ВИХІД СПИРТУ, ЙОГО ОБЛІК ТА ЗБЕРІГАННЯ
ВИХІД СПИРТУ
Вихід спирту - це кількість його у декалітрах, яка отримуєеться із 1 т збро-джувальних вуглеводів сировини (крохмалю, цукру) у перерахунку на крохмаль. Теоретичний вихід спирту. Розраховують за рівнянням спиртового бродіння
С6Н1206 = 2С2Н5ОН + 2СО2 .
180,1 92,1 88
Із 100 кг гексоз повинно одержуватися 51,14 кг безводного спирту і 48,86 кг діоксиду вуглецю. При відносній густині спирту d420 - 0,78927 теоретичний вихід його становить 51,14 : 0,78927 = 64,79 л, або 64,79 дал з 1 т гексоз. Згідно з рівнянням
С|2Н22О„ + Н20 =4С2Н50П + 4С02
342,2 184,2
при зброджуванні 100 кг цукрози утворюється спирту (184,2 . 100) : 342,2 = 53,82 кг, або 68,20 л, з 1 т цукрози - 68,20 дал.
Вихід спирту з крохмалю збільшується пропорційно відношенню молекулярних мас глюкози І крохмалю:
(СбН1005)п + пН20 = пС6НІ206.
162,1 180,1
Звідси теоретичний вихід спирту з 1 т крохмалю буде складати (180,1 : 162,1) 64,79 = 71,98 дал.
Коефіцієнт для перерахунку цукрози в умовний крохмаль 324,2 : 342,2 - 0,95. Втрати зброджуваних вуглеводів та спирту. У виробництві враховують суму механічних і технологічних втрат. Механічні втрати, викликані несправністю обладнання або недоглядом обслуговуючого персоналу, можуть бути на всіх стадіях виробництва. Механічні втрати - це розсипання при перевезенні зерна, втрати напівпродуктів і спирту крізь нещільності у фланцевих з'єднаннях трубопроводів, крізь сальники насосів і запірну арматуру, втрати напівпродукту при митті технологічного обладнання, випаровування спирту крізь фланці колон, дефлегматорів, конденсаторів, холодильників та ін.
Заходи запобігання механічних втрат цілком зрозумілі і не потребують пояснень. Технологічні втрати зумовлені самою сутністю процесів спиртового виробництва, мають прихований характер і можуть бути виявлені тільки при постадійному хіміко-технологічному контролі та обліку виробництва.
Підготовка сировини до бродіння. Втрати при митті картоплі внаслідок пошкодження І проскакування малих бульб через решітку допускають не більше 1 %.
Втрати крохмалю при подрібненні зерна не повинні перевищувати 0,3 % від вмісту його у сировині.
Втрати зброджуваних вуглеводів у процесі розварювання крохмалевмІсної сировини у зв'язку зі складністю їх обліку допускають 3,5...4,0 %.
При підготовці меляси до бродіння втрат не повинно бути.
Солодовирощування. Втрати зброджуваних вуглеводів на цій стадії не повинні перевищувати 16 % від кількості крохмалю солодового зерна, або 1,0... 1,4 % від усього крохмалю, який уведений у виробництво.
Втрати при виробництві культур пліснявих грибів. При поверхневому і глибинному культивуванні культур пліснявих грибів нормативні втрати вуглеводів складають 85 %.
Культуральна рідина ферментного препарату Глюковаморину Гх-466 містить 40 кг крохмалю на 1 м3. Цю кількість крохмалю слід враховувати при розрахунку крохмалю, який уведено у виробництво.
Бродіння. Втрати на цій стадії складаються із втрат зброджуваних вуглеводів на утворення біомаси дріжджів і вторинних продуктів бродіння, наростання кислотності бражки і концентрації вуглеводів, які залишилися незбродженими і витраченими на утворення спирту, що виноситься з бражки діоксидом вуглецю.
