Технология производства сухих дрожжей

 

2.5 Материальный баланс

 

 

Исходные данные:

Концентрация редуцирующих веществ в сусле − 2,2%.

Концентрация дрожжей после  ферментатора − 35 г/л.

Концентрация после флотатора − 120 г/л

Концентрация после 2-ой группы сепараторов  − 580 г/л.

Влажность товарных дрожжей − 10%.

Количество абсолютно сухих дрожжей : 35·25:100=8,75 г/л.

Количество  полученных дрожжей в сутки 16000:345=46,4 т/сут, где 16000 − годовая выработка дрожжей в т.

Количество  сусла, поступающего на переработку 46400·1:8,75=5303 м3.

Расход  аммиачной воды на выращивание дрожей 46,4·0,11=5,1 т/сут.

Подсев  чистой культуры составляет 10% от общей  выработки дрожей 46,4·0,1=4,6 т/сут.

Общее количество жидкости, поступающей в дрожжерастильный чан 5303+5,1+4,6=5312,7 т/сут.

Количество  получаемых абсолютно сухих дрожей 46,4·0,9:0,95=44 т/сут,

где 0,9 − коэффициент, учитывающий  влажность дрожжей;

0,95 − коэффициент, учитывающий  потери дрожжей при выделении.

Количество дрожжевой суспензии, поступающей на флотацию 44:0,25=176 т/сут,

где 0,25 − коэффициент, учитывающий  влажность дрожжей.

Потери дрожжей при флотации составляют 1% 176·0,01=1,76 т/сут.

Количество биомассы дрожжей после флотации 176-1,76=174,2 т/сут.

Количество дрожжевой суспензии, поступающей на первую группу сепараторов: 174,2:0,12=1451,7 т/сут,

где 0,12 − концентрация дрожжей  в суспензии после флотатора.

Количество отработанной бражки после флотатора 5312,7-1451,7=3861 т/сут

Количество дрожжевой суспензии  после первой группы сепараторов: 174,2:0,4=435,5 т/сут,

где 0,4 − концентрация дрожжевой  суспензии после первой группы сепараторов, т/м3.

Количество отработанной бражки после первой группы сепараторов

1451,7-435,5=1016,2 т/сут.

Количество воды для промывки дрожжей  после первой группы сепараторов:

435,5·1=435,5 т/сут,

где 1 − кратность промывки.

Количество дрожжевой суспензии, поступающей на вторую группу сепараторов: 435,5+435,5=871 т/сут.

Количество дрожжевой суспензии  после второй группы сепараторов:

174,2:0,58=300,3,

где 0,58 − концентрация дрожжей  после второй группы сепараторов, т/м3.

Потери дрожжей при сепарации  составляют 2%

176·0,02=3,52 т/сут.

Количество тепла, поступающего на плазмолиз

Q=5303·1,45·100=768935.

Количество биомассы дрожжей, поступающих  на вакуум-выпарную установку: 174,2+3,52=170,68.

Количество дрожжевой суспензии, поступающей на вакуум-выпарную установку: 170,68:0,58=294,3 т/сут.

Количество отработанной бражки после второй группы сепараторов

871-294,3=576,7 т/сут.

Количество воды, выпариваемой в  двух корпусах вакуум-выпарной установки

294,3 (1-14,5:25)=123,61,

где 14,5 − концентрация абсолютно  сухих дрожжей в суспензии  до упаривания,

25 − концентрация абсолютно  сухих дрожжей в суспензии после упаривания.

Принимаем следующее распределение  нагрузки вакуум-выпарной установки:

1 корпус − 48%, 2 корпус − 52%.

Количество влаги, испаряемое в первом корпусе: W1=123,61·48:100=59,3 т/сут.

Количество влаги, испаряемое во втором корпусе: W2=123,61-59,3=64,31 т/сут.

Расчет концентрации дрожжевой  суспензии по корпусам производится по формуле:

 

X=(Gn-xn)/(Gn-W1) ; X1=(294,3·15)/(294,3-59,3)=18,8% ;

 

X2=(294,3·15)/(294,3-117,72)=25,9%.

Количество дрожжевой суспензии  с концентрацией 25% сухих веществ, поступающей на сушку,

294,3-123,61=170,69 т/сут.

Количество влаги, испаряемой в  сушилке при высушивании дрожжей  до 10% влажности

170,69·(75-10)/(100-10)=123,28 т/сут.

Количество дрожжей после сушки  без учета потерь: 170,69-123,28=47,41 т/сут.

Потери дрожжей при сушке  составляют 2% или 47,41·0,02=0,95 т/сут.

Получается дрожжей с влажностью 10% 47,41-0,95=46,46 т/сут.

Сводный материальный баланс дрожжевого производства представлен в таблице  2.1.

