Літературний огляд

1. Літературний огляд

Сировина, що використовується для виробництва спирту, повинна щорічно відновлюватися в кількості, достатній для промислової переробки, мати високий вміст крохмалю чи цукру та добре зберігатися, що забезпечує економічну доцільність виробництва. Цим вимогам відповідають клубні картоплі, зерно рослин сімейства мятликових (злаків) та меляса.

Відповідно до географічного положення та структури господарства, що склалася, в різноманітних країнах для виробництва спирту використовують різноманітні види сировини.

Картопля. З усіх видів рослинної харчової сировини картопля в найбільшій мірі відповідає технологічним вимогам спиртового виробництва. З картоплі з одиниці посівної площі отримують в 3 – 4 рази більше крохмалю у порівнянні з зерном. Картопляний крохмаль швидше розварюється, утворюється рухливе сусло, в ньому знаходяться азотисті та фосфорні речовини в кількості, достатній для харчування дріжджів, з нього отримують найбільший вихід спирту. При переробці картоплі виробнича потужність заводу на 10% більша, ніж при переробці зерна, а витрати палива на 12% менші ніж собівартість спирту.

До недоліків картоплі як сировини для виробництва спирту відносять значні витрати праці на вирощування картоплі, погану зберігаїмость через великий вміст вологи та легке підупадання під вплив захворювань, а також великі витрати на транспортування на великі відстані.

Зернові культури. На спирт перероблюють будь-яке зерно, в тому числі й зерно, що не використовується в харчових та кормових цілях. Щорічний об’єм переробки складає (%): пшениці 50 (переважно дефектної), ячменю 20, ржі 12, кукурудзи 8, проса 5, вівса 2 та інших культур (грачихи, вікі, гороху, рису та ін.) 3. для приготування солоду використовують конвенційне високоякісне зерно.

Кукурудза. Із зернових культур кращою сировиною для виробництва спирту є кукурудза (Zea mays). В ній міститься порівняно більше крохмалю, менше клітковини, більше жиру (що підвищує харчову цінність барди). Родючість кукурудзи в 2 – 3 рази вища родючості інших зернових культур.

Пшениця, ячмінь, овес, ріж. Ріж (Secale), пшениця (Triticum), ячмінь (Hordeum) та овес (Avena) вирощуються в нашій країні та могуть використовуватися в якості сировини для виробництва спирту, проте виробництво спирту саме з цих зернових культур веде до великих грошових витрат, що в свою чергу впливає на підвищення собівартості спирту, до того ж технологічна схема виробництва спирту ускладнюється через необхідність розварювання сировини та осахарювання крохмалю.

Меляса. Мелясою називають останній маточний розчин – відтік, що утворюється при відокремленні кристалів сахарози на центрифугах. В мелясі містяться цукрі соку цукрового буряка чи цукрового тросику, що не видаляються при її хімічній очистці, та сахароза, яку виділяти класичним методом кристалізації вже економічно невигідно. При видобутку цукру з буряку вихід меляси у перерахунку на безводну коливається від 3,5 до 5% від її маси. З мелясою відходить від 10 до 15% усього цукру, що міститься в буряку, який перероблюється.

Відповідно до виду вихідної сировини для виробництва цукру розрізнюють бурячну та тросникову мелясу. В нашій країні цукровий тросник не вирощується, проте на цукрових заводах після буряку на білий цукор перероблюють імпортований цукор-сирець. Мелясу, що при цьому отримують називають сирцевою.

Меляса являє собою густу в’язку рідину темно-коричневого кольору зі специфічним запахом карамелі та меланоїдинів; бурячна меляса має також запах три метиламіну та інших летких амінів, що утворюються при розпаді бетаїну.

Для спиртового виробництва меляса – найкраща сировина. Цінність її в тому, що поряд з високим вмістом цукру в ній знаходяться всі речовини, необхідні для нормальної життєдіяльності дріжджів. При переробці меляси спрощується технологічна схема, тому що виключається операції розварювання сировини та осахарювання крохмалю ферментами солоду чи культур плісеневих грибів. В меляснім суслі відсутні декстрини та неосахарений крохмаль, тому воно швидше зброджується, при цьому зменшуються витрати вуглеводів, що зброджується, та збільшується вихід спирту у перерахунку на умовний крохмаль, знижується собівартість спирту та підвищується виробничисть праці. До того ж з мелясної барди можна отримувати великий асортимент цінних для народного господарства продуктів, які ідуть як побічні продукти при виробництві етилового спирту і на їх виробництво не потребується додаткових витрат. Що також робить економічно привабливим виробництво спирту з бурячної меляси.

