книги из ГПНТБ / Технология гидролизных производств учебник

Из табл. 23 видно, что более 3Д потребляемого пара расходуется на работу бражной колонны. Распределение потоков тепла в этой ко­

5.НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ БРАГОПЕРЕГОННЫХ И РЕКТИФИКАЦИОННЫХ АППАРАТОВ

Как указывалось, для повышения качества спирта необходимо при ректификации его связывать свободные летучие органические кислоты. Для этой цели применяется водный раствор едкого натра,

260

содержащий NaOH 50— 100 г/л. Этот раствор приготовляется в же­ лезном напорном бачке, из которого самотеком поступает в укреп­ ляющую часть спиртовой колонны, в точку, лежащую на пять-во­ семь тарелок ниже места отбора крепкого спирта. Расход щелочи при этом достигает 10 г на 1 л спирта. Свободная щелочь тормозит протекание вредных реакций в спирте, катализируемых ионами водорода, и связывает значительную часть сернистого газа и серо­ водорода. Так, введение щелочи в ректификационную колонну на сульфитно-спиртовых заводах снижает концентрацию связанной серы в спирте в 6— 10 раз.

Качество товарного спирта, эфирной и метанольной фракций контролируется по плотности и температуре в местах отбора этих продуктов из колонны, и пробы периодически анализируются в за­ водской лаборатории.

При эксплуатации брагоперегонных и ректификационных аппа­ ратов необходимо тщательно следить за выполнением установлен­ ного режима его работы по инструкции. Большое значение имеет правильная работа автоматизирующей и контролирующей аппара­ туры. Нарушения работы технологического режима аппарата при­ водят к гипсации его бражной части. Кроме отмеченных выше приемов, предохраняющих от повышения концентрации растворен­ ного гипса в бражке, необходимо следить за тем, чтобы не повы­ шалось давление и температура в бражной части колонны, так как растворимость гипса в бражке снижается при повышении ее тем-' пературы. Растворимость гипса снижается также при повышении концентрации растворенного в бражке спирта. Поэтому необходимо следить за тем, чтобы концентрация спирта в бражке на питающей тарелке не повышалась выше нормальной. Если бражная колонна загипсовалась, ее пропускная способность по бражке снижается. В этом случае колонна подлежит разборке и чистке. Одновременно необходимо проверить коммуникации горячей бражки и дефлегма­ тор со стороны бражки.

В летнее время, когда температура воды в реке повышается, возможна неполная конденсация паров спирта в дефлегматорах и контрольных холодильниках, что приводит к потере части спирта через воздушники. Этим часто объясняются сезонные колебания в потерях спирта в ректификационных отделениях.

При эксплуатации аппаратов необходимо внимательно следить за концентрацией спирта в барде и лютере. Этот показатель ха­ рактеризует величину потерь спирта на производстве.

Необходимо помнить, что из воздушника бражной колонны вы­ деляется значительное количество углекислого газа, который не должен накапливаться в рабочем помещении. Это помещение всегда должно хорошо проветриваться.

В производственных помещениях не должны накапливаться ша­ ры этилового спирта и его спутников. Предельная допустимая концентрация паров для этилового спирта в воздухе составляет 1,00 мг/л, а паров метилового спирта 0,02 мг/л. В этих помещениях

261

Себестоимость гидролизного спирта складывается из следующих элементов (% от общей себестоимости спирта):

Приведенные данные показывают, что основными элементами себестоимости гидролизного спирта являются: сырье, пар и цеховые расходы. Снижение себестоимости спирта должно проходить по этим основным показателям. Так, стоимость сырья можно снизить, например, увеличением выхода сбраживаемого сахара, комплекс­ ным использованием побочных продуктов (пентоз, углекислоты, лигнина).

Существенное значение имеет также стоимость исходного сырья. Так как отходы всегда стоят меньше, чем деловая древесина, по­ требление их все время возрастает. Так, в 1970 г. на гидролизных заводах перерабатывалось 46,7% опилок, 34% измельченных твер­ дых отходов лесопиления (горбыля и др.) и 19,3% дровяной дре­ весины.

Сульфитный спирт, получаемый из отходов сульфитцеллюлозного производства, имеет себестоимость н^же, чем гидролизный. Самую высокую себестоимость в наших условиях имеет этиловый спирт, получаемый из сельскохозяйственного сырья и отходов сахарной промышленности. Наиболее дешев синтетический спирт, расходуе­ мый пока только на технические нужды.

