Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Совершенствование машинно-аппаратурной схемы производства этилового спирта Ибрагимов Тимур Сафарович

Совершенствование машинно-аппаратурной схемы производства этилового спирта
<
Совершенствование машинно-аппаратурной схемы производства этилового спирта Совершенствование машинно-аппаратурной схемы производства этилового спирта Совершенствование машинно-аппаратурной схемы производства этилового спирта Совершенствование машинно-аппаратурной схемы производства этилового спирта Совершенствование машинно-аппаратурной схемы производства этилового спирта Совершенствование машинно-аппаратурной схемы производства этилового спирта Совершенствование машинно-аппаратурной схемы производства этилового спирта Совершенствование машинно-аппаратурной схемы производства этилового спирта Совершенствование машинно-аппаратурной схемы производства этилового спирта Совершенствование машинно-аппаратурной схемы производства этилового спирта Совершенствование машинно-аппаратурной схемы производства этилового спирта Совершенствование машинно-аппаратурной схемы производства этилового спирта
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Ибрагимов Тимур Сафарович. Совершенствование машинно-аппаратурной схемы производства этилового спирта: диссертация ... кандидата технических наук: 05.18.12 / Ибрагимов Тимур Сафарович;[Место защиты: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики»].- Санкт-Петербург, 2014.- 131 с.

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Литературный обзор по проблеме выбора направления совершенствования промышленного производства этанола 11

1.1 Анализ современных направлений совершенствования промышленного производства этанола из растительного сырья 11

1.2 Анализ традиционных технологических схем производства этанола 12

1.2.1Анализ работ, посвященных способам подготовки зернового сырья к проведению ВТФО 17

1.2.2 Анализ литературных данных по режимам проведения водно-тепловой обработки, осахаривания и сбраживания 26

1.3 Выбор конструкции аппарата для последовательного проведения в нем трех стадий технологического процесса производства этанола 31

1.3.1Анализ научных работ, посвященных изучению процессов, происходящих в рабочем объеме КСИА и подобных ему аппаратах. Постановка задачь исследования. 36

Глава 2. Исследование реологических характеристик водно-зерновых суспензий в процессе их водно-тепловой обработки 39

2.1 Цели и задачи исследования реологических характеистик 39

2.2 Описание методики проведения лабораторных исследований реологических характеристик водно-зерновых суспензий в отсутствии амилолитических ферментов 40

2.3 Результаты исследования реологических характеристик на лабораторной стадии 43

2.3.1 Обработка опытных данных экспериментов без применения ферментных препаратов разжижающего действия 44

2.3.2 Обработка опытных данных экспериментов с применением ферментных препаратов разжижающего действия 56

2.4 Выводы по Главе 2 62

Глава 3. Исследование теплообменных характеристик кожухотрубного струйно-инжекционного бродильного аппарата 64

3.1 Исследование теплообменных характеристик КСИБА 66

3.2 Схема экспериментальной установки 66

3.3 Методика проведения эксперимента 68

3.4 Обработка экспериментальных данных 69

3.4.1 Определение скорости нагрева и охлаждения газожидкостной смеси в трубах КСИА 69

3.4.2 Определение коэффициентов теплопередачи и теплоотдачи в процессах нагрева и охлаждения 70

3.5 Выводы по Главе 3 73

Глава 4. Проведение механико-ферментной обработки, осахаривания и сбраживания сусла высокой концентрации в КСИБА 74

4.1 Схема экспериментальной установки 74

4.2 Методы исследования 77

4.2.1Режимы работы аппарата 77

4.2.2 Расчт необходимого количества дрожжей и их активация 77

4.2.3 Определение концентрации спирта 78

4.3 Проведение эксперимента 78

4.3.1Водно-тепловая обработка 78

4.3.2 Осахаривание 79

4.3.3 Сбраживание сусла 80

4.4 Результаты экспериментов 81

4.4.1 Водно-тепловая обработка и осахаривание 81

4.4.2 Сбраживание осахаренного сусла 88

Основные результаты работы .93

Список литературы 95

Введение к работе

Актуальность работы. Радикальные изменения, произошедшие в структуре российской экономики за последние 20 лет, поставили перед отечественными производителями серьезные проблемы, связанные с конкурентной борьбой за рынки сбыта. Особенно эти изменения затронули спиртовую отрасль промышленности, что отразилось на уменьшении объемов производства этанола отечественными предприятиями.

