Технологія виробництва спирту на спиртовому заводі "Nemiroff"

МІНІСТЕРСТВООСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
КИЇВСЬКИЙНАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ
ФАКУЛЬТЕТБІОТЕХНОЛОГІЇ
Дипломний проект на тему
Технологія виробництва спирту на спиртовому заводі «Nemiroff»
Студент: Букреєва
Ольга Михайлівна
Керівник: к.х.н., доцент
Шиян Петро ЛеонідовичКиїв-2006

Зміст
Вступ
1. Літературний огляд
2. Біохімія тамікробіологія процесу
2.1 Загальнахарактеристика дріжджів
2.2 Умови життєдіяльностідріжджів
2.2.1 Температура та рН
2.2.2 Склад поживногосередовища
2.2.3 Види та джерелахарчування
2.2.4 Інші фактори
2.3 Біохімія бродіння тадихання
2.3.1 Анаеробний розпадвуглеводів
2.3.2 Аеробний розпадвуглеводів
2.4 Мікроорганізми –супутники дріжджів
2.4.1 Характеристикасторонніх мікроорганізмів
2.4.2 Мікрофлора води таповітря
2.5 Природно чистакультура дріжджів
3. Технологічна частина
3.1 Описапаратурно-технологічної схеми
3.2 Асортимент іхарактеристика готової продукції
3.3 Характеристикасировини та допоміжних матеріалів
4. Розрахунок основногота допоміжного обладнання
4.1 Конструктивнийрозрахунок ректифікаційної колони
4.2 Матеріальний балансректифікаційної колони
4.3 Тепловий балансректифікаційної колони
4.4 Гідравлічнийрозрахунок ректифікаційної колони
4.5 Розрахунок та підбір допоміжногообладнання
5. Економічна частина
5.1 Техніко-економічнеобґрунтування доцільності будування підприємства
5.2 Техніко-економічнахарактеристика підприємства, що будується
5.3 Розрахункиекономічної ефективності будівництва
5.3.1 Розрахунок початковихінвестицій і нормованих оборотних коштів
5.3.2 Розрахунок обсягувиробництва і реалізації продукції
5.3.3 Розрахунокчисельності виробничого персоналу та фонду заробітної плати
5.3.4 Розрахунок статейна виробництво і збут 1 дал. умовного спирту
5.3.5 Розрахунокефективності заходу
6. Охорона праці танавколишнього середовища
6.1 Загальні питанняохорони праці
6.2 Організаціяуправління охороною праці на підприємстві
6.3 Перелік шкідливих інебезпечних виробничих чинників
6.4 Промислова санітарія
6.4.1 Шкідливі речовини,які зустрічаються на виробництві
6.4.2 Метеорологічніумови
6.4.3 Вентиляція
6.4.4 Освітлення
6.4.5 Шум
6.5 Електробезпека
6.6 Пожежна безпека
6.7 Охорона навколишньогосередовища
Висновок
Список використанихджерел

Реферат
Вдипломній роботі викладені науково-технічні досягнення в області спиртовоговиробництва. Технічним рішенням проекту являється встановлення вректифікаційному відділенні колони кінцевої очистки, що дозволить покращитиякість спирту та збільшити його вихід.
Викладеніта обговорені різні сучасні методи виробництва етилового спирту за різнимитехнологіями з різноманітної сировини.
Проведенийрозрахунок основного та допоміжного обладнання.
Виконанорозрахунок економічної доцільності виробництва етилового спирту з меляси наданому заводі, визначені собівартість продукції та присутні при цьому витрати.
МЕЛЯСА,СПИРТ ЕТИЛОВИЙ, РЕКТИФІКАЦІЙНА КОЛОНА, ДРІЖДЖІ, СУСЛО, ДРІЖДЖЕГЕНЕРАТОР,БРОДІННЯ, САХАРОЗА.

Реферат
Вдипломной работе изложены научно-технические достижения в области спиртовогопроизводства. Техническим решением проекта является установка вректификационном отделении колонны конечной очистки, что позволит улучитькачество спирта, а также увеличить его выход.
Изложеныи обговорены различные современные методы производства этилового спирта поразличным технологиям из различного сырья.
Проведенрасчет основного и дополнительного оборудования.
Произведенрасчет экономической целесообразности производства этилового спирта из мелассына данном заводе, определена себестоимость продукта, а также расходы,сопровождающие производство.
МЕЛАСА,СПИРТ ЭТИЛОВЫЙ, РЕКТИФИКАЦИОННАЯ КОЛОНА, ДРОЖЖИ, СУСЛО, ДРОЖЖЕГЕНЕРАТОР,БРОЖЕНИЕ, САХАРОЗА.
 

Вступ
Векономіці України ринок алкогольної продукції займає вагоме місце. Сьогодні вітчизнянаспиртова промисловість за рік може випускати більше 60 млн. дал спирту.Ставиться завдання покращити якісні показники спирту та горілки, знизити їхсобівартість та підвищити ефективність переробки. На сьогодні усі питання, якіпов’язані з виробництвом, реалізацією і споживанням етилового спирту таалкогольних напоїв в Україні, регулюються державою. Проте саме зараздоробляється законопроект про передачу спиртових заводів у приватну власність,що дозволяє будівництво спиртових заводів у безпосередній близькості допідприємств-виробників лікеро-горілчаних виробів.
Зодного боку, виробництво спирту забезпечує економічну безпеку і технологічнунезалежність країни. Таким чином, спирт – один з бюджетоформуючих продуктів.Проте, як показує практика, розвиток підприємств, що знаходяться у приватнійвласності, в наш час іде більш інтенсивно. До того ж алкогольні напої,виготовлені на власному спирті, відрізняються за органолептичними, економічнимипоказниками, що робить їх більш конкурентноспроможними і відкриває ринокекспорту високоякісних алкогольних напоїв.
Якприклад можна привести компанію «Nemiroff», що має у своїй власностілікеро-горілчаний та спиртовий заводи. Всі лікеро-горілчані вироби готуються звласного спирту, а надлишок продукту (спирту) підприємство має змогу продавати.Це робить виробництво лікеро-горілчаної продукції більш економічно привабливимз точки зору зниження собівартості сировини (спирту), що, в свою чергу,приводить до зниження собівартості лікеро-горілчаної продукції. А також підприємство-виробниклікеро-горілчаних напоїв отримує високоякісний спирт і має змогу самконтролювати його якість при надходженні на виробництво. Як результат, компанія«Nemiroff» за якістю алкогольних напоїв займає одне з перших місць, а також євеликим експортером лікеро-горілчаних виробів на ринки країн ближньогозарубіжжя, Східної Європи та Америки.
Отже,проект передачі спиртових заводів у приватну власність має очевидні переваги,перш за все для споживачів та виробників лікеро-горілчаної продукції, а також узаконі буде обумовлений державний контроль та частка прибутку, що надходитимедо державного бюджету, від виробництва спирту. Це робить проект привабливим ідля держави також.
Насьогодні надзвичайно важливим фактором для спиртової промисловості є проблемазниження собівартості кінцевого продукту – харчового етилового спирту,покращення його якісних показників, а отже і покращення економічних таорганолептичних показників лікеро-горілчаних напоїв.
Такожетиловий спирт є привабливий у використанні з точки зору горючого длятранспортних засобів. Якщо розглянути закордонний досвід використання етиловогоспирту як транспортного палива, то можна виділити такі позитивні моменти: першза все — низька собівартість, по-друге – екологічно чистий вид палива, по-третє– ресурсозберігаючий фактор, в четвертих – економічна вигода від великихпродажів продукту. Отже всі позитивні сторони для економіки країни освітлені. Зточки зору привабливості для окремих підприємств-виробників спирту теж є своїпозитивні сторони: спирт, як багатотоннажний продукт промисловості країни євелико прибутковим, до того ж відпадають витрати підприємств на повторнупереробку отриманого низькоякісного спирту.
Надзвичайновелике значення в розвитку спиртової промисловості України має зниженнядефіциту енергоносіїв шляхом розробки і впровадження у виробництво ресурсо- таенергозаощаджуючих технологій нового покоління. Для цього необхіднийнауково-обгрунтований підхід до споживання енергії виробництвами тапрогнозування шляхів їхнього подальшого удосконалення. Резервом зниження витратенергії і сировини є максимальна утилізація вторинних енергетичних ресурсів,оптимізація всіх технологічних процесів за допомогою математичного моделюванняі комп’ютеризації.
Данимпроектом передбачається будівництво нового спиртового заводу у смт. Немирів ізнаходитиметься безпосередньо поблизу лікеро-горілчаного заводу, що теж євласністю корпорації «Немиров». Саме це передбачає покращення якостілікеро-горілчаних виробів, що виготовляються на лікеро-горілчаному заводі усмт. Немирів, а також зниження їх собівартості за рахунок зменшення витрат насировину. До того ж корпорація отримуватиме додатковий прибуток від продажуспирту іншим підприємствам.
Вумовах нестабільної ситуації на ринку енергоносіїв України все актуальнішоюстає проблема зменшення витрат пари на перегонку і ректифікацію спирту. Насередньостатистичному заводі її споживання складає близько 55 кг/дал, авикористання запропонованої в даному проекті установки за патентом 2178дозволить зменшити витрати пари до 35-40 кг/дал навіть при встановленні колоникінцевої очистки. Що зробить будівництво заводу економічно привабливим, з малимтерміном окупності, а також дозволить виробляти спирт з малими затратамиенергоносіїв, що в наш час являється найбільш актуальною темою.
Такожактуальною проблемою із введенням нового ДСТУ на спирт етиловий ректифікованийстало покращення якості спирту. Тому для зменшення вмісту головних домішок вспирті встановлено колону кінцевої очистки. Це дозволить не лише покращити йогоякість, а і збільшити вихід на 1-1,5%. Поліпшити якість спирту дозволить вода,що видобуватиметься із двох свердловин глибиною 700 м кожна, які дозволяютьотримувати природно чисту питну воду, що має показники відповідно до ДСТУ. Всеце дозволить збільшити прибутки. До того ж прибутки корпорації збільшаться зарахунок зручного розташування заводу (є можливість будування власноїзалізничної колії), зменшення витрат на транспортування спирту та сировини.

