Sa se dimensioneze o secie de obinere a alcoolului cu o capacitate de 18.000 l /24 h alcool rafinat 96,6% (volume), folosind ca materii prime : cartofi 50% si gru 50%.

1

CUPRINS

1. Obiectul proiectului1.1. Denumirea obiectului proiectului.4 1.2. Capacitatea de producie...4 1.3. Profilul de producie pe sortimente sau grupe de sortimente4 1.4. Justificarea necesitaii si oportunitii realizrii produciei proiectate...4

2. Elemente de analiza tehnologica2.1. Analiza comparativa a tehnologiilor similare din tara si straintate pentru realizarea produciei proiectate..5 2.2. Alegerea si descrierea schemei tehnologice si analiza factorilor care reglementeaz producia..6 2.3. Schema controlului fabricaiei12 2.3.1. Principalele caracteristici ale materialelor prime, auxiliare si a produselor finite..14 2.3.2. Fluxul tehnologic pe faze, pe operatii..17

3. Bilanul de materiale3.1. Simboluri..19 3.2. Caracteristici fizico-chimice ale materialelor intrate in procesul tehnologic.21 3.3. Calculul debitului masic oara de alcool rafinat.....22 3.4. Bilanurile de materiale pentru fiecare operaie a schemei tehnologice ...22 3.5. Verificarea inchiderii bilantului de materiale...46

4. Bilanul energetic4.1. Bilanul termic.48 4.2. Bilanul energetic al operaiilor.83

2

5. Utilaje tehnologice5.1. Dimensionarea tehnologica84 5.1.1. Determinarea dimensiunii plamaditorului84 5.1.2. Determinarea dimensiunii zaharificatorului.85 5.1.3. Determinarea dimensiunii principale si a numarului de linuri de fermentare.85 5.1.4. Diametrul coloanei de distilare...86 5.1.5. Inaltimea coloanei de distilare....87 5.1.6. Dimensionarea coloanei de rafinare...89

6. Norme de igiena muncii si igiena...91 Bibliografie92

3

1. OBIECTUL PROIECTULUI1.1. DENUMIREA OBIECTULUI PROIECTULUI Sa se dimensioneze o secie de obinere a alcoolului ce proceseaz 18000 l/24 h alcool rafinat 96,6% volume alcool, folosind ca materii prime: cartofi 50% si gru 50%. 1.2. CAPACITATEA DE PRODUCTIE Secia are o capacitate medie, aceasta fiind de 18000 l/24 h. 1.3. PROFILUL DE PRODUCTIE PE SORTIMENTE SAU GRUPE DE SORTIMENTE Procesarea industriala a alcoolului etilic se realizeaz prin: a) pe cale chimica, prin sinteza de compui simpli; b) pe cale biologica, avnd loc fermentarea zaharurilor in prezenta enzimelor. a) Industria chimica folosete in obinerea alcoolului rafinat substane anorganice si organice(gaze naturale-etilena). Produsul finit este destinat scopurilor tehnice. Din el se poate obine cauciuc sintetic. b) In urma fermentrii materiilor prime de ctre drojdii in prezenta de preparate enzimatice, produsele amidonoase sunt transformate in zaharuri simple si apoi in alcool, CO2 si surplus mare de energie calorica nmagazinata in masa de plmada. 1.4. JUSTIFICAREA NECESITATII SI OPORTUNITATII REALIZARII PRODUCTIEI PROIECTATE Este oportun a se realiza producii de alcool deoarece aceasta industrie prelucreaz materii prime degradate( gru, porumb), care nu pot fi utilizate pentru alimentaie sau pentru furajarea animalelor.

4

Alcoolul rafinat este folosit: - in industrie pentru obinerea de medicamente; - in medicina, spirtul este folosit ca dezinfectant; - in industria chimica; - in domeniul extraciei; - in industria alimentara se folosete pentru prepararea buturilor alcoolice.

2. ELEMENTE DE ANALIZA TEHNOLOGICA2.1. ANALIZA COMPARATIVA A TEHNOLOGIILOR SIMILARE DIN TARA SI STRAINATATE PENTRU REALIZAREA PRODUCTIEI PROIECTATE

In tara noastr buturile alcoolice distilate au o vechime de cteva secole. Cea mai veche fabrica de spirt a fost construita la Arad in anul 1851. In anul 1887 au fost introduse aparatele automate alcoolmetrice pentru contorizarea spirtului. Procesarea alcoolului ca industrie a fost preluata de la scoieni care au obinut whiski, care in prima faza folosea ca mediu de fermentaie si descompunere a materiilor amidonoase, malul verde prjit in fum de turba. Scoienii au obinut prima data distilate de 40-45 grade alcoolice in doua faze de distilare. Finlanda, Suedia, Norvegia, Polonia, Rusia produc alcool de 99,2 % volume alcool din care obin votca de 31% din cereale de ovz, orz. La noi votca se face din porumb, din 1 l de alcool se obin 3 l de votca.

5

2.2. ALEGEREA SI DESCRIEREA SCHEMEI TEHNOLOGICE SI ANALIZA FACTORILOR CARE REGLEMENTEAZA PRODUCTIA

Enzime de zaharificare

Apa

CEREALE

CARTOFI

Abur

H2SO

Drojdie

Receptie Recepie Depozitare Depozitare Cntrire Splare Mcinare Cantarire Fierbere sub presiune Rcire la 55 C Zaharificare Insamantare Fermentare Distilare ALCOOL BRUT Rafinare

Multiplicare in laborator Prefermentare

Acidulare Plmada de drojdie CO2 Apa de splare Splare

Borhot

Apa de lutter

ALCOOL RAFINAT Ulei de fuzel Fruni Cozi

CO2

Curirea cerealelor se realizeaz prin procedee mecanice (tarare, triere, vnturare). Materia prima este condiionata si pregtita pentru fermentaie (mrunita, diluata), supusa procesului de plmdire in prezenta de sistem enzimatic propriu sau adugat.

6

Fabricarea spirtului din materii prime amidonoase cuprinde urmtoarele faze principale: I. Obinerea plamezii dulci din materia prima prin transformarea amidonului in zahar fermentescibil. II. Fermentarea plamezii dulci de ctre drojdii. III. Distilarea plamezii fermentate. IV. Rafinarea spirtului.