Зараз в Україні при виробництві спирту із меляси заключною стадією виробництва являється перегонка бражки і ректифікація спирту.

Ректифікацію можна здійснювати в установках періодичної або безперервної дії. Ректифікаційні установки періодичної дії використовують найчастіше у виноробстві (виробництво коньяку). Недоліком установки періодичної дії є необхідність безперервного збільшення флегмового числа, тобто зменшення продуктивності установки для забезпечення заданого складу дистиляту, тоді як частина ЛЛК у кубі безперервно зменшується. Недоліком також є нерівномірність у часі споживання установкою енергії та охолодження агента.

В установках безперервної дії вихідну суміш безперервно подають у колону так само безперервно відводять дистилят з конденсатора і кубовий залишок з кубової частини колони. Обігрівання колони може бути відкритим або за допомогою кип’ятильника – так зване закрите обігрівання. Відкрите обігрівання допускається, коли конденсат водяної пари не дає шкідливих домішок. Його здійснюють за допомогою барботера, який занурюють в кубовий залишок. При закритому обігріванні поверхня теплообміну може бути розташована як безпосередньо в кубовій частині, так і поза її межами.

При одержанні ректифікованого спирту безпосередньо з бражки використовують брагоректифікаційні установки. Вони звичайно мають три основні колони та 1 – 3 додаткові, що встановлюють вразі необхідності. В залежності від способу включення бражної колони в схему розрізняють брагоректифікаційні установки прямої, непрямої та напівпрямої дії.

Принципова особливість установок прямої дії полягає в живленні спиртової колони спирто-водяною парою, що виходить безпосередньо з бражної колони. В установках прямої дії теплота граючої пари використовується дворазово.

Принципова особливість установок непрямої дії – попереднє вилучення з бражки спирту та супутніх йому домішок, в результаті чого одержується спирт-сирець (бражний дестилянт), який у рідкому вигляді направляється в елюраційну колону, а потім у спиртову для очистки.

Треба відзначити, що в установках непрямої дії колони зв’язані між собою тільки рідинними потоками, в той час як в установках прямої дії – рідинними і паровими потоками, що ускладнює регулювання їх роботи.

В установках напівпрямої дії живлення елюраційної колони водно-спиртовою парою, яка виходить безпосередньо з бражної колони, а не бражним дистилятом.

Незалежно від того яка брагоректифікаційна колона прийнята для встановлення виділення чистого концентрованого розчину етилового спирту (ректифікату) здійснюється в ректифікаційних колонах. Вони можуть працювати як під тиском так і під вакуумом. Спосіб контактування потоків може бути ступінчатим (у тарільчатих колонах) або безперервним (у насадних або плівкових).

Ректифікаційні колони можуть бути повними і неповними. Повна колона складається з відгінної і концентраційної частин. Живлення у повну колону вводиться в середню частину (на верхню тарілку відгінної частини колони).

Неповна колона має тільки відгінну частину або одну концентраційну. Живлення у неповну відгінну колону подається на її верхню тарілку, в неповну концентраційну – під нижню в пароподібному вигляді.

У колонах спеціальні контактні пристрої (тарілки, насадки) створюють умови, що сприяють максимальному наближенню взаємодіючих парового та рідинного котлів.

Конструкція контактного пристрою повинна забезпечувати якомога більш інтенсивний масообмін на ньому. Це досягається у першу чергу шляхом створення розвиненої поверхні контакту фаз. У практиці спиртової промисловості, як правило, застосовують тарілчасті контактні пристрої. Вони можуть бути ковпачковими, сітчастими, клапанними, лускоподібними та іншими [ 14].

На даний час на спиртових заводах використовують дві безперервні схеми: одно потокова і двопотокова.