1.Літературний огляд
Сировина,що використовується для виробництва спирту, повинна щорічно відновлюватися вкількості, достатній для промислової переробки, мати високий вміст крохмалю чицукру та добре зберігатися, що забезпечує економічну доцільність виробництва.Цим вимогам відповідають клубні картоплі, зерно рослин сімейства мятликових(злаків) та меляса.
Відповіднодо географічного положення та структури господарства, що склалася, врізноманітних країнах для виробництва спирту використовують різноманітні видисировини.
Картопля.Зусіх видів рослинної харчової сировини картопля в найбільшій мірі відповідаєтехнологічним вимогам спиртового виробництва. З картоплі з одиниці посівноїплощі отримують в 3 – 4 рази більше крохмалю у порівнянні з зерном. Картоплянийкрохмаль швидше розварюється, утворюється рухливе сусло, в ньому знаходятьсяазотисті та фосфорні речовини в кількості, достатній для харчування дріжджів, знього отримують найбільший вихід спирту. При переробці картоплі виробничапотужність заводу на 10% більша, ніж при переробці зерна, а витрати палива на12% менші ніж собівартість спирту.
Донедоліків картоплі як сировини для виробництва спирту відносять значні витратипраці на вирощування картоплі, погану зберігаїмость через великий вміст вологита легке підупадання під вплив захворювань, а також великі витрати натранспортування на великі відстані.
Зерновікультури. На спирт перероблюють будь-яке зерно, в тому числі й зерно, що невикористовується в харчових та кормових цілях. Щорічний об’єм переробки складає(%): пшениці 50 (переважно дефектної), ячменю 20, ржі 12, кукурудзи 8, проса 5,вівса 2 та інших культур (грачихи, вікі, гороху, рису та ін.) 3. дляприготування солоду використовують конвенційне високоякісне зерно.
Кукурудза.Іззернових культур кращою сировиною для виробництва спирту є кукурудза (Zeamays). В ній міститься порівняно більше крохмалю, менше клітковини, більше жиру(що підвищує харчову цінність барди). Родючість кукурудзи в 2 – 3 рази вищародючості інших зернових культур.
Пшениця,ячмінь, овес, ріж. Ріж (Secale), пшениця (Triticum), ячмінь (Hordeum) та овес(Avena) вирощуються в нашій країні та могуть використовуватися в якостісировини для виробництва спирту, проте виробництво спирту саме з цих зерновихкультур веде до великих грошових витрат, що в свою чергу впливає на підвищеннясобівартості спирту, до того ж технологічна схема виробництва спиртуускладнюється через необхідність розварювання сировини та осахарюваннякрохмалю.
Меляса.Мелясоюназивають останній маточний розчин – відтік, що утворюється при відокремленнікристалів сахарози на центрифугах. В мелясі містяться цукрі соку цукровогобуряка чи цукрового тросику, що не видаляються при її хімічній очистці, тасахароза, яку виділяти класичним методом кристалізації вже економічноневигідно. При видобутку цукру з буряку вихід меляси у перерахунку на безводнуколивається від 3,5 до 5% від її маси. З мелясою відходить від 10 до 15% усьогоцукру, що міститься в буряку, який перероблюється.
Відповіднодо виду вихідної сировини для виробництва цукру розрізнюють бурячну та тросниковумелясу. В нашій країні цукровий тросник не вирощується, проте на цукровихзаводах після буряку на білий цукор перероблюють імпортований цукор-сирець.Мелясу, що при цьому отримують називають сирцевою.
Мелясаявляє собою густу в’язку рідину темно-коричневого кольору зі специфічнимзапахом карамелі та меланоїдинів; бурячна меляса має також запах три метиламінута інших летких амінів, що утворюються при розпаді бетаїну.
Дляспиртового виробництва меляса – найкраща сировина. Цінність її в тому, що порядз високим вмістом цукру в ній знаходяться всі речовини, необхідні длянормальної життєдіяльності дріжджів. При переробці меляси спрощуєтьсятехнологічна схема, тому що виключається операції розварювання сировини таосахарювання крохмалю ферментами солоду чи культур плісеневих грибів. Вмеляснім суслі відсутні декстрини та неосахарений крохмаль, тому воно швидшезброджується, при цьому зменшуються витрати вуглеводів, що зброджується, тазбільшується вихід спирту у перерахунку на умовний крохмаль, знижується собівартістьспирту та підвищується виробничисть праці. До того ж з мелясної барди можнаотримувати великий асортимент цінних для народного господарства продуктів, якіідуть як побічні продукти при виробництві етилового спирту і на їх виробництвоне потребується додаткових витрат. Що також робить економічно привабливимвиробництво спирту з бурячної меляси.
Заразв Україні при виробництві спирту із меляси заключною стадією виробництваявляється перегонка бражки і ректифікація спирту.
Ректифікаціюможна здійснювати в установках періодичної або безперервної дії. Ректифікаційніустановки періодичної дії використовують найчастіше у виноробстві (виробництвоконьяку). Недоліком установки періодичної дії є необхідність безперервногозбільшення флегмового числа, тобто зменшення продуктивності установки длязабезпечення заданого складу дистиляту, тоді як частина ЛЛК у кубі безперервнозменшується. Недоліком також є нерівномірність у часі споживання установкоюенергії та охолодження агента.
Вустановках безперервної дії вихідну суміш безперервно подають у колону так самобезперервно відводять дистилят з конденсатора і кубовий залишок з кубовоїчастини колони. Обігрівання колони може бути відкритим або за допомогоюкип’ятильника – так зване закрите обігрівання. Відкрите обігріваннядопускається, коли конденсат водяної пари не дає шкідливих домішок. Йогоздійснюють за допомогою барботера, який занурюють в кубовий залишок. Призакритому обігріванні поверхня теплообміну може бути розташована якбезпосередньо в кубовій частині, так і поза її межами.
Приодержанні ректифікованого спирту безпосередньо з бражки використовуютьбрагоректифікаційні установки. Вони звичайно мають три основні колони та 1 – 3додаткові, що встановлюють вразі необхідності. В залежності від способувключення бражної колони в схему розрізняють брагоректифікаційні установкипрямої, непрямої та напівпрямої дії.
Принциповаособливість установок прямої дії полягає в живленні спиртової колониспирто-водяною парою, що виходить безпосередньо з бражної колони. В установкахпрямої дії теплота граючої пари використовується дворазово.
Принциповаособливість установок непрямої дії – попереднє вилучення з бражки спирту тасупутніх йому домішок, в результаті чого одержується спирт-сирець (бражнийдестилянт), який у рідкому вигляді направляється в елюраційну колону, а потім успиртову для очистки.
Требавідзначити, що в установках непрямої дії колони зв’язані між собою тількирідинними потоками, в той час як в установках прямої дії – рідинними і паровимипотоками, що ускладнює регулювання їх роботи.
Вустановках напівпрямої дії живлення елюраційної колони водно-спиртовою парою,яка виходить безпосередньо з бражної колони, а не бражним дистилятом.
Незалежновід того яка брагоректифікаційна колона прийнята для встановлення виділеннячистого концентрованого розчину етилового спирту (ректифікату) здійснюється вректифікаційних колонах. Вони можуть працювати як під тиском так і підвакуумом. Спосіб контактування потоків може бути ступінчатим (у тарільчатихколонах) або безперервним (у насадних або плівкових).
Ректифікаційніколони можуть бути повними і неповними. Повна колона складається з відгінної іконцентраційної частин. Живлення у повну колону вводиться в середню частину (наверхню тарілку відгінної частини колони).
Неповнаколона має тільки відгінну частину або одну концентраційну. Живлення у неповнувідгінну колону подається на її верхню тарілку, в неповну концентраційну – піднижню в пароподібному вигляді.
Уколонах спеціальні контактні пристрої (тарілки, насадки) створюють умови, щосприяють максимальному наближенню взаємодіючих парового та рідинного котлів.
Конструкціяконтактного пристрою повинна забезпечувати якомога більш інтенсивний масообмінна ньому. Це досягається у першу чергу шляхом створення розвиненої поверхніконтакту фаз. У практиці спиртової промисловості, як правило, застосовуютьтарілчасті контактні пристрої. Вони можуть бути ковпачковими, сітчастими,клапанними, лускоподібними та іншими [ 14].
Наданий час на спиртових заводах використовують дві безперервні схеми: однопотокова і двопотокова.
Однопотоковою схемою передбачається приготування із антисептованої меляси однієїрозсиропки концентрацією сухих речовин 22-24%, на якій спочатку розмножуютьвиробничі дріжджі, а потім дозрілі дріжджі піддають подальшому зброджуванню.Одно потокову схему зброджування меляси рекомендують використовувати наспиртових заводах, де виробляють хлібопекарні дріжджі. При цьому стійкістьвиделиних дріжджів із дозрілої бражки вище, ніж при двохпотоковому методіпереробці меляси.
Сутністьдвох потокової схеми зброджування меляси заклечається в тому, що перероблюванумелясу ділять на два потоки. Одну частину меляси, яку антисептують збагачуютьпоживними речовинами, розбавляють водою до концентрації сухих речовин 12-14% іприготовану розсиропку використовують в якості поживного середовища длябезперервного розмноження дріжджів в дріжджегенераторах. Іншу частину мелясибез будь-якої підготовки розбавляють до концентрації 32-34% сухих речовин інаправляють в головний бродильний апарат батареї, в якому змішують дозрілідріжджі і бродильну розсиропку в співвідношенні 1:1. Проведення процесузброджування по одно- і двох потоковій схемі принципово одинакове. Двохпотокову схему доцільно використовувати на спиртових заводах, що не виробляютьхлібопекарські дріжджі. Вона дає можливість отримати більш високий вихід іпокращити якість спирту.
Порядз цими методами зброджування меляси на спиртових заводах значне поширенняотримав двухстадійний спосіб переробки меляси з використанням двох расдріжджів. Він підвищує вихід спирту при переробці меляс, що містять рафінозу, апри переробці безрафінозної сировини – підвищують вихід і значно покращюютьмальтозну активність хлібопекарних дріжджів. Мелясна розсиропка по цьомуспособу зброджується двома расами дріжджів, що вирощені в різнихдріжджегенераторах. Одну расу дріжджів подають в головний бродильний апарат,іншу – в 4,5-ий. Щоб підвищити вихід спирту із меляси, що містить рафінозу,зброджування необхідно проводити в першій стадії дріжджами раси В, а у другій –дріжджами Г-75. Для отримання високих виходів дріжджів з підвищеною мальтозноюактивністю, мелясну розсиропку на першій стадії зброджують гібридами 112, удругій дріжджами раси В.
Приодно потоковій вдосконаленій схемі застосовується знижена концентрація мелясноїрозсиропки для дріжджегенераторів. Одночасно для забезпечення встановленоїміцності бражки необхідно внести в головні бродильні апарати необхіднукількість нерозбавленої меляси, яка недодана в дріжджегенератори. В дозрілійбражці, що отримана по такій схемі: накопичується менша кількість вториннихпродуктів бродіння, особливо гліцерину, знижується величина незброджених цукріві підвищується накопичення біомаси.
Узв’язку з викладенним вважаю доцільним зброджувати мелясу за одно потоковоювдосконаленою схемою, що вже довгий час дає гарні результати при використанніїї на інших спиртових заводах.
Антисептуванняі стерилізацію меляси, а також додавання в неї необхідного для дріжджівфосфорного і азотного живлення проводять в апаратах антисептування переодичноїдії.
Процескультивування дріжджів здійснюється в дріжджегенераторах. Вони можуть бутирозміщені на одному рівні з бродильними апаратами з розмноженням дріжджів водному-двох перших апаратах чи в групі паралельно працюючих апаратів, щорозміщені над бродильною батареєю. В останньому випадку погіршуєтьсяобслуговування і регулювання дріжджегенерування, необхідне більш високевиробниче приміщення, але процес розведення дріжджів проходить безперервно, безпорушення роботи дріжджової і бродильної батареї при стерилізації одного іздріжджегенераторі. Така схема найбільш прийнятна для заводів, що виробляютьхлібопекарські дріжджі, де необхідна більш часта затіна дріжджів.
Конструкціядріжджегенераторів повинна відповідати слідуючим вимогам:
1.Апарат повинен бути герметичним ы мати ефективний пристрій для миття ідезінфекції.
2. Вапараті повинна бути мінімальна кількість внутрішніх пристроїв з простою,легкодоступною миттю і дезінфекції конфігурацією.
3.Повітря розподільча система повинна бути ефективною, нескладною по будові,стійкою і надійною в роботі з мінімальним гідравлічним опором.
4.Поживні речовини і дріжджі повинні рівномірно розподілятися по всьомукультуральному середовищу.
Внайбільшій мірі цим вимогам для умов спиртового виробництва конструкціядріжджегенератора з пневмоциркуляційним аератором.
Апаратурно-технологічнусхему зброджування меляси на спирт необхідно вибрати таку, щоб воназабезпечувала хороший масообмін між дріжджовими клітинами і зароджуванимсередовищем і створювала умови для ефективної профілактичн6ої стерилізаціїобладнання і трубопроводів.
Апаратурнісхеми для безперервного зброджування меляси представляють собою складні системиз багатьма осередками інфікування бражки. Вони складаються з бродильнихапаратів, послідовно з’єднаних в батарею системою трубопроводів для переміщеннябражки по апаратам, а також насосів для перекачування бражки в періодпроведення періодичної стерилізації і додаткового верхнього розподільноготрубопроводу. Тому стерилізація проводиться кожні 36 годин.
Установкадля безперервного зброджування меляси складається з бродильних апаратів, щоз’єднані між собою в батарею горизонтальними переточними трубопроводами,розміщеними між кожними двома апаратами. Переточні комунікації вварені подотичній до циліндричної частини апарату для переміщення бражки в апаратах зарахунок енергії потоку. Внизу кожного бродильного апарату встановленіпропелерні мішалки.
Призброджуванні меляси утворюється значна кількість піни, яка викликає порушеннятехнологічного режиму, приводить до виробничих втрат. Піну гасять хімічними імеханічними методами. В якості хімічних піногасників використовують жироподібніречовини, що здатні на поверхні рідини утворювати плівку з невеликимповерхневим натягом, в результаті чого бульбашки піни лопаються. При виборіхімічних піногасників необхідно враховувати її вартість, ефективність гасінняпіни і дію на дріжджі. Синтетичні жирні кислоти погіршують ріст дріжджів, томув якості піногасників використовувати їх не бажано.
Длямеханічного гасіння піни в бродильних апаратах використовують недолив 7-10% дооб’єму апарату. Між чотирма головними бродильними апаратами з обох сторінапарату встановлюють над рівнем бражки переточні трубопроводи для піни, якапереходить з головних апаратів в наступні і руйнуються на поверхню бражки.
Найбільшефективним способом вловлювання спирту із газів бродіння є адсорбція його водоюв спеціальних ловушках різної конструкції.
Вспиртоловушках колпачкового типу подачу води регулюють так, щоб вміст спирту увиходящій водно-спиртовій рідині був 1,5-1,7%. При підвищенні міцності спиртовіпари поглинаються неповністю і значна частина їх втрачається з виходящимигазами.
Більшефективна ловушка плівчато-конденсаторного типу. Ця ловушка працює по принципуабсорбції спиртових парів тонкою плівкою води із охолодженого газу, якийтурбулентно рухається назустріч воді в вертикальних трубах. Кінцева абсорбціяспиртових парів водою проходить на сітчатих тарілках. Цією ловушкою практичновловлюється весь спирт і водно-спиртова рідина має міцність 5-7% об. Перевагитакої лопушки дуже великі в порівнянні з іншими видами їх, тому її прийнято довстановлення.
Спирт-ректифікатбезпосередньо із бражки отримують на установках прямого, напівпрямого інепрямої дії.
Вапаратах прямої дії головні домішки виділяють безпосередньо із бражки велюраційній колоні, яка зв’язана з бражною. Елюрована бражка надходить в бражнуколону, де із неї виделяються решта етилового спирту, проміжні домішки, сивушнемасло, азотні речовини і залишок головних домішок.
Спиртовіпари, що виділяються в бражній колоні, розділяються на два потоки: великийнадходить в ректифікаційну колону, де спирт зміцнюється і звільняється відпроміжних і головних домішок, менший використовують в якості обігріваючого парув елюраційній колоні.
Ціапарати найбільш економічні за витратами тепла, але якість спирту нижча, чим вапаратах непрямої чи напівпрямої дії. В експлуатації вони важче, так якпорушення режимів в бражній і елюраційних колонах впливають на умови роботиректифікаційної колони.
Вустановках напівпрямої дії бражка надходить в бражну колону, а пари з неї,пройшовши ловушку – в елюраційну колону. В ній флегма, що стікає в нижнючастину колони, звільняється від головних домішок і в рідкому вигляді елюратподається в якості живлення в ректифікаційну колону. В ректифікаційній колонівсі процеси проходять одинаково, як і в установках прямої дії.
Основнимнедоліком апаратів напівпрямої дії являється неправильне конструюванняелюраційної колони, в якій відношення площ перерізів концентраційної і виварноїчастин рівні одиниці, а для забезпечення нормального режиму роботи перерізконцентраційної частини повинен бути в 3-4 рази більше перерізу виварної. Томуексплуатаційні показники цих установок нижчі, ніж установок непрямої дії.
Установкинепрямої дії відрізняються тим, що всі спиртові пари, що виділяються з бражноїколони, конденсуються, і елюраційна колона живиться рідким конденсатом. Елюрат,звільнений майже повністю від головних домішок, надходить в ректифікаційнуколону, де відбираються стандартний спирт, сивушне масло і сивушний спирт.Спирт етиловий головну фракцію відбирають з конденсатора елюраційної колони.Тепла і води в установках непрямої дії використовується приблизно стільки,скільки в апаратах напівпрямої дії. Перевагою апаратів непрямої дії являєтьсяте, що рідинне живлення всіх колон забезпечує незалежність їх роботи від змінитиску, що забезпечує використання автоматичних приладів і регуляторів.
Доустановки приймаємо установку за патентом 2178. Перегонка і ректифікація при цьомубуде здійснюватися в 4-х колонній БРУ: бражна, елюраційна і ректифікаційнаколони, а також колона кінцевої очистки, що працює в режимі повторноїректифікації.
Цедозволить не лише зменшити витрати пари до 35-40 кг/дал, але й збільшити вихідректифікованого спирту, так як зменшиться відбір спирту етилового головноїфракції.
Використанняв схемі закритого обігріву колон являється важливим джерелом економії тепла. Вумовах мелясних спиртових заводів це дозволяє забезпечити живлення котлів на90-95% конденсатом гріючого пару, різко скоротити витрати на хімічне очищенняживильної води.
Отжедля монтажу на даному заводі вибираємо брагоректифікаційну установку непрямоїдії. Вона стабільна в роботі, легка в керуванні та регулюванні, на нійодержують спирт високої якості. Ректифікаційна колона у неї повна збагатоковпачковими тарілками і працює під тиском.

2.Біохімія та мікробіологія процесу
 
2.1Загальна характеристика дріжджів
Цукор,що міститься в суслі, зброджується у спирт дріжджами Saccharomyes cerevisiae,які являють собою одноклітинні мікроорганізми, що відносяться до класуаскоміцетів (сумчастих грибів).
Зазвичайдріжджі розмножуються брунькуванням і дуже рідко (в умовах великого дефіцитупоживних речовин) спороутворенням.
Дріжджовіклітини бувають яйцеподібної, еліпсоїдальної, овальної чи витягнутої форми, якаяк і їх довжина (6…11 мкм) залежить від умов росту та виду дріжджів. Відношенняповерхні клітини до її об’єму впливає на швидкість масообмінних процесів міжклітиною та поживним середовищем і, як наслідок, на інтенсивністьжиттєдіяльності дріжджів.
Так,відношення поверхні клітини до об’єму дріжджів Sacch. cerevisiae раси XIIдорівнює 0,46, термотолерантних дріжджів Sacch. Cerevisiae К-81 – 0,5…0,62,дріжджів Schizosaccharomyces pombe – 0,46. Дріжджі раси К-81 накопичують більшебіомаси дріжджових клітин, ніж дріжджі раси XII, при різних значеннях рНсередовища (3,2…4,2) і оптимальній температурі для кожної з них.
Дріжджоваклітина складається із оболонки, цитоплазми та ядра. Зовнішня частина оболонкиутворена полісахаридами типу геміцелюлоз, здебільшого мананом та невеликоюкількістю хітину, внутрішня частина – білковими речовинами, фосфоліпідами іліпоїдами. Оболонка регулює внутрішній стан клітини і має вибірковупроникливість, що суттєво відрізняє її від звичайних напівпроникливих мембран.Товщина клітинної оболонки дріжджів до 400 нм.
Цитоплазматичнамембрана (плазмаламма) має товщину 7…8 нм, розміщена під клітинною стінкою івідокремлює її від цитоплазми. Плазмалемма — головна перешкода, що обумовлюєосмотичний тиск в клітині, обумовлює вибірковий рух поживних речовин ізсередовища до клітини та вивід метаболітів із клітини. Плазмалемма складаєтьсяіз бімолекулярного шару ліпідів, до якого входять білкові молекули. Ліпідизорієнтовані неполярними кінцями всередину, один до одного, а полярними –назовні.
Переміщенняречовин через цитоплазматичну мембрану йде внаслідок молекулярної дифузії і врезультаті активного руху, в якому беруть участь специфічні ферменти, і в цьомувипадку речовини можуть проникати до клітини і проти градієнту концентрацій.Наприклад, амінокислоти швидко проникають до клітини із середовища, навіть якщоїх концентрація у цитоплазмі в 100 — 200 разів вища від концентрації упоживному середовищі.
Цитоплазмамає гетерогенну структуру і тягучу консистенцію. Колоїдний характер їїобумовлений білковими речовинами. Крім них у цитоплазмі містятьсярібозонуклеопротеіди, ліпоїди, вуглеводи та велика кількість води. Цитоплазмамолодих клітин ззовні гомогенна. При старінні в ній з’являються вакуолі,рівномірна зернистість, жирові і ліпоїдні гранули. В цитоплазмі з їїорганоїдами (хондріосомами, мікросомами, вакуолями) і включеннями йдуть важливіферментативні процеси.
Мітохондрії(хондріосоми) мають форму зернинок, паличок чи ниток. Мітохондріальні мембранискладаються з білків (80%) і ліпідів (20%). До складу мітохондрій входять такожполіфосфати, РНК і ДНК. Мітохондрії розмножуються самостійно, репліцируютьвласну мітахондріальну ДНК і продуцирують власні білки. Поживні речовини,проникнувши до клітини, адсорбуються і акумулюються хондріосомами і підпадаютьпід швидкі перетворення внаслідок концентрації в цих осередках клітинивідповідних ферментів. В мітохондріях повністю проходить цикл трикарбоновихкислот і важливіша енергетична реакція – окислювальне фосфорилювання. Тому їхрозглядають як основну «силову станцію» клітини. Тут же проходять реакціїактивування амінокислот в процесі синтезу білка, ліпідів та інших сполук.
Мікросоми(рібосоми) являють собою включення у вигляді субмікроскопічних зернинок, якіскладаються з ліпідів, білків та рибонуклеїнових кислот (РНК), що зумовлюютьсинтез білків за рахунок активованих амінокислот, які поступають ізмітохондріальної системи.
Ядро– невелике шароподібне чи овальне тіло, оповите цитоплазмою та нерозчинне вній. В ядерних структурах відокремлені у вигляді включень дезоксірибонуклеїновакислота (ДНК) та її протеїд (ДНКП), міститься велика кількість РНК.
Обов’язківорганоїд клітини вакуолі –ємкості, наповнені клітинним соком та відокремленівід цитоплазми вакуолярною мембраною. Форма вакуолів змінюється внаслідок рухуі контракції цитоплазми. Вакуоль в молодих клітинах складається з великоїкількості малих ємкостей, в старих – з однієї дуже великої. Клітинний сік являєсобою водний розчин різноманітних солей, вуглеводів, білків, жирів таферментів. У вакуолях скупчуються різноманітні сполуки, які повинні підпадатипід ферментативні перетворення, утворює продукти життєдіяльності та відходи.
Вмолодих дріжджових клітинах жиру зазвичай нема, в зрілих він міститься лишень уневеликої кількості клітин у вигляді малих капель, у старих – крупних капель.
Глікоген– запасна поживна речовина, що накопичується при культивуванні дріжджів насередовищах, багатих цукром, і при нехватці його швидко витрачається. В молодихклітинах глікогену мало, в зрілих – значна кількість (до 40%).
Позовнішньому стану можна визначити фізіологічний стан дріжджів. У виробничихсередовищах одночасно є молоді, зрілі, брунькуючиїся старі та відмерлі клітини.Найбільшою бродильною енергією володіють зрілі клітини.
Дріжджі,що використовують у виробництві спирту, повинні мати високу бродильну енергію(швидко і повністю зброджувати цукри) та анаеробний тип дихання, бути стійкимидо продуктів свого обміну та продуктів обміну сторонніх мікроорганізмів, атакож до зміни складу середовища, виносити велику концентрацію солей та сухихречовин, що містяться в суслі при переробці меляси повністю зброджуватирафінозу. При відокремленні дріжджів із зрілої бражки та використанні їх якхлібопекарських вони повинні відповідати вимогам, висунутим до хлібопекарськимдріжджам по стійкості при зберіганні, під׳ємної сили, зимазній та мальтозній активності.
Збільшеннябродильної активності дріжджів може бути досягнуто різними шляхами:мутагенезом, гибрідізацією та ін. Для отримання рас дріжджів з властивостями,які вимагалися, найбільш ефективним виявився метод гібридизації, тому що присхрещуванні двох батьківських видів дріжджів можна підібрати раси іззаздалегідь відомими властивостями.
Способамигенетичної інженерії отримані високоефективні раси дріжджів, які володіютьамінокислотною активністю. Промислове використання таких дріжджів дозволитьсуттєво прискорити процес зброджування сусла і зменшити витрати оцукрюючиматеріалів.
2.2Умови життєдіяльності дріжджів
Доумов, що забезпечують нормальну життєдіяльність дріжджів, відносяться перш завсе температура, рН та склад поживного середовища.
2.2.1Температура та рН
Дріжджіживуть і розмножуються в обмежених температурних умовах, і для нормальної їхжиттєдіяльності необхідна температура 29 – 30 0С. за дуже великої чидуже низької температури життєдіяльність дріжджів послаблюється чиприпиняється. Максимальна температура для розвитку дріжджів 38 0С,мінімальна 5 0С; при температурі 50 0С дріжджі гинуть.
Оптимальнітемператури для розвитку та виявлення максимальної бродильної активності незавжди співпадають. Дріжджі вирощені при температурі, наприклад, 17 — 22 0С,мають велику бродильну енергію. Зброджування мелясного сусла при температурах,вищих за 30 0С негативно відображається на виході та якостідріжджів, як і відокремлені із зрілої бражкита використовуються вякості хлібопекарних. Ферментативна активність, під׳ємна сила та стійкість таких дріжджів при зберіганнізнижується, тому для вирощування дріжджів і зброджування мелясного сусларекомендується наступний температурний режим: 28 – 290С вдріжджегенераторах, 30 – 31 0С у двох головних бродильних апаратах і28 – 29 0С в кінцевих апаратах.
Припідвищенні температури дикі дріжджі та бактерії розмножуються значно швидшесахароміцетів. Якщо при 32 0С коефіцієнт розмноження диких дріжджіву 2 – 3 рази більше коефіцієнта розмноження сахароміцетів, то при 38 0Свже у 6 – 8 разів більше. Внаслідок прискореного розвитку бактерій збільшуєтьсякислотність бражки. В обох випадках зменшується вихід спирту.
Нажиттєдіяльність дріжджів значною мірою впливає активна кислотність середовища.Йони водню змінюють електричний заряд колоїдів плазмової оболонки клітин ізалежно від концентрації можуть зменшувати чи збільшувати її проникливість дляокремих сполук та йонів. Від значення рН залежить швидкість надходженняпоживних речовин в клітину, активність ферментів, утворення вітамінів. Призміні рН середовища змінюється і напрямок самого бродіння. Якщо рН зсувається влужний край, то збільшується утворення гліцерину.
Життєдіяльністьдріжджів зберігається у рамках рН середовища від 2 до 8; для їх вирощуванняоптимальним являється рН 4,8 – 5. При рН нижче 4,2 дріжджі продовжуютьрозвиватися, тоді як ріст молочнокислих бактерій зупиняється. Цю властивістьдріжджів використовують для пригнічення розвитку бактерій в інфікованомусередовищі, яке підкислюють до рН 2,8 – 4 і витримують визначений час.

