Выбор распылительной сушилки

Выбор распылительной сушилки

1. Литературный обзор

1.1 Характеристика кормовых дрожжей

По ГОСТ 20083 дрожжи кормовые производят в гранулированном или порошкообразном виде.

В зависимости от показателей качества кормовые дрожжи подразделяются на четыре группы: высшую, первую, вторую и третью.

По органолептическим и физико-химическим показателям кормовые дрожжи должны соответствовать требованиям, указанным в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Органолептические и физико-химические показатели кормовых дрожжей

Дрожжи кормовые жидкие выпускаемые по ТУ 64-024-20-98 с изм. 1 по органолептическим, физико-химическим и микробиологическим показателям должны соответствовать требованиям и нормам, указанным в таблице 1.2.

Таблица 1.2 - Органолептические и физико-химические показатели жидких кормовых дрожжей

Физико-химические свойства дрожжей кормовых по ГОСТ 20083:

удельная теплота сгорания - 17457 кДж/кг;

насыпной вес - 0,4…0,7 т/м³;

дисперсность - < 80 мкм;

удельное электрическое сопротивление - 10⁸ - 10⁹ Ом·м;

угол естественного откоса в покое при влажности дрожжей 10% - 35…40^оС.

По данным аналитической лаборатории ГУП «ГосНииСинтезбелок» (2002 г.) кормовые дрожжи Кировского биохимического завода (разовая проба) содержит, % (масс.)

сырой протеин - 49,8;

азот аммонийный - 0,13;

азот аминный - 1,3;

зола - 6,6;

жир - 5,8;

углеводы - 19,2;

нуклеиновые кислоты - 7,1.

Обменная энергия кормовых дрожжей - 364,9 ккал/100 г.

Состав и содержание микро и макроэлементов, мг/кг при естественной влажности

калий - 10275;

натрий - 4050;

кальций - 2075;

магний - 1185;

железо - 705;

цинк - 93;

марганец - 225;

медь - 10,5;

никель - 8,6;

кобальт - 1,8;

фтор - 11.

Микробный белок кормовых дрожжей имеет весь комплекс незаменимых аминокислот: валин, лейцин, лизин, аргинин, изолейцин, треонин, метионин, гистидин, тирозин, аспарагиновая, глутаминовая кислота.

Дрожжи содержат следующие витамины: тиамин (В₁), рибофлавин (В₂), пантотеновая кислота (В₃), холин (В₄), никотиновая кислота (РР), пиридоксин (В₆), биотин (В₇), инозит (В8), эргостерин (провитамин Д₂).

Кормовые дрожжи используют в качестве белковой добавки при производстве комбикормов и кормовых смесей для сельскохозяйственных животных, птицы, рыбы и пушных зверей.

.2 Характеристика сырья, химикатов и вспомогательных материалов

Таблица 1.3 - Характеристика сырья, материалов и полупродуктов

.3 Описание технологической схемы производства

.3.1 Подготовка гидролизата к ферментации

Получение дрожжей кормовых осуществляется путем биохимической переработки растворов моносахаридов, которые образуются в результате гидролиза древесных отходов.

В настоящее время основным сырьем для получения гидролизата является технологическая щепа (дробленка, стружка) и опилки. Сырье поступает на завод автомобильным транспортом, разгрузка щепы и опилок производится на расходный склад мягкого сырья. Сырье должно соответствовать ГОСТам 18320 «Опилки древесные технологические для гидролиза» и 15815-83 «Щепа технологическая».

Расходный склад предназначен для приема, хранения и приготовления равномерной смеси постоянного гранулометрического состава сырья (щепы 50-80%, опилок 20-50%). Запас сырья на складе должен составлять 2-3 недели. В целях предупреждения порчи, щепа и опилки перемешиваются бульдозером, затем сырье формируется в штабеля (кучи).

По мере необходимости сырье из штабеля подается бульдозером в загрузочные воронки скребковых конвейеров. Со скребковых конвейеров сырье идет на ленточные наклонные конвейеры, над которыми установлены электромагнитные сепараторы для улавливания металлических предметов из поступающего сырья. Работа системы конвейеров сигнализируется светозвуковой сигнализацией.

С каждого наклонного конвейера сырье сбрасывается в течку и подается системой ленточных конвейеров в загрузочное устройство гидролизаппарата (рисунок 1.1).

При максимальном уровне сырья в гидролизаппарате (24,5 плотных м³) загорается световое табло, останавливаются транспортеры подачи сырья на загрузку.

Одновременно с подачей сырья в гидролизаппарат для уплотнения и смачивания сырья через смеситель подается варочная смесь и серная кислота концентрацией 92,4-94%, которая является катализатором реакции гидролиза.

Загрузка производится в течение 25+5 минут. После полной загрузки гидролизаппарат закрывается автоматизированной крышкой и для подогрева его содержимого через фильтрующее устройство подается острый пар. Подача пара на прогрев регулируется (увеличивается) с таким расчетом, чтобы давление в аппарате равномерно поднялось в течение 40+10 минут до 7-8,5 кгс/см².

В процессе прогрева наряду с повышением давления и температуры в аппарате идет гидролиз легкогидролизуемых полисахаридов древесины. Одновременно с гидролизом полисахаридов идет распад образовавшихся моносахаридов до фурфурола, оксиметилфурфурола, органических кислот и гуминовых веществ.

В аппарат через центральную подающую трубу подается 0,4-0,6%-ная варочная кислота с температурой 165-190⁰С со скоростью подачи 45-100 м³/ч, и одновременно через фильтрующее устройство отводится гидролизат.

Цвет гидролизата (от желтого до коричневого) зависит от присутствия в нем гуминовых веществ - продуктов распада моносахаридов.

Перколляционный гидролиз ведется в течение 80-100 минут. За это время постепенно повышается температура подогрева варочной смеси так, чтобы давление в аппарате постепенно повысилось с 7-8,5 до 12,5+0,5 кгс/см² к окончанию процесса перколляции.

По окончании перколляции подача кислоты в аппарат прекращается, гидролизаппарат переключается на промывку, которая производится в течение 20-40 минут. Расход варочной смеси снижается до 35-40 м³/ч. Промывка остатка сырья - лигнина производится для удаления из него остаточных редуцирующих веществ и серной кислоты.

После промывки подача варочной смеси в аппарат прекращается, и оставшийся гидролизат отжимается остаточным давлением. Оставшийся гидролизный лигнин имеет влажность 62-67%. После отжима производится выгрузка (выдувка) лигнина из аппарата в циклон-сцежу - «выстрел», для чего быстродействующий клапан открывается сжатым воздухом.

Из циклон-сцежи освобожденная от частиц лигнина парогазовая смесь, выделяющаяся в сцеже, поступает на ГОУ, лигнин оседает на дне сцежи.

Гидролизат через коллектор выдачи поступает последовательно в испарители I и II ступени (рисунок 1.2), в которых охлаждается за счет самоиспарения паров. Одновременно вместе с парами улетают легколетучие вещества, проходит облагораживание гидролизата. Давление в испарителях I ступени 1-4 кгс/см², II ступени 0,5-3 кгс/см², контролируется манометром.

Гидролизат, содержащий 0,3-0,5% серной кислоты, органических кислот до 0,65% после испарителей поступает в сборник гидролизата, где происходит выделение паров легколетучих компонентов (фурфурола, метанола, скипидара, органических кислот и др.), которые подаются на улавливание на газоочистную установку (ГОУ). Кроме того, при снижении температуры до 100⁰С происходит выделение смолистых и гуминовых веществ из гидролизата. Гидролизат из сборника гидролизата подается насосом на нейтрализацию.

Образующиеся пары самоиспарения гидролизата с содержащимися в них легколетучими компонентами из испарителей I и II ступени направляются на конденсацию в решоферы соответственно ступеням испарения.

Образующийся фурфуролосодержащий конденсат (ФСК) после решофера поступает в испаритель конденсата, откуда самотеком поступает в сборник ФСК. Не сконденсировавшиеся пары после поступают на пластинчатый конденсатор, где конденсируются оборотной водой, затем конденсат поступает в сборник ФСК.

1.3.2 Нейтрализация гидролизата

Полученный гидролизат не может быть использован непосредственно для сбраживания сахаросодержащих растворов, поэтому он нейтрализуется до рН=3,8-4,0. Нейтрализация гидролизата ведется в две ступени

на первой ступени меловым молоком до рН=2,8-3,4;

на второй ступени аммиачной водой до рН=3,8-4,0.

Основная задача процесса нейтрализации - снижение активной кислотности гидролизата, который содержит серной кислоты 0,3-0,5%, органических кислот до 0,65%. В качестве нейтрализующих агентов применяются на I ступени - меловое молоко, на II ступени - аммиачная вода.

При нейтрализации меловым молоком, содержащаяся в гидролизате серная кислота превращается в сернокислый кальций, и образуется пересыщенный раствор его в нейтрализате. Часть органических кислот превращается при меловой нейтрализации в карбонаты органических кислот, которые остаются в растворе.

Первая ступень нейтрализации и кристаллизации гипса из пересыщенного раствора осуществляется в батарее, состоящей из двух нейтрализаторов НТ 3 и НТ 4, вместимостью по 100 м³, соединенных между собой пережимной трубой.

В нейтрализатор НТ 3 подается гидролизат из сборника гидролизата СБ24 насосом Н25 и меловое молоко плотностью 1,045 - 1,060 кг/дм³, приготовленное на участке приготовления химикатов (УПХ).

Количество подаваемого мелового молока регулируется автоматически, в зависимости от величины рН, измеряемой контуром приборов (3-2а ÷ 3-2ж), рН поддерживается в пределах 2,9-3,2.

За время пребывания нейтрализата в нейтрализаторе 30-50 мин при интенсивном перемешивании образуются кристаллы двух-, полутора- и безводного гипса (CaSO₄ · 2H₂О, CaSO₄ · 1,5H₂О; CaSO₄), в зависимости от условий кристаллизации.