Одно потоковою схемою передбачається приготування із антисептованої меляси однієї розсиропки концентрацією сухих речовин 22-24%, на якій спочатку розмножують виробничі дріжджі, а потім дозрілі дріжджі піддають подальшому зброджуванню. Одно потокову схему зброджування меляси рекомендують використовувати на спиртових заводах, де виробляють хлібопекарні дріжджі. При цьому стійкість виделиних дріжджів із дозрілої бражки вище, ніж при двохпотоковому методі переробці меляси.

Сутність двох потокової схеми зброджування меляси заклечається в тому, що перероблювану мелясу ділять на два потоки. Одну частину меляси, яку антисептують збагачують поживними речовинами, розбавляють водою до концентрації сухих речовин 12-14% і приготовану розсиропку використовують в якості поживного середовища для безперервного розмноження дріжджів в дріжджегенераторах. Іншу частину меляси без будь-якої підготовки розбавляють до концентрації 32-34% сухих речовин і направляють в головний бродильний апарат батареї, в якому змішують дозрілі дріжджі і бродильну розсиропку в співвідношенні 1:1. Проведення процесу зброджування по одно- і двох потоковій схемі принципово одинакове. Двох потокову схему доцільно використовувати на спиртових заводах, що не виробляють хлібопекарські дріжджі. Вона дає можливість отримати більш високий вихід і покращити якість спирту.

Поряд з цими методами зброджування меляси на спиртових заводах значне поширення отримав двухстадійний спосіб переробки меляси з використанням двох рас дріжджів. Він підвищує вихід спирту при переробці меляс, що містять рафінозу, а при переробці безрафінозної сировини – підвищують вихід і значно покращюють мальтозну активність хлібопекарних дріжджів. Мелясна розсиропка по цьому способу зброджується двома расами дріжджів, що вирощені в різних дріжджегенераторах. Одну расу дріжджів подають в головний бродильний апарат, іншу – в 4,5-ий. Щоб підвищити вихід спирту із меляси, що містить рафінозу, зброджування необхідно проводити в першій стадії дріжджами раси В, а у другій – дріжджами Г-75. Для отримання високих виходів дріжджів з підвищеною мальтозною активністю, мелясну розсиропку на першій стадії зброджують гібридами 112, у другій дріжджами раси В.

При одно потоковій вдосконаленій схемі застосовується знижена концентрація мелясної розсиропки для дріжджегенераторів. Одночасно для забезпечення встановленої міцності бражки необхідно внести в головні бродильні апарати необхідну кількість нерозбавленої меляси, яка недодана в дріжджегенератори. В дозрілій бражці, що отримана по такій схемі: накопичується менша кількість вторинних продуктів бродіння, особливо гліцерину, знижується величина незброджених цукрів і підвищується накопичення біомаси.

У зв’язку з викладенним вважаю доцільним зброджувати мелясу за одно потоковою вдосконаленою схемою, що вже довгий час дає гарні результати при використанні її на інших спиртових заводах.

Антисептування і стерилізацію меляси, а також додавання в неї необхідного для дріжджів фосфорного і азотного живлення проводять в апаратах антисептування переодичної дії.

Процес культивування дріжджів здійснюється в дріжджегенераторах. Вони можуть бути розміщені на одному рівні з бродильними апаратами з розмноженням дріжджів в одному-двох перших апаратах чи в групі паралельно працюючих апаратів, що розміщені над бродильною батареєю. В останньому випадку погіршується обслуговування і регулювання дріжджегенерування, необхідне більш високе виробниче приміщення, але процес розведення дріжджів проходить безперервно, без порушення роботи дріжджової і бродильної батареї при стерилізації одного із дріжджегенераторі. Така схема найбільш прийнятна для заводів, що виробляють хлібопекарські дріжджі, де необхідна більш часта затіна дріжджів.

Конструкція дріжджегенераторів повинна відповідати слідуючим вимогам:

1. Апарат повинен бути герметичним ы мати ефективний пристрій для миття і дезінфекції.

2. В апараті повинна бути мінімальна кількість внутрішніх пристроїв з простою, легкодоступною миттю і дезінфекції конфігурацією.

3. Повітря розподільча система повинна бути ефективною, нескладною по будові, стійкою і надійною в роботі з мінімальним гідравлічним опором.

4. Поживні речовини і дріжджі повинні рівномірно розподілятися по всьому культуральному середовищу.