 

 

 

Таблица 2.1 − Материальный баланс дрожжевого производства

Приход		Расход
Наименование	Количество, т/сут	Наименование	Количество т/cут
Сусло Подсев чистой культуры Аммиачная вода Вода на промывку	5303,0 4,6 5,1 435,5	Дрожжи10%-ной влажности Испарилось влаги при сушке Потери дрожжей при сушке Испаряется влаги в двух корпусах вакуум-выпарки Последрожжевая бражка: а) после флотатора б) после сепараторов 1-ой ступени в) после сепараторов 2-ой ступени	46,46 123,28 0,95 123,61     3861,00 1016,20   576,70
Итого - 5748,2		Итого - 5748,2

 

 

 

2.5 Подбор и расчет оборудования

 

 

Количество ферментаторов определим по формуле [1]:

,

где 221 − количество сусла, поступающего на флотатор, м3/ч,

100 − типовой объем флотатора,  м3.

Принимаем к установке 3 флотатора.

Необходимое количество сборников после флотатора рассчитаем по формуле (2):    .

Принимаем к установке 4 сборника после  флотатора, из них 1 − резервный.

Количество сепараторов рассчитаем по формуле[9]:

,

где 52,598 − поток дрожжевой суспензии, поступающей на первую группу сепаратора, м3/ч,

35 − производительность по исходной  суспензии, м3/ч.

Принимаем к установке 3 сепаратора первой ступени.

Количество сепараторов второй ступени рассчитаем по формуле:

,

где 31,56 − поток дрожжевой суспензии, поступающей на вторую группу сепараторов, м3/ч,

35 − производительность по исходной  суспензии, м3/ч.

Принимаем к установке 2 сепаратора второй ступени.

Рассчитаем количество сборников  после сепаратора по формуле (2):

.

Принимаем к установке 2 сборника после  первой группы сепараторов и 2 сборника после второй группы сепараторов, из них 1 − резервный.

В качестве плазмолизатора принимаем  теплообменник труба в трубе. Поверхность теплообмена рассчитаем по формуле[3]:

, (3)

где Q − количество тепла, поступающего на плазмолиз, Дж,

k − коэффициент теплопередачи,  Вт/(м2·0С),

ΔT − разность температур, 0С.

м2.

Принимаем 1 теплообменник с поверхностью нагрева 21м². После теплообменника устанавливаем 2 напорных бочка.

Рассчитаем количество испаряемой влаги в вакуум-выпарной установке:

, (4)

где G − количество дрожжевой суспензии, поступающей на выпаривание, т/ч,

а1,а2 − начальная и конечная концентрации дрожжей,%.

т/сут.

В выпарных установках технологический греющий пар расходуется на нагревание исходной КЖ до температуры кипения (Q_нагр), на испарение воды в первом корпусе (Q_исп) и на потери тепла в окружающую среду (Q_пот.)

Q_нагр = G ·c (t_кип− t_нач), (5)

 

где G − количество КЖ, кг/ч,

с − теплоемкость КЖ, Дж/(кг·0С),

t_кип − средняя температура кипения КЖ в выпарном аппарате,0С,

t_нач − начальная температура КЖ, 0С.

Q_нагр=12260·1,43(80-70)=175318Дж Qисп=w·r, (6)

где w − количество воды, испаряемой в первом корпусе, кг/ч,

r − удельная теплота парообразования при среднем давлении в выпарном аппарате, Дж/кг.

 

Q_исп=5150·2,312=11906,8 Дж.

 

Q_пот=0,04·( Q_нагр+ Q_исп), (7)

Q_пот=0,04·(175318+11906,8)=7488,99 Дж.

Q_гр.п..= Q_наго+ Q_исп+ Q_пот, (8)

 

Q_гр.п. =175318+11906,8+7488,99=194714 Дж.

 

Расход технологического греющего пара определяем по уравнению:

G_гр.п.= Q_гр.п../(r_гр.п.·x), (9)

где r_гр.п. − удельная теплота конденсации греющего пара, Дж/кг,

x − степень сухости греющего  пара (принимают x=0,9-1,0).

G_гр.п=194714/(0,95·2,636)=77754,97 кг/ч.

 

Количество вакуум-выпарных установок рассчитаем по формуле [10]:

,

где 12,26 − количество дрожжевой  суспензии, поступающей на выпаривание, т/ч.

15 − производительность по испаряемой  влаге, т/ч.

 

Принимаем к установке 1 вакуум-выпарную установку.

Рассчитаем количество сборников  после вакуум-выпарной установки  по формуле (2):

.

Принимаем к установке 2 сборника, из них 1 − резервный.

Рассчитаем количество сушилок [10]:

,

где 123,28 − количество влаги, испаряемой в сушилке, т/сут,

144 − производительность сушилки,  т/сут.

 

Для улавливания частиц, уносимых газом, после сушилки устанавливаем 2 конических циклона.