Если принять себестоимость этилового спирта, полученного из сельскохозяйственного сырья, за 100%, то себестоимость гидролиз­ ного спирта составит 70%, сульфитного 42% и синтетического 26%•

263-

Производство этих видов спирта в нашей стране в 1970 г. состав­ ляло (%):

Таким образом, этиловый спирт, вырабатываемый из древесины, составлял только 11,4% от его общей выработки в стране.

7. ПОЛУЧЕНИЕ.ЖИДКОЙ И ТВЕРДОЙ УГЛЕКИСЛОТЫ

Углекислота — (неправильное, но укоренившееся в технике на­ звание двуокиси углерода С 02) при нормальных условиях (0°С и 760 мм рт. ст.) бесцветный газ с едва ощутимым запахом, плот­ ностью по воздуху 1,524 (поэтому он вытесняет воздух из сосудов, заполняя их до краев и легко переливается из одного сосуда в дру­

Критическое давление — 72,9 кгс/см2, а критическая температура 31,3° С.

Жидкая углекислота бесцветна и подвижна, масса 1 ж3 при 0° С равна 947 кг, при 15° С — 813 кг и при 30° С — 460 кг. При нагре­ вании жидкой углекислоты от 0 до 30° С ее объем увеличивается более чем в .2 раза, что надо учитывать при заполнении ею сосу­ дов. Теплота испарения 47,7 ккал/кг. При быстром испарении часть жидкой углекислоты переходит в твердое состояние (снегообраз­ ную, мелкокристаллическую массу), после прессования при —79° С масса 1 ж3 ее составляет 1530 кг. При повышении температуры твердая углекислота переходит в газ, не плавясь, так как темпе­

росварке металлов для предохранения их от окисления, в литей­ ном производстве для сушки форм и стержней, в пожарной технике для зарядки огнетушителей, для борьбы с грызунами, в пищевой промышленности для газирования вод и напитков и т. д.

Твердая углекислота, или сухой лед, (ГОСТ 12162 — 66) исполь­ зуется, например, для охлаждения пищевых продуктов, уничтоже­ ния облаков над аэродромами, в медицине и т. д.

В гидролизной промышленности углекислота ^образуется при спиртовом брожении гидролизатов и сульфитных щелоков. Из 1 т сброженных гексоз образуется 489 кг С 02, около 10% которого остается в растворе, а остальная часть выделяется на поверхности бродящего сусла, откуда он отбирается, очищается и превращается в жидкое и твердое состояние по типовой схеме, приведенной на рис. 59. По этой схеме углекислый газ из закрытых бродильных

264

чанов засасывается первой ступенью трехступенчатого углекислот­ ного компрессора 2 через скруббер 1 (колонку для промывки газа), где промывается холодной водой, стекающей сверху по на­ садке, и очищается от примесей (спирта, эфиров, альдегидов). Сжатый в I ступени компрессора до 4,5—5 кгс/см2 углекислый газ проходит через ванну-холодильник I ступени 3 и после охлажде­ ния поступает в фильтр-колонку 4 для обработки 0,5— 1%-ным рас­ твором перманганата калия КМп04 для окисления органических примесей. Этот раствор циркулирует в колонке до потери окисли­ тельных свойств. Далее газ поступает в фильтр-колонку 5 с акти­ вированным углем для очистки его от посторонних запахов (дезо­ дорации) и в фильтр-колонну 6 с силикагелем для сушки, после чего поступает на вторую ступень компрессора, где сжимается до 25 кгс/см2; пройдя ванну-холодильник 7, газ поступает на третью ступень для сжатия до конечного давления 60—70 кгс/см2. Кроме того, после каждой ступени компрессора газ проходит через масло­ отделители (на схеме не указаны) для отделения компрессорного масла. Затем газ проходит конденсатор 8, где охлаждается водой до температуры ниже критической и конденсируется при па­ раметрах, зависящих от температуры, давления и содержания воздуха.

Рис. 59. Схема получения жидкой и твердой углекислоты из газов брожения:

Жидкая углекислота проходит механический воздухоотделитель 9 (горизонтальный сосуд, где она протекает тонким слоем) и по­ ступает в первый 'баллон 10 стапельной батареи, в среднюю часть (для дополнительного отделения воздуха), а из нижней части его во второй баллон, откуда через фильтр поступает на наполнитель­ ную станцию 11, где ее разливают в баллоны, взвешивают и на­ правляют на склад. Часть углекислоты отправляют в специальных автоцистернах.