Спиртовая отрасль промышленности в России традиционно является материалоемкой и энергоемкой. Для получения больших объемов этанола необходимо перерабатывать огромные количества растительного сырья, что требует больших энергозатрат на проведение технологического процесса, снижает рентабельность производства и увеличивает необходимость утилизации отходов спиртового производства. Основными причинами снижения объемов выпуска этанола в Российской Федерации являются высокие себестоимость производимой продукции

и капиталовложения в создание новых производств.

Основными потребителями этилового спирта в промышленных объемах являются следующие отрасли (рис. 1):

В настоящее время уровень

капитальных затрат на создание
нового производства, направленных
на выпуск запланированного объема
продукции, делает ее практически
невыгодной с точки зрения уровня
цены и конкурентоспособности на
Рис. 1. Основные отрасли-потребители отечественном рынке.

этанола в промышленном масштабе

Решение этой проблемы становится возможным при внедрении современных технологий и оборудования, позволяющего их реализовывать. Важным условием, гарантирующим успешное достижение поставленной цели, является наличие на машиностроительном рынке несложного в изготовлении и надежного в эксплуатации малоэнергоемкого оборудования, позволяющего проводить в нем последовательно несколько стадий технологического процесса. Это позволит отказаться от ряда дорогостоящего технологического оборудования и вспомогательных машин (насосов, механических перемешивающих устройств), а также значительно снизить протяженность технологических коммуникаций с установленной на них запорной и регулирующей арматурой. В свою очередь упрощение системы обвязки технологических аппаратов трубопроводами в большой степени снижает опасность микробиологического заражения и удешевляет процесс мойки и дезинфекции.

Разработка такого универсального оборудования на основе теоретических и экспериментальных исследований является актуальной задачей, решение которой позволит в значительной мере упростить машинно-аппаратурную схему производства этанола, а следовательно, повысить рентабельность спиртовых заводов и снизить капитальные затраты на их создание.

Цели и задачи исследования. Целью работы является разработка конструкции аппарата и технологических режимов, позволяющих последовательно проводить в нем несколько технологических стадий процесса производства этанола из зерно-

крахмалистого сырья, их экспериментальная апробация и выдача практических рекомендаций.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

обобщить и проанализировать имеющиеся в научно-технической и патентной литературе данные по технологии производства этанола и его машинно-аппаратурному оформлению;

научно обосновать возможность последовательного проведения нескольких технологических процессов в одном аппарате;

разработать конструкцию аппарата, реализующую поставленную цель;

провести комплексные экспериментальные исследования с целью подтверждения возможности проведения выбранных технологических процессов в предполагаемой конструкции аппарата;

дать практические рекомендации по проведению выбранных технологических режимов в предложенной конструкции аппарата.

Научная новизна.

  1. Предложена и экспериментально подтверждена возможность последовательного проведения трех технологических стадий процесса производства этанола в кожухотрубном струйно-инжекционном бродильном аппарате (КСИБА).

  2. Выполнены комплексные исследования реологических характеристик водно-зерновых суспензий в процессе их водно-тепло-ферментной обработки (ВТФО) в лабораторных условиях и в КСИБА. Получены уравнения для расчета эффективной вязкости суспензий различных гидромодулей в зависимости от скорости вращения ротора реотеста и концентрации ферментов.

  3. Опытным путем определены подходящие дозировки ферментных препаратов разжижающего действия для возможного проведения ВТФО и осахаривания в КСИБА.

  4. Получены эмпирические зависимости изменения концентрации растворимых сухих веществ во времени при проведении ВТФО в КСИБА.

  5. Получены экспериментальные данные по теплообмену при нагреве и охлаждении водно-зерновой суспензии в предложенной конструкции КСИБА, которые могут быть использованы при конструировании.

  6. Впервые получены экспериментальные данные по проведению процесса брожения в КСИБА.

Практическая значимость работы.

  1. Материалы диссертационной работы внедрены в учебный процесс при изложении лекционного курса и проведении лабораторных занятий по дисциплине «Процессы и аппараты биотехнологических производств» для магистров, обучающихся по направлению 151000 «Технологические машины и оборудование» и профилю «Процессы и аппараты пищевых производств».

