Крахмальная патока ГОСТ 52060 вместо производства спирта на спиртовом заводе

Production of maltose syrup is carried out based on enzymatic processes. The conversion from starch to dextrins is carried out by utilizing a cocktail of different enzymes. The actual amount and composition of enzymes as well as the finally chosen process parameters depends on the desired composition of the maltose syrup and the chosen supplier of the enzymes Not depending on these parameters the conversion process comprises the following process steps:

• Liquefaction: Based on the starch slurry supplied by the Client, liquefaction is done in a continuous process step. In a buffer vessel the starch slurry is diluted with process water and pH is adjusted. In the starch mixing vessel the liquefaction enzymes are added. For liquefaction the prepared starch slurry is fed continuously by the means of a pump to a jet cooker. It comprises a hydroheater and a holding loop. After the holding time the liquid flashes into the expansion vessel to app. 95°C. The vacuum in the expansion vessel is maintained by a water ring vacuum pump, a surface condenser condenses the expansion vapours. Final liquefaction takes place in the liquefaction tank. This tank is equipped with several compartments with a mixer each to provide a narrow residence time distribution.

• Inactivation of liquefaction enzymes: Liquefaction enzymes have to be inactivated before saccharification enzymes are added. This is carried out by holding the liquefied product at a low pH. PH is adjusted by adding diluted sulphuric acid to the liquid.

• After inactivation the liquefied substrate is cooled down, pH is adjusted and the saccharification enzymes are added.Saccharification is carried out in batch vessels. After the saccharification time has elapsed, the saccharified substrate is fed to the inactivation unit.

• Inactivation is carried out by heating up the saccharified substrate and holding for a certain time together with reducing the pH to a certain level. For saving energy the inactivated media is used for preheating the saccharified substrate leaving only a small amount of energy to be added by the means of steam. After inactivation has been carried out the substrate is stored in a buffer vessel. After this process step the solution has the desired composition of sugars, however, still contains both solid impurities, color bodies and ions which have to be removed in the following process groups.

Производство сиропа мальтозы основано на ферментативной обработке крахмала. Преобразование от крахмала до декстринов происходит с использованием смеси нескольких ферментных препаратов. Фактическая сумма и композиция ферментов, а также выбранные параметры процесса зависят от желаемой концентрации мальтозного сиропа и выбора поставщика энзимов - ферментов. Независимо от этих параметров процесс конверсии крахмала включает следующие шаги:

Гидролиз крахмала: За основу берется жидкий раствор крахмала поставляемый на Завод, гидролиз крахмала происходит в непрерывном процессе. В буферной емкости жидкий раствор крахмала разбавляется процессной водой и корректируется pH. В емкости с мешалкой в крахмал добавляются гидролизирующие, т.е. разжижающие ферменты. Для гидролиза, подготовленный жидкий раствор крахмала непрерывно перекачивается насосом на паровой инжекционный смеситель. Система разваривания крахмала состоит из пароподогревателя и выдерживателя. Определенное время жидкость выдерживается в расширительной емкости-выдкрживателе при температуре 95 C. Вакуум в емкости расширения поддерживается вакуумным водно-кольцевым насосом, поверхностный конденсатор конденсирует пары расширения. Финальная часть гидролиза крахмала происходит в гидролизном баке - заторном чане.

Инактивация гидролизующих ферментов: гидролизующие ферменты должны быть инактивированы прежде, чем будут добавлены осахаривающие ферменты. Это делается выдержкой сжиженного продукта при низком уровне pH. PH корректируется дополнением в жидкость разбавленной сернистой кислоты.

После инактивации гидролизующих ферментов сжиженный субстрат охлаждается, его pH корректируется и добавляются осахаривающие ферменты. Осахаривание произходит периодическим методом в емкостях. После того, как время осахаривания прошло, осахаренный субстрат подается на устройство инактивации.

