Расчет продуктов при выработке этилового спирта из крахмалистого сырья с заменой солода ферментами глубинных культур

2895,9 ∙ 2,54 = 7355,6 кг.

Расход Амиломезентерина Гх-467 для разжижения замеса в смесителе составит

1505,88 ∙ 0,5 / 40 = 18,82 л.

Препарат предварительно разводят водой до объема 18,82 ∙ 7 = 131,74 л. Общее количество замеса

2895,9 + 7355,6 + 131,74 = 10383,24 кг

     Содержание сухих веществ в замесе составит     

2476 + (18,82 ∙ 0,03) 100 / 10383,24 = 23,85 %,

где 0,03 — концентрация сухих веществ в Амиломезентерине, доли единицы.

     Теплоемкость замеса

Сзам = Ссв ∙ 0,2385 + С_воды ∙ 0,7615 = 1,5 ∙ 0,2385 + 4,2 ∙ 0,7615 = 0,3577 + 3,198 = 3,56 кДж/(кг∙К).

Расход пара, разваренной массы при водно-тепловой обработке.

Расход вторичного пара давлением 0,04 МПа на нагрев замеса в емкости для разжижения от температуры 45 до 90°С составляет

10383,24 ∙ 3,56 ∙ (90—45) ∙ 1,04 / (2696,4 — 457,17) = 772,55 кг,

где 90 — температура замеса в емкости для разжижения, °С; 45—температура замеса в смесителе, °С; 1,04 — коэффициент, учитывающий потери тепла; 2696,4 — теплосодержание пара при 0,04 МПа, кДж/кг; 457,17 — теплосодержание конденсата пара при 0,04 МПа, кДж/кг.

Количество подваренного замеса, выходящего из емкости для разжижения,

10383,24 + 772,55 = 11 155,79 кг.

Расход острого пара давлением 0,6 МПа на нагрев разжиженного замеса в контактной головке

11 155,79 ∙ 3,56 ∙  (133—90) ∙ 1,04 / (2769,48 — 560,68) = 804,1  кг,

где 133 — температура замеса в контактной головке, °С;

      2769,48 — теплосодержание пара при давлении 0,6 МПа, кДж/кг;

      560,68 — теплосодержание конденсата пара при 133 °С, кДж/кг.

Количество разваренной массы, выходящей из второго выдерживателя варочного аппарата,

11 155,79+804,1 = 11959,9 кг.

Расход вторичного пара,   массы сырья   при  паросепарации.

Количество вторичного пара, выделяющегося в паросепараторе, составит

11959,9 ∙ 3,56 ∙  (133 — 108,74) ∙ 1,04 / (2696,7 — 457,17) = 479,7 кг,

где 108,74 — температура вторичного пара при давлении 0,04 МПа, °С;

       2696,7 — теплосодержание пара при давлении 0,04 МПа, кДж/кг;

       457,17 — теплосодержание конденсата пара при давлении 0,04 МПа, кДж/кг.

Недостаток вторичного пара, направляемого в емкость для разжижения в количестве

772,55 — 479,7 = 292,85 кг,

восполняется циркуляционным паром, отводящимся из первого выдерживателя варочного аппарата. Общий расход пара со­ставит

804,1 + 292,85 = 1096,96 кг.

Количество разваренной массы, выходящей из паросепаратора, составит

11 959,9 — 479,7 = 11 480,2 кг.

Удельный расход острого пара на разваривание по массе зерна

(1096,96 ∙ 100) / 2895,9 = 37,88 %.

Расход пара, массы сырья, осахаривающих материалов при охлаждении разваренной массы под вакуумом до температуры осахаривания.