  2. На основе результатов диссертационной работы разработаны исходные данные и техническое задание на проектирование КСИБА производительностью 100 литров этилового спирта (геометрический объем 1,2 м3) и переданы ОАО «НПО Приборы» для разработки рабочих чертежей.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались на III Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых в г. Бийске (2010г.); 38-й научно-практической конференции по итогам НИР за 2010 год профессорско-преподавательского состава, докторантов, аспирантов и сотрудников университета, СПбГУНИПТ, Санкт-Петербург (2010г.); XLII научной и

учебно-методической конференции, СПбНИУИТМО (2013г.); VI Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых с международным участием в г. Бийске (2013г.).

Научные положения выносимые на защиту.

  1. Научное обоснование технико-технологических решений, выбор и возможность последовательного проведения трех технологических стадий производства этанола в одном аппарате и выбор конструкции аппарата.

  2. Технологические и рабочие параметры проведения процессов ВТФО, осахаривания и брожения в КСИБА.

  3. Результаты экспериментальных исследований на лабораторной стадии и пилотной установке, касающиеся изучения реологических характеристик водно-зерновых суспензий, эффективности проведения ВТФО, теплообменных характеристик КСИБА на стадиях нагрева и охлаждения, интенсивности процесса брожения и выхода этанола в широком диапазоне гидромодулей.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ, в том числе 7 статей в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, списка использованной литературы, 4 приложений. Содержание работы изложено на 94 страницах машинописного текста, содержит 40 рисунков, 11 таблиц. В списке литературы 134 источника, в том числе 20 иностранных.

Анализ традиционных технологических схем производства этанола

В последние десятилетия большое внимание за рубежом уделяется использованию этанола в топливно-энергетических целях. Главным фактором, стимулирующим развитие этого направления, является замена углеводородного сырья на возобновляемые сырьевые источники для производства этанола и, в частности, биоэтанола как основной составляющей автомобильного топлива [3,72]. Минимальная мировая потребность в биоэтаноле для топливных целей оценивается в 200300 млн. дал в год, что более, чем в 3 раза превышает нынешнее производство [3].

Спиртовая отрасль промышленности в России традиционно является материалоемкой и энергоемкой. Для получения больших объемов этанола необходимо перерабатывать огромные количества растительного сырья, что требует больших энергозатрат на проведение технологического процесса, снижает рентабельность производства и увеличивает необходимость утилизации отходов спиртового производства. Основными причинами снижения объемов выпуска этанола в Российской Федерации являются высокие себестоимость производимой продукции и капиталовложения в создание новых производств.

Параллельно с крупнотоннажным производством этанола в России начинают широко развиваться предприятия средней и малой мощности до 100 дал в сутки [56]. Такие предприятия обладают рядом достоинств, связанных с более быстрой окупаемостью, завершенностью производственного цикла, малыми капитальными затратами и т.д. [56]. Тем не менее уровень материальных и энергетических затрат, направленных на выпуск запланированного объема продукции, делает ее практически невыгодной с точки зрения уровня цены и конкурентоспособности на отечественном рынке.

Решение этой проблемы становится возможным при внедрении современных высокоэффективных технологий и оборудования, позволяющего их реализовывать. Важным условием, гарантирующим успешное достижение поставленной цели, является наличие на машиностроительном рынке несложного в изготовлении и надежного в эксплуатации малоэнергоемкого оборудования, позволяющего проводить в нем, последовательно, несколько стадий технологического процесса. Решение этой задачи позволит отказаться от ряда дорогостоящего технологического оборудования и вспомогательных машин (насосов, механических перемешивающих устройств), а также значительно снизить протяженность технологических коммуникаций с установленной на них запорной и регулирующей арматурой. В свою очередь упрощение системы обвязки технологических аппаратов трубопроводами снижает опасность микробиологического заражения и удешевляет процесс мойки и дезинфекции.

Разработка такого универсального оборудования на основе теоретических и экспериментальных исследований является актуальной задачей, решение которой позволит в значительной мере упростить машинно-аппаратурную схему производства этанола, а следовательно, повысить рентабельность спиртовых заводов и снизить капитальные затраты на их создание.

Цели и задачи исследования. Целью работы является разработка конструкции аппарата и технологических режимов, позволяющих последовательно проводить в нем несколько технологических стадий процесса производства этанола из зерно-крахмалистого сырья, их экспериментальная апробация и выдача практических рекомендаций.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: обобщить и проанализировать имеющиеся в научно-технической и патентной литературе данные по технологии производства этанола и его машинно-аппаратурному оформлению; научно обосновать возможность последовательного проведения нескольких технологических процессов в одном аппарате; разработать конструкцию аппарата, реализующую поставленную цель; провести комплексные экспериментальные исследования с целью подтверждения возможности проведения выбранных технологических процессов в предполагаемой конструкции аппарата; дать практические рекомендации по проведению выбранных технологических режимов в предложенной конструкции аппарата. Научная новизна. Научная новизна данной диссертационной работы заключается в следующем: 1. Предложена и экспериментально подтверждена возможность последовательного проведения трех технологических стадий процесса производства этанола в кожухотрубном струйно-инжекционном бродильном аппарате (КСИБА).

