
- •Введение
- •1 Литературный обзор
- •1.1 Физико-химические показатели этилового ректификованного спирта
- •1.2 Побочные продукты при получении спирта
- •1.2.1Сивушное масло
- •1.2.2 Эфироальдегидная фракция
- •1.2.3 Метиловый спирт
- •1.2.4 Барда
- •1.2.5 Двуокись углерода
- •1.3 Характеристика сырья
- •1.3.1 Зерно
- •1.3.2 Ферментные препараты
- •1.3.2.1 Ферментные препараты фирмы «Русфермент»
- •1.3.2.2 Характеристика ферментных препаратов фирмы Новозаймс а/с.
- •1.3.2.3 Ферментные препараты для интенсификации брожения и дополнительного гидролиза.
- •1.3.2.4 Сухие ферментные препараты Амилосубтилин гЗх, Глюкаваморин гЗх
- •1.3.3 Характеристика воды
- •1.4 Характеристика вспомогательных материалов
- •1.4.7 Фриконт по ту у24.2-313392.53.001-2003
- •1.4.8 Питательные вещества
- •1.4.9 Нормы расхода вспомогательных материалов
- •1.5 Описание технологической схемы процесса
- •1.6 Описание отдельных стадий технологического процесса производства спирта
- •1.6.1 Приемка, хранение, подача сырья в производство
- •1.6.2 Механическая и водно-тепловая обработка сырья
- •1.6.3 Подготовка осахаривающих материалов
- •1.6.4 Получение осахаренного сусла
- •1.6.5 Приготовление дрожжей
- •1.6.5.1 Приготовление дрожжей из чистой культуры
- •1.6.5.2 Приготовление сусла для дрожжей
- •1.6.5.3 Приготовление засевных дрожжей
- •1.6.5.4 Приготовление производственных дрожжей
- •1.6.6 Сбраживание осахаренного сусла
- •1.6.6.1 Перемешивание сбраживаемой массы углекислым газом
- •1.6.6.2 Сбраживание сусла, полученного из зерна третьей и четвертой степени дефектности
- •1.6.6.3 Сбраживание сусла, приготовленного из зерна, перезимовавшего в поле
- •1.6.6.4 Качественные показатели зрелой бражки
- •2 Постановка задачи и обоснование темы дипломного проекта
- •3 Технологическая часть
- •3.1 Материальный и тепловой баланс подготовки и сбраживания крахмалсодержащего сырья
- •3.1.1 Исходные данные:
- •3.1.1 Крахмал
- •3.1.7 Осахаривание сусла
- •3.1.8 Определение концентрации сусла в осахаривателе
- •3.1.9 Охлаждение сусла до температуры складки
- •3.1.10 Сбраживание сусла
- •3.2 Материальный и тепловой баланс брагоректификации
- •4 Организационно-экономический раздел
- •4.1 Экономическое и маркетинговое обоснование проекта
- •4.2 Расчёт капитальных вложений в основные фонды проектируемого объекта. Выбор источников капиталовложений
- •4.3 Расчёт потребности работающих, определение фонда заработной платы
- •4. 4 Определение затрат на материалы и энергоресурсы
- •4.5 Составление сметы расходов по содержанию и эксплуатации оборудования
- •4.6 Расчет цеховых, общезаводских и прочих расходов
- •4.7 Себестоимость продукции
- •4.8 Расчет оптовой и отпускной цены
- •4.9 Расчет объема реализации годовой прибыли, срока окупаемости, эффективности капиталовложений
- •5 Безопасность жизнедеятельности
- •5.1 Характеристика проектируемого объекта
- •5.1.1 Свойства применяемого сырья, промежуточных продуктов и получаемых веществ
- •5.1.2 Взрывопожароопасность производства
- •5.2 Характеристика возможных опасностей
- •5.3 Безопасность технологического процесса и оборудования
- •5.4 Электробезопасность
- •5.5 Производственная санитария
- •5.6 Пожарная профилактика
- •Заключение
1.6.3 Подготовка осахаривающих материалов
При использовании концентрированных ферментных препаратов (сиропов, порошков) первоначально готовят раствор (соотношение «ферментный препарат : вода» составляет 1:5), который затем дозируют в осахариватель.
При использовании ферментных препаратов в виде культуральный жидкостей в них задают при тщательном перемешивании 40 %-ный раствор формалина из расчета 2 дм3 на 1м3.
1.6.4 Получение осахаренного сусла
Осахаривание осуществляют по непрерывному способу с вакуум-охлаждением. Разваренную массу, поступающую из выдерживателя, мгновенно охлаждают за счет глубокого вакуума, создаваемого в испарительной камере. Разрежение в ней составляет от 0,08 до 0,081 МПа.
Охлажденная масса с температурой от 58°С до 60°С из испарителя поступает в осахариватель. Одновременно в него подают раствор ферментных препаратов (из расчета от 1,5 до 2,7 ед/г крахмала альфа-амилазы и от 6,2 до 7,0 ед/г крахмала глюкоамилазы). Время пребывания массы в осахаривателе составляет от 30 до 40 минут.
Осахаренное сусло охлаждают до температуры складки от 20°С до 26°С в пластинчатом теплообменнике, откуда его и подают на брожение. Концентрация сусла должна быть в пределах от 16 % до18,5 % по сахаромеру.
Для приготовления дрожжей сусло отбирают до теплообменника при температуре осахаривания от 57°С до 60°С.
