Вихід спирту, його облік та зберігання

ВИХІД СПИРТУ

Вихід спирту - це кількість його у декалітрах, яка отримуєеться із 1 т збро-джувальних вуглеводів сировини (крохмалю, цукру) у перерахунку на крохмаль. Теоретичний вихід спирту. Розраховують за рівнянням спиртового бродіння

С₆Н₁₂0₆ = 2С₂Н₅ОН + 2СО₂ .
180,1 92,1 88

Із 100 кг гексоз повинно одержуватися 51,14 кг безводного спирту і 48,86 кг діоксиду вуглецю. При відносній густині спирту d₄²⁰ - 0,78927 теоретичний вихід його становить 51,14 : 0,78927 = 64,79 л, або 64,79 дал з 1 т гексоз. Згідно з рівнянням

С|₂Н₂₂О„ + Н₂0 =4С₂Н₅0_П + 4С0₂

342,2 184,2

при зброджуванні 100 кг цукрози утворюється спирту (184,2 . 100) : 342,2 = 53,82 кг, або 68,20 л, з 1 т цукрози - 68,20 дал.

Вихід спирту з крохмалю збільшується пропорційно відношенню молекуляр­них мас глюкози І крохмалю:

(С_бН₁₀0₅)п + пН₂0 = пС₆Н_І20₆.

162,1 180,1

Звідси теоретичний вихід спирту з 1 т крохмалю буде складати (180,1 : 162,1) 64,79 = 71,98 дал.

Коефіцієнт для перерахунку цукрози в умовний крохмаль 324,2 : 342,2 - 0,95. Втрати зброджуваних вуглеводів та спирту. У виробництві враховують суму механічних і технологічних втрат. Механічні втрати, викликані несправністю обла­днання або недоглядом обслуговуючого персоналу, можуть бути на всіх стадіях виробництва. Механічні втрати - це розсипання при перевезенні зерна, втрати на­півпродуктів і спирту крізь нещільності у фланцевих з'єднаннях трубопроводів, крізь сальники насосів і запірну арматуру, втрати напівпродукту при митті техно­логічного обладнання, випаровування спирту крізь фланці колон, дефлегматорів, конденсаторів, холодильників та ін.

Заходи запобігання механічних втрат цілком зрозумілі і не потребують пояснень. Технологічні втрати зумовлені самою сутністю процесів спиртового виробни­цтва, мають прихований характер і можуть бути виявлені тільки при постадійному хіміко-технологічному контролі та обліку виробництва.

Підготовка сировини до бродіння. Втрати при митті картоплі внаслідок по­шкодження І проскакування малих бульб через решітку допускають не більше 1 %.

Втрати крохмалю при подрібненні зерна не повинні перевищувати 0,3 % від вмісту його у сировині.

Втрати зброджуваних вуглеводів у процесі розварювання крохмалевмІсної сировини у зв'язку зі складністю їх обліку допускають 3,5...4,0 %.

При підготовці меляси до бродіння втрат не повинно бути.

Солодовирощування. Втрати зброджуваних вуглеводів на цій стадії не пови­нні перевищувати 16 % від кількості крохмалю солодового зерна, або 1,0... 1,4 % від усього крохмалю, який уведений у виробництво.

Втрати при виробництві культур пліснявих грибів. При поверхневому і глибинному культивуванні культур пліснявих грибів нормативні втрати вуглеводів складають 85 %.

Культуральна рідина ферментного препарату Глюковаморину Гх-466 містить 40 кг крохмалю на 1 м³. Цю кількість крохмалю слід враховувати при розрахунку крохмалю, який уведено у виробництво.

Бродіння. Втрати на цій стадії складаються із втрат зброджуваних вуглеводів на утворення біомаси дріжджів і вторинних продуктів бродіння, наростання кисло­тності бражки і концентрації вуглеводів, які залишилися незбродженими і витраче­ними на утворення спирту, що виноситься з бражки діоксидом вуглецю.

