Proiectarea Unei Sectii de Valorificare Prin Procedee Fermentative a Melasei la Acool Etilic Rafinat de Uz Alimentar de Capacitate 5000 L

[NUME_REDACTAT], P., Stroia, I., Begea, M. (2006). Calculul de eficiență economică la producerea alcoolului etilic carburant din materii prime agricole. [NUME_REDACTAT] „Dezvoltarea complexă a spațiului rural,” Academia de [NUME_REDACTAT] București – [NUME_REDACTAT] Agrolimentară si a Mediului, București, 23 – 24 iunie, publicat în volumul “Dezvoltarea complexă a spațiului rural”, (sub tipar).

Hopulele, T. (1979). Tehnologia berii, spirtului și a drojdiei. Tehnologia malțului și a berii. Galați.

Iliescu, Gh. (1971). Constante termofiziceale principalelor produse alimentare, București, Ed. Tehnica.

Popov, V.I., Dobroserdov, L.L., Stabnikov, V.N., Andreev, K.P. (1949). Utilajul industriilor fermentative, vol. I, Moscova, Piscepromizdat.

Rășenescu I. (1971). Operații și utilaje în industria alimentară, Vol. 1 și 2, [NUME_REDACTAT], București.

Rotaru, V., Pană O. (1981). Utilajul si tehnologia în industria alimentară fermentativă, Bucuresti, Ed. Didactică si Pedagogică.

Stroia, I., Begea, M. (2000). O istorie a spirtului. GLOBUS – Revista industriei alimentare românești, 17, 22-23.

Stroia, I., Begea, M. (2003). Evitarea efectelor nefavorabile ale alcoolului. GLOBUS – Revista industriei alimentare românești, 42, 18-19.

x x x (1998). Manualul inginerului de industrie alimentară, Bucuresti, [NUME_REDACTAT], Vol. I.

x x x (2002). Manualul inginerului de industrie alimentara, București, [NUME_REDACTAT], Vol. II.

HG 924/2005 privind aprobarea Regulilor generale pentru igiena produselor alimentare.

Lucrări / contracte ale Institutului de Cercetari alimentare București (ICA).

Regulamentul 110/2008 privind definirea, desemnarea, prezentarea, etichetarea și protecția indicațiilor geografice ale băuturilor spirtoase.

Cuprins

1. Introducere

2. Studiu documentar

3. Memoriu tehnic

Cap. 1 Date generale

Cap. 2 Descrierea procesului tehnologic și

parametrii tehnologici

Cap. 3 Condiții de calitate a materiei

prime și materialelor auxiliare

Cap. 4 Caracteristici de calitate ale

produsului finit

Cap. 5 Caracteristicile de calitate ale

efluenților rezultați din sectia de fabricație

Cap. 6 Consumurile specifice de materii prime,

materiale auxiliare și utilități

Cap. 7 Protecția muncii

Cap. 8 Condiții igienico-sanitare,metode de

combatere a microorganismelor de infecție

Cap. 9 Bilanț de materiale

Cap. 10 Lista utilajelor tehnologice

Cap. 11 Montaj utilaj

Cap. 12 Instrucțiuni de exploatare

4. Teme pentru specialități

5. Concluzii

6. Bibliografie

PROIECTAREA UNEI SECȚII DE VALORIFICARE PRIN PROCEDEE FERMENTATIVE A MELASEI LA ALCOOL ETILIC RAFINAT DE UZ ALIMENTAR DE CAPACITATE 5000 L/24 ORE

Cuprins

1. Introducere

2. Studiu documentar

3. Memoriu tehnic

Cap. 1 Date generale

Cap. 2 Descrierea procesului tehnologic și

parametrii tehnologici

Cap. 3 Condiții de calitate a materiei

prime și materialelor auxiliare

Cap. 4 Caracteristici de calitate ale

produsului finit

Cap. 5 Caracteristicile de calitate ale

efluenților rezultați din sectia de fabricație

Cap. 6 Consumurile specifice de materii prime,

materiale auxiliare și utilități

Cap. 7 Protecția muncii

Cap. 8 Condiții igienico-sanitare,metode de

combatere a microorganismelor de infecție

Cap. 9 Bilanț de materiale

Cap. 10 Lista utilajelor tehnologice

Cap. 11 Montaj utilaj

Cap. 12 Instrucțiuni de exploatare

4. Teme pentru specialități

5. Concluzii

6. Bibliografie

PARTE DESENATĂ

1. Schema de legaturi la obținerea alcoolului etilic rafinat din melasă.

2. Vas de fermentare a melasei la alcool etilic.

3. Schema tehnologica de valorificare prin procedee fermentative a melasei la alcool etilic rafinat de uz alimentar.

1. Introducere

Ȋn cadrul acestei lucrări am avut ca obiectiv descrierea tehnologiei care se aplică la ora actuală în fabricile de alcool din materii prime agricole, care au dotarea necesară pentru a prelucra melasa. Până în urma cu cca. 20 de ani, această materie prima era ușor accesibilă la nivel național, dar la ora actuală este o criză de melasă, datorită faptului că majoritatea fabricilor de zahăr din Romania au fost închise.

Melasele sunt produse secundare rezultate la fabricarea zahărului din materii prime specifice – sfecla de zahăr și trestia de zahăr. [NUME_REDACTAT] se produce zahăr din sfeclă de zahăr, în fabrici dotate cu instalații cu funcționare continuă, la nivelul actual al tehnologiei internaționale. Cantitatea de melasă ce rezultă depinde de calitatea sfeclei de zahăr și de tehnologia aplicată. S-a constatat că nu toate melasele se pretează pentru procesare ulterioara, deoarece unele pot proveni din materie primă depreciată sau suferă unele modificări nedorite pe parcursul depozitării.

În ultimii ani, în țară a început prelucrarea zahărului brut din trestie, care se supune numai operațiilor de rafinare. În acest caz, rezultă un produs asemănător melasei numai ca aspect, dar cu însușiri de valorificare slabe. Această situație se datorează lipsei de factori bios, substanțe minerale, substanțe nutritive, care în mod normal rămân la locul de producere a zahărului brut (țara de origine).

Totodată, în țară se aduc cantități importante de melasă din trestie din Cuba, Kenia, India, melasă cu însușiri deosebite de cele ale melasei provenite din sfeclă (de exemplu, conținutul de zahăr invert, care este de până la la 10 ori mai mare).

Principalele faze ale procesului tehnologic de producere a alcoolului etilic carburant din melasă sunt următoarele:

recepția și depozitarea melasei;

recepția și depozitarea materialelor auxiliare;

prepararea melasei pentru prelucrare prin următoarele operații:

diluare;

corecția de pH;

sterilizare;

limpezire prin decantare;

fermentarea alcoolică;

separarea alcoolului din plămada prin distilare;

purificarea alcoolului prin rafinare.

Alcoolul etilic (spirtul) rezultat din procesarea melasei trebuie să respecte cerințele de calitate și siguranța alimentare impuse de Regulamentul 110/2008. Conform acestui regulament, alcoolul din melasa se încadreaza în categoria alcoolului etilic de origine agricolă.

Lucrarea este structurată în patru mari capitole, dintre care memoriul tehnic în 12 subcapitole.

Partea desenată cuprinde schema de legaturi la obținerea alcoolului etilic rafinat din melasă, vas de fermentare a melasei la alcool etilic și schema tehnologică de valorificare prin procedee fermentative a melasei la alcool etilic rafinat de uz alimentar .

2. Studiul documentar

Industria alcoolului și a drojdiei se bazează în principal pe activitatea fermentativă a drojdiilor, care transformă glucidele fermentescibile din substrat în alcool etilic ca produs principal de fermentație și respectiv în biomasă.Cuvantul alcool provine de la cuvantul arab „al-kohol” care înseamnă lucru, obiect subtil și este pentru prima oară citat în Europa in secolul al XIII-lea de alchimistul italian [NUME_REDACTAT] (Florenza).

Adoptarea cuvantului alcohol, respectiv alcool este apoi completată de Arnoldo da Villanova în secolul al XIII-lea și intră în uzul alchimiștilor în secolul al XIV-lea, prin lucrările lui [NUME_REDACTAT] cu semnificația de „finețe excelentă”pentru a fi readus și pus în folosință curentă în 1787 de către Lavoisier în noua sa nomenclatură chimică.

Ȋn secolele XIV-XVI, obținerea alcoolului devine din ce în ce mai obișnuită și apar o serie de denumiri cum ar fi cele de alcool din vin sau spirito di vino, avand semnificația părții celei mai subtile a vinului reprezentată prin alcool.

Ȋn secolul al XVIII-lea se fac primele studii privind formarea alcoolului prin fermentarea plămezilor zaharoase, sfarșitul acestui secol marcand un deosebit progres al cunoștințelor despre natura alcoolului, formarea și constituția sa precum și în privința controlului său analitic.

Secolul al XVIII-lea marchează aprofundarea fenomenelor de transformare a amidonului în glucide și apoi a acestora în alcool, un rol deosebit avand vestitul chimist Lavoisier.

Studiile efectuate de Fabroni, Thenard, Appert, Gay-Lussac, Cagniari de

Latour, Schwan, Turpin, Liebig și de celebrul Pasteur, în secolul al XIX-lea, cu privire la fermentația alcoolică, au condus la obținerea alcoolului pe scară industrială din diferite materii prime.

Tot în secolul al XIX-lea se produce pentru prima oară alcoolul pe cale sintetică sau prin compunerea elementelor obținute din substanțe minerale.Ȋn prezent se produc cantități mari de alcool atat pe cale naturală cat și pe cale sintetică.

Alcoolul etilic se produce în prezent pe plan mondial, în cea mai mare parte prin fermentarea plămezilor care conțin glucide fermentescibile, cu ajutorul drojdiei. Alcoolul etilic obținut pe cale biotehnologică mai poartă denumirea de bioalcool, deosebindu-se astfel de alcoolul etilic de sinteză.

Alcoolul etilic rafinat are multiple utilizări în diferite industrii. Ȋn industria alimentară este folosit pentru fabricarea băuturilor alcoolice și a oțetului, în industria chimică pentru obținerea cauciucului sintetic și ca dizolvant, în industria farmaceutică pentru prepararea anumitor substanțe (eter, cloroform, ș.a.), iar în medicină ca dezinfectant.

Alcoolul absolut, la concentrația de 99,8% vol., se utilizează în țările lipsite de zăcăminte petrolifere, drept carburant, în amestec de 20÷30% cu benzina căreia îi mărește totodată și cifra octanică.

MATERII PRIME UTILIZATE LA FABRICAREA ALCOOLULUI

Ȋn funcție de natura substanțelor utile pe care le conțin, materiile prime folosite la fabricarea alcoolului și a drojdiei se pot clasifica astfel:

1. Materii prime amidonoase:

-cereale: porumb, secară, grâu, orz, ovăz, orez, sorg, etc; cartofi; rădăcini și tuberculi de plante tropicale: rădăcini de manioc, tuberculi de batate, etc.

2. Materii prime zaharoase:

-sfecla și trestia de zahăr; melasa din sfeclă și trestie de zahăr; struguri, fructe, tescovine dulci, etc.

3. Materii prime celulozice:

-deșeuri din lemn de brad, molid, fag, etc.; leșii bisulfitice rezultate de la fabricarea celulozei.

4. Materii prime care conțin inulină și lichenină:

-tuberculi de topinambur; rădăcini de cicoare; mușchi de Islanda. Materiile prime prezentate nu epuizează totalitatea materiilor prime posibile a fi folosite la fabricarea alcoolului și drojdiei, se fac cercetări pentru descoperirea de noi surse de materii prime din care să se poată obține în condiții economice alcool și drojdie.

Ȋn continuare se prezintă numai materiile prime utilizate în fabricile de alcool și drojdie din țara noastră.

Cele mai utilizate materii prime sunt: melasa, cerealele și cartofii.

[NUME_REDACTAT] sunt produse secundare rezultate la fabricarea zahărului din materii prime specifice – sfecla de zahăr și trestia de zahăr. Prin melasă se înțelege ultimul reziduu care rămâne de la fabricarea zahărului, în urma cristalizării repetate a zaharozei și din care nu se mai poate obține economic zahăr prin cristalizare.

Ȋn prezent, în S.U.A., Europa, Australia ca și la noi în țară, melasa este principala materie primă folosită la fabricarea drojdiei de panificație și în condiții dirijate, 4 g melasă (aproximativ 2 g zaharoză) pot contribui la obținerea unui gram de drojdie de panificație.

Caracteristici fizico-chimice. Din punct de vedere fizic, melasa se prezintă ca un lichid vâscos, avand o culoare brună-neagră, cu miros plăcut de cafea proaspăt prăjită și un gust dulce-amărui. Reacția melasei este, de regulă, ușor alcalină.

Glucidele din melasa de sfeclă de zahăr sunt reprezentate în cea mai mare parte din zaharoză, alături de care se mai găsesc cantități mici de rafinoză și zahăr invertit.Un procent mai ridicat de 1% denotă contaminarea melasei cu microorganisme care produc invertirea zaharozei.

Sărurile minerale se află in proporție de 6-8% față de melasă și sunt reprezentate de săruri de K, Na, Ca și Mg ale acizilor carbonic, sulfuric, fosforic, ș.a. Conținutul în fosfor al melasei este foarte scăzut, de aceea în procesul de fabricație se procedează la corectarea conținutului în fosfor al melasei prin adaos de superfosfat sau fosfat de amoniu.

Melasa conține cantități suficiente de Ca, în timp ce conținutul ei în magneziu este scăzut, în special atunci cand se tratează zemurile pentru purificare cu schimbători de ioni. Deficitul de magneziu al melasei se corectează prin adaos de sulfat de magneziu.

Melasa mai conține substanțe colorante, care se compun din melanoidine, melanine, caramel, cât și suspensii formate prin coagularea coloizilor și precipitarea unor săruri anorganice și organice.

Compoziția și calitatea melasei diferă de la fabrică la fabrică și chiar în cadrul aceleași campanii, în raport cu:

– calitatea sfeclei de zahăr;

– natura solului pe care a fost cultivată sfecla de zahăr;

– cantitatea și calitatea îngrășămintelor aplicate solului;

– factorii meteorologici și climatici;

– procesul tehnologic de extracție a zahărului;

– condițiile de depozitare a melasei.