Количество вторичного пара, образующегося в испарительной камере I ступени при перепаде температуры с 108,74 до 63 °С,

11 480,2  ∙ 3,56 ∙ (108,74 — 63)  / (2358,4 — 3,56 ∙ 63)  =  876  кг,

где 108,74 — температура разваренной массы, выходящей из паросепаратора, °С;

63 — температура массы в испарительной камере, °С;

2358,4 — теплота парообразования при 63 °С, кДж/кг; 3,56 — теплоемкость массы, кДж/(кг∙К).

Объем выделившегося пара в испарительной камере I ступени составит

876 ∙ 6,79 = 5948,0 м³, где 6,79 — объем 1 кг вторичного пара при температуре 63 ºС.

Расход пара на водоструйный конденсатор

876 ∙ (2622,7 — 4,2 ∙ 45) / 4,2 ∙ (45 — 24) = 24 171 кг,

где 876 — количество пара, поступившего в конденсатор, кг;

2622,7 — теплосодержание пара при 63 °С, кДж/кг;

45 и 24—температура уходящей и поступающей в конденсатор воды, °С;

4,2 — удельная теплоемкость воды, кДж/(кг∙К).

Количество  массы,   выходящей   из   испарительной   камеры  I  ступени  в  осахариватель,

11480,2 — 876 = 10604,2 кг.

Амиломезентерина  Гх-467 поступит  в осахариватель  

(1505,88 ∙ 1) / 40 = 37,65 л,

где 1 — доза Амиломезентерина на осахаривание по АС, ед./г крахмала;

40 — амилолитическая активность (АС) Амиломезентерина Гх-467, ед/мл.

Для дозирования препарат разводили в расходном сборнике водой до объема

37,65 ∙ 7 = 263,5 л.

Глюкаваморин Гх - 466 поступит в осахариватель в количестве

1505,88 ∙ 6 / 150  =  60,20 л.

С учетом разбавления препарата Глюкаваморина водой его поступит в осахариватель

60,2 ∙ 10 = 602,0 л.

Всего разбавленных осахаривающих материалов поступит в осахариватель

263,5 + 602,0 = 865,5 л.

Количество ферментных осахаривающих материалов по отношению к разваренной массе

(865,5 ∙100) / 10 604,2  =  8,16%.

Всего поступит в осахариватель разваренной массы и осахаривающих материалов

10604,2  +  865,5 = 11469,7 кг.

Расход сусла, пара, воды при вакуум-охлаждении сусла до температуры складки.

На приготовление сусла для дрожжей из осахаривателя отбирается 5 % сусла. Количество сусла, подаваемого на охлаждение под вакуумом до температуры складки, составит

11469,7 — 11469,7 ∙ 0,05 = 10896,2 кг.

Количество вторичного пара, выделяющегося в испарительной камере II ступени при охлаждении сусла от температуры 58 до 22 °С, составит

10 896,2  ∙ 3,56  ∙ (58  —  22)  /  (2467,2  —  3,56 ∙ 22)  =  584,5 кг,

где 3,56 — теплоемкость сусла, кДж/(кг-К);

58 и 22 — начальная и конечная температура сусла в испарительной камере, °С;

2467,2 — теплота парообразования при 22 °С, кДж/кг.

Объем вторичного пара, выделившегося в испарительной ка­мере II ступени, составит

584,5 ∙ 51,7 = 30218,6 м³,  где 51,7 — объем 1 кг пара при 22 °С, м³.

Расход воды на конденсацию выделившегося в испарителе II ступени пара составит

584,5 ∙ (2549,3  —  4,2 ∙ 25)  /  (4,2 ∙ 25  — 10)  =  22 677,7 кг,

где  2549,3  —  теплосодержание пара при 22 °С, кДж/кг;

25 и 10  —  температура уходящей и поступающей в конденсатор воды, °С.

С учетом использования оборотной воды, направляемой на конденсацию вторичных паров, расход воды температурой 12 °С на охлаждение сусла составляет 1,2 м³∙ ч/м³.

Определение концентрации сусла в продуктовом сборнике.