При переробці у спирт крохмалевмІсної сировини втрати зброджуваних вуглеводів на синтез біомаси дріжджів становлять 1,5 %, на утворення - гліцерину 2,5%, а всього - 4 %; при переробці меляси - на синтез біомаси 1,8...4%, на утворення вторинних продуктів бродіння - 3,8...5,8 %, усього - 5,5...9,8%.
Кількість незброджених вуглеводів - інтегральний показник роботи спиртового заводу, оскільки відображає правильність не тільки процесу бродіння, але й усіх попередніх йому стадій технології. ВНДІПрБ на основі розробленого ним ан-троново-колориметричного методу визначення зброджуваних вуглеводів у бражці запропонував таку оцінку роботи заводів за цим показником (г/100 мл): 0,25 і менше - відмінна; 0,25...0,35 - добра; 0,35...0,45 - задовільна; більше 0,45 - незадовільна. Визначення вмісту видимих сухих речовин у зрілій бражці використовують лише у цілях орієнтовного оперативного контролю бродіння.
При переробці меляси втрати незбродженого цукру по відношенню до цукру, введеного у виробництво (%),
де С - вміст незбродженого цукру у мелясній бражці, г/100 мл;
1,543 - коефіцієнт переводу одержаного спирту у витрачений цукор;
а - вміст спирту у бражці, об.%; К - наростання кислотності, град.
За даними Укрспиртбіопроду, вміст незбродженого цукру в зрілій бражці, визначений рсзорциново-колориметричним методом, не повинен перевищувати 0,30 г/100 мл. Втрати зброджуваних цукрів внаслідок недобору не повинні бути більші 2 % по відношенню до введеного у виробництві цукру.
Наростання кислотності у процесі зброджування зерно-картопляного сусла не повинно бути більше 0,2 град. При більшому, наростанні кількість втрат зброджуваних вуглеводів (%)
де 4,5 - коефіцієнт, який враховує втрати зброджуваних вуглеводів при наростанні кислотності на 1 град, кг/м3; М - понаднормативне наростання кислотності, град.; V - об'єм бражки у бродильному апараті, м3; Кв - кількість зброджуваних вуглеводів, введена в бродильний апарат, кг.
Підвищена кислотність зрілої бражки свідчить про інфікованість.
Втрати спирту з газами бродіння допускають до 0,8 %. При наявності герметично закритих бродильних апаратів і спиртовловлговачів втрати не повинні перевищувати 0,2 %.
Втрати спирту при виділенні його з бражки й очистці були розглянуті раніше.
Втрати спирту при перегонці бражки ВтЗ (%) можна розрахувати за формулою
де А - вміст спирту у барді, кг/м3; п - коефіцієнт для переводу масових відсотків спирту у крохмаль, який дорівнює 1,852; m - коефіцієнт розведення бражки при перегонці, приблизно рівний для одноколонних установок 1,15, для двоколонних -1; V - об'єм бражки у бродильних апаратах за добу, м3; Кб - кількість крохмалю, яка відповідає об'єму бражки, що переганяється, кг.
Невизначені втрати зброджуваних вуглеводів при переробці зерно-картопля-ної сировини представлені головним чином цукром, що розклався при розварюванні; при переробці меляси - цукром, який розклався при стерилізації і втраченим на утворення спирту, що виноситься повітрям у дріжджогенераторах. Невизначені втрати на мелясно-спиртових заводах складають 0,5...0,6 %, а на зерно-картопляних -0,3 і прийнятих на розварювання - до 4 %.
Встановлені норми виходу спирту з 1 т крохмалю у залежності від виду сировини наведені в табл. 11.1.