3. MEMORIU TEHNIC

Prezenta documentație tehnologică cuprinde procedeul de fabricare a alcoolului etilic de uz alimentar prin fermentarea plămezilor de melasă într-o instalație cu funcționare discontinuă.Prin stabiliazarea unui raport optim între conținutul de hidrați de carbon din plămada si cantitatea de drojdie, se poate asigura o viteza crescută de fermentare.

Memoriu tehnologic prezintă o tehnologie cu deșeuri minime, cu consum redus de energie, da cu un grad avansat de utilizare a materiei prime , respectiv un randament tehnologic optim.

Specific tehnologiei prezentate este introducerea treptată a plămezii în procesul tehnologic, pe masura fermentării de către drojdie a zaharurilor din mediul de cultură. Prin aceasta se reduce procesul de inhibare a dezvoltării celulelor de drojdie precum și formarea produselor secundare de fermentare.

Principalele avantaje tehnico-economice ale procedeului tehnologic prezentat sunt următoarele:

randamente tehnologice ridicate, respectiv consumuri specifice reduse(comparativ cu tehnologii similare aplicate in prezent);

consumuri specifice de energie reduse , comparativ cu alte tehnologii de acest gen;

eliminarea deșeurilor prin valorificarea integrală a borhotului de melasă pentru realizarea unor produse solicitate, așa cum sunt: plastifiantul pentru betoane, îngrașământul agricol complex K , P si N , precum și concentratul furajer destinat cornutelor mari

CAP. 1. DATE GENERALE

– Capacitatea de producție zilnică : 5000 litri alcool absolut(100%), din care:

– 90% alcool rafinat , respectiv 4707 litri alcool rafinat cu tăria alcoolică 95,6% ;

– 10% alcool tehnic , respectiv 543 litri cu tărie alcoolică de 92%;

– Durata anuală de funcționare – 300 zile/an;

– Durata zilnică de funcționare – 24 h/zi în 3 schimburi de câte 8 h;

– Capacitatea de producție anuală: 15.000 hl alcool absolut , din care:

– 14.121 hl alcool rafinat cu concentrația alcoolică de 95,6%;

– 1629 hl alcool tehnic cu concentrația alcoolică de 92%;

– Concentrația alcoolică minimă în plămada – 8%;

– Volum util zilnic – 62,5 mᶟ (pentru fermentare);

– Volum total zilnic – 80 mᶟ (pentru fermentare);

– Volum total de fermentare – 240 mᶟ (pentru 72 h);

– Volum de borhot rezultate zilnic – 55 mᶟ .

CAP. 2. DESCRIEREA PROCESULUI TEHNOLOGIC ȘI A PARAMETRILOR TEHNOLOGICI

a) Fabricarea alcoolului etilic

Procesul tehnologic de fabricare a alcoolui etilic rafinat din melasă se desfașoara conform planșelor “Schema tehnologică și Flux tehnologic” și cuprinde următoarele faze:

– recepția, descărcarea, depozitarea melasei ;

– cântarirea, diluarea, corectarea pH-ului si preîncalzirea;

– prepararea soluțiilor de săruri minerale nutritive;

– fermentarea alcoolică a plămezilor de melasă;

– distilarea plămezilor fermentate;

– rafinarea alcoolului brut;

– valorificarea borhotului și protecția ecologică;

Recepția , descărcarea , depozitarea melasei

Melasa necesară procesului tehnologic este transportată cu cisternele și depozitată in rezervoarele de stocare ale secției de fermentare-distilare, după recepția cantitativă și preluarea probelor pentru receptia calitativă.

Recepția cantitativă a melasei se face prin cântarirea melasei sosita de la furnizor, pentru verificarea greutații înscrise in actul de transport. Ȋnainte de descărcare, autocisterna se cântarește pe cântarul secției de producție. După descărcarea melasei autocisterna se cântarește din nou pentru verificarea greutații proprie. Diferența dintre greutatea brută (greutatea proprie a autocisternei și a melasei) și greutatea proprie a cisternei, reprezintă greutatea netă a melasei.

Prin recepția calitativă se urmarește alimentarea secției cu melasă de cea mai bună calitate. Principalele analize fizico-chimice care se efectuează la recepția melasei sunt urmatoarele: examen senzorial, conținutul in substanța uscată , pH, conținut de substanțe utile- zaharoză.

Cântarirea , diluarea, corectarea pH-ului și preîncălzirea melasei

Cântarirea melasei preluate prin pompare din rezervorul de depozitare , asigură integritatea gestiunii, și o corectă urmarire a consumului specific.

Diluarea la 40% substanța uscată si preîncalzirea la 80 °C se efectuează în scopul creșterii fluiditații melasei, ceea ce permite curgerea liberă a acesteia prin conducte concomitent cu favorizarea sedimentarii impuritatilor mecanice aflate in suspensie.

Prin acidularea melasei cu acid sulfuric pana la pH 4,5 se favorizeaza coagularea coloizilor sub forma de fulgi care se sedimenteaza ușor . Acidularea melasei se face la temperatura mediului ambiant, înainte de preîncalzire.

De asemenea, acidul sulfuric adăugat acționează asupra sărurilor din melasă, eliberând acizii organici și unele subsțante care inhibă dezvoltarea drojdiilor (in special nitriți si sulfiți).

Consumul de acid sulfuric pentru acidularea melasei depinde de alcalinitatea acesteia, fiind de 2-7 l acid sulfuric concentrat pentru 1t de melasă.

Sterilizarea , limpezirea melasei.

Scopul operației este distrugerea termică a microorganismelor infectante si indepartarea coloizilor precipitați precum și a impuritătilor mecanice. Prin precipitare, se îndepartează și o serie de substanțe colorante din melasă.

Prin agitare și barbotare de aer in melasă fierbinte se elimină acizii volatili prezenți in melasă sau formați din acțiunea acidului sulfuric asupra unor substanțe din melasă.

Melasă diluata la 40% substanța uscată, cu pH-4,5 si incalzită la 80°C este supusă operației de sterilizare in același vas in care s-a realizat diluarea și corecția de pH (poz. tehn. 102/1-2). Vasul trebuie sa fie prevăzut cu serpentina sau manta de încalzire și sistem de agitare.

Melasa, sub agitare continuă, se incalzește la 90-95°C și se menține la această temperatura timp de 30 min.. Cu 15 minute înainte de terminarea sterilizarii, in melasa diluată si sterilizată se barbotează aer. După terminarea sterilizării melasa se lasa in repaus 2-3 ore pentru depunerea coloizilor precipitați.

Melasa limpezită este aspirată prin ștuțul de evacuare , amplasat la cca. 30 cm de fundul vasului(poz. tehn. 102/1-2)și depozitată în vasul intermediar(poz. tehn. 103/1-2) din care se dozează în procesul tehnologic. Vasul intermediar pentru melasă trebuie sa fie prevazut cu serpentina sau manta de răcire pentru a asigura temperatura cu care se dozează melasa in procesul tehnologic (28-30°C) .

Prepararea soluțiilor de săruri minerale nutritive

Scopul acestei operații este de a pregati sub formă de soluție asimilabilă de către drojdie a sarurilor de azot și fosfor.

Pentru obținerea de randamente normale, la fermentarea alcoolică a plămezilor de melasă se adaugă săruri nutritive, care compensează lipsa azotului și a fosforului din melasă:

– sulfat de amoniu ………………………………20-21% azot

– uree…………………………………………………46% azot

– apa amoniacală………………………….25% azot

– diamoniu fosfat…………………………16% azot + 48% P2O5

– superfosfat de calciu……………………………16-18% P2O5

Ȋn mod normal se folosește sulfatul de amoniu și diamoniu fosfat, iar în lipsa acestora se poate folosi ureea sau apa amoniacală și superfosfatul de calciu .

Sărurile se dizolvă separat, pentru evitarea apariției unor precipitate în vasele de dizolvare (poz. tehn. 105.1 si 105.2).

Dozarea cantitații de săruri se face astfel pentru a se obține o soluție de 8% sulfat de amoniu și de 8% de diamoniu fosfat.

Solubilizarea sărurilor se face la temperatura de 80°C , timp de 30 minute sub agitare continuă. Apoi dupa 4 h – timp de decantare si limpezire, soluțiile se dozează în procesul de producție.

Pregătirea culturii de drojdie

Cultura de drojdie folosită la fermentarea alcoolică a plamezilor de melasă este [NUME_REDACTAT] și este procurată de la S.C. BERALBAC s.a. din Bacău . Se folosește o cantitate de 1 kg drojdie cu 27% substanța uscată pentru un 1m³ plamadă , respectiv se adaugă 12 kg drojdie la 12 m³ plămada care se introduce în primul vas de fermentare .

Fermentarea alcoolică a plămezilor de melasă

In această fază are loc transformarea de către drojdii a zaharozei din plămezile de melasă, în alcool și dioxid de carbon, cu degajarea unei anumite cantități de energie termică. Fermentarea se realizează în vasele de fermentare alcoolică (poz. tehn. 201/1-7 si 202).

Instalația este dotată cu 8 fermentatoare cu următoarele capacitați :

– 7 fermentatoare(201/1-7) cu distribuitor de aer și serpentine de încălzire și racire cu apă, cu un volum total de 31,5 m³, H=7700mm, D=2200 mm confecționate din OLV2A;

– 1 fermentator (202)cu volum total de 50 m³, D=4000mm, H=4000mm, confecționat din OLV2A .

Capacitatea totală de fermentare a secției este următoarea :

– 7 fermentatoare x 31.5m³ = 220.5 m³

– 1 fermentator x 50 m³ = 50 m³

Total 270.5 m³

Parametri tehnologici principali sunt următorii:

Melasa diluată cu o concentrație in substantă uscată de 40% și un conținut de zaharoză 26%, depozitată în vasul intermediar (poz. tehn. 103/1-2) se adauga 4 etape, în vasele de fermentare (poz. tehn. 201/1-7 si 202).

La fiecare etapă, cantitatea de melasă adaugată trebuie astfel calculată încat plamadă în fermentație să aibă un conținut în substanță uscată de max. 12% (la care corespunde un conținut de zaharoză de max. 7,8%).

Datorită faptului că melasa are un conținut redus de azot și fosfor comparativ cu necesarul pentru dezvoltarea drojdiei, in plămada se vor adăuga săruri care conțin aceste elemente(sulfat de amoniu și diamoniu fosfat).Calculul acestor săruri se va face astfel:

– sulfatul de amoniu se adaugă într-o cantitate care să asigure o creștere a conținutului de azot cu 0,03 g azot la 100 g zaharoza in plămada care se introduce la fermentare;

– diamoniu fosfat se adauga astfel încat sa se asigure o creștere a conținutului de fosfat de 0,068 g fosfor la 100 g zaharoză in plămada care se adaugă la fermentare.

Ȋnainte de utilizare, fiecare vas de fermentare se va spăla cu apa si agenți de spalare și se va steriliza timp de 30 min. cu abur “viu”. Apoi dupa racire și evacuarea condensului, vasul de fermentare este pregătit pentru încarcarea cu melasă diluată, apă si solutia de saruri minerale nutritive.

Distilarea plămezilor fermentate

Prin operația de distilare, se extrage din plămada fermentată alcoolul și alte substanțe volatile sub formă de vapori, cu ajutorul căldurii. Vaporii sunt condensați prin răcire cu apă și aduși in stare lichidă.

Prin distilare, din plămada fermentata se separă alcoolul împreuna cu alte substanțe volatile , rămânând un reziduu numit borhot .

Principalele substanțe volatile (distilabile) din plămada sunt: alcool etilic, alcooli superiori(alcool amilic, propilic, butilic ), aldehidă acetica, alcoolul metilic.

Principalele substanțe nevolatile (nedistilabile) în plămada fermentată sunt: acidul succinic, acidul tartric , glicerina, săruri ale unor acizi organici și minerali , zaharuri nefermentate în doza care depinde de modul de lucru aplicat.

Raportul cantitativ al componentelor volatile distilate din plămada fermentată depinde de raportul cantitativ al componentelor volatile existente in plămada supusă distilarii .

Ȋnainte de punerea in funcțiune, coloana de distilare (poz. tehn. 304) se umple cu apă, după care se introduce abur pentru a constata dacă această are scăpări de vapori pe la flanșe. Dacă etanșeitatea coloanei este corespunzătoare, se elimină apă și se umple coloana cu plămada fermentată, introducandu-se abur pentru încalzirea acesteia .Operația se consideră încheiată atunci cand termometrul montat pe conductă de intrare a plămezii indică temperatura de 100°C.

Se controlează dacă țevile din deflegmator și condensator sunt pline de apă.

Ȋn acest moment se pornește pompa de plămadă cu un debit moderat (poz. tehn. 302). Când se constata ca temperatura în coloana începe sa scadă, iar în felinarul de control apar primele picături de condens, se deschid robinetele de pe conducta de racire de la condensator si deflegmator și se marește debitul pompei de plămadă. Totodata se marește debitul de abur care intra in coloana.

Prin stabilirea debitului optim de plămadă se realizează o temperatura constantă de 92-93°C . Dacă aceasta se menține un timp îndelungat se consideră că instalația a intrat in regim normal de lucru.

Alta indicație a funcționării normale a coloanei de distilare este presiunea. Ȋn timpul funcționării presiunea trebuie să fie 0,12-0,13 bar . Presiunea în coloana se urmarește cu ajutorul unui manometru. Când presiunea admisă este depașită , înseamnă că în coloană s-a introdus prea multă plămadă, sau unul din talere este înfundat.

Este de asemeni important ca în coloana sa se introducă un debit constant de abur. Aceasta condiție se realizează prin montarea unui reductor de presiune pe conductăde admisie a aburului in coloană.

Pentru scoaterea din funcțiune a coloanei, se oprește pompa de plămadă(poz. tehn. 302) și apoi accesul aburului în coloană. Atunci când presiunea în coloană a scazut, se închid robinetele de admisie a apei în condensator și deflegmator. Ȋn această situație lichidul alcoolic de pe talerele coloanei si plămadă de pe talerele superioare se scurg și se colecteaza în segmentele inferioare ale coloanei .