При переробці у спирт крохмалевмІсної сировини втрати зброджуваних вуг­леводів на синтез біомаси дріжджів становлять 1,5 %, на утворення - гліцерину 2,5%, а всього - 4 %; при переробці меляси - на синтез біомаси 1,8...4%, на утво­рення вторинних продуктів бродіння - 3,8...5,8 %, усього - 5,5...9,8%.

Кількість незброджених вуглеводів - інтегральний показник роботи спирто­вого заводу, оскільки відображає правильність не тільки процесу бродіння, але й усіх попередніх йому стадій технології. ВНДІПрБ на основі розробленого ним ан-троново-колориметричного методу визначення зброджуваних вуглеводів у бражці запропонував таку оцінку роботи заводів за цим показником (г/100 мл): 0,25 і мен­ше - відмінна; 0,25...0,35 - добра; 0,35...0,45 - задовільна; більше 0,45 - незадові­льна. Визначення вмісту видимих сухих речовин у зрілій бражці використовують лише у цілях орієнтовного оперативного контролю бродіння.

При переробці меляси втрати незбродженого цукру по відношенню до цукру, введеного у виробництво (%),

де С - вміст незбродженого цукру у мелясній бражці, г/100 мл;

1,543 - коефіцієнт переводу одержаного спирту у витрачений цукор;

а - вміст спирту у бражці, об.%; К - наростання кислотності, град.

За даними Укрспиртбіопроду, вміст незбродженого цукру в зрілій бражці, ви­значений рсзорциново-колориметричним методом, не повинен перевищувати 0,30 г/100 мл. Втрати зброджуваних цукрів внаслідок недобору не повинні бути більші 2 % по відношенню до введеного у виробництві цукру.

Наростання кислотності у процесі зброджування зерно-картопляного сусла не повинно бути більше 0,2 град. При більшому, наростанні кількість втрат зброджуваних вуглеводів (%)

де 4,5 - коефіцієнт, який враховує втрати зброджуваних вуглеводів при наростанні кислотності на 1 град, кг/м³; М - понаднормативне наростання кислотності, град.; V - об'єм бражки у бродильному апараті, м³; Кв - кількість зброджуваних вуглево­дів, введена в бродильний апарат, кг.

Підвищена кислотність зрілої бражки свідчить про інфікованість.

Втрати спирту з газами бродіння допускають до 0,8 %. При наявності герме­тично закритих бродильних апаратів і спиртовловлговачів втрати не повинні пере­вищувати 0,2 %.

Втрати спирту при виділенні його з бражки й очистці були розглянуті раніше.

Втрати спирту при перегонці бражки ВтЗ (%) можна розрахувати за формулою

де А - вміст спирту у барді, кг/м³; п - коефіцієнт для переводу масових відсотків спирту у крохмаль, який дорівнює 1,852; m - коефіцієнт розведення бражки при перегонці, приблизно рівний для одноколонних установок 1,15, для двоколонних -1; V - об'єм бражки у бродильних апаратах за добу, м³; Кб - кількість крохмалю, яка відповідає об'єму бражки, що переганяється, кг.

Невизначені втрати зброджуваних вуглеводів при переробці зерно-картопля-ної сировини представлені головним чином цукром, що розклався при розварюван­ні; при переробці меляси - цукром, який розклався при стерилізації і втраченим на утворення спирту, що виноситься повітрям у дріжджогенераторах. Невизначені втра­ти на мелясно-спиртових заводах складають 0,5...0,6 %, а на зерно-картопляних -0,3 і прийнятих на розварювання - до 4 %.

Встановлені норми виходу спирту з 1 т крохмалю у залежності від виду сиро­вини наведені в табл. 11.1.