2.2.2Склад поживного середовища
Пропотребу дріжджів в поживних речовинах судять за їх хімічним складом, щозалежить від поживної речовини, умов культивування дріжджів та їх фізіологічнихособливостей. Середній елементарний склад дріжджових клітин (%): вуглець 47,водень 6,5, кисень 31, азот 7,5 – 10, фосфор 1,6 – 3,5. вміст інших елементівнезначний (%): кальцію 0,3 – 0,8, калію 1,5 – 2,5, мангану 0,1 – 0,4, натру0,06 – 0,2, сірки 0,2. В дріжджах знайдені мікроелементи (мг/кг): залізо 90-350, мідь 20 -135, цинк 100 – 160, молібден 15 – 65.
Упресованих дріжджах знаходиться 68 – 76% води і 32 – 24% сухої речовини. Взалежності від стану колоїдів в дріжджовій клітині може бути 46 – 53%внутріклітинної вологи і 22 – 27% міжклітинної. При зміні загальної вологостідріжджів змінюється співвідношення між кількістю внутріклітинної та міжклітинноївологи. Видалення 85% води з дріжджів при температурі не вищої від 50 0Смайже не впливає на їх життєдіяльність.
Сухіречовини дріжджів включають в себе 23 28% органічних сполук і 5- 7% золи. Складорганічних сполук наступний (%): білки 13 – 14, глікоген 6 – 8, целюлози 1,8 –2, і жиру 0,5 – 2.
Білок.Дріжджімістять в середньому 50% сирого білку в перерахунку на суху речовину і близько45% дійсного білку. До складу сирого білку входять всі сполуки азоту, до якихвідносяться похідні нуклеїнових кислот, пуринові та піримідінові основи, азотвільних амінокислот.
Глікоген.Привідсутності поживних речовин в середовищі глікоген перетворюється на спирт тадіоксид вуглецю.
Нарядуз глікогеном міститься трегалоза – дуже мобільний резервний вуглець, обумовлюючийстійкість хлібопекарських дріжджів. Вміст трегалози збільшується зі зменшеннямазоту та при рН нижче 4,5.
Жир.Доскладу жиру входять здебільшого олеїнова, ліноленова і пальмітинова кислоти.Він містить 30 -40% фосфатидів.
Зола.Золаскладається з наступних основних окислів (%): Р2О5 – 25 — 60, К2О – 23 – 40, СаО — 1 – 8, МgO – 4 – 6, Na2O – 0,5 –2, SO3 – 0,5 – 6, SO2 – 1 – 2, Fe2O3– 0,05 – 0,7.
Мікроелементи.Вонимають важливе значення для розмноження та життєдіяльності дріжджів, входять доскладу ферментів, вітамінів та інших сполук, що беруть участь в їх синтезі.Мікроелементи впливають на швидкість та характер різноманітних біохімічнихпроцесів. Наприклад, кобальт стимулює розмноження дріжджів, підвищує вміст вклітинах азотистих речовин небілкової природи, перш за все ДНК, РНК і вільнихамінокислот. Він стимулює також синтез вітамінів – рібофлавіна та аскорбіновоїкислоти. Стимулююча дія мікроелементів обумовлена тим, що вони утворюють зферментами металоорганічні та внутрішньокомплексні сполуки. Ефект, що отримаємозалежить від міцності зв’язку ферменту з молекулою субстрату чи активаціїсубстрату в проміжному активному комплексі.
Вітамінита інші фактори росту. Для нормального розвинення і спиртового бродіннядріжджі потребують вітаміни, які являють собою кофактори багатьох ферментів.Сахароміцети у більшій чи меншій мірі можуть синтезувати всі вітаміни, завиключенням біотину, який повинен обов’язково міститись в поживному середовищі.
Ненасиченіжирні кислоти з 18 атомами вуглецю, особливо олеїнова, також являютьсяважливими факторами росту. Стимулюючий вплив олеїнової кислоти спостерігаєтьсятільки при незначній її концентрації, не перевищуючої 0,5 мг/мл. При збільшенніконцентрації швидкість росту дріжджів набагато зменшується.
 
2.2.3Види та джерела харчування
Розрізняютьекзогенне та ендогенне харчування дріжджів: при екзогенному харчуванні поживніречовини потрапляють до клітини із зовнішнього середовища, при ендогенномудріжджі використовують (в основному при голоданні) свої резервні речовини:глікоген, трегалозу, ліпіди азотисті сполуки.
Вуглецевехарчування. Дріжджі (Saccharomyes cerevisiae) використовують вуглець ізрізноманітних органічних сполук: глюкози, маннози, галактози, фруктози (D — форми). Пентози Sacch. cerevisiaeне асимілюють. При відсутності гексозджерелом вуглецю можуть бути також гліцерин, маніт, етиловий та інші спирти,органічні кислоти (молочна, оцтова, яблучна, лимонна).
Слідвраховувати поліауксію – послідовність споживання різноманітних джерел вуглецю.При періодичному культивуванні в першу чергу споживаються глюкоза та фруктоза.Послідовність засвоювання жирних кислот залежить від раси дріжджів, щовикористовуються, та складу цих кислот. Наприклад, оцтова кислота перешкоджаєспоживанню молочної, а молочна – гліколевий. Оцтова кислота і глюкозазасвоюються одночасно. Як правило, в першу чергу засвоюється з суміші теджерело вуглецю, яке забезпечує найбільшу швидкість росту дріжджів.
Прибезперервному культивуванні дріжджів зі збільшенням швидкості розбавленнясередовища в ньому залишається більше вуглецевого компоненту, який засвоюєтьсяостаннім.
Дісахариди,з яких спиртові дріжджі використовують мальтозу та сахарозу, попередньопідпадають під вплив гідролізу відповідними ферментами дріжджів домоносахаридів. При переході від анаеробних умов до аеробних послаблюєтьсяможливість дріжджів зброджувати глюкозу та мальтозу, а сахарозна активність їхпідвищується в 2,5 рази. Дріжджі споживають мальтозу тільки при відсутності всередовищі фруктози та глюкози. Мальтоза зброджується майже повністю під часстаціонарної фази росту дріжджів.
Органічнікислоти мають важливе значення при метаболізмі вуглецю, енергетичному обмінімікроорганізмів, синтетичних та дисиміляційних процесах. Використання кислотжирного ряду в якості джерела вуглецю залежить від виду та раси дріжджів,концентрації кислоти, довжини її вуглецевого ланцюга та ступеня електролітичноїдисоціації. Непоганими субстратами служать кислоти з довжиною вуглецевоголанцюга від С2 до С4 при порівняно низькій концентрації.Калійні солі кислот, що містять у молекулі від 2 до 5 атомів вуглецю,стимулюють ріст дріжджів в 1,4 – 3,3 рази сильніше порівняно з відповіднимикислотами.
Жирнікислоти з середньою довжиною вуглецевого ланцюга (від С6 до С10)в значно меншій мірі споживаються дріжджами і тільки в умовах дуже низькоїконцентрації (0,02 – 0,05%). При більш високій концентрації розвиток дріжджівпригнічується. Жирні кислоти з 12 – 17 атомами вуглецю в молекулі засвоюютьсявибірково в залежності від роду та виду дріжджів.
Будь-якийз проміжних продуктів циклу Кребса (піровиноградна, лимонна, янтарна, фумарола,яблучна кислоти) можуть бути єдиними джерелами вуглецю для життєдіяльностідріжджів.
Азотнехарчування. Дріжджі мають можливість синтезувати всі амінокислоти, що входятьдо складу їх білка, безпосередньо з неорганічних азотистих сполук привикористанні в якості джерела вуглецю органічних сполук — проміжні продуктирозпаду вуглеводів, які утворюються при диханні та бродінні.
ДріжджіSacch. Cerevisiae засвоюють лишень дві форми азоту: аміачний та органічнихречовин. Ці мікроорганізми ефективно використовують азот сульфату і фосфатуамонію, мочевини, аміачних солей оцтової, молочної, яблучної та янтарноїкислот. В присутності цукрів, що зброджуються. Аміачні солі є для дріжджів джереломлише азоту; однак при використанні його звільнюються кислоти, що змінюють рНсередовища. Аміачний азот використовується дріжджами краще, ніж азот багатьохамінокислот.
Амінокислоти– одночасно джерело азоту та вуглецю, при цьому останній засвоюється зкетокислот, що утворюються в результаті відщеплення аміногруп. Можлива ібезпосередня асиміляція амінокислот з поживного середовища, яке містить їхповний набір та будь-який цукор, що зброджується. Як наслідок знижуютьсявитрати цукру середовища на харчування дріжджів та дещо збільшується вихідспирту при бродінні.
Завдякиасиміляції амінокислот забезпечується синтез білка, в тому ж числі і ферментів,активуються деякі ферменти, що вже є в клітині, прискорюється процесбрунькування дріжджових клітин.
Дляспоживання органічного азоту (амінокислот, амідов) багатьом дріжджам необхіднівітаміни (біотин, пантотеновая кислота, тіамін, пірідоксін та ін.). дріжджі незасвоюють такі азотисті сполуки, як білки, бетаїн, холін, пурини та аміни увигляді етіламіна, пропіл- та бутіламіна. Пептиди займають середнє положенняміж амінокислотами та білками. Споживання дріжджами пептидів знижується зпідвищенням їх складності. Деяка кількість пептидів в середовищі поряд з іншимиформами азоту сприяють використанню амінокислот.
Наутворення 10 млрд. дріжджових клітин витрати азоту в умовах анаеробіозускладають 66 – 77 мг, в умовах аеробіозу 37 -53 мг. Про умови культивування тафізіологічний стан дріжджів говорять по вмісту азоту в них, який залежить відскладу середовища, кількості додатково вводимих поживних речовин та від расидріжджів. В дріжджах, що отримують на спиртових заводах, загального азоту 7 –10% (іноді до 12) на суху речовину.
Фосфорнехарчування. В анаеробних умовах дріжджі засвоюють фосфор головним чином у початковомуперіоді бродіння – 80-90% від максимальної кількості в дріжджах. Молодідріжджові клітини, що енергійно розмножуються багатші на фосфор у порівнянні зістарими, що не брунькуються. Наприклад, після 6 годин бродіння дріжджі містять2,15% фосфору на суху речовину, до кінця бродіння – лише 1%.
2.2.4Інші фактори
Швидкістьросту дріжджів залежить від різниці осмотичного тиску в клітині та в суслі: чимвона більша, тим швидше розмножуються дріжджі. В наслідок цього більш активнийфізіологічний стан дріжджів спостерігається при зброджуванні меляси за двохпоточною схемою.
Приобробці спиртових дріжджів ультразвуком в декілька разів підвищуєтьсяактивність інвертази, в деяких випадках стимулюється їх ріст.
Спирти,ефіри та слабкі розчини луг розчиняють липоїдниї речовини клітин дріжджів.спирти навіть у невеликих концентраціях (3 – 4%) гальмують брунькуваннядріжджів. однак в безперервному потоці середовища, що зброджується, дріжджімогуть розмножуватися при відносно високій концентрації спирту (7 – 8 об. %) тапродовжувати зброджування цукрів до концентрації 10 – 12 об. %. розмноженнядріжджів при безперервному зброджуванні залежить головним чином від вміступоживних речовин та менше від кількості спирту в середовищі.
Формалін,кислоти та солі важких металів відносяться до плазматичних отрут. Невеликакількість формаліна (0,09%) порушує нормальну життєдіяльність дріжджів, а доза0,001% гальмує їх брунькування. Зазвичай дози речовин, знижують бродильнуенергію дріжджів, значно вище доз, затримуючих брунькування.
Сірчаниста,азотиста та фтористоводородна кислоти й їх солі в дуже малих концентраціяхперешкоджають нормальному росту дріжджів.
Вільніорганічні кислоти оказують більш інгібіруючу дію на дріжджі, ніж їх солі.Летючі органічні кислоти навіть в незначних концентраціях пригнічують їхрозмноження та прискорюють їх відмирання. Найбільш сильні інгібітори – мелясната капронова кислоти. Особливо чуттєві дріжджі до летючих органічних кислот призниженні рН середовища до 4. в цих умовах через добу в дріжджовій популяціїспостерігається велика кількість плазмолізованних клітин та бруньок.
Мурашинакислота знижує коефіцієнт розмноження дріжджів, не викликаючи при цьомувідмирання клітин. Оцтова кислота — порівняно слабкий інгібітор.
Деяківажкі метали в дуже малих концентраціях вбивають дріжджові клітини (срібло –0,000001%, мідь – 0,005%), а в концентраціях, що не піддаються визначеннюхімічним аналізом, гальмують ріст дріжджів. Бактерицидна дія важких металівзалежить від складу середовища, її кислотності, температури та густинидріжджової популяції.
Вразі присутності фурфуролу в середовищі, що зброджується, зменшується кількістьклітин, що брунькуються, та їх розмір. Навіть при незначному вмісті фурфуролузнижується мальтозна і зимазна активність дріжджів, що були виділені з мелясноїбражки.
Сульфоналу невеликих концентраціях (70 – 100 г на 1 т меляси) не впливає нажиттєдіяльність дріжджів і пригнічує молочнокислу мікрофлору. Хлор, хлорневапно, манганокислий калій, сильно окислюючи органічні сполуки, руйнують їх.
Вбражках з підвищеним вмістом йонів Са, Мg, Fe у дріжджових клітин втрачаєтьсяводна оболонка, через що зменшується йонна сфера й електричний заряд наповерхні клітин і створюються умови для аглютинації дріжджів.
Спиртовіраси дріжджів мають негативний електрокінетичний потенціал: від -7 до -13 мВ,через що вони адсорбують на своїй поверхні меланоїдини з позитивнимпотенціалом. Зі зниженням рН середовища електрокінетичний потенціалмеланоїдинів зростає, у зв’язку з чим збільшується ступінь адсорбції їх надріжджових клітинах. Меланоїдини присвоюють дріжджам темний колір, сприяютьвідмиранню дріжджових клітин, і, як наслідок, приводять до зниження їхферментативної активності, а саме активності інвертази та каталази.
Десорбціяфарбуючи речовин з поверхні дріжджової клітини проходить інтенсивно при рНпромивної води вище 9. При рН близько 3 фарбуючи речовини не десорбуються.
Багатоферментів дріжджів активуються в присутності сульфгідрильних сполук, що містятьSH-групи, таких, як цистеїн, глютатіон. Ці сполуки легко перетворюються одне вдруге, мають важливе значення в активуванні та шелюгуванні дії багатьохокислювально-відновлювальних і гідролітичних ферментів, що визначаютьжиттєдіяльність та обмінні процеси мікроорганізмів.
SH-групиграють важливу роль в ланцюгу окислювально-відновлювальних реакцій, і являютьсянеобхідною ланкою в передаванні електрона від сукцината до кисню повітря черезцитохром. Активність багатьох дегідрогеназ, флавонових та пірідоксалевихферментів пов’язана з наявністю в молекулі вільних SH-груп.
Відновленийглютатіон та цистеїн прискорюють спиртове зброджування внаслідок відновленняSH-групи толових ферментів, що беруть участь в анаеробному та аеробномуокислюванні цукрів. Однак використання цих речовин дуже дорого коштує та економічнонедоцільне; в якості їх аналогів може бути використаний дріжджовий автолізат.
2.3Біохімія бродіння та дихання
 