I. Obinerea plamezii dulcia) Procesul de fierbere: Amidonul coninut de materiile prime amidonoase este atacat de amilazele din preparatele enzimatice, dup o gelificare a amidonului. Aceste transformri se realizeaz in utilaje speciale sub presiune. Gelificarea amidonului se face prin mbibare cu apa si nclzirea la temperatura de gelificare, care se alege in funcie de felul amidonului: pentru amidon din cartofi, temperatura de gelificare este de 65C; pentru amidonul din gru, temperatura este de 79-80C. Amidonul din cartofi variaz intre 14 si 22%, in funcie de soi,de condiiile pedoclimatice si de agrotehnica aplicata. Amidonul din cartof este constituit din amiloza si amilopectina. Amilopectina asigura o mai buna consistenta la fierbere,iar un coninut mare de amilopectina se obine printr-o fertilizare ridicata cu fosfor. Coninutul de amidon difer de la un soi la altul, fiind mai mare la soiurile tardive, care au un coninut de amidon de pana la 17,96%, cele semitardive de 16,11%, iar cele timpurii 16,23%. Soiurile bogate in amidon au o durata de fierbere mai redusa, fiind cuprinsa intre 26 minute si 40 minute. Pentru industrializare sunt indicate soiurile care conin peste 18% amidon.Proteinele sunt coagulate, iar la 100C sunt solubilizate i parial hidrolizate, obinndu-se fraciuni proteice i o cantitate redus de aminoacizi. n urma reaciilor dintre zaharurile simple i aminoacizi se formeaz la temperaturi ridicate substanele melanoidinice, iar prin condensarea zaharurilor simple cu eliminarea apei, se obine caramelul. Melanoidinele i caramelul sunt substane nefermentescibile, formarea lor e nedorit. Ele sunt antiseptice pentru drojdii. n vederea evitrii acestor neajunsuri se va avea n vedere ca procesul de fierbere s fie condus ca durat i presiune, astfel ca s obinem o cantitate minim de melanoidine i caramel,dar s nu rmn nici amidon negelificat.7

La fierbere pentru 100 kg gru este necesar s se adauge 290 l de ap. Consumul de abur la fierbere pentru producerea a unui hl de alcool absolut este 430-480 kg la fierbtoarele neizolate i 300-350 de kg de abur la cele izolate. n cazul cerealelor, aburul se introduce numai pe la partea inferioar a fierbtorului. Aburul are avantajul de a permite o amestecare ct mai bun a materiei prime. Practic, operaia de fierbere decurge n dou faze: - nclzirea produsului pn la temperatura de fierbere; - meninerea temperaturii maxime de fierbere.

c) Procesul de zaharificare:Operaia se numete i plmdire n care amidonul e transformat n zaharuri fermentescibile de ctre drojdii. Zaharificarea se realizeaz la 55-62C ,n vederea eliminrii infeciilor microorganismelor termofile. De asemenea,se poate efectua zaharificarea i la 55C,n prezena formaldehidei ca dezinfectant. PH-ul trebuie s fie cuprins ntre 5,3-5,7.Dac este mai sczut de 5,3 se va aduga lapte de var ,iar dac depete 5,8 aciditatea se corecteaz cu H 2 SO 4 . n vederea evitrii infeciei cu microorganisme strine se execut o splare i o dezinfecie a zaharificatorului. De asemenea se dezinfecteaz i traseele de plmad dulce ,inclusiv pompa de plmad . Dezinfecia se face cu formaldehid 0,02%. Dup zaharificare,o parte din plmada dulce( 5-10 %), este trecut ntr-un vas unde se introduce i drojdia n vederea preparrii plmezii de drojdie prefermentate. ntreaga cantitate de plmad dulce este rcit la 30C ,peste care vom aduga plmada de drojdie prefermentat. Se continu rcirea plmezii pn la 1820C,dup care se pompeaz n linurile de fermentare . n urma zaharificrii ,se obine o plmad dulce de 22 Bllg. Prin adugarea plmezii de drojdie concentraia acestora scade aproximativ cu 2Bllg. Conducerea zaharificrii va ine cont de : - temperatura optim a amilazelor adugate; - termorezistenele amilazelor folosite; - pH-ul optim pentru enzimele utilizate; - combaterea infeciilor cu bacterii; - simplificarea procedurilor.

8

II. Fermentarea plmezii principaleReprezint cea mai important operaie a procesului tehnologic. La fermentarea plmezii din cereale se impun urmtoarele condiii: - este necesar folosirea unor drojdii viguroase cu o putere de fermentare ridicat i libere de infecii bacteriene; - fermentarea trebuie s fie condus la temperatur i concentraii optime; - la finele fermentaiei s obinem un grad ct mai ridicat de fermentare apropiat de cel final. De regul procesul de fermentare dureaz 72 de ore .Se disting 3 faze: a) faza iniial -22 ore b) faza principal (tumultuoas )-18 ore c) faza final-32 ore a) n aceast faz are loc multiplicarea celulelor de drojdie i transformarea maltozei n alcool i CO 2 n proporie de 45%. Din zahr 5% se consum pentru satisfacerea necesitilor energetice ale drojdiilor din procesul de respiraie. Oxigenul nglobat n plmada dulce acumulat la zaharificare este suficient pentru tot procesul de respiraie. Adesea plmada principal are o aciditate mai sczut de 0,2-0,4,celulele de drojdie se nmulesc mai rapid formnd alcool n proporie de 5%,dup care nceteaz nmulirea drojdiilor. Temperatura iniial a plmezii este de 18-20C, dup care odat nsmnat mediu cu celulele de drojdie are loc degajarea de cldur din reaciile ce au loc ,ceea ce duce la creterea temperaturii pn la 28-30C. Drojdiile la 28-30C fermenteaz rapid maltoza i secreia n zimaz este redus ,ceea ce duce la scderea posibilitii de fermentare a maltozei ce mai rezult din zaharificarea lent a dextrinelor din mediu. Mrirea linului de fermentare i concentraia iniial a plmezii,are influen asupra temperaturii de pornire a fermentaiei. b) n faza principal maltoza este transformat de celulele de drojdie n alcool, CO 2 i o cantitate de cldur ce crete temperatura plmezii. Odat ce concentraia n alcool a plmezii ajunge la peste 5% ,nceteaz fenomenul de multiplicare a celulelor de drojdie . Plmada se nclzete pn la 32C si necesit rcirea acesteia la 30C . Fermentaia principal a plmezii dureaz pn la epuizarea maltozei,fiind observat prin formarea unei cantiti mai mari sau mai reduse de spum,datorit CO 2 degajat. Spuma este tulbure din cauza celulelor de drojdie din suspensie ce pot forma valuri ,ce se rostogolesc la suprafaa plmezii. Fenomenul se numete fermentaie ondulat i arat normalitatea fermentaiei .9