Результаты исследования реологических характеристик на лабораторной стадии

Чем меньше гидромодуль (соотношение массы зерна к массе воды), тем раньше и быстрее происходит клейстеризация крахмала и повышение вязкости замеса. Это необходимо учитывать при расчете времени проведения ВТО, т.к. это подтверждает тот факт, что в случае работы на низких гидромодулях сокращается время проведения ВТО, что, несомненно, ведет к экономии электрической и тепловой энергии.

Трудностью работы с высококонцентрированными гидролизатами является резкое увеличение их вязкости при нагреве, что приводит к определенным трудностям при проведении технологических процессов, по причине снижения их текучести, что особенно важно для аппаратов проточного типа. В нашем случае вязкость определяет степень подвижности замеса, которая сначала возрастает, а затем падает с дальнейшим повышением температуры, что требует от аппаратов разваривателей работы при избыточных давлениях. Причиной такого поведения замесов является набухание и клейстеризация крахмальных зерен. Крахмальные гранулы зерна поглощают влагу, окружающую их, свободная влага переходит в связанное состояние. Набухшие крахмальные гранулы удерживают поглощенную жидкость до момента разрыва их клеточных стенок. Для нарушения целостности клеточной стенки крахмальных зерен стандартная схема разваривания крахмалсодержащего сырья предусматривает дополнительную стадию технологического процесса – нагрев замеса до температуры 140-170 С и давления 3-4 атм. В результате воздействия высокими температурами на клеточную стенку происходит ее разрушение и высвобождение содержимого крахмальных зерен. Крахмал переходит в растворенное состояние, и вязкость гидролизата снижается.

Обработка опытных данных экспериментов с применением ферментных препаратов разжижающего действия

Перед нами стояла задача исключить разваривание зернового сырья при повышенных температурах и давлении. Одним из таких способов является применение разжижающих ферментных препаратов амилолитического и целюллолитического действия [6], позволяющие вести процессы водно-тепловой обработки и разваривания крахмалсодержащего сырья при более щадящих температурных режимах.

Ферментные препараты, содержащие целлюлазы (эндоглюканазы, целлобиогидролазы, -глюкозидазы), -глюканазы и ксиланазы, необходимые для гидролиза некрахмалистых полисахаридов, таких как целлюлоза, позволят получить дополнительный источник сбраживаемых углеводов, а воздействуя на растворимую фракцию гемицеллюлоз, снизить вязкость замесов [6].

В соответствии с результатами реологических исследований, изложенных в п. 2.3.1, дальнейшие исследования проводились с наиболее сложными и в то же время, экономически выгодными гидромодулями: 1:3 и 1:2.5.

Каждый цикл экспериментов проводили с двумя идентичными образцами замесов. Один из образцов был оснащен автоматическим перемешивающим устройством (рамная мешалка с частотой вращения 180200 об/мин). Второй образец перемешивали вручную при очередном отборе пробы, т.е. каждые 15 минут в течение 510 секунд. Полученные экспериментальные данные представлены в Приложении 2.

На рисунке 2.11 представлены кривые, характеризующие поведение водно-зерновых суспензий с гидромодулями 1:2.5 в процессе их водно-тепловой обработки с применением ферментных препаратов различной концентрации. Значения эффективной вязкости снимали при максимальной скорости вращения ротора реотеста 100 об/мин. Анализируя результаты, полученные в процессе проведения механико-ферментативной обработки водно-зерновой суспензии на лабораторных моделях, можно выделить несколько основных стадий в соответствии с рисунком 2.11.:

Начало процесса водно - тепловой обработки зернового сырья Вносили ферментные препараты (Дистицим БА-Т, Дистицим XL) в теплую воду с температурой 50 0С, далее вносили необходимое количество зерна и складывали замес при непрерывном перемешивании рамной мешалкой с частотой вращения 180200 об/мин. Второй образец перемешивался стеклянной палочкой 10-15 секунд во время отбора пробы каждые 15 минут.