2.3.1Анаеробний розпад вуглеводів
Ферментативнадисиміляція вуглеводів в анаеробних умовах, що відбувається з виділенняменергії та приводить к утворенню продуктів неповного окислення, називаєтьсябродінням. В цьому процесі акцептором водню слугують органічні сполуки, якіутворюються в реакціях окислення (наприклад, оцтовий альдегід при спиртовомубродінні); кисень у цих реакціях не бере участі.
Схемахімічних перетворень при спиртовому бродінні описується такими послідовностями:
— утворюються фосфорні етери цукрів. Під впливом ферменту гексокинази тааденілових кислот, що є донорами та акцепторами фосфорної кислоти, глюкозаперетворюється в глюкопіранозо-6-фосфат. Аденілові кислоти в дріжджах містятьсяу вигляді аденозинмонофосфату (АТФ), адинозиндифосфату (АДФ) тааденозинтрифосфату (АТФ). Гексокиназа каталізує перенос однієї фосфорної групиз АТФ на глюкозу. При цьому АДФ перетворюється в АДФ, а залишок фосфорноїкислоти приєднується по місцю розташування шостого вуглецевого атома. Діяферменту активується йонами мангану. Подібно до цього йде перетворенняD-фруктози та D-манози. Глюкокіназна реакція визначає швидкість процесубродіння.
— глюкозо-6-фосфат під дією ферменту глюкозофосфатизомерази підпадає під впливізомеризації – перетворенню в глюкозо-6-фосфат. Реакція зворотна та здвигнута убік фруктозо-6-фосфату.
— фруктозо-6-фосфат під дією ферменту фосфофруктокинази приєднує по місцю першоговуглецевого атому другий залишок фосфорної кислоти за рахунок АТФ таперетворюється в фруктозо-1,6-дифосфат. Ця реакція практично не зворотна.Молекула цукру переходить до оксоформи та стає лабільною, що має можливість доподальшого перетворення, тому що послаблюється зв'язок між третім та четвертиматомами вуглецю.
— піддією ферменту альдолази (що активується йонами Со2+, Са2+,Zn2+) фруктозо-1,6-дифосфат розпадається на дві фосфотриози –3-фосфогліцериновий альдегід та фосфодиоксіацетон. Ця реакція зворотня.
— міжфосфотриозами відбувається реакція ізомеризації, що каталізується ферментомтриозофосфатізомеразою. Рівновага встановлюється при 95% 3-фосфогліцериновогоальдегіду та 5% фосфодіоксиацетону.
— віндукційний період, поки що в якості проміжного продукту не утворюється оцтовийальдегід, між двома молекулами 3-фосфогліцеринового альдегіду під впливомферменту альдегідмутази при участі молекули води проходить реакція дисмутації.При цьому одна молекула фосфогліцеринового альдегіду відновлюється, таутворюється фосфогліцерин, друга окислюється в 3-фосфогліцеринову кислоту.Фосфогліцерин у подальших реакціях не бере участі та після відщепленняфосфорної кислоти являється побічним продуктом спиртового бродіння.
Привстановленому процесі окислення 3-фосфогліцеринового альдегіду в3-фосфогліцеринову кислоту проходить складним шляхом. Спочатку вінперетворюється в 1,3-дифосфогліцериновий альдегід, приєднуючи залишокнеорганічної фосфорної кислоти, після цього під дією ферментутриозофосфатдегідрогенази у присутності НАД (нікотинамідаденіндинуклеотиду)окислюється в 1,3-дифосфогліцеринову кислоту. НАД, коли вступає в реакцію зіспецифічним білком, утворює анаеробну дегідрогеназу, яка має властивістьвіднімати водень безпосередньо від фосфогліцеринового альдегіду та іншихорганічних сполук.
— приучасті ферменту фосфотрансферази залишок фосфорної кислоти, що міститьмакроенергетичний зв'язок, передається з 1,3-дифосфогліцеринової кислоти на АДФз утворенням АТФ та 3-фосфогліцеринової кислоти. Енергія, що звільнюється приокисленні фосфогліцеринового альдегіду, резервирується в АТФ.
— піддією ферменту фосфогліцеромутази 3-фосфогліцеринова кислота ізоиерується в2-фосфогліцеринову кислоту.
— врезультаті віддавання води, що викликано перерозподілом внутрішньої енергії,2-фосфогліцеринова кислота перетворюється у фосфоенолпіровіноградну кислоту,яка містить макроенергетичний зв'язок. Реакцію каталізує енолаза, щоактивується йонами Mn2+, Mg2+, Zn2+.
Максимальнадія енолази виявляється в інтервалі рН 5,2 -5,5. При рН 4,2 молекули енолазиагрегуються, при рН 3 – 4 денатурується не зворотно.
— піддією ферменту фосфотрансферази у присутності йонів К+ залишокфосфорної кислоти передається від фосфоенолпіровіноградної кислоти на АДФ,резервуя енергію в АТФ.
— енолпіровіноградна кислота, що утворилася, перетворюється у більш стабільнуформу.
— піддією ферменту карбоксилази від піровіноградної кислоти відщеплюється діоксидвуглецю та утворюється оцтовий альдегід.
— фермент алкогольдегідрогеназа переносить водень з відновленого НАД.Н2 на оцтовий альдегід, в результаті чого утворюється етиловий спиртта регенерується НАД.
2.3.2Аеробний розпад вуглеводів
Вумовах аеробіозу розпад вуглеводів до утворення піровиноградної кислоти триваєтак само, як і при анаеробіозі, але на відміну від нього піровиноградна кислотаповністю окислюється до діоксиду вуглецю та води у циклі три карбонових кіслот– ЦТК. У цьому циклі послідовно відбуваються окисно-відновні реакції, в якихпід дією специфічних дегідрогеназ відбувається перенос водню на молекулярнийкисень – кінцевий його акцептор. Однак перенос відбувається не безпосередньо, азавдяки молекулам-переносчикам, що утворюють так званий дихальний ланцюг.
Прикатаболізмі глюкози утворюються дві молекули піровіноградної кислоти. Спочаткуодна з них підпадає під реакції окислювального декарбоксилірування, врезультаті яких утворюється ацетил-КоА (активована оцтова кислота):
Другамолекула піровіноградної кислоти під дією ферменту піруваткарбоксилазиконденсується з молекулою оксиду вуглецю з утворенням щавєлєвооцтової кислоти:
Привстановленому циклі щавєлєвооцтова кислота утворюється з яблучної (малата).
ОсобистоЦТК починається з конденсації ацетил-КоА з молекулою щавєлєвооцтової кислоти,що каталізується ферментом цитратсинтазою. Продуктами реакції являються лимоннакислота (цитрат) та вільний кофермент А:
Заодин оберт молекули піровіноградної кислоти приєднуються три молекули Н2О,виділяються 5 молекул Н2 та утворюються 3 молекули СО2.
В ЦТК«спалюються»не тільки вуглеводи, але й жирні кислоти (після попередньоїдеградації до ацетил-КоА), а також більшість амінокислот (після видаленняаміногрупи у реакціях дезамінірування чи переамінірування).
Врезультаті аеробного та анаеробного розпадів вуглеводів дріжджам доставляєтьсяенергія та забезпечуються процеси синтезу біомаси різними попередниками. Зщавєлєвооцтової та α-кетоглютарової кислот в результаті відновлювальногоамінування та переамінірування утворюються відповідно аспарагінова таглютамінова кислоти. Аспарагінова кислота може утворюватися також із фумаровоїкислоти. Синтез цих двох кислот займає головне місце у синтезі білків звуглеводів. При конденсації фосфодиоксіацетону з альдегідами можутьутворюватися пентози, гексози та різноманітні полісахариди. Для синтезу біомасидріжджі використовують також інші – анаплеротичні – шляхи, наприкладпентозофосфатний шлях. Пентозофосфати – попередники нуклеотидів та нуклеїновихкислот.
Томущо при повному окисленні цукру значно більше звільняється енергії таутворюється реакційно здатних метаболітів для синтетичних процесів, тозбільшується швидкість розмноження та збільшується біомаса дріжджів.
 
2.4Мікроорганізми – супутники дріжджів
Призброджуванні сула дріжджами необхідно захищати їх від сторонніх мікроорганізмівбактерій та диких дріжджів, що заносяться з сировиною, водою та повітрям.Потрапивши в дріжджові та бродильні апарати, вони можуть накопичуватися взначній кількості і навіть витісняти виробничу культуру дріжджів. Контамінуючимікроорганізми споживають з сусла частину поживних речовин, тому вихід спиртузнижується. Крім того вони утворюють органічні кислоти та інші продукти, щоінактивують ферменти оцукрюючи матеріалів і знижують бродильну енергіюдріжджів, в результаті чого в дозрілій бражці підвищується кількістьнезброджених цукрів та крохмалю. Хлібопекарські дріжджі, що були виділені зінфікованої мелясно – спиртової бражки, мають низку ферментативну активність тастійкість.
2.4.1Характеристика сторонніх мікроорганізмів
Молочнокислібактерії. Молочнокислі бактерії бувають циліндричні чи паличкобразні, атакож сферичні чи кулевидні (кокки), грам позитивні, нерухомі,неспороутворюючі. Гетеро ферментні молочнокислі бактерії наряду з молочноюкислотою утворюють летючі кислоти, спирт, діоксид вуглецю та водень.
Оптимальнатемпература для росту більшості молочнокислих бактерій 20 – 30 0С.Термофільні види їх краще розвиваються при температурі 49 – 51 0С.Молочнокислі, як і інші без спорові бактерії гинуть при 70 – 75 0С.
Оцтовокислібактерії. Оцтовокислі бактерії – грам негативні, паличкообразні без споровісуворо аеробні організми, що розвиваються в тих самих умовах, що і дріжджі.Бактерії могуть окислювати етиловий спирт в оцтову кислоту. Деякі види бактеріймогуть окислювати також глюкозу в глюконову кислоту, ксилолу та арабінозу – вксилонову та араба нову кислоти. Етиловий спирт – головне джереложиттєдіяльності оцтовокислих бактерій.
Принакопиченні в суслі, що зброджується 0,01% оцтової кислоти, затримується, а при0,2% пригнічується життєдіяльність дріжджів.
Маслянокислібактерії. Маслянокислі бактерії – сурово анаероби, що мають рухомі великіспороутворюючи палички довжиною 10 мкм. Поряд з масляною кислотою вони можутьутворювати (в меншій кількості) оцтову, молочну, капронову, каприлову та іншікислоти, а також етиловий та бутило вий спирти. Збудники цього зброджуваннярозвиваються головним чином у трубопроводах, насосах та інших прихованихмісцях. Оптимальна температура для росту бактерій 30 – 40 0С, при рНнижче 4,9 вони не розвиваються. Маслянокислі бактерії становлять велику загрозудля спиртового виробництва, тому що масляна кислота, яку вони виробляють,навіть в дуже малих концентраціях (0,0005%) пригнічує розвиток дріжджів.
Гниліснібактерії. Гнилісні бактерії викликають розпад білкових речовин. В аеробнихумовах відбувається повна мінералізація білку аж до діоксиду вуглецю, аміаку,сірководню, води та мінеральних солей. В анаеробних умовах накопичуютьсярізноманітні органічні речовини з різким запахом та отрутні.
Дикідріжджі. Ці дріжджі становлять значну загрозу для спиртового виробництва.Вони споживають багато цукру та утворюють малу кількість спирту. у великійкількості дикі дріжджі негативно впливають на хлібопекарські якості чистихкультур дріжджів. Багато з них перетворюють цукор в органічні кислоти іокислюють спирт.
2.4.2Мікрофлора води та повітря
Уводі для приготування мелясного сусла повинно бути не більше 100 бактерій в 1мл. На спиртових заводах нерідко використовують воду з відкритих водоймищ, вякій знаходиться велика кількість різноманітних мікроорганізмів. В 1 мл такоїводи може знаходитися декілька сотень кислотоутворюючих бактерій.
Найбільшпоширений, надійний та дешевий шлях обеззаражування води – її хлорування. Дляцього використовують гіпохлорит натрія, хлорне вапно, дво- та триосновну сільгіпохлорита кальція, хлорамін та ін.
Повітрядля аерирування сусла в дріжджегенераторах очищують, інакше разом з нимвноситься значна кількість мікроорганізмів, шкідливих для спиртового бродіннята погіршуючи якість хлібопекарських дріжджів. Повітродувки забирають повітря знайбільш віддалених від землі місць (вище даху заводу). Для видалення з повітрязагрубілих частинок на всмоктуючим повітроводі встановлюють олійні фільтри.
Використовуютьтакож фільтри, наповнені також скляною ватою.

2.5Природно чиста культура дріжджів
Длязасівання сусла в бродильних апаратах використовують дріжджі природно чистоїкультури, які відрізняються від чистої культури тим, що їх вирощують в умовахобмеженого потрапляння сторонніх мікроорганізмів, розвиток яких пригнічують.
Температураросту сторонніх мікроорганізмів майже не відрізняється від оптимальноїтемператури росту дріжджів та спиртового бродіння, тому бактеріостатичні умовидля них створюють зниженням активної кислотності сусла до рН 3,8 – 4,0 задопомогою сірчаної чи молочної кислоти. Хоча ці умови менш сприятливі длярозмноження дріжджів, ніж при рН 4,7 – 5,0, вони забезпечують отриманнямікробіологічно достатньо чистих культур.

3.Технологічна частина
 
3.1Опис апаратурно-технологічної схеми
Мелясана завод поступає залізничним транспортом. Із залізничнодорожної цистернимеляса потрапляє у зливну воронку, яка розміщена між залізничними коліями, апотім йде у прийомний збірник, з якого вона шестирінчатим насосом безпосередньоподається на виробництво, або у мелясосховище, а вже звідти по мірінеобхідності меляса відбирається на переробку.
Мелясаподається в напірні збірники, з них вона самопливом потрапляє на ваги, якірозраховані на 10т, з вагів у проміжний збірник, а звідти в 2 заторних апарати,по трубопроводу надходить вода та додається антисептик. В окремому збірникуготується розчин поживних речовин, сюди із складу подається діафоній фосфат(коли немає ортофосфорної кислоти) і карбамід та вода, потім все переміщуєтьсяповітрям. Готовий розчин відцентровим насосом перекачується в мірник розчинупоживних речовин, з якого подається в заторний апарат. З цистерни в мірниксоляної кислоти підходить соляна кислота, яка також поступає до заторногоапарату. Сюди ж додають олеїнову кислоту. Від повітродувки до барботера у заторномуапараті підводиться повітря. Гази, що утворюються при перемішуванні відводятьсягазовим трубопроводом. Періодично заторний апарат та інше обладнаннястерилізується (не менше двох годин) парою.
Заторвитримують не менше 8 годин, а потім передають його на механічний вловлювач, зякого відцентровим насосом перекачується у напірний збірник, з якого мелясачастково (20-25%) подається у бродильне відділення, а решта (70-75%) удріжджегенераторне відділення.
Чистукультуру дріжджів отримують в центральній лабораторії, а потім розводять в АЧК.З АЧК дріжджі перепускаються зтисненим повітрям в држджегенератори. Першийдріжджегенератор заповнюється 8 годин. Вони з’єднані комунікаціями ізаповнюються почергово.
Закачавшиперший дріждігенератор, сюди подається розсиропка із розсиропника. Урозсиропнику меляса доводиться до концентрації 17% сухих речовин, t=24-26 0С,pH=4.95-5.1 і поступає безперервно на всі 5 дріжджегенераторів. За час покизаповнюється перший дріжджегенератор, з другого спускають дріжджі в бродильневідділення, він миється, обробляється хлорним вапном, пропарюється,охолоджується, потім половина дріжджової маси з першого дріжджегенератораперекачується у другий, і розсиропка подається до двох разом. Так заповнюєтьсявся батарея. В дріжджегенераторах дріжджі безперервно продувають утисненимповітрям з розрахунку на 1 м3 первичного середовища 5-7 м3/годповітря, що сприяє кращому живленню дріжджових клітин киснем. Повітря для цьоговідбирається повітродувкою, що знаходиться на вулиці. При керуванні йде сильневиділення піни, яку гасять олеїновою кислотою, що подається вдріжджегенератори, покриваючи сусло плівкою. Гази бродіння з піною, щозалишилась, по трубопроводу йдуть на піновловлювач, в якому є сітка, щозатримує залишки піни, руйнуючи її. Далі гази бродіння уже без піни поступаютьу спиртовловлювач. Водно-спиртова суміш, що утворюється, подається в збірникводно-спиртової суміші.
Дляпідтримання тиску на дріжджегенераторах встановлено вакуум-переривачі.
Концентраціямелясного сусла, приготованого для виробництва, не повинна перевищувати 18%ср., одержати бражку з вмістом спирту не більше 6-6,5%, бо висока концентраціяін активує мальтозу дріжджів.
Вдріжджах міститься 2,5-3% спирту, оптимальна температура бродіння 28-30 0С,кислотність 0,3-0,4 град., рН=4,9. на стадії дріжджегенерування повиннозброджуватись до 30% цукру і накопичуватися 100-120 млн. дріжджових клітин в 1мм.
Призброджуванні цукрів меляси, виділяється багато тепла, яке відводиться завдякиохолоджуваній воді, що подається на змійовик.
Привстановленій роботі дріжджі через спеціальні воронки, що встановлені удріжджегенераторах, подаються у бродильне відділення.
Зрілідріжджі з дріжджегенераторів по комунікаціям самопливом потрапляють в першийголовний бродильний апарат. Одночасно з потоком дріжджів в перший бродильнийапарат подають з напірного збірника розсиропку 55-60%. Подачу розсиропки уперший бродильний апарат продовжують весь час, протягом якого зрілі дріжджіпоступають у цей апарат. Після його заповнення дріжджами ти подачі тудирозсиропки, бражку перепускають у другий бродильний апарат. Одночасно подаютьрозсиропку, в такій кількості, щоб повністю компенсувати цукри, що недодані вдріжджову розсиропку.
Кількістьмеляси, яку слід додати, залежить від початкової концентрації мелясного сусла.Піну, яка утворилася при бродінні, гасять олеїновою кислотою.
Післязаповнення другого бродильного апарату бражку перепускають у третій, четвертийі так далі, до повного заповнення бродильної батареї.
Кількістьрозсиропки, що надходить в обидва бродильні апарати вимірюютьвізуально-щілевими витратомірами.
Зостаннього дозріла бражка відцентровим насосом через фільтри подається надріжджові сепаратори, де відокремлюються дозрілі дріжджі від бражки.
Вуглекислотніпари разом з парами спирту підходять у спиртовловлювач, де спирт вловлюється,вуглекислота направляється у вуглекислотний цех.
Длямиття та стерилізації бродильні апарати звільняють спеціальним насосом.
Технологічнакарта процесу бродіння шляхом по вдосконаленій одно типовій схемі:
— концентраціямелясної розсиропки, що поступає в дріжджегенератори 17,0 % середовища;
— кислотність розсиропки 0,3-04 0Д;
— температура в дріжджегенераторах 28-30 0С;
— кислотність в дріжджегенераторах 0,3-0,5 0Д;
— рНв дріжджегенераторах 5,0-5,2;
— біомаса в дріжджах 20,0-25,0 г/л;
— температура бродіння 28-30 0С;
— кислотність в бродильних апаратах 0,5 0Д;
— вміст алкоголю в зрілій бражці 6,0-8,5 % об.;
— біомаса дріжджів в дозрілій бражці 28-32 г/л.
Дляодержання ректифікованого спирту із бражки використовується брагоректифікаційнаустановка за патентом 2178 з колоною кінцевої очистки.
Зрілабражка відцентровим насосом подається в додатковий підігрівач, в якомупідігрівається на 10-12 0С. потім бражка подається в бражнийпідігрівач, в якому підігрівається до температури 80-90 0С тепломводно-спиртових парів з бражної колони.
Підігрітабражка подається в сепаратор СО2 для видалення з неї вуглекислоти.Гази з сепаратора відводяться в конденсатор, а потім у спиртоловушку.Неконденсовані пари відводяться через зрошувальний вловлювач в атмосферу.
Сепарованабражка поступає на 25 живильну тарілку бражної колони. Бражка виварюється відалкоголю і через гідро затвор барда виводиться в збірник барди.
Бражнаколона може обігріватися як безпосередньо введенням пари з колектора набарботер у виварній камері колони, так і при допомозі кип’ятильників. Востанньому випадку гріючий пар підводиться в його між трубний простір,конденсат граючої пари відводиться в збірник.
Внижню частину кип’ятильника підводиться барда. В трубах кип’ятильника проходитькип’ятіння барди, утворена з неї пара вводиться у виварну камеру колони.
Водно-спиртовіпари з колони спочатку направляються в кип’ятильник елюраційної колони, де вониобігрівають її. Пари конденсуються на половину. Конденсат містить 6-7% спирту,пари подаються у збірник від сепарованої бражки. Далі вони направляються вбражний підігрівач, конденсуються і поступають на тарілки елюраційної колони.
Неконденсованіпари в підігрівачах конденсуються в конденсаторі. Конденсат також направляєтьсяна тарілку елюраційної колони. На виварних тарілках елюрується бражний дистилятводно-спиртовими парами, що підіймаються з кип’ятильника і виварної камери.Головні домішки підіймаються в концентраційну камеру колони.
Бражнийдистилят, що пройшов елюрацію і звільнений від головних домішок, називаютьелюратом і виводять із виварної камери колони на тарілку живленняректифікаційної колони.
Головнідомішки концентрують у верхній частині елюраційної колони, в її дефлегматорі таконденсаторі. Флегму із дефлегматора повертають у елюраційну колону на верхнютарілку, для зрошення і концентрування домішок. Із конденсатора відбираютьфракцію головну етилового спирту.
Фракціюголовну етилового спирту охолоджують в холодильнику і через ротаметр, по якомурегулюють її відбір, і ліхтар, підводять для обміну в спиртовимірюючий апарат.Враховану фракцію головну етилового спирту відводять у зливне відділення.
Елюратвводять на шістнадцяту тарілку ректифікаційної колони. Лютерну воду виводять ізвиварної камери колони гідрозатвором. Із ректифікаційної колони спиртовий парнаправляють в дефлегматор для конденсації, і утворену при конденсації флегмуповертають на верхню тарілку колони. Частину спиртової пари виводять іздефлегматора в конденсатор. Із цього конденсатора відбирають не пастеризованийспирт і направляють його на повторне очищення в елюраційну колону на одну з їїверхніх тарілок. Відбір не пастеризованого спирту регулюють по ротаметру івідводять в елюраційну колону на одну з верхніх тарілок.
Ізкуба колони кінцевої очистки відбирають погон в кількості 2-5%, об’єм якогорегулюють по ротаметру і відводять на шістнадцяту тарілку ректифікаційноїколони. Повторно очищений ректифікований спирт відбирають із верхніх тарілокколони кінцевої очистки.
Спиртохолоджують в холодильнику і через ліхтар і контрольний спиртовимірюючий приладнаправляють у зливне відділення.
Сивушнемасло концентрується на п’ятій – одинадцятій нижніх тарілках ректифікаційноїколони. Із цієї зони сивушно-спиртовий пар направляють в конденсатор, із якогоконденсат подають в змішувач, де змішують з водою та направляють намаслопромивач.
Ззони сімнадцятої, дев’ятнадцятої тарілок відбирають сивушний спирт, якийнаправляють у конденсатор сивушного спирту, з якого через холодильникинаправляють у зливне відділення.
3.2Асортимент і характеристика готової продукції
Асортиментпродукції, що планується випускати на Немирівському спиртовому заводінаводиться в таблиці 3.2.1.
Спиртетиловий ректифікований вищої очистки повинен відповідати вимогам ДСТУ 4221:2003.
Заорганолептичними показниками спирт етиловий ректифікований повинен відповідативимогам, зазначеним в таблиці 3.2.2.
Таблиця3.2.1 — Асортимент продукції, що планується випускати.Назва продукції % від загальної кількості Одиниця виміру Товарна продукція за добу за рік Умовний спирт-сирець у тому числі: 100 дал 10000 3650000 — спирт етиловий ректифікований в/о 96,6 дал 9660 3525900 — спирт етиловий головна фракція 1 дал 100 36500 — сивушне масло 0,4 дал 40 14600 — сивушний спирт 1 дал 100 36500 — витрати при перегонці 0,2 дал 20 7300 — витрати при ректифікації 0,8 дал 80 29200 Хлібопекарні дріжджі т 35 12775
Таблиця3.2.2 — Органолептичні показники спирту етилового вищої очистки.Назва показника Характеристика Зовнішній вигляд Прозора рідина без сторонніх частинок Колір Безбарвна рідина Смак і запах Характерний для кожного сорту етилового спирту, виробленого із відповідної сировини, без присмаку та запаху сторонніх речовин
 