Controlul de calitate al operației:

– operatorul va verifica si va nota în caietul de lucru temperatură și presiunea din coloană;

– dacă este necesar va regla acești parametri;

– se va determina concentrația alcoolică a spirtului brut, precum și conținutul de alcool rezidual din borhot.

Ȋn timpul distilării trec în alcoolul brut aproximativ 2% din acizii volatili, 2,27% din esteri, 45% din aldehide, raportat la concentrațiile existente în plămadă fermentată. Aceste substanțe chimice formează fracția aldehido-esterică(sau fracția “frunți”) și pot fi reîntoarse în coloană după o prealabilă diluare cu apă la 25-30% din concentrația alcoolică. Reîntoarcerea în coloană de distilare se face pe cel de-al optulea taler (de la partea de jos).Ȋn acest fel este frânat procesul de frânare a esterilor, iar acizii organici ai alcoolului metilic, trec in borhot .

Este însă mai rațional ca fracțiunea “ frunți “ să se întoarcă în plămezi la începutul fermentării. Ȋntroducerea aldehidelor în proportie de 2% raportat la conținutul de alcool etilic ce se formează în timpul fermentării, conduce la creșterea randamentului în alcool.

Rafinarea alcoolului etilic brut

Rafinarea alcoolului etilic brut este operația tehnologică prin care impuritățile din spirtul brut sunt îndepartate de alcoolul etilic cu ajutorul instalațiilor de rafinare-rectificare (poz.tehn. 310-311); impuritațile imprimă alcoolului etilic brut un miros și gust neplăcut din care cauza acesta nu poate fii utilizat ca atare la fabricarea băuturilor alcoolice, în parfumerie, cosmetica, precum și în industria farmaceuticaunde se cere un alcool etilic cât mai pur .

Impuritațile din alcoolul etilic brut, funcție de punctul lor de fierbere se clasifică în :

– impurități mai volatile decât alcoolul etilic, adică cu punct de fiebere mai mic decât acesta. Impuritățile respective sunt cunoscute sub denumirea de fracțiuni aldehido-esterice. Acestea sunt aldehida acetica, formiatul de etil, acetatul de metil, acetatul de etil;

– impuritațile mai puțin volatile decât alcoolul etilic adică cu punct de fiebere mai ridicat. Aceste impurități cunoscute sub denumirea de ulei de fusel sunt: alcoolul propilic , alcoolul izobutilic, izobutirat de etil, butirat de etil, alcool izoamilic, izovalerianat de etil, acetat de izoamil, furfurol, izovalerianat de izoamil.

Operația de rafinare a alcoolului etilic brut se realizează folosind o coloană de rafinare (poz. tehn. 311) cu funcționare discontinuă.

Conducerea procesului tehnologic de rafinare și de servire a instalației aferente presupune efectuarea urmatoarelor operații:

– pregatirea inițială blazei(poz. tehn. 310) pentru încărcare cu alcool etilic. Ȋn acest scop se deschide robinetul de aerisire de pe capacul blazei și se închide robinetul de golire a blazei, la care, pentru o mai bună siguranță, se pune o flanșa oarbă.Se deschide apoi robinetul conductei de încărcare și se începe pomparea alcoolului etilic brut, care a fost masurat anterior într-un rezervor;

– încalzirea alcoolului etilic brut începe din momentul în care a acoperit serpentina de abur a blazei . Ȋn momentul în care a început încalzirea alcoolului etilic, se introduce apă rece la deflegmator si în condensatorul-răcitor după care robinetele de admisie a apei se închid. Ȋncălzirea durează 30-60 min., în funcție de aburul introdus în serpentină, de cantitatea de alcool etilic brut și de temperatură inițiala a acestuia. Când s-a încălzit mai mult de jumatate din înălțimea coloanei de rafinare este o indicație ca vaporii de alcool au pătruns în deflegmator. Ȋn acest moment se deschide aproape la maximum robinetul de pe conducta de admisie a apei de racire la condensatorul-răcitor și la deflegmator.

Ȋn aceste condiții vaporii de alcool care pătrund în deflegmator sunt condensați total și se întorc în coloana sub formă de reflux. Acest fenomen de condensare totală a vaporilor alcoolici în deflegmator și întoarcerea lor în coloană sub forma de reflux se numește “frânarea rafinarii” și durează 1,5 ….3 h. .

Ȋn timpul frânării rafinării, impuritățile care formează fracțiunea aldehido-esterică (aldehide și esteri) sunt scoase aproape în totalitate din alcoolul etilic brut aflat în blaza și sunt condensate pe talerele superioare ale coloanei de rafinare. Acesta este scopul principal al frânării rafinării. Totodata, puternicul reflux din coloană crește concentrația alcoolică a lichidului de pe talere, iar impuritațile din fracțiunea de ulei de fuzel (alcooli superiori) –“cozi”- sunt impiedicate sa urce în partea superioară a coloanei.

Pentru creșterea eficienței operației de rafinare în unele cazuri (alcool etilic brut cu conținut ridicat de acizi volatili si aldehide) se procedează la tratarea chimică a acestora. Pentru tratamentul chimic se folosesc urmatoarele substanțe chimice:

– hidroxid de sodiu – neutralizează acizii volatili, trecându-i în săruri de sodiu fixe, iar asupra esterilor are acțiune de saponificare; doza recomandată de hidroxid de sodiu este de 15-30 g / hl alcool brut;

– permanganat de potasiu- oxidează aldehidă acetică și alte combinații nesaturate. Doza optimă este de 5-15 g permanganat de potasiu / 1 hl alcool brut .

Practic se procedează astfel :

– se prepara o soluție 1 % KMnO4 ;

– se introduce această soluție încet și continuu în alcoolul brut;

– după depașirea colorației roz a alcoolului brut cu KMnO4 sol. 1 % se introduce cu precauție și soluția de hidroxid de sodiu 1-3%, care se prepară anterior;

– după 2 h de la introducerea hidroxidului de sodiu, alcoolul brut poate fii introdus în blaza colanei de rafinare.

Valorificarea borhotului si protecția ecologică

Ȋn condițiile actuale, când se urmărește realizarea unor tehnologii complete, neproducatoare de subproduse și deci nepoluante, ICA a elaborat tehnologia de prelucrare a borhotului de melasă și fabricarea:

– plastifiantului pentru betoane ;

– îngrașământului agricol complex;

– concentratului furajer.

Plămezile epuizate în alcool rezultate la distilarea alcoolului etilic brut, cu un conținut în substanța uscată de 5…….7,5 % sunt supuse operației de concentrare în vacuum până la un conținut de cca. 45% s.u.

Acest concentrat poate fi utilizat ca plastifiant pentru betoane și în calitate de concentrat furajer.

CAP.3. CONDIȚII DE CALITATE A MATERIEI PRIME ȘI MATERIALELOR AUXILIARE

Materia primă folosită pentru obținerea alcoolului etilic este melasă rezultată din procesul tehnologic de industrializare a sfeclei de zahăr, având urmatoarele caracteristici fizico-chimice și microbiologice (conform STAS 12846-90) .

Proprietăți organoleptice:

– aspect – lichid dens, vascos, lipicios ;

– culoare – brun, până la brun închis ;

– gust – caracteristic – dulce ;

– miros – specific, fără miros strain(de petrol, fenol, crezol, amoniac);

– corpuri străine – lipsă;

Proprietăți fizico-chimice:

– substanțe solubile, grade refractometrice la 20 °C, %min…………..76.0

– zaharoză, % min……………………………………………………………………..45.0

– zahăr total , % min………………………………………………………………….48.0

– substanțe reducătoare ,% ……………………………………………………..1,1….11

– aciditate volatilă,% max………………………………………………………… 1,5

– cenușă, % max……………………………………………………………………….12,0

– oxid de calciu, % max…………………………………………………………….1,0

– nitriți…………………………………………………………………………………….lipsa

– substanțe coloidale, % max……………………………………………………..6,0

– caramel, % max……………………………………………………………………..3,5

– pH………………………………………………………………………………………..6…8

– porumb, mg/kg max………………………………………………………………..1,0

– cupru, mg/kg max…………………………………………………………………..2,0

-arsen, mg/kg max…………………………………..……………………1,0

Proprietăți microbiologice:

– număr total de germeni/1kg produs, max………………………350.000

– drojdii si mucegaiuri/1kg produs, max…………..……………..20.000

– bacterii sporulate termofile/ 10g produs……………..…………10.000

– leuconostoc , 15g produs………………………………………absent

Materiile auxiliare utilizate în procesul tehnologic de fabricare a alcoolului etilic din melasă sunt :

– sulfatul de amoniu- este o pulbere alb-gălbuie, cristalină, solubilă în apă, cu un conținut de azot de 20-21%;

– diamoniu fosfat- este o pulbere albă cristalină, solubilă în apă, cu un conținut de fosfor de 48% (exprimat in P2O5 );

– acidul sulfuric concentrat – are o concentrație în substanță activă de 98,5%.

CAP. 4. CARACTERISTICILE DE CALITATE ALE PRODUSULUI FINIT

Produsul finit, alcoolul etilic rafinat, are următoarele caracteristici de calitate (conform Regulament 110/2008):

– aspect – lichid limpede, fară sedimente, opalescența sau particule în suspensii;

– gust- arzător;

– miros – înțepător;

– concentrație alcoolică, % vol. – min. 96;

– aldehide (ald.acetică g/hl alcool absolut)- 0,5 max. ;

– alcooli superiori (alcool izoamilic g/ hl alcool absolut)- 0,05 ;

– aciditate (acid acetic g/ hl alcool absolut) – 1,5 ;

– alcool metilic – max 50 g/hl alcool absolut

– furfurol- lipsă

CAP.5. CARACTERISTICILE DE CALITATE ALE EFLUENȚILOR REZULTAȚI DIN SECȚIA DE FABRICAȚIE

Borhotul de melasa (55 m³/24h):

-apă……………………………………………………………………………………….91,83%

-substanțăuscată…………………………………………………………………….8,17%

-azot total………………………………………………………………………………0,39%

-proteină brută ……………………………………………………………………….2.43%

-azot albuminic………………………………………………………………………0,806%

-betaină…………………………………………………………………………………0,27%

-substante extractive neazotate…………………………………………………2,50%

-grasime…………………………………………………………………………………0,76%

-cenusă………………………………………………………………………………….2,7%

-potasiu…………………………………………………………………………………0,47%

-sodiu……………………………………………………………………………………0,19%

-calciu…………………………………………………………………………………..0,21%

-fosfor (P2O5)…………………………………………………………………………0,025%

-sulf total……………………………………………………………………………….0,33%

-sulf anorganic……………………………………………………………………….0,09%

-clor……………………………………………………………………………………..0,062%

-acizi liberi(calculati ca H2SO4)………………………………………………0,37%

Apele reziduale din blaza instalației de rafinare (6m³):

– alcool………………………………………………………………………………..max. 2%

– aciditate……………………………………………………………………………0,75 mg/l

– esteri………………………………………………………………………………..0,60 mg/l

– aldehide…………………………………………………………………………….0,60 mg/l

– alcooli superiori………………………………………………………………….0,85

– sulfați…………………………………………………………………………………….lipsa

– furfurol…………………………………………………………………………………lipsa

– ulei de fuzel…………………………………………………………………………..0

– metanol……………………………………………………………………………..0,15 mg/l

Compoziția chimică a apelor de spălare care se evacuează din secția de fabricare a alcoolului etilic (19 m³) :

– azot total………………………………………………………………………………0,05 %

– proteină brută……………………………………………………………………….0,13 %

– zaharoză………………………………………………………………………………0,42 %

– pentoze………………………………………………………………………………..0,14 %

– cenușă…………………………………………………………………………………0,07 %

– grăsime……………………………………………………………………………….0,09 %

– potasiu………………………………………………………………………………0,0052 %

– sodiu…………………………………………………………………………………0,0019%

– calciu……………………………………………………………………………….0,0021 %

Compoziția chimică a fracției “frunți”-aldehidă-esterică:

– alcool etilic………………………………………………………………….93,1 – 97,0%

– acizi organici……………………………………………………………….0,07-0,09%

– esteri…………………………………………………………………………..0,33-2,60%

– aldehide………………………………………………………………………0,30- 0,51%

– metanol………………………………………………………………………0,40- 1,50%

Compoziția chimică a uleiului de fuzel (fracția de alcooli superiori) :

– alcool metilic………………………………………………………………82,5- 83,5%

– alcool propilic……………………………………………………………..0,53- 0,77%

– alcool izobutilic…………………………………………………………..0,48-0,63%

– butirat de etil……………………………………………………………….0,08-0,14%

– izovalerianat de etil…………………………………………………… 0,16-1,22%

– alcool izoamilic…………………………………………………………..1,48-2,06%

CAP. 6. CONSUMURILE SPECIFICE DE MATERII PRIME, MATERIALE AUXILIARE SI UTILITĂTI

CAP. 7. PROTECȚIA MUNCII

Pentru prevenirea accidentelor de muncă trebuie să se respecte urmatoarele reguli :

– a) La recepția și depozitarea melasei:

– verificarea golirii cisternelor CF si a autocisternelor de melasă se face numai pe timpul staționării acestora;

– urcarea pe autocisterne și cisterne CF pentru controlul golirii acestora se va face cu deosebita atenție mai ales în perioadele ploioase, și cele geroase sau cu îngheț, pentru a se evita alunecările;

– scara de acces pe rezervorul de melasă trebuie sa fie în stare foarte bună si curată, în vederea evitării caderilor prin alunecare. De asemenea trebuie sa fie prevăzută pe toată lungimea ei cu rezematoare de spate;

– la partea superioară, pe toată circumferința, rezervorul de melasă trebuie să fie prevăzut cu balustradă metalică de protecție;

– este interzisă intrarea în rezervorul de melasă când acesta conține melasă;

– înainte de curațirea rezervorului de melasa gol se deschid gurile de vizitare ale acestuia, pentru eliminarea dioxidului de carbon care se formează prin activitatea microorganismelor din melasă;

– spălarea și dezinfectarea rezervorului de melasă se efectuează de cel puțin trei lucrători sub directa supraveghere a șefului de echipă.

