Разработка методов утилизации послеспиртовой мелассной барды

   Брожение в аппаратах чистой культуры ведется с таким расчетом, чтобы к моменту передачи дрожжей в следующий аппарат содержание алкоголя в дрожжевой мелассе не превышало 2,5—3% об., т. е. при снижении видимой плотности ниже начальной видимой концентрации на 4,5—5,0 %.,

   Накопление спирта в дрожжегенераторе допускается не более 3,0-3,5 % об., а при работе по усовершенствованной двухпоточной схеме — 2,8— 3,0 % об..

   По окончании стадии в АЧК-2 дрожжи в количестве 30 % передают в АЧК-3 и 20 % — в другой АЧК-2. В последнем проводят разведение дрожжей с тремя подмолодками с осуществлением в дальнейшем стадий 7—8. При отсутствии второго АЧК-2 дрожжевую массу, оставшуюся после Отбора 30 % дрожжей в АЧК-3, разводят добавлением сусла.

   Первую замену дрожжей производят путем разведения чистой культуры, начиная со стадии 7, для которой маточными служат дрожжи из АЧК-2. Для следующей замены разведение дрожжей начинают со стадии 5, для которой в качестве маточных используются дрожжи из 3-литровых колб, хранящихся в холодильнике.

   Дрожжегенерирование и сбраживание. Сбраживание мелассного сусла с использованием дрожжей, выращенных в дрожжегенераторах, производят в бродильных аппаратах (чанах) в непрерывном потоке бражки, для чего бродильные чаны соединены между собой в непрерывно действующую бродильную батарею.

   Применяют два способа сбраживания: однопоточный и двухпоточный. Аппаратура для приемки, подготовки и брожения мелассы в этих схемах одинакова. Разница заключается лишь в том, что в однопоточной схеме (рис. 1) имеется один рассиропник мелассы, а в двухпоточной — два: один для приготовления сусла для дрожжей, второй для основного мелассного сусла. 

   

 

   1 — рассиропник; 2- фильтр мелассы; 3, 4, 5— аппараты чистой культуры дрожжей; 6 — стерилизатор; 7— дрожжегенераторы; 8 - бродильный аппарат головной; 9 —щелевые расходомеры мелассы; 10 — бродильные аппараты; 11 —насос; 12 — сепаратор бражки; 13 - передаточный сборник 

   Рисунок 1. Схема дрожжегенерирования и брожения по усовершенствованному однопоточному способу 

   Различие в технологии однопоточного и двухпоточного способов заключается в применении для дрожжегенерирования мелассного сусла разных концентраций [18].

   Обычная двухпоточная схема предполагает применение мелассного сусла двух концентраций сусла для дрожжей 12% СВ, основного сусла 32 % СВ.

   Меласса из сборников суточного запаса подается в напорные баки, откуда поступает на рассиропку 1. Сусло для дрожжей и основное сусло имеют раздельные сборники суточного запаса и напорные баки мелассы, что обусловлено различием в кислотности (сусло для дрожжей имеет кислую реакцию среды, основное сусло — нейтрально-щелочную).

   Сусло для дрожжей из рассиропника распределяется в дрожжегенераторы 7, где размножение дрожжей производится при непрерывном аэрировании среды сжатым воздухом из расчета 3—4 м³/ч на 1 м³ среды.

   Дрожжи для засева дрожжегенераторов применяются в виде чистой культуры и задаются из АЧК-3. Время, необходимое для выхода на режим сбраживания после задачи чистой культуры в дрожжегенераторы, составляет 6—10 ч. Для гашения пены в дрожжегенераторы и бродильные чаны добавляют олеиновую кислоту.

   Дрожжегенераторы (в количестве 4—6 шт.) рекомендуется устанавливать над бродильными чанами. Вместимость дрожжегенераторов составляет 25—30 % общей вместимости при двухпродуктовом производстве и 20—25 % при однопродуктовом. Количество бродильных чанов составляет 9—10 шт. Дрожжи из дрожжегенераторов сливаются в первый бродильный чан 8 непрерывно.

