Как разработать техусловия для аппаратов обработки сырья

техусловия для обработки сырьяВ настоящее время на спиртовых за­водах для разваривания измельченного сырья используют различные установки (технологические схемы) ВТО. Разработки технических условий данных схем представлены для аппаратов гидродинами­ческой и ферментативной обработки (ГДФО). Аппараты соединены последова­тельно  с разварниками Генце (Чемерская схема), колонными аппаратами (Мичу­ринская схема), трубчатым разварником (установка УкрНИИСПа), выдерживателями колонного типа и различным сочетанием названных аппаратов.

Условия работы усовершенствованных универсальных установок ВТО

В последнее время активно внедряются усовершенствованные универсальные установки ВТО сырья, конструктивные и технологические особенности которых будут рассмотрены ниже. Способы экструзионной подготовки, механической клейстеризации крахма­ла, переработки высокодисперсных по­молов, механохимической деструкции крахмала, обработки ультразвуком и то­ками высокой частоты хотя и разрабаты­вались, но в промышленности широкого распространения не получили.

Применяемые в промышленности установки должны обеспечивать условия про­ведения процессов с наименьшими затратами теплоэнергоресурсов и наивысшей эффективностью, то есть с наименьшим содержанием нераство­ренного крахмала и его минимальными потерями. Непрерывная ВТО, при всех рас­смотренных способах, повышает выход спирта по сравнению с периодическим трехступенчатым развариванием на 0,7-1 дал/т крахмала за счет смягчения режимов варки и уменьшения потерь сбраживаемых веществ. Расход элек­троэнергии на измельчение сырья, пе­ремешивание и перекачку в установках, принятых к использованию в спиртовом производстве, примерно одинаков и не превышает 90 кДж/т.

Об условиях проведения анализа технико-экономических показателей

Как разработать ту для аппаратовАвторами проведен анализ технико-экономических показателей схем не­прерывного разваривания, используе­мых на спиртзаводах . При движении массы от верхне­го уровня выдерживателя I ступени до выхода (нижняя точка) увеличивается гидростатическое давление в аппарате. Аппараты ГДФО-1 и ГДФО-2 предназначены для проведения процессов набуха­ния, ступенчатой клейстеризации и ферментативного гидролиза замесов. Определяющими в этих аппаратах являются их объем, температура об­работки, качество перемешивания и последовательность движения в аппаратах обрабатываемого замеса, при установленных нормах расхода ферментных препаратов.

При каких условиях можно достичь максимальных выходов

Достичь максимальных выходов при температурах 60-95С только фермен­тативным воздействием крайне тяжело. Необходимо сочетание ферментатив­ного воздействия с чисто механичес­ким повышением качества помола и дополнительным диспергированием установками типа РПА и эмульгатора­ми различных конструкций. Требуется значительно (до 50%) повышать условия расхода ферментных препаратов и дополни­тельно применять мультиэнзимные композиции, гидролизующие некрах­малистые полисахариды и протеины. На стадии брожения возникает необходимость применения бактериостатических препаратов и перемешивающих устройств, так как сусло получается повышенной обсемененности и повы­шенной вязкости.

Иногда происходит ацетобутиловое брожение, снижаются проба на окисляемость спирта и его качество. При применении температурного воздействия выше 100С необходимо с точки зрения эффективности веде­ния процесса использовать не только воздействие высокой температуры, но и влияние длительности обработки в сочетании с влиянием турбулентной составляющей на скорость массопередачи растворенного крахмала от крахмальных зерен в растворитель.

При каких условиях нужна дополнительная стери­лизация в трубчатом стерилизаторе

Проведение дополнительной стери­лизации в трубчатом стерилизаторе (механико-ферментативная схема) эффекта, как правило, не дает: малая длительность в сочетании с неудачной конструкцией аппарата не приводит к желаемому результату. Выход готовой продукции на таких аппаратах низок, и дополнительный расход пара не дает желаемого эффекта. На основании проведенных сравни­тельных исследований различных типов аппаратов разработана универсальная установка непрерывного разваривания зернового сырья позволяющая проводить ВТО с различной степенью механического, фермента­тивного, гидродинамического, темпе­ратурного воздействия с регулировкой длительности и интенсивности этих процессов и регулировкой кислотности замесов.

Устройство установки и условия, которые необходимо создать для ее работы

обработка сырьяУстановка состоит из смесителя, насосов, двух последовательно соеди­ненных аппаратов ГДФО, контактной головки, стерилизатора колонного типа с турбулентным движением потока. Ус­тановка позволяет вести ферментатив­ную обработку сырья с проведением регулируемого подкисления замесов и стерилизацией, турбулизацией потока развариваемого сырья. Температура обработки в аппарате I ступени — 60-70С, во II ступени — 80-90С, длитель­ность обработки — 4-8 ч, температура стерилизации — 105-125С. Наиболее мягкая и аккуратная пе­реработка сырья предполагает комплексное применение различных типов воздействия на его составляющие.

Для обеспечения максимальных выходов из 1 т крахмала по этой схеме предусмот­рено дополнительное температурное воздействие для растворения наиболее мелких крахмальных зерен, которые на­иболее труднорастворимы и требуют дополнительного воздействия. Однако речь не идет о жестком разваривании, неприемлемом при обработке фермен­тированных зерновых замесов. Состав ферментированных зерновых замесов значительно отличается от необра­ботанных замесов. Так, содержание растворимых углеводов повышается до 12-14 г/100 мл, кислотность — до 0,3, рН — до 4,8-4,9.

Обработка таких замесов требует особой осторож­ности, иначе при низкой температуре будет допущен неоправданный расход греющего пара, а при высокой темпе­ратуре произойдет карамелизация и оксиметилфурфурольное разложение углеводов и дополнительное растворе­ние углеводов будет снивелировано их разложением.

О преимуществах универсальной схемы и температурных условиях работы

Универсальная схема является на­иболее перспективной. Она позволяет получать наибольшие выходы спирта из 1 т сырья при наименьших затратах и может быть применена в 3 вариантах:

  • в полном объеме при наличии производственных площадей с уста­новкой двух аппаратов ГДФО и колон­ного стерилизатора с турбулизацией потока, выход спирта — до 38 дал/т зерна;
  • только схема холодного затирания без установки стерилизации (способ холодного затирания при Т= 75-95С), выход спирта — 35 дал/т зерна;
  • только установка высокотемпе­ратурной обработки с турбулизацией (модернизированная Мичуринская схема) (Т= 145-152 С, Р= 4,5-5,0 атм), выход спирта — до 38 дал/т зерна.

Разработанная технология внедре­на в полном объеме на 15 предприяти­ях России, Белоруссии, Казахстана, Украины.

В.С.Моисеенко, кандидат технических наук, А.Б.Дячкина, ГУП НИИ «МИР-ПРОДМАШ», О.В.Грачева, НТЦ «СПИРТПИЩЕПРОМ»