– b) La manipularea materialelor auxiliare:

– la deservirea instalațiilor de descărcare, depozitare și transport a acidului sulfuric, este obligatoriu să se foloseasca echipamentul de protecție compus din ochelari, manuși, șorț, și cizme din cauciuc;

– diluarea acidului sulfuric se face numai prin turnarea treptata a acidului concentrat în apă sub agitare ;

– la locurile de manipulare ale acidului sulfuric se pun vase cu soluție neutralizantă de carbonat de sodiu ( solutie 10% ), care se folosește în cazul eventualelor stropiri cu acid sulfuric;

– la manipularea hidroxidului de sodiu, a formalinei și a apei amoniacale se folosește echipamentul de protecție: ochelari , manuși, șorț și cizme din cauciuc;

– la manipularea formalinei trebuie să se elimine pe cât posibil inhalarea gazelor, deoarece acestea conțin pe langă formalină și 2-10% alcool metilic .

– c) La prepararea melasei:

– vasele de preparare a melasei și depozitare a melasei preparate pentru dozarea în procesul tehnologic, trebuie prezute cu platformă de deservire care să asigure manevrarea comodă a ventilelor ;

– în cazul defectării ventilului de acid sulfuric, acesta nu se va demonta pentru înlocuire sau reparare înainte de golirea acidului din conductă;

– demontarea ventilului de abur este permisă numai după închiderea ventilului de pe conducta centrală de distribuție a aburului ;

– conductele de abur trebuie să fie izolate termic ;

– în situația în care, din cauza unor defecțiuni la instalația de alimentare cu acid sulfuric se impune ca acidul să fie manipulat manual, este obligatorie folosirea echipamentului de protectie: ochelari, manuși, șorț și cizme de cauciuc.

– d) La fermentare :

– sălile (sau sala) de fermentare trebuie să fie prevăzute cu guri de aspiratie amplasate cât mai aproape de nivelul pardoselii, prin care se aspira dioxidul de carbon din încapere ;

– după golirea unui vas de fermentare, intrarea în interiorul acestuia este permisă numai după eliminarea dioxidului de carbon. Ȋn acest scop, se deschid mai întai gurile de vizitare ale vasului și apoi se introduce aer . După 15-20 minute se oprește admisia aerului și se verifică interiorul vasului cu o flacară deschisă (hibrid sau lumânare). Ȋn prezența dioxidului de carbon flacara se stinge. Cand flacăra nu se mai stinge înseamnă că dioxidul de carbon s-a eliminat total. Numai după acest moment se poate intra în interiorul vasului de fermentare;

– pătrunderea în interiorul vasului de fermentare este permisă numai cu masca pe figura. Masca va fi prevazută cu un tub flexibil de aducțiune a aerului din afara vasului de fermentare;

– este obligatorie folosirea centurii de siguranță atunci când vasele de fermentare trebuie spălate la diferite înălțimi;

– în timpul curățirii și spălării vaselor de fermentare este obligatorie folosirea echipamentului de protecție (ochelari, cizme, manuși și șorț din cauciuc);

– indiferent dacă dioxidul de carbon este captat pentru îmbuteliere sau nu, eliminarea lui din vasele de fermentare trebuie să se facă prin conducte ;

– conductele de abur, apă, dioxid de carbon, melasă trebuie să fie cât mai apropiate de platforma de deservire a vaselor de fermentare, pentru a se evita urcarea pe vase în vederea manipulării acestora.

– e) La distilare, rafinare:

– toate conductele de abur trebuie să fie izolate termic ;

– curățirea coloanelor de distilare-rafinare este permisă numai dupa oprirea și golirea acestora;

– este interzisă repararea coloanelor de distilare-rafinare sau a anexelor acestora în timpul funcționării ;

– coloanele de distilare-rafinare trebuie să fie prevazute cu manometre pentru indicarea presiunilor interioare ;

– în sala de distilare rafinare este interzisă folosirea focurilor deschise și a fumatului;

– este permisă numai utilizarea lanternelor cu baterii de 4,5 V;

– pompa care alimentează coloana de distilare va fi montată în sala de fermentare;

– încaperea trebuie prevazută cu instalație corespunzătoare de ventilație pentru eliminarea căldurii radiate de instalații și a vaporilor de alcool;

– platformele și scările trebuie prevăzute cu balustradă;

– sala trebuie prevazută cu instalație de iluminare electrică de 12 V pentru cazurile de întrerupere ale curentului electric;

– se interzice folosirea lampilor electrice neprotejate;

– instalația electrică va fi verificată în permanență pentru a fi în stare normală de funcționare;

– se va verifica in pemanență etanșeitatea flanșelor și a conductelor pentru a nu se produce scăpari de vapori de alcool ;

– rezervoarele pentru depozitarea alcoolului etilic brut și rafinat trebuie să fie dotată cu sticle de nivel protejate și robinete sigilate; gurile de vizitare vor fi ermetic închise(etanșe și sigilate în permanență);

– remedierea defecțiunilor la coloanele de distilare rafinare și executarea unor lucrări de sudură se vor face numai pe baza unui permis de lucru cu foc, după ce în prealabil s-a spălat și umplut cu apa instalația ce urmeaza a fi sudată și s-au eliminat complet din mediu vaporii de alcool;

– la efectuarea reparațiilor se vor folosi numai scule care nu produc scântei;

– se vor proteja cu azbest porțiunile de la eventualele grinzi de lemn care se află în apropierea coloanelor de distilare rafinare ;

– la depozitul de alcool etilic rafinat trebuie să se asigure o etanșeitate corespunzătoare a conductelor și robinetelor pentru a nu se produce scurgeri de alcool (vapori de alcool);

– se vor proteja sticlele de nivel de la rezervoarele de alcool etilic și se va asigura închiderea robinetelor la terminarea programului de lucru si tot timpul cât nu se livreaza alcoolul;

– se vor lega la centura de împantare,rezervoarele de alcool etilic rafinat în scopul evitării producerii electricitații statice ;

– întrerupătoarele electrice trebuie să fie montate în exteriorul depozitului de alcool etilic, într-o încăpere special amenajată. Acestea vor fi verificate în permaneță pentru a li se asigura o funcționare optimă;

– se interzice trecerea conductelor instalației de încălzire prin depozitul de alcool etilic ;

– pentru localizarea – lichidarea unui început de incendiu se vor lua urmatoarele masuri:

* se oprește funcționarea utilajelor și instalațiilor și se întrerupe alimentarea cu curent electric;

* se evacuează personalul și materialele combustibile din încăperea incendiată și cele învecinate;

* se răcesc vasele incendiate și cele învecinate;

* se folosesc apă, spumă , dioxidul de carbon sau pulberea stingătoare.

CAP. 8. CONDIȚII IGIENICO SANITARE.METODE DE COMBATEREA MICROORGANISMELOR DE INFECȚIE

Este necesar să se aplice toate mijloacele de combatere a microorganismelor de infecție, deoarece prezența acestora în diferite faze ale procesului tehnologic poate avea uneori urmări foarte grave, care în final se reflectă în realizarea de randamente scăzute și chiar o calitate necorespunzătoare a produsului finit.

Metodele de combatere a infecțiilor sunt:

– întreținerea curațeniei în încăperile de fabricație;

– spălarea utilajelor și a conductelor tehnologice ;

– dezinfectarea utilajelor și a conductelor tehnologice ;

– sterilizarea utilajelor și a conductelor tehnologice.

Intreținerea curațeniei în încăperile de fabricație

Microorganismele de infecție sunt răspandite în sol, apă și aer. Când găsesc condiții prielnice (mediu nutritiv și temperatura optimă) se dezvolta, constituind focare de infecție .

Ȋn încăperile de fabricație în care nu se execută curațenia după un program bine stabilit, datorită temperaturii și umezelii, microorganismele se dezvolta în resturile de substanța organică ajunse accidental sub utilajele tehnologice sau în locuri greu accesibile.

De asemenea, microorganismele străine se pot dezvolta pe pereții care nu au fost de mult timp zugrăviți (vopsiți).

Ȋn asemenea condiții, în secția de fabricare a alcoolului etilic există în permanență focare de infecție, care pot infecta plămezile.Pentru eliminarea acestor surse de infecție, trebuie să existe o permanentă preocupare în vederea menținerii igienei industriale.

Ȋn acest scop se întocmește un program de menținere a curațeniei în încăperile de fabricație, care prevede vopsirea utilajelor și a conductelor tehnologice , vopsirea și zugrăvirea pereților, repararea tencuielilor, a pardoselilor, a canalelor interioare etc.

Trebuie avut în vedere ca, spălarea numai cu apă a pardoselilor și a pereților nu este întotdeauna suficientă, deoarece în fisurile acestora se gasesc microorganisme care nu pot fi îndepartate numai cu jet de apă.

Pentru ca operația de spălare să fie eficientă, este necesar ca cel puțin o dată la trei zile să se folosească clorura de var. După spălare, locurile care pot favoriza dezvoltarea microorganismelor de infecție se vor stropi cu clorură de var.

Spălarea și curățirea utilajelor și conductelor tehnologice

Pentru a evita pătrunderea microorganismelor de infecție (bacterii și drojdii sălbatice) în plămada supusă fermentării trebuie sa se execute cu deosebita grijă spălarea și curățirea suprafețelor interioare utilajelor și conductelor tehnologice.

Simpla stropire cu apă a conductelor tehnologice, precum și circulația apei cu ajutorul pompelor prin conducte nu pot fi suficiente pentru o acțiune corespunzătoare.

Este necesară o spălare mecanică a suprafețelor interioare ale utilajelor, această operație realizandu-se prin frecarea suprafețelor cu o perie de paie.

Conductele tehnologice se spală intai cu apă rece și apoi cu apă caldă în care se introduce clorură de var .

Ȋn această situație se impune chiar demontarea conductelor unde se presupune că s-ar fi instalat focarul de infecție. Conductele demontate se curăță cu o perie de sarma apoi se spală cu apă și se dezinfectează.

Curațirea și spălarea corespunzatoare a utilajelor și conductelor tehnologice sunt indispensabile și pentru motivul ca folosirea unui dezinfectant este eficace numai când suprafețele interioare ale utilajelor și conductelor tehnologice sunt curățate perfect.

Dezinfectarea utilajelor și a conductelor tehnologice

Substanțele dezinfectante uzuale folosite pentru dezinfectarea utilajelor și a conductelor tehnologice sunt :

– formalina- este folosită în soluții de concentrație 4-5% și uneori până la 10%.

Pentru dezinfectarea utilajelor tehnologice din metal se folosește acțiunea combinată a formalinei și a căldurii. Formalina fiind foarte volatilă, sub acțiunea căldurii este adusă sub forma de vapori și, astfel ia contact cu toata suprafața utilajului ;

– clorura de var – se folosește ca atare, presarată pe pereții interiori ai utilajului, după care se îndepartează prin spălare cu apă. Se folosește de asemenea la dezinfectarea pereților și pardoselilor secțiilor de producție. Cea mai eficientă utilizare a clorurii de var este sub formă de soluție 1-3% în apa fierbinte . Cu această soluție se spală utilajele și conductele tehnologice. Acțiunea dezinfectantă a clorurii de var se datorează în primul rând, clorului activ rezultat din descompunerea acesteia care este un dezinfectant puternic;

– laptele de var (hidroxidul de calciu) – este tot un dezinfectant puternic care se folosește pentru dezinfectarea utilajelor și a sălilor de fabricație ;

– sodă calcinată – se folosește în soluții și de obicei asociată cu trifosfatul de sodiu (Na3PO4) constituind astfel bază majoritații mijloacelor de curățire. Soluțiile acestea au reacție alcalină, dizolvă foarte bine substanțele organice (în special proteinele ) și constituie un bun mijloc de curațire;

– dezinfectanți industriali – au o compoziție chimică diferită și se cunosc sub diferite denumiri.

Sterilizarea utilajelor și a conductelor tehnologice

Sterilizarea este operația prin care microorganismele de infecție sunt distruse sau îndepărtate. Sterilizarea se practică numai pentru utilajele metalice. Se practică trei tipuri de sterilizări:

– sterilizarea cu abur la 100°C (abur direct sau “viu”);

– sterilizarea cu abur sub presiune. Ȋn practică se folosește abur de 0,5 ; 1,0; 1,5 bar, la care corespund temperaturi de 111,7 °C ; 120, 6 °C , 127,8 °C ;

– sterilizarea mixtă – realizată cu ajutorul aburului și a unui dezinfectant, care de obicei este formalina sau clorura de var. După curațirea și spălarea utilajului, în utilajul metalic care se supune sterilizării se introduce abur viu concomitent cu dezinfectantul, această metodă fiind cea mai eficientă.

La sterilizarea utilajelor tehnologice metalice cu abur, trebuie să se execute în prealabil o curațire corespunzătoare a pereților interiori ai acestor utilaje. Când curațirea se execută necorespunzător, resturile de plămadă, prin acțiunea aburului sunt caramelizate, formând cruste greu de îndepărtat în care se dezvoltă ulterior microorganisme străine formând focare de infecție.

CAP.9 BILANȚ DE MATERIALE

pentru producerea a 5000 l alcool etilic absolut / 24 ore

Apă ,15m³ Melasă , 20 t (14285 l )

Acid sulfuric Abur, 4 bar , 5.5 t

200 kg (196 l )

35000 l melasă diluată cu 32,4% s.u.