На этом этапе происходит активация внесенных ферментных препаратов. Жидкая фаза, содержащая ферментные препараты, под воздействием температуры изменяет вязкость, часть ее переходит в структуру зерна. Происходит первичное снижение вязкости водно-зерновой суспензии. При приближении температуры к отметке в 6570 С происходит связывание влаги и начало процесса клейстеризации крахмала. Процесс перемешивания не прекращался.

На этом этапе полностью активированы ферменты амилолитического действия, оказывающие влияние на снижение вязкости водно-зерновой суспензии. Набухшие крахмальные зерна теряют свою эластичность под действием ферментов, и их содержимое переходит в раствор. Происходит резкое падение вязкости замеса. Процесс перемешивания не прекращался.

Как видно на рисунке 2.11., при достижении температуры отметки в 6263 0С начинается наибольшее увеличение вязкости суспензий. Причм, чем меньше гидромодуль суспензии, тем резче происходит это увеличение. Исследования показали, что в образце, оснащенном электрической мешалкой, под воздействием механической энергии проходят все описанные выше стадии процесса ВТО быстрее, чем в образце с периодическим перемешиванием вручную.

Определение скорости нагрева и охлаждения газожидкостной смеси в трубах КСИА

Погрешность при расчетах по уравнению 4.2. составляет не более 11 %. Из рисунка 4.14. можно сделать вывод, что для гидромодулей 1:4 и 1:3.5 (низкоконцентрированных) процесс брожения заканчивается уже на третий день. Для более концентрированных гидромодулей 1:3 и 1:2.5 трех дней не достаточно. Процесс брожения заканчивается только на четвертый день. Данное явление можно объяснить особенностью и наличием «сложных условий брожения», характерных для высококонцентрированных замесов, что связано с проблемой отвода продуктов жизнедеятельности от клеток дрожжей и подвода питательной среды к клеткам. Для сусла низкой концентрации процесс интенсификации тепло- и массообмена обусловлен всплыванием пузырьков углекислого газа.

С целью возможной интенсификации процесса брожения сусла высокой концентрации, были проведены дополнительные исследования, основной задачей которых было исследование влияния периодического циркуляционного перемешивания на процесс. В качестве исследуемого образца был выбран наиболее концентрированный и интересный с экономической точки зрения гидромодуль

Все технологические режимы ВТФО остались прежними. При проведении процесса сбраживания было принято решение о проведении циркуляционного перемешивания с периодичностью каждые 12 часов по 30 минут.

Из результатов проведенного опыта видно, что интенсивное циркуляционное перемешивание с заданной нами периодичностью не привело к интенсификации процесса брожения, а наоборот, способствовало его ингибированию. Чтобы более подробно разобраться в причинах данного явления, проводился анализ состояния клеток дрожжей, контроль количества живых, почкующихся и мертвых клеток.

Подсчет живых, мертвых и почкующихся клеток дрожжей под микроскопом с применением «Камеры Горяева». Увеличение в 90 раз Проведенный анализ состояния клеток дрожжей показал, что при одинаковом первоначальном засеве дрожжей в сусло, общее количество клеток дрожжей (живых, мертвых и почкующихся) в образце с перемешиванием многократно превышало количество, полученное в образце без перемешивания. Доля мертвых клеток в образце с перемешиванием преобладала. Можно сделать вывод о том, что процесс периодического перемешивания, при проведении сбраживания сусла высокой концентрации, скорее всего, необходим для интенсификации процессов тепло и массообмена на клеточном уровне, обеспечивающее максимально комфортные условия для метаболизма дрожжей. В то же время столь большая доля мертвых клеток, предположительно, свидетельствует о «травмировании» клеток рабочим органом центробежного насоса при проведении циркуляционного перемешивания. Таким образом, сделать однозначный вывод о необходимости проведения процесса периодического перемешивания при сбраживании высококонцентрированного сусла в КСИБА нельзя. Это тема ни одной диссертации. Но на данный момент можно с уверенностью констатировать, что проведение водно-тепловой обработки высококонцентрированных ячменных гидролизатов, процесса осахаривания и сбраживания высококонцентрированного сусла в кожухотрубном струйно-инжекционном бродильном аппарате возможно. Полученные значения по содержанию спирта в зрелой бражке соответствуют спецификации действующих спиртзаводов. Можно предположить, что дальнейшие исследования процессов производства этилового спирта в КСИБА могли бы быть направлены на их оптимизацию. Возможные пути оптимизации представлены на блок-схеме ниже, рисунок 4.16.

