Обгрунтування і вибір ресурсозберігаючої технології виробництва етилового спирту з крохмалевмісної сировини

Шаповалова, Наталія Юріївна
Please use this identifier to cite or link to this item: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8123
Full metadata record
DC Field	Value	Language
dc.contributor.advisor	Батраченко, Олександр Вікторович	-
dc.contributor.author	Шаповалова, Наталія Юріївна	-
dc.date.accessioned	2026-03-12T20:12:31Z	-
dc.date.available	2026-03-12T20:12:31Z	-
dc.date.issued	2023-12-30	-
dc.identifier.uri	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8123	-
dc.description.abstract	Магістерська робота на здобуття наукового ступеня магістра за спеціальністю 181 Харчові технології за освітньо-професійною програмою Технологія бродильних виробництв та виноробства. Черкаський державний технологічний університет, Черкаси, 2023. Умагістерській роботі було проаналізовано обрану расу дріжджів. А саме їх температурні режими, завдяки яким можна отримати найменшу кількість домішок. Адже, чим менше побічних продуктів, тим менше енергозатрат. І, відповідно,отримуємо високоякісний спирт. Вумовах зростаючої конкуренції на ринку харчового етанолу підвищення якості готової продукції при одночасному зниженні її собівартості є неодмінною умовою розвитку як кожного заводу, так і всієї спиртової галузі, що викликає необхідність подальшого вдосконалення схем, розрахункових методик і технологій очищення спирту. Якісні показники харчового етанолу і алкогольвмісної продукції безпосередньо залежать від технології ректифікації очищення, апаратурного оформлення брагоректифікаційної установки	uk_UA
dc.language.iso	uk	uk_UA
dc.subject	спирт-ректифікат	uk_UA
dc.subject	ефіро-альдегідна фракція	uk_UA
dc.subject	етиловий спирт	uk_UA
dc.subject	браго ректифікація	uk_UA
dc.title	Обгрунтування і вибір ресурсозберігаючої технології виробництва етилового спирту з крохмалевмісної сировини	uk_UA
dc.type	Master Thesis	uk_UA
Appears in Collections:	181 Харчові технології (Харчові технології)
Files in This Item:
File	Description	Size	Format
КРМ_Шаповалова Н.Ю._23.pdf Restricted Access	Магістерська робота на здобуття наукового ступеня магістра за спеціальністю 181 Харчові технології за освітньо-професійною програмою Технологія бродильних виробництв та виноробства. Черкаський державний технологічний університет, Черкаси, 2023. Умагістерській роботі було проаналізовано обрану расу дріжджів. А саме їх температурні режими, завдяки яким можна отримати найменшу кількість домішок. Адже, чим менше побічних продуктів, тим менше енергозатрат. І, відповідно,отримуємо високоякісний спирт. Вумовах зростаючої конкуренції на ринку харчового етанолу підвищення якості готової продукції при одночасному зниженні її собівартості є неодмінною умовою розвитку як кожного заводу, так і всієї спиртової галузі, що викликає необхідність подальшого вдосконалення схем, розрахункових методик і технологій очищення спирту. Якісні показники харчового етанолу і алкогольвмісної продукції безпосередньо залежать від технології ректифікації очищення, апаратурного оформлення брагоректифікаційної установки	1.08 MB	Adobe PDF	View/Open Request a copy
Show simple item record
Extracted text


АНОТАЦІЯ
Шаповалова Н.Ю. Обгрунтування і вибір ресурсозберігаючої
технології виробництва етилового спирту з крохмалевмісної сировини
Магістерська робота на здобуття наукового ступеня магістра за
спеціальністю 181 Харчові технології за освітньо-професійною програмою
Технологія бродильних виробництв та виноробства. Черкаський державний
технологічний університет, Черкаси, 2023.
У магістерській роботі було проаналізовано обрану расу дріжджів. А саме
їх температурні режими, завдяки яким можна отримати найменшу кількість
домішок. Адже, чим менше побічних продуктів, тим менше енергозатрат.
І, відповідно,отримуємо високоякісний спирт.
В умовах зростаючої конкуренції на ринку харчового етанолу підвищення
якості готової продукції при одночасному зниженні її собівартості є
неодмінною умовою розвитку як кожного заводу, так і всієї спиртової галузі,
що викликає необхідність подальшого вдосконалення схем, розрахункових
методик і технологій очищення спирту. Якісні показники харчового етанолу і
алкогольвмісної продукції безпосередньо залежать від технології ректифікації
очищення, апаратурного оформлення та правильної експлуатації
брагоректифікаційної установки.
Ключові слова: спирт-ректифікат ,ефіро-альдегідна фракція, етиловий спирт,
браго ректифікація.
4
ABSTRACT
Shapovalova N.Y. Justification and choice of resource-saving technology for
the production of ethyl alcohol from starch-containing raw materials
Master's thesis for obtaining a master's degree in the specialty 181 Food
technologies under the educational and professional program Technology of
fermentation production and winemaking. Cherkasy State Technological University,
Cherkasy, 2023.
The selected yeast race was analyzed in the master's thesis. Namely, their
temperature regimes, thanks to which you can get the smallest amount of impurities.
After all, the less by-products, the less energy consumption.
And, accordingly, we get high-quality alcohol.
In the conditions of growing competition in the food ethanol market, improving
the quality of finished products while simultaneously reducing their cost is an
indispensable condition for the development of both each plant and the entire alcohol
industry, which calls for the need for further improvement of schemes, calculation
methods and technologies of alcohol purification. The quality indicators of food
ethanol and alcohol-containing products directly depend on the technology of
rectification, cleaning, equipment design and correct operation of the
bragorectification unit.
Key words: rectified alcohol, ether-aldehyde fraction, ethyl alcohol, Brago
rectification.
5
ЗМІСТ
Вступ....................................................................................................................................................4
Розділ 1.ЛІТЕРАТУРНИЙ ОГЛЯД.................................................................................................. 7
1.1.Вибір і обґрунтування способів і режимів.................................................................................7
1.2.Інтенсивне енергозбереження в процесі брагоректифікації ..................................................15
1.3.Енергетична характеристика брагоректифікаційних установок…………………………....16
Розділ 2.ОБ’ЄКТИ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ.....................................................................26
2.1.Об'єкти дослідження……………………………………………………………..……………26
2.2.Методи дослідження……………………………………………………………………..……31
Розділ 3.ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА..............................................................................40
Розділ 4.ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИНА………………………………………………………..…50
4.1.Принципово-технологічна схема……………………………………………………………..50
4.2.Опис апаратурно-технологічної схеми………………………………………………………51
4.3.Розрахунок продуктів…………………………………………………………………………56
4.4 Техніко-економічні розрахунки………………………………………………………………69
Розділ 5.ОХОРОНА ПРАЦІ………………………………………………………………………71
5.1.Заходи і засоби з боротьби зі шкідливими факторами в ректифікаційному відділенні
спиртзаводу……………………………………………………………………………………...…71
5.2.Мікробіологічна лабораторія і правила роботи в ній……………………………………….73
5.3.Охорона праці та техніка безпеки в хімічних лабораторіях………………………..………74
Висновки……………………………………………………………………………………...……77
Список використаної літератури………………………………………………………………….78
Додатки……………………………………………………………………………………………..81
6
ВСТУП
Актуальність теми. Етиловий спирт знаходить широке застосування.
Харчова промисловість - його головний споживач: спирт використовують при
виготовленні лікеро-горілчаних і плодово-ягідних напоїв, для кріплення
виноматеріалів і купажування виноградних вин, у виробництві оцту, харчових
ароматизаторів і парфюмерно-косметичних виробів. У мікробіологічній і
медичній промисловості спирт потрібний для осадження ферментних
препаратів із культуральної рідини або екстракту із твердофазної культури, для
одержання вітамінів та інших препаратів і ліків, а також етиловий спирт
використовується як дезинфікуючий засіб і як речовина, яка запобігає
інфікуванню і псуванню лікувальних екстрактів (валеріани, пустирнику та ін.).
Невелика кількість спирту використовується в хімічній, машинобудівній,
автомобільній та інших галузях промисловості, також у ветеринарії і
фармакопеї. [2]
Конкурентноспроможність спонукає до постійного оновлення
асортименту лікеро-горілчаних напоїв та покращення якості.
Таким чином, спиртова промисловість тісно зв’язана, з одного боку, з
численними галузями народного господарства, для яких спирт є сировиною
основним і допоміжним матеріалами, з іншого - з сільським господарством.
Одержуючи від сільського господарства рослинну сировину та
вилучаючи з неї і з меляси вуглеводи, спиртова промисловість повертає йому
білкові вітамінізовані корми. Вона є єдиною галуззю промисловості, що здатна
перетворювати дефектні (зіпсовані) зерно і картоплю у доброякісні продукти.
Зараз розвиток спиртової промисловості повинен бути обумовлений
ринковими умовами заготівлі сировини та збуту виробленого спирту.
Виробників зерна - фермерські й кооперативні сільські господарства -
необхідно наближати до спиртових заводів, і вирішувати питання використання
барди у тваринницьких господарствах і очистки стоків.
7
Особливої уваги заслуговує різке скорочення скидів мелясної барди на
поля фільтрації, консервування зерно-картопляної барди у літній період часу,
розробка безвідходної, екологічної і економічної переробки меляси у спирт.
Доцільним було б об’єднання наукового потенціалу, фінансових та
матеріальних ресурсів у цій галузі ряду передових країн. Безперервне
культивування мікроорганізмів (дріжджів, бактерій і грибів), мембранна
ультрафільтрація, адсорбція та зворотний осмос у обробці води, спирту, різних
напівпродуктів й інших продуктів залишаються дуже актуальними.
Мета і завдання досліджень. Метою роботи є обгрунтування і вибір
ресурсозберігаючої технології виробництва етилового спирту з
крохмалевмісної сировини.
Для досягнення мети поставлено такі завдання:
– розглянути підвищення якості спиртової бражки;
– дослідити вилучення та концентрування органічних домішок спирту в
процесі брагоректифікації;
– дослідити гідроселекцію органічних домішок спирту в епюраційній
колоні;
– розглянути біосинтез органічних домішок спирту залежно від виду
зернової сировини та ступеню її подрібнення;
Об’єкт дослідження – ресурсозберігаюча технологія виробництва
етилового спирту з крохмалевмісної сировини.
Предмет дослідження – дріжджі, бражка, жито, водно-спиртова суміш.
Методи досліджень – експериментальні загальноприйняті та
модифіковані під час виконання роботи: визначення кислотності, визначення
вмісту спирту у бражці, визначення загального вмісту незброджених вуглеводів
і нерозчинного крохмалю, визначення кількості дріжджових клітин у камері
Горяєва, визначання масової концентрації альдегідів, визначання масової
концентрації сивушного масла, визначання масової концентрації кислот.
8
Наукова новизна отриманих результатів:
– розроблено ресурсозберігаючу технологію виробництва етилового
спирту з крохмалевмісної сировини.
Особистий внесок здобувача. Автором особисто підібрано,
систематизовано і проведено теоретичний аналіз літературних джерел,
патентний пошук.
Публікації. За матеріалами магістерської роботи опубліковано 3 тези, у
збірнику V, VІ, VІІ Міжнародної науково-практичної конференції «Інтеграційні
та інноваційні напрями розвитку харчової індустрії» 2022 року, м. Черкаси.
Структура та обсяг роботи. Робота складається зі вступу, п’яти
розділів, висновків, списку використаних джерел. Робота викладена на 90
сторінках машинописного тексту, містить 18 таблиць, 12 рисунків. Список
використаних джерел літератури складається з 30 робіт.
9
1 ЛІТЕРАТУРНИЙ ОГЛЯД
1.1. Вибір і обґрунтування способів і режимів
Підвищення якості спиртової бражки
Оскільки спирт є сильним фактором осмотичного тиску, збільшення його
концентрації в процесі бродіння призводить поступово до енергетичного
голоду дріжджових клітин, припиненню росту й біосинтезу спирту і в
подальшому до їх загибелі. Процес пригнічення життєдіяльності та загибелі
дріжджів починає помітно виявлятися вже при концентрації спирту в
середовищі 6…8 об. % та супроводжується рядом метаболічних змін і,
відповідно, різким підвищенням кількості забруднюючих спирт метаболітів. У
цьому зв’язку при підборі промислових штамів-продуцентів етилового спирту
однією з найважливіших ознак є їх осмотолерантність. [1]
Виробництво ректифікованого спирту з високими аналітичними і
органолептичними показниками в значній мірі залежить від якості спиртової
бражки. Під якістю бражки звичайно розуміють бражку з мінімально
можливою концентрацією органічних домішок, які утворюються на стадії
водно-теплового та термоферментативного оброблення крохмалевмісної
сировини, біохімічних процесів, що відбуваються під час спиртового
зброджування та життєдіяльності сторонньої мікрофлори.
Вилучення та концентрування органічних домішок спирту в процесі
брагоректифікації
У спиртовій бражці, окрім етилового спирту, знаходиться велика
кількість органічних кислот, складних естерів, вищих спиртів, ненасичених
сполук, які при температурі, що підтримується в бражній колоні, є джерелом
новоутворення органічних домішок. Тому вміст в бражному дистиляті деяких з
них, наприклад, оцтового альдегіду, в декілька разів більше, ніж в бражці.
10
Зі зменшенням часу перебування бражки у бражній колоні зменшується і
кількість новоутворених органічних сполук. З цієї точки зору при виборі
контактних пристроїв бражних колон необхідно віддавати перевагу тарілкам з
мінімальним терміном утримання рідини (лускоподібні, клапанні). В НУХТ
розроблені бражні колони з гратчасто-провальними тарілками, які
забезпечують найменший (порівняно з тарілками інших конструкцій) термін
перебування бражки в колоні.
Враховуючи те, що леткість основних домішок спирту в водно-спиртових
розчинах збільшується, ефективним способом їх вилучення є епюрація бражки
в БРУ прямої дії.
Епюрація бражки може здійснюватись в сепараторі С02(епюраторі),
оснащеному додатково контактними пристроями.
Рисунок 1.1. – Бражна колона з епюрацією бражки:
1– бражна колона; 2 – сепаратор СО2 (епюратор); 3 – конденсатор епюратора; 4 –
підігрівач бражки; 5 – конденсатор; 6 – спиртовловлювач.
Гідроселекція органічних домішок спирту в епюраційній колоні
З метою покращення якості товарного спирту використовують так званий
прийом домішок. Для цього подають гарячу пом’якшену воду або конденсат
пари на одну з верхніх тарілок епюраційної колони. [3]
Гідроселекція базується на властивостях основної маси органічних
домішок спирту збільшувати леткість при зменшенні концентрації спирту в
розчині.
11
Леткість компоненту в розчині визначається його коефіцієнтом
випаровування. Для етилового спирту Ке с = У/Х, де У та X — концентрація
спирту в парі та розчині відповідно.
Для домішки коефіцієнт випаровування Кд = а/Р, де а та |3 —
концентрація домішки відповідно в парі та рідині. Для визначення який
компонент суміші більш леткий по відношенню до етилового спирту
використовується коефіцієнт ректифікації К’ = Кес / Кд. У разі коли К’ > 1
домішка більш летка, ніж етиловий спирт, тобто виявляє головний характер,
при К’ < 1 — домішка має хвостові властивості.
Проміжні домішки мають коефіцієнт ректифікації близький до 1.
Завдання — створити умови, за яких леткість ключової домішки збільшується
відносно леткості спирту.
При подачі води на верхню тарілку епюраційної колони концентрація
спирту на тарілках зменшиться. Якщо подавати воду в такій кількості, при якій
концентрація спирту на верхній тарілці буде рівною концентрації його на
тарілці живлення, то в цьому випадку концентрація спирту на тарілках
концентраційної частини колони буде однаковою по всій висоті. При
подальшому збільшенні подачі води концентрація спирту на тарілках верхньої
частини колони стає меншою концентрації його на тарілці живлення через
абсорбцію парів спирту стікаючою флегмою. Таким чином, змінюючи кількість
води, можна регулювати концентрацію спирту на тарілках концентраційної
частини колони, а це дає можливість підбирати оптимальні умови для
виведення домішок спирту, виділених у нижній частині епюраційної колони
через її верхню частину та моделювати якість спирту під умови замовника.