265

Твердую углекислоту получают путем охлаждения жидкой при трехступенчатом последовательном испарении по следующему ре­ жиму:

При снижении давления часть углекислоты испаряется и вспомо­ гательным трехступенчатым компрессором 18 сжимается и после­ довательно охлаждается, снова образуя жидкую углекислоту. Этот процесс осуществляется следующим образом.

Из стапельного баллона углекислота последовательно проходит через вымораживатель 12, теплообменники 13 и 14 1 и 2-й ступени для переохлаждения испарившейся углекислотой и испарители 15 а 16 I я 2-й ступени, где частично испаряется и соответственно охлаждается. Охлажденная углекислота поступает в ледогенера­ тор 17, где переохлаждается (третья ступень испарения) и превра­ щается в ледоформах в сухой лед, который в виде брусков разме­ ром 200X200X800 мм (масса 40—41 кг) транспортируется в ле­ дохранилище.

Испарившаяся в испарителях углекислота проходит через теп­ лообменники соответствующих ступеней в третью и вторую ступень компрессора 18, а из ледогенератора — непосредственно в первую ступень сжатия. После каждой ступени сжатия нагревшийся газ охлаждается и, наконец, поступает в конденсатор 8, где соединя­ ется с основным потоком.

При таком методе работы за один цикл из 1 кг жидкой углекис­ лоты получается около 0,29 кг сухого льда, а остальное количество испаряется и после сжатия и охлаждения снова возвращается в производство.

При получении 1 г пищевой жидкой углекислоты по описанной выше схеме расходуется 85 ж3 холодной воды, 0,7 тпара, 346 кет • ч электроэнергии, 0,13 кг перманганата калия, 0,1 кг активирован­ ного угля. При получении технической углекислоты для очистки достаточно одной холодной воды. При переработке жидкой угле­ кислоты в твердую на 1 тдополнительно расходуется 42 м3 воды и 109 кет • ч электроэнергии.

Себестоимость такой углекислоты почти в 2 раза ниже себе­ стоимости жидкой и твердой углекислоты, получаемой сжиганием угля или кокса, а производительность труда в углекислотном цехе в 10 раз выше.

Суточная производительность одного компрессора по жидкой углекислоте 5 т, а по твердой — 2 т, что соответствует производи­ тельности завода 1000 дал спирта в сутки.

Список литературы

1.Технология гидролизного и сульфитно-спиртового производства. Под ред.

В.И. Шаркова. М., 1959, 439 с.

2. Цирлин Ю. А. Ректификация спирта и фурфурола. М, 1972, 88 с.

2 6 6

/

Глава XI

ПРОИЗВОДСТВО КОРМОВЫХ ДРОЖЖЕЙ

1. ХАРАКТЕРИСТИКА БЕЛКОВЫХ КОРМОВЫХ ДРОЖЖЕЙ

Белково-витаминные кормовые дрожжи являются продуктом биохимической переработки моносахаридов, получаемых при гид­ ролизе полисахаридов, входящих в состав клеточных стенок раз­ личных растительных отходов. Современный уровень техники по­ зволяет получить до 250 кг товарных белковых дрожжей из 1 т абсолютно сухой древесины.

Гидролизные дрожжи вследствие высокого содержания в них полноценных, хорошо усвояемых белков, биологически активных веществ — витаминов, ферментов, гормонов и микроэлементов при­ меняются в качестве корма для домашних животных и птицы. До­ бавка кормовых дрожжей к растительным кормам, богатым угле­ водами, значительно улучшает их качество и повышает биологи­ ческую ценность. Белковые кормовые дрожжи по питательности и усвояемости не уступают кормам животного происхождения (рыб­ ной, мясо-костной муке).

Химический состав белковых кормовых дрожжей колеблется в зависимости от характера используемого сырья, методов подго­ товки и состава питательной среды, условий выращивания и от вида культуры дрожжеподобных грибов, применяемых в производ­ стве.

Сухое вещество дрожжей имеет следующий состав (%):

Содержание белка в дрожжах зависит от вида дрожжеподобных грибов и от состава сусла. Чем больше в последнем содержится связанного азота, тем больше белка накапливается в сухом веще­ стве дрожжей.

Белок кормовых дрожжей содержит все жизненно необходимые аминокислоты. Количество их в дрожжах следующее (% к белку):

В состав белка дрожжей входят также протеины, глобулины, альбумины, пептоны и амиды. Гликоген, или животный крахмал, является резервным полисахаридом.

