Увеличение оборачиваемости капитала сокращением производственного цикла при непрерывном спиртовом сбраживании за 48 часов вместо 72 за счет рециркуляции дрожжей в бражке

 

Периодический метод сбраживания осахаренного сусла

Непрерывные схемы брожения в технологии спирта.

Поточный метод сбраживания крахмалистых материалов.

Головной чан бродильной батареи

Брожение и образование сивушного масла

Чистка и дезинфекция оборудования спиртового производства

Мойка оборудования

Расчет внутреннего змеевикового охладителя бродильного чана

Охлаждение бродильного чана выносными теплообменниками

Схемы непрерывных бродильных установок с элементами под вакуумом

Увеличение оборота компании сокращением производственнго цикла бродильного отделения с 72 до 48 часов ускоренным непрерывным спиртовым брожением с рециркуляцией дрожжей в бражке

Интенсификация непрерывного брожения сусла / бражки с применением вакуума

Влияние концентрации сухих веществ в исходном сусле на динамику накопления продуктов брожения

Теория непрерывного процесса перемещения жидкости в батарее сообщающихся сосудов

Оборудование для непрерывного брожения

Цена бродильного чана

 

 

Любая компания заинтересована в увеличении оборота капитала поскольку сбереженное время оборачивается приростом денег. Например, достижение возможно более коротких производственных циклов брожения на участке сбраживания спиртового завода приводит к ускорению оборота капитала и непременно оборачивается приростом денег за счет сбереженного времени. Ускорение оборачиваемости капитала оказывает существенное влияние на уменьшение величины авансированного капитала (затраты на покупку зернового сырья в данном случае) и на массу и норму прибавочной стоимости за год в целом, т.е. приводит к увеличению эффективности производства. Чем быстрее оборачивается капитал, тем быстрее оборачивается и его переменная часть, что позволяет компании получать большую прибавочную стоимость за то же время.

Чем меньше длительность периода обращения (одного оборота) оборотного капитала, тем, меньше компании требуется оборотных средств, которые обычно - заемные. Чем быстрее оборотные средства совершают кругооборот, тем лучше и эффективней они используются. Таким образом, время оборота капитала влияет на потребность в совокупном оборотном капитале. Сокращение времени оборота денег – важнейшее направление финансового управления и главная задача компании, ведущее к повышению эффективности использования оборотных средств и увеличению их отдачи. Скорость оборота оборотных денежных средств характеризует прямой коэффициент оборачиваемости (количество оборотов) за определенный период времени – год, квартал. Этот показатель отражает число кругооборотов, совершаемых оборотными средствами, например за год.

Например, если годовой выпуск спирта на заводе 1 500 000 000 рублей, то при 2х суточном сбраживании (т.е. при 150 оборотах в год) необходимо оборотных средств 10 000 000 руб. ( 1 500 000 000 : 150 = 10 000 000 ), то 3х суточном сбраживании (т.е. при 100 оборотах в год ) необходимо оборотных средств уже - 15 000 000 руб, т.е при 3х суточном сбраживании необходимо на 5 млн руб больше, чем при 2х суточном.

Если при наличии оборотных средств в 10 000 000 руб. и 2х суточном сбраживании ( 150 оборотов в год ) спиртовой завод может произвести и реализовать продукции на 1 500 000 000 руб ( 10 Х 150), то при 100 оборотах ( 3х суточное сбраживание ) только на 1 000 000 000 рублей( 10 000 000 руб Х 100 оборотов = 1 000 000 000 рублей) , т.е при 3х суточном сбраживании продажи будут меньше на 500 млн рублей , чем при 2х суточном.

Производительность труда повышается при сокращении длительности производственного цикла в результате увеличения объема выпуска продукции за счет увеличения производственной мощности конкретного оборудования за выбранный период времени. Это приводит к уменьшению доли труда вспомогательных рабочих в единице продукции, а также к уменьшению доли труда инженерного состава.

Себестоимость продукции снижается при сокращении производственного цикла за счет уменьшения в себестоимости единицы продукции доли общезаводских и цеховых расходов при увеличении производственной мощности.

Таким образом, сокращение длительности производственного цикла — один из важных источников интенсификации и повышения эффективности производства на промышленных предприятиях.

Резервом уменьшения длительности производственного цикла служит совершенствование техники и технологии, применение непрерывных и совмещенных технологических процессов, углубление специализации и кооперирования, внедрение методов научной организации труда и обслуживания рабочих мест, робототехники.