12
Брагоректифікаційні установки з додатковими колонами
У колоні кінцевої очистки з ректифікованого спирту виділяють залишки
головних і кінцевих домішок, внаслідок чого покращуються органолептичні й
аналітичні показники якості спирту. [2]
Типова колона обігрівається закритою парою, має 30 багатоковпачкових
тарілок, 20 з них — у відгінній частині. Головні та кінцеві домішки, які виділені
в нижній частині колони та сконцентровані у вигляді головної фракції,
відбирають у кількості 0,5…1,0% від спирту, введеного до колони. Головна
фракція поступає до верхньої частини епюраційної колони, а при наявності
розгінної колони до ГФ епюраційної колони. Ректифікований спирт
видаляється із нижньої частини колони. За такої схеми колона остаточної
очистки працює в режимі повторної епюрації й ефективна при підвищеному
вмісті кінцевих домішок (метанолу).
Рисунок 1.2. – Установка для отримання ректифікованого спирту
підвищеної якості:
Колони: 1 – бражна; 2 – епюраційна; 3 – спиртова; А – кінцевої очистки; 5 –
концентрування домішок; 6,7 – бражний підігрівай; 8 – водяна секція бражного підігрівача;
9,10,11,12,19 – конденсатори; 13, 14, 15, 16 — дефлегматори; 17 — збірник води; 18 —
конденсатор сивушного спирту
13
Інтенсифікація процесу вилучення та концентрування органічних
домішок в спиртовій колоні
Головним завданням спиртової колони є концентрування спирту до вимог
стандарту і вилучення залишку домішок, що не були вилучені на попередніх
стадіях технологічного процесу, основним чином це — головні, кінцеві та
проміжні домішки.
Головні домішки відбираються у верхній (пастеризаційній) частині
спиртової колони, вище відбору ректифікованого спирту. [7]
Деякі ненормальності в роботі брагоректифікаційних установок
При виробництві високоякісного спирту у сучасних умовах постає
проблема ефективного проведення всіх технологічних процесів і особливо
заключного — ректифікації, формування якості ректифікованого спирту.
У зв’язку з цим необхідний узагальнений підхід до усунення відхилень та
ненормальностей в роботі БРУ.
Аналізуючи накопичений досвід практичної діяльності спиртових заводів,
автори разом з Осипенко О.О. систематизували основні ненормальності у
роботі установок, що призводить до відхилення технологічних параметрів від
оптимальних. Ці відхилення часто впливають на ефективність роботи не тільки
відділення брагоректифікації, але і в цілому заводу. У результаті
спостерігаються і підвищені витрати пари, охолоджуючої води, зниження
продуктивності, підвищені втрати спирту, і також погіршення якості продукції.
Причинами цих порушень можуть бути:
— помилки проектування;
— помилки монтажу, ремонту;
— помилки експлуатації, недостатнє забезпечення засобами
автоматизації;
— відхилення від рекомендацій технологічних інструкцій,
регламентів;
14
— місцеві особливості, пов’язані із технологічною водою, парою,
електроенергією;
— недостатня кваліфікація обслуговуючого персоналу.
Проектування без належного врахування особливостей роботи БРУ,
помилки у визначенні кількості тарілок колон, поверхонь теплообміну,
робочого перетину обладнання, трубопроводів теж можуть бути причиною
подальших ненормальностей в експлуатації установки.
При проектуванні необхідно чітко розраховувати діаметри комунікацій,
арматури, і також вибирати відповідні засоби автоматичного регулювання та
управління. При дотриманні норм проектування потрібно зважувати на
особливості обслуговування, враховувати правила техніки безпеки й охорони
праці.
Особливо важливою умовою подальшої нормальної роботи БРУ є її
підготовка до експлуатації після монтажу, ремонту, довготривалої зупинки.
Промивка, «гаряча проба» на воді й парі повинні бути обов’язковими в
період пуску.
Ненормальності у роботі можуть бути викликані і зовнішніми причинами
— змінами в сфері забезпечення як бражкою, парою, охолоджуючою водою,
так і організацією виробництва. Якісний склад бражки, пари, охолоджуючої
води, відчутно впливають на процес ректифікації і якість товарної продукції.
Змінний склад бражки, зволожена пара, забруднена вода, нестабільність їх
подачі негативно впливають на кінцевий результат та можуть створювати
непередбачувані виробничі ситуації.
15
Удосконалена брагоректифікаційна установка непрямої дії
Установка призначена для виробництва спирту ректифікованого «Вищої
очистки» чи «Екстра» із зерно-картопляної і мелясної бражок та забезпечує
збільшення виходу ректифікованого спирту на 1,0 – 1,5% за рахунок зниження
відбору побічних продуктів. [8]
Установка включає колони: бражну, епюраційну, ректифікаційну,
концентрування сумішей та остаточної очистки спирту. Колону остаточної
очистки, у залежності від виду перероблюваної сировини, підключають до
удосконаленої установки в режимі повторної епюрації або в режимі повторної
ректифікації. Ця колона рекомендується і для інших видів БРУ та є
обов’язковим елементом при виробництві спирту ректифікованого сортів
«Люкс» і «Екстра». Нові технологічні прийоми, покладені в удосконаленій
установці, направлені на збільшення виходу ректифікованого спирту за рахунок
збереження до 0,4 – 1,0% відбору побічних продуктів ректифікації – в
основному, головної фракції етилового спирту та зниження питомих витрат
пари за рахунок використання тепла барди.
16
Сутність нових технологічних прийомів заклечається у наступному:
- Для збільшення виходу ректифікованого спирту головну фракцію в
кількості 3-6 % із конденсатора епюраційної колони спирт з ректифікаційної
колони, спільно переробляють в колоні концентрування домішок з метою
видалення головних домішок в концентрованому вигляді. У якості колони
концентрування домішок використовують типову сивушну колону, в якій число
тарілок збільшують до 70-75. [2]
Нижня частина (16 тарілок та акумулятор) такої колони, у яку вводять і
сивушні фракції, служить для концентрування та видалення сивушного масла.
Верхня частина колони концентрування (14…19 тарілок) – для концентрування
головних домішок й метанолу. Середня частина колони (40 тарілок) – для
видалення з флегми і головних фракцій домішок спирту.
- Для запобігання перекидань частин бражки в епюраційну колону,
бражна колона нарощена 3-6 тарілками(сітчастими або двійного кип’ятіння),
встановленими над тарілкою вводу бражки в колону. Верхні тарілки при цьому
зрушаться спиртовою флегмою.
Крім того, у бражній колоні кріплять до 60-70% об. бражний дистилят,
повертаючи частину флегми на найвищу тарілку колони, тим самим
промиваючи й очищаючи спиртовий пар бражного дистиляту.
Для покращення якості спирту в сепараторі СО2 із бражки, догрітої до
кипіння в протитечії із спиртовою парою, видаляють диоксид вуглецю, летючі
азот- та сірковмісні домішки.
- Для зменшення витрат пари здійснюють паро інжекційне
охолодження барди та парою її самовипаровування, зжатим в паро
струмковому інжекторі, обігрівають бражну колону.
17
1.2.Інтенсивне енергозбереження в процесі брагоректифікації
Екстенсивне (рекуперативне) енергозбереження поряд з ізоляцією
теплоспоживаючого технологічного обладнання знайшло широке
впровадження у процесі брагоректифікації. Із цією метою використовується
теплота водно-спиртової пари бражної колони (БРУ непрямої дії), спиртової та
епюраційної колон (БРУ з елементами під вакуумом, прямої та напівпрямої дії),
а також барди для нагріву бражки в установках прямої та напівпрямої дії.
Можливості екстенсивного енергозаощадження обмежені. Подальше
зниження енергоємності виробництва знаходиться в області інтенсивного
енергозаощадження. [10]
Резервом зниження витрат енергії у процесі брагоректифікації є
максимальна утилізація вторинних енергетичних ресурсів, із якими
витрачається, як відмічалось вище, до 90% первинної теплової енергії.
Інтенсивне енергозбереження відкриває широкі можливості
багатократного зниження витрат первинних джерел енергії, забезпечує суттєве
зменшення викидів продуктів згоряння в атмосферу, стимулює безвідходне
використання сировинних ресурсів, виступає як фактор глибокої нейтралізації
шкідливого впливу виробничих об’єктів на навколишнє середовище.
Для проведення активної енергозберігаючої політики необхідний науково
обґрунтований підхід до споживання енергії енергоємними технологічними
процесами й прогнозування шляхів їх подальшого термодинамічного
удосконалення. Розробки інтенсивного енергозаощадження в процесі браго
ректифікації проводяться за трьома основними напрямами:
1.Ступеневе використання теплової енергії в низці технологічних
апаратів, які пов’язані між собою технологічними потоками;
2.Утилізація низько потенціальної теплоти відхідних з технологічної
системи матеріальних потоків за допомогою теплового насоса замкненого
циклу;
3.Підвищення температурного потенціалу вторинної пари за рахунок її
рекомпресії (тепловий насос відкритого циклу).
18
1.3. Енергетична характеристика брагоректифікаційних установок
Для вибору тієї або іншої схеми БРУ необхідно, насамперед, об’єктивно
оцінити її теплотехнічні показники. [23]
Оцінка енергетичної досконалості брагоректифікаційних установок до
недавнього часу проводилась шляхом складання енергетичного балансу, який
прийнято називати тепловим. При цьому всі види енергії розглядалися без
урахування різниці в їх якості, тобто практичної придатності. Однак відомо, що
практична придатність теплоти різна та має тим менше значення, чим ближче
температура джерела тепла до температури навколишнього середовища. Так,
навколишнє середовище могло б дати практично безмежну кількість теплоти,
але якість, зумовлена практичною придатністю цієї теплоти, близька до нуля.
Енергетичний баланс не дає змоги встановити місце прояву процесів, що
знижують ступінь досконалості енергоспоживаючої установки та не може бути
основою її об’єктивної оцінки. Слід відзначити, що енергетичний аналіз
установок, що мають у своєму складі елементи, що працюють на основі
зворотнього циклу Карно (теплові насоси), взагалі непридатний.
Оцінка практичної придатності вторинних енергоресурсів вимагає
застосування другого закону термодинаміки, для використання якого вводиться
загальний показник якості різних видів теплоти. В якості такого показника
прийнята максимальна здатність до здійснення роботи. Ця здатність
характеризується поняттям “ексергія”, - максимальна здатність матерії до
здійснення роботи у такому процесі, кінцевий стан якого визначається умовами
термодинамічної рівноваги з навколишнім середовищем.
Таким чином, ексергія визначає придатність енергії для технічного
застосування за будь-яких заданих умов та характеризує енергію будь-якого
виду не тільки за її кількістю, але й дає змогу кількісно оцінити якісну її
сторону. Ексергія - це деяка універсальна міра енергетичних ресурсів, вона
завжди має певну вартість, а її витрачання повинно бути якомога
економічнішим.
19
Реальні енергетичні процеси протікають незворотньо. Незворотність є
причиною недосконалості процесу з енергетичної точки зору. Енергетичний
баланс за своєю природою не може відобразити втрати від незворотності
процесів у даній системі.
Оскільки брагоректифікаційна установка це сукупність матеріальних тіл,
що знаходяться в енергетичній взаємодії, її можна розглядати, як
термодинамічну систему та застосовувати для її аналізу закони термодинаміки.
Для характеристики термодинамічної досконалості системи
використовуються ексергетичні коефіцієнти, формули для визначення яких
можуть бути різними, у відповідності від належності певного об’єкта до тієї чи
іншої групи термодинамічних систем.
З термодинамічної точки зору менш досконалою є брагоректифікаційна
установка непрямої дії (БРУНД), ексергетичний і корисний ексергетичний
коефіцієнти якої дорівнюють 49,2 та 41,3% відповідно, при цьому
рекуперується тільки 12,16% вторинної ексергії від усієї витраченої на процес
ексергії.
Установки напівпрямої (БРУНПД) і прямої дії (БРУПД) термодинамічно
більш досконалі, особливо це стосується БРУПД, у якої ексергетичний
коефіцієнт досягає 76,2%, а використання вторинної ексергії по відношенню до
витраченої - 47,90%. Незважаючи на це, витрати гріючої пари залишаються
значними - 38,3 кг/дал спирту. Викликано це тим, що ексергії пари бражного
дистиляту недостатньо для здійснення процесу ректифікації в епюраційній і
спиртовій колонах. Її нестача відшкодовується додатковою (біля 50% від усієї
необхідної) витратою гріючої пари, ексергія якої транзитом проходить повз
бражну колону.
20
Таблиця 1.1. - Термодинамічні характеристики БРУ
Показники
Брагоректи- Ле, * Витрати
фікаційні Л ІБ, Первинної Вторинної
% Гріючої Електро
установки е» % % ексергії, ексергії, пари, енергії,
кг/дал кВт-год/дал
1. БРУ непрямої ДІЇ 49,2 41,3 49,7 87,8 12,2 51,1
Колони:
- Бражна 69,3 45,3 30,7 73,1 26,9 19,9
- Епюраційна 29,5 43,0 71,8 - -
100 10,5
- Спиртова 37,7 32,6 63,3 - -
100 20,7
2. БРУ
напівпрямої
дії 62,0 51,6 38,0 75,3 24,7 49,3
Колони:
- Бражна 74,7 65,4 25,3 73,8 26,2 27,0
- Епюраційна 59,1 46,6 41,0 - 100 - -
- Спиртова 45,9 31,3 54,1 - -
100 22,3
3. БРУ прямої дії
76.2 71,5 23,9 52,0 48,0 38,3
Колони:
- Бражна 81.7 76,3 18,3 89,1 10,9 38,3
- Епюраційна 84,3 74,6 15,7 - 100 - -
- Спиртова 53,8 53,7 46,3 - 100 - -
4. БРУВАК-2 53,7 63,0 46,4 66,7 33,3 31,1 0,15
Колони:
- Бражна 71,2 57,5 28,8 90,0 10,0 20,8
- Епюраційна 33,7 58,4 66,3 31,4 -
68,6 3,0
- Спиртова 31,1 81,2 68,9 59.2 40,8 7,3 -
5.БРУ з
механічною
рекомпресією
пари 65,4 77,3 34,6 50,7 49,3 10,6 5,92
Колони:
- Бражна 72,4 63,0 27,6 41,6 58,4 10,6 1,54
- Епюраційна 95,8 95,7 41,1 41,7 58,4 - 1,24
- Спиртова 60,9 89,6 39,1 45,9 54,1 - 3,14
21
Як визначив структурний ексергетичний аналіз, ексергетичний коефіцієнт
БРУВАК-2 нижчий, ніж у брагоректифікаційних установках прямої та
напівпрямої дії. Викликано це тим, що в установку впроваджено додаткову
кількість теплообмінної апаратури, що призводить до збільшення витрат
ексергії.
Збільшення різниці між внутрішнім та зовнішнім тисками в епюраційній
та ректифікаційній колонах призводить до зростання витрат ексергії на процес
розділення суміші, тобто до збільшення втрат від незворотності
тепломасообміну.
Крім того, 13,4% ексергії, що вводиться до установки, втрачається у
паровому інжекторі. У результаті внутрішні втрати БРУВАК-2 збільшуються
по відношенню до БРУПД на 48,5%. Однак, зміна докорінним чином структури
зв’язків у системі БРУВАК-2 дозволила знизити загальні витрати пари на
процес до 31,1 кг/дал спирту. Використання вторинної ексергії в БРУВАК-2
складає 33,3% по відношенню до витраченої, що вказує на можливість
подальшого удосконалення установки за рахунок зниження зовнішніх витрат
ексергії.
Ексергетичний аналіз БРУ дозволяє зробити наступні висновки:
- з точки зору другого закону термодинаміки БРУПД є найбільш
досконалою серед установок, що працюють під тиском, близьким до
атмосферного, однак особливість її структурних зв'язків не дозволяє знизити
витрати гріючої пари більше, ніж на 27,5%.
