Содержание

Введение.........................................................................................................

1. Общая часть.................................................................................................

1.1.Характеристика выпускаемой продукции, сырья и материалов.....

1.2.Обоснование точки строительства....................................................

1.3.Генеральный план...............................................................................

1.4.Теоретическая часть...........................................................................

2. Технологическая часть..............................................................................

2.1.Описание технологической схемы производства............................

2.2.Пооперационный расчет сырья и материалов (материальный баланс).......................................................................................................

2.3.Подбор и расчет оборудования.........................................................

3. Автоматизация производственных процессов.......................................

4. Строительные решения проекта..............................................................

5. Безопасность и экологичность проекта...................................................

7. Охрана окружающей среды......................................................................

8. Оценка экономической эффективности проекта....................................

Заключение.....................................................................................................

Список использованной литературы...........................................................

Введение

Технология гидролиза растительного сырья включает обоснование и характеристику технологических параметров и схем процесса гидролитической переработки растительного сырья с получением гидролизата – водного раствора моносахаридов, основного промежуточного продукта производства.

Гидролиз растительного сырья – первый этап многостадийного процесса получения субстрата для биохимической переработки. Реальный выход моносахаридов при гидролизе зависит от отношения скоростей образования и распада сахара. Для повышения выхода сахара при гидролизе необходимо сокращение продолжительности пребывания моносахаридов в зоне реакции с целью уменьшения их распада.

Перколяционный гидролиз в настоящее время является наиболее эффективным техническим решением, позволяющим проводить гидролиз легко- и трудногидролизуемых полисахаридов растительного сырья с приемлимыми технико-экономическими показателями процесса.

При переработке кондиционного сырья в оптимальных условиях перколяционный метод гидролиза обеспечивает выход РВ 450-460кг из 1т абс сухого сырья, или 45-46% от массы абс сухого сырья. Этот выход соответствует 65-75% РВ от полисахаридов сырья (при их содержании 70-60% от массы абс сухого сырья соответственно) и 57-67% от теоретически возможного выхода (или от потенциального содержания моносахаридов в сырье). На некоторых предприятиях достигнут выход РВ 44-45% от сырья. Однако, в среднем по заводам спирто-дрожжевого профиля выход РВ составляет 40% от абс сухого сырья.

Гидролизная промышленность - объединяет производства, основанные на химической переработке растительных материалов путём каталитического превращения полисахаридов в моносахариды. Вырабатывает из непищевого растительного сырья - отходов лесозаготовок, лесопиления и деревообработки, а также сельского хозяйства - кормовые дрожжи, этиловый спирт, глюкозу и ксилит, фурфурол, органической кислоты, лигнин и др. продукты. Народно-хозяйственное значение гидролизной промышленности заключается, прежде всего, в том, что она использует огромные ресурсы растительных отходов для производства ценной продукции, на выпуск которой в др. отраслях промышленности расходуется значительное количество пищевых и кормовых продуктов (зерно, картофель, патока и

др.).

В настоящее время гидролизная промышленность занимает ведущее место в мире по выработке основных видов продукции: кормовых дрожжей и технического этанола.

Комплексная программа развития гидролизной промышленности предусматривает увеличение производства всех видов выпускаемой продукции за счет: освоения всеми действующими предприятиями проектных мощностей, введение новых мощностей на ряде действующих предприятий при их реконструкции, строительства и ввода в эксплуатацию новых предприятий, технического перевооружения предприятий на основе принципиально новой техники и технологии.

Гидролизные дрожжи вследствие высокого содержания в них полноценных, хорошо усвояемых белков, биологически активных веществ, витаминов, ферментов, гормонов и микроэлементов применяются в качестве корма для домашних животных и птиц. Добавка кормовых дрожжей к растительным кормам, богатым углеводами, значительно улучшает их качество и повышает биологическую ценность. Белковые кормовые дрожжи по питательности и усвояемости не уступают кормам животного происхождения. В дрожжах содержится 46-55% белка, который в свою очередь содержит все жизненно необходимые аминокислоты. В золе кормовых дрожжей содержатся также ценные для животных и птиц макро- и микроэлементы.