Ulei antispumant,20l DAP,500 l sol. cu 8% s.u

Apă 26,48 m³ Sulfat de amoniu , 500 l

62500 l plamada cu 18,3% s.a

Suspensie de drojdie CO2 , 200 l

de panificatie 200 l

62500 l plămadă cu 8% alcool etilic

Borhot, 55 m³

7500 l spirt brut cu cca 70% alcool

Apa, 4500 l

Spirt tehnic Apă reziduală , 6795.5 l

543,5 l cu 92% alcool

4707 l alcool etilic cu 95.6% alcool

CAP.10 LISTA UTILAJELOR TEHNOLOGICE

CAP. 11. MONTAJ UTILAJ

Utilajele noi: coloanele de distilare și rafinare poz. tehn. 304 și respectiv 311, blaza de rafinare poz. tehn. 310, deflegmatoarele poz. tehn. 303 și respectiv 312, condensatoarele și racitoarele poz. tehn. 306, 313 și 314, regulatorul de borhot poz. tehn. 305, vasul tampon de plămadă fermentată poz. tehn. 301, vasul tampon de spirt brut poz. tehn. 308, vasul colector alcool rafinat poz. tehn. 316 și pompele poz. tehn. 302, 309 și 317 vor fi montate în clădirea obiectivului 103-DISTILARE-RAFINARE conform propunerii de amplasament prezentată în prezenta documentație.

Ȋn clădirea ce va fi amenajată vor fi montate vasul colector nămol de melasă poz. tehn. 104 și pompele de melasă diluată poz. tehn. 107.1-2 la cota ± 0,00 m conform propunerii de amplasament prezentate.

Vasele de fermentare poz. tehn. 201.1-7 (existente) și respectiv 202 (existent și reamplasat) vor fi protejate prin construirea unei clădiri care va constitui Obiectivul 102 FERMENTARE . Tot în această clădire va fi amplasata și pompa de plămadă fermentată poz. tehn. 203 conform planului din anexă.

Rezervorul de alcool rafinat poz. tehn. 701 și cel de spirt tehnic poz. tehn.702 vor fi amplasate în DEPOZITUL DE ALCOOL-Obiectiv 107 ce va fi amenajat în incinta destinata noii secții.

Pompele de alcool rafinat poz. tehn.901.1-2 și cele de spirt tehnic poz. tehn.902.1-2 vor fi montate în STATIA POMPE ALCOOL – Obiectiv 109, amenajată în acest scop.

Pompele de recepție și transport melasă poz. tehn. 601.1-2 vor fi montate într-o casa pompe – Obiectiv 106.

SCHEMA DE CONTROL PENTRU FABRICAREA SPIRTULUI DIN MELASA

CAP. 12. INSTRUCȚIUNI DE EXPLOATARE

Transportul melasei

Transportul melasei se efectueaza cu cisterne CF. Ȋn situația în care se impune folosirea unei cisterne CF destinate și transportului unor altor produse (produse petroliere, diferite substanțe chimice, acizi grași, uleiuri minerale, etc.) acestea trebuie ca în prealabil să fie bine spălate și aburite pentru a îndepărta resturile de produse care ar putea transmite melasei mirosuri specifice și implicit, produsului finit sau ar putea fi chiar toxice pentru drojdie.

Descărcarea melasei

Cisternele CF cu melasă sunt aduse la rampa de descarcare și, prin introducerea de abur „viu” se ating temperaturi de 50-60°C, la care vîscozitatea scade, iar melasa curge ușor. Temperaturile de peste 60°C constituie un pericol de infectare a melasei.

Melasa este evacuată gravimetric prin racordul de golire dispus la partea inferioara a cisternei, iar cu pompa cu pinioane (poz. tehn. 601/1) este împinsă în rezervorul de depozitare (poz. tehn. 401).

Recepția melasei

Recepția cantitativă a melasei se face prin câantarirea melasei sosite de la furnizor, pentru verificarea greutății înscrise în actul de transport. Ȋnainte de descarcare, cisternele CF se cântaresc din nou pentru verificarea greutații proprii. Pentru cântarire se folosește cântarul secției. Diferența dintre greutatea brută și greutatea proprie a mijlocului de transport reprezintă greutatea melasei.

Ținând cont de limitele mari în care se înscrie conținutul de zaharoza al melasei(42-52%), pentru reglementarea modului de plată al melasei, prețul unei tone de melasă este fixat pentru un conținut de referința de 50% zaharoză folosind relația urmatoare:

Melasă tip 50% zaharoză = (Txz)/50

În care: T-cantitatea de melasă recepționată

z-procentul de zaharoză al melasei recepționate:

Prin recepția calitativă se urmărește alimentarea secției de producție cu melasă de cea mai buna calitate. Principalele analize la care este supusă melasă la recepție sunt urmatoarele: aspect, miros, culoare, consistența, pH, conținut de azot total și examen microbiologic.

Aceste analize și altele care mai sunt necesare (determinarea conținutului de coloizi, a cenușei, a substanțelor colorante și a capacitații de spumare) necesită un volum mare de muncă. Din această cauză, de obicei la recepția melasei se efectuează analize minimale obligatorii pe baza cărora se poate aprecia calitatea melasei. Acestea sunt: conținutul de substanța uscata, conținutul de zaharoză, pH-ul și densitatea. Celelalte analize se efectueaza trimestrial în cadrul societății sau într-un laborator neutru.

Depozitarea melasei

Melasa necesară procesului tehnologic se depozitează în rezervorul (poz. tehn. 401) care va trebui prevăzut cu robineți de luat probe montați pe toată înalțimea.

Curățarea și spălarea rezervorului se face dupa golirea totală, prin consumul melasei depozitate . O echipă de 3 lucrători, echipați și dotați conform normelor de tehnică a securităechipați și dotați conform normelor de tehnică a securității muncii, evacuează cu ajutorul lopeților depunerile rezultate din melasă.Cu jet puternic de apă se spală pereții interiori. Se închid capacele și se sterilizează rezervorul cu abur „viu” in vederea dislocării depunerilor de pe pereții interiori. Apoi se îndepărteaza urmele de reziduuri și apă prin ștergere cu deșeuri textile.

Se dezinfectează interiorul rezervorului prin văruire cu lapte de var. Se recoltează probe și se determina eficiența curățeniei din punct de vedere microbiologic, după care rezervorul poate prelua melasa.

Fenomene care pot apărea la depozitarea melasei

Scaderea pH-ului sub valoarea 6,0 presupune o infecție microbiană și se recomandă tratarea melasei cu lapte de var introdus prin gura de vizitare de la partea de sus a rezervorului. Dacă situația nu se remediază se adaugă soluție de hidroxid de sodiu. Cantitatea de substanțe neutralizante- lapte de var, soluție de hidroxid de sodiu- se determină în laborator pe microprobe de melasă.

Dacă reacția de modificare a pH-ului datorită infecției microbiene este însoțită și de creșterea temperaturii (peste 30-35°C), se racește rezervorul în exteriorul cu apa de la un furtun, apă care va fi lasată să curgă sub formă de peliculă de sus în jos, sau se introduc calupuri de gheață direct în melasă.

Se recomandă folosirea urgentă, direct în producție a melasei sau melaselor la care apar modificări de temperatură, pH precum și scăderea polarizației.

Determinarea stocului de melasă

Gospodărirea corespunzătoare a melaselor impune, printre altele, și cunoașterea cantităților de melasă care se găsesc la un moment dat în fabrică. Determinarea cantității de melasă prin cântarire nu este posibilă. Din acest punct de vedere, se recurge la măsurarea volumetrică și apoi se stabilește prin calcul cantitatea de melasă.

Pentru stabilirea stocului de melasă, se măsoară mai întai înalțimea stratului de melasă din rezervorul de melasă și apoi înălțimea stratului de spumă. Apoi se recoltează probe de melasă de la diferite înălțimi din care se prepară o probă medie, pentru analiza de laborator. Relația din care se stabilește calitatea de melasă dintr-un rezervor este următoarea:

Mtotal= M 1 ·+ M2

M1= (H1· V ·D1·P1)/50 M2=(H2· V ·D2·P2)/50

în care: M1= cantintatea de melasă tip 50% zaharoză din stratul de melasă;

M2= cantitatea de melasă tip 50% zaharoză din stratul de spumă;

H1= înălțimea stratului de melasă (cm);

H2 = înălțimea stratului de spumă (cm);

V = volumul în litri pe 1 cm din înălțimea rezervorului;

D1 = densitatea melasei;

D2 = densitatea spumei;

P1= conținutul de zaharoză în melasă (%);

P2 = conținutul de zaharoză în spumă (%);

50 = nivelul de referință pentru recalcularea melasei la un conținut de 50% zaharoză.

Cântarirea, diluarea, preîncălzirea melasei

Cântarirea melasei se realizează cu ajutorul unui cântar basculant din cadrul secției (poz. tehn.)

Pentru diluare, operatorul lasă să curgă apa necesară în vasul de pregătire a melasei (poz. tehn. 102/1-2) apoi alimentează cu melasa cântarită și sub agitare continuă, se adaugă acidul sulfuric (concentrat) până la pH=4,5 după care temperatura soluției de melasă se ridică la cca. 80% cu ajutorul aburului introdus în serpentina de încalzire a vasului.

La fiecare șarjă se determină pH-ul, conținutul în substanța uscată, conținutul de zaharoză al melasei diluate, rezultatele urmând a se consemna în caietul operatorului.

Sterilizarea și limpezirea melasei

Melasa, sub agitare continuă, se încălzește la 95°C și se menține la această temperatură timp de 60 minute. Cu 15 minute înainte de terminarea sterilizării, în melasa diluată se barbotează aer (se favorizează astfel trecerea nitriților în nitrați ).

După terminarea sterilizării, melasa se lasă în repaus timp de 2-3 h pentru depunerea coloizilor precipitați. Melasa limpede este recuperată cu ajutorul unei conducte montate la cca. 30 cm de fundul vasului și depozitată în rezervoarele intermediare pentru dozare în procesul tehnologic (poz. tehn. 102/1-2).

Temperatura melasei în timpul decantării se va menține la 80 °C. La temperaturi mai mici (70-60°C) există pericolul dezvoltării germenilor termofili și de asemenea crește vâcozitatea melasei diluate, influențand negativ curgerea acesteia.

Operatorul notează în caietul de lucru: data, numărul șarjei, cantitatea de melasă diluată, pH-ul, conținutul în substanța uscată, temperatura.

Rezervoarele intermediare de melasă (poz. tehn. 103/1-2) pentru depozitarea melasei limpezite înainte de dozarea în procesul tehnologic sunt prevazute cu o serpentină de răcire pentru reducerea temperaturii melasei diluate care se dozează în procesul tehnologic la valori de 28-34°C.

Prepararea soluțiilor de săruri minerale nutritive

Sărurile minerale nutritive se dizolvă separat pentru evitarea apariției unor precipitate în vasele pentru săruri (poz. tehn. 105/1-2) prevăzute cu sisteme de agitare mecanică.

Dozarea cantității de săruri minerale nutritive se realizează în funcție de puritatea acestora, astfel ca să se obțina o soluție 8% sulfat de amoniu și una de 8% de diamoniu fosfat. Solubilizarea sărurilor se face la temperatura de 80 °C timp de 60 minute, cu agitare continuă. După o pauză de cca. 4 ore pentru decantare – limpezire, soluția limpede se dozează apoi în procesul tehnologic.

Controlul de calitate al fazei constă în măsurarea corectă a concentrației soluțiilor de săruri, care se va nota în caietul de lucru al operatorului pentru fiecare șarjă.

Sărurile minerale nutritive se dizolvă separat pentru evitarea apariției unor precipitate în vasele pentru săruri (poz. tehn. 105/1-2) prevăzute cu sistem de agitare mecanică.

Pregătirea culturii pure de drojdie

Ȋn tehnologia prezentată pentru fermentare se recomandă folosirea drojdiei comprimate (D-27) produsă de S.C. BERALBAC S.A. Bacău . Ȋnainte de utilizare drojdia se suspensionează în apă cu temperatura de 30-32°C timp de 15 minute, după care se introduce în plămadă.

Consideram totuși ca fiind necesară prezentarea alternativei tehnologice de utilizare a unei culturi pure de drojdie realizată în unitate.

Dezvoltarea culturii pure de drojdie în laborator se realizează pe următoarele medii de cultură:

– must de malț-agar – acesta conține must de malț nehameiat, cu o concentrație de 8% substanță uscată, la care se adaugă agar-agar 3% (2g. la 100ml must). După solubilizarea agarului în mustul de malț, mediul de cultură se dozează în eprubete(câte 10 ml în fiecare eprubetă) și se sterilizează în curent de vapori de 2 ori consecutivi câte 30 minute.Ȋnainte de utilizare, mediul de cultură sterilizat în eprubete se fluidifică și se înclină (pentru obținerea unei suprafețe cât mai mari de multiplicare a drojdiei).

Inițial din cultura „STOC” se însămânțează cu o ansă 2-3 eprubete (înclinate) conținând mediu nutritiv format din must de malț-agar. Eprubetele se termostatează timp de 48 h la 30°C ± 0,1°C :

– mediul nutritiv din melasă – este folosit pentru multiplicarea drojdiei în balonul Pasteur.Pentru dezvoltarea culturii de drojdie în această fază se folosește un balon Pasteur cu capacitate totală de 1L, mediul de cultură în cantitate de

500 mL avand următoarea compoziție:

– melasă…………………………………………………500 g;

– sulfat de amoniu,sol. 3%…………………………..6 mL;

– diamoniu fosfat, sol. 8%………………………….42 mL;

– apă potabila…………………………….până la 2600 mL;

– pH-fixat la 4,5 cu acid sulfuric, sol.10%.

Cantitatea de melasă variaza în funcție de conținutul de substanță uscată, în așa fel încat în final mediul de cultură sa aibă un conținut de substanță uscată de 15 %.

După omogenizare, 500 mL din mediun de cultură astfel format se introduc în balonul Pasteur care se astupă apoi cu un dop de vată, se obturează tubul lateral cu furtun de cauciuc și o baghetă de sticlă, se sterilizează de 2-3 ori în curent de vapori timp de câte 30 minute.

Se alege eprubeta cu mediul înclinat în care cultura de drojdie are aspectul cel mai frumos și se inoculează cu o ansă balonul Pasteur, care se termostatează timp de 24h la 30°C ± 0,1°C, cu agitare de 2-3 ori/zi;

– mediul de cultură pentru balonul Karlsberg – de 20 L volum util, are următoarea compoziție:

* melasă……………………………………………4000 g

* sulfat de amoniu,sol. 3%……………………..60 mL

* diamoniu fosfat,sol. 8%…………………….420 mL

* apă de robinet………………………….până la 20 L

* pH fixat la 4,5 cu acid sulfuric, sol. 10%.