В найбільшій мірі цим вимогам для умов спиртового виробництва конструкція дріжджегенератора з пневмоциркуляційним аератором.

Апаратурно-технологічну схему зброджування меляси на спирт необхідно вибрати таку, щоб вона забезпечувала хороший масообмін між дріжджовими клітинами і зароджуваним середовищем і створювала умови для ефективної профілактичн6ої стерилізації обладнання і трубопроводів.

Апаратурні схеми для безперервного зброджування меляси представляють собою складні системи з багатьма осередками інфікування бражки. Вони складаються з бродильних апаратів, послідовно з’єднаних в батарею системою трубопроводів для переміщення бражки по апаратам, а також насосів для перекачування бражки в період проведення періодичної стерилізації і додаткового верхнього розподільного трубопроводу. Тому стерилізація проводиться кожні 36 годин.

Установка для безперервного зброджування меляси складається з бродильних апаратів, що з’єднані між собою в батарею горизонтальними переточними трубопроводами, розміщеними між кожними двома апаратами. Переточні комунікації вварені по дотичній до циліндричної частини апарату для переміщення бражки в апаратах за рахунок енергії потоку. Внизу кожного бродильного апарату встановлені пропелерні мішалки.

При зброджуванні меляси утворюється значна кількість піни, яка викликає порушення технологічного режиму, приводить до виробничих втрат. Піну гасять хімічними і механічними методами. В якості хімічних піногасників використовують жироподібні речовини, що здатні на поверхні рідини утворювати плівку з невеликим поверхневим натягом, в результаті чого бульбашки піни лопаються. При виборі хімічних піногасників необхідно враховувати її вартість, ефективність гасіння піни і дію на дріжджі. Синтетичні жирні кислоти погіршують ріст дріжджів, тому в якості піногасників використовувати їх не бажано.

Для механічного гасіння піни в бродильних апаратах використовують недолив 7-10% до об’єму апарату. Між чотирма головними бродильними апаратами з обох сторін апарату встановлюють над рівнем бражки переточні трубопроводи для піни, яка переходить з головних апаратів в наступні і руйнуються на поверхню бражки.

Найбільш ефективним способом вловлювання спирту із газів бродіння є адсорбція його водою в спеціальних ловушках різної конструкції.

В спиртоловушках колпачкового типу подачу води регулюють так, щоб вміст спирту у виходящій водно-спиртовій рідині був 1,5-1,7%. При підвищенні міцності спиртові пари поглинаються неповністю і значна частина їх втрачається з виходящими газами.

Більш ефективна ловушка плівчато-конденсаторного типу. Ця ловушка працює по принципу абсорбції спиртових парів тонкою плівкою води із охолодженого газу, який турбулентно рухається назустріч воді в вертикальних трубах. Кінцева абсорбція спиртових парів водою проходить на сітчатих тарілках. Цією ловушкою практично вловлюється весь спирт і водно-спиртова рідина має міцність 5-7% об. Переваги такої лопушки дуже великі в порівнянні з іншими видами їх, тому її прийнято до встановлення.

Спирт-ректифікат безпосередньо із бражки отримують на установках прямого, напівпрямого і непрямої дії.

В апаратах прямої дії головні домішки виділяють безпосередньо із бражки в елюраційній колоні, яка зв’язана з бражною. Елюрована бражка надходить в бражну колону, де із неї виделяються решта етилового спирту, проміжні домішки, сивушне масло, азотні речовини і залишок головних домішок.

Спиртові пари, що виділяються в бражній колоні, розділяються на два потоки: великий надходить в ректифікаційну колону, де спирт зміцнюється і звільняється від проміжних і головних домішок, менший використовують в якості обігріваючого пару в елюраційній колоні.

Ці апарати найбільш економічні за витратами тепла, але якість спирту нижча, чим в апаратах непрямої чи напівпрямої дії. В експлуатації вони важче, так як порушення режимів в бражній і елюраційних колонах впливають на умови роботи ректифікаційної колони.

В установках напівпрямої дії бражка надходить в бражну колону, а пари з неї, пройшовши ловушку – в елюраційну колону. В ній флегма, що стікає в нижню частину колони, звільняється від головних домішок і в рідкому вигляді елюрат подається в якості живлення в ректифікаційну колону. В ректифікаційній колоні всі процеси проходять одинаково, як і в установках прямої дії.

