Утилізація відходів спиртової галузі

При коефіцієнті ректифікації, рівному одиниці, перегонка неефективна, тому що дистилят після неї залишається без зміни. Якщо коефіцієнт ректифікації більше одиниці, то в дистиляті більше домішок, ніж у первісній суміші. Якщо коефіцієнт ректифікації менше одиниці, то в дистиляті менше домішок, ніж в переганяється суміші. Для головних домішок коефіцієнт ректифікації більше одиниці, для хвостових - менше.

Очищення спирту-сирцю від домішок виробляють в даний час переважно на ректифікаційних установках безперервної дії, в яких спирт-сирець звільняється від домішок у відповідності зі значеннями коефіцієнтів випаровування. Такі установки використовуються на лікеро-горілчаних заводах, де основною сировиною є спирт-сирець.

Ректифікований спирт в даний час на спиртових заводах одержують безпосередньо з бражки на брагоректифікаційних установках побічної дії. В установку входять три колони: бражна. епюрацйна і ректифікаційна. У бражний колоні з браги виділяють етиловий спирт і леткі домішки, в епюраційній відділяють головні домішки, в ректифікаційної отримують ректифікований спирт. До складу установки входять дві додаткові колони - сивушна та остаточне. Сивушна колона призначена для виділення фракції вищих спиртів (сивушне масло) та їх концентрації, а остаточна колона - для додаткового звільнення етилового спирту від домішок.

На установці побічної дії процес ректифікації здійснюється наступним чином. Бражку підігрівають до 90 ° С в бражному підігрівачі і подають на верхню тарілку бражний колони, до якої знизу надходить гріюча пара. Пари, які піднімаються з бражний колони, надходять в конденсатор через бражний підігрівач, де віддають тепло надходить до бражні колону зрілої бражці. У конденсаторі пар повністю конденсується і отриманий конденсат фортецею 45 - 55 об.% Надходить у епюраційну колону. Принципово-технологічна схема виробництва спирту з зерна та картоплі наведена на рис. 2.1.

 

 

Рис. 2.1. Принципово-технологічна схема виробництва спирту

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.5. Параметри технологічного процесу виробництва спирту

 

Для виготовлення якісного спирту необхідно дотримуватись параметрів технологічного процесу наведених в табл. 2.1 [6].

Таблиця 2.1

Параметри технологічного процесу виробництва спирту

№	Назва параметра	Одиниця вимірювання	Номінальне значення	Допустимі відхилення
1	Температура води у змішувачі	Со	+60	±5
2	Постійний рівень температури замісу	Со	+50	±5
3	Час перебування замісу у змішувачі	хв.	10	±2
4	Підігрівання замісу парою	Со	70	±02
5	Витримка у апараті ферментації Iст.	Год	3,5	±0,5
6	Температура перемішування маси	Со	60	±0,5
7	Витримка у апараті ферментації IIст. (секція 1)	хв.	16	±1
8	Температура перемішування маси	Со	60-72	-
9	Витримка у апараті ферментації IIст. (секція 2)	хв.	16	±1
10	Температура перемішування маси	Со	72-75	-
11	Температура перемішування маси у апараті ферментації Iiст. (секція 3)	Со	85-95	-
12	Витримка маси у випарювачі-оцукрювачі	хв.	35	±5
13	Температура підігріву маси в випарювачі-оцукрувачі	Со	55	-
14	Температура охолодженої маси в теплообміннику	Со	20	±2

15	Температура підігріву зрілої бражки в підігрівнику і ректифікаційній колоні	Со	90	±5
16	Робочий тиск ректифікаційної колони	кПа	50-70	-
17	Робочий тиск епюраційної колони	кПА	150-170	-

 

 

 

 

2.6. Опис апаратурно-технологічної схеми виробництва спирту

Подрібнене зерно після молоткової дробарки 3 надходить в змішувач 5 через лоток 2, де змішується з теплою водою температурою 60 ... 65 ° С і а-амілазою ферментативного препарату, що надходить з витратного збірника 1.

Співвідношення зерна і води, що надходять у змішувач, становить 1: 3, а температура замісу підтримується на рівні 50 ... 55 ° С. Тривалість перебування замісу в змішувачі 5 складає 10 ... 12 хв. У змішувачі 5 відбувається початкова стадія розрідження крохмалю і розчинення сухих речовин, а також забезпечується нормальна плинність маси за рахунок дії а-амілази.