   Одновременно в этот чан, подается основное мелассное сусло в соотношении 1:1. Бражка из первого аппарата непрерывно перетекает по переточным трубам в последующие. На перегонку она поступает из последнего чана, который после опорожнения и стерилизации становится головным.

   Для улавливания спирта газы брожения из дрожжегенераторов и бродильной батареи направляются в пеноловушку, затем в спиртоловушку. Полученная при этом спиртеодержащая жидкость через мерник направляется в сборник бражки 13 для перегонки.

   Усовершенствованная двухпоточная схема сбраживания обеспечивает более высокий выход спирта по сравнению с обычной. Аппаратура для ведения технологии по этой схеме такая же, как и для обычной двухпоточной схемы (рис. 2). Основой усовершенствованной двухпоточной схемы является снижение концентрации бродящего сусла на стадиях дрожжегенерирования и главного брожения (1—3 бродильные чаны). 

   

 

   1, 2 — рассиропники; 3 — дрожжегенераторы; 4 — бродильные аппараты головные; 5 — бродильные аппараты 

   Рисунок 2. Схема дрожжегенерирования и брожения по усовершенствованному двухпоточному способу 

   Выращивание дрожжей в дрожжегенераторах ведется на сусле концентрацией 8—9% СВ. Сусло для дрожжей готовится на мелассе лучшего качества, в нее из расчета на всю перерабатываемую мелассу вносятся кислоты и питательные соли. Зрелые дрожжи из дрожжегенератора поступают в первый бродильный чан.

   Основное сусло готовится более низкой концентрации СВ (35—36 %) и поступает на брожение не в один головной бродильный чан, а в первые три дробно с таким расчетом, чтобы поддерживать в них видимый отброд бражки: в первом чане 7,5—8,5 % СВ; во втором — 8,0—9,0; в третьем — 9,0—9,5 % СВ. Далее процесс брожения ведется, как и при обычной двухпоточной схеме.

   Выращивание дрожжей в дрожжегенераторах ведется на сусле концентрацией 8—9% СВ. Сусло для дрожжей готовится на мелассе лучшего качества, в нее из расчета на всю перерабатываемую мелассу вносятся кислоты и питательные соли. Зрелые дрожжи из дрожжегенератора поступают в первый бродильный чан.

   Основное сусло готовится более низкой концентрации СВ (35—36 %) и поступает на брожение не в один головной бродильный чан, а в первые три дробно с таким расчетом, чтобы поддерживать в них видимый отброд бражки: в первом чане 7,5—8,5 % СВ; во втором — 8,0—9,0; в третьем — 9,0—9,5 % СВ. Далее процесс брожения ведется, как и при обычной двухпоточной схеме.

   Спиртоулавливание ведется, как и при обычной двухпоточной схеме.

   Переработка тростниковой (черной), сахаротростниковой и рафинадной меласс. Эти мелассы перерабатывают в смеси со свеклосахарной в соотношении 1:4. Рекомендуется применение двухпоточной схемы производства, при этом дрожжи размножают только на свеклосахарной мелассе.

   Дрожжегенерирование при двухпоточной схеме ведут на сусле концентрацией 10—12% СВ, а при однопоточной—18— 19 % СВ. При дрожжегенерировании проводится усиленная аэрация {4—5 m³/(m³-4) и количество биомассы увеличивается до 22—24 г/л.

   Сусло для дрожжей и основное сусло подкисляют до рН 5,0—5,1 при применении карбамида и до рН 5,5—5,6 при использовании сульфата аммония. Длительность брожения составляет 26—28 ч.

   Тростниковая и рафинадная мелассы могут быть переработаны в чистом виде. Разведение чистой культуры в этом случае осуществляют на стерилизованном сусле концентрацией 10% СВ. На стадиях до АЧК к суслу добавляют по объему 25 % солодового сусла, а на последующих стадиях добавляется мочевины 0,4 % и диаммоний фосфата 0,15 % массы мелассы, взятой на приготовление сусла. Аэрация в АЧК ведется непрерывно и интенсивно;

   Длительность дрожжегенерирования при переработке тростниковой и рафинадной меласс составляет 7—8 ч. Аэрирование ведется непрерывно, расход воздуха 4—5 м³/(м³-ч). Рекомендуемый объем дрожжегенераторов 30-35 % общего объема бродильной аппаратуры. Общая длительность брожения 30—36 ч.