c) Odat cu terminarea maltozei din plmad ncepe ultima faz care se caracterizeaz prin zaharificarea secundar a dextrinelor sub aciunea amilozelor rmase n plmad i fermentarea maltozei fermentate . Fermentaia are loc la o temperatur de 27C, maltoza se epuizeaz i nu se poate transforma n dextrina necesar zaharificrii i apoi fermentrii.

III. Distilarea plmezii fermentatePlmada fermentat conine 8-10% alcool etilic i acid acetic ,alcooli superiori, glicerin ,substane nevolatile (zaharuri, sruri minerale, substane proteice). Acestea se separ de celelalte componente ale plmezii n aparate speciale de distilare de tip coloan. Substanele nevolatile din plmada fermentat sunt numite borhot. Acesta este folosit pentru furajarea animalelor. Distilarea se realizeaz n coloane de distilare cu talere. Se obine alcoolul etilic brut avnd tria alcoolic de 80-85 grade.

IV. Rafinarea alcoolului brutAlcoolul este un amestec complex de substane volatile care conine : alcool etilic, ap, acizi organici, aldehide, esteri, alcooli superiori i baze volatile. Substanele organice trebuie eliminate din alcoolul brut, deoarece prezente n proporie de 1% i imprim miros i gust neplcut astfel nct nu poate fi utilizat la fabricarea buturilor alcoolice. Rafinarea se realizeaz n coloana de rectificare, dup ce alcoolul brut este supus unei tratri chimice care const n neutralizarea acizilor volatili, saponificarea esterilor i oxidarea aldehidelor. Neutralizarea i saponificarea se fac cu soluie de NaOH sau Na2CO3. Pentru oxidarea aldehidelor se folosete soluie de KMnO 4 cu concentraie de 1%. Pentru tratarea chimic a 1 hl de alcool brut sunt necesare 15-30 g NaOH i 5-15 g KMnO 4 . n urma rectificrii se obin trei fraciuni : - o fraciune n care se gsesc compuii mai uor volatili dect etanolul deci care au punct de fierbere mai mic dect 78,3C, denumii fruni de distilare, sau spirt fruni, pe scurt fruni. - alcool etilic de 96%, avnd punctul de fierbere de 78,15 C - alcoolul sau spirtul cozi care conine o serie de componeni mai greu volatili. - uleiul de fuzel este format din impuriti cu volatilitate sczuti constituie rezidul procesului de rectificare. Spirtul fruni i cozi se amestec i se folosete ca alcool tehnic n industrie. Uleiul de fuzel se utilizeaz ca dizolvant. Conine alcool superior: amilic, izoamilic, izobutilic, propilic.10

Pregtirea drojdiei pentru fermentare Att plmada dulce din materii prime amidonoase ct i melasa sunt supuse procesului de fermentare cu ajutorul drojdiilor . Acestea transform zahrul din plmad cu ajutorul complexului enzimatic n alcool etilic i CO 2 . Se lucreaz cu culturi pure, plecnd de la o singur celul de drojdie care se multiplic n condiii sterile n dou faze : a) in faza de laborator ; b) n faza din secia de culturi pure. Se obine astfel o cantitate suficient de plmad (cuib) de drojdie, necesar nsamnrii plmezii dulci principale sau a melasei. De regul, se folosesc drojdii de fermentaie superioar din specia Saccharomyces cerevisiae, cu putere alcooligen ridicat, ce sunt capabile s transforme repede i complet zahrul fermentescibil n alcool etilic i s l poat suporta n concentraii ridicate de 10-12 % volum. Drojdia trebuie s se acomedeze la plmezi acide, s fermenteze la 28-30 C. Ea trebuie s formeze o cantitate redus de spum, n vederea folosirii la maxim a capacitii specifice de fermentare. Dintre factorii care influeneaz activitatea fermentativ a drojdiei amintim: a) compoziia plmezii - se asigur necesarul de substane nutritive pentru drojdii (zaharuri, aminoacizi, substane minerale, vitamine). n cazul melasei se vor aduga substane minerale i vitamine. b) concentraia plmezii normale este de 14-15 Bllg, dar pentru economisirea spaiului de fermentare se lucreaz cu concentraii de 18-19Bllg. c) temperatura - optimul este de 30-35C, dar n practic se conduce la temperaturi mai sczute de 28-30C din cauta pericolului de infecie cu microorganisme strine i pierderi de alcool prin evaporare. d) aciditatea plmezii - n unele cazuri oprete complet dezvoltarea bacteriilor din cauza nmulirii i activitii fermentative intense a drojdiilor. La pH-ul de 3,3-3,5 prin adugare de acizi drojdiile suport mai bine acizii organici (acid lactic) dect acizii anorganici (H 2 SO 4 ). e) alcoolul acumulat n plmad dac este n jur de 4-5 % volum, incetinete nmulirea drojdiilor, dar activitatea fermentescibil a drojdiei poate avea loc la 15 % volum. f) aerisirea plmezii permite procesul de multiplicare a drojdiei. n industria spirtului acest lucru nu se efectueaz dect cnd se folosete ca materie prim melasa. g) amestecarea plmezii favorizeaz nutriia drojdiilor ce vin n contact cu noi cantiti de substane nutritive. Prin degajarea de CO 2 din timpul fermentaiei are loc o convecie natural a mediului, deci nu este necesar o amestecare special. Prin aerisire se asigur i amestecarea plmezii. h) antisepticii pot mpiedica dezvoltarea microorganismelor de infecie, deoarece drojdiile sunt mai puin sensibile la acestea in comparaie cu bacteriile. Se11

folosete in general formalina, in doze de 0,015-0,020% sau pentaclorfenolatul de sodiu, in doze de 0,002-0,003%. i) bacteriile de infecie existente in plamezi sunt duntoare, deoarece consuma zaharurile din plmada, formnd produse toxice ce afecteaz drojdiile. Bacteriile butirice ce au activitatea optima la 37-40C, formeaz acid butiric toxic drojdiilor. Bacteriile acetice formeaz acid acetic, la o concentraie de 0,75% poate opri fermentaia. Bacteriile lactice pot produce acid lactic, ce inhiba activitatea drojdiilor.