Насыщенные растворы бигидрата кальция устойчивы и не вызывают гипсации технологического оборудования. Для повышения скорости кристаллизации гипса с образованием бигидрата CaSO_{4 ·} 2Н₂О в меловое молоко на участке приготовления химикатов вводят концентрированную серную кислоту для образования центров кристаллизации бигидрата кальция.

Температура нейтрализации (80±5)⁰С поддерживается подачей биоокисленной бражки или сусла от вакуум-выпарной установки (ВОУ).

Перемешивание в нейтрализаторах проводится путем продувки гидролизата воздухом, подаваемым из компрессорной станции. Нейтрализаторы оборудованы перемешивающим устройством системы «Газлифт», что способствует улучшению условий кристаллизации гипса, поддерживанию заданных значений рН. Расход воздуха на перемешивание составляет 1 м³ на 1 м³ нейтрализата, контролируется и регулируется комплектом КИП (3-3а ÷ 3-3д).

Нейтрализат из нижней части нейтрализатора - кристаллизатора НТ 3 перетекает в верхнюю часть нейтрализатора-выдерживателя НТ 4, где происходит выдерживание нейтрализата и выделение гипса.

Раствор питательных солей (суперфосфата или диаммонийфосфата и хлористого калия) концентрацией по Р₂О₅ 1,7 - 3,2% и 1,0-2,5% по К₂О подается в нейтрализатор НТ 3 из отделения приготовления химикатов из расчета содержания азота в сусле 600 - 1000 мг/дм³, фосфора в сусле 300-500 мг/дм³ и калия 200-400 мг/дм³.

Вторая ступень нейтрализации гидролизата осуществляется аммиачной водой, подаваемой на всасывающий трубопровод насоса Н 5, подающего нейтрализат из НТ 4 в отстойник горячего отстоя ОТ 6. рН нейтрализата на второй ступени поддерживается комплектом КИП (4-1а ÷ 4-1е) в пределах 3,8 - 4,2.

Нейтрализат в нейтрализаторах разбавляется биоокисленной бражкой, поступающей от насоса Н 52 или технической водой до содержания РВ 1,5 - 2,5%. Конденсация и очистка паров от нейтрализаторов происходит на ГОУ узла подготовки сусла. Нейтрализованный гидролизат-нейтрализат насосом Н 5 подается на осветление в отстойник горячего отстоя ОТ 6.

1.3.3 Осветление нейтрализата

Очистка нейтрализата от взвешенных веществ осуществляется методом отстоя на радиальном отстойнике ОТ 6.

Взвешенные вещества под действием собственного веса оседают на днище отстойника и граблинами подаются в центр отстойника в шламонакопитель.

Из шламонакопителя шлам периодически выводится с помощью шламовыгружателя в трубопровод, где при необходимости разбавляется оборотной водой и самотеком поступает в шламомешалку СМ 7.

Шламовая пульпа насосом Н 8 откачивается в отстойник шлама ОТ 301 для дальнейшего сгущения.

Осветленный нейтрализат с содержанием взвешенных веществ не более 2 г/дм³ переливается через кромку желоба и отводится в сборник осветленного нейтрализата Сб 9, откуда насосом Н 10 подается на охлаждение на ВОУ Р 11.

1.3.4 Вакуумохлаждение нейтрализата

На вакуумохладительную установку Р11 при производстве спирта этилового кроме нейтрализата подается послеспиртовая барда. Барда подается из сборника барды после бражной колонны через теплообменник для нагрева спиртовой бражки ТО70. Смесь барды и нейтрализата на ВОУ охлаждается до температуры 40-60⁰С.

При работе на одной барде (или на барде с небольшим добавлением спиртового сусла), барда подается минуя ВОУ (кроме летнего периода, летом при необходимости, включают в работу ВОУ) через отстойник ОТ16 (спиртовое сусло в этом случае добавляется в отстойник ОТ16) в сборник сусла Сб 21. Шлам после отстоя из отстойниника ОТ16 выводится в шламомешалку СМ7, шламовая пульпа из шламомешалки откачивается в отстойник шлама ОТ301 для дальнейшего сгущения.

В процессе вакуумохлаждения нейтрализата используется способность нагретых жидкостей к самовскипанию при снижении давления.

Вместе с парами самоиспарения из нейтрализата удаляются легколетучие вещества (фурфурол, метанол, скипидар, органические кислоты), что способствует повышению доброкачественности нейтрализата.

Разрежение в каждой ступени вакуумохладительной колонны создается четырехступенчатым пароэжекторным насосом ВН 13 (1,2,3,4).

Разрежение контролируется мановакууметром 11-1 (1÷4) и поддерживается в следующих пределах, кгс/см²

на I ступени от минус 0,7 до минус 0,8;

на II ступени от минус 0,8 до минус 0,87;

на III ступени от минус 0,87 до минус 0,90;

на IV ступени от минус 0,9 до минус 0,98.

Образовавшиеся пары самоиспарения нейтрализата с каждой ступени вакуумохладительной установки поступают в соответствующие поверхностные конденсаторы, где они конденсируются за счет охлаждения оборотной водой.

Конденсат паров самоиспарения, последовательно перетекая из одного поверхностного конденсатора в конденсатор следующей ступени, постепенно охлаждается. Из конденсатора IV ступени конденсат сливается в сборник ФСК СБ 11а.

Несконденсировавшиеся в поверхностных конденсаторах пары и газы отсасываются пароэжекторным вакуумнасосом ВН 13.

Пары конденсируются в полочных конденсаторах вакуум-насоса за счет смешения с оборотной водой, смесь сливается в барометрический сборник БС 15, а из него поступает в систему оборотного водоснабжения.

Несконденсировавшиеся газы отсасываются последней ступенью пароэжекторного насоса и через конденсатор для улавливания паров после эжекторов ТО 14 подаются на газоочистную установку узла подготовки сусла.

1.3.5 Холодный отстой сусла

Охлажденный нейтрализат после ВОУ насосом Н 12 или барда от насоса Н 78 подается в радиальный отстойник холодного отстоя ОТ 16, где происходит осветление нейтрализата или барды от взвешенных и коллоидных веществ.

Осветленное сусло после отстойника с массовой концентрацией взвешенных веществ не более 2 г/дм³ самотеком поступает в буферный сборник сусла Сб 21.

Рабочий объем в сборнике поддерживается 700 ± 200 м³. (КИП 21-2а, 2б, 2в).

Осевшие на днище отстойника взвешенные вещества перемещаются граблинами сгустителя к центру отстойника и периодически выводятся в шламомешалку СМ 7, откуда насосом Н 8 подаются в отстойник шлама ОТ 301.

1.3.6 Доохлаждение сусла на теплообменниках

Из сборника сусла СБ 21 подготовленное осветленное сусло насосом Н 22 подается на пластинчатые теплообменники доохлаждения сусла ТО 23, где охлаждается оборотной водой до температуры 20-36⁰С, измеряемой термометром ртутным (23-2).

Охлажденное сусло насосом Н 24 с теплообменников подается на ферментацию.

1.3.7 Ферментация дрожжей

Промышленное производство товарной микробной биомассы осуществляется путем непрерывного аэробного культивирования дрожжей в нестерильных условиях.

Для нестерильных условий характерна незащищенность производства от менее урожайной, но более стойкой микрофлоры. Устойчивость высокопродуктивных селекционированных штаммов возрастает при повышении доброкачественности субстрата. Важное значение имеет массированный подсев чистых культур продуктивных штаммов дрожжей.

1.3.8 Выращивание чистой культуры дрожжей

Биомасса дрожжей чистой культуры в количествах, необходимых для разбраживания ферментеров (после их остановки на мойку и ремонт) или подсева в производственные аппараты, выращивается в несколько стадий, начиная с лабораторного выращивания в пробирках и заканчивая выращиванием в аппарате объемом 600 м³.

Выращивание биомассы дрожжей чистой культуры в лабораторных условиях ведется в три стадии, в производственных условиях - в 3-4 стадии.

Выращивание чистой культуры в лабораторных условиях

Для выращивания дрожжей чистой культуры в лабораторных условиях используются солодовое сусло в смеси с агар-агаром - твердая питательная среда - (сусло-агар), гидролизное сусло в смеси с агар-агаром (гидролизат - агар) и гидролизное сусло - жидкая питательная среда.

Для приготовления солодового сусла используется ячменный солод из расчета 220-250 г. на 1 дм³ питьевой воды.

Смесь тщательно перемешивается и подогревается при перемешивании до температуры 45⁰С, выдерживается при этой температуре 30 минут, снова подогревается до 52⁰С, выдерживается 30 минут, затем подогревается до 58⁰С и выдерживается в течение часа, подогревается до 62⁰С и выдерживается в течение 30-60 минут до полного осахаривания крахмала.

После проверки полноты осахаривания смесь нагревают до кипения и кипятят в течение 20 минут. Полученную смесь фильтруют через ткань. Отделенная дробина выбрасывается.

Полученное солодовое сусло фильтруется через ватно-марлевый фильтр, разливается по колбам и стерилизуется в автоклаве при давлении 1,0±0,1 кгс/см² в течение 30 минут.

Стерильное сусло после охлаждения хранится в холодильнике или в комнатных условиях.

Для приготовления солодового сусла-агара солодовое сусло разбавляется стерильной водопроводной водой до концентрации сахара 6-8^о Баллинга, рН раствора доводится до 5,4 - 6,0 аммиачной водой с массовой долей аммиака 5%. Затем вносится агар-агар из расчета 25-30 г./дм³. Смесь стерилизуется в автоклаве при давлении 0,9-1,1 кгс/см² в течение 30 минут. После охлаждения сусло-агар хранится в холодильнике или в комнатных условиях.