 

 

Таблица 2.2 − Сводная ведомость технологического оборудования:

Наименование	Количество	Характеристика
1 Ферментатор	4	Объем − 1300 м3; Диаметр − 11000 мм; Высота − 14500 мм; Расход воздуха − 16000 м3/ч; Производительность по товарным дрожжам  −18 т/сут
2 Сборник  после ферментатора	4	Объем − 300 м3.
3 Флотатор	3	Объем − 100 м3; Диаметр − 5000 мм; Высота − 6000мм; Производительность по исходной суспензии  − 160 м3.
4 Сборник  после флотатора	4	Объем − 160 м3.
5 Сепаратор  первой ступени	3	Производительность по исходной суспензии  − 20-35 м3; Потребляемая мощность − 30 кВт; Длина − 1730 мм; Ширина − 900 мм; Высота − 1680 мм; Диаметр барабана − 516 мм.
6 Сборник  после сепаратора первой ступени	2	Объем − 10 м3.
7 Сепаратор  второй ступени	2	Производительность по исходной суспензии  − 20-35 м3; Потребляемая мощность − 30 кВт; Длина − 1730 мм; Ширина − 900 мм; Высота − 1680 мм; Диаметр барабана − 516 мм.
8 Сборник  после сепаратора второй ступени	2	Объем − 10 м3.
9 Плазмолизатор  (теплообменник труба в трубе)	1	Поверхность теплообмена − 21 м2; Длина труб − 9 м; Число труб в аппарате − 14 штук; Число параллельных потоков − 7; Диаметр теплообменных труб − 48×4 мм.
10 Вакуум-выпарная  установка	1	Поверхность теплообмена − 500 м2; Диаметр − 1900 мм; Высота − 19000 мм; Производительность по испаряемой влаге − 15т/ч.
11 Сборник  после вакуум-выпарной установки	2	Объем − 6 м3.
12 Распылительная  сушилка	1	Производительность − 6000 кг/ч; Диаметр − 13035 мм; Высота − 21900 мм.
13 Циклон	2	ЦН-24

 

Выводы :

1. При производстве сухих дрожжей они походят три основные стадии: выращивание, выделение из бражки и обезвоживание их
2. .Существуют два принципиально различных способа выращивания дрожжей: периодический и непрерывный. Для выращивания дрожжей в промышленности применяются три вида гидролизных сред: гидролизат, барда и смесь барды с гидролизатом.
3. Производство сухих дрожжей требует больших затрат сырья и специальное технологическое оборудование.

 

 

РАЗДЕЛ 3 Экологические аспекты производства

 

 

3.1 количественные  и качественные характеристики  сточных вод и методы их  очистки

 

 

Сточные воды дрожжевого производства наиболее загрязнены органическими веществами и занимают одно из лидирующих мест по количеству стоков.

В цехах сухих дрожжей образуются сточные воды I и III категорий. К водам I категории (условно-чистая вода) относятся отходящая вода из теплообменника, из змеевиков аппаратов чистой культуры, вода от охлаждения подшипников диска распылительной сушилки и воздуходувки, а также вода от диффузора и наружного охлаждения дрожжерастильного чана. Количество условно-чистой воды составляет 300 м³ на 1 т вырабатываемых сухих дрожжей. Условно-чистая вода используется повторно в дрожжевом производстве и после ее охлаждения сбрасывается в водоем.

К Водам III категории (производственного  загрязнения и хозяйственные) относятся вода от мойки технологического оборудования, полов, воды из душевых и санузлов. Количество воды III категории составляет 3 м³ на 1 т вырабатываемых сухих дрожжей; БПК этой воды составляет 800—1000 мг 0₂/л. Вода III категории должна подвергаться й очистке.

В настоящее  время применяются различные  методы очистки сточных вод: механические, химические, биологические и физические .

Механические  методы не обеспечивают необходимую  эффективность очистки.

Среди химических методов, которые применяются на дрожжевом производстве, наиболее распространены обработка известковым молоком, хлорной известью, хлорным железом, сернокислым аммонием, глиноземом.

Недостатком химических методов является использование  больших доз реагентов и невозможность  поддерживать их необходимую концентрацию.

Сточную воду можно  очищать с помощью биофильтров, аэротенков, метантенков, активного ила.

В аэротенках содержание органических веществ уменьшается  на 88...95%, но для очистки необходимы большие объемы (600 м³), которые требуют значительных капиталовложений для строительства.

Очистка сточных  вод активным илом снижает концентрацию органических загрязнений до 40%, но при длительном времени аэрации.

Альтернативой реагентных способов очистки сточных  вод могут быть физические методы, в частности, электромагнитные, под  действием которых в электрохимических процессах многие токсичные вещества изменяются и превращаются в другие, менее токсичные, имеющие малую растворимость в воде и выпадающие в осадок .