Și în acest caz cantitatea de melasă variază în funcție de conținutul de substanță uscată, astfel încat mediul de cultură sa aibă în final 15% substanță uscată.

Se omogenizează mediul, se închide balonul cu un dop de vată și cu un tub prevazut cu o baghetă din sticlă și apoi se sterilizează în curent de vapori timp de 60 minute în prima zi și de 30 de minute în ziua următoare.

[NUME_REDACTAT] se însămânțează cu conținutul balonului Pasteur și după o termostatare de 24h la 30°C± 0,1°C, acesta poate fi însămanțat în vasul de multiplicare al drojdiei(vas care nu este prezentat în fluxul tehnologic deoarece tehnologia propusă utilizează drojdie comprimată) .

Pentru inocularea balonului Karlsberg cu conținutul balonului Pasteur și apoi a vasului de multiplicare a drojdiei cu conținutul balonului Karlsberg se folosesc tuburile laterale ale celor două baloane(prevazute cu furtun de cauciuc obturat cu bagheta din sticlă), protejate pentru sterlitate microbiologică cu o flacără produsă de vată îmbibată cu alcool sanitar.

Multiplicarea drojdiei

Nici această operație nu intră în cadrul procesului tehnologic propus, dar o prezentăm ca o alternativa practică la varianta noastră tehnico-tehnologică.

Ȋnainte de introducerea mediului nutritiv în vasul de multiplicare a drojdiei, acesta se sterilizează timp de 30 minute prin introducerea de abur viu . Se sterilizează de asemenea toate ventilele aferente.

După răcire se introduce în vasul de multiplicare a drojdiei, mediul de cultură format din:

– apă potabilă……………………………………………….640 litri

– melasă diluata(40% S.U.)…………………………..240 litri

– sulfat de amoniu sol. 8% ……………………………..60 litri

– diamoniu fosfat, sol. 12%…………………………….80 litri

– ulei antispumant…………………………………………500 ml

Se corectează pH-ul cu soluție de acid sulfuric 10% la valoarea de 4,5-4,8 și se sterilizează timp de 30 de minute folosind abur indirect. Sterilizarea se realizează sub agitare continuă. La terminarea sterilizării mediul de cultură, răcit, va avea următoarele carateristici:

– temperatură………………………………………………30-32°C;

– pH……………………………………………………………4,5-4,8;

– aciditate……………………………………………………1,1-1,2%;

– concentrație în S.U…………………………………….10,8-11,0%

– debit de aer………………………………………………..70 m³/h care asigură un conținut de oxigen dizolvat în plămadă (mediul de cultură) de 4-6 miligrame O2/litru.

Ȋn aceste condiții, se introduce în vas cultură pură de drojdie realizată in laborator în vasul Karlsberg, folosind racordul de inoculare flambat.

Multiplicarea drojdiei în această fază dureaza 14 ore. După 4 ore de la inocularea culturii pure de drojdie se verifică stadiul de dezvoltare a celulelor. Verificarea constă din urmatoarele:

– teste de laborator privind determinarea pH-ului, a conținutului de substanță uscată si a zahărului total;

– examen microscopic pentru determinarea aspectului celulelor de drojdie (densitate de celule, formă, mărime, prezența celulelor înmugurite, microorganisme de infectare).

Atunci când se inregistrează:

– scăderea concentrației în substanța uscată și a conținutului de zaharoză;

– opalizarea mediului de cultură ca urmare a multiplicării drojdiei;

– creșterea temperaturii;

Se consideră că în acest moment cultura pură de drojdie s-a adaptat condițiilor de multiplicare și se află în faza de multiplicare exponențială.

Din acest moment se începe alimentarea cu melasă și săruri minerale nutritive după următorul program:

Melasa folosită în procesul tehnologic este diluată la cca. 40% substanță uscată, și are un conținut de zaharoză de cca. 25%. Dozarea volumetrică a melasei se va face ținând seama de densitatea acesteia (1,4 g/cm³ pentru melasa ca atare și 1,2 g/cm³ pentru melasa diluată).

La sfârșitul perioadei de multiplicare, plămada va avea urmatoarele caracteristici:

– aciditate, max. ……………………….1,8-2,2%

– substanță uscată……………………..5,0-5,5%

– alcool, max. ……………………………0,6%

– biomasă din celule de drojdie…..30-35 g/litru.

Alimentarea cu melasă diluată și cu soluțiile de săruri minerale este condiționată de viteza de multiplicare a celulelor de drojdie și de vitalitatea acestora. Durata de 14 ore poate fi deci modificată în funcție de viteza de multiplicare a celulelor de drojdie. Spumarea intensă a plămezii este un factor anormal și poate avea diferite cauze ca de exemplu:

– scăderea pH-ului sub limita prescrisă;

– scăderea temperaturii sub valoarea normală;

– lipsa sursei de carbon din plămadă.

Controlul de calitate al fazei: operatorul va verifica orar și va nota în caietul de lucru, temperatura, pH-ul, debitul de aer. Dacă va fi necesar va corecta valorile parametrilor mentionati în limitele prescrise. La terminarea operației, plămada cu drojdie se trece la fermentare, iar vasul de multiplicare a drojdiei se spală cu apă și se sterilizează cu abur „viu” după care operația se poate repeta.

Fermentarea alcoolică a plămezilor de melasă

Fermentarea se realizează în vasele de fermentare din poz. tehn. Nr: 201/1-7 și 202. Ȋn această fază are loc transformarea zaharozei din plămezile de melasă, sub acțiunea drojdiei, în alcool si dioxid de carbon. Totodată se degajă și o anumită cantitate de căldură, iar o parte din zaharoză este folosită de către celulele de drojdie pentru dezvoltare și multiplicare. Procesul de fermentare este deci un proces exoterm, randamentul de transformare a zaharozei în alcool etilic este de maxim 58%, iar cantitatea de căldura care se degajă la fermentarea a 180 g de glucoză este de 22 kcal.

Melasa preparată, cu o concentrație în substanța uscată de cca. 40 % și un conținut de zaharoză de cca. 26%, depozitată în vasele intermediare din poz. tehn. 103/1-2 se adaugă în 4 etape. La fiecare etapă, cantitatea de melasă adaugată trebuie astfel calculată încat plămada în fermentație să aibă un conținut în substanța uscată de max. 14,5% (la care corespunde un conținut de zaharoză de max. 9,4%).

Datorită faptului că melasa are un conținut redus de azot și fosfor comparativ cu necesarul pentru dezvoltarea drojdiei, în plămadă se vor adăuga săruri care conțin aceste elemente (sulfat de amoniu și diamoniu fosfat). Calculul acestor săruri se va face astfel:

– sulfatul de amoniu se adaugă într-o cantitate care să asigure creșterea conținutului de azot cu 0,03 g azot la 100 g zaharoză în plămada care se introduce la fermentare;

-diamoniul fosfat se adaugă astfel încât să se asigure o creștere a conținutului de fosfor(P2O5) cu 0,068 g fosfor la 100 g zaharoză, în plămada care se introduce la fermentare;

Exemplul de calcul al cantității de sulfat de amoniu și diamoniu fosfat care se adaugă la fermentare.

Date cunoscute (impuse pentru exemplul de calcul):

– concentrație de S.U. a melasei…………………………………….40%;

– concentrația de zaharoză a melasei………………………………26%;

– masa moleculară a sulfatului de amoniu( NH4)2SO4…….132,14;

– masa moleculară a P2O5……………………………………………..141,9445.

Calculul cantității de sulfat de amoniu:

– doza realizată……………………………………….0,03 g azot/100g zaharoză

Dacă la 100 g zaharoză…………………………………………………..0,03 g azot

la 26 g zaharoză (din 100 ml melasă diluată)………..X=0,0078 g azot

Dacă în 136,14 g sulfat de amoniu pur ……………………………28,01 g azot

Y……………………………………………………………………….0,0078 g azot

Y= 0,0378 g (NH4)2SO4chimic pur

Dacă puritatea sulfatului de amoniu este 81% :

în 100 g SA tehnic……………………….81 g SA pur

Z……………………………………………….0,0378 g SA pur

Z= 0,0468 g sulfat de amoniu (SA) tehnic puritate de 81%

Rezultă că pentru 100 ml de melasă diluată cu 40% substanță uscată si 26% zaharoză se adaugă o cantitate de 0,0640 g sulfat de amoniu (SA) cu puritate de 81%.

Ȋn final, cantitatea de sulfat de amoniu care se adaugă pentru 400 kg de melasă utilizată la obținerea unui hectolitru de alcool este de 0,356 kg, rotunjit 0,36kg.

Calculul cantității de diamoniu fosfat:

– doza realizată – 0,068 g fosfor/100 g zaharoză.

Dacă la 100 g zaharoză……………………………0,068 g fosfor

la 26 g zaharoză…………………………..X=0,0177 g fosfor

Dacă la 141,9445 g P2O5………………………….61,948 g fosfor

Y………………………………………………0,0177 g fosfor

Y= 0,0406 g P2O5

Dacă în 100 g D.A.P. ………………………………..48 g P2O5

Z…………………………………………………0,0406 g P2O5

Z= 0,0846 g D.A.P. (diamoniu fosfat).

Dacă puritatea diamoniului fosfat este de 90% atunci :

Dacă în 100 g D.A.P. ……………………………….90 g D.A.P. pur

Q…………………………………………………0,0846 g D.A.P. pur

Q= 0,09408 D.A.P. tehnic cu puritate 90%

Rezultă că pentru 100 ml melasă diluată la 40 % subtanță uscată și 26 % zaharoză se adaugă o cantitate de 0,0940 g diamoniu fosfat cu puritate de 90 %.

În final, cantitatea de diamoniu fosfat care se adaugă pentru 400 kg melasă utilizată la obținerea unui hectolitru de alcool etilic este de 0,723 kg, rotunjit 0,72 kg.

Pentru fermentare este necesar un volum total de fermentare de 240 m³ (pentru 72 ore) caruia îi corespunde un volum util de fermentare de 187,5 m³ (pentru 72 ore) respectiv cca. 78,1 % din volumul total. Valorile prezentate sunt justificate de durata maximă de fermentare de 72 ore și asigurarea continuității fluxului tehnologic pe o durată de 21 zile. Ȋnainte de utilizare, fiecare vas de fermentare se va spăla cu apă și agenți de spălare și se va steriliza timp de 30 de minute cu abur „viu”. Apoi după răcire și evacuarea condensului, vasele de fermentare sunt pregătite pentru alimentare, cu melasa diluată, apă și soluții minerale nutritive. După alimentarea cu cultură de drojdie, procesul de fermentare se declanșează. Pentru transvazările ulterioare, vasele de fermentare din linia tehnologică vor fi legate între ele prin conducte montate la partea inferioara. Secția de fermentare este dotată cu următoarele vase de fermentare:

– 7 vase x 31,5 m³ (volum total) = 220,5 m³

– 1 vas x 50 m³ (volum total)= 50 m³

Total = 270,5 m³

Față de necesarul de 240 m³ volumul total necesar pentru asigurarea continuității procesului, secția dispune de un volum de fermentare de 270,5 m³ deci are un excedent de 30,5 m³. Prezentarea graficului de alimentare cu plămada (melasă, soluție de săruri și apă) se va face pentru un grup de 3 vase de fermentare caracterizat prin:

I – volum total……………………………………94,5 m³

volum util…………………………………….61,5 m³

II – volum total………………………………….81,5 m³

volum util……………………………………61,5 m³

Ȋn cazul variantei „I” volumul de plămadă va fi repartizat în mod egal în cele 3 vase de fermentare, iar în cazul variantei „II” volumul de plămadă se va împarți în 2 părți din care prima parte (33 % din volum) va fi introdus în vasul cu Vt= 31,5 m³, iar a doua parte (66 % din volum) va fi introdus în vasul cu Vt= 50 m³.

Pe baza datelor prezentate anterior și în bilanțul de materiale compoziția melasei este următoarea :

– melasă diluată(32,4% s.u.)………………………………35.000 litri

– sulfat de amoniu(sol. 8%)…………………………………….500 litri

– diamoniu fosfat(sol. 8%)……………………………………..500 litri

– ulei antispumant……………………………………………………20 litri

– apă potabilă……………………………………………………26.480 litri

Total= 62.500 litri(cu 18,3% s.u.)

Compoziția plămezii pentru fiecare porțiune alimentată în cele patru etape, este următoarea:

Etapa I- melasă diluată (32,4% s.u.)………………………………….4000 litri

– sulfat de amoniu (sol.8%)……………………………………100 litri

– diamoniu fosfat (sol.8%)……………………………………..100 litri

– apă potabilă…………………………………………………………6000 litri

Total I =10200 litri

Cantitatea de inocul, suspensia de drojdie, utilizată este de 200 litri pentru cele trei vase (volum 62,5 m³/zi) și se adaugă o singură dată la începutul ciclului de 21 de zile de funcționare a instalației. Din acest considerent nu va fi luată în calcul (practit nu are influență in bilanțul de materiale).

După alimentarea primului vas din baterie cu plămada aferentă etapei I și introducerea culturii de drojdie, plămada se aerează cu un debit de cca. 50 m³/min timp de 10-20 minute. Ȋn această perioadă celulele de drojdie se adaptează condițiilor specifice de fermentare și se înmulțesc. Parametri tehnologici principali ai acestei faze sunt următorii :

– temperatură………………………………………..29-31°C

– pH…………………………………………………….4,5-4,8

– conținut de substanță uscată………………..max.14,5%

– concentrație în drojdie………………………..7-8 g/litru

– aciditate……………………………………………..1,8-2,2 grade acidit.