   Сахар перерабатывается только со свеклосахарной мелассой в количестве не более 75% общего содержания сахаров в смеси.

   Сахарный раствор получают, смешивая в потоке сахар и воду, подаваемые в смеситель или же путем рециркуляции смеси воды и сахара в емкости с помощью насоса. Этот раствор подается мелассно-весовое отделение, где его смешивают с мелассой. В смесь добавляют требуемые для антисептирования и подкисления кислоты, питательные вещества для дрожжей. Смесь выдерживают не менее 3 ч, проводя, периодическую рециркуляцию с помощью насоса.

   Для антисептирования сахарных растворов применяют сульфонол или формалин, а при их отсутствии — хлорную известь. При получении только спирта применяют дрожжи расы В или смесь рас В и Г-75, а при выработке наряду со спиртом хлебопекарных дрожжей — смесь рас В и Г-112. Для азотистого питания дрожжей предпочтительнее применение карбамида. Можно применять также сульфат аммония, соответствующий по стандарту медицинскому или аккумуляторному.

   Расход воздуха в дрожжегенераторах 4,5—5 м³/(м³/ч). В бродильных чанах через 1,5—2 ч производится перемешивание бродящей массы в течение 35—45 мин миксерами или же рециркуляцией с помощью насоса. Общая продолжительность брожения (с учетом дрожжегенерирования) при переработке тростникового и дефектного белого сахара с содержанием СВ до 50 % общего количества сбраживаемых веществ смеси составляет 26—28 ч, а при содержании СВ 75 %_ч достигает 30 ч.

   При двухпоточной схеме дрожжи разводят на сусле из мелассы (концентрация 12—13% СВ, кислотность 0,8—1,0°Д). В это сусло задают вce требуемое по расчету для процесса брожения азотистое и фосфорное питание. Основное сусло для бродильной батареи готовят из мелассы, оставшейся после приготовления сусла для дрожжей, и сахара.

   Санитарный режим дрожжебродильного отделения. Для борьбы с инфекцией в спиртовом производстве осуществляются антисептирование и стерилизация мелассы, обработка воды и воздуха, стерилизация оборудования.

   Стерилизацию технологического оборудования рекомендуется проводить следующим образом. Сборники мелассы очищают, моют чистой водой, внутренние их поверхности покрываются раствором хлорной извести. Через трубопроводы прокачивают раствор хлорной извести, после чего они пропариваются не менее 30 мин острым паром. Рассиропники и трубопроводы к ним промываются водой и пропариваются, как и предыдущее оборудование, в периоды профилактической стерилизации дрожжегенераторов.

   Подвод пара осуществляется следующим образом: в дрожжегенераторах—в воздухораспределительную систему, в бродильных аппаратах в переточные линии (нижняя часть), а на отдельных заводах —дополнительно в нижнюю часть аппарата. Подвод пара к коммуникациям должен обеспечить прогрев всех участков. Для спуска остатков жидкости и конденсата, образующегося при пропарке, они оборудуются штуцерами в противоположных вводу пара точках.

   При переработке нормальной по качеству мелассы дезинфекция и стерилизация технологического оборудования делаются 1 раз в 5—б сут. В случае использования дефектной мелассы или нарастания кислотности в бражке до 0,1° стерилизацию проводят чаще. На заводах, имеющих цехи хлебопекарных дрожжей, оборудование стерилизуют через 2—3 сут. 
 

   2.3 Структурная технологическая  схема производства  с точки зрения  образования отходов 
 

   При производстве спирта образуются отходы, которые могут быть использованы для получения разнообразных продуктов, рисунок 3. К отходам спиртового производства относят послеспиртовую барду, головную фракцию этилового спирта, сивушное масло и сивушный спирт, СО₂.

   Основным  отходом спиртового производства является послеспиртовая барда, выход которой составляет 0,12–0,14 м³/1 дал спирта. Состав барды приведен  в таблице 5. 

   Таблица 5

   Состав  барды