Инактивация осахаривающих ферментов достигается нагревом осахаренного субстрата и выдержкой в течение определенного времени вместе с уменьшением pH на определенный уровень. Чтобы экономить энергию инактивированный раствор используется для предварительного разогрева осахаренного субстрата, при этом остается только добавить посредством пара небольшое количество энергии. После выполнения инактивации субстрат хранится в буферной емкости. После этого процессного шага растворенные сахара принимают желаемую композицию, тем не менее, все еще содержат как твердые нечистоты, цветные тела так и ионы, которые должны быть удалены на следующих этапах процесса.

In the first purification step solid impurities are removed in a filtration unit by a rotary vacuum drum filter (RVF).

The maltose solution, containing both precipitated proteins and other solid impurities entering the plant with the starch milk is filtered through a layer of precoat by the means of vacuum. The precoat comprises both filter aid (e.g. perlite) and the spent powdered activated carbon from the decolorisation process. To ensure constant filtrate flow, the top layer of the precoat containing most of the solid impurities is removed by a knife mechanism. After filtration the filtered maltose syrup is preheated for decolorisation by the means of powdered activated carbon. The feed stream to decolorisation is preheated by the means of the treated maltose solution and finally by the means of hot water. It is mixed with a slurry prepared by decolorized maltose syrup and powdered activated carbon and gets in contact in three stirred vessels with the activated carbon for color removal. The powdered activated carbon is removed in a set of cricket filters, which are precoated with a layer of filter aid. When the filtration rate of the cricket filter is about to drop the flow is switched to a stand-by filter and the exhausted filter is cleaned. The residuals from the filter comprising filter aid and the removed powdered activated carbon is transferred to the rotary vacuum filter and added to the unfiltered solution for final separation of the powdered activated carbon.

На первом шаге очистки удаляются твердые нечистоты на устройстве фильтрации с ротационным вакуумным барабаным фильтром (RVF).

Раствор мальтозы, содержащий как белки так и другие твердые нечистоты, поступающие на Завод с крахмальным молоком, отфильтровывается через предварительно намытый слой посредством вакуума. Для того, чтобы гарантировать постоянство фильтруемого потока, верхний слой, содержащий наиболее твердые нечистоты удаляется механизмом ножа. После фильтрации отфильтрованный сироп мальтозы подогревается перед обесцвечиванием посредством порошкового активированного угля. Питающий поток для обесцвечивания подогревается посредством обработанного раствора мальтозы и окончательно - посредством горячей воды. Подготовленный для обесцвечивания сироп мальтозы смешивается с жидким порошковым активированным углем и передается на три фильтра с активным углем для удаления цвета. Порошковый активированный уголь удаляется на свечных фильтрах, с предварительно намытым фильтрующим слоем. Когда показатель фильтрации свечного фильтра приближается к точке срыва, то он переключается на обводной-фильтр, а исчерпанный фильтр чистится. Остатки из фильтра, включающие намывной материал и удаленный порошковый активированный уголь передаются в ротационный вакуумный фильтр и добавляются к нефильтрованному потоку для окончательного отделения порошкового активированного угля.

The filtered and decolorized starch hydrolysate contains besides traces of proteins and other impurities mainly inorganic ions such as:

- Cations, mainly Ca++, Mg++, Na+, K+

- Anions, mainly SO4-

-, Cl-

To remove ionic impurities the filtered raw solution is cooled by a plate heat exchanger in order not to exceed the maximum operation temperature of the ion exchange resins (especially anion). The cations are removed on a strong acidic cation exchanger and the anions are removed on a weak basic anion exchanger. These two operations are done by pumping the glucose solution through a series of ion exchange columns, which are filled with the respective resins. The liquid, which leaves the column system, is almost free from cations and anions.

During ion exchange the resins are loaded with the impurities. The impurities are removed from the resins by regeneration. For regeneration the following chemicals are used:

- Cations: app. 7 % hydrochloric acid

- Anions : app. 4 % caustic soda solution

The purified decoloured glucose solution is buffered in a vessels prior to the evaporation.