- з економічної точки зору ця установка також найкраща, тому що
відрізняється найменшими зовнішніми витратами ексергії, які в значній мірі
визначають забруднення навколишнього середовища:
- зниження термодинамічної досконалості БРУ відбувається не
тільки за рахунок втрати ексергії, але й за рахунок зниження її якості
(концентрації). Збільшення цієї якості можливо при застосуванні теплового
насосу та механічної рекомпресії пари;
22
- наявність великої різниці температур та тисків призводить до
збільшення внутрішніх витрат ексергії у колонах та зниження термодинамічної
досконалості БРУ;
- використання вторинної ексергії у вакуумних БРУ складає біля
30%> по відношенню до витраченої, що вказує на можливість їх подальшої
енергетичної модернізації за рахунок зниження зовнішніх витрат ексергії;
- суттєво впливати на скорочення внутрішніх витрат ексергії такої
складної термодинамічної системи, як БРУ, дуже складно, їх подальше
удосконалення можливе за рахунок зниження зовнішніх витрат зі зміною
структурних зв’язків у системі і використання теплонасосних установок;
- створення вакууму в колонах та нарощування теплообмінної
апаратури призводить до зростання внутрішніх витрат ексергії в системі, тому
перспективним є механічна рекомпресія пари самовипарювання барди,
дефлегматорної і лютерної води, а також водно-спиртової пари;
- потоки ексергії, які виходять з установки і не дорівнюють нулю,
повинні розглядатися, як вторинні енергоресурси.
23
Біосинтез органічних домішок спирту залежно від виду зернової
сировини та ступеню її подрібнення
У зв’язку з дефіцитом на сировинному ринку пшениці для виробництва
спирту можуть використовувати інші види зернових культур, насамперед,
жито, кукурудзу, ячмінь, овес, просо, зернове сорго тощо. [25]
Впровадження низькотемпературного термоферментативного оброблення
крохмалевмісної сировини передбачає підвищення ступеню подрібнення зерна
для інтенсифікації процесу ферментативного гідролізу високомолекулярних
сполук.
Біосинтез вторинних і побічних продуктів під час бродіння пов’язаний із
регуляторними функціями дріжджових клітин, але їх утворення в значній мірі
залежить від хімічного складу сировини та технології її перероблення.
Використання різних видів сировини, які суттєво відрізняються за
хімічним складом, зниження дисперсності помелу та температури його водно-
теплового оброблення впливає на якісний і кількісний склад летких органічних
домішок спиртових бражок, це обумовлює не тільки органолептичні показники
ректифікованого спирту, а й питомі енерговитрати та продуктивність
ректифікаційної установки в цілому.
При впровадженні низькотемпературної водно-теплової обробки
сировини постає питання, як змінюється склад органічних домішок бражного
дистиляту залежно від цих факторів.
В НУХТ проаналізовані бражні дистиляти, отримані з різних видів
сировини, різної ступені дисперсності. [15]
Досліджували помели з проходом через сито з діаметром отворів 1,0 мм,
0,5 мм та 0,25 мм.
В таблиці 1.2. наведено склад органічних домішок бражних дистилятів з
різних видів сировини при температурі водно-теплової обробки 90°С.
З таблиці видно, що склад летких домішок бражних дистилятів з різних
видів сировини коливається в широкому діапазоні.
24
Найбільша кількість метилового спирту в бражному дистиляті з сорго та
проса — в 2,4 та 2,9 разів більше, ніж в контролі. В бражних дистилятах з жита
та рису вміст метанолу на 14 та 20% відповідно більше, ніж в бражному
дистиляті з пшениці. Це свідчить про те, що метиловий спирт синтезується не
тільки під час термічного розкладу пектинових речовин, а і під час бродіння і,
основним чином, залежить від виду та хімічного складу сировини.
Найбільша кількість ацетальдегіду утворюється при зброджуванні сусла з
вівса та сорго, найменша — з рису та пшениці.
Концентрація складних естерів знаходиться майже на одному рівні, за
винятком сорго та рису, де їх кількість відповідно в 1,7 та 2,5 рази більша, ніж в
контролі.
Найбільша концентрація компонентів сивушного масла знаходиться в
бражних дистилятах з жита — майже у 2 рази більша, ніж при переробленні
пшениці. Це може бути пов’язано з тим, що утворення органічних домішок є
результатом життєдіяльності дріжджових клітин, які по-різному засвоюють
вуглеводвмісні сполуки залежно від будови їх молекул, ступеню окислюваності
та розчинності.
Таблиця 1.2. - Вміст органічних домішок в бражних дистилятах
№ Склад проби Пшен ЯчмЖито Рис Прос Сорг Овес
п/п иця інь о о
1 Ацетальдегід, мг/дм3 (2к7о,9нтр 38,9 33,1 19,2 29,9 39,47 101,59
2 Метилацетат, мг/дм1 2,3 0,8 34,1 1.6 0,4 1,1 0,4
3 Етилацетат, мг/дм3 о14ль,5) 14,3 13,4 41,6 14,3 23,9 13,0
4 Ізобутилацетат, мг/дм3 сліди - сліди - - - -
5 Ізоамілацетат, мг/дм3 сліди слід сліди 0,2 - 3,438 0,2
6 Сума ефірів, мг/дм3 16,9 1и5,1 15,6 43,3 14,7 528.4 13,6
7 Ізопропанол, мг/дм3 19,1 10,9 2,1 1,6 3,8 0,3 6,3
8 Н-пропанол, мг/дм3 18,2 12,0 29,0 124,1 12,8 23,7 22,5
9 Ізобутанол, мг/дм3 сив. 47,3 64,1 62,8 82,1 44,2 59,7 43,8
10 Ізопентанол,мг/дм3 сив. 186,4 229, 211,8 188,7 209,9 441,4 169,3
11 Н-пентанол. мг/дм3 сив. 0,4 288,0 29,2 9,5 сліди сліди сліди
12 Н-бутанол, мг/дм3 сив. 1,7 1,0 45,4 2,1 сліди сліди сліди
13 Сума сив. масел, мг/дм* 235,8 322 349,2 282,4 254,1 501,1 213.1
25
Зі збільшенням ступеню подрібнення зерна має місце механодеструкція
біополімерів сировини, в результаті чого сусло за своїм гранулометричним
складом відрізняється від сусла із низькодисперсних помелів.
В таблиці 1.3. наведено склад бражних дистилятів, отриманих при
переробці жита різного ступеню дисперсності за температури
термоферментативного оброблення 90 та 120°С.
Таблиця 1.3. - Вміст органічних домішок в бражних дистилятах з жита
Температура розварювання,°С, ступінь помелу, мм
Хо 120 90 120 90 120 90 120 90
Склад проби Прохід крізьПрохід Прохід крізьПрохід крізь
п.и.
сито зкрізь сито зсито зсито з
1 Ацетальдегід, 2от2в,3ора2м5и,1 о2т7в,8ора3м5и,6 о40тв,5ора5м9и,5 4о2тв,5ор6а7м,0и
2 Ммге/дтимл3ацетат, д6,і9аметр7о,8м 1д10іа,м3ет1р5о,м1 д7,і9амет1р6о,м6 д12іа,м1е9т,р9ом
3 Ет
4 мСг/
идлма3цетат, мг/дм* 37,9 40,5 42,6 40,3 34,5 33,8 39,1 44,1
ума складних4м4м,8 488,30%512м,9м 15050,%4 40,25,4мм5100,40% 051,2,25 54,0 мм
естерів, мг/дм3 (контроль) 100%
5 Метанол, х 10%19,5 18,7 19,3 18,6 16.8 15,5 12,5 11,9
6 мПропіловий спирт,124,9 104,5 129,7 74,4 127,1 103,0 89,8 62,9
7 мІз
го/бдмг/думт
3
3иловий спирт,126 118 114,9 97,2 119,0 126,0 96,0 93,2
8 мІзго/адммі3ловий спирт,495.1 508,6 482,2 428,8 503,2 537,7 468 536,6
9 мСгу/мдам3 вищих746 736 726 600,4 749 663,2 572 692,7
10 сВпмиірсттів,емтагн/домл’у, %8.1 8,15 8,11 8,19 8,14 8.3 8,1 8,5
об.
Біосинтез ацетальдегіду в бражних дистилятах зі збільшенням ступеню
дисперсності помелу зростає незалежно від температури водно-теплового
оброблення.
Це пояснюється тим, що з підвищенням дисперсності помелу бродильна
активність дріжджів зростає, що інтенсифікує утворення піровиноградної
кислоти і, як наслідок, призводить до збільшення концентрації ацетальдегіду.
Концентрація метанолу зі зниженням дисперсності помелу зменшується
незалежно від температури водно-теплового оброблення сировини. При
дисперсності помелу 0,5 та 0,25 мм його концентрація знижується відносно
контролю на 16 та 57% відповідно.
26
Зменшення концентрації метанолу при зниженні температури водно-
теплового оброблення пов’язано з уповільненням реакції
диметилоксилірування пектину з утворенням метанолу. Зниження концентрації
метанолу при збільшенні дисперсності помелу може бути пов’язано з
механоактивацією ферменту пектинметилестерази та безпосередньо
механодеструкцією молекул декстрину до моносахаридів, які не приймають
участь в утворенні метанолу.
Температура водно-теплової обробки сировини та її дисперсність суттєво
не впливають на концентрацію складних естерів в бражних дистилятах.
При зменшенні дисперсності помелу та зниженні температури водно-
теплового оброблення відбувається зниження концентрації вищих спиртів в
бражних дистилятах, а вміст пропілового спирту при переробленні
високодисперсного помелу (d < 0,25 мм) в 1,4...1,7 разів менший в порівнянні з
контролем.
В бражному дистиляті з жита, зернового сорго та вівса збільшується
концентрація ацетальдегіду, а при переробленні рису зростає кількість
складних естерів.
В бражних дистилятах з ячменю, жита, рису та сорго підвищується вміст
компонентів сивушного масла.
Встановлено, що при зменшенні дисперсності помелу до 0,25 мм та
температури водно-теплового оброблення сировини до 90°С концентрація
ацетальдегіду зростає в 1,9...2,6 рази, а вміст метанолу знижується в середньому
на 36%, що необхідно враховувати при організації процесу брагоректифікації.
В зв’язку із зменшенням в бражному дистиляті вмісту метилового спирту,
збільшенням концентрації ацетальдегіду та компонентів сивушного масла,
робота брагоректифікаційної установки повинна бути спрямована на вилучення
саме цих домішок спирту.
Більш повно ці заходи наведені в розробленому в HB ТОВ «Інтермаш»
Технологічному регламенті перегонки бражки з вуглеводвмісної сировини та
27
ректифікації спирту на енерго- та ресурсозберігаючих брагоректифікаційних
установках. [16]
Впровадження комплексу наведених в цьому регламенті заходів дозволяє
стабільно отримувати спирт високої якості з будь-якої сировини.
Отже, було розглянуто такі питання: підвищення якості спиртової
бражки, вилучення та концентрування органічних домішок спирту в процесі
брагоректифікації, гідроселекція органічних домішок спирту в епюраційній
колоні, брагоректифікаційні установки з додатковими колонами, інтенсифікація
процесу вилучення та концентрування органічних домішок в спиртовій колоні,
деякі ненормальності в роботі брагоректифікаційних установок, удосконалена
брагоректифікаційна установка непрямої дії, інтенсивне енергозбереження в
процесі браго ректифікації, енергетична характеристика брагоректифікаційних
установок, біосинтез органічних домішок спирту залежно від виду зернової
сировини та ступеню її подрібнення.
28
2 ОБ΄ЄКТИ І МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ
2.1.Об’єкти дослідження
Сухі дріжджі Алкотек Yeast Classic 48
Сухі турбо дріжджі Classic 48 від британського виробника.
Приготування сусла можливе у двох варіантах: один із них займе 48
годин, другий – 120 годин.
29
Жито. [29]
Вимоги до зерна згідно ДСТУ наведені в таблиці 2.1.
Таблиця 2.1. – Вимоги до зерна жита
(ІЗ ЗМІНАМИ згідно наказу Держспожив-стандарту України від „28” серпня
2008 р. № 307)
Показник Характеристика і норми за класами
1 2 3 4
Вологість,%,не більше 14,5 14,5 14,5 14,5
Число падання, с Понад 200 200 -141 140 - 80 Менше 80
Натура, г/л, не менше 700 680 - 700 660 - 690 Не
обмежено
Зернова домішка,%. 4,0 6,0 6,0 15,0
не більше
Зокрема пророслі 3,0 5,0 5,0 У межах
зерна зернової
домішки
Смітна домішка, %, не 2,0 2,0 2,0 5,0
більше
Зокрема:
зіпсовані зерна 1,0 1,0 1,0 У межах
смітної
домішки
кукіль 0,5 0,5 0,5 0,5
мінеральна домішка 0,3 0,3 0,3 1,0
зокрема галька 0,1 0,1 0,1 0,2
шкідлива домішка 0,2 0,2 0,2 0,2
зокрема:
ріжки 0,05 0,05 0,05 0,1
гірчак повзучий і 0,1 0,1 0,1 0,1
в'язіль різноко-
льоровий (разом)
30
Продовження таблиці 2.1.
1 2 3 4 5
Зерна з рожевим 3,0 5,0 6,0 Не
забарвленням, обмежено
%, не більше
Фузаріозні зерна, %, 1,0 1,0 1,0 1,0
не більше
Примітка. У разі віднесення партії жита до того чи іншого класу, визначаючи
пророслі зерна та число падання, перевагу надають числу падання.
31
За органолептичними показниками спирт етиловий ректифікований
повинен відповідати вимогам, зазначеним в таблиці 2.2.
Таблиця 2.2. – Органолептичні показники проектованого спирту
етилового ректифікованого (згідно вимог ДСТУ 4221: 2003) [28]
Назва Характеристика Метод контролю
показника
Зовнішній Прозора рідина без сторонніх часток Згідно з ДСТУ 4221
вигляд
Колір Безбарвна рідина Згідно з ДСТУ 4221
Смак і Характерний для кожного сорту Згідно з ДСТУ 4221
запах етилового спирту, виробленого із
відповідної сировини, без присмаку і
запаху сторонніх речовин
За фізико-хімічними показниками спирт етиловий ректифікований
повинен відповідати вимогам, зазначеним в таблиці 2.3.
Таблиця 2.3. – Фізико-хімічні показники проектованого спирту етилового
ректифікованого (згідно вимог ДСТУ 4221: 2003)
Норма для спирту Метод
Назва Пшенична Люкс Екстра Вищої контролю
показника сльоза очистки
1 2 3 4 5 6
Об’ємна частина етилового Згідно з
спирту, за температури 20оС, не 96,3 96,3 96,0 96,0 ДСТУ
менше 4221
Проба на чистоту з сірчаною В и т р и м у є Те саме
кислотою
Масова концентрація альдегідів у Згідно з
перерахунку на оцтовий альдегід 2,0 2,0 2,0 4,0 ДСТУ
в безводному спирті, мг/дм3, не 4221 та
більше
Проба на окиснюваність за 23 22 20 15 Те саме
температури 20оС, хв. не менше
32
Продовження таблиці 2.3.
1 2 3 4 5 6
Масова концентрація сивушного
масла: пропіловий, ізопро-
піловий, бутиловий, ізобути- 3,0 4,0 7,0 10,0 - « -
ловий та ізоаміловий спирти, в
перерахунку на суміш пропі-
лового, ізобутилового та ізо-
амілового спиртів (3:1:1) в без-
водному спирті, мг/дм3,
не більше
Масова концентрація естерів, у Згідно з
перерахунку на оцтовий естер в 1,5 2,0 3,0 5,0 ДСТУ
безводному спирті, мг/дм3, не 4221 та
більше
Об’ємна частка метилового
спирту, в перерахунку на 0,005 0,01 0,02 0,03 - « -
безводний спирт, %, не більше
Масова концентрація вільних 8,0 8,0 12,0 15,0 Згідно з
кислот (без СО2), в перерахунку ДСТУ
на оцтову кислоту в безводному 4221
спирті, мг/дм3, не більше
Масова концентрація органічних 12,0 18,0 25,0 30,0 Те саме
речовин, що обмилюються, в Витримує - ” -
перерахунку на оцтовий естер в
безводному спирті, мг/дм3, не 5,0 5,0 5,0 10,0 - ” -
більше
Проба на фурфурол
Масова концентрація сухого
залишку, мг/дм3, не більше
33
2.2.Методи дослідження
Визначення кислотності
Загальну кислотність визначають титруванням розчином лугу (NaOH або КОН).