Структура производственного цикла

Описанный ниже непрерывный способ брожения с рециркуляцией дрожжей и ферментов дает возможность на 30% и более ускорить процесс непрерывного сбраживания крахмалистых сред в спиртовом производстве, что позволит сократить производственный цикл участка брожения при производства спирта с 72 до 48 часов и на 30% увеличить производительность завода, практически без увеличения стоимости основных средств, а также сократить объемы оборотного капитала.

Для интенсификации брожения и сокращения времени сбраживания применяется частичная рециркуляция дрожжей (или сбраживаемой среды), например, из 3го и 4го бродильных аппаратов в 1й при непрерывном спиртовом брожении крахмалистых сред, что позволяет повысить концен­трацию дрожжевых клеток в рециркуляционном контуре и увеличить скорость разбавления в нем, так как при этом компенсируется вымывание дрожжей из бродильной батареи и увеличивается ее производительность [3]. Рециркуляцией сбраживаемой среды и биомассы дрожжей достигается увеличение и стабилизация технологических показателей и осахаривания, так как при этом увеличивается поверхность контакта дрожжей и сбраживаемого сусла, а также контакт между осахаривающими ферментами и суслом. Особенно резко сокращаются периоды возбраживания и дображивания, период же главного брожения соответственно увеличивается.

Проведенные в последнее время разработки оптимальных условий и технологических схем непрерывного спиртового брожения с частичной рециркуляцией дрожжей в бражке позволили доказать это[1, 4].

Собственные исследования по рециркуляции дрожжей бражке можно провести на стендовой бродильной батарее, состоящей из 10 последовательно соединенных бродильных чанов - ферментеров, объемом по 2 литра каждый. В прежних вариантах опытов на рециркуляцию отбирали дрожжевую бражку из 3-го ферментера в количестве 30—40% от притока затора на батарею; после центрифугирования сконцентрированные дрожжи возвращали в 1-й, а фугат — в 4-й ферментер.

Рециркуляцию дрожжей характеризовали количеством возвращаемой в час дрожжевой бражки (R, мл/ч) по отношению к часовому притоку затора (F, мл/ч), обозначая эту величину коэффициентом рециркуляции r = R/F = 0,3—0,4. При этом часовой объем рециркулируемой бражки составлял около 10% полезного объема ферментера (r · D · 100) и прирост дрожжей за счет рециркуляции тоже составлял около 10% их количества в ферментере.

Следует отметить, что в обычных условиях непрерывного брожения крахмалистых сред, при однопоточной загрузке бродильной батареи без рециркуляции дрожжей D = 0,10—0,11 ч—1. При двухпоточном осахаривании и непрерывном брожении [2] достигали общей скорости разбавления D = 0,20—0,22 ч—1, а с рециркуляцией дрожжей она поднимается до 0,3 ч—1 и выше. Новый принцип рециркуляции дрожжей при непрерывном брожении испытан во ВНИИПрБ. Схема работы бродильной батареи представлена на рис. 1.

Схема работы бродильной батареи

В отличие от известных режимов рециркулируемые дрожжи (из ферментеров № 3 или № 4) направляются не в 1-й головной бродильный чан - ферментер, с предварительно засеянной в нем культурой маточных дрожжей, а в специальный 2-й головной ферментер — дрожжегенератор, в который поступает второй поток сусла из отдельной емкости. Оба потока затем направляют в ферментер № 3, однако концентрация дрожжевых клеток в нем ниже, чем в предыдущем сосуде, вследствие удвоенной скорости разбавления среды и вымывания дрожжей. Результаты одного из опытов по изложенному режиму непрерывного брожения с рециркуляцией дрожжей представлены на рис. 2 и в табл. 1.

Работа бродильной батареи

Дрожжи во 2-м ферментере быстро размножаются. Концентрация дрожжей в третьем сосуде в течение всего периода брожения находится в пределах 70—80 млн./мл и немного снижается к концу брожения. Условия осахаривания заторов в обоих потоках одинаковы: 1,5 ед. АС и 10 ед. ГлА на 1 г крахмала. Скорости разбавления тоже одинаковы D1=D2=0,11 ч—1. Небольшие скорости в каждом потоке улучшают условия дрожжегенерации и снижают вымывание дрожжей.

Брожение заканчивается за 42 часа с хорошими показателями: содержание спирта в бражке 8,15 об.%, остаточный сахар, определенный по методу с антроном, 0,36%, РВ по Бертрану — 0,19%, кислотность бражек 0,3°, концентрация дрожжевых клеток — 60—66 млн./мл в первых 4 ферментерах и от 60 до 50 млн./мл в остальных.