2.3. SCHEMA CONTROLULUI FABRICATIEIZaharificarea se controleaz cu ajutorul urmtoarelor elemente: - gradul de zaharificare; - coeficientul calitativ al plamezii si gradul Balling; - aciditatea si ph-ul plamezii dulci; - controlul microbiologic. Gradul de zaharificare se face cu ajutorul soluiei Lugol si se controleaz att reziduul cat si filtratul limpede obinut dintr-o cantitate de plmada; reziduul trebuie dea o coloraie roiatica, iar filtratul trebuie sa aib o culoare galbena deschis si un gust dulce, nu da coloraie cu soluia Lugol. Extractul plamezii se determina cu ajutorul zaharometrului Balling. Coeficientul calitativ al plamezii reprezint procentul de zaharuri fermentescibile din extractul plamezii, avnd aceleai semnificaii cu gradul final al fermentaiei utilizat in industria berii. Coeficientul calitativ ce este determinat fie pe cale chimica, fie printr-o proba de fermentare avnd urmtoarele valori: - pentru gru este de 89-90% Aciditatea plamezii se exprima in grade Delbrucki (D) ce reprezint ml de NaOH 0,1n necesari neutralizri acizilor din 20 ml plmada. Daca aciditatea are valori peste 0,4D , atunci plamada dulce provine din materii prime alterate infectate cu bacterii , degradate. Prin insamantare cu drojdii , aciditatea plamezii creste cu 0,1D.Ph-ul este cuprins intre 5,3-5,7. Puterea amilolitica a plamezii dulci se face pentru a cunoate proporia de amilaze necesare din faza de secundara de zaharificare. Controlul microbiologic se face in vederea depistri unor eventuale infecii.

12

Controlul fermentaiei Fermentaia este de regula dirijata prin urmrirea urmtoarelor elemente: - concentraia in extract a plamezii; - aciditatea plamezii; - temperatura plamezii in toate fazele fermentatiei ; - natura microbiologica a mediului fermentaiei. Concentraia in extract a plamezii In timpul fermentaiei aceasta scade treptat datorita consumului de zahar si fiindc in mediu apare alcoolul. Extractul aparent (%) al plamezii de gru este 0,1-0,2%. Pentru plmada provenita din gru, extractul aparent poate avea si valori negative datorita alcoolului acumulat de aceasta si influentei lui asupra substanelor nefermentescibile. Aciditatea plamezii Creste daca fermentaia decurge normal cu 0,1-0,2D, in cazul unei fermentaii mediocre cu 0,3D. Daca aciditatea va creste cu valori mai ridicate de 0,3 D avem un indiciu ca plmada este infectata. Controlul aciditii Se face in plmada de fermentaie in vederea determinrii aciditii acestor enzime. Plmada fermentata conine amiloza suficienta daca in 1,5-2 ml din plmada filtrata sunt zaharificai complet (60 min. la 55 C) cei 10 ml soluie de amidon solubil 2%. Temperatura plamezii Se are in vedere alegerea unei temperaturi optime de fermentare, care trebuie sa se menin pe toata durata fermentrii. Drojdiile sunt mai sensibile la variaii mari de temperatura dect la valori ridicate ale acesteia. Temperatura maxima admisa este de 30 C pentru plamezile concentrate si cu aciditatea concentrate. Natura microbiologica a mediului fermentaiei Plmada este supusa unui control microbiologic pentru caracterizarea strii fiziologice a drojdiilor si stabilirea prezentei bacteriilor de infecie care pot dauna procesul de acumulare a alcoolului .Dup acest control putem interveni pentru nlturarea bacteriilor si a altor microorganisme. Controlul drojdiilor poate duce la stabilirea temperaturilor de fermentare prin stabilirea turgescentei si granulaiei celulelor de drojdie. Prezenta unui numr mare de celule granulate ne arata o fermentare la temperaturi ridicate. Prezenta unor celule turgescente si puin granulate ne indica o fermentare normala.13

2.3.1. Principalele caracteristici ale materiilor prime , auxiliare si a produselor finite Materii prime Compoziia chimica a cerealelor variaz in funcie de soi, condiii pedoclimatice si agrotehnica aplicata. Compoziia chimica medie a cerealelor folosita la fabricarea este indicata in Tabelul 2. Tabelul 2.1. Compoziia chimica medie a cerealelor folosita la fabricarea alcoolului COMPUSUL Umiditate % Substane extractive % Neazotoase din care amidon % Proteine % Lipide % Celuloza % Substane minerale,% GRAU 13,6 67,9 60,0 12,4 1,8 2,5 1,8

GrulConinutul in substane proteice a grului este de 13-15%.Proteinele sunt formate din: - gliadina 20-30% - glutenina 30-40% - globulina - albumina Substanele grase variaz intre 1,5-2%.Celuloza se gsete in cantitati reduse in partile periferice . Substanele minerale sunt reprezentate de:P, K ,Mg,Na. Conine vitamine: B1, B2, E , PP.