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

1.Общая часть

1.1 Характеристика выпускаемой продукции, сырья и материалов

Сырье и материалы

Древесина - древесина по своей структуре является неоднородным веществом, что связано с различием строения анатомических элементов растительной ткани. Растущие деревья имеют тонкий слой живых клеток (камбиальный слой), расположенный на границе между древесиной и лубяной частью коры. В летний период камбиальные клетки делятся с образованием продольных перегородок, вновь образовавшиеся клетки дают начало элементам древесины и коры. В древесине хвойных пород более 90% древесного вещества приходится на долю трахеид, отмерших клеточных оболочек, имеющих форму волокон длиной 2—5 мм и диаметр 0,03—0,04 мм. На долю сердцевинных лучей приходится 5—8 % древесного вещества; 0,5—1 % занимают смоляные ходы. Более сложную структуру имеет древесина лиственных пород, включающая проводящие элементы— сосуды и трахеиды, механические элементы — волокна либриформа и запасающие элементы — паренхимные клетки.

Таким образом, растительное сырье представляет совокупность клеточных оболочек, связанных между собой межклеточным веществом. Внутренние полости отмерших клеток в сырье заполнены воздухом или водой. Вариации в размерах трахеид и древесных волокон — основных составляющих растительных тканей — оказывают большое влияние на плотность древесины, которая является показателем ее качества.

При химической переработке растительного сырья методом

гидролиза основное значение имеет углеводный состав сырья.

С этой точки зрения различают два вида сырья: древесину

хвойных пород и пентозансодержащее сырье. К пентозансодер-

жащему сырью относят: древесину лиственных пород, отходы

ее механической переработки и одубину — отход получения дубильных

экстрактов; растительные отходы переработки сельскохозяйственного

сырья; дикорастущие растения (тростник, камыш и др.); малоразложившийся торф.

Пентозансодержащее сырье содержит в 2—3 раза больше

пентозанов, чем древесина хвойных пород. Кроме того, углеводные

компоненты гемицеллюлоз этих видов сырья отличаются

по химическому строению и составу. В частности,

гемицеллюлозы древесины хвойных пород в основном состоят

из галактоглюкоманнанов и арабиноглюкуроноксиланов,в то время как для древесины лиственных пород характерны

глюкуроноксиланы. Гемицеллюлозы древесины лиственницы

отличаются содержанием арабиногалактана.

В табл. 1.1 приведены данные о содержании основных компонентов

окоренной древесины различных пород. По суммарному

содержанию углеводов древесина хвойных и лиственных

пород примерно равноценна. Теоретически возможный выход

моносахаридов при гидролизе составляет 66—72 % от абс. сухой

древесины.

Таблица 1.1

Наименование компонентов	Ель	сосна	пихта	лиственница	берёза	осина	дуб
Полисахариды: легкогидролизуемые трудногидролизуемые	17,3 48,0	17,8 47,7	14,9 44,2	27,2 39,0	26,5 39,4	20,3 44,0	20,142,5
Всего Моносахариды после исчерпывающего гидролиза: а) легкогидролизуемых полисахаридов: D -галактоза D -глюкоза D -манноза D -ксилоза L - арабиноза ; б) трудногидролязуемых полисахаридов: D -глюкоза D -ксилоза D -манноза Пентозаны (без уроновйх кислот) Целлюлоза Лигнин Уроновые кислоты Ацетильные группы Смолы (экстрагируемые эфиром)	65,3 1,2 2,0 9,6 4,1 0,8 51,2 0,9 1,3 5,1 46,1 28,1 4,1 1,3 0,9	65,5 2,0 2,8 9,6 3,9 1,5 49,0 1,4 2,5 6,0 44,1 24,7 4,0 2,2 1,8	59,1 0,8 2,9 6,9 3,1 1,5 45,8 1,3 2,0 5,2 41,2 29,9 3,6 0,8 0,7	66,2 16,7 1,0 4,5 4,2 3,6 36,3 1,0 2,3 7,8 34,5 26,1 3,9 1,4 1,1	65,9 1,3 1,9 1,2 20,7 0,9 39,3 3,5 1,0 22,1 35,4 19,7 5,7 5,8 0,9	64,3 0,8 1,7 0,8 16,7 0,7 46,4 1,1 0,7 16,3 41,8 21,8 8,0 5,6 2,8	62,6 1,7 1,3 0,6 16,3 0,9 43,1 1,8 1,4 19,5 38,7 27,6 5,1 3,6 0,5

Выход отдельных видов продукции гидролизного производства

зависит от состава образующихся моносахаридов, в связи

с чем каждый профиль производства требует вполне определенных

видов сырья.

На гидролизно-дрожжевых заводах применимо любое сырье. Это связано с утилизацией аспорогенными дрожжами как гексозных, так и пентозных сахаров гидролизата.

В практических условиях на переработку поступают отходы

со значительным количеством коры, отличающейся пониженным

содержанием полисахаридов. Содержание полисахаридов

в древесном сырье и качество гидролизатов снижаются

при наличии в сырье коры, однако по экономическим

и техническим причинам окорка сырья в гидролизном производстве

не производится.

Общее содержание полисахаридов в технологической щепе

и древесных опилках составляет 55—65 %, в связи с чем выход

целевых продуктов гидролиза из технического сырья всегда

ниже, чем из окоренной древесины соответствующих пород. Кондиционное сырье должно содержать не менее 60 % полисахаридов.

Значительная часть древесины лиственных пород, поступающей

на гидролиз, поражена гнилью. В березовых насаждениях

количество гнилой древесины составляет 3—4%, в осиновых

10—15%. С увеличением степени деструкции древесины

содержание полисахаридов падает. В частности, с ростом содержания

гнили в древесине березы от 4,2 до 22,4 % содержание

пентозанов снижается с 22,4 до 19 % и полисахаридов с 64

до 58,9%. Содержание полисахаридов в техническом сырье,

полученном при измельчении гнилой осиновой древесины, составляет

54—58 %. При гидролизе частично деструктирован-

ной древесины отмечено не только снижение выхода общих

РВ, но также повышенное содержание в гидролизате редуцирующих

веществ неуглеводного строения. Пониженным содержанием

полисахаридов отличается также тонкомерная древесина

лиственных пород от рубок ухода и лесосечные отходы.

В состав древесных отходов, поступающих в качестве технологического сырья, наряду с березой и осиной иногда попадают

и другие лиственные породы: бук, тополь, ива, вяз, клен, ольха,

орех и др.

С технологической точки зрения основной особенностью

пентозансодержащего сырья является возможность получения достаточно высокого выхода фурфурола, который зависит прежде всего от содержания пентозанов в сырье. Наиболее богата пентозанами овсяная лузга, применяемая наряду с багассой в качестве основного сырья на фурфурольных заводах США и других стран.

Помимо общей зольности сырья, для гидролизного производства

важное значение имеет показатель активной зольности, который обычно выражают количеством серной кислоты, взаимодействующей с минеральными компонентами сырья. Зольность древесного сырья обычно составляет 0,2—0,5%, в связи с чем дополнительный расход серной кислоты при гидролизе древесного сырья обычно в 2—3 раза ниже, чем при гидролизе растительных отходов сельскохозяйственного производства. В частности, дополнительный расход моногидрата для нейтрализации зольных веществ составляет при гидролизе древесного сырья с указанной выше зольностью 5—12 кг на 1 т абс. сухого

сырья.

Основные показатели качества сырья.

Плотность древесины, кг/м3,

определяется массой древесины в единице объема, т. е. плотность — это объемная масса древесины:

р = m /V, (2.1)

где р — плотность; т — масса; У — объем образца древесины.

Плотность натуральной древесины зависит от, объема пор, на долю которых приходится 40—77 % от общего объема древесины отечественных пород. Пористость древесины различных пород существенно отличается, в связи с чем плотность натуральной абс. сухой древесины лежит в пределах 350—700 кг/м3.

Относительная влажность — содержание

воды, отнесенное к массе влажной древесины и выраженное

в процентах.

Wот=(m1-m2)/m1

где m1 — масса образца влажной древесины, г; т2 — масса образца

При складировании сырья в кучи или штабеля между частицами

измельченного сырья или бревнами имеются воздушные

пустоты. Геометрический объем куч ( насыпной объем)

и штабелей измеряют и выражают в виде складочных кубометров.

Складочные меры древесины переводят в кубометры

плотной древесины (пл. м3) при помощи коэффициентов полнодревесности Кп, выражающих относительное

содержание плотной древесины в геометрическом объеме

складируемого сырья. Для щепы среднее значение Кп = 0,36.

Кубометр плотной древесины — это основная единица при определении количества сырья. В этих единицах выражают ресурсы

древесного сырья, потребность в сырье предприятия, выход

продукции из единицы сырья. В условиях производства определение расхода сырья в объемных единицах не отличается высокой точностью. При переработке древесины производится периодический контроль

массы загружаемого в гидролизаппарат сырья для определения

выхода продукции в процентах от абс. сухой древесины.

Плотность загрузки сырья — количество абс. Сухого сырья (кг) в 1 м3 полезного объема гидролизаппарата.

Плотность древесины влияет не только на величину загрузки

сырья в гидролизаппарат, но и на физико-механические

показатели древесины. В гидролизном производстве большое

значение имеет механическая прочность сырья на сжатие поперек

волокон. Этот показатель во многом определяет степень

спрессовывания сырья в условиях перколяционного гидролиза

и изменение гидравлического сопротивления слоя сырья.

В частности, с ростом плотности образцов древесины различных

пород в пределах 300—600 кг/м3 наблюдается линейное

возрастание предела пропорциональности при сжатии поперек

волокон в среднем от 2 до 8 МПа. Глубина разрушения физической

структуры древесины в условиях гидролиза зависит от

прочности межволоконных связей в растительной ткани, однородности

анатомической структуры и условий проведения гидролиза.

Рассмотрим основные характеристики технологического

сырья, применяемого в гидролизном производстве.

Основными видами древесного сырья в гидролизной промышленности являются мягкие древесные отходы, технологическая щепа и дрова, которые подвергаются измельчению непосредственно на гидролизных заводах. Рассмотрение технологических свойств древесного сырья целесообразно начать с требований к его качеству, предъявляемых

действующими стандартами (табл. 1.2).

Таблица 1.2

Показатель	Сырьё
	опилки по ГОСТ 18320—78	щепа по ГОСТ 15815-83	щепа по ТУ 13-735—83
Массовая доля, %, не более: коры гнили минеральных примесей зелени (хвои, листвы) Массовая доля древесины лиственных пород в сме- си, % : спиртовой профиль, не бо лее дрожжевой профиль Массовая доля остатка, % ; на сите с отверстиями диа метром 30 мм, не более на поддоне частиц, прошедших через сито с отверстиями диаметром: 5 мм, не более 1 мм, не более Обугленные частицы, металлические и другие включения	8,0 5,0 0,5 — 20,0 До 100,0 5,0 — 10.0 Не допускается	1 1,0 2,5 0,5 — 30,0 Д о 100,0 5,0 5,0 — Не допускается	2 0 5 2 5 30 До 100 5 — — Не допускается

На фурфурольных предприятиях не допускается содержание в сырье древесины хвойных пород.

Химикаты

Серная кислота – ГОСТ 2184-77

В гидролизном производстве на большинстве предприятий применяется контактная техническая серная кислота 1-го или 2-го сорта, содержащая довольно много нежелательных примесей. Для повышения качества товарных дрожжей необходимо использовать улучшенную кислоту высшего или 1-го сорта.