При переробці картоплі подрібнена на молоткової дробарці 4 картопляна кашка також подається в змішувач 5, де змішується в ньому з рідким ферментним препаратом. З змішувача 5 зерновий заміс насосом 7 подається на контактну голівку 6, де підігрівається з розподільника 10 паром до 70 ... 72 ° С, і далі в апарати 8 і 13 гідродинамічної і ферментативної обробки I ступеня, обсяг яких забезпечує витримку в ньому замісу не менше 3,5 ... 4,0 ч. Після заповнення апарату приблизно на 1/3 підключається циркуляційний контур, що включає відцентрові насоси 14 і 15, що забезпечують перемішування маси в апараті при її температурі 65 ... 70 ° С. Під час гідродинамічної обробки сировини відбувається подальше розрідження, розчинення крохмалю і сухих речовин зерна за рахунок дії а-амілази.

При переробці подрібнений картоплю, змішану з а-амілазою, закачується насосом 7 через контактну голівку 6 в апарати 8 і 13. Далі процес здійснюється за параметрами, застосовуваними при переробці зерна.

Ферментативно-теплова обробка сировини здійснюється наступним чином. Заміс або картопляна кашка з апаратів I ступеня 8 і 13 за допомогою дозувальних пристроїв 9 і 12 відводиться в горизонтальний, розділений на три відсіки апарат 11 гідродинамічної і ферментативної обробки II ступеня, забезпечений мішалками 16.

У першій секції апарату 11 крохмалевмісна маса витримується при перемішуавні 15 ... 16 хв при 65 ... 72 ° С, після чого перетікає через переливний отвір в другій відсік, нагрівається в ньому гарячим паром з розподільника 10 до72.75 ° С і витримується 15 ... 16 хв. У третьому відсіку температура маси шляхом подачі до неї пари піднімається до 85...95°С.

Добре розріджена і гідролізована крохмалевмісна маса з апарату 11 насосом 17 закачується через трубчастий стерилізатор 20 і регулюючий клапан 19 в паросепаратор 25, з якого відводиться на оцукрювання. Враховуючи, що на заводах часто переробляють неякісну дефектну сировину, що вимагає більш високої температури стерилізації, передбачається контактна голівка 18. У цьому випадку вторинний пар з паросепаратора 25 направляється в перший відсік апарату 11. 
У процесі оцукрювання стерилізована маса в випарнику-оцукрювачі 23 змішується з глюкоамілазою, що надходить з витратного збірника 22 через дозатор 21, і витримується при 55 ° С протягом 30 ... 35 хв. Основна кількість формаліна, знижує розвиток кислотоутворюючих бактерій при зброджуванні, подається зі збірника 24.

Сусло з випарника-оцукровача 23 плунжерним насосом 26 закачується в теплообмінний апарат 27 і після охолодження до температури складки 18 ... 20 ° С поступає в бродильні апарати 31 і 33, де зброджується безперервно-потоковим способом. При цьому способі приготовані в дріжджанках 28 дріжджі надходять у бражник 29, звідки подаються в головний бродильний апарат 31. Зброджувати сусло з головного бродильного апарату 31 послідовно по  трубах надходить в бродильні апарати 33. З останнього бродильного апарату дозріла бражка насосом 38 подається на перегонку в дефлегматор ректифікаційної колони 43. Насосами 30 і 32 сусло видаляється з бродильних апаратів на випадок дезінфекції. З отриманого при бродінні діоксиду вуглецю спирт вловлюється в спиртовловлювач 34. 
Виділення спирту із бражки і очищення спирту-сирцю (ректифікація) від домішок проводиться в браго ректифікаційному вакуумному апараті, який складається з трьох колон: брагоепюраціонної 55, епюраційної 48 і ректифікаційної 42.

У дефлегматорі 43 бражка нагрівається теплом конденсації спиртових парів ректифікаційної колони 42 до 40 ... 50 ° С. З теплообмінника бражка надходить в дефлегматор епюраційної колони 46, догрівається в ньому водно-спиртовими парами епюраційні колони 48 до 50 ... 55 ° С і переходить в додатковий підігрівник бражки 49, де її температура за рахунок утилізації тепла не скондесувалися в дефлегматорі- випарнику 56 водно-спиртових парів брагоепюраціонної колони 55 доводиться до 70 ... 75 ° С. Остаточний догрів бражки до 85 ... 90 ° С здійснюється в підігрівачі бражки 50.

Нагріта бражка з теплообмінника 49 надходить у сепаратор 52, звільняється від діоксиду вуглецю в конденсаторі 53 і з нього додатковим насосом 51 подається на верхню тарілку брагоепюраціонної колони 55. Колона 55 складається з 34 тарілок, 18 з яких розташовані в овідгінній частині колони, 11 - в епюраційній і 5 (пінофільтруючій) - над епюраційною частиною колони. Епюраційна і відгонна частини брагоепюраціонної колони 55 розмежовані між собою циліндричною перегородкою з патрубком для відбору епюрірованних водноспіртового парів.