CartofiiCartoful aparine familiei Solanaceae, genul Solanum L., reprezentat printrun numr de 2000 de specii. Datorita gustului plcut, a digestibilitaii si a valorii nutritive ridicate, cartoful satisface exigentele alimentare ale tuturor categoriilor de populaie. Valoarea energetica a cartofului reprezint 1/3 din cea a pinii, 1/2 din cea a oulor si a crnii. Se datoreaz coninutului in amidon, in proteine si a cantitilor mici de grsimi si vitamine.14

Criteriile dup care se clasifica soiurile de cartofi sunt: Dup domeniul de utilizare: in alimentaie, furajere, industrializare si mixte: - Soiurile de masa au un coninut redus de amidon, 14-17%, coaja fina,neteda si gust plcut; Soiurile industriale cu un coninut ridicat de amidon(20-25%); Soiurile furajere sunt bogate in amidon si proteine; Soiurile mixte pot fi folosite in scopuri furajere si industriale. -

-

Dup perioada de vegetaie, se clasifica astfel: soiuri extratimpurii cu perioada de vegetaie 60-75 zile; soiuri timpurii cu perioada de vegetaie 75-85 zile; soiuri semitimpurii cu perioada de vegetaie 85-105 ; soiuri semitardive cu perioada de vegetaie 110-125 zile ; soiuri tardive cu perioada de vegetaie peste 130 zile.

Pentru consum alimentar proaspt, cele mai valoroase soiuri sunt cele care conin o cantitate mai mica de amidon (12,5-17%), Pentru industrializare se prefera soiurile tardive, cu o perioada lunga de vegetaie, de 130 zile, care acumuleaz o cantitate de amidon si au o rezistenta buna la depozitare. Tuberculii de cartofi conin in medie 75% apa si 25% substana uscata. Amidonul din cartofi variaz intre 14 si 22%, in funcie de soi, de condiiile pedoclimatice si de agrotehnica aplicata. Diferena dintre coninutul in substana uscata si amidon este de 5,75%. Coninutul de amidon difer de la un soi la altul, fiind mai mare la soiurile tardive, la care diferena fata de cele timpurii , poate sa ajung la 5%. Soiurile bogate in amidon au durata de fierbere mai redusa, fiind cuprinsa intre 26 minute si 40 minute. Pentru industrializare sunt indicate soiurile care conin peste 18% amidon. Coninutul de amidon mpreuna cu coninutul de zahar dau valoarea in amidon a cartofilor. Cartofii folosii in industria alcoolului rafinat trebuie sa ndeplineasc urmtoarele condiii: sa aib un coninut ridicat in amidon; sa fie ajuni la maturitate; sa nu fie inghetati; sa aib un coninut redus in substane albuminoide; sa aib o coaja subire si neteda; sa aib un coninut srac in celuloza; sa fie cat mai rezisteni la depozitare. Principalele procese care au loc in cartofi sunt urmtoarele: procese fizice: pierderea pariala a apei prin evaporare; - procese biochimice: transformarea amidonului in monozaharide, sub aciunea enzimelor; procese fiziologice: fenomenul de transpiraie si de respiraie; - procese microbiologice: determinate de microorganisme care produc degradarea tuberculilor.15

Materii auxiliarePreparate enzimatice microbiene

Se obin prin cultivarea in condiii absolute pure a unor tulpini si mucegaiuri pe medii de cultura adecvate , urmata de purificarea preparatului brut rezultat. In comparaie cu malul verde , ele prezint urmtoarele avantaje: - activitatea enzimatica standardizata care se modifica puin la depozitare; - amilaza bacteriana se caracterizeaz printr-o termorezistenta mult mai ridicata (pana la 110 C); - sunt srace in microorganisme duntoare - se obin randamente mai ridicate in alcool , deoarece pot hidroliza si alte poliglucide; - sunt necesare spatii mai reduse la depozitare si transport; - se economisesc cheltuieli legate de producerea si mrunirea malului verde. In afara de preparatele enzimatice amilolitice se mai pot folosi, in funcie de materiile prime prelucrate si alte preparate enzimatice: proteaze, -gluconaze pentozonaze. Preparatele enzimatice brute se aduga in proporie de 10% in plmada ce se zaharifica si care se raceste la 60C. La aceasta temperatura se menine o pauza de zaharificare de o ora , dup care se raceste plmada dulce la 25-30C si se insamanteaza cu drojdie. Preparatul enzimatic brut se caracterizeaz printr-un indice de dextrinizare si glucozidoza ce indica calitatea preparatului obinut. La folosirea acestora se tine seama de condiiile optime de aciune (pH, temperatura)Srurile si factori de cretere

La fabricarea spirtului este necesara adugarea de substane nutritive, care aduc in compoziia mediului azot, fosfor magneziu imprimnd si completnd substratul cu aceste substane necesare nutriiei drojdiei. Deficitul de azot se completeaz prin adaos de sulfat de amoniu ingrasaminte complexe, amoniac sau uree. Necesarul de fosfor se asigura din superfosfatul de calciu ale ingrasamintelor complexe. Factorii de cretere se asigura prin adugarea de autolizat de drojdie , extract de radicele de mal sau de porumb.

16

Antiseptici si dezinfectani

Antiseptici se folosesc pentru combaterea microorganismelor de infecie in cursul procesului fermentrii plamezii in industria spirtului,in doze bine stabilite care nu influeneaz negative activitatea de fermentare a drojdiilor. Cei mai folosii antiseptici sunt:acidul sulfuric , formaldehida si pentaclorfenolatul de sodiu. Dintre dezinfectani folosii amintim: formaldehida, clorura de var, soda caustica, si soda calcinata.Apa

Se folosete in cantitate mare , att pentru diluare cat si pentru dizolvarea srurilor nutritive, splarea laptelui de drojdie, splarea utilajelor, dar si pentru rcirea linurilor de fermentare si multiplicare a drojdiei. La fabricarea spirtului se folosesc 7,5-15 mc apa/hl alcool absolute. Se utilizeaz apa tehnologica, care trebuie sa ndeplineasc aceleai condiii ca si apa potabila.Aerul tehnologic