По мере необходимости сусло-агар расплавляется на водяной бане и разливается по 10-12 см³ в предварительно простерилизованные пробирки, которые закрываются ватно-марлевыми пробками.

Пробирки вместе с разлитой в них питательной средой дополнительно стерилизуются в автоклаве при давлении 0,5-0,7 кгс/см² в течение 20-30 минут.

После стерилизации пробирки устанавливаются в специальном штативе в наклонном положении и охлаждаются.

Питательная среда - сусло-агар при охлаждении принимает желеобразное состояние в форме так называемого «косячка».

На подготовленную указанным выше способом питательную среду в стерильных условиях производится засев музейной культуры в микробиологическом боксе. Работы при этом выполняются в соответствии с требованиями соответствующих инструкций. После засева пробирки помещаются в термостат, где автоматически поддерживается температура 36-39⁰С и выдерживаются в течение 24-48 часов (время выращивания уточняется по паспорту культуры).

Гидролизное сусло для косячков и колб готовят, разбавляя производственное сусло с потока питьевой водой до РВ 1,5±0,05%, остальное все аналогично солодовому сусло-агару.

рН = 5,4 - 5,6;

агар-агар - 25 - 30 г/дм³.

Гидролизное сусло-агар разливают в колбы по 0,3 - 0,6 дм³ и стерилизуют выше описанным способом.

Для выращивания чистой культуры дрожжей на жидкой питательной среде готовится гидролизное забуференное сусло. Жидкая питательная среда готовится с РВ = 1,0%, содержание азота 1000±200 мг/дм³, фосфора 250 - 350 мг/дм³, рН 5,8 - 6,0.

Питательную среду разливают в колбы вместимостью 1-3 дм³ и стерилизуют вышеописанным способом.

При необходимости сусло-агар или гидролизат-агар, расплавленные на водяной бане, разливают в пробирки для получения «косячков» или в колбы по 0,05 - 0,1 дм³ и стерилизуют в автоклаве в течение 30 минут при давлении 0,5-0,7 кгс/см². Одновременно для одного засева готовят 15-25 колб с солодовым агаром и 6-12 колб с гидролизат-агаром.

Дрожжи, выращенные на косяках с гидролизат-агаром, засевают на 6-12 колб с гидролизат-агаром, приготовленных за сутки до засева. После выращивания чистой культуры в течение суток их пересевают в колбы с солодовым агаром и в колбы с жидким гидролизным суслом, разлитым стерильно в качалочные колбы по 0,05 - 0,1 дм³. Выращивание в колбах с солодовым суслом ведут в термостате при температуре 37-39⁰С в течение суток, на жидком гидролизном сусле при постоянном перемешивании при температуре 37-39⁰С в течение суток.

Во избежание возможной инфекции все колбы после выращивания перед засевом в лабораторный сосуд объемом 20 дм³ проверяют на чистоту культуры путем микроскопирования.

Чистая культура дрожжей (рисунок 1.7) в лабораторном сосуде объемом 20 дм³ выращивается на гидролизном сусле с РВ 2,0 ± 0,05%, содержание азота не более 1000 мг/дм³, Р₂О₅ - 300-500 мг/дм³.

Предварительно сосуд, барботер, шланги для подачи сусла в банки стерилизуются в автоклаве при давлении 0,9 - 1,1 кгс/см² в течение 30 минут. Затем сосуд заливается спиртом и закрывается крышкой.

Перед засевом дрожжей спирт из сосудов сливается в колбу, а сосуд промывается стерильной водой - дважды. Затем в сосуд заливается 6 ± 1 дм³ стерильного сусла с содержанием РВ 0,3±0,02%, азота 500±20 мг/дм³, фосфора 250±20 мг/дм³, рН 4,5±0,5 - «подушка». «Подушка» готовится из производственного сусла. Все операции при выращивании чистой культуры дрожжей в лаборатории ведутся в стерильных условиях (над факелом) и в стерильных средах после автоклавирования.

Сосуд объемом 20 дм³ помещается на водяную баню, температура в которой поддерживается в пределах 37 - 39⁰С с помощью ультратермостата.

В сосуд через барботер подается воздух давлением 0,8 - 1,0 кгс/см², и при температуре 32 - 35 ⁰С производится засев культуры дрожжей из колб.

Температура в сосуде доводится до 37 - 39 ⁰С и постоянно поддерживается с помощью ультратермостата. Сосуд накрывается стерильной салфеткой, в него устанавливается простерилизованный термометр и пипетка для отбора проб. В процессе выращивания дрожжей в сосуде периодически производятся доливки 1%-ным или 2%-ным суслом при остаточных РВ 0,20%. Во время выращивания рН поддерживается в пределах 4,4-5,0 автоматически (БАТ-15 и ЭВ-74) или вручную подачей 5%-ной аммиачной воды.

При объеме 15±1 дм³ выращивание прекращается, определяется концентрация дрожжей, чистота культуры микроскопированием, и содержимое сосуда переносится в большую дрожжанку.

Выращивание чистой культуры в дрожжанке объемом 6,3 м³

Выращивание чистой культуры дрожжей в большой дрожжанке ФО 27 проводится на стерильном сусле, которое готовится в стерилизаторе Р 25.

После освобождения стерилизатор Р25 промывается и заполняется водой. Вода в стерилизаторе подогревается «глухим» паром до температуры 90 ± 10 ⁰С и подается на стерилизацию трубопроводов отделения чистой культуры. После опорожнения стерилизатора в него набирается производственное сусло и разбавляется технической водой до концентрации РВ 1,0 - 1,2%.

Смесь сусла и воды для выравнивания концентрации перемешивается воздухом. По окончании подготовки сусло подогревается «глухим» паром до Т 90±10⁰С и выдерживается в течение 1,5 - 2,0 часов. После выдержки сусло охлаждается в стерилизаторе технической водой до Т = 37 - 40⁰С и расходуется на дрожжанки.

В день выращивания чистой культуры дрожжей в лабораторном сосуде производится подготовка дрожжанки ФО 27, вместимостью 6,3 м³ - мойка ее горячей водой и стерилизация острым паром, который нагревает стенки дрожжанки до 100 ⁰С.

После подготовки в ФО 27 готовится «подушка» объемом 700-750 дм³ с массовой долей РВ 0,28 - 0,35%, содержанием азота 250 - 400 мг/дм³, фосфора (250 ± 50) мг/дм³. «Подушка» стерилизуется «глухим» паром при Т = 90 ± 10⁰С в течение 1,5 - 2,0 часов. Затем «подушка» охлаждается до температуры 38 - 40⁰С и производится засев чистой культуры дрожжей из лабораторного сосуда.

В дрожжанку подается воздух и ведется выращивание биомассы периодическим способом. Процесс выращивания в дрожжанке ведется при следующих параметрах: рН = 4,5 - 5,0, температура - 38-40 ⁰С (КИП 27-2а ± 27-2г), содержание азота в бражке 200-400 мг/дм³, фосфора 50-150 мг/дм³, остаточные РВ 0,15 - 0,18%.

При снижении РВ до 0,18% и ниже в дрожжанку подаются доливки стерильного сусла соответственно 100, 200, 300 и 400 дм³.

Последней доливкой объем доводится до 1700-1800 дм³.

При утилизации РВ после доливок до массовой доли РВ 0,15 - 0,18% производится передача дрожжевой суспензии в дрожжерастильный аппарат V=50 м³ ФО 29 в количестве 1200-1300 дм³, на оставшихся 500 ± 50 дм³ повторяется цикл доливок 200, 300, 400 дм³. Доливки суслом производят с таким расчетом, чтобы массовая доля РВ в дрожжанке после доливок не превышала 0,35%.

Выращивание чистой культуры в ферментере объемом 50 м³

Перед засевом дрожжей из дрожжанки ФО 27 в ферментер объемом 50 м³ ФО 29 производят мойку последнего технической водой и подготовку стерильной «подушки» следующим образом: промытый после опорожнения аппарат ФО 29 стерилизуют «острым» паром в течение 1,5 ± 0,5 часа. Контроль стерилизации осуществляется по температуре стенки термометром ртутным. Температура стенки поддерживается равной 85 ± 15⁰С.

После стерилизации ферментера ФО 29 в нем готовится «подушка» с массовой долей РВ 0,3 - 0,35%. «Подушка» в количестве 10 м³ готовится на стерильном сусле, после приготовления «подушки» в ФО 29, последняя стерилизуется острым паром до температуры 80 ± 10⁰С в течение 2-3-х часов. Подготовка «подушки» в ФО 29 начинается с момента разбраживания большой дрожжанки ФО 27.

Охлаждение «подушки» технической водой через змеевик начинается за 2,5-3 часа до окончания выращивания биомассы в большой дрожжанке. Процесс охлаждения и продувки «подушки» ведется таким образом, чтобы при снижении температуры произвести засев дрожжевой суспензии из большой дрожжанки в ферментер ФО 29 с минимальным перерывом во избежание инфицирования «подушки».

После подачи засевных дрожжей ведется процесс периодического выращивания биомассы чистой культуры дрожжей путем подачи в аппарат двух доливок стерильного сусла с РВ 1,0-1,2% в количестве: первая доливка - 2,0 м³, вторая - 1,5-3,0 м³. Доливки подаются при снижении массовой доли остаточных РВ в культуральной среде до 0,10-0,20%. В процессе выращивания для аэрации в дрожжанку подается воздух через барботер.

Процесс выращивания биомассы дрожжей чистой культуры в аппарате ФО 29 ведется при следующих параметрах: рН 4,5-5,0. РВ остаточные 0,10 - 0,20%, остаточный азот 200 - 400 мг/дм³, остаточный фосфор 50 - 150 мг/дм³, концентрация биомассы дрожжей 5-25 г./дм³, температура 38-40 ⁰С. При объеме жидкости в аппарате 15-18 м³ и снижении РВ до 0,10 - 0,20% 10 - 12 м³ дрожжевой суспензии передаются в ферментер ФО 32 объемом 320 м³, оснащенный газоочистной установкой.