267

Жиры представляют собой глицериды пальмитиновой, олеино­ вой, стеариновой, лауриновой, линолевой и других кислот.

Зольные элементы имеют следующий состав (%):

Основную массу золы дрожжей составляет фосфор и калий. Многие из этих элементов являются ценными для птиц и живот­

ных. В состав золы входят также следующие микроэлементы (мг%):

Особенно большую ценность представляют содержащиеся в кор­ мовых дрожжах витамины. Количество их выражается в микро­ граммах на 1 г сухого вещества дрожжей.

Кормовые дрожжи характеризуются содержанием следующих

Таким образом, кормовые дрожжи, выращенные на гидролизных средах, богаты многими витаминами, входящими в состав различ­ ных ферментных систем и участвующими в белковом и углеводном обмене, окислительно-восстановительных и других биохимических процессах. Содержащиеся в дрожжах ферменты, гормоны и дру­ гие продукты микробиологического синтеза играют важную роль в улучшении обмена веществ в организме животных и птиц.

Благодаря перечисленным выше особенностям химического со­ става белковых кормовых дрожжей, включение их в комбикорма значительно сокращает падеж молодняка и повышает продуктив­ ность животноводства и птицеводства. Следовательно, гидролизные ^ дрожжи являются ценным белковым и витаминным кормом.

Под руководством В. И. Шаркова была разработана технология и организовано производство пищевых дрожжей из древесных от­ ходов во время блокады Ленинграда в 1941 г.

2.СРЕДЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КОРМОВЫХ ДРОЖЖЕЙ, И ИХ ПОДГОТОВКА

Получение кормовых дрожжей основано на максимальной ско­ рости образования дрожжами биомассы в питательной среде, со­ держащей все элементы, необходимые для их жизнедеятельности.

268

В промышленных условиях для производства кормовых дрожжей применяют следующие питательные среды (субстраты):

1. Пентозно-гексозные гидролизаты, получаемые при гидролизе всех полисахаридов, содержащихся в растительном сырье. Эти гид­ ролизаты представляют собой сложную смесь различных органиче­

тического материала дрожжи используют также органические кис­ лоты — уксусную и частично левулиновую.

2.Гексозные гидролизаты, получаемые гидролизом целлолигнина, который остается после удаления пентозанов при получении фурфурола или ксилита.

3.Предгидролизаты, состоящие из продуктов гидролиза геми­ целлюлоз. Они получаются при водном или кислотном гидролизе гемицеллюлоз древесины, используемой в дальнейшем для полу­ чения высококачественной сульфатной (кордной) целлюлозы. Вод­ ные предгидролизаты, содержащие декстрины, предварительно ин­ вертируются.

4.Сульфитный щелок, получаемый при варке хвойной и лист­ венной древесины и содержащий гексозы, пентозы и органические кислоты.

5. Барда гидролизно- и сульфитно-спиртовых заводов, состоя­ щая из пентоз и органических кислот.

6 . Отеки, получаемые при производстве кристаллической кси­

лозы и глюкозы из различных растительных отходов.

Для выращивания кормовых дрожжей необходимо получить биологически доброкачественные субстраты, что осуществляется в ходе технологического процесса подготовки гидролизатов и дру­ гих сред к биохимической переработке. Эта подготовка состоит в инверсии декстринов и олигосахаридов до моносахаридов, ней­ трализации избыточной кислотности, осветления, очистки, охлаж­ дения до оптимальной температуры и освобождения от вредных веществ, неблагоприятно отражающихся на размножении и росте дрожжей. Послеспиртовая' барда по сравнению с гидролизным суслом является в значительной степени подготовленной и облаго­ роженной предшествующим процессом спиртового брожения.

Необходимо отметить ряд особенностей подготовки субстратов к выращиванию кормовых дрожжей: обогащение среды фосфором, азотом, и калием, подача аммиачной воды в дрожжерастильные чаны для поддержания pH среды; более глубокое охлаждение (до 26—28° С ); подбор микроорганизмов и получение чистой культуры; разбавление сусла до оптимальной концентрации редуцирующих веществ; подготовка и очистка воздуха.

Для нормальной жизнедеятельности дрожжей и интенсивного биосинтеза белка субстрат должен содержать, кроме гексозных и пентозных сахаров, органических кислот, также азот, фосфор, ка­ лий и микроэлементы. Последние в гидролизных средах имеются. Они переходят в раствор из сырья, с водой, при коррозии

269