1.6.5 Приготовление дрожжей
1.6.5.1 Приготовление дрожжей из чистой культуры
Для сбраживания сусла из крахмалистого сырья применяют в основном дрожжи Cachoromices cerevisias V151а1 расы 12. Средний размер клетки от 10 до 11 мкм. При концентрации в среды 100 млн/см3 они занимают всего 3% ее объема, а их поверхность в десятки раз превышает поверхность всего объема среды. Наименьшую массу и размер клетки имеют в момент наиболее интенсивного развития, а наибольшую в момент главного брожения.
Масса 10 млрд клеток составляет в среднем 0,7 г. В начале производства дрожжи готовят из чистой культуры, полученной в пробирках из лаборатории чистых культур ВНИИПБТ. Для разведения дрожжей можно использовать засевные дрожжи, оставляемые в конце сезона и хранимые при температуре от 7 оС. При сбраживании зернового сусла при температуре не выше 30 оС применяются дрожжи расы ХII.
На заводе могут быть использованы термотолерантные расы дрожжей 985 Т, V-717 и другие, а также активные сухие спиртовые дрожжи, например, В-28, Фермиол и другие, которые прошли производственные испытания, приняты ведомственной комиссией и рекомендованы ВНИИПБТ и Минсельхозпродом России.
Дрожжи, используемые на стадии дрожжегенерации, называются засевными, а задаваемые в процесс брожения - производственными.
В процессе брожения дрожжи размножаются, и их количество увеличивается от 10 до 15 раз. При этом на образование биомассы расходуется порядка 1,5 % углеводов, введенных с осахаренным суслом.
Разведение чистой культуры дрожжей осуществляют путем последовательного пересева с доведением объема среды до производственной дрожжанки. Операции по разведению чистой культуры дрожжей следует проводить в отдельном чистом помещении при закрытых дверях и окнах. При отсутствии такого помещения эти операции можно проводить в переносном боксе. Перед началом работы протирают 60 %-ным спиртом стол, нож, ампулу с суслом и две пробирки с культурой, предварительно освободив края их от смолки чистым ножом.
Слегка ослабляют ватную пробку, поворачивая ее в пробирке, зажигают горелку и делают надрез напильником на тонком конце ампулы. Затем берут пробирку с культурой дрожжей и пинцет в одну руку, а ампулу с суслом в другую.
Держа ампулу все время наклонно концом к огню, отламывают конец, постукивая пинцетом по нему, быстро обжигают ее края и, держа все время ампулу и пробирку наклонно около огня, вынимают пробку и переливают сусло в пробирку.
Если отверстие ампулы мало и сусло не переливается, то его следует расширить, обламывая края пинцетом прокаленным на пламени горелки. После этого снова обжигают края пробирки и ампулы, переливают сусло и закрывают пробирку пробкой, обжигая ее внутренний конец на огне. Пробирку с суслом ставят на 2 - 3 часа в термостат при 30°С и, когда сусло разбродится, смывают дрожжи с поверхности агара, слегка вращая пробирку между ладонями.
Сусло с дрожжами вблизи пламени горелки переливают из двух пробирок в две колбы емкостью по 1 дм3, в которых находится по 0,5 дм3 стерильного сусла концентрацией от 10 % до 12 % по сахаромеру. Перелив сусло с дрожжами, колбы закрывают предварительно обожженной ватной пробкой.
Через 22 часа бродящее дрожжевое сусло переливают в две бутыли по 5 дм3 стерильного сусла концентрацией от 12 % до 15 % по сахаромеру, подкисленного до 0,8°Д. Бутыль с суслом помещают в термостат (водяную баню) и при отброде, равном от 4% до 5% по сахаромеру, переливают ее содержимое в маточник с 10 дал сусла концентрацией от 16 % до 18 % по сахаромеру, имеющему кислотность 0,8 °Д. Брожение в маточнике ведут при 30°С в течение 24 часа. По достижении видимого отброда 5 - 6 % по сахаромеру полученные дрожжи передают в дрожжанку с 1,2 м3 сусла с концентрацией 16 - 18 % по сахаромеру. Брожение в дрожжанке ведут при 30°С в течение 24 часа. Полученные дрожжи используют в качестве засевных для производственных дрожжанок.
Для разведения чистой культуры дрожжей из пробирки до бутыли используется сусло, приготовленное из ржаной муки (на 1 кг ржаной муки расходуется от 0,7 до 0,75 л воды), которое осахаривают при температуре от 58°С до 60°С в течение двух часов. Конец осахаривания устанавливают по йодной пробе. Сусло фильтруют через плотную ткань. Концентрация фильтрата должна составлять от 10 % до 12 % по сахаромеру, 0,5 дм3 сусла заливают в колбу, которую закрывают ватной пробкой, обертывают плотной бумагой и помещают в автоклав, где стерилизуют при 0,05 МПа (0,5 кгс/см2) в течение 30 минут.
Стерилизацию можно проводить и на плитке. В этом случае содержимое колбы доводят до кипения и выдерживают на плитке 20 минут, на другой день кипячение повторяют. Затем охлаждают сусло до комнатной температуры.
Если сусло предназначено для проведения брожения в бутылях, то по окончании осахаривания его фильтруют через металлическое сито с отверстиями от 2 мм до 3 мм.
После доведения концентрации водой от 10% до 12 % по сахаромеру, бутыль закрывают ватной пробкой, обертывают горло плотной бумагой, помещают на 1 час в маточник с кипящей водой. При стерилизации маточник накрывают чистой тканью, следя за тем, чтобы не намокла пробка в бутыли. Так как сусло в кипящей воде нагревается не более чем на 98°С, то оно не подлежит хранению и после охлаждения до 30°С немедленно должно использоваться.
Для разведения дрожжей в маточнике и в дрожжанке используют нефильтрованное сусло, которое готовят по ниже приведенному способу.