На оставшейся части дрожжевой суспензии ведется одно-два, а при необходимости до шести выращиваний биомассы путем подачи доливок нестерильного сусла.

Процесс выращивания ведется при тех же параметрах. При втором и следующих выращиваниях подается две доливки: первая - 2 м³ нестерильного производственного сусла и 3 м³ воды, вторая - по 3 м³ сусла и воды.

При утилизации РВ последней доливки дрожжами до 0,10 - 0,20% содержимое аппарата ФО 29 перекачивается в ферментер ФО 32 объемом 320 м³ или ФО 35 объемом 600 м³.

Выращивание чистой культуры дрожжей в ферментере объемом 320 м³

Перед засевом чистой культуры дрожжей в аппарат ФО 32, он тщательно промывается технической водой и стерилизуется паром, в целях стерилизации может использоваться для промывки горячий лютер с температурой 90-95⁰С, подаваемый из гидролизного отделения. После промывки в ФО 32 готовится «подушка» объемом 70-80 м³ с содержанием РВ 0,35-0,45%. В «подушке» методом лабораторного анализа определяют содержание азота и фосфора и величину рН. рН среды должно быть 4,2-4,8, содержание азота 250-400 мг/дм³, фосфора 250 ± 50 мг/дм³.

После этого «подушку» стерилизуют острым паром, нагревая ее до 65-75 ⁰С, и выдерживают при данной температуре 1,5 - 2,0 часа.

После стерилизации «подушку» охлаждают до температуры 38-40 ⁰С путем подачи воды на диффузоры и воздуха в аппарат с таким расчетом, чтобы окончание охлаждения «подушки» было одновременно с окончанием первого цикла выращивания в ферментере ФО 29. В дрожжерастильный аппарат ФО 32 из ФО 29 передается 10-12 м³ дрожжевой суспензии и ведется выращивание биомассы, первоначально периодическим методом. При снижении РВ в культуральной среде до 0,20% подают производственное сусло доливками по 5-10 м³ (контролируя при этом содержание остаточных РВ) до заполнения аппарата до рабочего объема 115 ± 10 м³. После этого в аппарат непрерывно подается сусло в количестве 5-10 м³/час. в зависимости от остаточных РВ в культуральной среде, через нижний отбор отводится отработанная бражка в канализацию в количествах, равных количеству подаваемого сусла. Выращивание дрожжей в ФО32 ведется при постоянной подаче сжатого воздуха в аппарат от воздуходувки В 33.

При достижении в аппарате концентрации биомассы дрожжей 15-40 г./дм³ вывод бражки через нижний отбор сокращается до минимума и открывается отбор суспензии и подача ее на насос Н 34 или Н 37 при постоянной подаче сусла, т.е. аппарат переводится на режим непрерывного культивирования микроорганизмов.

В процессе непрерывного культивирования поддерживаются следующие параметры процесса: дебит 0,20 - 0,30 час^-1, рН 4,2-4,8, температура 38-40⁰С, концентрация дрожжей 15-40 г/дм³, содержание остаточных РВ в культуральной среде 0,08 - 0,20%, массовая концентрация остаточного азота 200-400 мг/дм³, остаточного фосфора 50 - 150 мг/дм³, расход сусла и воды, подаваемой в аппарат через ГОУ, 25-34 м³/час.

Дрожжевая суспензия из аппарата насосом Н 34 или Н 37 подается в ферментер ФО 35 объемом 600 м³ или на засев производственных аппаратов ФО 38.

В зимний период времени из-за трудности мойки аппарата подготовку ФО 32 к разбраживанию допускается производить следующим образом: содержимое аппарата не сгоняется, а вымывается биомасса дрожжей, для чего прекращается подача сусла в аппарат, и в него подается вода в количестве 20-22 м³/час, при закрытом нижнем отборе. Вымывание дрожжей проводят до 5-6 г./дм³. По окончании вымывания содержимое ферментера подогревают острым паром до 55-65 ⁰С, выдерживают 1,5-2,0 часа и задают сусло на приготовление «подушки» с массовой долей       РВ 0,35-0,45%. Процесс выращивания дрожжей в аппарате производят способом, аналогичным вышеописанному. Периодичность сгонки и разбраживания аппарата определяется составом и состоянием микрофлоры. Сгонку аппарата производят при снижении основной культуры в аппарате до (70 ± 10)% от общего состава основной микрофлоры в поле зрения микроскопа.

Выращивание чистой культуры дрожжей в ферментере объемом 600 м³

Подготовка дрожжерастильного аппарата ФО 35 объемом 600 м³ к разбраживанию производится методом, аналогичным для ФО 32.

Объем «подушки» в аппарате составляет 170-200 м³ с содержанием РВ 0,35-0,45%. Содержание в «подушке» азота доводится до 250-400 мг/дм³, фосфора (в пересчете на Р₂О₅) 150-250 мг/дм³, рН раствора 4,2-4,8. После стерилизации при 60-80 ⁰С в течение 1-1,5 часа «подушка» охлаждается до температуры 38-40⁰С способом, описанным выше для ФО 32.

Затем в аппарат засевается чистая культура дрожжей из аппарата ФО 32 или из аппарата ФО 29, в зависимости от состояния культуры в указанных аппаратах.

При разбраживании на биомассе ферментера объемом 320 м³ из последнего непрерывно подается чистая культура дрожжей. После снижения РВ в «подушке» ферментера объемом 600 м³ до 0,08 - 0,20% ведется наращивание биомассы до концентрации 15-40 г./дм³ за счет подачи сусла в аппарат в количестве 25-60 м³/час. и отбора жидкости через нижний отбор при непрерывной подаче сжатого воздуха от воздуходувки В 36.

В случае разбраживания на биомассе ферментера объемом 50 м³ при снижении РВ в «подушке» до 0,08-0,20% субстрат первоначально подают доливками по 15-20 м³. При достижении рабочего объема 210±10 м³ начинают наращивание биомассы способом, аналогичным описанному ранее.

При достижении концентрации биомассы дрожжей в культуральной жидкости 15-40 г./дм³ аппарат переводится на непрерывный режим культивирования.

При непрерывном культивировании дрожжей в аппарате поддерживаются следующие параметры: дебит 0,20 - 0,35 час^-1, температура 38-40 ⁰С, рН 4,2-4,8, концентрация дрожжей 15-40 г./дм³, массовая доля РВ в приточном субстрате 1,5-2,0%, остаточные РВ в культуральной жидкости 0,08-0,20%, содержание в бражке остаточного азота 200-400 мг/дм³, фосфора в пересчете на Р₂О₅ 50-150 мг/дм³.

Дрожжевая суспензия из аппарата ФО 35 насосом Н 37 подается на засев или подсев в производственные аппараты ФО 38.

Сгонку аппарата производят при снижении основной культуры в аппарате до 60±10% от общего состава микрофлоры в поле зрения микроскопа или по результатам рассева на твердую питательную среду в чашки Петри.

1.3.9 Ферментация дрожжей

Для выращивания биомассы дрожжей используется сусло после доохлаждения на пластинчатых теплообменниках ТО 23 до температуры 20 - 36⁰С.

Выращивание биомассы товарных дрожжей ведется непрерывным способом в ферментерах ФО 38 объемом 1300 м³ с эрлифтной системой воздухораспределения или системой УкрНИИСПа (рисунок 1.8).

Процесс выращивания биомассы дрожжей является процессом непрерывного культивирования микроорганизмов. Процесс одноступенчатый, при этом в ферментере поддерживается постоянное количество биомассы, постоянный объем и концентрация биомассы в жидкости, и постоянные оптимальные для размножения микроорганизмов условия: температура, рН, солевой состав, концентрация РВ в субстрате и т.д. Свежая питательная среда-сусло с РВ 1,5-2,0% подается в дрожжерастильные аппараты со скоростью 45-100 м³/час.

Вода на разбавление сусла в аппараты подается в количестве 7-20 м³/час на каждый аппарат через газоулавливающую установку.

Основным условием ведения процесса выращивания биомассы дрожжей при непрерывном культивировании является постоянство концентрации дрожжей в аппарате.

Отсюда следует, что скорость протока питательной среды через аппарат (дебит) должна быть такой, чтобы с дрожжевой суспензией, выходящей из аппарата, выводилось количество биомассы дрожжей, равное приросту биомассы дрожжей в аппарате, т.е. скорость протока должна равняться удельной скорости роста биомассы в аппарате.

Удельная скорость роста биомассы показывает прирост биомассы из единицы биомассы в единицу.

Удельная скорость роста биомассы зависит от следующих факторов

физиологической особенности культуры микроорганизмов;

химической природы источника питания;

температуры, рН и окислительно-восстановительного потенциала среды;

интенсивности аэрации среды и содержания растворенного кислорода в культуральной жидкости;

биологической доброкачественности субстрата, наличия питательных веществ в субстрате и других факторов.

Так как скорость роста биомассы и концентрация компонентов в культуральной среде взаимосвязаны, в процессе выращивания биомассы дрожжей ведется физико-химический контроль за концентрацией дрожжей, концентрацией остаточных РВ, азота и фосфора.

При необходимости ведется физико-химический и микробиологический контроль других показателей процесса.

При пуске производственного дрожжерастильного аппарата после его остановки на чистку, мойку, ремонт и дезинфекцию процесс ведется в следующей последовательности.

После проверки исправности аппарата и удаления из него посторонних предметов, проверки исправности КИП и средств автоматики в аппарат подается сусло и вода. Количество их рассчитывается и регулируется таким образом, чтобы содержание РВ в разбавленном сусле было равным 0,35-0,65%. При заполнении аппарата до объема 220-240 м³ включается в работу одна турбовоздуходувка В 39, и в ферментер подается воздух.