Расчт необходимого количества дрожжей и их активация

В нашем случае основной целью проведения стадии брожения в кожухотрубном струйно-инжекционном бродильном аппарате было доказательство осуществления такой возможности, что позволило бы избавиться от целого ряда дополнительных единиц оборудования: охладителя сусла, аэратора сусла, бродильного чана, арматуры, перекачивающих насосов и т.д.

После проведения процесса осахаривания сусло охлаждалось до температуры 2530 0С, при этом подача свежего воздуха в газовую камеру КСИБА была открыта клапаном 9, а клапан магистрали циркуляции воздуха 10 был перекрыт. Поток сусла, проходя через трубы КСИБА, насыщался кислородом воздуха путем внесения его со струей в газовой камере, что необходимо для первой стадии процесса брожения. При достижении суспензией температуры брожения в емкость-накопитель 2 через патрубок 8 вносили суспензию спиртовых дрожжей в заданном количестве.

Для активации дрожжей осуществлялась циркуляция суспензии в течение 10 минут по трубам КСИБА при помощи циркуляционного насоса 3 и открытой подачи воздуха в газовую камеру. Аэрация сусла необходима для первичной активации уже внесенных дрожжей, а также создания условий, благоприятных для их размножения и получения молодых клеток, готовых к переработке сахаров в спирт. Затем запорную арматуру перекрывали, аппарат переводили в режим брожения. Для сброса избыточного давления СО2 устанавливали гидравлический затвор. Процесс брожения проводили в течение 96 часов. Ежедневно на стадии брожения осуществлялось кратковременное (12 мин.) включение циркуляционного насоса в целях перемешивания субстрата и отбора проб для определения выхода спирта. На определенных этапах эксперимента проводились опыты по определению влияния процесса циркуляционного перемешивания субстрата на процесс брожения.

Результаты экспериментов

В процессе проведения экспериментов контролировались следующие технологические параметры: температуры в точках tk, tx1, tx2, tn1, tn2, объемные расходы тепло- или хладоносителя с использованием счетчика объемного расхода, расход суспензии объемным методом, концентрация сухих растворенных веществ, коэффициент эффективной вязкости суспензии при заданных значениях числа оборота ротора реотеста. Полученные экспериментальные данные сведены в таблицы 4.14.5 Приложения 4. 4.4.1 Водно-тепловая обработка и осахаривание Данные стадии технологического процесса характеризуются многочисленными структурными изменениями и химическими превращениями, происходящими в водно-зерновой суспензии. От интенсивности и скорости протекающих процессов зависят многие качественные показатели конечного продукта - этилового спирта. На стадиях ВТО и осахаривания проводилась оценка реологических характеристик обрабатываемых водно-зерновых суспензий, от которых зависит гидродинамическая обстановка в КСИБА, динамика прироста растворенных сухих веществ, а также теплообменные характеристики. Согласно представленным на рисунке 4.4. кривым вязкости можно сделать вывод, что характер поведения водно-зерновых суспензий при проведении их ВТФО в КСИБА практически не отличается от описанного в Главе 2, когда данный процесс проводили на лабораторных моделях имитирующих емкостной аппарат с мешалкой. При детальном сравнении реологических характеристик, полученных для низкого гидромодуля (1:2.5) при различных способах ВТО, можно увидеть, что максимальная эффективность в снижении вязкости достигнута именно в КСИБА (рисунок 4.6.).

Одним из важных критериев оценки эффективности процесса водно тепловой обработки зерно-крахмалистого сырья является динамика изменения концентрации растворенных сухих веществ в получаемом гидролизате. На рисунке 4.4. представлены динамические характеристики для сравнения. Изменение во времени концентрации растворенных сухих веществ в суспензиях с гидромодулями от 1:4 до 1:2.5 описывается уравнением: СВ = A 0,55 , где A = 4,35 k (4.1.) В результате проведения ВТФО ячменных замесов в КСИБА были получены и обработаны данные, касающиеся теплообменных характеристик, а именно изменение осредненных значений коэффициентов теплопередачи и теплоотдачи от трехфазной среды к стенке при различных значениях концентрации твердой фазы в процессе ее нагрева и охлаждения.

Похожие диссертации на Совершенствование машинно-аппаратурной схемы производства этилового спирта