Зафізико-хімічними показниками спирт етиловий ректифікований вищої очисткиповинен відповідати вимогам, зазначеним в таблиці 3.2.3.
Таблиця3.2.3 — Фізико-хімічні показники.Назва показника Норма для спирту
Об’ємна частка етилового спирту, за температури 20 0С, не менше 96,0 Проба на чистоту з сірчаною кислотою Витримує
Проба на окислюваність за температури 20 0С, хв, не менше 15
Масова концентрація альдегідів у перерахунку на оцтовий альдегід в безводному спирті, мг/дм3, не більше 4,0
Масова концентрація сивушного масла; пропіловий, ізопропіловий, бутило вий, ізобутиловий і ізоаміловий спирти в перерахунку на суміш пропілового, ізобутілового та ізоамілового спиртів (3:1:1) в безводному спирті, мг/дм3, не більше 10
Масова концентрація сивушного масла в перерахунку на суміш ізоамілового та ізобутилового спиртів (1:1) в безводному спирті, мг/дм3, не більше 4,0 Об’ємна частка метилового спирту в перерахунку на безводний спирт, %, не більше 0,03
Масова концентрація вільних кислот (без СО2) в перерахунку на оцтову кислоту в безводному спирті, мг/дм3, не більше 15,0
Масова концентрація органічних речовин, що окислюються в перерахунку на оцтово етиловий естер, в безводному спирті, мг/дм3, не більше 30 Проба на форфурол Витримує
Масова концентрація сухого залишку, мг/дм3, не більше 10,0
Головнафракція етилового спирту повинна відповідати вимогам ТУУ 18.401-97 іпоказникам, що наведені в таблиці 3.2.4.
Таблиця3.2.4 — Показники головної фракції етилового спирту.Назва показника Характеристика та норми Зовнішній вигляд Прозора рідина без сторонніх частинок та осаду Колір Прозора рідина з жовтувати або зеленуватим відтінком Запах Характерний для ефірів та альдегідів Обємна частка етилового спирту, %, не менше 92
Масова концентрація альдегідів, в перерахунку на оцтовий альдегід, г/дм3 безводного спирту, не більше 10
Масова концентрація кислот в перерахунку на оцтову кислоту, г/дм3 безводного спирту, не більше 1,0
Масова концентрація ефірів в перерахунку на оцтово етиловий ефір, г/дм3 безводного спирту, не більше 30
Масова концентрація вищих спиртів (сивушного масла), г/дм3 безводного спирту, не більше 1,0 Обємна частка метилового спирту, %, не більше 1,5
Сивушнемасло повинно відповідати вимогам ГОСТ 17071-91, показники наведено в таблиці3.2.5.
Таблиця3.2.5 — Показники сивушного масла.Показники Характеристика та норми Зовнішній вигляд Прозора рідина без механічних домішок. При перемішуванні не повинна утворюватись мутність Колір Від світло-жовтого до світло-коричневого
Температурна межа перегонки при тиску 101,33 кПа (760 мм.рт.ст.), 0С, не менше 120 Об’ємна частка сивушного масла, %, не менше 50,0
Густина при 20 0С, г/см3, не більше 0,837 Показник зазолення, n 20/Д, не менше 1,395
 
3.3Характеристика сировини та допоміжних матеріалів
Сировиноюдля виробництва спирту є меляса. Вона являється побічним продуктом привиробництві цукру.
Мелясапредставляє собою темно-коричневу в’язку рідину із специфічним запахом, щообумовлений продуктами карамелізації цукрів (карамелі) і конденсаціїамінокислот з моноцукрами (меланоїдиини), а також три метиламіном, що єпродуктом розкладання бетаїну і присутній в мелясі в невеликій кількості.
Хімічнийсклад нормальної меляси, що забезпечує нормальний вихід, характеризуєтьсяданими, що приведені в таблиці 3.3.1.
Таблиця3.3.1 — Хімічний склад нормальної меляси.Показники меляси Вміст Сухі речовини (по рефрактометру), % 78,9-84,0 pH (активна кислотність) 6,7-9,5 Лужність, град 0,5-5,0 Кислотність, град 0,0-0,5 Азот (загальний),% 1,56-2,06
Фосфор (Р2О5), % 0,039-0,055
SO2, % 0,012-0,060 Цукор: — по прямій поляризації 47,8-52,5 — інвертний 0,12-1,02 — рафінозний 0,06-1,08 Доброякісність, % 58,8-64,2 Летючі кислоти (в перерахунку на оцтову), % 0,36-1,0 Нітрати, % 0,03-0,30 Нітрити, % сліди

Додопоміжних матеріалів основного виробництва можна віднести формалін, солянакислота, гашене вапно, карбамід, діамонійфосфат, фосфорна кислота.
Тобтофосфору, а нерідко ц азоту, що знаходиться в мелясі недосить для нормальноїжиттєдіяльності дріжджів, тому в неї добавляють в якості першого джерелаортофосфорну кислоту, а в якості другого джерела – сульфат амонію, карбамід чидіафоній фосфат, який містить оба ці елементи.
Дляпідкислення дріжджового сусла в виробництві спирту з меляси використовуютьсірчану або соляну кислоту.
Ввиробництві спирту для мийки обладнання та пригнічення сторонньої мікрофлоривикористовують миючі та антимікробні речовини.
Таблиця3.3.2 — Допоміжні матеріали.№ Найменування матеріалу Стандарти чи технічні умови Вміст основного компоненту Класифікація 1. Вода питна ГОСТ 2874-82 Питна умовно чиста 2. Кислота соляна ГОСТ 1625-89Е Технічна 3. Формалін ГОСТ 1625-89Е СНОН — 37% Технічний 4. Хлорне вапно ГОСТ 1692-85
Clакт –32-35% Технічне 5. Карбамід ГОСТ 2081-92 N – 46.3% Технічний 6.
Кислота ортофосфорна:
-            технічна
— термічна
ГОСТ 6582-80
ГОСТ 10678-76Е
Н3РО4 – не менше 70% 7. Діамонійфосфат ГОСТ 8515-75
Р2О5 – не менше 50%
NH3 – 22.5% Технічний

4.Розрахунок основного та допоміжного обладнання
 
4.1Конструктивний розрахунок ректифікаційної колони
Теоретичнукількість тарілок ректифікаційної колони визначаємо графічно за допомогоюпобудови кривої рівноваги та робочої лінії колони.
Дляцього проводимо побудову вищевказаних ліній в масштабі 5мм – 4% мол (додаток№1).
Значеннявеличини /> переводимоу % мол.: />,при цьому знаходимо величину В за формулою (4.1.1.) та відкладаємо її на осіординат:
/>  (4.1.1.)
Величину/> переведемов % мол. і відкладаємо на осі абсцис />/>
Визначаємографічним шляхом число зміни концентрацій верхньої та нижньої частини колони.
Дляверхньої частини колони />
Длянижньої частини колони />
Длянижньої частини колони на ділянці зміни концентрацій в межах х=0,002 %мол. до хn=0,2%мол. необхідну кількість теоретичних тарілок визначаємо за формулою Сореля(4.1.2.):
/> (4.1.2.)

де G– величина парового потоку, кмоль;
Величинарідинного потоку L визначається за формулою (4.1.3.)
/>  (4.1.3.)
де L/– величина потоку елюрату, кмоль;
L/=79,5 кмоль;
L//– величина потоку флегми, кмоль;
L//=80,9кмоль.
/>
Такимчином:
/>
Тодізагальне число тарілок для нижньої частини колони складає (4.1.4.):
/> (4.1.4.)
Тодідійсне число тарілок для нижньої частини колони буде дорівнювати (4.1.5.):
/>  (4.1.5.)
деη – коефіцієнт корисної дії тарілок;
η=0,5.

/>
Приймаємоnд=11 шт.
Враховуючинеможливість точного визначення числа тарілок графічним шляхом приймаємо зурахуванням визначеної графічним шляхом nтв=20 шт.
Прицьому дійсне число тарілок визначемо з урахуванням їх коефіцієнта корисної дії(4.1.6.):
/>  (4.1.6.)
Такимчином загальна кількість тарілок складає (4.1.7.):
/> (4.1.7.)
Швидкістьруху пари у вільному перерізі колони для багатоковпачкових тарілок визначаємоза формулою (4.1.8.):
/> (4.1.8.)
де Аі m – величини, які при відстані між тарілками 170 мм, відповідно дорівнюють:А=0,7, m=0,515.
ρn– визначаємо в залежності від міцності та тиску у верхній частині колони.
ρn=1,3кг/м3.
Прицьому:

/>/>
Площупоперечного перерізу колони визначаємо з урахуванням можливої фор фаски колониза формулою (4.1.9.):
/> (4.1.9.)
Такимчином діаметр колони складає (4.1.10.):
/> (4.1.10.)
Приймаємодіаметр колони 1600 мм при цьому дійсна швидкість парового потоку буде(4.1.11.):
/>/> (4.1.11.)
Висотуколони визначаємо за формулою (4.1.12.):
/> (4.1.12.)
де h– відстань між тарілками, мм;
h=170мм;
h1– відстань від нижньої тарілки концентраційної частини колони до верхньоїтарілки виварної частини колони;
/>  (4.1.13.)

h2– відстань від верхньої тарілки до кришки;
/> (4.1.14.)
h3– відстані від днища до першої нижньої тарілки;
/>  (4.1.15.)
h4– висота кришки;
/> (4.1.16.)
h5– відстань днища від патрубка для виведення лютерної води;
/>  (4.1.17.)
30 мм– товщина днища.
Тоді:
/>
Діаметрипатрубків для підводу та відводу продуктів визначаємо за формулою (4.1.18.):
/>  (4.1.18.)
де G– витрати продуктів, кг/с;
ρ– густина відповідного продукту, кг/м3;
ω– швидкість руху продуктів у патрубку, м/с.
Такимчином діаметр патрубка для відводу водно-спиртових парів має таку величину:
/>
Приймаємодіаметр патрубка 350 мм.
Діаметрпатрубка для вводу елюорату:
/>
Приймаємодіаметр патрубка 60 мм.
Визначаємодіаметр патрубка для відводу спирту-ректифікату з урахуванням загальноїкількості патрубків, що працюють одночасно (4.1.19.):
/> (4.1.19.)
де n– кількість одночасно працюючих патрубків;
n=4.
Приймаємодіаметр патрубка 45 мм.
Діаметрпатрубка для вводу флегми становитиме (4.1.20.):
/>/> (4.1.20.)
де n– кількість одночасно працюючих патрубків;
n=1.
Приймаємодіаметр патрубка 150 мм.
Діаметрпатрубка для відведення лютерної води:
/>
Приймаємодіаметр патрубка 500 мм.
Кількістьрідинної суміші, що циркулює через кип’ятильник знаходимо по формулі (4.1.21.):
/>  (4.1.21.)
Тодідіаметр патрубка для підключення кип’ятильника становитиме:
/>
Приймаємодіаметр патрубка 75 мм.
Площупоперечного перерізу ковпачків приймаємо рівною площі всього перерізу колони,тоді швидкість пари в горловинах ковпачків становитиме (4.1.22.):
/>
Визначаємонеобхідне число ковпачків на тарілці колони (4.1.23.):
/>  (4.1.23.)

де Д1– прийнятий діаметр ковпачків, мм;
Д1=100мм.
/>
Доустановки приймаємо типову тарілку ТСК – Р з діаметром 1600 мм, числомковпачків 66 шт. та діаметром ковпачка 100 мм.
Длястікання рідини встановлюємо три зливні стакани, при цьому висота їх надтарілкою становитиме 5 мм.
Діаметрзливного стакану (4.1.24.):
/> (4.1.24.)
Приймаємодіаметр зливного стакану 50 мм.
4.2Матеріальний баланс ректифікаційної колони
Враховуючи,що густина безводного спирту складає ρ = 0,79 кг/дм3,продуктивність ректифікаційної колони по безводному спирту згідно з рівнянням(4.2.1.) складає:
/> (4.2.1.)
Прицьому, враховуючи, що масовий вміст абсолютного спирту в спирті-ректифікатіскладає 94,2% мас, кількість дистиляту відповідно рівнянню (4.2.2.)становитиме:

/>  (4.2.2.)
Так,як в ректифікаційній колоні здійснюється відбір безводного спирту знепастеризованими спиртами, сивушним спиртом, сивушним маслом, та враховуючийого втрати в лютері визначаємо витрати вищезгаданих продуктів за формулою(4.2.3.):
/>  (4.2.3.)
де:G'n – витрати відповідного продукту; кг/с
xn– процентний вміст безводного спирту у відповідному продукті; % мас.
Такимчином кількість безводного спирту, який виходить з колони разом знепастеризованим спиртом відповідно до формули (4.2.4.) складає:
/>  (4.2.4.)
Тодівитрати непастеризованого спирту відповідно до формули (4.2.5.) становитимуть:
/> (4.2.5.)
Визначаємокількість безводного спирту у сивушному спирті за формулою (4.2.6.):

/> (4.2.6.)
Звідсивитрати сивушного спирту відповідно до формули (4.2.7.) складуть:
/> (4.2.7.)
Кількістьбезводного спирту у погонах парів сивушного масла згідно з формулою (4.2.8.)становитиме:
/>/>  (4.2.8.)
Звідсивитрати погону парів сивушного масла відповідно до формули (4.2.9.) складуть:
/> (4.2.9.)
Витратиспирту при ректифікації складуть 0,8%, таким чином за формулою (4.2.10.)визначаємо кількість вторинної пари:
/> (4.2.10.)
Необхіднакількість елюрату для забезпечення роботи колони за формулою (4.2.11.)становитиме при умові вмісту спирту в ньому 43,93% мас:

/> (4.2.11.)
Такимчином витрати лютерної води визначаємо з рівняння (4.2.12.):
/> (4.2.12.)
/>
Приймаємо,що флегмове число для ректифікаційної колони складає V=4, при цьому витратифлегми, що повертається в колону, відповідно до формули (4.2.13.) складатимуть:
/>  (4.2.13.)
Величинапарового потоку у верхній частині колони відповідно до формули (4.2.14.) маєзначення:
/> (4.2.14.)
 