Se folosete pentru a se asigura necesarul de oxigen al drojdiei in cursul fermentrii plamezii. Aerul comprimat se obine cu ajutorul compresoarelor, suflantelor de aer, turbosuflante si chiar ventilatoare. Aerul astfel obinut este trecut prin filtre grosiere , dup care se sterilizeaz printr-un filtru cu vata si ulei bactericid. Este necesar ca in secia de cultura pura sa se foloseasc aer steril, iar in restul seciilor se va in seama de preul de cost a instalaiei ce greveaz aspra costului pe secie. 2.3.2. Fluxul tehnologic pe faze, operaii Fabricarea alcoolului din cereale se poate face prin doua grupe de procedee: - cu fierbere sub presiune a materiei prime; - fara fierbere sub presiune. Procedeele clasice de producere a alcoolului di cereale se bazeaz pe fierberea sub presiune a materiei prime, care se face in scopul gelificarii si solubilizrii amidonului, astfel incit acesta sa poat fi atacat de ctre amilaze la zaharificare. Procedeele de prelucrare fara presiune se bazeaz pe faptul ca energia termica necesara pentru fierberea sub presiune este nlocuita, in mare parte, de energia de mrunire a materiei prime. Necesarul de energie electrica pentru mrunire variaz in funcie de gradul de mrunire dorit si de procedeul folosit intre 16-30 kwh/t, fiind mult mai sczut dect necesarul de energie termica de la fierberea sub presiune.17

Mrunirea cerealelor

Aplicarea procedeelor de prelucrare fara presiune necesita o mrunire optima a materiei prime , astfel incit sa se obtina randamente maxime in alcool, cu consum minim de energie. O mrunire insuficienta a materiei prime poate conduce la pierderi in alcool de pana la 20 l/t cereale sau chiar mai mult.Mcinarea umeda

Se realizeaz cu ajutorul unor mori speciale cu ciocan, alimentate cu cereale, apa de plmdire si enzime de fluidificare. In comparaie cu mcinarea uscata, mcinarea umeda prezint avantajul ca nu se formeaz praf si cocoloae; acest procedeu se preteaz la mrunirea cerealelor cu umiditate ridicata, conservate in silozuri ermetice. Necesarul de energie electrica este destul de ridicat , de circa 30 kwh/t cereale.

18

3. BILAN DE MATERIALE3.1. SIMBOLURI n tabelul 3.1.sunt indicate simbolurile folosite n bilanul de materiale Tabelul 3.1.Simboluri ale materialelor care intervin n bilanul de materiale

19

Substana 1 Alcool rafinat Concentraia alcoolului n alcool rafinat Alcool brut Concentraia alcoolului n alcool brut Epuizat Coninutul de alcool n epuizat Pierderi la operaia de rafinare

Simbol 2 Ar C Ar (%) Ab C Ab (%) E CE p 14

Borhot B Coninutul de substan uscat a(%) din borhot Umiditatea borhotului Coninutul de alcool din borhot uB C B (%)

Plmada fermentat Pf Coninutul n alcool al plmadei C Pf fermentate Coninutul de substan uscat su Pf n plmada fermentat Pierderi ale operaiei de distilare p 13 Plmad recirculat Pierderi ale operaiei de fermentare Debitul de CO 2 rezultat la fermentare Plmad nsmnat Pierderi la operaia de rcire la 20 0 C Cereale zaharificate Drojdie la nsmnare Pierderi la nsmnare Ap de diluie la 15% Ap de diluie la 30% Ap diluie la 60% Cereale rcite la 55% Pierderi la zaharificare operaia Pr p 12 Md P p 11 Cz D p 10 A 15 A 30 A 60 C 55 de p 920

Cereale fierte Pierderi la rcire la 55 0 C

Cf p8

21

3.2. CARACTERISTICI FIZICO-CHIMICE ALE MATERIALELOR INTRATE N PROCESUL TEHNOLOGIC n tabelul 3.2. sunt indicate constantele fizice necesare ntocmirii bilanurilor de materiale i termic. Tabelul 3.2.constantele fizice necesare ntocmirii bilanurilor de materiale i termicSubstana 1 GRAU Caracteristica 2 Randamentul de fermentaie alcoolic Coninutul de amidon Umiditatea iniial Umiditatea dup mcinare Concentraia volumic Concentraia masic echivalent Concentraia volumic Concentraia masic echivalent Concentraia volumic Concentraia masic echivalent Densitatea la concentraia 96,6% (volume) Densitatea la concentraia 100% (volume) Cldura specific masic Cldura specific masic Cldura specific masic Cldura specific masic Coninutul de alcool Coninutul de alcool P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P 10 P 11 P 12 P 13 P 14 22 Valoarea 3 35,8 l alcool 100%/100kg grau 57% 12% 14% 96,6% 94,5% 100% 100% 85% 79,4% 805,41 kg/m 3 789,27 kg/m 3 2,43 kj/kggrad 1,13 kj/kggrad 1,34 kj/kggrad 36,9 kj/kggrad 0,8% 0,6% 0,8% C 0,5% Cr 0,8% Cd 2,2% Ct 0.5% Cp 1,3%(Cc+Am) 1,8% (Cm+Af) 0,5% Cf 2 % C55 0,3% (Cz+D) 0,5% Pi 1,2% Pf 0.1% Ab 0,1%(Ar+E)

ALCOOL

AMIDON GLUCOZ CO 2 EPUIZAT BORHOT PIERDERILE PE OPERAII

3.3. CALCULUL DEBITULUI MASIC ORAR DE ALCOOL RAFINAT, Ar Producia: 18000 l/24 h alcool 96,6 %(volume) alcool =805,41 kg/m 3 18000l/24 h alcool 96,6 %(volume)=75010 3 m 3 /h alcool 96,6 %(volume) = 604 kg/h alcool 96,6 % (volume) = 604 kg/h alcool 94,57 % (mas) Ar = 604 kg/h alcool 94,57% (masa)

3.4. BILANURILE DE MATERIALE PENTRU FIECARE OPERAIE A SCHEMEI TEHNOLOGICE 1. Rafinare:

Ab,

Ab=722 kg/h C=79,4 %

p=(Ar+E) p=0,721 kg/h =

Rafinare E, E=117 kg/h C

Ar, Ar=604 kg/h C=94,57 % =

Bilan general: Ab = E + p 14 + Ar Ab = E +0,1 (Ar+E) + Ar 100 23

Ab = E+

0,1 (604 + E ) + 604 100

Ab=1,001 E + 604,6 Bilan parial aplicat coninutului de alcool Ab C Ab = E C E + p14 C Ar + Ar C Ar Ab79,4 0,8 0,1 94,57 94,57 = E + (604 + E ) + 604 100 100 100 100 100