После перемешивания в «подушке» проверяется РВ, рН, азот, фосфор и температура жидкости. Затем в ФО 38 подается вся отбираемая дрожжевая суспензия из аппаратов объемом 320 и 600 м³ или одного из работающих в это время аппаратов.

При заполнении аппарата до объема 300-380 м³ прекращается подача в него сусла и воды, включается в работу вторая воздуходувка, подача биомассы дрожжей из аппаратов чистой культуры продолжается. При заполнении аппарата до рабочего объема 300-430 м³ уровень в нем поддерживается за счет отвода части жидкости через нижний отбор.

При снижении концентрации РВ в аппарате до 0,08-0,18% в аппарат подается сусло с концентрацией РВ 1,5-2,0%. Часть бражки отбирается через нижний отбор с целью наращивания биомассы в аппарате до концентрации 28-45 г./дм³. Выращивание биомассы дрожжей ведется при следующих параметрах: рН 4,0-4,6 (поддерживается автоматически за счет подачи в аппарат аммиачной воды), температура 38-40 ⁰С, подача сжатого воздуха от двух турбовоздуходувок производительностью 10000 м³/ч каждая.

По мере накопления биомассы и утилизации РВ до концентрации 0,08-0,18% приток сусла в аппарат увеличивается. При достижении концентрации дрожжей в аппарате 28-45 г./дм³ нижний отбор жидкости прикрывается и производится отбор дрожжевой суспензии во флотатор. Аппарат переводится на непрерывное питание.

Возможно разбраживание дрожжерастильного аппарата путем передавливания биомассы из другого аппарата через флотатор ФЛ 54, для этого насос откачки отфлотированной бражки Н 57 отключается, и уровень в наружном кольце флотатора повышается до 2,5 м.

Суспензия в наружном стакане флотатора подгашивается пеногасителем во избежание флотации дрожжей в центральный стакан. Открывается арматура на трубопроводе выдачи суспензии из аппарата ФО 38, суспензия передавливается в разбраживаемый аппарат до уровня 180-200 м³ и включается воздуходувка В 39. После этого в аппарат подается питательная среда в количестве 5-10 м³/ч и контролируются остаточные РВ в культуральной жидкости 0,08-0,18%. В зависимости от ассимиляции РВ поток питательной среды в аппарат увеличивается. При достижении объема в аппарате 250-270 м³ включается вторая воздуходувка на аппарат.

При доведении объема в аппарате до рабочего 300-430 м³ открывается нижний отбор для поддержания постоянного объема в аппарате и доведения концентрации биомассы дрожжей до 28-45 г./дм³. После чего нижний отбор прикрывается, и производится отбор дрожжевой суспензии на флотатор, ферментер переводится на непрерывное питание.

В процессе выращивания биомассы товарных дрожжей в аппарате ФО 38 на смеси нейтрализата и послеспиртовой барды поддерживаются следующие технологические параметры

температура выращивания 38-40 ⁰С (КИП 38-5а ÷ 38-5г);

В процессе выращивания происходит выделение тепла в окружающую среду в пределах 2,5-3,5 ккал тепла на 1 кг абсолютно-сухой биомассы дрожжей, которое отводится при помощи снижения температуры исходного субстрата на теплообменниках и за счет отведения избыточного количества тепла через стенки диффузоров оборотной водой. В летний период времени дополнительное отведение тепла производится путем наружного орошения стенки аппарата ФО 38 оборотной водой.

рН культуральной жидкости 4,0-4,6 (КИП 38-1а-1д);

Для построения клеточного организма дрожжевым клеткам необходимо азотное питание, в качестве которого используется сульфат аммония, содержащийся в питательной среде. В процессе биосинтеза клеткой из сульфата аммония поглощается аммонийная группа, анион SO4-2 остается в растворе. При взаимодействии аниона SO4-2 с водой образуется свободная серная кислота, понижающая рН в процессе выращивания. Для нейтрализации выделившейся Н2SО4 в аппарат подается аммиачная вода концентрацией 25-27%. Контроль за величиной рН в культуральной жидкости в процессе выращивания осуществляется рН-метром (38-1а ÷ 38-1д). Подача аммиачной воды в аппарат осуществляется автоматически с помощью регулирующего клапана (38-1е).

скорость протока питательной среды через аппарат (дебит) 0,2-0,35, устанавливается в зависимости от удельной скорости роста культивируемых микроорганизмов, согласно паспорта культуры;

Расход сусла и воды в ферментер ФО 38 контролируется комплектом приборов (38-2а ÷ 38-2г и 38-3а ÷ 38-3г) и поддерживается автоматически регулирующими клапанами (38-2д, 38-3д). Техническая вода на разбавление сусла подается через газоочистную установку, служащую для улавливания выбросов от ферментеров.

концентрация РВ в сусле, подаваемом в дрожжерастильные аппараты, 1,5-2,0%, контролируется методом лабораторного анализа;

содержание в сусле азота 600 - 1000 мг/дм³, фосфора в пересчете на Р2О5 -300-500 мг/дм³, калия - 200 - 400 мг/дм³;

Контроль за содержанием азота, фосфора и калия ведется методом лабораторного анализа периодически.

концентрация дрожжей в культуральной жидкости 28-45 г./дм³;

Контролируется методом лабораторного анализа. Поддерживается концентрация дрожжей за счет изменения количества нижнего отбора культуральной жидкости из аппарата;

содержание питательных солей в культуральной жидкости (бражке): азота 250-500 мг/дм³, фосфора не менее 50 мг/дм³.

Контролируется периодически методом лабораторного анализа.

Для выращивания дрожжей может быть использована одна послеспиртовая барда или барда с небольшим добавлением сусла, или барда с добавлением мелассы свекловичной.

Отбор культуральной жидкости производится из двух зон аппарата, основная часть культуральной жидкости 85-90% отводится из рабочей зоны аппарата на сгущение биомассы во флотатор ФЛ 54. Оставшаяся часть 10-15% из-под воздухораспределительной кюветы содержит в основном одиночные мертвые клетки, нефлотирующиеся дрожжи. Эта часть потока отводится в сборник нижнего отбора Сб 40 и далее направляется в биоокислитель ФО 45. За счет отвода одиночных и нефлотирующихся дрожжей из аппарата происходит их автоселекция в самом аппарате.

Периодически в аппарат ведется подсев «чистой» культуры дрожжей из ферментеров объемом 320 или 600 м³.

Мойка ферментеров объемом 1300 м³ производится периодически по графику.

1.3.10 II ступень выращивания (биоокисление последрожжевой бражки)

Биоокисление последрожжевой бражки проводится с целью утилизации оставшихся РВ и других органических веществ сусла после выращивания дрожжей.

Последрожжевая отфлотированная бражка с массовой концентрацией дрожжей не более 4 г/дм³ из последней (третьей) секции флотатора ФЛ 54 насосом Н 57 откачивается в сборники отфлотированной бражки Сб 42, сюда же подается отфлотированная бражка от флотатора I ступени ФЛ 58 (бессепарационный метод).

Последрожжевая отфлотированная бражка (ПДБ) из сборника Сб 42 насосом Н 43 подается на биоокисление (вторую ступень выращивания дрожжей) в биоокислитель ФО45. Сюда же поступает бражка с нижних отборов ферментеров ФО 38 (из Сб40). Процесс очистки (выращивания) осуществляется в двух последовательно соединенных биоокислителях ФО 45 и ФО 46. При этом ПДБ подается только в биоокислитель первой ступени. При малых количествах последрожжевой бражки (менее 100 м³/час) биоокисление ведется в одну ступень.

Предусмотрено измерение и регулирование расходов ПДБ на биоокисление: на расходе отфлотированной бражки комплект приборов (45-3а ÷ 3г), на расходе бражки с нижних отборов ферментеров ФО 38 комплект приборов (45-2а ÷ 2г). Расход бражки на биоокисление составляет 150 ± 50 м³/час, расход нижних отборов 20 - 30 м³/час.

Необходимая величина потока обеспечивается регулирующими клапанами (45-2д, 3д). Объем монолитной жидкости в аэрируемой зоне биоокислителя первой ступени ФО 45 поддерживается 300-400 м³, в биоокислителе второй ступени ФО 46 - 270-350 м³. Измерение уровня в обоих биоокислителях производится пьезометрическим методом. Регулируется уровень в ФО 46 регулирующим клапаном (46-2д), установленном на трубопроводе выдачи биоокисленной бражки из биоокислителя второй ступени, в ФО 45 - регулирующим клапаном (45-5д) на линии выдачи суспензии биомассы из биоокислителя 1 ступени во флотатор ФЛ 47.

Воздухораспределительные кюветы в биоокислителях подняты на высоту 1,2 м от дна аппарата, как и в ферментерах. Отбор из аппарата ведется с двух точек. По верхнему отбору (линии выдачи) суспензия биомассы из биоокислителя первой ступени выводится во флотатор ФЛ 47, туда же подается биомасса биоокислителя второй ступени. По нижнему отбору последрожжевая бражка, прошедшая первую ступень выращивания в ФО45, самотеком по двум пережимным линиям поступает в биоокислитель второй ступени ФО46.

Массовая концентрация дрожжей в суспензии составляет не менее 10 г./дм³ на первой ступени и не менее 5 г/дм³ на второй. Необходимая концентрация биомассы в аппаратах поддерживается за счет регулирования скорости отбора биомассы.

Температура в биоокислителях 25-40 ⁰С замеряется контуром приборов (45-1а ÷ 1г и 46-1а÷1г). Биоокислители ФО 45 и ФО 46 оснащены газоочистными установками, на которые подается техническая вода, расход воды составляет 7 - 20 м³/час.

В биоокислителе первой ступени ФО 45 происходит дополнительная утилизация органических веществ при интенсивной аэрации культурами дрожжей, поступившими с отфлотированной бражкой. Кроме того в биоокислителях второй ступени ФО 46 утилизация органических веществ производится культурой дрожжей Trichosporon cutaneum, периодически выращиваемой в отделении чистой культуры и засеваемой в ФО 46.