4.3Тепловий баланс ректифікаційної колони
Рівняннятеплового балансу ректифікаційної колони відповідно до формули (4.3.1.) маєвигляд:
/> (4.3.1.)
де Qдод– тепло для забезпечення процесу ректифікації, кВт;
Q1– тепло, що вноситься в колону з елюратом, кВт;
Q2– тепло, що вноситься в колону з флегмою, кВт;
Q3– тепло, що виходить з колони разом з парами дистиляту та флегми, кВт;
Q4– тепло, що виходить із колони з сивушним спиртом, кВт;
Q5– тепло, що виходить із колони з сивушним маслом, кВт;
Q6– тепло, що виходить із лютерною водою, кВт;
Qвт.– втрати тепла в навколишнє середовище, кВт.
Тепло,що вноситься в колону з елюратом визначається за формулою (4.3.2.):
/>  (4.3.2.)
де Се– питома теплоємність елюрату, кДж/кг град;
Се= 1,183 кДж/кг град;
te– температура елюрату, 0С.
Тоді:
/>
Тепло,що вноситься в колону з флегмою, визначаємо за формулою (4.3.3.):
/>  (4.3.3.)
де Cf– питома теплоємкість флегми, кДж/кг.град;
Cf=3,31 кДж/кг град;
/>

Витратитепла, яке виходить з парами флегми та дистиляту, визначаємо за формулою(4.3.4.):
/> (4.3.4.)
де if– ентальпія флегми, кДж/кг
/>
Витратитепла, яке виходить з колони із сивушним спиртом визначаємо за формулою(4.3.5.):
/> (4.3.5.)
де Cn2–теплоємкість сивушного спирту, кДж/кг.град;
Cn2=3,939 кДж/кг град;
/>
Витратитепла, яке виноситься з потоком сивушного масла визначаємо за формулою(4.3.6.):
/> (4.3.6.)
де in3– ентальпія парів сивушного масла, кДж/кг;
in3=1964,5кДж/кг;
/>

Витратитепла з лютерною водою визначаємо за формулою (4.3.7.):
/> (4.3.7.)
де Cл–питома теплоємкість лютерної води, кДж/кг.град;
Cл=4,187 кДж/кг град;
tл– температура лютерної води, 0С.
tл=1030С;
/>
Такимчином витрати граючої пари складуть (4.3.8.):
/>  (4.3.8.)
де J– ентальпія граючої пари, кДж/кг;
J=2724,8кДж/кг;
tл– температура конденсату, 0С;
tл=1280С.
/> (4.3.9.)
де х-коефіцієнт, що враховує витрати тепла в навколишнє середовище;
х=1,05.

/>
Питомівитрати граючої пари на 1 кг безводного спирту визначаємо за формулою(4.3.10.):
/> (4.3.10.)
/>
4.4Гідравлічний розрахунок ректифікаційної колони
Загальнівтрати тиску на тарільці визначається за формулою (4.4.1.):
/>  (4.4.1.)
деΔрп – опр сухих тарілок, Па;
Δрп.р.– опір паро рідинного прошарку, Па;
Δрб– опір за рахунок наявності поверхневого натягу, для ковпачкових тарілок нимможна знехтувати.
Опірсухої тарілки становитиме (4.4.2.):
/>  (4.4.2.)
де –Σβ – сума коефіцієнтів місцевих опорів.
Дляковпачкових тарілок величину Σβ можна визначити за формулою (4.4.3.):

/>  (4.4.3.)
Такимчином:
/>/>/>
Опірпаро рідинного прошарку визначаємо за формулою (4.4.4.):
/> (4.4.4.)
де z– глибина барботажу, м
Глибинубарботажу визначаємо з формули (4.4.5.):
/> (4.4.5.)
де h– відстань між тарілками;
h=170мм;
W –швидкість руху пари в міжтарілчатому просторі;
W=0,54м/с.
Такимчином:
/>
/>
 
/>

Тоді:
/>
Такимчином загальний опір тарілок становитиме:
/>
 
4.5Розрахунок та підбір допоміжного обладнання
 
Ваги.Длязважування меляси використовують платформні ваги на 10 т. Продуктивність їхвизначається по діаметру, який дорівнює 240 мм. При швидкості самопливу меляси0,25 м/с, витрата секундна її буде дорівнювати відповідно до формули (4.5.1.):
/> (4.5.1.)
Часзаповнення збірника на вагах при 10-тонному навантаженні складе відповідно доформули (4.5.2.):
/>  (4.5.2.)
Кількістьзважувань складе відповідно до формули (4.5.3.):
/> (4.5.3.)
де Щ- добова витрата меляси, т;
10 –граничне навантаження вагів, т.
Тривалістьзважування добової витрати меляси при встановленні одних вагів дорівнюєвідповідно до формули (4.5.4.):
/> (4.5.4.)
Ваговевідділення спиртового заводу працює в одну3 зміну, тому необхідно встановитидвоє десятитонних вагів.
Напірнийзбірник соляної кислоти. Збірник розраховується, виходячи з добовогозапасу, який складає 2,7 м3. Враховуючи коефіцієнт наповненнязбірника, його ємність повинна складати (4.5.5.):
/> (4.5.5.)
Назаводі є збірник об’ємом 5 м3.
Йогорозміри Н=2920 мм.
Д=1770мм.
Напірнийзбірник ортофосфорної кислоти. Добові витрати розчину ортофосфорної кислотискладають 1,1 м3, а враховуючи коефіцієнт заповнення 0,9 об’ємзбірника відповідно до формули (4.5.6). складе:
/> (4.5.6.)
Назаводі є збірник ортофосфорної кислоти V=1,5 м3, з розмірами
Н=1000мм
Д=1380мм.
Збірникрозчину карбаміду. Добова витрата розчину карбаміду складе 1,1 м3.Об’єм збірника при коефіцієнті заповнення 0,9 складе 1,2 м3.
Назаводі є збірник з об’ємом 1,5 м3 і розмірами
Д=1000мм;
Н=1380мм.
Апаратидля антисептування меляси. У відділенні встановлено два апарати об’ємом 44 м3кожний. При коефіцієнті заповнення 0,9 корисна їх ємність дорівнює 44.0,9=40м3.
Працюєвідділення в три зміни. В кожній зміні готується 6 заторів. За добу готуєтьсяпопередньої розсиропки з антисептиком і поживними речовинами 688 м3,а за зміну 223 м3.
Тодіна один затор приходиться 223:6=38 м3. Що вміщується в один апарат.
Насосдля перекачування антисептованої меляси. При добовій витратіантисептованого сусла 688 м3/год, його подається в напірнийзбірник 29 м3.
Встановлюютьдва насоси СОТ – 30. Їх характеристика:
Q=30м3/год;
Н=25м;
N=10кВт;
n=1600об/хв.
Напірнийзбірник сусла. Ця ємкість повинна вміщати тридцятихвилинний запас сусла(4.5.7.):
/> (4.5.7.)
де –Vас – часова витрата сусла, м3;
0,9 –коефіцієнт заповнення збірника.
/>

Назаводі встановлено збірник об’ємом 19,6 м3 з розмірами
Д=2350мм;
Н=3600мм.
Діаметрпатрубків для меляси – 125 мм, для води – 100 мм.
Дріжджегенератори.Згідноданих Колоскова загальний об’єм дріжджегенераторів для одно потоковоївдосконаленої схеми повинен складати 30 м3 на тисячу дал добовоїпродуктивності заводу. Для даного проекту це 300 м3.
Довстановлення приймаються дріжджегенератори об’ємом 72 м3.
Приспіввідношенні висоти до діаметра 1,5:1, розміри їх будуть:
Д=4220мм;
Н=6330мм.
Піноловушка.Об’ємїї повинен складати 40% від об’єму одного дріжджегенератора, тобто 28,8 м3.
Назаводі встановлена ловушка об’ємом 30 м3 з розмірами:
Д=3,0м;
Н=4,5м.
Апаратчистої культури. Об’єм великого АЧК повинен складати 25% від об’ємудріжджегенератора. Відповідно до формули (4.5.8.) він складатиме:
/> (4.5.8.)
Назаводі встановлений великий АЧК при співвідношенні Н: Д=1,6:1 розміри йогобудуть дорівнювати відповідно з формулою (4.5.9.):
/>. (4.5.9.)
/>

Ємністьмалого АЧК повинна складати 2,5% від об’єму дріжджегенератора. Відповідно доформули (4.5.10.) він складатиме:
/>/> (4.5.10.)
Назаводі встановлений малий АЧК з розмірами:
Д=1,2м;
Н=1,44м.
Спиртоловушкадріжджегенераторного відділення. З метою зменшення втрат спирту звидаляємими в атмосферу СО2, встановлюємо у відділенні спиртоловушкуз розмірами:
Н=5250мм;
Д=300мм.
Бродильнийапарат. Розрахунок дріжджебродильної батареї проводять по спиртозйому зодиниці геометричного об’єму.
Визначившизагальну геометричну ємність дріжджегенераторів Vдр за формулою(4.5.11.):
/>  (4.5.11.)
де10000 – добова продуктивність заводу;
7,5 –спиртоз’єм з 1 м3 бродильного апарату.
Об’ємбродильної батареї знаходимо відповідно до формули (4.5.12.):
/> (4.5.12.)
/>
Назаводі є 12 бродильних апаратів по 120 м3, загальна ємність 1440м3.Розміри апарату:
Д=4700мм;
Н=6500мм.
НаНемирівському спиртовому заводі встановлена бражна колона діаметром 2200 мм,яка має 28 сітчастих тарілок і забезпечує продуктивність 10000 дал спирту задобу.
Висотаколони 16095 мм. маса 3246 кг.
Бражнаколона комплектується трьома підігрівачами бражки з поверхнею теплообміну 64,5м2 кожний:
діаметром1000 мм,
довжиною4132 мм,
масою3246 кг.
Однієюводяною секцією підігрівача бражки з поверхнею теплообміну 31 м2:
діаметром600 мм,
довжиною3445 мм,
масою983 кг.
Встановлено,що на 100 дал/год продуктивності апарату по спирту необхідно мати 0,35 м3эмносты сепаратора. При годинній продуктивності апарата по спирту 417 дал. Заформулою (4.5.13.) визначаємо об’єм сепаратора:
/>  (4.5.13.)
При /> (4.5.14.)
ПрийнявшиН=2Д, знаходимо V відповідно до формули (4.5.15.):

/> (4.5.15.)
Звідси:
/>
/>
Назаводі встановлений типовий сепаратор бражки:
діаметром1200 мм;
висотою2107 мм;
масою412 кг.
Сепараторкомплектується конденсатором:
площаповерхні теплообміну 31,5 м2;
діаметр700 мм;
висота3537 мм;
маса940 кг.
Кип’ятильникбражної колони. Для закритого обігрівання колона оснащена кип’ятильником:
поверхнятеплообміну 125 м2;
діаметр1350 мм;
висота3000 мм.
Елюраційнаколона. На Немирівському спиртовому заводі встановлено елюраційну колонудіаметром 2000 мм з 42 багатоколпачковими тарілками, яка забезпечуєпродуктивність 10000 дал спирту за добу. В концентраційній її частинізнаходиться 26 тарілок, а у виварній – 16.
Висотаколони (4.5.16.):
/>  (4.5.16.)

де h1– висота кубової частини, 475 мм;
h2– висота між вивильною та концентраційною тарілками концентраційної частини;
h2=2.h=2.230=460мм  (4.5.17.)
h3– відстань від верхньої тарілки до верху колони;
h3=1,5.h=1,5.230=345 мм (4.5.18.)
/>
 
Дефлегматорелюраційної колони. Встановлено два пятиходових мідних дефлегматори:
поверхнятеплопередачі 49,5 м2;
діаметртруб 32 мм;
діаметрдефлегматора 900 мм;
висотадефлегматора 2500 мм.
Конденсатор.Поверхнятеплообміну конденсатора становить 20% від поверхні теплообміну дефлегматора:
/> (4.5.19.)
де –F1-поверхня теплообміну дефлегматора;
2 –кількість дефлегматорів.
/>
Увідділенні встановлюється конденсатор з поверхнею теплообміну 28 м2з розмірами:
діаметрконденсатора 600 мм;
діаметртруб 25 мм;
висота1500 мм.
Ловушка.Оксидвуглецю та інші гази, які не конденсуються, виносять з собою деяку кількістьпарів спирту. В такому випадку поверхня теплопередачі не повинна перевищуватиповерхню більшого конденсатора, тобто 19,8 м2./>
Дляцієї мети встановлено конденсатор:
поверхнятеплообміну 20 м2;
діаметр700 мм;
висота1500 мм.
Кип’ятильникелюраційної колони. Для закритого обігрівання колони встановлюєтьсякожухотрубний кип’ятильник:
поверхнятеплообміну 17 м2;
діаметр700 мм;
висота1500 мм.
Ректифікаційнаколона. Для забезпечення добової продуктивності 10000 дал безводногоспирту за добу встановлюється три ректифікаційні колони діаметром 2000 мм з 72багатоковпачковими тарілками. Відстань між тарілками 230 мм.
Увиварній частині знаходиться 20тарілок, а в концентраційній 52 тарілки. Висотаколони 21140 мм.
Дефлегматори.Встановлюєтьсяпо два дефлегматори на кожну ректифікаційну колону з розмірами:
поверхнятеплообміну 100 м2;
діаметр1000 мм;
довжиною1500 мм.
Конденсаторректифікаційної колони. Встановлюється конденсатор:
поверхнятеплообміну 50 м2;
діаметр800 мм;
висота2500 мм.
Холодильникректифікованого спирту. Встановлений типовий холодильник:
поверхнятеплообміну 90 м2;
діаметр950 мм;
висота3250 мм.
Ловушка.Гази,які не конденсуються, виносять з собою деяку кількість парів спирту та їх зконденсатора ректифікаційної колони направляють в ловушку:
поверхнятеплообміну 25 м2;
діаметр650 мм;
висота2500 мм.
Кип’ятильникректифікаційної колони. Кожна колона оснащена виносним кип’ятильником:
поверхнятеплообміну 150 м2;
діаметр100 мм;
висота2000 мм;
кількістьтруб 250 шт.
Конденсаторпарів сивушного масла. Встановлено мідний вертикальний теплообмінник:
поверхнятеплообміну 7,11 м2;
діаметртруб 25 мм;
висотатеплообмінника 1500 мм;
діаметртеплообмінника 400 мм.
Холодильникголовної фракції. Встановлено холодильник головної фракції з такими розмірами:
діаметр400 мм;
висота2550 мм;
маса378 кг.
Пробнийхолодильник. Встановлено пробний холодильник з такими розмірами:
поверхнятеплообміну 0,25 м2;
діаметр200 мм;
висота657 мм;
маса35 кг;
кількість2 шт.
Вакуумпереривач. Встановлено вакуум-переривач з такими розмірами:
діаметр300 мм;
висота3500 мм;
маса53 кг;
кількість8 шт.
Колонакінцевої очистки. Приблизну продуктивність колон можна приймати в залежностівід діаметра (4.5.20.):
/> (4.5.20.)
Звідси:
/>
Встановленоколону з характеристиками:
діаметр2000 мм;
висота9400 мм;
кількістьтарілок 50 шт;
відстаньміж тарілками 170 мм.
Дефлегматор.Встановленодефлегматор з такими розмірами:
поверхнятеплообміну 63 м2;
діаметр900 мм;
довжина3250 мм;
маса2006 кг.
Конденсатор.Встановленоконденсатор з такими розмірами:
поверхнятеплообміну 10 м2;
діаметр400 мм;
висота2650 мм;
маса380 кг.