Табд. 11.1 Норми виходу спирту з 1 т крохмалю у залежності від виду сировини
Сировина | Спосіб виробництва | ||
періодичний | напівбезперервний | безперервний | |
Картопля | 64,7 | 65,0 | 65,7 |
Кукурудза | 64,0 | 64,3 | 65,0 |
Жито | 62,9 | 63,2 | 63,9 |
Пшениця | 63,7 | 64,0 | 64,7 |
Ячмінь | 62,4 | 62,7 | 63,4 |
Овес і чумиза | 61,8 | 62,1 | 62,8 |
Просо і гаолян | 63,5 | 63,8 | 64,5 |
Гречка | 61,1 | 61,4 | 62,1 |
Вика, сочевиця, горох | 59,1 | 59,4 | 60,1 |
Меляса (у перерахунку | |||
на крохмаль) | 65,9 | - | 66,5 |
Цукровий буряк | 61,4 | 61,7 | 62,4 |
Приведені норми виходу спирту розповсюджуються на періодичний і безперервний способи виробництва спирту з меляси і на будь-який із зерно-картопляної сировини з врахуванням надбавок на герметичне закриття бродильних апаратів і встановлення спиртовловлювачів.
При впровадженні технологічних удосконалень затверджені такі надбавки до норм виходу спирту (дал на 1 т крохмалю);
- подовження термінів бродіння до 72 год - 0,8, у тому числі за кожні 6 год
понад 48 год-0,2;
- застосування безперервно-проточного або циклічного способів бродіння
при тривалості 60 год (прирівнюється до 72 год періодичного бродіння) - 0,8;
- оцукрювання з вакуум-охолодженням - 0,1;
- повна заміна солоду поверхневою культурою пліснявих грибів - 0,3,
часткова заміна - 0,2;
- повна заміна солоду глибинною культурою - 0,7, часткова заміна - 0,2.
Максимально припустимі втрати спирту на безперервно діючих установках для
ректифікації спирту-сирцю і брагоректифікаційних установках приведені у табл. 11.2,
Табл. 11.2 Максимально припустимі норми втрат
(% від спирту, виробленого в умовах виробництва)
при числі колон в установці без врахування бражної колони
Для установок, продуктивність яких відрізняється від вказаної у табл. 11.2, але не перевищує 6000 дал/добу, норма втрат визначається інтерполюванням значень, які відповідають двом найближчим значенням з продуктивності. При цьому одержані значення округлюються до другого знака після коми.
Практичний вихід спирту. Практичний вихід спирту менший теоретичного, тому що частина зброджуваних вуглеводів і спирту, що утворився при бродінні, втрачається. Практичний вихід спирту коливається від 81,5 до 93% від теоретичного. Чим досконаліша технологія і обладнання спиртового виробництва, тим менші втрати зброджуваних вуглеводів і спирту ,й, отже, практичний вихід більше наближається до теоретичного.
Практичний вихід визначають на основі таких даних виробничого обліку: маса переробленої сировини; вміст в ній зброджуваних речовин; вміст безводного спирту у зрілій бражці; об'єм, температура і відносна густина напівпродуктів; кількість одержаного безводного спирту. Якщо внаслідок переробки G (т) сировини, яка містить (%) зброджуваних речовин, одержано Q (дал) безводного спирту, то практичний вихід спирту з 1 т умовного крохмалю (дал)
При виробництві спирту з меляси у рівняння необхідно підставити вміст зброджуваних цукрів, помножений на коефіцієнт 0,95.
Практичний вихід спирту по відношенню до теоретичного (%)
Сумарні втрати зброджуваних речовин і спирту (%)
Фактичні втрати при переробці, наприклад, меляси у спирт розраховують таким чином.
Втрати цукру на утворення гліцерину (% до введеного у виробництво)
де Б - кількість зрілої бражки, м3; - вміст гліцерину у зрілій бражці, г/100 мл; 1,394 - кількість цукрози, яка витрачається на утворення 1 г гліцерину, г; Цук - кількість переробленого цукру, кг.