рН встановлюють рН-метром або іонометром. [30]
Визначення вмісту спирту у бражці
У круглодонну колбу наливають 100 см3 фільтрату бражки. Мірну колбу
ополіскують 25-30 см3 дистильованою водою, яку виливають у круглодонну
колбу. Бражку в колбі нейтралізують розчином гідроксиду натрію
концентрацією 1 моль/дм3 до нейтральної реакції. Перегонну колбу закривають
пробкою з краплеуловлювачем та з'єднують із холодильником. У приймальну
колбу наливають 10 см3 дистильованої води. Перегонку ведуть поки в
приймальну колбу не відгониться приблизно 80 см3 дистиляту. Після чого його
доводять до мітки 100см3 дистильованою водою при температурі 20°С.
Дистилят перемішують та визначають у ньому відносну густину пікнометром.
Відносну густину розраховують за формулою:
де m1 – маса пустого пікнометра, г;
m2 – маса пікнометра заповненого дистильованою водою, г;
m3 – маса пікнометра з досліджуємим дистилятом, г.
34
Визначення загального вмісту незброджених розчинних вуглеводів і
нерозчинного крохмалю
Загальний вміст незброджених розчинних вуглеводів і нерозчинного
крохмалю визначають фотоколориметричним антроновим методом. Для
перетворення нерозчинного крохмалю в розчинні вуглеводи бражку нагрівають
з розчином сірчаної кислоти.
Зважують 25 г фільтрату бражки в хімічній склянці і переносять її в мірну
колбу на 200 см3, склянку ополіскують 75 см3 0,53%-ного розчину сірчаної
кислоти, яку також зливають у ту саму колбу. Виходить 100 см3 розчину з
концентрацією сірчаної кислоти 0,4%. Колбу з реакційною сумішшю
занурюють в киплячу водяну баню на 15 хв; потім вміст колби охолоджують,
доводять до мітки дистильованою водою і фільтрують. В фільтраті визначають
загальний вміст вуглеводів фотоелектроколориметром так, як і при визначенні
вмісту розчинних незброджених вуглеводів. Загальний вміст зброджуваних
розчинних вуглеводів і нерозчинного крохмалю розраховують за рівняннями
де Сзаг.- загальний вміст зброджуваних вуглеводів,%;
Д3- оптична густина при світлофільтрі з довжиною хвилі λ=610 нм;
Д4- оптична густина при світлофільтрі з довжиною хвилі λ= 413 нм.
35
Визначення кількості дріжджових клітин у камері Горяєва
Підрахунок клітин у лічильних камерах.
У камерах Горяєва, Тома-Цейса, Бюркера та інших можна підрахувати
великі мікробні клітини дріжджів, спори грибів, великі бактерії, одноклітинні
водорості. Лічильна камера це товсте предметне скло, поділене чотирма
прорізами на три поперечно розташовані площадки. Центральна площадка
маленьким поздовжнім прорізом поділяється на дві рівні частини.
На кожній половинці вигравійована сітка. Бічні площадки розташовані на
0,1 мм вище, ніж центральна (глибина камери), і слугують для протирання
покривного скла. Сітка камери Горяєва поділена на 225 великих квадратів (15
рядків по 15 квадратів у рядку). Площа великого квадрата дорівнює 1/25 мм2 і
поділена на 16 малих квадратів. Сторона малого квадрата - 1/20 мм, площа -
1/400 мм2, об'єм при глибині 1/10 мм - 1/4000 мм3.
Частина великих квадратів розграфлена вертикально, горизонтально або
не розграфлена.
Дріжджові клітини у рідких субстратах підраховують після попереднього
розбавлення водою. у мірну колбу ємністю 100 см3 вносять 2,4 або 10 см3
дріжджової суспензії залежно від передбаченої концентрації клітин. Для
забарвлення мертвих дріжджових клітин додають 20 - 30 см3 метиленового
синього (1 :5000) або 1 - 5 см3 концентрації 1 :40.
Камеру та спеціальне шліфоване покривне скло добре промити і
висушити. На поверхню сітки нанести по невеликій краплині підготовленого
розбавлення і накрити покривним склом. Рідина під покривним склом має
розтікатися рівномірно по всій сітці, без пухирців.
Для того щоб об'єм рідини точно відповідав розрахунковому об'єму
камери, покривне скло притерти до бічних площадок камери, допоки не
з'являться так звані кільця Ньютона. Можна, спочатку притерти покривне скло,
потім за допомогою піпетки заповнити камеру суспензією мікроорганізмів.
Клітини підрахувати через З-5 хв після заповнення камери, щоб клітини осіли і
36
були видними в одній площині. Рухливі форми мікроорганізмів перед
нанесенням на сітку слід знищити нагрівання або додати 0,5 см3 40 %-го
розчину формаліну.
Камеру поставити на предметний столик мікроскопа і розглядати
спочатку з об'єктивом 8Х, потім 40Х . Клітини підрахувати в п'яти (можна в
десяти) великих квадратах по діагоналі,) або по кутках сітки і в центрі.
Врахувати всі клітини, які містяться всередині великого квадрата і на суміжних
лініях, якщо вони більш як наполовину лежать у середині квадрата. Клітини,
які перетинаються суміжною лінією навпіл, слід рахувати на двох з чотирьох
сторін квадрата; клітини, розміщені за межами квадрата, не враховувати.
Кількість клітин у 1 см3
Х = (а ·4000· в/с) /1000,
де а - сума клітин, підрахована в п'яти (або в десяти) великих квадратах
сітки; в - розбавлення вихідного субстрату; с - кількість малих квадратів, у яких
проводився підрахунок. [12]
Визначання масової концентрації альдегідів
Перед проведенням випробовування типові розчини витримують за
кімнатної температури не менше ніж ЗО хв. Отримання градуювальних
характеристик типових розчинів і випробовування зразків спирту проводять
одночасно і в однакових умовах. Для побудови градуювального графіка в
чотири пробірки поміщають по 10 см типових розчинів з масовою
концентрацією оцтового альдегіду в безводному спирті відповідно 1,2,4,10
мг/дм3. В п'яту (n-у) пробірку вносять 10 см3 досліджуваного спирту об'ємною
часткою 50 %. Одночасно випробовують не більше 10 проб (зокрема типові
розчини). Пробірки поміщають у водяну баню з температурою (20 ± 0,5) °С і
витримують протягом 10 хв. Після цього в усі пробірки додають по 2 см3
фуксиносірчистого реактиву 1. Пробірки закривають пришліфованими
37
корками, перемішують вміст і витримують за температури (20 ± 0,5) °С
протягом 20 хв. Інтенсивність забарвлення (оптичну густину) визначають із
застосуванням фотоелектроколориметра в кюветі товщиною 20 мм з
світлофільтром довжиною світлової хвилі 540 нм у порівнянні з дистильованою
водою.
Обробляння результатів
Оптичну густину кожного розчину визначають не менше як з трьох
паралельних вимірювань і з отриманих значень знаходять середнє
арифметичне. За отриманими після колориметрування результатами будують
градуювальний графік, відкладаючи на осі абсцис значення масової
концентрації альдегідів в безводному спирті, у міліграмах, на кубічний
дециметр, а на осі ординат - відповідні їм значення оптичної густини типових
розчинів. Залежність між оптичною густиною і масовою концентрацією
альдегідів у типових розчинах на градуювальному графіку повинна бути
лінійною. За величиною оптичної густини досліджуваного водно-спиртового
розчину визначають масову концентрацію альдегідів у спирті в перерахунку на
оцтовий альдегід в безводному спирті, у міліграмах на кубічний дециметр, за
допомогою градуюювального графіка. За остаточний результат беруть середнє
арифметичне значення результатів двох паралельних визначень, різниця між
якими не повинна перевищувати 0,3 мг альдегідів у перерахунку на оцтовий
альдегід в 1 дм3 безводного спирту за довірчої ймовірності Р = 0,95.
Визначання масової концентрації сивушного масла
По 10 см3 концентрованої сірчаної кислоти вносять у пробірки з
пришліфованими корками, обережно по стінці пробірки додають: у першу
пробірку 5 см3 досліджуваного спирту, в інші — відповідно по 5 см3 типових
розчинів з масовою концентрацією сивушного масла в безводному спирті
1,2,3,4,(15)мг/дм3 таким чином, щоб не відбувалось змішування рідин, а
утворювалось два шари. Потім у кожну пробірку додають по 0,5 см3
спиртового розчину саліцилового альдегіду, пробірки закривають корками.
38
Пробірки почергово перемішують і ставлять через точні проміжки часу в
киплячу водяну баню, де витримують точно 10 хв. Після цього пробірки в тій
самій послідовності, витримуючи встановлений інтервал часу, виймають з бані
та занурюють у проточну холодну воду (краще в водяну баню з льодом) для
швидкого охолодження (протягом 1 хв), до кімнатної температури (20 ± 5) °С.
Інтенсивність утвореного в результаті реакції жовтого забарвлення (оптичну
густину) вимірюють відразу на фотоелектроколориметрі з світлофільтром
довжиною хвилі 540 нм в кюветі товщиною 20 мм порівняно з дистильованою
водою.
Обробляння результатів
Для розрахунку масової концентрації сивушного масла слід ввести
поправку на наявні в спирті альдегіди, які також реагують з саліциловим
альдегідом. Для цього від одержаних після колориметрування значень оптичної
густини слід відняти значення розрахункової оптичної густини, що відповідає
масовій концентрації альдегідів, які визначають у ректифікованому етиловому
спирті. Ці значення оптичних густин наведено в таблиці 2.4.
39
Таблиця 2.4. - Поправкові значення оптичної густини залежно від масової
концентрації альдегідів
Масова концентрація альдегідів у Значення розрахункової оптичної
ректифікованому спирті в перерахунку на густини
оцтовий альдегід в безводному спирті, за фотоелектроколориметром
мг/дм3 КФК-2 КФК-3
1,0 0,01 0,01
1,5 0,017 0,016
2,0 0,023 0,022
2,5 0,029 0,028
3,0 0,036 0,034
3,5 0,043 0,040
4,0 0,049 0,046
4,5 0,055 0,051
5,0 0,061 0,057
6,0 0,073 0,068
7,0 0,085 0,080
8,0 0,097 0,090
9,0 0,109 0.101
10,0 0,120 0,110
Оптичну густину кожного розчину визначають не менше трьох
разів і з отриманих значень знаходять середнє арифметичне.
За отриманими результатами будують градуювальний графік,
відкладаючи на осі абсцис значення масової концентрації сивушного масла в
безводному спирті у міліграмах на кубічний дециметр, на осі ординат —
відповідні їм значення оптичної густини типових розчинів.
Залежність між оптичною густиною і масовою концентрацією
сивушного масла в типових розчинах на градуювальному графіку повинна бути
лінійною.
40
Масову концентрацію сивушного масла в досліджуваному спирті
визначають за оптичною густиною досліджуваного розчину (мінус поправка на
вміст альдегідів) за допомогою градуювального графіка.
За остаточний результат беруть середнє арифметичне двох
паралельних визначень, різниця між якими не повинна перевищувати 0,3 мг
сивушного масла в перерахунку на суміш ізоамілового та ізобутилового спиртів
(1:1) в 1 дм3 безводного спирту за довірчої ймовірності Р = 0,95.
Визначання масової концентрації кислот
100 см3 досліджуваного спирту поміщають у круглодонну або
плоскодонну колбу місткістю 500 см3 з пришліфованим кульковим зворотним
холодильником, додають 100 см3 дистильованої води і кип'ятять протягом 10—
15 хв. Потім вміст колби охолоджують до кімнатної температури, закриваючи
верхню частину холодильника трубкою з натронним вапном, яке періодично
поновлюють. До вмісту колби додають 10 крапель розчину бромтимолового
синього і титрують розчином гідроксиду натрію с (NaОН) = 0,05 моль/дм3 до
появи голубого забарвлення, яке не зникає під час перемішування протягом 1-2
хв.
Обробляння результатів
Масову концентрацію кислот у спирті визначають за формулою:
р = V · 3 · 10 · 100/ ,
де р - масова концентрація кислот в перерахунку на оцтову в
безводному спирті, мг/дм3;
V- об'єм розчину гідроксиду натрію, витрачений на титрування 100 см3
досліджуваного спирту, см3;
З - маса оцтової кислоти, що відповідає 1 см3 гідроксиду натрію, мг;
10 - коефіцієнт перерахунку на 1 дм3 спирту;
41
100/ — коефіцієнт перерахунку на безводний спирт, де - об'ємна
частка досліджуваного етилового спирту, %.
За остаточний результат визначання беруть середнє арифметичне
результатів двох паралельних визначень масової концентрації кислот,
допустима розбіжність між якими не повинна перевищувати 2,0 мг/дм3 за
довірчої ймовірності Р = 0,95.
3 ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА
Для розварювання і оцукрення використовували Термаміл і Сан-Супер.
Провели низькотемпературне розварювання при температурі 90-950С.
42
Для інтенсифікації процесу зброджування проводили при температурах
22,26, 300С.
На першому етапі роботи визначали кількість дріжджових клітин в
залежності від розведення.
Дріжджову суспензію готували розведеннями: 1 зразок – 2,8 г на 1 л, 2
зразок – 3,2 г на 1 л, 3 зразок - 3,6 г на 1 л.
Отримані результати записали в таблиці 3.1., 3.2. та 3.3.
Таблиця 3.1. – Кількість дріжджових клітин, при температурі 22°С
Тривалість, год.
Зразок 0 12 24 36 48 60 72
Кількість дріжджових клітин
1 10 33 65 80 108 156 189
2 13 42 68 89 111 184 200
3 22 44 71 118 179 196 256
300
250
200
150 ЗЗррааззоокк 1Зразок 32
100
50
0
0 12 24 36 48 60 72
43
Рисунок 3.1. – Кількість дріжджових клітин при 22°С
Таблиця 3.2. – Кількість дріжджових клітин, при температурі 26 °С
Тривалість, год.
Зразок 0 12 24 36 48 60 72
Кількість дріжджових клітин
1 11 35 67 81 110 159 191
2 16 44 70 90 114 186 201
3 24 46 72 120 181 199 258
300
250
200
150 ЗЗрразЗраазз
оокок
1
к 23
100
50
0
0 12 24 36 48 60 72
44
Рисунок 3.2. – Кількість дріжджових клітин при 26°С
Таблиця 3.3. – Кількість дріжджових клітин, при температурі 30 °С
Тривалість, год.
Зразок 0 12 24 36 48 60 72
Кількість дріжджових клітин
1 12 37 68 82 113 162 194
2 18 45 73 92 116 188 208
3 25 47 71 123 184 202 262
300
250
200
150 ЗЗрЗрраа
аззозоок
к 1
к 23
100
50
0
0 12 24 36 48 60 72
Рисунок 3.3. – Кількість дріжджових клітин при 30°С
Отже, при 30 °С отримали найбільшу кількість дріжджових клітин.
45
Наступним етапом дослідження було визначення бродильної енергії
дріжджів.
Результати записали в таблицю 3.4.
Таблиця 3.4. – Виділення СО2, при температурі 22°С
Тривалість, год.
Зразок 0 12 24 36 48 60 72
Кількість виділеного СО2
1 0 32 40 55 60 67 68
2 0 37 49 58 67 74 75
3 0 42 51 68 75 82 88
100
90
80
70
60
50 З
40 ЗЗр
ра
рааз
зок 1
зоокк 23
30
20
10
0
0 12 24 36 48 60 72
Рисунок 3.4. – Виділення СО2 при температурі 22°С
Таблиця 3.5. – Виділення СО2, при температурі 26°С
46
Тривалість, год.
Зразок 0 12 24 36 48 60 72
Кількість виділеного СО2
1 0 34 42 57 62 69 70
2 0 39 51 60 69 76 77
3 0 45 53 70 77 84 90
100
90
80
70
60
50 ЗЗрраа40 Зраз
зо
зоо
кк 1к 32
30
20
10
0
0 12 24 36 48 60 72
Рисунок 3.5. – Виділення СО2 при температурі 26°С
Таблиця 3.6. – Виділення СО2, при температурі 30°С
Тривалість, год.
