Технологічний проект ресурсозберігаючого виробництва спирту шляхом термоферментативної обробки сировини

3.2 Перегляд  апаратурно-технологічної схеми 

     Внесені зміни у технологічну систему  виробництва повинні бути відображені у апаратурно-технологічній схемі. Послідовність операцій має наступний вигляд.

     Меляса, що поступає на спиртні заводи насосом подається в резервуари сховища.

     Під час вступу до виробництва для  контролю якості відбирають пробу меляси. Її направляють спочатку в напірні  збірки, далі на ваги і потім в змішувач, в який окрім меляси поступають допоміжна сировина і антисептики. З метою придушення шкідливої мікрофлори і доведення рН середовища до оптимального значення мелясу підкисляють сірчаною або соляною кислотою для отримання кислотності мелясного сусла 0,5. На 1 т меляси доводиться 6…7 кг кислоти. Окрім кислоти для антисептування застосовують також сульфанол з розрахунку 40…150 г або хлорне вапно в кількості 200…400 г активного хлору на 1 т сировини. Меляса в збірках-апаратах проходить стадію антисептування, далі насосами подається спочатку в напірну збірку, а потім в змішувач. Дріжджі чистої культури вирощують в апаратах, у які подається повітря, що пройшло очищення через фільтр.

     Для забезпечення нормального виходу спирту і накопичення дріжджів (16…18 г/л браги) в мелясу додають живильні речовини, що містять легкозасвоювані джерела фосфору і азоту, а також, як новаційне рішення − солі Mg, Co, Fe і Mn в певному інтервалі концентрацій. Живильні речовини подають в змішувач у вигляді водних розчинів.

     Приготовану суміш меляси з кислотою, антисептиком і живильними речовинами безперервно подають в резервуари, де витримують 6…8 ч; після антисептування нерозбавлену мелясу перекачують насосом в напірну збірку. Із збірки меляса поступає у вертикальний поличний змішувач, куди безперервно подають воду. Потім мелясне сусло температурою 25 °С, що містить 22…23 мас. % сухих речовин, самоплив направляють в систему з 5…6 апаратів для розмноження дріжджів.

     Далі  у сусло з крохмальвмісної сировини з введеними мінеральними добавками вводять дріжджі і перемішують при температурі 28…29 °С у приймальній збірці. Після включення РПА суміш проходить через пастку, яка оберігає апарат від попадання в нього сторонніх включень, і поступала у внутрішню порожнину роторно-пульсаційного апарату, де піддавалася високочастотній обробці. Далі брага рециркулює по контуру і потрапляє в приймальну збірку. Така рециркуляційна обробка виконується безперервно протягом 38…40 годин до повного зброджування вуглеводів і низькомолекулярного декстрину, який знаходиться в суслі. 

3.3 Розробка  рішень з реалізації проектного рішення 

     В ході технологічного процесу необхідно піддавати зрілу брага хімічному аналізу. Одержані фізико-хімічні показники зрілої браги повинні свідчити про скорочення тривалості процесу зброджування приблизно від 72 до 40 годин і збільшенні фортеці браги від 9 до 10,4 об.% в порівнянні з показниками класичного періодичного способу зброджування. Збільшення швидкості спиртного бродіння свідчить про те, що завдяки інтенсивній роторно-пульсаційній обробці поверхня контакту між активним центром ферментів дріжджів і субстратом істотно збільшується, зростає швидкість видалення вуглекислого газу і виникають сприятливі умови аерації (підвода кисню повітря). Внаслідок цього відбувається прискорення проміжних реакцій утворення спирту і його виходу з одиниці сировини.

     Окрім цього, вихід спирту збільшується за рахунок додаткового активування ферментного комплексу дріжджів в процесі додавання мінеральних солей Mg, Co, Fe і Mn.

     Таким чином, пропонована схема зброджування сусла з крохмальвмісної сировини має ряд переваг в порівнянні із стандартною періодичною схемою. Вона дозволяє істотно скоротити тривалість процесу бродіння, а, отже, і витрата електроенергії, а також поліпшити фізико-хімічні показники браги, і, як наслідок, збільшує вихід спирту з одиниці сировини. А той факт, що в схемі використовується компактне енергозбережне роторно-пульсаційне устаткування, гарантує швидке впровадження схеми в промисловість.