Основним недоліком апаратів напівпрямої дії являється неправильне конструювання елюраційної колони,в якій відношення площ перерізів концентраційної і виварної частин рівні одиниці, а для забезпечення нормального режиму роботи переріз концентраційної частини повинен бути в 3-4 рази більше перерізу виварної. Тому експлуатаційні показники цих установок нижчі, ніж установок непрямої дії.

Установки непрямої дії відрізняються тим, що всі спиртові пари, що виділяються з бражної колони, конденсуються, і елюраційна колона живиться рідким конденсатом. Елюрат, звільнений майже повністю від головних домішок, надходить в ректифікаційну колону, де відбираються стандартний спирт, сивушне масло і сивушний спирт. Спирт етиловий головну фракцію відбирають з конденсатора елюраційної колони. Тепла і води в установках непрямої дії використовується приблизно стільки, скільки в апаратах напівпрямої дії. Перевагою апаратів непрямої дії являється те, що рідинне живлення всіх колон забезпечує незалежність їх роботи від зміни тиску, що забезпечує використання автоматичних приладів і регуляторів.

До установки приймаємо установку за патентом 2178. Перегонка і ректифікація при цьому буде здійснюватися в 4-х колонній БРУ: бражна, елюраційна і ректифікаційна колони, а також колона кінцевої очистки, що працює в режимі повторної ректифікації.

Це дозволить не лише зменшити витрати пари до 35-40 кг/дал, але й збільшити вихід ректифікованого спирту, так як зменшиться відбір спирту етилового головної фракції.

Використання в схемі закритого обігріву колон являється важливим джерелом економії тепла. В умовах мелясних спиртових заводів це дозволяє забезпечити живлення котлів на 90-95% конденсатом гріючого пару, різко скоротити витрати на хімічне очищення живильної води.

Отже для монтажу на даному заводі вибираємо брагоректифікаційну установку непрямої дії. Вона стабільна в роботі, легка в керуванні та регулюванні, на ній одержують спирт високої якості. Ректифікаційна колона у неї повна з багатоковпачковими тарілками і працює під тиском.

Похожие работы

Аналіз та шляхи покращення позиції підприємства на світовому ринку (на прикладі дочірньої компанії "Українська горілочна компанія NEMIROFF")

Скачать

205311

10

27

... Розділ 2. Аналіз зовнішньоекономічної діяльності дп “українська горілчана компанія nemiroff” та її положення на світовому ринку алкогольної продукції 2.1 Загальна характеристика діяльності ДП “Українська горілчана компанія NEMIROFF" Українська горілочна компанія Nemiroff - дочірнє підприємство кіпрської компанії Biostar Investments Ltd., на ринку працює з 1992 року [51]. У 2006 році в ...

Товарна політика підприємства на прикладі ДП УВК "Nemiroff"

Скачать

43617

13

3

... у порівнянні з 2007 роком. зниження фондовіддачі і зростання фондоємності негативно вплинуло на діяльність підприємства. Рентабельність у 2008 році збільшилась на 6,54%, у порівнянні з 2006 роком та на 11, 94%, у порівнянні з 2007 роком. 2. Товарна номенклатура Продукція марки Nemiroff ― це відмінна якість за доступною ціною. Продукція заводу користується визнанням в багатьох регі ...

Ринок горілки в Україні

Скачать

50618

1

1

... час як обсяги імпорту горілки впали (зокрема, імпорт російської горілки в Україну у 2006 році, порівняно з 2005, скоротився за оцінками експертів, майже на 20%, а частка російської горілки на українському ринку не переважає 1%). За оцінками експертів, до 80% імпортної продукції на алкогольному ринку Росії – українського походження, а частка її на російському ринку в цілому у першому півріччі 2006 ...

Аналітична маркетингова оцінка ринку горілки

Скачать

65135

0

0

... таким чином, щоб обмежити доступ імпортерів на місцеві ринки. Тим часом звуження присутності в Росії, що є другим споживачем алкоголю у світі, стане вагомою втратою для українців. За прогнозами аналітиків, російський ринок горілки протягом найближчих п'яти років щорічно зростатиме на 8,2% при тому, що торік його обсяг у роздрібних цінах становив $37,5 млрд. Минулоріч виробники української горі ...