Отфильтрованный и обесцвеченный крахмальный гидролизат содержит кроме следов белков и другие главным образом неорганические ионы нечистот, как например,:

- Катионы, главным образом Ca++, Mg++, Na+, K+

- Анионы, главным образом SO4 -

-, Cl-

Чтобы удалить ионные нечистоты отфильтрованный сырьевой поток охлаждается пластинчатым теплообменником, чтобы не превышать максимальную температуру действия ионнообменных смол (особенно анионитов). Катионы удаляются на сильно кислом катионном обменнике и анионы удалены на слабом основном обменнике аниона. Эти два действия выполняются посредством прокачки потока глюкозы через серию ионообменных колонн, которые заполнены соответствующими смолами. Жидкость, которая составляет систему колонн, почти полностью освобождается от катионов и анионов.

В течение этого процесса ионобменные смолы нагружаются нечистотами. Нечистоты удаляются из ионообменных смол регенерацией. Для регенерации, используются следующие химические вещества :

- Катионы: приблизительно 7 кислота HCl

- Анионы : приблизительно 4 % раствор едкого натра

Очищенный и обесцвеченный глюкозный смроп хранится в емкостях перед процессом упаривания / концентрации.

To reach the optimum concentration for isomerisation the glucose solution has to be concentrated from approx. 28% DS to max. 80% DS by evaporation. The evaporator is designed as a triple effect plate-type evaporator with thermal vapour recompression for utmost efficiency. After passing a preheater heated by vapour condensate from the first effect’s heating side and after passing a heat exchanger heated by vapours from the first effect the solution is fed to the plate evaporator of the first effect by the means of the feed pump. The evaporator is run ‘one-way-through’ and the preconcentrated liquor coming from the droplet separator is transported - after passing a flash vessel - to the evaporator of the third effect. Also this effect is ran ‘one-way-through’ and by the means of the transfer pump the liquor is fed after passing a preheater to the second effect’s evaporator where the final concentration is reached. This effect is equipped with a small recirculation line to provide sufficient liquid flow to the evaporator during start-up procedure or when the unit operates at partial load.

The outlet concentration is controlled by a density meter and the concentrated liquid is transported by a discharge pump to Client’s product storage facility.

Чтобы достичь оптимальной концентрации для изомеризованного потока глюкозы он должен быть сконцентрированн от приблизительно 28% С.В. до max. 80% С.В. путем выпаривания. Выпарная установка разработана с трех-ступенчатым эффектом на базе пластинчатых теплообменников с повторным сжатием (ре-компрессией) термического пара для увеличения эффективности.

Выходная концентрация сиропа контролируется измерителем плотности и измерителем вязкости, далее сконцентрированная жидкость перемещается насосом выгрузки в Клиентский склад для хранения продукта.

The following table shows the recommended number of operational personnel based on the assumption of three shifts work at the production line and one (1) shift in technical management offices, main laboratory, workshop, etc.

The stated figures represent the minimum requirements. Shift rotation, holidays and cases of illness of workers must further be considered.

Следующая таблица отражает рекомендованное число операционного персонала, основанного из предположения трех-сменной работы на поточной линии и один (1) сменной в технических офисах управления, основной лаборатории, мастерской, и т.п..

Установленные цифры представляют минимальные требования. Сменные замены, праздники и случаии болезни рабочих должны считаться отдельно.

1 shift leader

2 process engineer

1 foreman

2 skilled worker

2 unskilled worker

2 chemist

1 skilled worker for maintenance

1 руководитель смены

2 процессный инженер

1 мастер

2 квалифицированный рабочий

2 неквалифицированный рабочий

2 химик

1 квалифицированный рабочий для эксплуатации

1 technical manager

1 assistant to technical manager

2 skilled worker for maintenance

1 electrician

1 specialist for PCS

1 chemist for laboratory

1 технический менеджер

1 асистент технического менеджера

2 квалифицированный рабочий для эксплуатации

1 электрик

1 специалист для PCS

1 химик в лабораторию

The specified equipment according to Annex 3 is designed to produce in an average 140 metric tons (mt) Maltose syrup DE 42 - 50 as a solution with 80 % dry matter substance (DMS) per 24 hours operation (3-shift basis)

Alternative products to be produced:

155 metric tons (mt) Glucose syrup DE 96

as a solution with 72 % DMS

per 24 hours operation (3-shift basis)