Зразок 0 12 24 36 48 60 72
Кількість виділеного СО2
1 0 36 44 60 64 73 69
47
2 0 41 55 63 71 79 76
3 0 47 57 72 80 86 83
100
90
80
70
60
50 ЗЗрр40 Зра
аз
аззоо
ок
кк 2
1
3
30
20
10
0
0 12 24 36 48 60 72
Рисунок 3.6. – Виділення СО2 при температурі 30°С
Висновок: визначили оптимальну температуру, яка дає можливість
скоротити час бродіння. Приймаємо 26°С.
48
На основі всіх отриманих результатів визначили технологічні показники
зрілої бражки
Результати записали в таблицю 3.7.
Таблиця 3.7. – Технологічні показники зрілої бражки
Кількість Кислотність Кількість Концентрація Кількість
виділеного вуглеводів у етанолу дріжджових
СО2 бражці клітин
1 67 0,46 0,133 0,091 9,11 162
2 74 0,50 0,150 00,74 9,10 188
3 82 0,48 0,153 0,074 9,12 202
Наступним етапом експерименту було визначення накопичення побічних
продуктів реакції.
Побічні продукти реакції наведено в таблиці 3.8.
49
Таблиця 3.8. – Визначення накопичення побічних продуктів реакції
Температура
Побічний продукт 28 30 32
Кількість накопичення побічного продукту, мг/дм3
Альдегіди 67,8 64,7 42,6
Метиловий спирт 0,041 0,048 0,0068
Вищі спирти 1280 1360 1520
Кількість накопичення
80
70
60
50
40 Кількість накопичення
30
20
10
0
28 30 32
Рисунок 3.6. – Визначення накопичення альдегідів
50
Кількість накопичення
0.06
0.05
0.04
0.03 Кількість накопичення
0.02
0.01
0
28 30 32
Рисунок 3.7. – Визначення накопичення метилового спирту
Кількість накопичення
1550
1500
1450
1400
1350 Кількість накопичення
1300
1250
1200
1150
28 30 32
51
Рисунок 3.8. – Визначення накопичення вищих спиртів
Висновок: експериментально встановлено та теоретично обґрунтовано
ідеальну температуру для зброджування даного виду дріжджів – 28-30°С.
4 ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИНА
4.1. Принципово-технологічна схема
вода Охолодження до
температури 23-250С
оцукрюючий
кислоти ферментний
препарат
вода
засівні дріжджі Виробничі дріжджі Оцукрювання і
доброджування сусла
гази
бродіння
вода зріла бражка міцністю
гази бродіння 9-14% об.
Перегонка бражки
бражний дистилят міцність 45-55%об
пара головна фракція
Фільтрування барди епюрація етилового спирту 92%об
епюрат міцність 35-55% об
На приготування замісу лютерна вода
пара Ректифікація спирту ректифікований спирт
52
сивушне масло міцність 96-96,3 % об
міцність 88% об
Рисунок 4.1. – Принципово-технологічна схема виробництва спирту
4.2. Опис апаратурно-технологічної схеми
Брагоректифікаційне відділення [1]
Технологічний процес в установці здійснюють в наступній послідовності.
Зрілу бражку із бродильного відділення насосом подають у підігрівач 3, де її
підігрівають до 75 – 850С теплом водно-спиртової пари із бражної колони 2.
Підігріту бражку направляють у сепаратор бражки 7, в якому відділяють
діоксид вуглецю й інші гази бродіння. В сепаратор подають спиртовий шар із
бражної колони 2 чи з конденсатора 14 і догрівають бражку до кипіння.
Гази, які містять діоксин вуглецю, спирт і леткі домішки із сепаратора 7
відводять на конденсатор 15, в якому із газів вловлюють спирт.
Із конденсатора 15 гази направляють в конденсатор 16, із якого
несконденсовані гази відводять через конденсатор-спиртовловлювач 22 в
атмосферу.
Декарбонізовану бражку із сепаратора 7 подають на поживну тарілку
бражної колони 2.
Бражну колону 2 обігрівають парою самовипаровання барди, отриманою
на пароінжекторній установці, яка складається із випарника 3 і паро
струмкових компресорів 4, і також гострою парою, як вводиться в колону через
барботер.
У бражній колоні із бражки виварюють весь етиловий спирт і летку
домішки.
Звільнену від етилового спирту і його летких домішок бражку називають
бардою, яку із бражної колони 2 через бардовідвідник направляють у випарник
3. Газ самовипаровування 53 барди, який виділяється в випарнику,
пароструйним компресором 4 подають під нижню тарілку бражної колони 2 для
її обігріву. На парострумкові компресори подають пар із паропровода від
53
котельні до колектора 23. Від випарника 3 барду відводять через
барометричний затвор.
Водно-спиртовий пар бражного дистиляту із бражної колони 12 відводять
у підігрівач 3. Пар, несконденсований в підігрівачі 4 конденсують в
конденсаторі 9, із якого несконденсований пар направляють в сепаратор
бражки 7.
Бражний дистилят із підігрівача 3, конденсатора 9 збирають в колектор і
відводять на тарілку живлення епюраційної колони 14. Дистилят із
конденсатора 15 і 16 відводять на верхню тарілку епюраційної колони. Частина
бражного дистиляту, регулюючу по ротаметру 4 із розділювача 8 повертають у
вигляді флегми на верхню тарілку бражної колони 2 для закріплення дистиляту
до 60-70 % об. і промивки спиртового пару бражного дистиляту.
Епюрацію проводять в режимі гідроселекції, яка забезпечує високу
ефективність виділення домішок.
Подачу лютерної води на одну із верхніх тарілок епюраційної колони 14
здійснюють зі збірника 35. Витрати лютерної води регулюють по ротаметру 32
в кількості 0,8-1,2 кг на 1 кг безводного спирту, введеного в колону.
Концентрацію етилового спирту в епюраті при цьому піддержують в межах 35-
45 % об. Спиртовий пар із епюраційної колони конденсують в дефлегматорі 12,
флегму із якого повертають в епюраційну колону 14 на її верхню тарілку для
зрошення і концентрування домішок. Несконденсований пар із дефлегматора 12
відводять в конденсатор 11, із якого відбирають головну фракцію етилового
спирту в кількості від 3,0 до 6,0%. Відбір її регулюють по ротаметру 13, і
відводять на одну з верхніх тарілок (14…19 з верху) колони концентрування
домішок 31.
Епюрат із епюраційної колони 14 вводять на 16-ту (живильну) тарілку
ректифікаційної колони 22. Із виварної камери цієї колони через
лютеровідвідник 25 відводять лютерну воду. Крім того, із виварної камери
колони 22 лютерну воду насосом 26 подають в напірний збірник 47, із якого
витрачають в епюраційну колону 14 і на промивку сивушного масла в
54
декантаторі 50. Надлишок лютерної води зі збірника 47 направляють у
випарник 26.
Із ректифікаційної колони спиртовий пар відводять в дефлегматор 30, із
якого флегму повертають на верхню тарілку колони. Ректифікаційна колона
з’єднана з атмосферою через пастку 32.
Несконденсований пар із дефлегматора 30 відводять у конденсатор 29.
Непастеризований спирт із конденсатора 29 в кількості 1-4% направляють в
колону концентрування домішок 31. Витрати непастиризованого спирту
регулюють по ротаметру 32.
Із колони концентрування домішок 31 лютерну воду відводять через
лютеровідвідник 44.
З однією із тарілок 32…35-ї (рахуючи з верху) колони концентрування
домішок 31 відбирають фракцію етилового спирту і повертають його в бражну
колону 2 не нижче ніж на 14-ту з низу колони тарілку, чи в епюраційну колону
на тарілку її живлення.
Витрати фракції регулюють по ротаметру 39 по температурі в
акумуляторі колони 31.
Ректифікований спирт відбирають з 6…8 верхніх тарілок ректифікаційної
колони. Відбір спирту регулюють по ротаметру 54. Спирт для додаткової
очистки відводять в колону заключної очистки 27 на 15-17 тарілку з верху
колони.
В дефлегматорі колони заключної очистки 28 конденсують спиртовий пар
і флегму повертають у колону. Несконденсований у дефлегматорі пар
направляють у конденсатор 29, із якого відбирають не пастеризований спирт.
Його відбір регулюють по ротаметру 38 і відводять в колону концентрування
домішок 31, або в епюраційну колону на одну з верхніх її тарілок. При
переробці мелясних бражок із куба колони заключної очистки 27 відбирають
погон в кількості 2-5%, об’єм якого регулюють по ротаметру 56, і відводять на
14-ту чи 16-ту тарілку ректифікаційної колони 22. Повторно очищений
55
ректифікований спирт відбирають з одної з верхніх (3…6) тарілок колони
заключної очистки 27.
При виробленні спирту із крохмалевмісної сировини із куба колони
відбирають ректифікований спирт. Відбір спирту регулюють по ротаметру 62.
Спирт охолоджують в холодильниках 41 і через ліхтар 42 і контрольний
спиртовимірювальний апарат 43 направляють у спиртоприйомне відділення.
Для визначення втрат в лютерній воді і барді встановлюють пробні
холодильники (10, 33, 42). Обігрів колон установки може бути як відкритий –
введенням пари на барботери колон, так і закритий – через кип’ятильники (8,
15,24). Пар на обігрів колон підводять від колектора 23. Без поверхні
теплообміну (холодильники, конденсатори, дефлегматори, пастки)
забезпечують охолодженою водою із колектора води 38. Воду на колектор
подають із водонапірного баку чи від насосів. При цьому всю воду
пропускають через холодильник спирту 41.
Із зони 5-11 нижніх тарілок ректифікаційної колони 22 відбирають пар
сивушної фракції і направляють його в конденсатор 20. Конденсат сивушної
фракції разом із сивушним спиртом, відібраним в рідкій фазі з 17-21 тарілки
ректифікаційної колони, відводять на живильну тарілку (16-ту рахуючи з низу)
колони концентрування домішок 31. Спиртовий пар із колони концентрування
домішок 31 направляють у дефлегматор 30. Із дефлегматора 30 флегму
повертають в колону. Із конденсатора 29 відбирають концентрат головних
домішок, який охолоджують у холодильнику 37 і через ротаметр 25 виводять на
реалізацію.
Сивушне масло, по мірі його накопичення в акумуляторі колони 31,
відводять через ліхтар 42 в контактну змішувальну колонку декантатора 34, де
масло змішують із лютерною водою, яка подається зі збірника 35. Витрати води
регулюють по ротаметру 32. Диспергована суміш сивушного масла і води, яка
пройшла контактну змішувальну колонку декантатора з низу на верх, поступає
в декантатор 34, із якого верхній масляний шар через холодильник 41 відводять
у збірник 35, і потім насосом 36 подають у спиртоприйомне відділення. Водну
56
фракцію із декантатора 35 повертають на 6-ту тарілку колони концентрування
домішок 31.
Апаратурно-технологічна схема бродіння концентрованого сусла з
використання фільтрату барди [3]
З усієї бродильної батареї два апарати 7, 8, з’єднаних послідовно,
працюють в безперервному режимі (дріжджегенерування — головне бродіння),
а решта 9 в періодичному режимі.
Головні бродильні апарати 7, 8 у нижній частині з’єднані переточною
лінією та обв’язані переточним контуром.
Зрілі дріжджі з дріжджанок 2...6 передають у попередньо промитий та
пропарений головний апарат 7 бродильної батареї у кількості 50% до об’єму,
одночасно туди ж починають подачу концентрованого оцукреного сусла та
фільтрату барди. Швидкість подачі суміші «сусло + фільтрат барди» необхідно
підтримувати на рівні 10-12% від об’єму головного апарату за 1 год. При цьому
забезпечується підтримання концентрації дріжджової біомаси у головних
апаратах батареї на рівні 100 млн/мл.
Після заповнення першого головного апарату 7 відкривається перетік на
апарат 8, при цьому сусло і фільтрат барди продовжують надходити до апарату
7, одночасно заповнюючи апарат 8 через переточну лінію. З другого головного
апарату 8 безперервно виводиться сусло, яке активно бродить та змішується з
оцукреним суслом. Частина змішаного потоку спрямовується у перший
головний апарат 7 для підтримання процесу дріжджегерування та бродіння, а
іншою частиною потоку послідовно заповнюють бродильні апарати 9, які
працюють у періодичному режимі. Після зброджування сусла бражку
викачують із апаратів, що працюють у періодичному режимі.
Етиловий спирт, який накопичується під час бродіння призводить
поступово до енергетичного голоду клітин, припиненню росту та біосинтезу
спирту, їх загибелі. Процес пригнічення життєдіяльності та загибелі дріжджів
починає помітно виявлятися вже при вмісті спирту у середовищі 6...8 об. % та
57
супроводжується цілим рядом метаболічних змін, в тому числі, різким
збільшенням кількості забруднюючих метаболітів.
4.3. Розрахунок продуктів
1. Вихідні дані для розрахунків:
продуктивність заводу – 6000 дал/добу;
виробництво спирту здійснюють за безперервною схемою виробництва з
крохмалевмісної сировини, яка оцукрюється концентрованими ферментними
препаратами, а зброджування сусла проводять безперервно з рециркуляцією
бражки;
сировина, яка поступає на розварювання –жито крохмалистістю 51,08,
вологістю 14%;
оцукрюючи матеріали – концентровані ферментні препарати Termamil
120L і San-Super 240L;
антисептик Полідез – витрати 20 см3 на 1 м3 сусла;
ступінь подрібнення зерна – 95 % прохід помелу через сито з діаметром
отворів 1 мм;
вихід спирту з 1 т умовного крохмалю жита:
65,7 + 0,7 + 0,1 = 66,5 дал,
де: 65,7 – вихід спирту етилового з 1 т умовного крохмалю жита при
роботі за безперервною схемою виробництва, дал/т. В спиртовій галузі
встановлені єдині норми виходу спирту з 1 т умовного крохмалю окремо для
кожної культури зерна, а також за видами цукровмісної сировини;
0,7 – збільшення норми виходу спирту з 1 т умовного крохмалю жита при
повній заміні солоду ферментними препаратами, дал/т;
0,1 – збільшення норми виходу спирту з 1 т умовного крохмалю жита при
зброджуванні сусла з рециркуляцією бражки, дал/т.
Умовний крохмаль зернової сировини – це загальна кількість вуглеводів,
яку за допомогою технологічних прийомів можна перетворити в цукри, що
зброджуються дріжджами в етиловий спирт.
58
Умовний спирт-сирець – це сума усіх спиртопродуктів, що одержують
після брагоректифікації з урахуванням втрат в процесі перегонки бражки, які
вимірюють технічними мірниками в декалітрах (дал) безводного спирту, а саме
спирт етиловий ректифікований, фракція головна етилового спирту, сивушне
масло та втрати безводного спирт у під час перегонки (0,2%).
Розрахунок продуктів проведений на 100 дал спирту.
5. Витрати зерна для отримання 100 дал спирту
Кількість крохмалю сировини, яка потрібна для одержання 100 дал
спирту
100 х 1000/66,5 = 1503,76 кг.
Витрати зерна жита для отримання 100 дал спирту
1503,76 х 100/51,08 = 2943,931кг,
де 51,08 – крохмалистість жита, %.
У цій кількості жита міститься:
води – 2943,94 х 0,01х14 = 412,15 кг;
сухих речовин –2943,94 – 412,15= 2531,8 кг,
з них зрбоджуваних –2943,94 х 0,5108 = 1503,76;
незброджуваних – 2531,8 – 1503,76 = 1028,04 кг.
2.Витрати ферментних препаратів
На 1 т умовного крохмалю зерна витрачають від 0,3-0,6 дм3Termamil
120L (приймаємо для розрахунків 0,5 дм3) та 0,8-1,2 дм3San-Super 240L
(приймаємо для розрахунку 1,0 дм3).
Витрата Termamil 120L, складатиме
1,50376 х 0,5 – 0.752 дм3.
Перед введенням ферментного препарату в збірник замісу і в
термоферментатор його розводять водою 1 : 10. Об’єм води для розведення
ферментного препарату
0,752 х 10 = 7,52 дм3.
59
При густині ферментного препарату 1,2 кг/дм3 маса ферментного
препарату дорівнює
0.752 х 1,2 = 0,902 кг.
Загальна маса розчину ферментного препарату Termamil 120L
0,902 + 7,52 =8,422 кг.
Маса розчину ферментного препарат у, що вводять в заміс
8,422 х 0,3 =2,53 кг.
Витрата San-Super 240L
1,50376 х 1,0 = 1,50376 дм3.