Последрожжевая бражка, прошедшая обе ступени очистки, самотеком поступает из ФО 46 в сборник биоокисленной бражки Сб 51.

Воздух в биоокислители подается от турбовоздуходувки В 44.

Суспензия биомассы направляется в кольцевое пространство флотатора ФЛ 47. Внутри флотатора образуется два потока, обтекающие центральный стакан и соединяющиеся снова в один поток в диаметрально противоположном (по отношению к поступлению) конце кольцевого пространства. В кольцевое пространство и центральный стакан флотатора подается воздух через установленные барботеры. Количество подаваемого воздуха регулируется вручную.

Образующаяся пена, содержащая практически всю биомассу, поступившую во флотатор, переливается в центральный стакан, где гасится за счет действия механического или химического пеногасителя, подаваемого насосом Н 236 из участка приготовления химикатов (УПХ).

Предусмотрено измерение и регулирование уровней во внутреннем и внешнем стаканах флотатора ФЛ 47 комплектом приборов (47-1а ÷ 1д), (47-2а ÷ 2д).

Отфлотированная биоокисленная бражка, лишенная биомассы, из наружного кольца флотатора ФЛ 47 подается насосом Н 50 в сборник биоокисленной бражки Сб 51 или в сборник отсепарированной бражки Сб 77.

Измерение уровня в Сб 51 осуществляется комплектом приборов (51-1а ÷ 51-1в).

Суспензия биомассы из центрального стакана флотатора ФЛ 47 с массовой концентрацией 30-100 г./дм³ через газоотделитель ГО 48 насосом Н 49 подается в сборник дрожжевой суспензии Сб 66.

Биоокисленная бражка из Сб 51 насосом Н 52 подается на разбавление нейтрализата в НТ 3 или насосом Н 53 на локальные очистные сооружения завода.

1.3.11 Сгущение биомассы дрожжей

Товарные кормовые дрожжи должны быть получены в сухом виде с содержанием влаги не более 10% (ГОСТ 20083-74). Поэтому, содержащуюся в дрожжевой суспензии влагу необходимо удалить.

Дрожжевая суспензия после ферментеров с концентрацией дрожжей 28-45 г./дм³, (в биомассе дрожжей также содержится до 75% внутриклеточной влаги) поступает на сгущение во флотаторы ФЛ 54.

Биомасса дрожжей выделяется из культуральной жидкости путем максимального концентрирования на флотаторах ФЛ 54 и на сепараторах СП71 с последующим высушиванием на распылительных сушилках.

1.3.12 Флотация дрожжевой суспензии

Жидкость перетекая из секции в секцию, освобождается от дрожжей и к последней секции приходит с минимальным содержанием их (не более 4 г/дм³).

Уровень жидкости в наружной секции поддерживается в пределах (1,0-2,6) м регулирующим клапаном на отборе бражки из флотатора (54-1д). Образовавшаяся дрожжевая пена при флотировании поднимается вверх и переливается через край внутреннего стакана флотатора и по конусу стекает на центробежный распылитель механического пеногасителя.

Механическим пеногасителем структура пены частично разрушается. Для полного гашения пены во внутренний стакан на диск механического пеногасителя непрерывно подается химический пеногаситель (соапсток) с массовой долей жирных кислот (2-4)%.

Химический пеногаситель сорбируется на поверхности дрожжевых клеток и поэтому погашенная пена - дрожжевая суспензия может использоваться для гашения вновь образующейся дрожжевой пены. В центральном стакане поддерживается постоянный уровень жидкости около 1 м регулирующим клапаном 54-2д на подаче пеногасителя. Дрожжевая суспензия с массовой концентрацией дрожжей не менее 90 г./дм³ из внутреннего стакана флотатора ФЛ 54 поступает в газоотделитель ГЗ 55, из которого откачивается насосом Н 56 в сборник дрожжевой суспензии Сб 66.

Дрожжевая суспензия в сборнике дрожжевой суспензии Сб 66 дополнительно уплотняется за счет разрушения пены механическим пеногасителем при поддержании заданного объема. При необходимости может подаваться эмульсия химического пеногасителя с водой из СМ 234.

В целях предупреждения переполнения сборника и потерь дрожжей Сб 66 оснащен сигнализатором предельного уровня (66-2а). Объем дрожжей в сборнике не более 35 м³.

Дрожжевая суспензия после флотаторов содержит посторонние механические примеси (бересту, кору, лигнин), которые снижают производительность сепараторов. Для улавливания механических примесей на нагнетательном трубопроводе насоса Н 67 подачи дрожжевой суспензии на сепарацию установлены сетчатые фильтры Ф 68.

2. Обоснование темы и задачи дипломного проекта

Кировский биохимический завод был спроектирован и пущен в работу в условиях плановой экономики (в 1973 году) и был рассчитан на производство кормовых дрожжей, фурфурола и фурфурилового спирта. Его производительность по кормовым дрожжам в те времена достигала 180 т/сутки. Продукцию предприятия сбывало государство, распределяя ее между предприятиями-производителями с/х продукции.

С переходом на рыночную экономику и развалом сельского хозяйства страны, производство кормовых дрожжей спало не рентабельным. Кировский биохимический завод уже не мог производить и продавать такое их количество. В 1997 году завод был перепрофилирован на производство технического этилового спирта, который является в настоящее время основной продукцией предприятия. Кормовые дрожжи выращиваются лишь на отходах спиртового производства (послеспиртовой барде).

Для производства небольших объемов кормовых дрожжей (около 8 т/сутки) стало экономически не выгодно эксплуатировать оборудование, рассчитанное на гораздо большую производительность.

3. Технологическая часть

Рассчитаем материальные потоки производства кормовых дрожжей и выберем количество единиц стандартного оборудования.

Количество дрожжевой суспензии, подаваемой на сушку

.

Количество бражки перед сепарацией (степень сгущения при сепарации примерно равна 3)

.

Количество бражки перед флотацией (степень сгущения при флотации примерно равна 3)

.

Количество сусла, подаваемого в ДРА (выход дрожжевой суспензии от количества подаваемого в ДРА сусла составляет примерно 50%)

.

Максимальное количество сусла подаваемого в ДРА составляет примерно 100 м³/час.

Необходимое количество ДРА

Принимаем два ДРА (один рабочий, один резервный).

Необходимое количество гидролизата

.

Выход гидролизата с варки составляет примерно 120 м³. Время варки (загрузка, прогрев, перколляция, промывка, отжим, выстрел) составляет примерно 4,5 часа.

Необходимое количество гидролизаппаратов

Принимаем шесть гидролизаппаратов (три рабочих, три резервных).

.1 Расчет распылительной сушилки

.1.1 Исходные данные

.1.2 Определение параметров топочных газов, подаваемых в сушилку

Принимаем в качестве топлива природный сухой газ следующего состава СН₄ - 92,0% (об.), С₂Н₆ - 0,5% (об.), Н₂ - 5% (об.), СО - 1% (об.),

N₂ - 1,5% (об.).

Теоретическое количество сухого воздуха L₀, затрачиваемого на сжигание 1 кг топлива, равно

, (3.1)

где СО, Н₂, C_mH_n - объемные доли горючих газов.

=

=17,68 кг сухого воздуха/кг топлива.

Для определения теплоты сгорания топлива воспользуемся тепловыми эффектами реакций горения простых газов представленных в таблице 3.1 [1].

Таблица 3.1 - Тепловые эффекты реакций горения простых газов

Количество тепла, выделяющееся при сжигании 1 м³ топлива, равно

Q_υ = ∑ C_mH_n·∆Н_i, (3.2)

где ∆Н_i - тепловой эффект i - ой реакции горения;

C_mH_n - объемные доли горючих газов.

Q_υ = 0,92·35741 + 0,005·63797 + 0,05·10810 + 0,01·12680 = 33868 кДж/м³

Плотность газообразного топлива ρ_т, равна

, (3.3)

где М_i - молярная масса i - ого компонента топлива, кмоль/кг;

C_mH_n - объемные доли компонентов топлива;

Т₀ = 273 К;

t_т - температура топлива (принимаем равной 20 ⁰С);

υ₀ = 22,4 м³/кмоль - молярный объем.

Количество тепла, выделяющееся при сжигании 1 кг топлива, равно

Q = Q_υ/ρ_т, (3.4)

Q = 33868/0,652 = 51944,79 кДж/кг

Масса сухого воздуха, подаваемого в сушилку, в расчете на 1 кг сжигаемого топлива определяется общим коэффициентом избытка воздуха a, необходимого для сжигания топлива и разбавления топочных газов до температуры t₁ = 400 ⁰С (температура сушильного агента на входе в сушилку). Значение a находят из уравнений материального и теплового балансов.

Уравнение материального баланса

, (3.5)

где L_с.г. - масса сухих газов, образующихся при сгорании 1 кг топлива;

C_mH_n - массовая доля компонентов, при сгорании которых образуется вода.

Уравнение теплового баланса

, (3.6)

где η - коэффициент полезного действия, учитывающий эффективность работы топки и потери тепла топкой в окружающую среду (принимаем равным 0,95);

c_т - теплоемкость газообразного топлива при температуре t_т = 20 ⁰С;

с_т = 1,34 кДж/(кг·К) [1];

i_с.г. - энтальпия сухих газов.

i_с.г. = с_с.г.·t_с.г., (3.7)

где с_с.г. - теплоемкость сухих газов;

с_с.г. = 1,05 кДж/(кг·К) [1];

t_с.г. - температура сухих газов (t_с.г. = 400 ⁰С);

i_с.г. = 1,05·400 = 420 кДж/кг;

i_п - энтальпия водяных паров.

i_п = r₀ + с_п·t_п, (3.8)

где r₀ - теплота испарения воды при температуре 0 ⁰С, 2500 кДж/кг [1];

с_п - средняя теплоемкость водяных паров, 1,97 кДж/(кг·К) [1];

t_п - температура водяных паров (t_п = 400 ⁰С);

i_п = 2500 + 1,97·400 = 3288 кДж/кг;

I₀ - энтальпия свежего воздуха;

х₀ - влагосодержание свежего воздуха.