Указанное в Приложении 3 оборудование предназначено для производства в среднем 140 метрических тонн (mt) сиропа Мальтозы DE 42 - 50 с содержанием 80 % сухих веществ (DMS) при 24х часовой работе (3 смены)

Альтернативы продукты, которые можно произвести:

155 метрических тонн (mt) сиропа Глюкозы DE 96 с содержанием 72 % DMS при 24х часовой работе (3 сменнная основа)

As raw material for the production of the maltose syrup a starch slurry produced from wheat will be used. The herein specified design parameters, guarantees and consumption figures are based on the processing of starch slurry as raw material meeting the quality limits specified below. General the raw materials must be free of fermentation and decomposition residues, slime producing organisms, spore forming bacteria and penicillium species as well as solid impurities like sand, metal particles, etc.

Specification of starch slurry

Content of dry matter substance 38 %

Composition of dry substance:

- Starch min 98.8 %

- Protein max. 0.42

- Ash max 0.3 %

- Fe-salts max 0.002 %

- SO2 max 0.004 %

- Raw fat max 0.12 %

- Mold max 80 germs/g DS

- Other bacteria max 800 germs/g DS

- Pathogenic bacteria not detectable

- Temperature: min. 30 °C

Как сырье для производства сиропа мальтозы будет использован жидкий раствор крахмала произведенный из пшеницы. Выше определенные проектные параметры, гарантии и объемы потребления основаны на обработке жидкого раствора крахмала как сырья, имеющего качественные показатели, определенные ниже. Основное сырье должно быть свободно от брожения и остатков декомпозиции, слизе-производящих организмов, спор, бактерий и плесневелых грибов, а также твердых нечистот подобно песку, частицам металла, и т.п..

Спецификация крахмального молока

Содержание сухого материала в субстанции 38 %

Состав сухого вещества:

- Крахмал min 98.8 %

- Протеин (белок, глютен, клейковина) max. 0.42

- Зола max 0.3 %

- Fe-соли max 0.002 %

- SO2 max 0.004 %

- Жиры max 0.12 %

- Mold max 80 germs/g DS

- Другие бактерии max 800 germs/g DS

- Патогенные бактерии не обнаруживаются

- Температура: min. 30 °C

DE approx. 42 – 50

Total dry matter substance max. 80 %

Composition:

DP1: approx. 18 %wt. of DMS

DP2: approx. 15 %wt. of DMS

DP3: approx. 13 %wt. of DMS

Ash max. 0.05 %wt. of DMS

SO2-content max. 50 mg/kg

DE 96

Total dry matter substance max. 72 %

Ash max. 0.05 %wt. of DMS

SO2-content max. 50 mg/kg

DE approx. 42 – 50

Общее количество сухих веществ max. 80 %

Состав сухого вещества:

DP1: approx. 18 %wt. of DMS

DP2: approx. 15 %wt. of DMS

DP3: approx. 13 %wt. of DMS

Зола max. 0.05 %wt. of DMS

SO2-содержание max. 50 mg/kg

DE 96

Общее количество сухих веществ max. 72 %

Зола max. 0.05 %wt. of DMS

SO2-содержание max. 50 mg/kg

Hereinafter indicated main consumption figures are calculated per 1 000 kg dry matter substance (DMS) produced Maltose syrup as per para 2.4 except consumption of enzymes for glucose syrup DE 96 which are given per 1 000 kg of DMS of glucose syrup as per para 2.4.

The consumption figures of sulphuric and hydrochloric acid as well as caustic soda are estimations depending on the quality (buffer capacity) of the stark milk as well as its actual composition of ash.

α-Amylase 0.5 – 0.6 kg

Maltogenase 0.03 – 0.035 kg

BAN 0.45 – 0.5 kg

Amyloglucosidase 0.05 – 0.06 l

α-Amylase 0.4 – 0.45 kg

Amyloglucosidase 0.65 – 0.7 kg

Sulfuric acid (96%) approx. 3.5 kg

Caustic soda solution (50 %) approx. 19 kg

Hydrochloric acid (32%) 20 kg

Powdered activated carbon 8.5 kg

Filter aid: 18.7 kg

Further occasionally some cleaning and disinfectant chemicals and ion exchange

resins to replace losses during operation will be required.