Об’єм води для розведення ферментного препарату
1,50376 х 10 = 15,04 дм3.
Маса ферментного препарату
1,50376 х 1,2 = 1,805 кг.
Маса розчину ферментного препарату San-Super 240L
15,04 + 1,805 = 16,85 кг.
3.Приготування замісу
Кількість води і фільтрату барди, яка потрібна для приготування замісу
2943,94 х 3,0 = 8831 кг,
де 3,0 – витрати води і фільтрату барди,кг на 1 кг помелу зерна.
Для приготування замісу використовують помел зерна (температура
20оС), воду з температурою 50оС і фільтрат барди в кількості 30% від води.
Середню температуру замісу розраховують, як описано далі. В заміс задають
30% від загальних витрат розчину ферментного препарату Termamil 120L.
Із цієї кількості витрати фільтрату барди складатимуть
8831 х 0,3 = 2649 кг,
витрати води
8831 х 0,7 = 6181 кг.
60
Маса замісу складає
2943,94+ 8831 + 8,42 = 11783,32 кг.
У замісі міститься води
8831 + 412,15 + 7,52 х 0,3 = 9245,40 кг.
Сухих речовин у замісі таж сама кількість, що і у житі, тобто 2531,8 кг.
Процентний вміст сухих речовин у замісі
(2531,8 + 48,3) х 100/11783,32 = 21,9%.
Температура замісу. Маса зерна – 2943,94 кг з температурою 20оС і
теплоємністю
С1 = 1,423 кДж/(кг х град).
Маса дефлегматорної води – 6181 кг з температурою 50оС і теплоємністю
С2 = 4,204 кДж/(кг х град).
Маса фільтрату барди – 2649 кг з температурою 100оС і теплоємністю
С3 = 4,169 кДж/(кг х град).
Маса ферментного препарату Termamil 120L – 8,422 кг з температурою
25оС і теплоємністю
С4 = 4,185 кДж/(кг х град)
Теплоємність замісу
(2943,94 х 1,423 +6181 х 4,204 + 2649 х 4,169 + 8,422 х 4,185)/ 11783,32 =
3, 50 кДж/(кг х град)
Кількість тепла замісу
2943,94 х 1,423 х 20 + 6181 х 4,204 х 50 +2649 х 4,169 х 100 + 8,422 х
4,185 х 25 = 2448279,9 кДж.
Температура замісу в збірнику замісу
2448279,9 / 11783,32 х 3,50 = 59,4оС
4. Термоферментативна обробка замісу
61
У контактній головці перед надходженням в термоферментатор заміс
підігрівають до температури 85оС парою з тиском 400 кПа. Витрата пари
складає
11783,32 х 3,50 х (85 – 59,4) х 1,02/(2739 – 398) = 460 кг,
де 2739 – ентальпія пари (тиск 400 кПа), кДж/кг;
398 – ентальпія конденсату пари, кДж/кг;
1,02 – коефіцієнт, що враховує втрати пари в навколишнє середовище.
Маса замісу, що виходить із контактної головки в термоферментатор
11783,32 + 460 = 12243,32 кг
5.Оцукрювання розрідженої маси
Оцукрюють розріджену масу у вакуумоцукрювачі або безпосередньо в
бродильному апараті. В даному розрахунку розріджену масу охолоджують в
оцукрювачі з одночасним її оцукренням.
Розріджена маса з термоферментатора через паросепаратор-витримувач
або безпосередньо поступає в вакуумоцукрювач. В ньому за рахунок вакуум-
випаровування маса охолоджується з температури 85 до 54-56оС, яка є
оптимальною для дії глюкоамілази мікробного походження, наприклад
ферментного препарату San-Super 240L.
Кількість вторинної пари, яка виділяється в вакуумоцукрювачі і
конденсується в випарній камері або в кожухотрубному конденсаторі при
перепаді температур з 85 до 55оС
12243,32 х 3,5 х (85 – 55)/(2368,1 – 3,50 х 55) = 590,9 кг,
де 2368,1 – теплота пароутворення, кДж/кг.
Витрати води на конденсатор
590,9 х (2602,4 – 4,2 х 45)/(4,2 х (45 – 25)) = 16977,1 кг = 16,97 м3,
де 2602,4 – теплоємність пари, кДж/(кг х град);
4,2 – теплоємність води, кДж/(кг х град);
45 і 25 – температура води на виході та вході з конденсатору, оС.
62
Кількість сусла, що залишається в оцукрювачі
12243,32 – 590,9 = 11652,4 кг.
В вакуумоцукрювач вносять антисептик Полідез з розрахунку 20 см3 на 1
м3 сусла
11652,4 х 20/1000/1000 = 0,233 дм3
Антисептик розбавляють водою у співвідношенні 1 : 10. Тоді,
витрати розчину антисептику
0,233 х 10 = 2.33 дм3.
Із вакуумоцукрювача виходить сусла
11652,4 + 2,33 = 11654,7 кг.
Із цієї кількості 10% сусла відбирають для приготування виробничих
дріжджів
11654,7 х 0,1 = 1165,7 кг.
Основне сусло, що надходить на охолодження до температури «складки»
28-30оС
11654,7 –1165,7 = 10489 кг.
Витрати охолоджуючої води
10489 х 3,50 х (55 – 28)/(4,2 х (40 – 25)) = 15733,5 кг,
де 40 і 25 – температура води на виході і вході в теплообмінник, 0С.
6.Приготування виробничих дріжджів
Витрати пари з тиском 400 кПа на підігрів сусла до температури
пастеризації 850С
1165,7 х 3.50 х (85 – 55) х 1,04/(2739 – 603) = 59,6,
де 2739 – теплоємність пари, кДж/кг;
603 – ентальпія конденсату пари, кДж/кг;
1,04 – коефіцієнт, що враховує втрати пари в навколишнє середовище.
Витрати води для охолодження сусла в дріжджанці до 23оС
63
1165,7 х 1,1 х 3,50 х (85 – 23)/(4,2 х (60 – 15)) = 1472,2 кг;
де 15 і 60 – температура охолоджуючої води на вході і виході із поверхні
охолодження, оС;
1,1 – коефіцієнт, що враховує збільшення маси в дріжджанці і за
рахунок внесення засівних дріжджів.
В дріжджанку вносять в розрахунку на 1 м3 сусла 0,4 кг карбаміду і 0,13
кг ортофосфорної кислоти, тобто в розрахунку на 100 дал спирту вносять
Карбаміду 1165,7 х 0,4/1000 = 0,46 кг,
ортофосфорної кислоти 1165,7 х 0,13/1000 = 0,15 кг.
Витрати вуглеводів на утворення спирту і накопичення біомаси під
час вирощування виробничих дріжджів
1165,7 х 1,1 х (22,18 – 10)/100 = 156,1 кг,
де 22,18 – початкова концентрація сухих речовин сусла, %,
10 – концентрація сухих речовин у виробництві дріжджів, %.
Під час вирощування дріжджів виділяється діоксиду вуглецю
156,1 х 66,5 х 1,002 х 0,7893 х 0,9554/100 = 78,4 кг,
де 1,002 – коефіцієнт, що враховує втрати спирту під час перегонки
бражки;
0,7893 – густина безводного спирту, кг/дм3;
0,9554 – вихід диоксиду вуглецю, кг/кг спирту.
Маса виробничих дріжджів
1165,7 х 1,1 – 78,4 + 0,46 + 0,15 = 1204,4 кг.
7.Зброджування сусла
Всього в бродильне відділення надходить продуктів
10489 + 1204,4 +10489 х 0,5/100 + 1204,4 х 2,5/100 = 11775,9 кг,
де 0,5 – кількість води для замивання обладнання після звільнення
його від сусла, % від кількості основного сусла;
2,5 – кількість води для замивання обладнання після його
звільнення від дріжджів, % від кількості виробничих дріжджів.
64
Вихід диоксиду вуглецю з розрахунку на 100 дал утвореного спирту
100 х 10 х 0,7893 х 0,9554 = 754,1 кг.
Кількість водно-спиртового розчину, що надходить із спиртовловлювача
у бражку
11775,9 х 2,5/100 = 294,3 кг,
де 2,5 – кількість водно-спиртового розчину , % до об’єму бражки.
Кількість зрілої бражки
11775,9 – 754,1 + 294,3 = 10727,5 кг.
Кількість спирту у зрілій бражці з урахуванням його втрат під час
перегонки (0,2%)
100 + 100 х 0,002 = 100,2 дал = 1002 дм3
або 1002 х 0,7893 = 790,9 кг.
Об’єм зрілої бражки
10727,5 /1,0099 = 10622,3 дм3,
де 1,0099 – густина зрілої бражки, кг/дм3.
Вміст спирту в зрілій бражці
1002 х 100/ 10622,3= 9.43 об.%.
Загальний об’єм бражки, що надійде на перегонку з урахуванням
розведення її водою, одержаною під час замивання бродильних апаратів, що
звільнилися
10622,3 + 10622,3 х 0,5/100 = 10675,4 дм3,
де 0,5 – кількість промивної води, одержані під час замивання
бродильного апарату, % до об’єму бражки.
8.Спирт і продукти ректифікації
Розрахунки продуктів виконано на 100 дал умовного спирту-сирцю. Під
час перегонки і ректифікації на брагоретифікаційних апаратах мають місце
втрати, які залежать від типу і продуктивності апаратів, а також періоду року.
65
В середньому при ректифікації вони становлять під час виробництва
зернового ректифікованого спирту «Люкс» 0,6% від безводного спирту-сирцю,
який поступив на ректифікацію.
Вихід окремих продуктів ректифікації спирту коливається залежно від
виду сировини, обраної технологічної схеми та інших умов у таких межах, %:
фракція головна етилового спирту – 5,0-7,0 %;
сивушне масло – 0,3-0,5 %;
сивушний спирт, якщо його виводять із браго ректифікаційної установки
– 0,5-1,5%.
Приймаємо вихід фракції головної етилового спирту міцністю 95 об, %
рівним 5,0%, сивушного масла міцністю 88 об.% - 0,3%, сивушного спирту
міцністю 85 об.% - 1,0 %.
Тоді, об’єм фракції головної етилового спирту буде
100 х 5,0 х 100/95/100 = 5,26 дал = 52,6 дм3
Маса головної фракції етилового спирту
52,6 х 0,8114 = 42,68 кг,
де 0,8114 – густина водно-спиртового розчину міцністю 95,0 %, кг/ дм3.
Об’єм сивушного масла міцністю 88% при відборі 0,3%
100 х 0,3 х 100/88/100 = 0,34 дал = 3,4 дм3.
Маса сивушного масла
3,4 х 0,8357 = 2,84 кг,
де 0,8357 – густина сивушного масла, кг/ дм3.
Об’єм сивушного спирту міцністю 85,0% при відборі 1%
100 х 1,0 х 100/85/100 = 1,18 дал = 11,8 дм3.
Маса сивушного спирту
11,8 х 0,8449 = 10,0 кг,
де 0,8449 – густина сивушного спирту, кг/ дм3.
Вихід ректифікованого спирту «Люкс» міцністю 96,3 об.%
100 – 5,0 – 0,3 – 1,0 – 0,6 = 93,1%,
де 0,6 – втрати спирту під час ректифікації, %.
66
З урахуванням цих даних визначають об’єм ректифікованого спирту
міцністю 96,3 об. %, який можна одержати із 100 дал умовного спирту-сирцю
100 х 93,1 х 100/96,3/100 = 96,68 дал = 966,8 дм3.
Його маса складає
966,8 х 0,7893 = 763, 10 кг.
Розраховану кількість сировини, проміжних і кінцевих продуктів
ректифікації для отримання 100 дал умовного спирту сирцю використовують
для визначення їх величини для годинної та добової продуктивності заводу і
подають у вигляді таблиці розрахунків продуктів (табл.4.1.).
Таблиця 4.1. – Зведена таблиця розрахунку продуктів
Продукт Кількість продуктів
100 дал добова потужність годинна потужність
безводного
спирту
кг дм3 кг дм3 кг дм3
1 2 3 4 5 6 7
Перевідний
коефіцієнт для 1 1 60 60 2,42 2,52
розрахунку
67
Продовження таблиці 4.1.
1 2 3 4 5 6 7
Очищене жито 2943,94 4062,63 176636,4 248783,66 7359,85 101565,93
Заміс
Надходить в збірник 176636,4 101565,93
замісу 2943,94 - - -
помелу зерна
води сумарно 8831 8831 176620 176620 7359,1 7359,1
в тому числі:
теплої дефлегматорної 6181 6181 123620 123620 5150,8 5150,8
води
фільтрату барди 2649 2649 52980 52980 2207,5 2207,5
розчину ферментного
препарату 8,42 7,52 168,4 150,4 7,0 6,2
розріджуючої дії
Termamil 120L
Усього замісу 11783,32 10810,38 706999,2 648623,11 29458,3 32109,5
Термоферментативна
обробка замісу 460
витрати гострої пари - 9758 - 406,4 -
Усього маси в 12243,32 10288,50 734599,2 617310,2 30608,3 25721,2
апаратах ТФО
Оцукрювання під
вакуумом
Кількість пари, що
конденсується в 590,9 590,9 35454 35454 1477,25 1477,25
конденсаторі
Витрати води в 15583,7 15583,7 311674 311674 12981,2 12981,2
конденсаторі
Кількість замісу, що 11652,4 10789,24 699144 647355,5 8909,1 8249,1
підлягає
оцукрюванню
68
Продовження таблиці 4.1.
1 2 3 4 5 6 7
Витрата розчину 16,85 16,54 337 330,8 14,0 13,8
ферменту оцукрюючої
дії
Витрати розчину 2.33 2,30 139,8 138,4 5,825 5,767
антисептику
Всього отримано сусла 11654,7 10791,38 699282 647483,3 8910,9 8290,8
спиртового
виробництва
Кількість
неохолодженого сусла 1165,7 1089,4 69942 65366,3 2914,25 271359,8
відібраного для
вирощування дріжджів
Витрати води на 15733,5 15733,5 31467 31467 1311.125 1311.125
теплообмінник
Приготування
виробничих дріжджів
витрати гострої пари 59,6 - 3576 - 149 -
на пастеризацію сусла
1 2 3 4 5 6 7
Витрати води на 1472,2 1472,2 29440,4 29440,4 1226,6 1226,6
охолодження сусла до
23оС
Кількість СО2, що 78,4 - 1560,8 - 65 -
утворилася
Маса виробничих 1204,4 1169,3 72264 70159,2 3011 2923,3
дріжджів
Надходить в бродильне 11775,9 11005,5 706554 660330,8 29439,7 27513,7
відділення сусла з
промивною водою
Зрілабражка
виділилось СО2 754,1 - 15082 - 628,2 -
води із 294,3 - 17658 - 735,75 -
спиртовловлювача
кількість зрілої бражки 10727,5 10631,8 643650 637908,8 8600,4 8516,1
вміст спирту в зрілій 9.43 9,43 9,80
бражці, % об
69
Продовження таблиці 4.1.
1 2 3 4 5 6 7
Об’єм бражки - 10478,9 - 209578 - 8728,9
Спирт і продукти
ректифікації
спирт ректифікований 763,1 966,8 15262 19366 635,7 805,3
«Люкс»
головна фракція 42,68 52,6 853,6 1052 35,6 43,8
етилового спирту
сивушне масло 2,84 3,4 56,8 68 2,37 2,83
сивушний спирт 10,0 11,8 200,0 236,0 8,33 9,82
Витрати пари 590,9 - 35454 - 1477,25 -
в т.ч. на 460 - 27600 - 1150 -
термоферментативну
обробку замісу
на підготовку сусла 59,6 - 3576 - 149 -
для дріжджів
Питома витрата 20,2 20,2 20,2
пари, %
70
4.4. Техніко-економічні розрахунки [18]
Розрахунок сировини і матеріалів наведено в таблиці 4.2.
Таблиця 4.2. – Розрахунок сировини і матеріалів
№ Найменування Один Ціна, Витрати Норма Сума грн
вимірювання грн на витрат
1000дал на рік
1 Жито Кг 23,0 2543 58489
2 Олеїнова Кг 300 170 51000
кислота
3 Антисептик Кг 90 8,4 756
4 Сірчана к-та Кг 130 23,5 3055
5 Вода л 22 3100 68200
технологічна
5 Вода питна М3 80 55,7 4456
6 Ферментні
препарати
Амілосубтилін
Г3х 370 24,4 9028
Глюковамарин
Г3х 390 3,2 1248
Разом 196232
Витрати сировини і матеріалів на 1 дал спирту становить
196232 / 1000 = 196,2 грн.