79,4Ab = 0,894E + 57177,4 Prin rezolvarea sistemului format din (1.3)si (1.6)=> E = 117 kg/h Ab = 1.001E + 604,6 Ab = 722 kg/h 79,4 Ab = 0,894 E + 57177 ,4 p = 0,721 kg/h 14

2. Distilare:

P , P=7645 kg/h su=1,104 a%

p= p=0,722 kg/h =

Distilare Ab, Ab=722 kg/h

B, B=6924 kg/hC=0.6% su=a% u=(100-a)% =

24

Bilan general: Pf = Ab + B + P 13 Pf = 722 + B +0.1 722 100

Pf = 721,001 + B Bilan parial aplicat coninutului de alcoolC C CB + Ab Ab + p13 Ab 100 100 100 100 8,05 0,6 79,4 0,1 79,4 = B + 984 + 722 Pf 100 100 100 100 100 C Pf

Pf

= B

8,05 Pf = 0,6 B + 57384,12

Prin rezolvarea urmtorului sistem format din ecuaiile de mai sus, rezulta: Pf = B + 721,001 8,05Pf=0,6B+57384,12 se obine: Pf = 7645 Kg/h B = 6924 Kg/h p 13 = 0,722 Kg/h Bilan parial aplicat coninutului de substan uscatPf su Pf 100 = B su B 0 0 + Ab + p13 100 100 100

7645su Pf = 6924su B Se consider cunoscut cantitatea de substan uscat din borhot i se noteaz: su B =a% u B =(100-a%) Din ecuaia => su Pf =7645 a% 6924

su Pf =0,905 a% Calculul coninutului de alcool din Pf: alcool Pf=573,26+41,54-0,72= 614,08 kg/h Calculul coninutului de ap din Pf:

ap Pf=69,24(100-a)+148,74-0,149= 7072,59 - 69,24a Calculul coninutului de substan uscat din Pf:

su Pf =7645-614,08-7072,59+69,24a= 69,24a-41,67 Calculul coninutului de substan uscat din B:25

su B =6924-41,54-69,24(100-a)=69,24a-41,54 kg/h 3. Fermentare

Pr , Pr= 8411,4 kg/hM=675 kg/h CO

p=Pf P

Fermentare

P Pf, Pf=7645 kg/h

n aceast etap are loc fermentaia alcoolic a zaharurilor,conform reaciei:fermentatie alcoolica C 6 H 12 O6

2 C 2 H 5 OH + 2CO2

100kg gru ......57 kg amidon..35,8 l alcool 100% 100 kg cartofi18 kg amidon.....12 l alcool 100% Se calculeaz randamentul masic de fermentare alcoolic a grului: alcool100% = v 1 m 1 = alcool100% v1 m 1 = 789,27 35,8 10 3 = 28,2 kg alcool 100%/100 kg gru Se calculeaz randamentul masic de fermentare alcoolic a cartofilor:26 m1

alcool100% = v 2 -3 m2= 789,2711,410 = 8,99 kg alcool/100 kg cartofi Cunoscnd m 1 si m2, se poate face corelaia: 100 kg/h gru57 kg/h amidon ..28,2 kg/h alcool 100%(masic) 100 kg/h cartofi.18 kg/h amidon....8,99 kg/h alcool 100%(masic) Debitul masic de alcool care rezult practic din procesul de fermentaie, m3, se calculeaz ca sum ntre debitul masic al alcoolului din plmada fermentat i debitul masic de alcool din pierderi:m3 = 614,08 + 91,74 = 705,82 kg/h alcool

m2

Pe baza ecuaiei chimice se calculeaz masa de glucoz din care provine alcoolul obinut practic,precum si masa de CO 2 degajat la fermentaie:180 kg/h 246 kg/h 2 44 kg/h fermentati e alcoolica C 6 H 12 O6 2C 2 H 5 OH + 2CO2

m4m4 =

705,82 kg/h

MD

180 705,82 = 1380,95 kg/h glucoz fermentat practic 2 46 705,82 2 44 = 675 kg/h CO 2 format MD= 2 46

Conform reaciilor chimice: -( C 6 H 10 O5 ) n + H 2 O C 6 H 12 O6C 6 H 12 O6 2C 2 H 5 OH + 2CO2

se determin cantitatea teoretic de alcool ( pentru un randament de fermentaie de 100%): 162 kg/h amidon180 kg/h glucoz246 kg/h alcool obinut teoretic 57 kg/h amidon..m5 kg/h alcool obinut teoretic m5 = 33,37 kg/h alcool obinut teoretic

Se calculeaz randamentul de fermentaie alcoolic, conform relaiei:27

fermentatie (%) = fermentatie (%) =

masa practica de alcool obtinuta 100 masa teoretica de alcool obtinuta 28.2 100 = 87,11% 33.37

Se calculeaz debitul masic total de glucoz , m 5 ,alctuit din glucoza care fermenteaz i glucoza nefermentat, conform relaiei : m 6 = m6 =m4fermentatie

1380,95 = 1585,29 kg/h glucoz total provenit din Pr 0.8711

Bilan general: Pr = M D + p12 + Pf Pr = 675 + 91,74 + 7645 Pr = 8411,4 kg/h Calculul debitului masic de ap din Pr m Pr = mapa pierderi + mapa PfmPr = (7072,59 69,24a ) 10 4 + (7072,59 69,24a) = 7073,29 69,246 a kg/h ap

Calculul debitului masic de su din Prm su = Pr m6 mPr m su = 8411,4 1585,29 7073,29 + 69,246 a = 69,246 a 247,18 kg/h

4. Rcire la 18-20C :28

P , P=8454 kg/h

p=P

Rcire la 18-20C

Pr, Pr=8411,4 kg/h

Bilan general

P = Pr + p 11 P= 8411,4 +0.5 P 100

P= 8411,4 + 0,005P P - 0,005P = 8411,4 P= 99,5 = 8453 p 11 =0.5 8454 = 42.27 kg/h 100 841140