Представляется интересным рассмотреть значения скоростей разбавления D в процессе культивирования дрожжей в первых трех ферментерах бродильной батареи (рис. 3).

Увеличение скорости сбраживания

Средние скорости разбавления D в ферментерах 1-м и 2-м составляют 0,11 и 0,11, а в ферментере № 3, где сходятся два потока, D = 0,192 ч—1, следовательно, D почти удваивается за время брожения. Сопоставляя графики изменения скоростей разбавления, легко заметить, что при большей концентрации дрожжевых клеток скорости разбавления бражки меньше, и наоборот, что вполне закономерно.

Окончание брожения за 42 ч вместо 72 ч, соответствует повышению производительности бродильной батареи на 40%.

Испытывали также возможность непрерывного брожения по описанной схеме с рециркуляцией дрожжей с 4-го на 2-й ферментер, без их предварительного концентрирования на центрифуге, т. е. возвращали около 30% дрожжевой бражки от притока на батарею свежего затора. В табл. 2 дано сопоставление динамики непрерывного сбраживания ячменных заторов с рециркуляцией дрожжей: без их концентрирования (рециркуляция дрожжевой бражки) и с концентрированней на центрифуге (фугат при этом возвращали на 5-й ферментер). В обоих опытах брожение продолжалось 48 ч, а фактически брожение полностью заканчивалось несколько раньше: уже в 7-м сосуде был предельно низкий остаточный сахар и заканчивалось образование спирта. Концентрация спирта в бражке составляла 8,15 и 7,94 об.%, однако в первом опыте (без центрифугирования) была несколько выше исходная концентрация сусла — 13,14% против 12,63% во втором опыте. Таким образом, результаты брожения можно считать равнозначными.

Следует отметить, что в процессе рециркуляции скорость притока сусла на всех батареях не менялась (D1 = D2 = 0,12 ч—1), следовательно, производительность оставалась постоянной. Скорость же разбавления бражки во 2-м и 3-м ферментерах возрастала за счет рециркулируемой среды соответственно до D2 = 0,25 и D3 = 0,4 (по условиям работы D3 = D1+ D2). Из 4-го ферментера отбирали на рециркуляцию столько же бражки, сколько и прибывало с уносом за счет только избыточной скорости разбавления.

Частичное увеличение скорости разбавления во второй и третьей емкостях не ухудшало работы бродильной батареи, а наоборот, сказывалось на всем процессе сбраживания положительно, так как рециркуляция давала возможность поддерживать концентрацию дрожжей на постоянном, достаточно высоком уровне (около 80 млн./мл). Брожение полностью заканчивалось за 44 — 48 часов, вместо 72 часов ранее и без рециркуляции.

 

Преимущество такого способа сбраживания, не считая того, что исключается процесс концентрирования дрожжей, заключается также в том, что происходит рециркуляция не только дрожжей, но и всех ферментов, содержащихся в бражке, следовательно, 30% их многократно участвует в расщеплении крахмала и белков на стадии головного брожения.

Описанный способ рециркуляции дрожжей и ферментов дает возможность на 30% и более ускорить процесс непрерывного сбраживания крахмалистых сред в спиртовом производстве.

Таким образом, испытан новый вариант непрерывного спиртового брожения с рециркуляцией дрожжевой биомассы и сбраживаемой среды в параллельно действующий, имеющий самостоятельный приток сусла 2-й головной ферментер, поток среды из которого соединялся с основным потоком в 3-м ферментере батареи.

В результате этих испытаний скорости разбавления в 3-м и 4-м ферментерах увеличиваись почти в два раза (0,192 ч—1 вместо 0,111 ч—1) с интенсификацией брожения на 30% и больше.

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Исследование непрерывного спиртового брожения с рециркуляцией дрожжей. / [Ю. С. Бартенев, В. П. Леденев, Е. Ф. Лосенко, П. А. Белозерон].— Ферментная и спиртовая промышленность, 1977, № 4.

2. Двухпоточное осахаривание и непрерывное брожение крахмалистых заторов. / [Б. М. Нахманович, В. Л. Яровенко, А. П. Левчик, О. П. Маслова, Л. А. Орлова].— Ферментная и спиртовая промышленность, 1975, № 8.

3. Яровенко В. Л., Нахманович Б. М. Непрерывное спиртовое брожение крахмалистых сред с рециркуляцией дрожжей. Микробиологическая промышленность, 1976, В. 2.