71
Розрахунок палива та електроенергії на технологічні цілі наведено в
таблиці 4.3.
Таблиця 4.3. – Розрахунок палива та електроенергії
№ Найменування Одиниці Ціна, грн Норма Норма Сума
вимірювання витрат на витрат на грн
1000 дал рік
1 Електроенергія кВт 2,64 97,85 258,3
2 Тепло енергія Мкал 1654,41 23,5 38878,63
Всього 39136,7
Витрати газу і електроенергії на 1 дал спирту становить
39136,7 / 1000 = 39,1 грн./дал
72
5 ОХОРОНА ПРАЦІ
5.1. Заходи і засоби з боротьби зі шкідливими факторами в
ректифікаційному відділенні спиртзаводу [5]
Щоб забезпечити нормальні й безпечні умови праці в кожному
виробничому приміщенні спиртового заводу необхідно проводити контроль
повітряного середовища на вміст шкідливих газів і пари. Вони можуть
проникати в повітряне середовище деяких виробничих приміщень, де
порушуються технологічні процеси: це аміак, двооксид вуглецю з компресорної
станції чи бродильних відділень, пари спиртів, етери з брагоректифікаційної
установки, тощо.
Основні напрямки на заводі з боротьби професійними захворюваннями,
які спричиняються дією отруйних шкідливих газів та пари, повинні
характеризуватися удосконаленням технологічних процесів та обладнання з
метою зменшення викидів у повітряний простір шкідливих газів та
організацією системи вентиляції виробничих приміщень.
Для визначення вмісту шкідливих сполук в повітрі виробничих
приміщень найширше застосовуються автоматичні методи, оскільки
дозволяють досить швидко та точно отримати результати аналізу . Вони
здійснюються переносними газоаналізаторами та сигналізаторами.
До роботи допускаються особи, що досягли 18-річного віку, пройшли
медичний огляд, вступний інструктаж, спеціальне навчання, перевірку
теоретичних та практичних знань у кваліфікаційній комісії з питань охорони
праці, первинний інструктаж на робочому місці, стажування для придбання
навичок безпечного ведення процесів перегонки і ректифікації спирту та мають
відповідне посвідчення.
На працівника можуть впливати такі небезпечні та шкідливі фактори:
73
- підвищена температура поверхні устаткування, трубопроводів та
арматура;
- електричний струм при замиканні його на корпус устаткування:
- присутність вибухонебезпечної суміші (парів спирту) у повітрі
робочої зони;
- відкрита пара, гаряча маса та вода (при порушенні герметичності
устаткування);
- пари спирту, ефірів, сивушного масла, кислот, лугів.
Дія цих шкідливих речовин на організм людини характеризується такими
факторами: етиловий епирт (етанол) - отруйна легкозаймиста речовина без
кольору з характерним для спирту запахом. При попаданні в організм викликає
наркотичне отруєння. Пари спирту теж шкідливі для організму людини.
Гранично-допустимі концентрації (ГДК) у повітрі робочої зони для парів
етилового спирту - 1000 мг/м3, токсична концентрація - 16 г/м3, при якій
можлива смерть. Крім того, пари спирту у суміші з повітрям вибухонебезпечні.
Вибух можливий при концентрації спирту у повітрі вище 3,6% об. або 68 г/м3.
Пара головної фракції (альдегіди, складні ефіри, вищі спирти -
ізоаміловий та інші, метанол, кислоти) викликає подразнення слизових
оболонок дихальних шляхів. А попадання на шкіру головної фракції етилового
спирту у вигляді рідини викликає сильне подразнення.
Кінцева фракція - сивушне масло (ізоаміловий спирт, ізобутиловий спирт,
н-пропіловий спирт, н-бутиловий спирт, етанол) у вигляді парів викликає
подразнення очей та слизових оболонок дихальних шляхів. Сивушне масло в
рідкому стані викликає подразнення шкіри при попаданні на неї.
74
5.2. Мікробіологічна лабораторія і правила роботи в ній
Мікробіологи мають справу з популяціями (культурами) мікроорганізмів,
що складаються з мільйонів особ. Культуру, яка містить мікроорганізми одного
виду, називають чистою. Якщо в культурі міститься більш за один вид
мікроорганізмів, вона носить назву змішаної. У мікробіологічній практиці
використовують головним чином чисті культури мікроорганізмів. Зважаючи на
те що в повітрі і на поверхні предметів (на столах, інструментах, одязі), а також
на руках, волоссі і так далі завжди є велика кількість різноманітних
мікроорганізмів, необхідно постійно піклуватися про збереження чистоти
культур, що вивчаються. Вимога чистоти культур, в значній мірі визначає
специфіку мікробіологічної лабораторії і правила роботи мікробіолога.
Мікробіологічна лабораторія включає ряд приміщень, де проводять
роботу з мікроорганізмами або підготовку до неї. Під лабораторні кімнати
відводять найбільш світлі, просторі приміщення, природне освітлення яких
повинне складати не менше 110 лк. Поверхня столів і стільців всіх
лабораторних приміщень покривають матеріалом, що легко миється, —
пластиком або лінолеумом, а стіни на висоту 170 см від підлоги забарвлюють в
світлі тони масляною фарбою. Основне робоче приміщення обладнане столами
лабораторного типу, шафами і полками для зберігання апаратури, посуду і
реактивів. Столи мають підведення електроенергії і забезпечені газовими
пальниками.
Окрім основного робочого приміщення лабораторія має стерилізаційну,
де розміщені автоклави і сушильні шафи, бокс, мийна, холодильна кімната,
термостати для вирощування мікроорганізмів, приміщення для збереження
культур. Бокс слугує для пересіву мікроорганізмів і є невеликою ізольованою
кімнатою, розділеною перегородкою на дві частини. Входять в робоче
75
приміщення боксу через тамбур з розсувними дверима, що виключає різке
переміщення повітря і, отже, занесення ззовні сторонніх мікроорганізмів.
5.3.Охорона праці та техніка безпеки в хімічних лабораторіях
Загальні правила поведінки в хімічній лабораторії: в лабораторії
дозволяється виконувати лише ту роботу, яка передбачена навчальною
програмою. Самовільне (тобто без узгодження з викладачем) виконання інших
робіт студентам заборонено;
забороняється розпочинати роботу, доки не стане зрозумілою її мета, не
перевірено наявність обладнання, необхідного для виконання роботи (посуду,
приладів, реактивів). Ступінь готовності студентів до виконання поточної
лабораторної роботи визначає викладач;
забороняється залишати робоче місце без дозволу викладача під час
всього заняття. Час на перерву узгоджується з викладачем;
лабораторні роботи слід виконувати в робочому халаті. Звичайний одяг
для виконання лабораторних робіт має бути зручним, відповідати сезонним
умовам та не мати зайвої фурнітури і вільних незакріплених елементів;
дії при виконанні лабораторних робіт мають бути чіткими. Працювати
слід без метушні, уникати різких рухів;
в лабораторії слід дотримуватись тиші та порядку, не розмовляти
голосно;
до хімічної лабораторії забороняється приносити і вживати продукти
харчування;
забороняється пробувати на смак та вдихати хімічні речовини;
в лабораторії забороняється користуватися будь-якими індивідуальними
електронними засобами відтворення звуку (мобільними телефонами та
плеєрами), які відволікають увагу від виконання лабораторних робіт;
забороняється захаращувати робоче місце сторонніми предметами.
Основні вимоги техніки безпеки під час виконання лабораторних робіт
76
Під час роботи в лабораторії слід пам’ятати, що, виконуючи експеримент,
необхідно бути обережним і уважним. Слід дотримуватись безпечних прийомів
роботи згідно з протоколом лабораторної роботи, що виконується.
У разі сумнівів щодо виконання конкретної операції слід звернутися до
викладача або лаборантів.
Під час використання електроприладів не слід забувати, що напруга 220
В може бути смертельною для людини. Перед користуванням різними
електроприладами, які живляться від мережі (муфелі, сушильні шафи,
електроплитки, мішалки з електричним приводом тощо), потрібно впевнитись у
наявності заземлення та справності електрошнура (перевірити справність
ізоляції. Якщо відчувається запах паленої гуми, пластмаси чи чого-небудь
іншого, слід відразу вимкнути нагрівний прилад і повідомити викладача або
учбово-допоміжний персонал.
Крім електричних в лабораторіях користуються газовими та іншими
нагрівальними приладами. Не можна залишати пальники без нагляду. Нагрівні
прилади не повинні встановлюватися безпосередньо на дерев’яних або
пластикових поверхнях лабораторних столів; під них підкладають листи
азбесту, керамічну плитку тощо.
У лабораторії обов’язково повинні бути вогнегасники. Слід ознайомитись
з правилами користування ними і схемою їх розташування в лабораторії.
З отруйними та леткими речовинами працюють лише у витяжній шафі.
Будь яку речовину в рідкому стані слід набирати в піпетку лише за допомогою
гумової груші або спеціального дозатора.
При роботі з посудом, що піддається нагріву, треба пам’ятати основне
правило «Гарячий та холодний посуд виглядають однаково» і для перенесення
нагрітого посуду слід користуватися теплоізоляційними матеріалами, не
утримуючи його голими руками.
При розведенні розчинів реактивів треба вливати рідину з більшою
густиною в рідину з меншою густиною і додавати малими порціями при
постійному перемішуванні. Таким чином запобігають можливості
77
розбризкування розчину внаслідок виділення значних кількостей теплоти і
закипання рідини при виділенні теплоти розведення.
Наприклад, при розведенні сульфатної кислоти, саме кислоту додають до
води, а не навпаки. Внаслідок цього кислота розподіляється у воді і вода не
розбризкується.
Під час виконання лабораторних робіт дозволяється користуватися лише
тими реактивами, на яких є відповідні написи або етикетки. Сухі речовини
дозволяється відбирати лише спеціально призначеним інструментом -
ложечкою або шпателем.
Не можна відбирати різні реактиви або реактиви із різного посуду одним і
тим же інструментом - піпеткою, ложечкою, шпателем тощо, попередньо не
вимивши цей інструмент. Надлишок реактивів не можна висипати (виливати)
до того самого посуду, з якого вони були взяті, а тільки в спеціально призначені
для цього ємкості.
Основні правила надання невідкладної медичної допомоги
У разі отримання термічних опіків (полум’ям пальника або нагрітими
предметами) уражене місце обробити етиловим спиртом або рідиною від опіків
(з аптечки), після чого накласти суху стерильну пов’язку або чисту тканину і
звернутись до лікаря.
У разі отруєння газами потерпілого слід перш за все вивести на свіже
повітря.
Якщо на обличчя або руки потраплять бризки кислоти, слід негайно зняти
їх тампоном з тканини або вати, потім змити їх під струменем води, після чого
промити уражене місце 3%-вим розчином гідрокарбонату натрію (питної соди).
Луг знімають також спочатку тампоном, потім змивають водою доти,
доки уражена ділянка не перестане бути слизькою на дотик. Потім промити це
місце 2%-вим розчином оцтової чи лимонної кислоти і накласти марлеву
пов’язку.
При порізах слід впевнитись у відсутності уламків скла у рані, після чого
її обробляють розчином йоду або 3%-вим розчином пероксиду водню,
78
змащуючи не саму рану, а шкіру навкруг неї. При сильній кровотечі слід
перев’язати уражену ділянку і викликати лікаря.
ВИСНОВКИ
У ході роботи було проаналізовано обрану расу дріжджів. А саме їх
температурні режими, завдяки яким можна отримати найменшу кількість
домішок. Адже, чим менше побічних продуктів, тим менше енергозатрат.
І, відповідно,отримуємо високоякісний спирт.
В умовах зростаючої конкуренції на ринку харчового етанолу підвищення
якості готової продукції при одночасному зниженні її собівартості є
неодмінною умовою розвитку як кожного заводу, так і всієї спиртової галузі,
що викликає необхідність подальшого вдосконалення схем, розрахункових
методик і технологій очищення спирту. Якісні показники харчового етанолу і
алкогольвмісної продукції безпосередньо залежать від технології ректифікації
очищення, апаратурного оформлення та правильної експлуатації
брагоректифікаційної установки.
Сутність нових технологічних прийомів заключається в наступному:
- Для збільшення виходу ректифікованого спирту головну фракцію в
кількості 3-6 % із конденсатора епюраційної колони і непастеризований спирт
із ректифікаційної колони, спільно переробляють в колоні концентрування
домішок з метою видалення головних домішок в концентрованому вигляді. У
якості колони концентрування домішок використовують типову сивушну
колону, в якій число тарілок збільшують до 70-75. Нижня частина (16 тарілок і
акумулятор) такої колони, в яку вводять і сивушні фракції, служить для
концентрування і видалення сивушного масла. Верхня частина колони
концентрування (14…19 тарілок) – для концентрування головних домішок і
метанолу. Середня частина колони (40 тарілок) – для видалення із флегми і
головних фракцій домішок спирту.
- Для запобігання перекидань частин бражки в епюраційну колону,
бражна колона нарощена 3-6 тарілками(сітчастими чи двійного кип’ятіння),
79
встановленими над тарілкою вводу бражки в колону. Верхні тарілки при цьому
зрошаться спиртовою флегмою.
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ
1. Шиян П.Л. Інноваційні технології спиртової промисловості/Шиян П.Л.,
Сосницький В.В., Олійнічук С.Т. Теорія і практика: Монографія. — К.:
Видавничий дім «Асканія», 2009. — 424 с.Яворенко В.Л., «Технологія спирту»,
2002
2. Бєлов Н.І., Славська І.Л., Макаров С.Ю., «Технологія спирту, лікеро-
горілчаних виробів, і хлібопекарських дріжджів», 2004 – с.6
3. Маринченко В.О., «Технологія спирту», 2003 – 226 с.
4. Методичні вказівки по дипломному проектуванню для спеціальності №
1006 «Бродильне виробництво», 1976 – 183 с.
5. Правила безпеки для спиртового та лікеро-горілчаного виробництва - с.
97.
6. Губенко Н.Ю. Сучасні тенденції розвитку спиртової та цукрової
промисловості України / Н.Ю. Губенко, І.К. Шматкова // Пропозиція. – 2012. -
№5. – С. 27 – 32.
7. Спиртова промисловість: традиції та інновації. Вітчизняний та світовий
досвід [Електронний ресурс] : наук.-допом. бібліогр. покажч. / [упоряд. О. В.
Олабоді] ; Нац. ун-т харч. технол., Наук.-техн. б-ка. – Київ, 2019. – 123 с.
8.Жонлер І. В.. Організаційно – методичні підходи до підвищення
ефективності підприємств спиртової промисловості України/ І.В. Жонлер//
Агроперспектива – 2012. – № 8. – С. 27 – 35
9. Технологічний регламент на виробництво спирту із крохмалевмісної
сировини. – К.: Укрспиртбіопрод, 2001. – 144 с.
10.Українець А., Шиян П., Сосницький В. Перспективні напрями
енергозбереження в спиртовому виробництві. – Харчова і переробна
промисловість, 2006, С. 4-12.
11. Циганков П.С., Циганков С.П. Виділення спирту із бражки та його
80
очистка. – К.: Глобус, 2000. – 120 с.
12. Мікробіологія галузі.: Методичні вказівки до вивчення дисципліни і
виконання лабораторних робіт для студентів напряму підготовки 6.051701
«Харчові технології та інженерія» денної та заочної форм навчання
[Електронний ресурс] / Укл. О.Л. Чепурна, Г.М. Заболотна; - Черкаси: ЧДТУ,
2014. – 56с.
13.Журнал «Харчова і переробна промисловість». Київ.
14. Застосування інформаційних технологій та активних методів навчання
при підготовці інженеров-технологів бродильних виробництв / В.А.
Домарецький, Т.В. Михалевська, В.М. Ісаєнко та ін. – К.: ІСДО, 1994. – 168 с.
15. Обладнання підприємств переробної і харчової промисловості / І.С.
Гулий, М.М. Пушанко, Л.О. Орлов та ін. / За ред. І.С. Гулого. – Вінниця: Нова
книга, 2001. – 576 с.