Для города Кирова принимаем следующие параметры свежего воздуха

температура t₀ = 18 ⁰C;

относительная влажность φ₀ = 71% [3].

По I - x диаграмме состояния влажного воздуха [3] находим

х₀ = 0,009 кг влаги/кг сухого воздуха;

I₀ = 42 кДж/кг сухого воздуха.

Решая, совместно уравнения (2.5) и (2.6), получим

 (3.9)

Пересчитаем содержание компонентов, при сгорании которых образуется вода, из объемных долей в массовые

СН₄ =  = 0,939,

С₂Н₆ == 0,0096,

Н₂ = = 0,0064.

Количество влаги, выделяющейся при сгорании 1 кг топлива, равно

=

=2,19 кг влаги/кг топлива.

Тогда коэффициент избытка воздуха будет равен

a = = 5,78.

Удельная масса сухих газов, получаемая при сжигании 1 кг топлива и разбавлении топочных газов воздухом до температуры t₁ = 400 ⁰C, равна

G_с.г. =, (3.10)

G_с.г. = 1 + 5,78·17,68 - 2,19 = 101,0 кг сухих газов/кг топлива.

Удельная масса водяных паров в топочных газах, образующихся при сжигании 1 кг топлива, равна

G_п =, (3.11)

G_п = 2,19 + 5,78·0,009·17,68 = 3,1 кг водяных паров/кг топлива.

Влагосодержание топочных газов на входе в сушилку равно

х₁ = G_п/G_с.г., (3.12)

х₁ = 3,1/101,0 = 0,031 кг влаги/кг сухого воздуха.

Энтальпия топочных газов на входе в сушилку равна

I₁ = (Qη + c_тt_т + aL₀I₀)/G_с.г., (3.13)

₁ = (51944,79·0,95 + 1,34·20 + 5,78·17,68·42)/101,0 = 531 кДж/кг.

Поскольку коэффициент избытка воздуха a велик, физические свойства топочных газов, используемых в качестве сушильного агента, практически не отличаются от физических свойств воздуха. Это дает возможность в расчетах для сушильного агента использовать I - х диаграмму состояния влажного воздуха.

.1.3 Определение параметров отработанных газов, расхода сушильного агента и расхода тепла на сушку

Из уравнений материального баланса сушилки определим расход влаги W, удаляемой из материала (барды) в процессе сушки и расход высушенного материала (сухой барды) G_кон

W=, (3.14)

G_кон=G_нач - W, (3.15)

где u_нач - начальная влажность материала (барды), u_нач = 90%;

u_кон - конечная влажность материала (барды), u_кон = 8%;

G_нач - расход влажного материала (жидкой барды);

G_нач =4 м³/час·1090 кг/м³ = 4360 кг/час = 1,21 кг/с;

ρ_нач - плотность влажного материала (жидкой барды), 1090 кг/м³.

W = = 3886,09 кг/час = 1,08 кг/с,

G_кон = 4360 - 3886,09 = 473,91 кг/час = 0,13 кг/с.

Запишем уравнение внутреннего теплового баланса сушилки

∆ = сq₁ + q_доп - (q_тр + q_мат + q_пот), (3.16)

где ∆ - разность между удельными приходом и расходом тепла непосредственно в сушильной камере;

с = 4,19 кДж/(кг·К) [1] - теплоемкость влаги при температуре влажного материала (жидкой барды) q₁ = 80 ⁰С;

q_доп - удельный дополнительный подвод тепла в сушилку (при работе сушилки по нормальному сушильному варианту q_доп = 0);

q_тр - удельный расход тепла на нагрев транспортных устройств (в нашем случае q_тр = 0);

q_мат - удельный расход тепла на нагрев материала (барды).

q_мат = G_конс_мат(q₂ - q₁)/W, (3.17)

где q₂ - температура высушенного материала (сухой барды);

Принимаем температуру высушенного материала равной температуре сушильного агента, выходящего из сушилки q₂ = t₂ = 65 ⁰С.

с_мат - теплоемкость высушенного материала (сухой барды);

Принимаем с_мат = 3,5 кДж/(кг·К) [5].

q_мат = 0,13·3500·(65 - 80)/1,08 = - 6,3 кДж/кг влаги.

q_пот - удельные потери тепла на нагревание корпуса сушилки и в окружающую среду.

Принимаем, что удельные тепловые потери q_пот составляют 15% от удельного расхода тепла в теоретической сушилке q_теор.

В теоретической сушилке процесс сушки шел бы по линии постоянной энтальпии I₁ = 531 кДж/кг сухого воздуха = 126 ккал/кг сухого воздуха (прямая ВС^/ на рис. 2) и удельный расход теплоты q_теор равнялся бы

q_теор = (I₁ - I₀)/(х₂^/ - х₀), (3.18)

где х₂^/ - влагосодержание воздуха в точке С^/ (точка пересечения изоэнтальпы ВС^/ и изотермы t₂ = 80 ⁰С);

х₂^/ = 0,160 кг влаги/кг сухого воздуха;

q_теор = (531 - 42)/(0,160 - 0,009) = 3238 Дж/кг влаги;

q_пот = 0,1·q_теор = 0,15·3238 = 485,7 кДж/кг влаги.

∆ = 4,19·80 - 6,3 - 485,7 = - 144,2 кДж/кг влаги.

Запишем уравнение рабочей линии процесса сушки

I = I₁ + ∆·(х - х₁) (3.19)

Для построения рабочей линии процесса сушки на диаграмме I - x необходимо знать координаты как минимум двух точек. Координаты одной точки (точки В) известны: х₁ = 0,031 кг влаги/кг сухого воздуха, I₁ = 531 кДж/кг сухого воздуха. Для нахождения координат второй точки (точки D) зададимся произвольным значением х и определим соответствующее значение I.

Пусть х = 0,1 кг влаги/кг сухого воздуха, тогда

I = 531 - 144,2·(0,1 - 0,009) = 518 кДж/кг сухого воздуха = 123 ккал/кг сухого воздуха.

Проведя через точки В и D прямую до пересечения с изотермой

t₂ = 100⁰C, получим точку С, координаты которой (параметры сушильного агента, выходящего из сушилки)

х₂ = 0,15 кг влаги/кг сухого воздуха;

I₂ = 120 ккал/кг сухого воздуха = 503 кДж/кг сухого воздуха.

Прямая ВС на рисунке 3.1 является рабочей линией процесса сушки.

Рисунок 3.1 - Изображение процесса сушки на I-x диаграмме

АВ - смешение воздуха с горячими топочными газами в смесительной камере; ВС^/ - сушка материала в теоретической сушилке; ВС - сушка материала в действительной сушилке.

Найдем расход сухого воздуха L

L = W/(х₂ - х₀), (3.20)

L = 1,08/(0,150 - 0,009) = 7,66 кг/с.

Найдем расход тепла на сушку Q

Q = L·(I₁ - I₀), (3.21)

Q = 7,66·(531 - 42) = 3745,7 кВт.

.1.4 Определение габаритных размеров распылительной сушилки

Определим рабочий объем сушильной камеры

V = W/А, (3.22)

где W - производительность сушилки по испаренной влаге, кг/час;

А - влагонапряженность или влагосъем с 1 м³ рабочего объема сушильной камеры, кг/(м³·час).

Значение А определим по графику зависимости влагонапряженности сушильной камеры от разности температур ∆Т [4]

∆Т = (t₂ + t₁)/2 - t_м.т., (3.23)

где t_м.т. - температура мокрого термометра в процессе сушки.

Значение t_м.т. определим по диаграмме состояния влажного воздуха [3]

t_м.т. = 65⁰С

∆Т = (400 + 100)/2 - 65 = 185⁰С.

Заштрихованная область значений А соответствует номинальным режимам работы сушилки А = 8,0…10,0 кг/(м³·час).

Принимаем А = 9,0 кг/(м³·час).

V = 3886,09/9,0 = 432 м³.

По полученному значению V выбираем распылительную сушилку с центробежным распылением СРЦ-8/400 ВК [4], основные технические характеристики которой следующие

3.1.5 Определение толщины тепловой изоляции

Толщину тепловой изоляции находят из равенства удельных тепловых потоков через слой изоляции от поверхности изоляции в окружающую среду

a_в·(t_ст2 - t_в) = λ_и·(t_ст1 - t_ст2)/δ_и, (3.24)

где a_в-коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности изоляционного материала в окружающую среду, Вт/(м²·К);

a_в = 9,3 + 0,058·t_ст2, (3.25)

t_ст2 - температура изоляции со стороны окружающей среды, ⁰С;

Принимаем t_ст2 = 40⁰С.

Принимаем t_ст2 = 5⁰С, тогда

a_в = 9,3 + 0,058·5 = 9,6 Вт/(м²·К).

t_ст1 - температура изоляции со стороны аппарата, ⁰С.

Ввиду незначительного термического сопротивления стенки аппарата по сравнению с термическим сопротивлением слоя изоляции принимаем t_ст1 равной средней температуре в сушильной камере

t_ст1 = (t₂ + t₁)/2, (3.26)

где t_ст1 = (400 + 100)/2 = 250⁰С.

t_в - температура окружающей среды (воздуха), ⁰С;

Принимаем t_в = 20⁰С.

λ_и - коэффициент теплопроводности изоляционного материала, Вт/(м·К);

Выбираем в качестве изоляционного материала совелит (85% магнезии + 15% асбеста), имеющий λ_и = 0,098 Вт/(м·К).