Табд. 11.1 Норми виходу спирту з 1 т крохмалю у залежності від виду сировини

Сировина	Спосіб виробництва
періодичний	напівбезперервний	безперервний
Картопля	64,7	65,0	65,7
Кукурудза	64,0	64,3	65,0
Жито	62,9	63,2	63,9
Пшениця	63,7	64,0	64,7
Ячмінь	62,4	62,7	63,4
Овес і чумиза	61,8	62,1	62,8
Просо і гаолян	63,5	63,8	64,5
Гречка	61,1	61,4	62,1
Вика, сочевиця, горох	59,1	59,4	60,1
Меляса (у перерахунку
на крохмаль)	65,9	-	66,5
Цукровий буряк	61,4	61,7	62,4

Приведені норми виходу спирту розповсюджуються на періодичний і безпере­рвний способи виробництва спирту з меляси і на будь-який із зерно-картопляної сировини з врахуванням надбавок на герметичне закриття бродильних апаратів і встановлення спиртовловлювачів.

При впровадженні технологічних удосконалень затверджені такі надбавки до норм виходу спирту (дал на 1 т крохмалю);

- подовження термінів бродіння до 72 год - 0,8, у тому числі за кожні 6 год
понад 48 год-0,2;

- застосування безперервно-проточного або циклічного способів бродіння
при тривалості 60 год (прирівнюється до 72 год періодичного бродіння) - 0,8;

- оцукрювання з вакуум-охолодженням - 0,1;

- повна заміна солоду поверхневою культурою пліснявих грибів - 0,3,
часткова заміна - 0,2;

- повна заміна солоду глибинною культурою - 0,7, часткова заміна - 0,2.
Максимально припустимі втрати спирту на безперервно діючих установках для

ректифікації спирту-сирцю і брагоректифікаційних установках приведені у табл. 11.2,

Табл. 11.2 Максимально припустимі норми втрат

(% від спирту, виробленого в умовах виробництва)

при числі колон в установці без врахування бражної колони

Для установок, продуктивність яких відрізняється від вказаної у табл. 11.2, але не перевищує 6000 дал/добу, норма втрат визначається інтерполюванням зна­чень, які відповідають двом найближчим значенням з продуктивності. При цьому одержані значення округлюються до другого знака після коми.

Практичний вихід спирту. Практичний вихід спирту менший теоретичного, тому що частина зброджуваних вуглеводів і спирту, що утворився при бродінні, втрачається. Практичний вихід спирту коливається від 81,5 до 93% від теоретично­го. Чим досконаліша технологія і обладнання спиртового виробництва, тим менші втрати зброджуваних вуглеводів і спирту ,й, отже, практичний вихід більше набли­жається до теоретичного.

Практичний вихід визначають на основі таких даних виробничого обліку: маса переробленої сировини; вміст в ній зброджуваних речовин; вміст безводного спир­ту у зрілій бражці; об'єм, температура і відносна густина напівпродуктів; кількість одержаного безводного спирту. Якщо внаслідок переробки G (т) сировини, яка міс­тить (%) зброджуваних речовин, одержано Q (дал) безводного спирту, то практи­чний вихід спирту з 1 т умовного крохмалю (дал)

При виробництві спирту з меляси у рівняння необхідно підставити вміст збро­джуваних цукрів, помножений на коефіцієнт 0,95.

Практичний вихід спирту по відношенню до теоретичного (%)

Сумарні втрати зброджуваних речовин і спирту (%)

Фактичні втрати при переробці, наприклад, меляси у спирт розраховують та­ким чином.

Втрати цукру на утворення гліцерину (% до введеного у виробництво)

де Б - кількість зрілої бражки, м³; - вміст гліцерину у зрілій бражці, г/100 мл; 1,394 - кількість цукрози, яка витрачається на утворення 1 г гліцерину, г; Цук - кількість переробленого цукру, кг.

Втрати у вигляді незбродженого цукру (% до введеного у виробництво)

де - вміст незбродженого цукру у зрілій бражці, г/100 мл.