При получении 100 дал условного спирта-сырца в продуктовый сборник из испарителя II ступени поступит сусла

10896,2 — 584,5 = 10311,7 кг.

Крахмала в продуктовый сборник вводится (без учета отбора сусла на дрожжи):

а) с разваренной массой (с учетом потерь при разваривании 1,5 % введенного крахмала)

1505,88 — 1505,88 ∙ 0,015 = 1505,88 — 22,59 = 1483,29 кг;

б) с Глюкаваморином Гх-466 — 2,41 кг.

Всего крахмала вводится

1483,29 + 2,41 = 1485,7 кг.

Содержание глюкозы и декстринов в фильтрате сусла принимаем в отношении 1:1, тогда количество глюкозы составит

Г = 1483,29 ∙ 0,5 ∙ 1,111 = 823,97  кг;

декстринов     

Д = 1483,29 ∙ 0,5 = 741,64 кг.                   
Г + Д = 1565,61 кг.

В сусле содержится несбраживаемых веществ: вносимых с пшеницей 970,12 кг; вносимых с ферментными препаратами: Амиломезентерином Гх-467    56,46 ∙ 0,03 = 1,69 кг; Глюкаваморином Гх-466    60,2 ∙ 0,04 = 2,41 кг. Итого

1,69 + 2,41 = 4,1 кг.

Принимаем, что 50 % общего количества несбраживаемых веществ переходит в растворимое состояние при разваривании и осахаривании. Тогда количество растворимых несбраживаемых веществ составит:

поступающих с пшеницей

970,12-0,5 = 485,06 кг; поступающих с ферментными препаратами

4,1 ∙ 0,5 = 2,05 кг.

Несбраживаемых  нерастворимых  веществ  в  сусле содержится:       
в пшенице

970,12 — 485,06 = 485,06 кг;

в ферментных препаратах

4,1 —  2,05 = 3,05 кг.                                          

Общая масса несбраживаемых веществ в дробине сусла (с учетом несбраживаемых веществ, получаемых при разваривании) составит

485,06 + 2,05 + 22,59 = 509,7 кг.

Общая масса сухих веществ в сусле:

в фильтрате

1483,29 + 485,06 + 2,05 = 1970,4  кг;

в дробине

509,7 + 22,59 = 532,3 кг.

Всего  в  нефильтрованном  сусле содержится  сухих  веществ

1970,4 + 532,3 = 2502,7 кг.

Из этой массы сбраживаемые вещества составляют     

1483,29 + 22,59 = 1505,9 кг,

     несбраживаемые —

485,06 + 2,05 + 509,7 = 996,8 кг.

Содержание сухих веществ в нефильтрованном сусле составит

2502,7 ∙ 100 ∙ 0,95 / 10311,7 = 23,0%,

Где  0,95  —  коэффициент,   учитывающий   отбор   сухих   веществ   с  дрожжевым  суслом.        

Масса воды в сусле

10311,7  —  2592,7 ∙ 0,95 = 7934,1 кг.

Расход воды на перевод крахмала в глюкозу

823,97 — (1483,29 ∙ 0,5) ∙ 0,95 = 78,2 кг.

Следовательно, масса воды в нефильтрованном сусле равна

7934,1 — 78,2 = 7855,9 кг.

Масса фильтрата сусла                           

1970,4 ∙ 0,95 + 7855,9 = 9727,8 кг.

Концентрация сухих веществ по сахаромеру в фильтрате сусла составит

1979,4 ∙ 0,95 ∙ 100 / 9727,8 = 19,24%.

Расход сусла, зрелой бражки, дрожжей, промывных вод, выход диоксида углерода при сбраживании сусла.

В бродильное отделение поступает сусло из продуктового сборника в количестве 10311,7 кг и зрелые дрожжи в количестве 573,4 кг.

Всего в бродильное отделение поступает продуктов

10311,9 + 573,4 + 10311,5 ∙ 0,005 + 573,4 ∙ 0,025 = 10950,7 кг,

где 0,005 и 0,025 — количество промывных вод соответственно для сусла и для дрожжей, доли единицы.