Рассчитаем толщину тепловой изоляции сушилки

δ_и = λ_и·(t_ст1 - t_ст2)/(a_в·(t_ст2 - t_в)), (3.27)

δ_и = 0,098·(250 - 40)/(9,6·(40 - 20)) = 0,11 м = 110 мм.

Принимаем толщину тепловой изоляции сушилки δ_и = 110 мм.

.2 Расчет батарейного циклона

Внутренний диаметр циклона D определяют по условной скорости газа ω_ц, отнесенной к полному поперечному сечению циклона

, (3.28)

где V - объемный расход сушильного агента, проходящего через циклон.

V = L/ρ_г, (3.29)

где L - расход сухого воздуха, 7,66 кг/с;

ρ_г - плотность сушильного агента на выходе из сушилки (на входе в циклон).

ρ_г.вых=, (3.30)

где υ₀ - молярный объем при нормальных условиях, 22,4 м³/кмоль;

М_с.в. - молярная масса воздуха, 29 кг/кмоль;

Т₀ = 273 К - температура при нормальных условиях, 273 К.

ρ_г.вых = = 0,948 кг/м³,

V = 7,66/0,948= 8,08 м³/с = 29100 м³/час.

Выбираем батарейный циклон, состоящий из шестнадцати одиночных циклонов ЦН-15.

Объемный расход сушильного агента, проходящего через одиночный циклон

V = 8,08/16 = 0,505 м³/с = 1818 м³/час.

Скорость ω_ц определяют из уравнения

∆Р =, (3.31)

Отсюда

, (3.32)

где ξ - коэффициент сопротивления циклона.

Для цилиндрических циклонов типа ЦН-15 ξ = 160 [3].

Принимаем ∆Р/ρ_г = 740 [3], тогда

м/с,

м.

Полученное значение D округляем до ближайшего типового значения внутреннего диаметра D_тип из ряда: 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0; 1,2; 1,4.

Выбираем батарейный циклон, состоящий из шестнадцати одиночных циклонов СКЦН-34 диаметром D = 0,6 м, имеющий следующие характеристики [9]

Гидравлическое сопротивление циклона

∆Р_ц = Па.

Гидравлическое сопротивление батарейного циклона

∆Р_ц = 683·16 = 10245 Па.

3.3 Расчет дымососа

Для газов при атмосферном или близком к нему давлении в газоходах и трубопроводах ω = 5 - 20 м/с.

Принимаем скорость сушильного агента в трубопроводе ω = 20 м/с, тогда внутренний диаметр трубопровода будет равен

, (3.33)

где V - объемный расход сушильного агента через трубопровод, 8,08 м³/с.

м.

Принимаем, что газоход выполнен из труб с внутренним диаметром d_вн=750 мм, тогда действительная скорость сушильного агента в газоходе будет равна

ω_д = V/(0,785·d²), (3.34)

ω_д = 8,08/(0,785·0,75²) = 18,3 м/с.

Критерий Рейнольдса для потока сушильного агента в трубопроводе

Re = , (3.35)

где ρ_{г.вых.ц.} - плотность сушильного агента на выходе из циклона (на входе в вентилятор), 0,948 кг/м³;

m_г - динамический коэффициент вязкости сушильного агента на выходе из циклона (на входе в вентилятор).

, (3.36)

где 124 - постоянная Сатерленда;

μ₀ - динамическая вязкость воздуха при нормальных условиях, 17,3·10^-6.

 Па·с,

Re = .

Принимаем, что трубы стальные, бывшие в эксплуатации, тогда абсолютная шероховатость ∆ = 0,15 мм, а относительная шероховатость

е = 0,15/1500 = 1,0·10^-4.

/е = 10/2,0·10^-4 = 0,05·10⁶,

/е = 500/2,0·10^-4 = 2,5·10⁶,

/е < Re < 500/е,

,05·10⁶ < 0,6·10⁶ < 2,5·10⁶.

Таким образом, расчет коэффициента трения λ следует проводить для зоны смешанного трения

λ = 0,11·(е + 68/Re)^0,25, (3.37)

λ = 0,11·(2,0·10^-4 + 68/0,6·10⁶)^0,25 = 0,015.

Принимаем, что на газоходе имеются следующие местные сопротивления

1)       вход в трубу (с острыми краями);

2)       2 задвижки;

)         4 колена под углом 90⁰;

)         выход из газохода.

Коэффициенты местных сопротивлений сведены в таблицу 3.2.

Таблица 3.2 - Коэффициенты местных сопротивлений

Гидравлическое сопротивление трубопровода

∆Р_тр=, (3.38)

где l - длина трубопровода (принимаем равной 20 м).

∆Р_тр =  Па.

Избыточное давление, которое должен обеспечить дымосос для создания разряжения в сушильной камере и преодоления гидравлического сопротивления циклона и газохода, равно

∆Р = ∆Р_с + ∆Р_ц + ∆Р_тр, (3.39)

где ∆Р_с - разряжение в сушильной камере, 580 Па.

∆Р = 580 + 10245 + 1025 = 11850 Па.

Найдем полезную мощность дымососа

N_п = V·∆Р, (3.40)

N_п = 8,08·11850 = 96 кВт.

Принимая коэффициент полезного действия вентилятора η = 0,7, найдем мощность, затрачиваемую вентилятором

N = N_п/η, (3.41)

N = 96/0,7 = 137 кВт.

Выбираем дымосос ТВ-600-1,1, имеющий следующие характеристики, [1]

Дымосос обеспечен электродвигателем А315М² номинальной мощностью 200 кВт.

3.4 Расчет топочного вентилятора

Для воздуха при атмосферном или близком к нему давлении в воздуховодах ω = 5 - 20 м/с.

Объемный расход воздуха, нагнетаемого топочным вентилятором

V = L/ρ_в, (3.42)

где L - расход сухого воздуха 7,66 кг/с;

ρ_в - плотность воздуха в воздуховоде.

, (3.43)

 = 1,215 кг/м³.

V = 7,66/1,215 = 6,3 м³/с = 22700 м³/час.

Принимаем скорость воздуха в воздуховоде ω = 20 м/с, тогда внутренний диаметр воздуховода будет равен

, (3.44)

м.

Принимаем, что воздуховод выполнен из труб с внутренним диаметром d_вн = 650 мм, тогда действительная скорость воздуха в воздуховоде будет равна

ω_д = V/(0,785·d²), (3.45)

ω_д = 6,3/(0,785·0,65²) = 19,0 м/с.

Критерий Рейнольдса для потока воздуха в воздуховоде

Re = ω_дd_внρ/m_, (3.46)

где m_г - динамический коэффициент вязкости воздуха в воздуховоде.

, (3.47)

,

Re = 19,0·0,65·1,215/18,2·10^-6 = 0,8·10⁶.

Принимаем, что материал воздуховода сталь, бывшая в эксплуатации, тогда абсолютная шероховатость ∆ = 0,15 мм, а относительная шероховатость

е = 0,15/650 = 2,3·10^-4.

/е = 10/2,3·10^-4 = 0,04·10⁶,

/е = 500/2,3·10^-4 = 2,17·10⁶,

/е < Re < 500/е,

,04·10⁶ < 0,8·10⁶ < 2,17·10⁶.

Таким образом, расчет коэффициента трения λ следует проводить для зоны смешанного трения

λ = 0,11·(е + 68/Re)^0,25, (3.48)

λ = 0,11·(2,3·10^-4 + 68/0,8·10⁶)^0,25 = 0,015.

Принимаем, что на воздуховоде имеются следующие местные сопротивления

5)       вход в газоход (с острыми краями),

6)       2 заслонки,

)         2 колена под углом 90⁰,

)         выход из газохода.

Таблица 3.3 - Коэффициенты местных сопротивлений

Гидравлическое сопротивление воздуховода

∆Р_тр=, (3.49)

где l - длина воздуховода (принимаем равной 10 м).

∆Р_тр =  = 895 Па.

Найдем полезную мощность топочного вентилятора

N_п = V·∆Р, (3.50)

N_п = 6,3·895 = 5,6 кВт.

Принимая коэффициент полезного действия топочного вентилятора

η = 0,7, найдем мощность, затрачиваемую топочным вентилятором

N = N_п/η, (3.51)

N = 5,6/0,7 = 8 кВт.

Выбираем топочный вентилятор В-Ц14-49-8-01, имеющий следующие характеристики [1]

Топочный вентилятор обеспечен электродвигателем АО2-71-6 номинальной мощностью 17 кВт.

Заключение

В ходе выполнения дипломной работы нами произведен расчет и выбор распылительной сушилки под нынешнюю производительность Кировского биохимического завода (около 8 т/сутки). Подобрано вспомогательное оборудование (батарейный циклон, дымосос, топочный вентилятор, насос для подачи дрожжевой суспензии).

Библиографический список

сушилка дрожжи распылительный завод

1. Шарков В.И., Сапотницкий С.А., Дмитриева О.А., Туманов И.Ф. Технология гидролизных производств. М.: Лесная промышленность, 1973.

. Промышленно-технологический регламент на производство кормовых дрожжей.

. Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию. - М.: Химия, 1983.

. Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия, 1992.

. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. - Л.: Химия, 1981.

. Тутаева Э.Г., Куц П.С. Сушка продуктов микробиологического производства. - М.: Агропромиздат, 1987.

. Сушкова В.И. Процесс ферментации. Биореакторы. Практикум к курсовому и дипломному проектированию. - Киров: Изд-во ВятГУ, 2004.

. Гинзбург А.С. Расчет и проектирование сушильных установок в пищевой промышленности. - М.: Пищевая промышленность, 1985.

. Лыков М.В. Распылительные сушилки. - М.: Химия, 1966.

. Федоров Н.Е. Расчет сушки распылением. - М.: Химия, 1973.

. Газоочистное оборудование. Каталог ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШа. - М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1988.