treated well or river water in drinkable quality (according to specification) for technological process steps at approx. 25 °C 0.3 m3

for regeneration of ion exchange resins at approx. 25 °C 0.9 m3

at 30 °C maximum; ΔT = 10 K 60 m3

(excluded lighting, air conditioning for buildings, utility supplies etc.) at 3 x 400 V, 50Hz 90 kWh

at 10 bar a pressure (or higher), saturated and filtered 1 300 kg

В дальнейшем, указанные основные параметры потребления, вычислены из расчета на 1 000 кг сухих веществ (DMS) произведших сироп Мальтозы в соответствии с параграфом 2.4, кроме потребления энзимов для сиропа глюкозы DE 96, который дан на 1 000 кг DMS сиропа глюкозы в соответствии с параграфом 2.4.

Параметры потребления сернистой и HCl кислоты, а также едкого натрия а является оценочноми и зависят от качества (буферная возможность) абсолютного крахмального молочка, а также фактического содержания золы.

Энзимы (ферменты) Сиропа Мальтозы :

α-Амилаза 0.5 – 0.6 kg

Мальтогеназа 0.03 – 0.035 kg

BAN 0.45 – 0.5 kg

Амилоглюкозидаза 0.05 – 0.06 l

α-Амилаза 0.4 – 0.45 kg

Амилоглюкозидаза 0.65 – 0.7 kg

Сульфо кислота (96%) approx. 3.5 kg

Каустическая сода с содержанием (50 %) приблизительно 19 kg

HCl  (32%) 20 kg

Активированный уголь 8.5 kg

The required process water for technological demand, cleaning and for cooling demands (excluded drinking water, greeneries, social water):

- Process water (cold) for dilution of starch slurry.

Connection load: 5 m³/h, approx. 25 °C

- Demineralized water (treated condensate) for technological purposes like ion exchange resin regeneration, etc., quality 2 μS/cm.

Connection load: 10 m³/h, approx. 25 °C

- Cooling water

max. 30°C, recirculated with 40°C

Connection load: 400 m³/h

The required steam quantity for process demands like heating of process media, cleaning purposes, pressure min. 10 bar a, saturated

Connection load: 9 t/h

400 V +/- 5%, 50 Hz +/- 0.5% continuous

Connection load – 750 kW + 10 % contingencies (have to be calculated during final design of plant equipment and according to local standards).

Process water which has been degerminated with chlorine or NaClO, must not contain more than 0.2 mg free chlorine/l.

Ammonia mg NH4/l 0.1

Nitrite mg NO2/l 0.05

Nitrate mg NO3/l 40.0

Chloride mg Cl/l 40.0

Organic substances mg/l 12.0

Phosphate mg PO4/l 0.1

Sulphate mg SO4/l 75.0

Total Hardness ° dH 15.0

Carbonate Hardness ° dH 10.0

Non Carbonate Hardness ° dH 10.0

Lime mg CaO/l 150.0

Magnesium mg MgO/l 110.0

pH 7.5 - 8.5

Free CO2 (aggressive CO2)

- soft waters 3.0

- hard waters 10.0

Oxygen mg O2/l 6.0

Solid matter mg/l 600.0

Hydrogen Sulphite mg H2S/l 1.0

Bacterial count /ml 10.0

E Coli not detectable in /100 ml

H2SO4 content 96.0 %

SO2 max. 0.1 %

Fe max. 0.04 %

As max. 0.001 %

Nitrate-compounds not detectable

Серная кислота

H2SO4 концентрацией 96.0 %

SO2 max. 0.1 %

Fe max. 0.04 %

As max. 0.001 %

Nitrate-присадок не обнаруживается

Several batches per day

Q = approx. 30 m3/d

BOD = 60 000 mgO2/l

COD = 70 000 mgO2/l

t = 70 - 75 °C

Q = приблизительно 30 m3/день

БПК = 60 000 mgO2/литр

ХПК = 70 000 mgO2/литр

t = 70 - 75 °C

Several batches per day

Q = approx. 80 m3/d

BOD = 13 000 mgO2/l

COD = 16 000 mgO2/l

t = app. 50 °C

Несколько промывок в день

Q = приблизительно 80 m3/день

БПК = 13 000 mgO2/литр

ХПК = 16 000 mgO2/литр

t = app. 50 °C

Continuous flow

Q = max. 12 m³/h

BOD = 500 mgO2/l

COD = 660 mgO2/l

t = 50 °C

Непрерывный поток

Q = max. 12 m³/час

БПК = 500 mgO2/литр

ХПК = 660 mgO2/литр

t = 50 °C

Continuous flow

Q = approx. . 15 mt/d

DMS = approx. 30%

The above indicated figures are the wastes under normal operation conditions. These figures are an estimation, which can serve as basis for the design of the effluent treatment facilities but these figures are no guarantee values because they are highly influenced by the quality of raw material, chemicals and other local conditions.

All figures are average parameters. For the design of the waste water treatment plant it must be considered that part of the waste water is originated from batch operations and peak loads are accordingly higher than average parameters.

Furthermore due to missoperation in process plant or cleaning of vessels or heat exchangers additional waste water streams and higher peak loads are possible.

Непрерывный поток

Q = приблизительно 15 метрических тонн в день

DMS = approx. 30%

Выше указанные цифры являются отходами производства при нормальных условиях эксплуатации. Эти цифры являются оценкой, которая может послужить в качестве основы для проекта средств обработки стоков, но эти цифры не являются никакими величинами гарантии поскольку они зависят от качества сырья, химических веществ и других локальных условий.

Все цифры являются средними параметрами. Для проекта завода обработки загрязненной воды должно считаться, что часть загрязненной воды будет получаться при максимальной нагрузке соответственно выше, чем средние параметры.

Кроме того, для операций в процессе производства или очистки емкостей или тепло обменников возможны дополнительные более высокие максимальные нагрузки и увеличенные загрязненнын стоки.

The above given consumption figures refer to the process plant within the following battery limits:

Raw material: Starch milk inlet to liquefaction unit

Product: Outlet of concentrated product after evaporation

Steam: Inlet to main header of the process plant

Cooling water: Inlet to main header of the process plant

Demineralized water: Inlet to demineralized water buffer tank

Process water: Inlet to liquefaction unit

H2SO4:, NaOH, HCl: Inlet to the respective dilution tank

Waste water: Outlet pipe resp. sewer within the process plant

Spent filter aid: discharge chute of RVF

Electricity: Inlet to the MCC’s

Hence the following utility groups are outside the battery limits:

• Starch plant, starch storage vessel, starch transfer pump

• Product storage and loading facilities

• Steam boiler

• Cooling towers

• Reverse Osmosis plant for demineralised water

• Process water facility

• Facilities for unloading, storage and transfer to process plant of chemicals

• Storage facilities for filter aid and activated carbon

• Waste water treatment plant

• Transformer, Low voltage distribution

Выше указанные цыфры потребления соответствуют следующим границам проекта:

• Сырье: Входной фланец для крахмального молока в гидролизный участок

• Продукт устройства: Выходной фланец концентрированного продукта после выпарной станции

• Пар: Входной фланец в главный цех

• Охлаждающая вода: Входной фланец в главный цех

• Деминерализованная вода: Входной фланец для деминерализованной воды на буферной емкости

• Процессная вода: входной фланец для гидролизного участка

• H2SO4:, NaOH, HCl: Входной фланец на

• Сточные воды:  Соответствующие Выходные трубы в пределах процесса

• Затратына фильтрацию: выгрузка RVF

• Электричество : разъем на Центре управления электродвигателями

Необходимы следующие группы - за пределами границы проектирования:

• Крахмальный Завод, емкость для хранения крахмала, насос передачи крахмала

• Склад для продукта и средства погрузки

• Паровой котел

• Градирни

• Завод обратного осмоса для деминерализованной воды

• Водоподготовка для процессной воды

• Средства для выгрузки, хранения и передачи, чтобы обеспечить завод химическими веществами

• Склад для Хранения хранения ионных смол и активированного угля

• Завод для обработки сточной воды- Очистные сооружения

• Электрический трансформатор, низковольтное распределительное устройство