Выход диоксида углерода  (теоретический) составит

789,27 ∙ 0,955 = 753,75 кг/100 дал,

где 789,27 — масса   100 дал  безводного спирта,  кг; 

0,955 — выход диоксида углерода по отношению к безводному спирту, кг/кг.

Выход зрелой бражки составит                       

10 950,7  —  753,75  =  10 197 кг.

С учетом поступления водно-спиртовой жидкости из спиртоловушки количество зрелой бражки составит

(10 197 + 10 197 ∙ 2,5) / 100 = 10451,9 кг,

где 2,5 — количество спиртововодной жидкости, по объему бражке.

Объем зрелой бражки при плотности 1,00797 составит

10 451,9  / 1,00797  = 10 369,2  л.

Потери спирта с бардой составляют 0,015%, или 0,2% выхода спирта. Всего спирта в бражке с учетом потерь будет 100,2 дал, или 100,2 ∙ 7,8927 = 790,2 кг.

Содержание спирта в зрелой бражке составит

100,2 ∙ 100 ∙ 10 / 10369,2 = 9,66% по объему.

Всего в брагоректификационное отделение поступит бражки с учетом разбавления ее водой при заполаскивании освободившихся чанов

10369,2 + 10369,2 ∙ 0,5 / 100 = 10421,1  л,

где 0,5 — количество промывных вод при заполаскивании, % к объему бражки.

Расход дрожжей, подаваемых в батарею.

Дрожжи из возбраживателя подаются в головные бродильные чаны через каждые 48 ч. Вместимость возбраживателя в расчете принята 30 % вместимости головного чана. Принимаем, что в смену заполняется один чан или 3 чана в сутки. При производительности завода 1000 дал/сут спирта полезная вместимость чана составит

10,421 ∙ 10 / 3 = 34,7 м³.

Следовательно, объем дрожжей, передаваемых из возбраживателя, через 48 часов 10,2 м³, или из расчета на 100 дал — 1,02 м³. В этом случае количество дрожжей, поступающих в бродильную батарею за сутки, составит

1,02 ∙ 24 / 48 = 0,51  м³,  или 5 % общего объема бражки.

Расчет расхода серной кислоты. Для подкисления сусла, поступающего на приготовление дрожжей, серную кислоту задают по расчету, вычисляя ее необходимое количество в зависимости от исходной кислотности сусла и кислотности, которую хотят получить по формуле

К = [(а—б) ∙ V ∙ 0,00245] / с,

где К — количество кислоты для подкисления, л; а и б — соответственно начальная и конечная кислотность сусла, град; V — объем подкисляемого сусла, л; 0,00245 — коэффициент для перевода градусов кислотности в килограммы серной кислоты; с — концентрация серной кислоты, расходуемой на подкисление, кг/л.

Пример. Необходимо подкислить 1500 л сусла для дрожжей с начальной кислотностью 0,2° до кислотности 0,8°. Для подкисления используется серная кислота относительной плотностью 1,6, что соответствует содержанию 1,103 кг Н₂SО₄ в 1 л.

К = (0,8 — 0,2) ∙ 1500 ∙ 0,00245 / 1,103 = 2 л.

Расчет расхода формалина.

Норма расхода формалина при использовании для осахаривания солода составляет 25 кг на 1000 дал спирта. Формалин в виде 37%-ного раствора задают в солодовое молоко из расчета 25 — 30 мл на 10 л солодового молока, приготовленного смешиванием 1 части солода с 4—5 частями воды. Объем солодового молока составляет около 15 % всего объема сусла. Концентрация формалина в солодовом молоке составляет 0,11 %, а в сусле  0,014 — 0,017 %.

§ 4. РАСЧЕТ ПРОДУКТОВ БРАГОРЕКТИФИКАЦИИ