16. Розрахунок продуктів бродильних виробництв, лікеро-горілчаних і
безалкогольних напоїв: Навчальний посібник для студентів вищих навчальних
закладів /М.М. Коробов, І.М. Ройтер, П.М. Мальцев та ін. – К.: Вища шк., 1972.
– 380 с.
17. Кравчук, З. Мікродомішки етилового спирту / З. Кравчук, Т.
Татаринова, А. Кравчук // Харчова і переробна промисловість. – 2010. – № 4
(368). – C. 20–22
18. Технологія спирту, лікеро-горілчаних напоїв та дріжджів у задачах і
прикладах : навч. посібник / В. О. Маринченко, А. М. Куц, П. Л. Шиян та ін. ; за
ред. В. О. Маринченка; Міністерство освіти і науки України, Національний
університет харчових технологій. – Київ : НУХТ, 2015. – 354 с.
19. Ресурсо- та енергозберігаюча технологія етилового спирту / А. І.
Українець, Ю. В. Булій, П. Л. Шиян, А. М. Куц // Наукові праці Національного
університету харчових технологій. – 2017. – Т. 23, № 6. – С. 213–218.
81
20. Олійничук, С. Т. Спиртове виробництво та енергетична безпека
України / С. Т. Олійничук, Н. С. Коткова // Економiка АПК. – 2014. – № 4 (234).
– С. 60–64.
21. Маринченко, В. О. Вплив технологічних прийомів на ефективність
застосування відходів спиртового виробництва / В. О. Маринченко, М. В.
Карпутіна, В. М. Ісаєнко // Харчова промисловість. – 2003. – Вип. 2. – С. 11–12.
22. Кизон, Г. О. Енергозбереження: спиртова галузь / Г. О. Кизон, О. С.
Міщенко, В. О. Берестецький // Энергосбережение. – 2012. – № 4 (150). – С.
16–18.
23. Енергозберігаюча технологія спиртової бражки / Я. А. Боярчук, П. Л.
Шиян, Т. О. Мудрак, А. М. Куц // Наукові праці Національного університету
харчових технологій. – 2016. – Т. 22, № 1. – С. 225–232.
24. Гунько, О. Інноваційна технологія ректифікації спирту [Електронний
ресурс] / О. Гунько, А. Боярчук, П. Шиян // Харчова і переробна промисловість.
– 2008. – № 11 (351). – С. 5–7.
25. Гунько, О. Енергозберігаюча технологія брагоперегонки в спиртовому
виробництві / О. Гунько, П. Шиян // Харчова і переробна промисловість. –
2008. – № 10 (350). – С. 4–6.
26. Гунько, О. Енергозберігаюча технологія ректифікації спирту / О.
Гунько, П. Шиян // Харчова і переробна промисловість. – 2008. – № 12 (352). –
С. 12–14.
27. ДСТУ 4181:2003 Спирт етиловий ректифікований і спирт етиловий -
сирець. Правила приймання і методи випробовування
28. ДСТУ 4221:2003 Спирт етиловий ректифікований. Технічні умови.
29. ДСТУ 4522:2006. Жито. Технічні умови.
30. Технологія спирту: Метод. вказівки до викон.лабораторних робіт студ.
ден. та заочн. форм навчання спеціальності 6.051701 “Технології бродильних
виробництв і виноробства”[Текст] / Укл.: Н. А.Нагурна, Чепурна О.Л., Яценко
82
С.І.; М-во освіти і науки, молоді та спорту України, ЧДТУ,– Черкаси.: 2012. –
120 с.
ДОДАТКИ
УДК663.52
Підвищення якості спирту
Шаповалова Н.Ю., студентка групи ТБВ-84
Кафедри харчових технологій
Чепурна О.Л., старший викладач кафедри
харчових технологій
Черкаський державний технологічний університет
Підвищення якості спирту в даний час можливо за рахунок таких заходів: попереднього видалення головних домішок при перегріві бражки;
 збільшення числа тарілок в колонах, особливо в ректифікаційній;
встановлення колон остаточного очищення за принципом (за
принципом повторної ректифікації) на заводах, що виробляють
хлібопекарські дріжджі, сепарації водно-спиртових парів, що
 виходять з бражної колони;
 систематичного промивання епюраційних колон;
 внутрішньоколонної циркуляції в ректифікаційних апаратах;
 фракційного відбору спирту;
 установки сивушної колони з відбором ЕАФ;
 вакууммування бражної і ректифікаційної колони;
 стабілізації роботи браго-ректифікаційної установки БРУ;
інтенсифікації процесів брагоректифікації за рахунок установки
 нових контактних пристроїв (тарілок ректифікації);
застосування лускатих ректифікаційних тарілок і ректифікаційних
тарілок провального типу без зливних каналів і клапанних
ректифікаційних тарілок. [1]
Рекомендується звернути увагу на якість гострої пари для відкритого
типу обігріву. Це особливо важливо на заводах, де якість живильної води для
котлів низька. Слід зазначити, що в цьому випадку бажаний перехід на
закритий обігрів.
Звертається увага на ретельну сепарацію вуглекислоти і раціональну
установку спиртовловлювачів. Для цієї мети рекомендується ставити окремі
спиртовловлювачі для колони ректифікації і колони остаточного очищення.
Особлива увага звертається на діаметр трубопроводів, які йдуть до
83
спиртовловлювачів і тих, які відвідводять вуглекислоту з сепараторів. Одним із
суттєвих недоліків в організації роботи на мелясних заводах, що мають цехи
для виробництва хлібопекарських дріжджів, є подача промивних вод до
бражної колони. Це порушує роботу колони апарату. Рекомендується
встановлювати додаткові (нульові) колони для відгону спирту з промивних вод.
[1]
Крім цих загальних рекомендацій, є також вказівки, які стосуються
роботи окремих колон.
Для бражної колон рекомендується живлення бражкою при температурі
не менше 75 ° С.
Для епюраційних колон пропонується посилити процес очищення спирту
шляхом зміни місця введення живлення. Рекомендується збільшити число
випарних тарілок за рахунок концентраційних. Число випарних тарілок в
колонах, що мають 40 тарілок, збільшується до 25-30, а в колонах, що мають 30
тарілок, до 20-22.
Це має поліпшити випарювання епюрату і зменшити міцність спирту на
тарілках концентраційної частини, тим самим полегшити виділення головних і
проміжних продуктів.
Для збільшення ефективності епюрації рекомендується збільшити
витрату пари на епюрацію до 8-10 кг на 1 дал спирту. У зв'язку з цим потрібно
збільшити поверхню теплообміну дефлегматора епюраційної колони.
Обігрів епюраційної колони рекомендується проводити відокремлено (не
через колону ректифікації). Рекомендується також вводити непастеризований
спирт тільки на верхні тарілки концентраційної частини колони, а відбір ефіро-
альдегідної фракції ЕАФ проводити тільки безперервно в кількості 3,5% від
виробленого спирту. [1]
Встановлюються високі вимоги до якості епюрату, для чого
рекомендується встановити в нижній частині колони пробовідбірник.
В епюраті допускаються тільки сліди альдегідів; метанолу не більше
0,03%.
Для колони ректифікації рекомендуються деякі заходи, щоб забезпечити
отримання спирту «Екстра».
Таким чином, рекомендується безперервний відбір міцного сивушного
спирту в кількості 0,3-0,7% з 17-25-й тарілок. Цей продукт повинен бути
виведений з циклу і спрямований в ЕАФ. Для остаточного очищення спирту
при виробленні спирту вищої очистки та спирту «Екстра» рекомендується
використовувати колону остаточного очищення.
Встановлюється витрата пари на колону остаточного очищення: 5-6 кг /
дал для зерно-картопляних спиртових заводів і 3 кг/дал для мелясних
спиртових заводів. При цьому передбачається закритий обігрів за допомогою
кип'ятильників. Колона остаточного очищення забезпечується дефлегматором і
конденсатором. Непастеризований спирт, що відбирається з конденсатора, на
зерно-картопляних заводах направляється в збірник ефіро-альдегідної фракції
ЕАФ. Кількість його для цих заводів в залежності від вмісту метанолу
84
коливається від 0,3 до 0,6%; на мелясних спиртових заводах цей продукт
рекомендується направляти на верхню тарілку епюраційної колони.
Відзначається, що сивушні колони повинні бути використані тільки за
прямим призначенням. Живлення їх передбачається сивушними парами,
відбираються з 7-9-ї тарілок (знизу) ректифікаційної колони і міцним сивушним
спиртом, що відбирається в рідкому вигляді з 17, 19 і 21-й тарілок. [1]
Список використаної літератури:
1. Підвищення якості спирту: веб-сайт. URL: http://www.sergey-
osetrov.narod.ru/Projects/Distillation_and_Rectification/quality_alcohol.htm
2. Підвищення якості спирту: веб-сайт. URL:
https://cyberleninka.ru/article/n/sposoby-povysheniya-effektivnosti-ochistki-
pischevogo-etilovogo-spirta-ot-primesey-pri-bragorektifikatsii
85
УДК 663.52
ІНТЕНСИВНЕ ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ В ПРОЦЕСІ
БРАГОРЕКТИФІКАЦІЇ
Шаповалова Н.Ю., студентка групи МТБВ-203
кафедри харчових технологій
Чепурна О.Л., старший викладач кафедри
харчових технологій
Черкаський державний технологічний університет
Екстенсивне (рекуперативне) енергозбереження поряд із ізоляцією
теплоспоживаючого технологічного обладнання знайшло застосування у
процесі брагоректифікації. З цією метою використовується теплота водно-
спиртової пари бражної колони (БРУ непрямої дії), спиртової та епюраційної
колон (БРУ з елементами під вакуумом, прямої та напівпрямої дії), і також
барди для нагріву бражки в установках прямої та напівпрямої дії. [4]
Можливості екстенсивного енергозбереження обмежені. Подальше
зниження енергоємності виробництва знаходиться в області інтенсивного
енергозаощадження.
Резервом зниження витрат енергії у процесі брагоректифікації є
максимальна утилізація вторинних енергетичних ресурсів, із якими
витрачається, як відмічалось вище, до 90% первинної теплової енергії. [1]
Інтенсивне енергозбереження дає широкі можливості багатократного
зниження витрат первинних джерел енергії, забезпечує зменшення викидів
продуктів згоряння в атмосферу, стимулює безвідходне використання
сировинних ресурсів, виступає як фактор глибокої нейтралізації шкідливого
впливу виробничих об’єктів на навколишнє середовище.
Для проведення активної енергозберігаючої політики потрібний науково
обґрунтований підхід до споживання енергії енергоємними технологічними
процесами й прогнозування шляхів їх подальшого термодинамічного
удосконалення. [3]
Розробки інтенсивного енергозбереження в процесі брагоректифікації
проводяться за трьома основними напрямами:
1. Ступеневе використання теплової енергії в низці технологічних
апаратів, які пов’язані між собою технологічними потоками;
86
2. Утилізація низькопотенціальної теплоти відхідних із технологічної
системи матеріальних потоків за допомогою теплового насоса замкненого
циклу;
3. Підвищення температурного потенціалу вторинної пари за рахунок її
рекомпресії (тепловий насос відкритого циклу). [2]
Список використаної літератури:
1. Технологія спирту. В.О.Маринченко, В.А.Домарецький, П.Л.Шиян,
В.М.Швець, П.С.Циганков, І.Д.Жолнер. /Під ред. проф. В.О.Маринченка. -
Вінниця: “Поділля-2000”, 2003. - 496 с.
2. Губенко Н.Ю. Сучасні тенденції розвитку спиртової та цукрової
промисловості України / Н.Ю. Губенко, І.К. Шматкова // Пропозиція. – 2012. -
№5. – С. 27 – 32.
3. Жонлер І. В.. Організаційно – методичні підходи до підвищення
ефективності підприємств спиртової промисловості України/ І.В. Жонлер//
Агроперспектива – 2012. – № 8. – С. 27 – 35
4. П.Л. Шиян, В.В. Сосницький, С.Т. Олійнічук. Інноваційні технології
спиртової промисловості. Теорія і практика. / Київ Видавничий дім «Асканія»./,
2009. — 238 с.
87
УДК 663.52
Актуальні проблеми спиртової промисловості
Шаповалова Н.Ю., студентка групи МТБВ-203
Кафедри харчових технологій
Чепурна О.Л., старший викладач кафедри
харчових технологій
Черкаський державний технологічний університет
В економіці України ринок алкогольної продукції займає значне місце.
Сьогодні спиртова промисловість за рік може випускати більше 60 млн. дал
спирту. Ставиться завдання покращити якісні показники спирту та горілки,
знизити їх собівартість та підвищити ефективність переробки. Тим більше, усі
питання, які пов’язані з виробництвом, реалізацією і споживанням етилового
спирту та алкогольних напоїв в Україні, регулюються державою. Це дуже
важливо, тому що виробництво спирту забезпечує економічну безпеку та
технологічну незалежність країни.
На рівень розвитку та ефективність роботи спиртової та лікеро-горілчаної
промисловості впливають такі фактори:
1. Порядок оподаткування спирту і лікеро-горілчаної продукції акцизним
збором і розмір ставок акцизного збору.
2. Повнота контролю й управління спиртовим та лікеро-горілчаним
виробництвом. Це ступінь автоматизації технологічного контролю
виробництва, комп’ютеризація управління основними і допоміжними
процесами, схема своєчасного виявлення неполадок технологічних процесів,
єдина інформаційна система обліку виробництва і переміщення спирту, а також
88
рівень науково-дослідних робіт, спрямованих на покращання якості кінцевих
продуктів і зниження їх собівартості.
Потрібно підкреслити, що актуальність розвитку спиртової промисловості
характеризується не тільки розвитком лікеро-горілчаної промисловості,
продукція якої може бути спрямована в різні країни світу, але і як сировиною
для хімічної, нафтопереробної, парфумерної, фармацевтичної, кормової,
газової, автомобільної та інших галузей народного господарства.
За останні роки поставка спирту на експорт обмежувалась, скорочувалось його
споживання в Україні. Усе це вимагає пошуку нових шляхів використання
існуючих виробничих потужностей спиртових заводів. Необхідно прийняти
термінові заходи для підтримки виробників харчового і технічного спирту та
іншої продукції галузі: діоксиду вуглецю, хлібопекарських дріжджів,
підвищити рівень самозабезпечення країни згаданою продукцією, розширити її
експорт.
Сьогодні надзвичайно важливим фактором для спиртової промисловості є
проблема зниження собівартості кінцевого продукту - харчового етилового
спирту, покращання його якісних показників.
Одною з форм вирішення цієї проблеми є безвідходна технологія спирту із
крохмалевмісної сировини. У технологію входить безперервне оцукрювання
маси в ферментаторі мембранного типу, освітлення зернового сусла і його
зброджування іммобілізованими дріжджами Saccharomyces cerevisiae раси XII,
відділення дріжджів із зрілої бражки та інше.
Ось чому актуальною проблемою для спиртових заводів є впровадження
низькотемпературного розварювання крохмалевмісної сировини і
гідроферментативної її обробки з використанням для декстринізації і
оцукрювання крохмалю концентрованих високоактивних ферментних
препаратів.
Отже спирт - один із бюджетоформуючих продуктів. Звідси випливає
актуальність дослідження стану і перспектив розвитку підприємств спиртової
та лікеро-горілчаної промисловості, з урахуванням, що діяльність цих
підприємств забезпечує наповнення прибуткової частини бюджету.
Список використаної літератури:
89
1. Технологія спирту. В.О.Маринченко, В.А.Домарецький, П.Л.Шиян,
В.М.Швець, П.С.Циганков, І.Д.Жолнер. /Під ред. проф.
В.О.Маринченка. - Вінниця: “Поділля-2000”, 2003. - 496 с.
2. Губенко Н.Ю. Сучасні тенденції розвитку спиртової та цукрової
промисловості України / Н.Ю. Губенко, І.К. Шматкова // Пропозиція. –
2012. - №5. – С. 27 – 32.
3. Жонлер І. В.. Організаційно – методичні підходи до підвищення
ефективності підприємств спиртової промисловості України/ І.В.
Жонлер// Агроперспектива – 2012. – № 8. – С. 27 – 35
90
ChSTU repository

ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets
