Технико-экономическое обоснование исследований гидродинамики движения водно-зерновой суспензии по трубам в процессе ее тепловой и ферментативной обработки

Глава 1 Технико-экономическое обоснование исследований

В настоящее время можно выделить следующие основные направления повышения эффективности производства спирта.

Снижение объемов выхода барды или ее переработка. В соответствии с законом №102-ФЗ(пункт 5, ст. 8): «производство этилового спирта, технологией производства которого предусматривается получение барды, допускается только при условии ее полной переработки и (или) утилизации на очистных сооружениях».

В традиционной технологии содержание спирта в бражке составляет порядка 8об.%, однако, современные возможности позволяют значительно повысить этот показатель, за счет увеличения концентрации сухих веществ в сусле, следовательно снижаются тепло-энергозатраты и расход воды на приготовление замеса, также уменьшается выход барды.

Целесообразна переработка барды на комбикорма для животных, за счет направленного процесса брожения возможно поднять уровень протеина на 20-30% [2], что делает ее ценным продуктом для сельского хозяйства.

Так же экономически выгодным является добавление фильтрата барды к замесу на стадии водно-тепловой обработки.

Другой путь экономии сырья и ресурсов - это применение низкотемпературных схем разваривания сырья с использованием ферментных препаратов.

Механико-ферментативный метод позволяет [3]:

- снизить температуру обработки с 140–145°С до 100–105°С и расход тепловой энергии на 30–40%;

- потери сбраживаемых веществ за счет замены разваривания стерилизацией на 2–3% и расход зерна на 1–2%;

- одновременно улучшить условия безопасной эксплуатации оборудования, исключив из схемы варочные аппараты, работающие под давлением;

-снизить затраты на производство осахаривающих препаратов (исключается солодовенный или ферментный цеха), используя покупные ферментные препараты.

Так же данный способ обработки позволяет повысить кормовую ценность барды.

Данные методы повышения эффективности производства спирта внедряются на производство, например, на Буинском спиртзаводе[4].

Механико-ферментативный способ обработки сырья является весьма эффективным методом экономии энергии и ресурсов.

Анализ процессов механико-ферментатиной обработки, рассмотренных в главе 3, показывает, что для их реализации необходимо иметь, как минимум, 8 аппаратов. В этих аппаратах последовательно проводится отдельно взятый процесс, обусловленный принятой технологией. Такие схемы экономически обоснованы для предприятий большой мощности. Однако для малых предприятий и предприятий, перерабатывающих зерно на муку и имеющих в ряде случаев, бракованное сырьё или отходы, требующие их утилизации, реализация этих схем не выгодна. Это связано с большим количеством аппаратов, их обвязкой трубопроводами, необходимостью установки между ними перекачивающих насосов. В совокупности это приводит к большим капитальным затратам на приобретение и монтаж этого оборудования и неоправданными энергозатратами.

Проблема может быть решена, если проводить процесс водно-тепловой и ферментационной обработки исходного сырья в одном или двух аппаратах, включая сюда и проведение процессов брожения.

Однако, проведение всех необходимых процессов в одном аппарате, включая брожение до настоящего времени, не представлялось возможным.

Это вызвано тем, что имеющееся технологическое оборудование разрабатывалось для проведения одного, вполне конкретного, процесса и не могло быть использовано для другого. Поэтому приходилось выстраивать цепочку аппаратов в соответствии с проводимыми в них процессами, что делало схему производства достаточно сложной, энерго- и трудоёмкой.

Анализируя процессы, происходящие в известных современных технологических схемах реализующих водно-тепловую и ферментационную подготовку зернового сырья к брожению, можно сделать вывод о том, что проведение этих процессов можно осуществить в одном аппарате, конструкция которого позволяет проводить эти процессы в высокоинтенсивном режиме.

В этом случае формирование машинно-аппаратурной схемы производства можно будет создавать в виде модульной схемы, что позволит наращивать объёмы производства и регулировать их независимо друг от друга.

Для этого необходимо создать такой универсальный аппарат и провести экспериментальное его апробирование. В случае положительного исхода экспериментальных исследований появляется возможность создания принципиально новой схемы производства этилового спирта на предприятиях, где имеются достаточные запасы некондиционного зернового сырья или отходов растительного происхождения подлежащих утилизации.

К таким предприятиям могут быть отнесены:

·  мукомольные заводы;

·  хлебозаводы;

·  заводы по производству комбикормов;

·  консервные заводы (производители соков и консервов из фруктов и овощей);

·  пивоваренные заводы и другие

Таким образом, создание принципиально новой технологической схемы механико-ферментной обработки сахаро- и крахмалосодержащего сырья и реализация её на базе новых, универсальных аппаратах, обеспечивающих возможность проведения в них этих процессов и процессов брожения, позволит, по сравнению со схемами, включающими варочные аппараты колонного типа:

1.  существенно уменьшить капитальные затраты на создание производства за счет уменьшения количества технологического оборудования;

2.  существенно уменьшить затраты на обвязку технологического и вспомогательного оборудования технологическими трубопроводами, водо- и паропроводами, а также системами КИП и автоматики;

3.  существенно снизить производственные площади под размещение