Atunci când concentrația în substanța uscată a plămezii a scăzut până la valori cuprinse între 9-10% (ca urmare a fermentației alcoolice) se adaugă o nouă porție de plămadă de următoarea compoziție:

Etapa a II-a

– melasă diluată (32,4% s.u.)………………………..7000 litri

– sulfat de amoniu (sol.8%)………………………….100 litri

– diamoniu fosfat (sol.8%)……………………………100 litri

– apă potabilă……………………………………………….6000 litri

Total II = 13200 litri

Fermentația alcoolică se desfașoară în continuare, conținutul de substanță uscată din plămadă scăzând până la 8-9%. Ȋn acest moment se adaugă o nouă cantitate de mediu nutritiv cu următoarea compoziție:

Etapa a III-a

– melasă diluată (32,4% s.u.)………………………….14000 litri

– sulfat de amoniu (sol.8%)…………………………….150 litri

– diamoniu fosfat (sol. 8%)……………………………..150 litri

– apă potabilă………………………………………………….7000 litri

Total III = 21300 litri

A patra etapă de alimentare cu mediu nutritiv proaspăt se realizează după ce conținutul în substanța uscată a plămezii a scăzut la 7-8%.

Etapa a IV-a

– melasă diluată (32,4% s.u.)…………………………. 10000 litri

– sulfat de amoniu (sol.8%)…………………………….150 litri

– diamoniu fosfat (sol. 8%)……………………………..150 litri

– apă potabilă………………………………………………….7480 litri

Total IV = 17780 litri

Bilanțul în substanța uscată pentru cele 4 etape de alimentare cu plămadă proaspătă este:

Etapa I

– melasă diluată (32,4% s.u.)………………………….4000 l x 324 g/l=1 296 000 g

– sulfat de amoniu (sol.8%)…………………………….100 l x 80 g/l=8000 g

– diamoniu fosfat (sol. 8%)……………………………..100 l x 80 g/l=8000 g

– apă potabilă………………………………………………….6000 litri

Total = 10200 litri – 1 312 000 g

Conținut în substanța uscată în plămadă= 12,8%

Etapa II

– melasă diluată (32,4% s.u.)………………………….7000 l x 324 g/l=2 248 000 g

– sulfat de amoniu (sol.8%)…………………………….100 l x 80 g/l=8000 g

– diamoniu fosfat (sol. 8%)……………………………..100 l x 80 g/l=8000 g

– apă potabilă………………………………………………….6000 litri

– plămadă în fermentare………………………………10200 l x 100 g/l=1 020 000 g

Total = 23400 litri – 3 248 000 g

Conținut în substanța uscată în plămadă=14,3%

Etapa III

– melasă diluată (32,4% s.u.)…………………………14000 l x 324 g/l=4 536 000 g

– sulfat de amoniu (sol.8%)…………………………….150 l x 80 g/l=12000 g

– diamoniu fosfat (sol. 8%)……………………………..150 l x 80 g/l=12000 g

– apă potabilă………………………………………………….7000 litri

– plămadă în fermentare………………………………23400 l x 80 g/l=1 872 000 g

Total = 44700 litri – 6 432 000 g

Conținut în substanța uscată în plămadă=14,38%

Etapa IV

– melasă diluată (32,4% s.u.)…………………………10000 l x 324 g/l=3 240 000 g

– sulfat de amoniu (sol.8%)…………………………….150 l x 80 g/l=12000 g

– diamoniu fosfat (sol. 8%)……………………………..150 l x 80 g/l=12000 g

– apă potabilă………………………………………………….7480 litri

– plămadă în fermentare………………………………44700 l x 80 g/l=3 576 000 g

Total = 62500 l – 6 840 000 g

Conținut în substanță uscată în plămadă=10,94%

După ultima alimentare cu plămadă proaspată, fermentarea se desfășoară până la scăderea conținutului în substanța uscată la valori cuprinse între 6,0-6,5 % (funcție de calitate a melasei). În continuare, pe principiul vaselor comunicante plămada în fermentare din prima grupa de 3 fermentatoare se transvazează în proporție de 50% în următoarele vase și se realimentează plămada proaspată. Primele 3 vase de fermentare vor fi reumplute cu plămada proaspată și fermentarea se va continua până la maxim 72 ore. În continuare plămada fermentată este trecută la distilare. Vasele din cea de a doua grupă de vase de fermentare vor fi folosite pentru inoculare, iar procesul se reia în același mod timp de 21 zile. După acest termen instalația golită de plămada (distilată) se igienizează și procesul se reia.

Distilarea plămezilor fermentate

Instalația de distilare cu funcționare continuă se compune din:

– Pompa de alimentare cu plămada fermentată;

– Coloana de distilare;

– Regulatorul de borhot;

– Deflegmatorul;

– Condensatorul-răcitor;

– Filtrul și felinarul de control.

Pompa de alimentare cu plămada fermentata

Pompa de tipul „plunger” este o pompă cu piston care asigură reglarea debitului de plămada prin modificarea cursei pistonului.

Coloana de distilare – este partea principală a instalației de distilare, fiind compusă dintr-o coloană de fierbere sau epuizare a plămezii în alcool aflată la partea superioară a utilajului sau respectiv de la talerul de alimentare cu plămadă până la punctul de legatură a coloanei de distilare cu deflegmatorul.

Coloana de distilare este prevazută cu:

– un racord pentru introducerea plămezii fermentate, pe talerul 4 al coloanei de fierbere care este primul taler de la partea superioară a acestei coloane și care face legatura între coloana de fierbere și cea de concentrare;

– un racord de intrare a refluxului din deflegmator în coloană;

– un racord de intrare a aburului în coloană, respectiv în partea inferioară a coloanei de fierbere;

– vizoare care se montează în dreptul fiecărui taler al coloanei de fierbere pentru a se observa nivelul de plămadă și circulația acesteia în timpul fermentării.

Coloana de fierbere este alcătuită din segmenți de coloană de același diametru și identici din punct de vedere constructiv. Acești segmenți sunt legați unul de altul printr-o flanșă cu șuruburi pe toată circumferința.

Fiecare segment are în interior două, trei talere cu clopot. Primul segment de coloană, de la baza coloanei este înalt de 700-800 mm și nu are talere. În acest segment se introduce abur în coloană printr-o serpentină perforată și tot prin el se elimină borhot. Coloana de fierbere are 12-16 compartimente separate între ele prin talere.

Diametrul coloanei de fierbere depinde de capacitatea coloanei de distilare și poate avea între 850-1400 mm.

Distanța între talere este 250-300 mm.

Coloana de concentrare se montează desupra coloanei de fierbere, făcând corp comun cu aceasta. Diametrul coloanei de concetrare poate fi mai mic decât cel al coloanei de fierbere, dar de cele mai multe ori este egal.

Talere din această coloană sunt formate din site executate din tablă perforată de cupru sau oțel inoxidabil.

Într-o coloană de concentrare se montează 16 astfel de talere la distanța de cca. 150 mm.

Regulatorul de borhot reglează automat evacuarea borhotului din coloană, astfel ca nivelul acestuia în coloană sa fie constant.

Regulatorul de borhot este un cilindru în care se gasește un plutitor străbătut de un ax care iese prin capacul vasului terminându-se cu un manre, iar la partea inferioară se termină cu un cep care închide conducta prin care se evacuează borhotul din regulator.

Deflegmatorul are o forma cilindrică și este confecționat din cupru sau oțel inoxidabil. La cele 2 capete ale cilindrului se montează câte o placă în care se fixează, prin mandrinare, țevi de răcire din cupru sau oțel inoxidabil. Agentul de răcire (plămada fermentată) circulă prin interiorul țevilor, iar vaporii alcoolici prin exteriorul lor.

Condensatorul are construcția asemănătoare cu cea a deflegmatorului.

Filtrul de spirt și felinarul de control

Filtrul de spirt servește pentru reținerea impuritățiolor din spirt împiedicând pătrunderea acestora în felinarul de control.

Filtrul și felinarul de control constituie de fapt un singur aparat.

Punerea în funcțiune a instalației de distilare

Se relizează astfel:

– Ȋnainte de punerea în funcțiune coloana de distilare se umple cu apă, după care se introduce abur pentru a constata etanșeitatea acesteia;

– Cu ajutorul pompei de alimentare, se umple coloana cu plămadă fermentată, după care pompa se oprește. Se controlează dacă deflegmatorul și condensatorul sunt alimentate corespunzător cu plămada și respectiv apa de răcire;

– Se introduce apoi abur pentru încălzirea plămezii. Încalzirea coloanei este considerată terminată atunci când termometrul montat pe conducta de intrare a plămezii din deflegmator în coloană indică 100 °C. În acest moment se pornește pompa de plămadă cu un debit moderat, iar când temperatura în coloană începe să scadă, iar la felinarul de control apar primele picături de condens, se mărește debitul pompei de plămadă;

– Parametri optimi ai procesului de distilare sunt temperatura (93-95°C), presiunea (0,12-0,13 bar), temperatura spirtului brut (max. 20°C), concentrația alcoolică a spirtului brut (min. 70% v).

Scoaterea din funcțiune a instalației de distilare

– se oprește pompa de plămadă și apoi accesul aburului în coloană;

– când presiunea în coloană a scăzut se închid robinetele de admisie a apei în condensator și a plămezii în deflegmator;

– lichidul alcoolic de pe talerele coloanei de concentrare și plămada de pe talerele superioare ale coloanei de fierbere se scurg și se acumulează în segmentele inferioare ale coloanei.

Repunerea în funcțiune a instalației

– se introduce abur în coloana de distilare. Prin condensarea parțială a aburului cantitatea de lichid de la baza coloanei crește și ca urmare va crește și presiunea în regulatorul de borhot ;

– când temeperatura condensatorului va crește se marește la maximum debitul de apă de răcire în condensator și apoi se marește debitul de abur în coloană;

– în aceste condiții lichidul alcoolic care s-a acumulat la partea inferioară a coloanei se fierbe cu ajutorul aburului la temperatura de 102-103°C;

– se deschide robinetul de pe conducta de borhot, iar pompa de plămadă se pornește în momentul când la felinarul de control apare condensul.

Rafinarea spirtului brut

Instalația de rafinare, cu funcționare discontinuă, este compusă din următoarele părți componente:

– blaza (cazanul de fierbere);

– coloana de rafinare;

– deflegmatorul;

– condensatorul;

– filtrul de alcool și felinarul de control;

– regulatorul de abur.

Blaza este de formă cilindrică (H=D) fiind confecționată din oțel, oțel inoxidabil sau cupru. Fundul blazei este plan, iar capacul este conic. În interior blaza are montată o serpentină dublă neperforată folosită pentru încălzirea spirtului brut cu abur indirect.

Serpentina se va monta cât mai aproape de fundul vasului astfel încât sa fie în permanență acoperită cu lichid. Pentru urmărirea parametrilor tehnologici și asigurearea funcționării normale pe capacul blazei se va monta un manometru, un robinet de aerisire, un termometru, o supapă de vacuum cu deschiderea spre interior care permite intrarea aerului în blază când se formează vid și un racord cu robinet prin care blaza se incarcă cu spirt brut. Pe peretele lateral al blazei se va monta o sticlă de nivel cu robinet de aerisire la partea superioară, un robinet umplere golire la partea inferioară, o gură de vizitare, iar la partea inferioară a cilindrului un racord cu robinet pentru golirea lichidului dezalcoolizat, care rămâne în vas după distilare și a apei de spălare. Pentru o producție zilnică de 5000 litri alcool, capacitatea totală a blazei va fi 15 m³.

Coloana de rafinare

Construcția și modul de funcționare a coloanei de rafinare sunt identice cu cele ale coloanei de concentrare de la instalațiile de distilare.

Coloana de rafinare poate avea un numar de 36-50 talere, montate la distanțe de 140-220 mm. Talerele (care pot fi cu site sau clopote) sunt montate în segmenții din care este confecționată coloană, prin nituire de mantaua fiecarui segment.

Înalțimea de lichid (alcoolic) pe taler va fi de 25-30 mm.

Coloana de rafinare va fi prevazută si cu un racord cu robinet pentru alimentarea cu apă, unul asemănător pentru abur și o supapă de vacuum.

Deflegmatorul și condensatorul sunt tubulare, fiind identice cu cele folosite la coloana de distilare.

Filtrul de alcool și felinarul de control- au drept scop filtrarea alcoolului rafinat și controlul limpidității acestuia. Avand în vedere faptul că alcoolul rafinat conține foarte puține impurități, acestea pot fi de construcție simplă.

Regulatorul de abur – se montează între conducta de abur și serpentina de încălzire din blază. Prin intermediul regulatorului de abur se realizează o presiune constantă în coloană, aceasta fiind o garanție a desfășurării uniforme a procesului de rafinare.

Modul de deservire a instalației de rafinare cu funcționare discontinuă (periodică)

Modul de deservire este următorul:

– pregătirea blazei pentru încărcare cu spirt brut- se deschide robinetul de aerisire de pe capacul blazei, robinetul sticlei de nivel și se închide robinetul de golire;

– se deschide apoi robinetul de alimentare cu spirt brut;

– încălzirea spirtului brut în blază se începe numai după ce serpentina de încălzire a fost acoperită cu lichid. Se introduce apa în condensator și deflegmator;

– încălzirea durează 30-60 minute, funcție de debitul de abur introdus în serpentină, de cantitatea de spirt brut prelucrată și de temperatura acestuia;

– când s-a încălzit 2/3 din coloană este un indiciu că vaporii alcoolici au ajuns în deflegmator. În acest moment se deschid la maxim robinetele de admisie și evacuare a apei în deflegmator și condensator; vaporii de alcool sunt condensați în deflegmator și se reîntorc în coloană sub formă de reflux(procedeul este cunoscut în practică sub denumirea de „frânare” și durează 1,5-3 ore );

– după terminarea perioadei de „frânare” se reduce debitul de apă din deflegmator, astfel că se reduce debitul refluxului care se întoarce în coloană creîndu-se posibilitatea trecerii prin deflegmator a valorilor alcoolici care conțin substanțele cele mai volatile din spirtul brut(aldehide și esteri);

– la felinarul de control începe să apară prima fracțiune a rafinării, adică spirtul („frunți”). La început spirtul „frunți” are o culoare verzuie și o concentrație alcoolică de 92-94%(v) ;

– cantitatea de spirt „frunți” reprezintă 4 % din totalul spirtului supus rafinării;

– viteza de curgere a spirtului „frunți” reprezintă 60% din viteza de curgere a alcoolului etilic rafinat;

– când se constată (prin analiză organoleptică) ca la felinar a început sa curgă alcool etilic corespunzător, începe captarea acestuia. În această perioadă coloana este utilizată la maximum;

– pentru ca alcoolul etilic rafinat să corespundă din punct de vedere calitativ, trebuie să se colecteze maximum 90% din cantitatea de alcool absolut aflat în spirtul brut;

– pe parcursul colectării, alcoolul etilic rafinat trebuie să aibă o concentrație alcoolică de minim 96% (v). Când se apropie sfarșitul perioadei de captare a alcoolului rafinat (pe măsură ce conținutul blazei se micșorează ) se mărește debitul de apă în deflegmator pentru a intensifica refluxul în coloană pentru ca să nu scadă concentrația alcoolică pe talere;

– la sfarșitul perioadei de scurgere a alcoolului etilic rafinat, productivitatea coloanei scade la 60-70% ;

– momentul trecerii la colectarea spirtului „cozi” (fracțiunea de alcooli superiori) se stabilește prin analiza organoleptică sau de laborator;

– cantitatea de spirt „cozi” reprezintă 6% din cantitatea de alcool absolut aflat în spirtul brut;

– atunci când în felinarul de control apare o tulbureală datorită prezenței uleiului de fuzel, care formează o emulsie cu o soluție diluată de alcool etilic, se începe captarea acestuia fară a mai trece prin aparatul de control;

– rafinarea este terminată atunci când concentrația alcoolică a lichidului din felinarul de control este de max. 2%;

– pe parcursul operației de rafinare se va urmării ca temperatura apei la ieșirea din condensator să fie de 32-33°C, iar apa care iese din deflegmator să fie de 75-76°C.