5.Економічна частина
 
5.1Техніко-економічне обґрунтування доцільності будування підприємства
Вхарчовій промисловості етиловий спирт в основному використовується влікеро-горілчаному виробництві і виноробстві, але значно підвищились вимоги доякості продукції. В багато чому якість лікеро-горілчаних виробів залежить відякості продукції (спирту), що надходить на переробку. Звідси ясно, щопершочергове значення має якість спирту, отриманого на мелясних спиртовихзаводах. З цією метою все більше вдосконалюється технологія, якість обладнання,підвищується кваліфікація його обслуговування. Від цього залежить підвищенняефективності виробництва, ріст продуктивності праці, зниження собівартостіпродукції.
Територіяпідприємства займатиме площу 15га. Тут розміщатимуться основні цехи: спиртовий,дріжджовий, вуглекислотний, а також дільниця випарювання барди.
В 500м на захід від спиртзаводу розміщена станція Немирів. Дві гілки залізничнихколій заходять на територію підприємства. По одній з них цистерни з мелясоюподаються до мелясних зливів, а по іншій проводиться відвантаження спиртузалізничними цистернами.
5.2Техніко-економічна характеристика підприємства, що будується
Немирівськийспиртзавод складається з таких основних цехів: спиртово дріжджовий цех,вуглекислотний цех, дільниця випарювання барди, котельня, електроцех, КІП,транспортний цех. На чолі кожного цеху стоїть начальник цеху, щопідпорядковується головному інженеру і директору.
Вякості палива на спиртовому заводі використовується газ, що надходить відВінницької НГДУ. Добова потреба в топливі 80 м3.
Електроенергіюзавод отримує від АК «Вінницяобленерго».
Водана технологічні потреби використовується із двох артезіанських свердловинглибиною 700м кожна.
Сировиноюдля виробництва спирту є меляса. Вона поступає на завод із ряду підприємств. Восновному це заводи Вінницької області. Основний постачальник меляси Вінницькийцукровий завод. Меляса надходить з заводів в залізничних цистернах чиавтоцистернах.
Підчас будівництва передбачається перевести обігрів елюраційної колони з гостроїпари на пари, що виходять із бражної колони. Це дозволить зменшити витратигріючої пари, а отже зменшити собівартість продукції.
Підчас будівництва спиртового заводу передбачається зменшення собівартостіпродукції за рахунок зменшення витрат на транспортування спирту та сировини.
Такожпроектом передбачається монтаж колони кінцевої очистки. Це дозволить збільшитивихід спирту та покращити його якість, що перш за все передбачає зменшеннясобівартості спирту.
5.3Розрахунки економічної ефективності будівництва
 
5.3.1Розрахунок початкових інвестицій і нормованих оборотних коштів
Кошторисно-фінансовийрозрахунок придбання та монтажу нового обладнання приведений у таблиці 5.3.1.
Длярозрахунку терміну окупності визначаються капітальні витрати і початкові інвестиції:
Всьогопочаткових інвестицій = Вартість будівництва + (Вартість нового обладнання +Транспортні витрати + Заготівельно-складські роботи + Вартість трубопроводів танасосів + Вартість КВП і засобів автоматики + Витрати на запасні частини +Монтажні роботи + Невраховане обладнання) + Оборотні засоби
Зведенийрозрахунок початкових інвестицій (капітальних затрат) наведений у таблиці5.3.2.
5.3.2Розрахунок обсягу виробництва і реалізації продукції
Плануваннявиробничої програми на підприємствах бродильних виробництв здійснюється внаступній послідовності:
— складається розрахунок добової потужності і продуктивності по цехах,відділенням, ділянкам;
— визначається оптимальна тривалість роботи підприємства, цехів, відділень,ділянок;
— наоснові вищевказаних розрахунків визначається плановий обсяг випуску основноїпродукції по усіх видах виробів і в умовній продукції;
— розраховується випуск побічної продукції і відходів виробництва, визначаєтьсяобсяг інших робіт і послуг промислового характеру;
— визначається обсяг виробництва і обсяг реалізації продукції виходячи зпланового обсягу виробництва кожного виду продукції в натуральному вираженні,оптових цін підприємства, роздрібних цін.
Кількістьднів роботи заводу наведено у таблиці 5.3.3.
Таблиця5.3.2 — Зведений розрахунок початкових інвестицій (капітальних затрат).№ п/п Основні засоби Сума, тис. грн 1 Вартість нового обладнання 339,00 2 Транспортні витрати (4,5%) 15,26 3 Заготівельно-складські роботи (1,25%) 4,24 4 Монтажні роботи (8%) 27,12 5 Вартість трубопроводів та насосів (12%) 46,27 6 Вартість КВП і засобів автоматики (4,3%) 16,58 7 Витрати на запасні частини (3%) 11,57 8 Невраховане обладнання та роботи (15%) 151,4 9 Вартість будівлі 59,39 Всього початкових інвестицій 611,44
Таблиця5.3.3 — Розрахунок числа днів роботи підприємства на рік.Підрозділ
Всього
календарних днів Зупинки, днів
Число
днів
роботи Поточний ремонт
Капітальний
ремонт Всього По заводу в цілому 365 10 35 45 320
 
Виробництвоу натуральному виробництво у натуральному і вартісному виразі після будівництвазаводу наведено у таблиці 5.3.4.
Таблиця5.3.4 — План виробництва в натуральному та вартісному виразі (з врахуваннямвитрат).Продукт Обсяг виробництва в натуральному виразі Ціна підприємства за одиницю, грн. Обсяг виробництва, тис. грн. Спирт етиловий умовний, тис. дал, в т.ч. 2720,0 - - Спирт ректифікований в/о, тис. дал 2627,52 20,50 53864,16 Масло сивушне, тис. дал 10,88 5,00 54,40 Спирт сивушний, тис. дал 27,20 5,00 136,00 Фракція головна, тис. дал 27,20 10,00 272,00 Дріжджі хлібопекарські, т 8268,80 1450,00 11989,76 Втрати, тис. дал. 27,20 - - Всього - - 66316,32
Приймаючикоефіцієнт використання потужності на рівні 0,85, а добову продуктивністьобладнання 10 тис. дал. Умовного спирту (за проектом) розрахуємо річнувиробничу потужність заводу (5.3.1.):
ВП />тис. дал.умовного спирту (5.3.1.)
Виробничапрограма спиртового заводу містить дані про кількість спирту-сирцю,спирту-ректифікату, ректифікату вищого очищення, хлібопекарських дріжджів,вуглекислоти, а також спиртових продуктів, що утворяться в результатіректифікації(ефірно-альдегідна фракція, сивушна олія), що повинні бутивироблені підприємством протягом планового року. При цьому враховуються втратиспирту, що виникають у процесі ректифікації. Обсяг виробництва продукції увиробничій програмі встановлюється як у натуральному, так і в грошовомувираженні.
Єдинимвимірювачем обсягу виробництва спирту є спирт-сирець, перерахований настовідсотковий вміст алкоголю.
Коефіцієнти,що визначають вихід продукції при використанні патоки-меляси, встановлені внаступних межах: для спирту-ректифікату I сорту – 0,94-0,97; ефірно-альдегідноїфракції – 0,037-0,047; сивушної олії – 0,0025-0,0035.
Обсягвиробничої програми в вартісному вираженні встановлюється множенням діючих цінодиниці кожного виду виробляємої продукції на загальну їх кількість.
5.3.3Розрахунок чисельності виробничого персоналу та фонду заробітної плати
Наявначисельність працюючих розраховується на основі галузевих норм технологічногопроектування, довідника нормативів чисельності, норм обслуговування, норм часуі виробітку.
Середньосписковачисельність працюючих визначається як добуток наявної чисельності робітників ікоефіцієнта, що дорівнює відношенню номінального до ефективного фонду робочогочасу одного робітника, визначеного на основі розробленого балансу робочогочасу. Розрахунок корисного фонду робочого часу одного робітника в рік наведенийу таблиці 5.3.5.
Длярозрахунку основного фонду заробітної плати робітників за основу беруться їхнаявна чисельність, режим роботи підприємства, цехів і дільниць, тарифнірозряди і годинні тарифні ставки, баланс робочого часу.
Річнийтарифний фонд заробітної плати визначається як добуток кількості відпрацьованихлюдино-днів на денні тарифні ставки.
Фонддодаткової заробітної плати розраховується за тими його складовими, що існуютьна даному підприємстві. Премії розраховуються згідно з преміальним положеннямпідприємства (40%) як відсоток до річного фонду основної заробітної плати.
Таблиця5.3.5 — Розрахунок корисного фонду робочого часу одного робітника в рік.№ п/п Показник Одиниці виміру Кількість 1 Календарний час фонду на рік дні 365 2 Вихідні та святкові дні дні 114 3 Номінальний фонд робочого часу дні 251 4 Чергові відпустки дні 24 5 Ефективний фонд робочого часу дні 227 6 Середня тривалість робочого дня год. 8 7 Ефективний фонд робочого часу одного робітника в рік год. 1816
Доплатиза роботу у нічні години та вечірні години планують 20% годинної тарифноїставки за кожну годину роботи. Оплату за працю у вихідні та святкові (неробочі)дні розраховують як добуток добового фонду основної заробітної плати такількості неробочих днів на рік.
Оплатущорічних і додаткових відпусток можна визначити, виходячи із середньоїзаробітної плати робітників за 1 люд.-день і середньої тривалості відпуски:річний фонд основної заробітної плати плюс всі визначені раніше премії ідоплати відносяться до кількості людино-днів і множаться на середню тривалістьвідпуски (24 календарних днів – мінімальна тривалість відпуски).
Загальнийфонд заробітної плати визначається як сума основної заробітної плати,преміальних виплат, доплат та додаткової заробітної плати.
Розрахунокпроектної чисельності працюючих і фонд заробітної плати підприємства подано утаблиці 5.3.6.
5.3.4Розрахунок статей на виробництво і збут 1 дал. умовного спирту
Постатті «Сировина й основні матеріали». Розраховуємо витрати помелясі. Розрахунок статті «Основна сировина» наведений у таблиці 5.3.7.
Таблиця5.3.7 — Розрахунок статті «Основна сировина».Найменування сировини Норма витрат на 1 дал., т. Вартість за одиницю, грн.. Витрати на 1 дал, грн.. Меляса, тонн/на 1 дал. безводного спирту з урахуванням витрат на дріжджі та транспортуванням 0,04390 224,15 9,84
Постатті «Допоміжні матеріали» планується витрата матеріалів, що беруть участь утехнологічному процесі виробництва чи сприяють цьому процесу, а також витративоди на технологічні цілі (сірчана, соляна чи ортофосфорна кислота, формалін,хлорне вапно, кальцинована і каустична сода та ін.). Кількість і вартістьдопоміжних матеріалів плануються на основі норм їхніх витрат на 1 дал. і діючихцін з урахуванням накладних витрат.
Розрахуноквитрат допоміжних матеріалів наведений у таблиці 5.3.8.
Постатті «Побічна продукція і зворотні відходи» наведений розрахунок утаблиці 5.3.9.
Постатті «Паливо й електроенергія» розрахунки ведуться в звичайному порядку,виходячи з питомих норм витрати і вартості палива й електроенергії. На великихзаводах, особливо де організоване комплексне використання сировини,здійснюється калькулювання пари й електроенергії. Розрахунок витрат палива таелектроенергії наведений у таблиці 5.3.10.

Таблиця5.3.8 — Допоміжні матеріали.Сировина Одиниці виміру Норма витрат на 1 дал. Вартість одиниці, грн.. Витрати, грн. Ортофосфорна кислота кг 0,013 0,20 0,01 Сірчана кислота кг 0,198 0,20 0,04 Соляна кислота кг 0,140 0,20 0,03 Карбамід кг 0,008 1,00 0,01 Вода
м3 8,00 0,03 0,24 Хлорне вапно кг 0,011 0,50 0,01 Діафоній фосфат кг 0,013 0,76 0,01 Всього - - - 0,33
Таблиця5.3.9 — Побічна продукція і зворотні відходи.Назва Одиниці виміру Норма списання витрат на 1 дал. спирту Вартість одиниці, грн. Витрати на 1 дал., грн.. Масло сивушне дал 0,0034 2,50 0,0085 Сивушний спирт дал 0,0118 2,50 0,0295 Фракція головна дал 0,03684 5,00 0,1842 Барда дал 12,9447 0,05 0,647235
СО2 кг 0,3864 0,05 0,01932 Всього - - - 0,888755
Таблиця5.3.10 — Паливо та енергія на технологічні цілі.№ п/п Показник Одиниці виміру Норма витрат енергоресурсів на 1 дал. Ціна за одиницю, грн.. Вартість енергоресурсів, грн.. 1 Паливо м.куб. 5,83 0,33 1,93 2 Пара т. 0,035 2,4 0,08 3 Електроенергія кВТ 0,575 0,18 0,10 Всього - - 2,11
Постаттям витрат «Основна заробітна плата виробничих робітників», «Додатковазаробітна плата виробничих робітників», «Відрахування на соціальні заходи»плануються заробітна плата робітників та відрахування на соціальні заходи, щозайняті на всіх стадіях виробництва спирту. Розрахунок основної заробітноїплати, додаткової заробітної плати та витрат на соціальні заходи наведений утаблиці 5.3.11.
Таблиця5.3.11 — Основна заробітна плата, додаткова заробітна плата та витрати насоціальні заходи.№ п/п Показник На весь випуск, грн.. На 1 дал., грн. 1 Основна заробітна плата 768179,20 0,2824 2 Додаткова заробітна плата 781042,20 0,2871 3 Повний фонд оплати праці 1549221,40 0,5696 4 Нарахування на зарплату (38,3%) 563351,80 0,2181
Постатті «Витрати на утримання і експлуатацію устаткування» витратирозраховуються відповідно до галузевої інструкції з планування і калькулюваннясобівартості продукції і відносяться прямо на кожен вид продукції, щовипускається.
Розраховуютьсявідповідно до власності нового обладнання згідно ставки амортизації(24%), ремонтних витрат (6%), витрат на обслуговування і запасні частини (1,5%):
ВартістьОПВФ в базовому році: 19654000,00 грн.
ВартістьОПВФ в проектному році (5.3.2.):
19654000,00+385610-44900=19994712,50грн. (5.3.2.)
Витратипо статті на весь обсяг після будівництва (5.3.3.):
19994712,50.(0,24+0,06+0,015)=6298334,44 грн. (5.3.3.)
На 1дал. = 6298334,44 / 2720000,00 = 2,32грн. (5.3.4.)
Розрахунокрешти статей та результати розрахунків витрат зводимо до таблиці 5.3.12.

3.3.5Розрахунок ефективності заходу
Наоснові попередніх розрахунків визначимо прибуток.
Прибутокдорівнюватиме за умов незмінного обсягу виробництва різниці цін між 1 дал.спирту, закупаємого у постачальників та собівартості 1 дал. спирту,виробляємого на власному заводі (5.3.5.):
24,60– 16,83 = 7,77 грн. на 1 дал. спирту (5.3.5.)
Тодірічний прибуток складатиме (5.3.6.):
7,77.2627520 = 20415830,40 грн. (5.3.6.)
Отжепри будівництві спиртового заводу, корпорація отримує прибуток від зменшеннявитрат на закупівлю спирту, який складатиме 20415830,40 грн.
Таблиця5.3.12 — Калькуляція 1 дал. спирту ректифікату.№ п/п Показник Витрати на 1 дал., грн. 1 Сировина 9,84 2 Зворотні відходи та побічна продукція 0,89 3 Допоміжні матеріали 0,33 4 Паливо та енергія 2,11 5 Основна заробітна плата 0,28 6 Додаткова заробітна плата 0,29 7 Відрахування на соціальні заходи 0,22 8 Витрати на утримання та експлуатацію устаткування 2,32 9 Загально виробничі витрати (150% від основної зарплати робітників) 0,42 Виробнича собівартість 15,82 10 Адміністративні витрати (250% від основної заробітної плати робітників) 0,71 11 Витрати на збут (2% від виробничої собівартості) 0,30 Загальні витрати 16,83 Норма прибутку,% 26,86 Прибуток 4,34 Ціна виробництва 20,50 ПДВ, 20% 4,10 Оптова ціна підприємства для підприємств-виробників лікеро-горілчаних напоїв 24,60

6.Охорона праці та навколишнього середовища
 
6.1Загальні питання охорони праці
ЗаконУкраїни «Про охорону праці», прийнятий Верховною Радою України 21 листопада2002 року [1], передбачає:
— пріоритет життя і здоров’я працівників, повну відповідальність роботодавця застворення належних, безпечних і здорових умов праці;
— підвищення рівня промислової безпеки шляхом забезпечення суцільного технічногоконтролю за станом виробництв, технологій та продукції, а також сприянняпідприємствам у створенні безпечних та нешкідливих умов праці;
— комплексне розв’язання завдань охорони праці на основі загальнодержавної,галузевих, регіональних програм з цього питання та з урахуванням інших напрямівекономічної і соціальної політики, досягнень в галузі науки і техніки таохорони довкілля;
— соціальний захист працівників, повне відшкодування шкоди особам, які потерпіливід нещасних випадків на виробництві та професійних захворювань;
— встановлення єдиних вимог з охорони праці для всіх підприємств та суб’єктівпідприємницької діяльності залежно від форм власності та видів діяльності;
— адаптацію трудових процесів до можливостей працівника з урахуванням йогоздоров’я та психологічного стану;
— використання економічних методів управління охороною праці, участі держави уфінансуванні заходів щодо охорони праці, залучення добровільних внесків таінших надходжень на цілі, отримання яких не суперечить законодавству;
— інформування населення, проведення навчання, професійної підготовки іпідвищення кваліфікації працівників з питань охорони праці;
— забезпечення координації діяльності органів державної влади, установ,організацій, об’єднань громадян, що розв’язують проблеми охорони здоров’я,гігієни та безпеки праці, а також співробітництва і проведення консультацій міжроботодавцями та їх представниками, між усіма соціальними групами під часприйняття рішень з охорони праці на місцевому та державному рівнях;
— використання світового досвіду організації роботи щодо поліпшення умов іпідвищення безпеки праці на основі міжнародного співробітництва.
6.2Організація управління охороною праці на підприємстві
Службаохорони праці повинна існувати на Немирівському спиртовому заводі, тому що кількістьпрацюючих перевищує 50 чоловік.
Відповіднодо ст. 13 закону України «Про охорону праці» [1] роботодавець зобов’язанийстворити на робочому місці в кожному структурному підрозділі умови працівідповідно до нормативно-правових актів, а також забезпечити додержання вимогзаконодавства щодо прав працівників у галузі охорони праці.
Зцією метою роботодавець забезпечує функціонування системи управління охороноюпраці, а саме:
— створює відповідні служби і призначає посадових осіб, які забезпечують вирішенняконкретних питань охорони праці, затверджує інструкції про їх обов’язки, правата відповідальність за виконання покладених на них функцій, а також контролюєїх додержання;
— розробляє за участю сторін колективного договору і реалізує комплексні заходидля досягнення встановлених нормативів та підвищення існуючого рівня охорони праці;
— забезпечує виконання необхідних профілактичних заходів відповідно до обставин,що змінюються;
— впроваджує прогресивні технології, досягнення науки і техніки, засоби механізаціїта автоматизації виробництва, вимоги ергономіки, позитивний досвід з охоронипраці тощо;
— забезпечує належне утримання будівель і споруд, виробничого обладнання та устаткування,моніторинг за їх технічним станом;
— забезпечує усунення причин, що призводять до нещасних випадків, професійних захворювань,та здійснення профілактичних заходів, визначених комісіями за підсумками розслідуванняцих причин;
— організовує проведення аудиту охорони праці, лабораторних досліджень, умов праці,оцінку технічного стану виробничого обладнання та устаткування, атестацій робочихмісць на відповідність нормативно-правовим актам з охорони праці в порядку істроки, що визначаються законодавством, та за їх підсумками вживає заходів доусунення небезпечних і шкідливих для здоров’я виробничих факторів;
— розробляє і затверджує положення, інструкції, інші акти з охорони праці, щодіють у межах підприємства (далі – акти підприємства), та встановлюють правилавиконання робіт і поведінки працівників на території підприємства, у виробничихприміщеннях, на будівельних майданчиках, робочих місцях відповідно донормативно-правових актів з охорони праці, забезпечує безоплатно працівниківнормативно-правовими актами та актами підприємства з охорони праці;
— здійснює контроль за додержанням працівником технологічних процесів, правил поводженняз машинами, механізмами, устаткування та іншими засобами виробництва, використаннямзасобів колективного та індивідуального захисту, виконанням робіт відносно до вимогз охорони праці;
— організовує пропаганду безпечних методів праці та співробітництво зпрацівниками у галузі охорони праці;
— вживає термінових заходів для допомоги потерпілим, залучає за необхідності професійніаварійно-рятувальні формування у разі виникнення на підприємстві аварій та нещаснихвипадків.
/>

