647,9 литра.

1 дал = 10 литров. Соответственно  из 1 тонны гексоз должно получиться 64,79  дал спирта.

Согласно уравнению:

С₁₂Н₂₂О₁₁+Н₂О=4С₂Н₅ОН+4СО₂

342,2                   184,2

Из 100 кг сахарозы (342,2/100=3,422) должно получиться спирта 184,2/3,422=53,82.

Исходя из плотности спирта d²⁰₄=0,78927, теоретический выход спирта из 100 кг сахарозы составит 53,82/0,78927=68,20 литра. Из 1 тонны сахарозы – 68,20 дал спирта.

Расчет норматива выхода спирта производим по формуле:

         

Вн=В+н,                       (1)

 

где В - нормативы выхода спирта из тонны условного крахмала сырья, 

           дал, (таблица 1)

       н  - нормативная надбавка на применение  ферментного препарата.

Вн=66,6+0,7=67,3

Величину норматива  выхода спирта уменьшают:

- при периодической схеме производства на 1,0 дал/т;

- при полунепрерывной  схеме – на 0,7 дал/т;

- при введении процесса  сбраживания с сокращенным сроком  брожения на 24 часа  - на 0,8 дал/т;

- при осахаривании  без вакуум-охлаждения - на 0,1 дал/т.

3.4 Определение  количества крахмала

 

Для определения количества крахмала, которое расходуется на получение 100 дал спирта, вначале  находят выход спирта в соответствии с видом сырья и выбранной технологической схемой.

 

Количество крахмала:

,             (2)

 кг

Технологические потери крахмала:

,    (3)

где В_т – теоретический выход спирта, дал

%

По величине Σ П_кр определяют массу всего теряемого крахмала и по стадиям производства в соответствии с действующими нормативами потерь.

 

 

 

3.5 Определение  количества сырья

 

При использовании концентрированных  очищенных ферментных препаратов крахмал  осахаривающих материалов не учитывается.

Количество сырья с  учетом крахмалистости:

,         (4)

  кг

Количество воды в  сырье:

,          (5)

  кг

Масса сырья до очистки:

,        (6)

 кг

где – Поч – потери сырья при очистке от примесей, %

Объем сырья:

,       (7)

 

где – Н.м. – натуральная  масса очищенного или неочищенного сырья, Г/дм³

 дм³

 

 

 

 

 

3.6 Определение  количества замеса

 

Для приготовления замеса используется количество воды в n раз превышающее количество сырья. Гидромодуль (n) выбирают с таким расчетом, чтобы получить сусло с определенной концентрацией сухих веществ: 16 ÷ 18 – при сбраживании дрожжами, не обладающими осмофильными свойствами; 24 ÷ 28% - при сбраживании осмофильными расами дрожжей. Величина гидромодуля изменяется в пределах 2,3 ÷ 3,5.

Количество воды для  приготовления замеса:

 кг или V_в.з.  дм³             (8)                      

 ^кг

Расход ферментного  препарата, содержащего α-амилазу, составит:

по объему:

,                     (9)

 дм³

по массе:

М_ф.1 = V_ф.1 · ρ_{ф.1 ,           (10)}

  кг

где ρ_ф.1  - плотность ферментного препарата, определяемая по таблице. Приложений в соответствии с концентрацией сухих веществ.

Масса сухих веществ  в ферментном препарате:

,          (11)

 кг

Перед внесением в  смеситель ферментный препарат растворяют в n₁ – кратном количестве воды.

Масса раствора ферментного  препарата:

М_ф.1р. = М_ф.1 ·n_1,             (12)

 кг

Масса замеса:

М_з. = М_сырья + М_ф.1р.    + М вз,         (13)

кг

Массовая доля сухих  веществ в замесе:

,                (14)

%

 

Объем замеса:

,               (15)

дм³

Ферментный препарат, содержащий α-амилазу, вносят в замес  при использовании механико-ферментативной схемы. При применении других схем водно-тепловой обработки (разваривания при высокой  температуре) ферментный препарат вносят в осахариватель.

3.7 Водно-тепловая  обработка замеса

 

Для определения расхода  пара на нагревание замеса предварительно рассчитывают удельную теплоемкость замеса.