4.Teme pentru specialități

TEMĂ

-pentru automatizări-

Procesul tehnologic de fabricare a alcoolului etilic din melasă ce se va desfașura în noua secție cuprinde următoarele operații:

– Recepția calitativa și cantitativă a melasei ;

– Depozitarea melasei;

– Depozitarea tampon a melasei;

– Sterilizarea;

– Decantarea;

– Prepararea plămezilor;

– Inocularea plămadei;

– Fermentarea alcoolica;

– Distilare;

– Rafinare.

1. Recepția calitativă și catitativă a melaseise realizează prin prelucrarea de probe pentru laborator și analizarea acestora și respectiv cântărirea melasei.

2. Depozitarea melaseise realizează într-un rezervor de melasă de 630 m³ existent (poz.tehn. 401). Golirea cisternelor (CF sau auto ) se realizează cu ajutorul unei pompe cu pinioane (+1 rezervă) poz. tehn. 601/1.

3. Depozitarea tampon a melasei, în vederea utilizării acesteia în procesul de fabricație, se realizează într-un rezervor tampon de 50 m³ existent (poz.tehn. 101). Transportul melasei de la rezervorul 401 la rezervorul 101 este realizat cu ajutorul unei pompe cu pinioane (+1 rezervă) poz. tehn. 601/2.

4. Diluarea melasei. Melasa este preluată din rezervorul tampon poz.101 de către o pompă cu pinioane (+1 rezervă) și transportată în vasele de preparare melasă de câte 15 m³ existente (poz.tehn. 102/1-2) unde este diluată la o concentrație de 40% cu apă.

5. Corectarea pH-ului soluție de melasă de 40% la o valoare de 4,5…4,8 se realizează tot în vasele 102/1-2 prin adăugare de acid sulfuric concentrat.

6. Sterilizarea soluției de melasă se efectuează prin încălzirea acesteia cu ajutorul aburului ce trece prin serpentinele vaselor 102/1-2, până la o temperatura de 90-95°C și menținerea la această temperatură timp de 30 de minute.

7. Decantarea soluției de melasă se realizează tot in vasele 102/1-2. Această operație are drept scop separarea impurităților mecanice și a coloizilor precipitați aflați în suspensie. Soluția limpede de melasă este preluată din vasele 102/1-2 printr-un racord amplasat mai sus decât racordul de golire (prin care se evacuează nămolul sedimentat), și este trimisă cu ajutorul unei pompe în rezervoarele de melasă diluată limpede (poz.tehn. 103/1-2).

8. Prepararea plămadei se realizează în vasele de fermentare alcoolică (poz.tehn. 201/1-7 și 202) de câte 31,5 m³ (7 buc.) și respectiv 50 m³ (202) prin introducerea melasei diluate din rezervoarele 103/1-2 cu ajutorul unei pompe și a soluțiilor de săruri nutritive preparate în două rezervoare amplasate pe o platformă metalică în aceeași încăpere cu vasele 103/1-2 a apei și a uleiului antispumant.

9. Inocularea și fermentarea plămadei se realizează prin introducerea suspensiei de drojdie în vasele de fermentare (poz.tehn. 201/1-7 și 202) și menținerea plămadei inoculate la fermentare la o temperatură de 32-36°C timp de 72 ore, asigurându-se un pH de 4…4,5.

10. Distilarea plămadei fermentate se realizează într-o instalație de distilare cu talere si clopote ce funcționeaza în flux continuu. Alimentarea coloanei cu plămadă fermentată din rezervorul tampon de plămadă (poz.tehn. 301) de 50 m³ se face cu ajutorul unei pompe dozatoare. Spirtul brut ce rezultă de la distilare cu o concentrație alcoolica de 70-80% este depozitat într-un rezervor de 20 m³ (poz.tehn. 308) existent.

11. Rafinarea spirtului brut are loc într-o instalație de rafinare cu talere și clopote care este alimentată cu o pompă dozatoare din rezervorul de spirt brut (poz.tehn. 308). Alcoolul etilic rafinat cu o concentrație alcoolica de 95,6% este depozitat într-un rezervor de 100 m³ existent (poz.tehn. 701), iar spirtul tehnic rezultat la rafinare este depozitat într-un rezervor de 25 m³ existent (poz.tehn. 702).

LISTA PARAMETRILOR

Temă

-instalație apă canal-

Pentru secția de fabricare a alcoolului etilic, cu o capacitate de 5000 litri alcool/24 ore este necesar un consum zilnic de cca. 210 m³ apă din care:

– 61 m³ apă potabilă care intră în proces;

– 140 m³ apă dedurizată pentru răcire cu t=20°C;

– 19 m³ de apă tehnologică pentru spălarea utilajelor și pardoselilor.

Se impune existența în incintă a unei rezerve de apă potabilă de 80 m³ și o rezervă de apă pentru PSI de 200 m³.

Apele reziduale evacuate sunt constituite din:

– apă rezultată din blaza instalației de rafinare: 6 m³/24 ore;

– ape de spălare: 19 m³/24 ore;

– borhot de melasă de la instalația de distilare: 55m³/24 ore.

Compoziția chimică a apelor reziduale este urmatoarea:

1. Ape reziduale din blaza instalației de rafinare: 6m³/24 ore

– alcool etilic………………………………..max.2%

– aciditate…………………………………….0,75 mg/l

– esteri………………………………………….0,60 mg/l

– aldehide………………………………………0,60 mg/l

– metanol……………………………………….0,15 mg/l

– alcooli superiori……………………………0,85 mg/l

– sulfați…………………………………………..0

– furfurol…………………………………………0

– ulei de fuzel…………………………………..0

2. Ape de spălare:19 m³/24 ore

– azot total……………………………………….0,05%

– proteină brută…………………………………0,312%

– zaharoză…………………………………………0,42%

– pentoze……………………………………………0,14%

– cenușă……………………………………………..0,07%

– potasiu…………………………………………….0,0052%

– sodiu……………………………………………….0,0019%

– calciu………………………………………………0,0021%

3. Borhot de melasă:55m³/24 ore

– apă………………………………………………….91,83%

– substanță uscată………………………………..8,17%

– azot total………………………………………….0,39%

– proteină brută……………………………………2,43%

– azot albuminic………………………………….0,804%

– betaină……………………………………………..0,27%

– substanțe extractive neazotate…………….2,90%

– grăsimi……………………………………………..0,76%

– cenușă………………………………………………2,07%

– potasiu………………………………………………0,47%

– sodiu…………………………………………………0,19%

– calciu………………………………………………..0,21%

– fosfor (P2O5)………………………………………0,025%

– sulf total……………………………………………0,33%

– clor…………………………………………………..0,062%

– acizi liberi (calculați ca H2SO4)……………0,37%

Parametri de calitate ai apei de proces (intră în produs la operația de plămădire) sunt:

1. Miros-intensitate………………………………0

2. Gust-intensitate………………………………..0

3. Gradul de tulburare…………………………..max.20mg SiO2/l

4. Consum de KMnO4…………………………..max.20mg/l

5. Ioni de sulf, (SO4‾²)……………………………max.400g/l

6. Ioni de nitrit,(NaO2‾)………………………….max.0,2mg/l

7. Ioni de amoniu,(NH4+)………………………max.0,1mg/l

8. Ioni de K+………………………………………..max.10mg/l

9. Ioni de Na+………………………………………..max.150mg/l

10.Ioni de Ca‾²………………………………………..max.280mg/l

11. Ioni de Mg ²……………………………………….max.125mg/l

12. Duritate totală…………………………………….max.5°Ge

13. Reziduu după evaporare………………………max.1500mg/l

14. Hidrogen sulfurat………………………………..urme

15. Zinc…………………………………………………..max.5,0mg/l

16. Cupru…………………………………………………max.1,0mg/l

17. Plumb…………………………………………………max.0,1mg/l

18. Număr germeni psihrofili……………………..max.100mg/l

19. Număr germeni mezofili……………………….max.20mg/l

20. Enterococi……………………………………………max.111mg/l

21. Specii coliforme……………………………………max.100mg/l

22. Bacterii parogene………………………………….lipsă

Bilanț apă

1.Apă de proces (intră în produs)

55 m³ borhot

Apă de proces

61 m³ 6 m³ apă reziduală

din blaza de rafinare

Apa de proces 61 m³ poate fi preparată din 20 m³ apă potabilă si 41 m³ apă dedurizată.

2. Apă de răcire si apă de spălare (apă potabilă de 20°C)

Apă de răcire

140m³ la 20°C Apă reziduală

159 m³

Apă de spălare

19m³

Concluzii

Ȋn ceea ce privește obținerea alcoolului din melasă, așa cum rezultă din schema tehnologică prezentată în lucrare, principalele faze ale procesului tehnologic sunt următoarele:

recepția și depozitarea melasei;

recepția și depozitarea materialelor auxiliare;

prepararea melasei pentru prelucrare prin următoarele operații:

diluare;

corecția de pH;

sterilizare;

limpezire prin decantare;

fermentarea alcoolică;

separarea alcoolului din plămadă prin distilare;

purificarea alcoolului prin rafinare;

deshidratarea alcoolului rafinat.

Fermentarea se realizează cu ajutorul drojdiei comprimate (drojdie de panificație Saccharomyces cerevisiae). Durata procesului de fermentare este de maximum 72 ore, iar temperatura 32 – 34oC.

Conținutul de alcool în plămada fermentată trebuie să fie de minim 8% v/v pentru că instalația de distilare să funcționeze la parametri normali (parametri tehnici și economici).

Prin distilare și rafinare se realizează următoarele:

recuperarea alcoolului etilic din plămada;

purificarea alcoolului etilic și îndepartarea excesului de produși secundari de fermentare.

Recuperarea alcoolului etilic din plămada fermentată se realizează prin distilare, concentrația alcoolului brut fiind de 80 – 85% v/v.

Alcoolul brut este în continuare supus operației de rafinare, dupa o prealabilă diluare cu apă. Diluarea se va realiza la 50% cu apă potabilă. Alcoolul rafinat va avea o concentrație de minim 96 % v/v.

Spirtul tehnic I si II, rezultat la operația de rafinare (adică fracțiunea aldehido – esterică – frunți) și fracțiunea de alcooli superiori (cozi) se depozitează separat.

Periodic, aceste fracțiuni se vor resupune operației de rafinare pentru recuperarea alcoolului etilic, după diluare prealabilă cu apă potabilă la circa 25 % alcool v/ v.

[NUME_REDACTAT], P., Stroia, I., Begea, M. (2006). Calculul de eficiență economică la producerea alcoolului etilic carburant din materii prime agricole. [NUME_REDACTAT] „Dezvoltarea complexă a spațiului rural,” Academia de [NUME_REDACTAT] București – [NUME_REDACTAT] Agrolimentară si a Mediului, București, 23 – 24 iunie, publicat în volumul “Dezvoltarea complexă a spațiului rural”, (sub tipar).

Hopulele, T. (1979). Tehnologia berii, spirtului și a drojdiei. Tehnologia malțului și a berii. Galați.

Iliescu, Gh. (1971). Constante termofiziceale principalelor produse alimentare, București, Ed. Tehnica.

Popov, V.I., Dobroserdov, L.L., Stabnikov, V.N., Andreev, K.P. (1949). Utilajul industriilor fermentative, vol. I, Moscova, Piscepromizdat.

Rășenescu I. (1971). Operații și utilaje în industria alimentară, Vol. 1 și 2, [NUME_REDACTAT], București.

Rotaru, V., Pană O. (1981). Utilajul si tehnologia în industria alimentară fermentativă, Bucuresti, Ed. Didactică si Pedagogică.

Stroia, I., Begea, M. (2000). O istorie a spirtului. GLOBUS – Revista industriei alimentare românești, 17, 22-23.

Stroia, I., Begea, M. (2003). Evitarea efectelor nefavorabile ale alcoolului. GLOBUS – Revista industriei alimentare românești, 42, 18-19.

x x x (1998). Manualul inginerului de industrie alimentară, Bucuresti, [NUME_REDACTAT], Vol. I.

x x x (2002). Manualul inginerului de industrie alimentara, București, [NUME_REDACTAT], Vol. II.

HG 924/2005 privind aprobarea Regulilor generale pentru igiena produselor alimentare.

Lucrări / contracte ale Institutului de Cercetari alimentare București (ICA).

Regulamentul 110/2008 privind definirea, desemnarea, prezentarea, etichetarea și protecția indicațiilor geografice ale băuturilor spirtoase.