     Нова  удосконалена принципова технологічна схема виробництва спирту наведена на рис. 3.1.

Рисунок 3.1 − Удосконалена принципова технологічна схема виробництва спирту шляхом термоферментативної обробки

      З введенням нових розробок у технологію спирту технологічний процес доцільно подати у вигляді функціональної схеми, яку зображено на рис. 3.2.

Рисунок 3.2 − Функціональна схема виробництва  спирту шляхом термоферментативної обробки 

      Для контролю вихідних параметрів слід скласти  карту контролю вихідних параметрів за підсистемами. Карта контролю вихідних параметрів наведена у табл. 3.1.

Таблиця 3.1 − Карта контролю вихідних параметрів технологічного процесу виробництва спирту за підсистемами 

ВИСНОВКИ 

     На  Україні спиртова галузь промисловості зазнає досить істотних змін на сьогодні. Виробництво спирту в галузі показує стабільне зростання, що відбувається, в основному, за рахунок збільшення експорту спирту. Крім того, росте і легалізовується внутрішній український ринок лікеро-горілчаних виробів.

      Етиловий  спирт одержують мікробіологічним і хімічним способами. В основі першого способу лежить зброджування цукру в спирт дріжджами сімейства цукроміцетів. Мікробіологічним шляхом одержують етиловий ректифікований спирт, який призначається для харчової і медичної цілей. Для цього використовують різноманітну рослинну сировину: зерна злакових культур, картоплю, буряк і мелясу.

      Ефективні методи вдосконалення процесів харчової технології можуть бути розроблені на основі системного підходу до проблеми, під яким  розуміють сукупність методологічних принципів, що дозволяють розглядати поєднання окремих елементів як єдине ціле – систему. Основне завдання системного підходу – виявлення нових властивостей цього поєднання, не властивих жодному окремому елементу системи.

     При аналізі і синтезі технологічної  системи виробництва спирту технологічний процес можна представити у вигляді графа цілей та завдань, в думках розбивши його на фрагменти за принципом завершеного етапу, тобто на підсистеми. Вершини графа показують мету системи та підсистем, а нижня частина – завдання, які поставлені перед відповідними підсистемами.

      В процесі аналізу та синтезу системи  виробництва спирту був складений  граф цілей та задач й технологічна схема, що складається з підсистем та операторів (рис. 2.1, 2.2).

     Суть  методу удосконалення полягала у оброблюванні середовища комплексом гідродинамічних явищ, при цьому перед зброджуванням у мелясне сусло додавали солі Mg, Co, Fe і Mn в певному інтервалі концентрацій.

     Внесені зміни у технологічну систему виробництва повинні бути відображені у апаратурно-технологічній схемі.

     Таким чином, пропонована схема зброджування сусла з крохмальвмісної сировини має ряд переваг в порівнянні із стандартною періодичною схемою. Вона дозволяє істотно скоротити тривалість процесу бродіння, витрати електроенергії, поліпшити фізико-хімічні показники браги та збільшити вихід спирту з одиниці сировини.

     Для контролю вихідних параметрів було складено карту контролю вихідних параметрів за підсистемами (табл. 3.1). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ЛІТЕРАТУРА 

1. Мальцев П. М. Технология  бродильных  производств. М.: Пищевая промышленность. − 1980. − 560 с.
2. Перцевий Ф. В. та ін. Технологія продукції харчових виробництв. − Х.: ХДУХТ, 2006. − 316 с.
3. Стабников В. Н., Остапчук Н. В. Общая технология пищевых продуктов. − К.: Вища школа, 1980. − 303 с.
4. Стратегічні напрямки розвитку підприємств харчових виробництв і торгівлі. Тези доповідей. − Х.: ХДУХТ, 2002. − 504 с.
5. http://www.tatalc.ru.
6. http://www.podlinno.ru.
7. http://e-news.com.ua.
8. http://news.context-ua.com.