Втрати у вигляді незбродженого цукру (% до введеного у виробництво)
де - вміст незбродженого цукру у зрілій бражці, г/100 мл.
Втрати спирту при виділенні його з бражки (%)
де Сп' - кількість безводного спирту, що міститься у зрілій бражці, дал; кількість безводного спирту у бражному дистиляті, дал.
Втрати спирту з газами бродіння допускають рівними 0,16% від кількості одержаного безводного спирту.
На утворення біомаси дріжджів і вторинних продуктів спиртового бродіння, крім гліцерину, витрачається цукру (%)
де У - втрати спирту з газами бродіння, %.
ОБЛІК І ЗБЕРІГАННЯ СПИРТУ
Кількість виробленого спирту враховують у декалітрах, приведених при температурі 20° С, у перерахунку на безводний спирт. Об'єм спирту вимірюють за допомогою лічильників спирту, а також конічних і циліндричних мірників. Лічильники спирту призначені тільки для оперативного обліку спирту, одержаного на бра-гокоректифікаційній установці за певний проміжок часу; визначають об'єм ректифікованого спирту, що пройшов через нього, і одночасно його міцність і об'єм безводного спирту. Показання лічильника спирту правильні при температурі спирту 20° С. У залежності від температури спирту відхилення від справжньої кількості безводного спирту може досягати 1%.
Ректифікований спирт, головна фракція етилового спирту І сивушне масло надходять у спиртоприймальне відділення, яке обладнане спиртоприймальниками прямокутної або циліндричної форми і конічними або циліндричними мірниками. Спиртоприймальники розраховані на зберігання трьохдобової виробки спирту. З них спирт подають у мірники, а потім у спиртосховище закритого типу або у цистерни, розташовані на відкритому повітрі.
Мірники спирту мають перший клас точності і допускають коливання між дійсною і справжньою місткістю не більше ± 0,2 %. Конічні мірники, що виготовляють місткістю 250...1000 дал, призначені для вимірювання великих кількостей спирту, циліндричний мірник -для вимірювання об'ємів спирту до 75 дал. Спиртоприймальне відділення обладнують двома конічними і одним циліндричним мірником для обліку спирту. Такими ж мірниками вимірюють і головну фракцію. Знаючи об'єм спирту при 20° С і міцність при тій же температурі, розраховують кількість безводного спирту у даному об'ємі. Якщо температура спирту відрізняється від 20° С, то знаходять об'єм Його при фактичній температурі, а потім визначають справжню міцність спирту. За справжньою міцністю спирту і його температурою, користую-
чись спеціальною таблицею, знаходять множник, на який необхідно помножити об'єм спирту при фактичній температурі для визначення об'єму безводного спирту, який міститься у ньому, приведеного до температури 20° С.
Зберігають спирт у металічних резервуарах місткістю 100...4000 м3. Спиртос-ховище розраховують на 15-20-добовий запас спирту. Для оперативної передачі його з одного резервуара у другий під час ревізії складу і на випадок ремонту однієї з них встановлюють не менше двох цистерн.
Резервуари закритого типу мають блискавковідводи, які встановлюються на даху будівлі, резервуари відкритого типу - блискавковідводи і заземлювачі.
При зберіганні і перекачці спирту виникають втрати, кількість яких залежить аід пори року, відстані перевозки, виду і об'єму тари, числа перекачок.
Причина втрат спирту при зберіганні - "дихання" резервуарів, яке викликане зміною температури зовнішнього повітря, внаслідок чого відбувається рух газів через дихальний клапан. Для зменшення втрат спирту у закритому складі підтримують постійну температуру, резервуари на відкритому повітрі покривають білою фарбою, а влітку зрошують холодною водою. Резервуари повинні мати мінімальний незаповнений об'єм.
Контрольні питання і завдання
1. Як визначити теоретичний і практичний вихід спирту?
2. Як здійснюють облік та зберігання спирту на заводах?
РОЗДІЛ 12