У епюраційній частини колони 55 з бражки відганяється частина спирту із супутніми головними і проміжними домішками, який у вигляді парового потоку надходить в Міжтрубний простір випарника, випаровує лютерную воду, конденсується і надходить у колектор бражного дистиляту 56.

 Епюрована бражка переходить в відгонну частину брагоепюраціонної колони 55 де із неї повністю відганяється спирт. Барда відводиться в теплообмінник 58, де віддає тепло бразі і охолоджується до 70 .. 75 ° С. Колона 55 працює при тиску 150...170 кПа.

Епюріровані водно-спиртові пари з брагоепюраціонної колони 55 через пінозбірник 54 надходять в кип'ятильник 50, обігріваючи при цьому епюраційну колону. Конденсат епюрованих парів і кип'ятильника 50 направляється на 10-ту чи 15-ту тарілку епюраційної колони 48. Бражний дистилят з колекторра 56 надходить на 20-ту і 25-ту тарілки епюраційної колони 48.

Епюраційна колона 48 містить 39 багатоковпачкових тарілок, з яких 
20 .. .25 Працюють в режимі виварки домішок, 6 ... 11 - у режимі гідроселекціі домішок і 8 - на концентрування домішок. Працює колона при тиску 50 .. .65 КПа. Конденсат з дефлегматора 46 і надлишок дистиляту з конденсатора 47 і спиртовловлювача 45 повертаються на верхню тарілку колони для її зрошення флегмою. Лютерна вода в колону 48 подається насосом 41 з збірника лютерної води 40.

Епюрат з епюраційні колони 48 надходить на 16-у тарілку ректифікаційної колони 42. Ректифікаційна колона 42 складається з 81 багатоковпачкових тарілок, 16 з яких працюють на відгін спирту, 10 ... 15 - на пастеризацію спирту і 55 - на зміцнення спирту. Колона постачена дефлегматором 43, конденсатором 44 і спиртовловлювачем 39. Не виділені в епюраційній колоні 48 домішки конденсуються в нижній частині ректифікаційної колони 42 і відводяться з 7 .. . 10-й тарілки з парової фази. Ректифікаційна колона 42 зрошується флегмою з дефлегматора і конденсаторів 44 і 39. Відбір ректифікаційного спирту проводиться з 72 ... 75-й тарілок ректифікаційної колони 42. Ректифікаційна колона 42 працює при тиску 50 ... 70 кПа. Відбір головної фракції етилового спирту проводиться з додаткового конденсатора 45 епюраційної колони 48, звідки фракція відводиться в збірник головних фракцій.

 Вакуум в колонах 55, 46 і 42 створюється  вакуум-насосом 35. У вакуумну систему  входить барометричний конденсатор 37, де в якості абсорбера використовується 10-та-рельчата царга з багатоковпачковими тарілками. Вода, що надходить на зрошення в барометричний конденсатор 3 7, відводиться в збірник барометричної води 36. [1].

 

 

 

 

 

Розділ 3. ПОБІЧНІ ПРОДУКТИ І ВІДХОДИ СПИРТОВОГО ВИРОБНИЦТВА

 

         У виробництві спирту окрім основного продукту – спирту – утворюються побічні продукти й відходи: барда, дріжджі-сахароміцети, сивушна олія, ефіроальдегідна фракція, діоксид карбону та ін. Побічні продукти і відходи  у виробництві спирту подано на схемі 3.1

 

 

Рис.3.1 Побічні продукти і відходи у виробництві спирту

 

 

 

 

Барда є відходом виробництва спирту. Вона утворюється під час перегонки бражки. Залежно від сировини, розрізняють барду зернову, картопляну, меласну івторинну, що утворюється під час вирощування кормових дріжджів. Уміст сухих речовин залежить від асортименту бражки і становить 3-8%. До складу входять азотисті речовини (протеїн, амінокслоти

та ін.) та безазотисті речовини – вуглеводи (декстрини, цукри, крохмаль, пектинові речовини та інші вуглеводи, за винятком клітковини і геміцилюлози). До складу сухих речовин також входять у незначній кількості  жири і мінеральні речовини. (табл. 3.1).

Таблиця 3.1

 

Хімічний склад барди, %

Вид барди	Суха речовина	Протеїн	Вуглеводи	Жири	Клітковина	Мінеральні речовини
Зернова	6,7-8	26,8-27,5	40,0-41,8	5,9-7,5	-	-
Картопляна	3,2-4,1	18,7-19,5	56,2-58,5	3,1	-	-
Вторинна	5,4-5,8	21,5-22,9	52,0-53,2	-	17,9-19,3	6,0-7,2