Рисунок6.1 – Схема управління охороною праці на Немирівському спиртовому заводі.
Наслужбу охорони праці згідно з пунктами 2.4.4. і 2.4.5. Типового положення прослужбу охорони праці покладаються обов’язки:
— проведення вступного інструктажу працівників;
— організація підвищення кваліфікації та перевірки знань посадових осіб з питаньохорони праці;
— забезпечення працівників правилами, стандартами, нормами, положеннями,інструкціями та іншими нормативними актами з охорони праці;
— проведення паспортизації робочих місць і визначення відповідності фактичнихпоказників паспортним положенням;
— ведення обліку і розслідування нещасних випадків і профзахворювань та аварій.
— забезпечення безпеки виробничих процесів, устаткування, будівель і споруд;
— професійної підготовки і підвищення кваліфікації працівників з питань охоронипраці, пропаганди безпечних методів роботи;
— вибору оптимальних режимів праці і відпочинку працюючих;
— професійного відбору виконавців для певних видів робіт.
Згідноз законом України «Про охорону праці» [1, с.5] за стан охорони праці напідприємстві несе відповідальність директор Немирівського спиртового заводу.
Основнимичинниками шкідливості у апаратному відділенні є тепловиділення, так як процесперегонки і ректифікації проходить при 1050С. Шум створюють рідини,що рухаються по трубопроводах, а шкідливі гази виділяються із спиртоловушки.
Небезпечніта шкідливі виробничі фактори, що існують на підприємствах за природою діїподіляються на групи: фізичні, хімічні, біологічні та психофізіологічні.
НаНемирівському спиртовому заводі на працюючих впливають такі фактори, щовідносяться до групи фізичних:
-     рухомі машини та механізми;
-     незахищені рухомі елементи виробничого обладнання;
-     підвищена загазованість повітря робочої зони СО2;
-     підвищена температура поверхонь обладнання;
-     підвищений рівень шуму, вібрації;
-     підвищена вологість повітря у окремих відділеннях.
Догрупи хімічних факторів:
-     пари кислот, що використовуються для антисептування меляси;
-     пари спирту, що виділяються з дріждерегенераторів, бродильнихапаратів та іншого обладнання через нещільності.

6.3Перелік шкідливих і небезпечних виробничих чинників
Перелікшкідливих і небезпечних виробничих чинників на Немирівському спиртовому заводіпредставлений у таблиці 6.1. [2].
Таблиця 6.1- Перелік шкідливих і небезпечних виробничих чинників.
Шкідливі і небезпечні
виробничі чинники Джерела їх виникнення
Токсичні речовини (тальк, SiO2, MgO, CaO) Технологічне обладнання Шум, вібрація Технологічне обладнання Електрична напруга V=220/380 В Технологічне обладнання
Вибухо-пожежонебезпечність:
— спирт (tспл= 28 0С); Браго-ректифікаційне відділення Влогість φ= 80-85% Дріжджове відділення
6.4Промислова санітарія
 
6.4.1Шкідливі речовини, які зустрічаються на виробництві
Привиробництві етилового спирту зустрічаються шкідливі речовини, перелік якихнаведений у таблиці 6.2 [3,4,5].
 
6.4.2Метеорологічні умови
Мікрокліматнормується за допустимими нормами тому, що у всіх відділеннях спостерігаєтьсятепловиділення. Тепло виділяється у відділенні дріжджегенерування, бродильному,у відділенні перегонки і ректифікації спирту. Тепло випромінюється відпаропроводів, апаратів, бо всі процеси ідуть з виделенням тепла. Тепловиділяється при реакції бродіння, температура дріждегенераторів і бродильнихапаратів 28-30 0С.

Таблиця6.2 — Характеристика шкідливих речовин, які зустрічаються при виробництвіетилового спирту.Речовина Токсичність  ГДК, мг/м3 Клас небезпеки Карбамід Впливає на органи дихання 10 III
С2Н5ОН Впливає на слизові оболонки, печінку, нирки 1000 IV Тальк Впливає на органи дихання 1 III
Температурау відділенні перегонки і ректифікації перевищує 100 0Стехнологічного обладнання. Все воно теплоізольоване, щоб температура наповерхні не перевищувала 45 0С.
Допустиміта оптимальні значення параметрів метеорологічних умов надані в таблиці 6.3 [6].
 
6.4.3Вентиляція
Длязабезпечення нормованих параметрів мікроклімату в основних виробничихприміщеннях передбачена система вентиляції і опалювання.
Увідділенні дріжджегенерування, бродильному, у відділенні перегонки іректифікації спирту, вуглекислотному передбачена штучна — загально обмінна,приливно-витяжна вентиляція, постійно діюча [6].
Увуглекислотному відділенні крім цього ще передбачена аварійна вентиляція.Опалення в цих відділеннях не передбачене, через велике тепловиділення. Таблиця6.3 – Значення оптимальних та допустимих параметрів метеорологічних умов.Період року Категорія робіт по енерговитратах Температура, оС Відносна вологість, % Швидкість руху повітря, м/с Холодний період року Середньої важкості IIа допустимі 17-23 75 0.3 оптимальні 18-20 40-60 0.2 Теплий період року Середньої важкості IIа допустимі 27-30 не більше 75 0.4 оптимальні 21-23 40-60 0.3
Унепромислових приміщеннях передбачена як природна, так і штучна вентиляція,місцева припливно-витяжна. Також передбачене центральне опалення.
6.4.4Освітлення
Увиробничих, підсобних і побутових приміщеннях використовується природнеосвітлення і штучне [8].
Природнеосвітлення здійснюється через віконні пройоми, що виконані у вигляді заскленихдерев’яних рам. Штучне освітлення здійснюється за допомогою світильників. Крімробочого штучного освітлення є аварійне освітлення, яке дозволяє привідключенні робочого освітлення продовжувати обслуговування окремих видівобладнання і безпечну його експлуатацію, а також безпечну евакуацію людей.
Аварійнеосвітлення здійснюється світильниками з лампами розжарювання, які є в коридорах,на сходах, а також біля пультів управління і панелей КПіА.
Наспиртовому заводі всі роботи відносяться до середньої точності розряду зоровоїроботи — IV.
Коефіцієнтприродної освітленості визначаємо за формулою (6.1.):
енIV=енIII. m. с (6.1.)
енIV=1,5. 0,9 1=1,35%
де: енIV– коефіцієнт природної освітленості (КПО) для IV пояса світловогоклімату;
eнIII — коефіцієнтприродної освітленості для III пояса світлового клімату;
m — коефіцієнтсвітлового клімату (0,9);
c — коефіцієнтсонячного клімату (1 ÷ 0,75).
6.4.5Шум
Шум єодним із найбільш розповсюдженим фактором, що впливає на людину. Він завдаєвеликої шкоди здоров’ю та виробничій діяльності людини. В результаті втоми, щовиникає під дією шуму, збільшується кількість помилок при роботі, підвищуєтьсязагроза виникнення травм, знижується продуктивність праці. Все це є однією зпричин збільшення економічних витрат.
Джереламишуму на Немирівському спиртовому заводі є рух рідин по трубопроводах, та роботанасосів, мішалок та іншого обладнання.
Допустимінорми шуму для спиртових заводів згідно з ГОСТ 12.1.003-83 подано в таблиці 6.5[9].Таблиця6.4 — Характеристика освітлення.Найменування приміщення Площа підлоги, м2 Розряд зорової роботи Освітлення природне штучне Вид освітлення (бокове, верхнє)
КПО,
%
енIV
Нормована освітленість, Еmin, лк Відділення дріжджегенерування 60 VI верхнє 1,35 200 Бродильне відділення 200 VI верхнє 1,35 200 Відділення перегонки і ректифікації спирту 250 VI верхнє 1,35 200

6.5Електробезпека
Зточки зору електробезпеки виробничих приміщень спиртові заводи відносяться дотретьої групи. У відповідності з цим встановлена безпечна напруга 12В,промислова частота 50 Гц, струм – постійний. Проводка у виробничих приміщенняхвиконана ізольованими кабелями.
Вбродильному, апаратному і зливному відділеннях лампи встановлюються увибухонебезпечних світильниках.
Електродвигуниі пускові пристрої до них в бродильному апаратному і зливному відділенняхвиконуються в закритому виконанні.
Дляпопередження виникнення зарядів статичної електрики приймаються слідуючизаходи:
— заземлення трубопроводів, обладнання, резервуарів;
— вприміщеннях, де можуть виникнути заряди статичної електрики підтримуєтьсяпідвищена відносна вологість повітря (до 70%);
— швидкість руху спирту в трубопроводах не повинна перевищувати 5 м/с;
Дляпопередження грозових ударів всі об’єкти забезпечуються блискавкозахистом.Захист від прямих ударів блискавки здійснюється установкою блискавковідводів,які складаються з блискавкоприйомника, заземлювача і струмовідводу.
Таблиця6.5 –Рівень звукового тиску та звуку.№ Професія Рівень звукового тиску цБ в октавних смугах із середньо геометричними частотами, Гц Рівні звуку та еквівалентні рівні звуку 31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 1. Підготовник мелясного сусла 103 99 92 86 83 80 78 76 74 80 2. Апаратник вирощування дріжджів 103 99 92 86 83 80 78 76 74 80 3. Апаратник процесу бродіння 103 99 92 86 83 80 78 76 74 80 4. Апаратник перегонки і ректифікації спирту 103 99 92 86 83 80 78 76 74 80
Для захистувід електростатичної індукції все металеве обладнання з’єднується між собоютак, щоб воно складало єдиний безперервний електричний ланцюг, який заземлюютьв ряді місць [ 10].
Системиблискавкозахисту постійно перевіряються і підтримуються в справному стані [ 10].
6.6Пожежна безпека
Пожежнабезпека підприємства (Немирівського спиртового заводу) повинна відповідативимогам Закону України «Про пожежну безпеку», Правил пожежної безпеки в Україніта вимогам відповідних нормативних актів.
Категоріяприміщення Немирівського спиртового заводу відноситься до категорії А [ 11].Вогнестійкість споруди — I [ 11].
Технологічнеустаткування за нормальних режимів роботи повинно бути пожежобезпечним. Навипадок небезпечних несправностей і аварій необхідно передбачити заходи, щообмежують масштаб і наслідки пожежі.
Технологічнеустаткування, апарати, трубопроводи, арматура, в якій циркулюють речовини, щовиділяють вибухонебезпечні пари, гази та пил, повинні, як правило, бутигерметичними.
Апаратневідділення має бути обладнане автоматичною пожежною сигналізацією.
Усівиробничі приміщення мають бути забезпечені первинними засобами пожежегасіння.До них належать: вогнегасники, пожежний інвентар (покривала з негорючоготеплоізоляційного полотна, ящики з піском, пожежні відра, совкові лопати);пожежний інструмент (гаки, ломи, сокири, тощо).
Такожнеобхідно встановити на території підприємства пожежні щити. До комплектузасобів пожежегасіння, які розміщуються на ньому слід включити: вогнегасники –3, ящик з піском -1, покривало – 1, гаки – 3, лопати – 2, сокири – 2, ломи – 2.
Маєтьсяв наявності пожежний водопровід з гідрантами і пожежними викидними рукавами.
Перелікобов’язкових засобів пожежегасіння наведений у таблиці 6.6.
Таблиця 6.6 — Перелік обов'язкових засобів пожежегасіння.Приміщення Площа, м2 Первинні засоби пожежегасіння (тип) Кількість, шт. Відділення підготовки меляси до зброджування 200
Хімічно-пінні:
ВП-14, ВП-9ММ 4 Дріжджове відділення 60
Хімічно-пінні:
ВП-14, ВП-9ММ 2 Бродильне відділення 200
Порошкові:
ВП-1, ВПС-6, ВПС-10 4 Відділення брагоректифікації 250
Порошкові:
ВП-1, ВПС-6, ВПС-10 5
6.7Охорона навколишнього середовища
Наданому етапі розвитку нашої країни питання охорони навколишнього середовища всечастіше постає гостро.
Вирішенняпитання інтенсивного ресурсо- та енергозбереження в значній мірі допомагаєвирішувати екологічну проблему, тісно пов’язану з викидами відходів виробництвата продуктів згорання енергоносіїв в навколишнє середовище.
Заступенем впливу на довкілля до нешкідливих належать: після спиртова зерновабарда, дріжджі цукроміцети та вуглекислота бродіння, а до шкідливих належать:мелясна барда, головна фракція етилового спирту та сивушне масло.
Щобменше забруднювати навколишнє середовище, барду, що утворюється в результаті перегонкиі ректифікації упарюють і використовують як живлення на полях, для будівництва,як зміцнюючий матеріал, для добування руд.
Вуглекислийгаз, що виділяється в результаті бродіння, вловлюється і потім використовуєтьсядля газування напоїв, як джерело сухого льоду
Щобне забруднювати повітря, гази, що викидаються в атмосферу вбрагоректифікаційному відділенні проходять конденсатор і спиртоловушку дляповного вловлювання спиртових парів.
Привиробництві спирту утворюється велика кількість сильно забруднених стічних вод.
Стічніводи заводу діляться на чотири категорії:
-     теплообмінні;
-     після продування котлів;
-     лютерна вода, конденсати вторинної пари;
-     після миття обладнання, господарсько-побутові стоки, первинна івторинна вода.
Водаумовно чиста надходить на повторне використання, а забруднена на поляфільтрації [12].

Висновок
Виробництвоетилового спирту із меляси на даному заводі можна вважати доцільним таекономічно вигідним. Перш за все через близьке розташування цукрових заводів,що забезпечує зменшення витрат на транспортування меляси, безпосередняблизькість лікеро-горілчаного заводу забезпечує зменшення витрат натранспортування спирту. А встановлення брагоректифікаційної установки непрямоїдії з ректифікаційною колоною повною з багатоковпачковими тарілками, що працюєпід тиском, дозволить отримувати спирт високої якості навіть із меляси знизькими витратами.
Такожвстановлення брагоректифікаційної установки непрямої дозволить не лише зменшитивитрати пари до 35-40 кг/дал, але й збільшити вихід ректифікованого спирту, такяк зменшиться відбір спирту етилового головної фракції.
Використанняв схемі закритого обігріву колон являється важливим джерелом економії тепла. Вумовах мелясних спиртових заводів це дозволяє забезпечити живлення котлів на 90-95%конденсатом гріючої пари, різко скоротити витрати на хімічне очищення живильноїводи.

Списоквикористаних джерел
 
1. Закон України «Проохорону праці», листопад 2002 р.
2. ГОСТ 12.0.003 – 74ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация. – Введ.01.01.76.
3. Лазарев Н. В. Вредныевещества в промышленности. – М.: Химия, 1976. – Ч. І. – 336с.
4. Лазарев Н. В. Вредныевещества в промышленности. – М.: Химия, 1976. – Ч. ІІ. – 400с.
5. Макаров Г. В. И др.Охрана труда в химической промышленности. – М.: Химия, 1980. – 568 с.
6. ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ.Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны. — Введ.01.01.89.
7. СНиП 2.04.05-91 Нормыпроектирования. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. — М.:Стройиздат, 1991
8. СНиП II-4-79.Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования. — М.: Стройиздат,1980. -110с.
9. ГОСТ 12.1.003-83*ССБТ. Шум. Общие требования безопасности. — Введ. 01.01.1980.
10. Бистров В.П. Охранатруда. Справочное пособие для руководителей предприятий, учреждений,организаций, лечебных и учебных заведений. – С., мсп «Ната» 2005 – с.500.
11. ГОСТ 12.1.004-91ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования. – Введ. 01. 07. 92.
12. Родионов А.И., КлушинВ.Н., Торочешников Н.С. Техника защиты окружающей среды. – М.: Химия, 1989. –512 с.
13. Яровенко В.Л.,Маринченко В.А., Смирнов В.А. и др.; Под ред… проф. Яровенко В.Л. Технологияетилового спирта – М.: колос, «Колос-Пресс», 2002. – 465 с.
14. Антипов С.Т., КретонИ.Т., Остриков А.Н. и др.; Под ред. Акад… РАСХН Панфилова В.А. Машины иаппараты пищевых производств. В 2 кн. Кн. 1. – М.: Высшая школа, 2001. – 685с.: ил.
15. Антипов С.Т., КретонИ.Т., Остриков А.Н. и др.; Под ред. Акад… РАСХН Панфилова В.А. Машины иаппараты пищевых производств. В 2 кн. Кн. 2. – М.: Высшая школа, 2001. – 680с.: ил.
16. Цыганков П.С.,Цыганков С.П. Руководство по ректификации спирта. – М.: Пищепромиздат, 2002. –400 с.
17. Научно-техническийпрогресс в спиртовой и ликеро-водочной отрасли промышленности. – М.: Пищеваяпромышленность, 2001. – 256 с.
18. Плевко Е.А.,Бакушинская О.А. Микробиология и химико-технологический контроль дрожжевогопроизводства. – М.: Пищевая промышленность, 1964. – 269 с.
19. Самуилов В.Д.,Олескин А.В. Техническая биотехнология. – Мосск. Университет, 1994. – 200 с.
20. Герасименко В.Г.Биотехнология. Учебное пособие. – К.: Высшая школа, 1989. – 343 с.
21. Мальцев П.М.Технология бродильных производств. – М.: Пищевая промышленность, 1980. – 580 с.
22. Климовский Д.Н.,Смирнов В.А., Стабников В.Н. Технология спирта. – М.: Пищевая промышленность,1967. – 452 с.
23. О состоянии инаправлениях развития производства спирта этилового из пищевого сырья иликероводочной продукции. – М.: Пищевая промышленность, 2005. – 424 с.