4. Ферментационные аппаратурные устройства 2-го поколения / [В. Л. Яровенко, Б. М. Нахманович, В. В. Яровенко, П. А. Белозеров].— Ферментная и спиртовая промышленность, 1977, № 3.

 

Частичная рециркуляция биомассы дрожжей на Джамбульском спирто-водочном комбинате

Г. С. Кодин, Б. Т. Джанкуразов ВНИИПрБ

В. П. Мостовой, А. С. Семенова Джамбулский спирто-водочный комбинат

На Джамбулском спирто-водочном комбинате проведены опыты по частичной рециркуляции биомассы дрожжей при непрерывном сбраживании мелассы на спирт.

Рециркуляция дрожжей в процессе непрерывного брожения мелассной бражки, очевидно, в определенной степени компенсирует вымывание дрожжевых клеток при больших скоростях загрузки батареи и дает возможность поддерживать более высокую скорость разбавления в головном ферментере вследствие интенсификации процесса.

Не менее важно, что при рециркуляции дрожжевых клеток создается возможность многократного их использования. Энергия брожения дрожжей при многократном использовании повышается. При этом снижаются затраты углеводов на образование биомассы, уменьшается расход минерального питания. Для рециркуляции биомассы дрожжей необходимо отделить эту биомассу от бражки. В практике применяют различные аппараты для сгущения дрожжевой суспензии, например сепараторы, центрифуги, флотаторы и т. д.

На Джамбулском спирто-водочном комбинате разработана и изготовлена новая конструкция непрерывнодействующей установки — фильтр-сгуститель. На рис. 1 дана схема установки, на рис. 2 изображен фильтровальный элемент фильтра-сгустителя.

Установка содержит смеситель 3, гертемизированные ферментеры 2, соединенные между собой переливными трубами 4. Для частичного отвода бродящей массы из нижней части второго ферментера в фильтре-сгустителе 5 установлен центробежный 1. Плоский фильтровальный элемент (рис. 2) выполнен из каркасной сетки 1, на которую натянута гибкая сильфонная перегородка, например полотно бельтинга.

Установка работает следующим образом: в стадии пуска поток культуральной жидкости с дрожжами направляют в головной ферментер, после заполнения первого ферментера поток через переливные трубы последовательно заполняет всю батарею ферментеров (11 бродильных чанов). При достижении оптимальных параметров процесса брожения включается центробежный , часть потока бродящей массы выводится из второго ферментера и направляется в фильтр-сгуститель, где фильтровальные элементы отделяют биомассу, а обездрожженная жидкая фаза по коммуникации поступает в смеситель, смешивается с оставшейся частью потока, поступающего из второго ферментера, и вся смесь через переливную трубу направляется в третий ферментер, откуда для полного сбраживания весь поток через переливные трубы последовательно проходит всю батарею ферментеров. В процессе фильтрации биомасса накапливается в фильтре. Полученная дрожжевая суспензия отводится в первый ферментер, где за счет повышения концентрации дрожжевых клеток интенсифицируется процесс брожения.

Результаты опытов приведены в таблице.

Из нее видно, что наличие дрожжевых клеток в концентрате составляет 40—45 г/л, т. е. увеличилось относительно исходной в 2,5—3 раза, а в фильтрате до 4 г/л. При повышении давления на фильтре до 0,21 МПа концентрация дрожжевых клеток в фильтрате увеличивается, т. е. наблюдается «проскок» дрожжевых клеток через полотно бельтинга.

Исходя из полученных результатов опыта, давление 0,2 МПа и скорость потока 2,1 м3/ч являются оптимальными, при них в фильтре-сгустителе степень сгущения биомассы достигает максимума.

Производительность фильтра-сгустителя 2 м3/ч бражки при поверхности фильтрации 2,4 м2.

Полезные ссылки: 1.Оборотные средства предприятия и пути ускорения их оборачиваемости http://otvet.mail.ru/question/23458056 2. Оборотный капитал http://www.aup.ru/books/m209/6_2.htm 3. Управление денежными средствами предприятия http://ref.by/refs/13/2205/1.html 4. Краткосрочные кредиты для пополнения оборотных средств - проблема национального маштаба http://www.e-xecutive.ru/education/mbarus/1918584/?page=0 5/ Несколько безотлагательных шагов, чтобы отодвинуть старение и смерть http://expert.ru/russian_reporter/2014/38/chelovek-razumnyij-osvobozhdennyij/?12

 

 

Бродильная батарея для непрерывного сбраживания осахаренного сусла


 


 


 

Hosted by uCoz