Втрати спирту при виділенні його з бражки (%)

де Сп' - кількість безводного спирту, що міститься у зрілій бражці, дал; кількість безводного спирту у бражному дистиляті, дал.

Втрати спирту з газами бродіння допускають рівними 0,16% від кількості оде­ржаного безводного спирту.

На утворення біомаси дріжджів і вторинних продуктів спиртового бродіння, крім гліцерину, витрачається цукру (%)

де У - втрати спирту з газами бродіння, %.

ОБЛІК І ЗБЕРІГАННЯ СПИРТУ

Кількість виробленого спирту враховують у декалітрах, приведених при тем­пературі 20° С, у перерахунку на безводний спирт. Об'єм спирту вимірюють за допомогою лічильників спирту, а також конічних і циліндричних мірників. Лічиль­ники спирту призначені тільки для оперативного обліку спирту, одержаного на бра-гокоректифікаційній установці за певний проміжок часу; визначають об'єм ректи­фікованого спирту, що пройшов через нього, і одночасно його міцність і об'єм без­водного спирту. Показання лічильника спирту правильні при температурі спирту 20° С. У залежності від температури спирту відхилення від справжньої кількості безводного спирту може досягати 1%.

Ректифікований спирт, головна фракція етилового спирту І сивушне масло надходять у спиртоприймальне відділення, яке обладнане спиртоприймальниками прямокутної або циліндричної форми і конічними або циліндричними мірниками. Спиртоприймальники розраховані на зберігання трьохдобової виробки спирту. З них спирт подають у мірники, а потім у спиртосховище закритого типу або у цисте­рни, розташовані на відкритому повітрі.

Мірники спирту мають перший клас точності і допускають коливання між дій­сною і справжньою місткістю не більше ± 0,2 %. Конічні мірники, що виготовля­ють місткістю 250...1000 дал, призначені для вимірювання великих кількостей спир­ту, циліндричний мірник -для вимірювання об'ємів спирту до 75 дал. Спиртоприй­мальне відділення обладнують двома конічними і одним циліндричним мірником для обліку спирту. Такими ж мірниками вимірюють і головну фракцію. Знаючи об'­єм спирту при 20° С і міцність при тій же температурі, розраховують кількість безводного спирту у даному об'ємі. Якщо температура спирту відрізняється від 20° С, то знаходять об'єм Його при фактичній температурі, а потім визначають справжню міцність спирту. За справжньою міцністю спирту і його температурою, користую-

чись спеціальною таблицею, знаходять множник, на який необхідно помножити об'єм спирту при фактичній температурі для визначення об'єму безводного спирту, який міститься у ньому, приведеного до температури 20° С.

Зберігають спирт у металічних резервуарах місткістю 100...4000 м³. Спиртос-ховище розраховують на 15-20-добовий запас спирту. Для оперативної передачі його з одного резервуара у другий під час ревізії складу і на випадок ремонту однієї з них встановлюють не менше двох цистерн.

Резервуари закритого типу мають блискавковідводи, які встановлюються на даху будівлі, резервуари відкритого типу - блискавковідводи і заземлювачі.

При зберіганні і перекачці спирту виникають втрати, кількість яких залежить аід пори року, відстані перевозки, виду і об'єму тари, числа перекачок.

Причина втрат спирту при зберіганні - "дихання" резервуарів, яке викликане зміною температури зовнішнього повітря, внаслідок чого відбувається рух газів через дихальний клапан. Для зменшення втрат спирту у закритому складі підтри­мують постійну температуру, резервуари на відкритому повітрі покривають білою фарбою, а влітку зрошують холодною водою. Резервуари повинні мати мінімаль­ний незаповнений об'єм.

Контрольні питання і завдання

1. Як визначити теоретичний і практичний вихід спирту?

2. Як здійснюють облік та зберігання спирту на заводах?

РОЗДІЛ 12