Se calculeaz coninutul de glucoz n Pgl Pi = gl p11 + gl Pr gl Pi = 0.5 gl Pi + 1585,29 100

gl Pi = 1593,2 kg/h

Se calculeaz coninutul de ap n Pa Pi = a p11 + a Pr a Pi = 0.5 a Pi + 7073,29 69,246 a 100 a Pi = 7108,6 69,59 a kg/h e calculeaz coninutul de substan uscat n P su Pi = Pi a Pi gl Pi 29

su Pi = 8454 7108 ,6 +69 ,59 a 1593 ,2 su Pi = 69 ,59 a 247 ,8 kg/h

Se calculeaz coninutul de glucoz n pierderigl p11 = gl Pi gl Pr gl p11 = 7,91 kg/h gl p11 = 1593,2 1585,29

Se calculeaz coninutul de ap n pierderia p11 = a Pi a Pr a p11 = 7108,6 69,59a 7073,29 + 69,246 a a p11 = 35,31 0,34a kg/h

Se calculeaz coninutul de substan uscat n pierderisu p11 = p11 a p11 gl p11 su p11 = 42,27 35,31 + 0,34 a 7,91 su p11 = 0,34 a 0,95 kg/h

5. Recepia cerealelor Se noteaz: A - debitul masic orar de gru care se recepioneaz, kg/h A - debitul masic orar de cartofi care se recepioneaz, kg/h

C , C = 2A kg/h

p=C p=0,015A kg/h =

Recepie

Cr, Cr = 1,984A kg/h

Bilan general

30

C = Cr + p1 2 A = Cr + 0,8 2A 100

=>

Cr = 1,984 A p1 = 0.016 A

Se calculeaz coninutul de amidon din cereale 100 kg/h gru 57 kg/h amidon A kg/h gru. m7 kg/h amidon m7 =A 57 = 0.57 A kg/h amidon din grau 100

100 kg/h cartofi 18 kg/h amidon A kg/h cartofi..m8 kg/h amidon m8 =A 18 = 0.18 A kg/h amidon din grau 100

Masa total de amidon din cereale : m amidon = 0.57 A + 0,18A kg/h Se calculeaz coninutul de ap din gru si cartofi

100 kg/h gru..12 kg/h ap A kg/h gru..m9 kg/h ap m9 =A 12 = 0.12 A kg/h ap din gru 100

100 kg/h cartofi.75 kg/h ap A kg/h cartofi..m10 kg/h ap m10 =A 75 = 0.75 A kg/h ap din cartofi 100

Masa totala de H2O din gru+ cartofi: m apa = 0.12 A + 0,75A kg/h mapa= 0,87A kg/h Se calculeaz coninutul de substan uscat nefermentabil din cereale31

m su = C mamidon mapa m su = 2 A 0.75 A 0.87 A m su = 0.38 A kg/h

Se calculeaz coninutul de amidon din pierderi amidon p1 =p1

0,8 mamidon 100

amidon

=

0,8 0.75 A = 0.006 A kg/h 100

Se calculeaz coninutul de ap din pierderi0,8 m apa 100 0,8 0.87 A ap p1 = 100 ap p1 = 0.00696 A kg/h

ap p1 =

Se calculeaz conintul de substane uscate nefermentabile din pierderi su p1 = p1 amidon p1 apa p1p1

su

= 0.016 A 0.006 A 0.00696 A

su p1 = 0.00304 A kg/h Se calculeaz coninutul de amidon din Cr amidon Cr = amidonC amidon p1 amidon Cr = 0.75 A 0.006 A amidon Cr = 0.744 A kg/h Se calculeaz coninutul de ap din Cr ap Cr = apaC apa p1 ap Cr = 0.87 A 0.00696 A ap Cr = 0.863 A kg/h Se calculeaz coninutul de su nefermentabil din Cr su Cr = su Cr su p1 apaCr su Cr = 0.984 A 0.744 A 0,863 A su Cr = 0.377 A kg/h 6. Depozitare32

Cr, Cr=1,984A kg/h

p=Cr p=0,0099A kg/h =

Depozitare

Cd, Cd=1,9741A kg/h

Bilan general Cr = Cd + p 2 1,984A = Cd + 0,0099ACd = 1,9741 kg/h p 2 = 0.0099 A kg/h

Se calculeaz coninutul de amidon din pierderi amidon p =2 2

0.5 amidon Cr 100

amidon p =0,00372A kg/h Se calculeaz coninutul de ap din pierderi0.5 apa Cr apa p =2

100 0.5 0,863 A apa p2 = 100 apa p2 = 0,00431A kg/h

Se calculeaz coninutul de su nefermentabile din pierderi su p = p 2 -amidon p - apa p su p = 0,0099A-0,00372A-0,00431A su p = 0,00187A kg/h2 2 2 2 2

Se calculeaz coninutul de amidon din Cd33

amidon Cd = amidon Cr -amidon p amidon Cd = 0,744A-0,00372A amidon Cd = 0,740 kg/h Se calculeaz coninutul de ap din Cd apa Cd = apa Cr - apa p2 apa Cd = 0,863A-0,00431A apa Cd = 0,858A kg/h

2

Se calculeaz coninutul de su nefermentabile din Cd su Cd =su Cr - su p su Cd =0,377A-0,00187A su Cd =0,375A kg/h2

7. Transport

Cd, Cd=1,9741A kg/h

p=Cd p= 0,0157A kg/h =

Transport

Ct, Ct=1,9584A kg/h

Bilan general Cd = Ct + p 3 1,9741A = Ct + 0,0157A34

Ct = 1,9584 kg/h p 3 = 0.0157 A kg/h

Se calculeaz coninutul de amidon din pierderi0,8 amidon Cd 100 0.8 0,740A amidon p3 = 100

amidon p =3

amidon p =0,0059A kg/h3

Se calculeaz coninutul de ap din pierderi0,8 apaCd apa P =3

100 0,8 0,858 A apa P3 = 100 apa P = 0,0068A kg/h3

Se calculeaz coninutul de su nefermentabile din pierderi su p3 = p3 amidon p3 apa p3

su p = 0,0157A-0,0059A-0,0068A su p = 0,003A kg/h3 3

Se calculeaz coninutul de amidon din Ct amidon Ct = amidon Cd -amidon p3

amidon Ct = 0,740A-0,0059A amidon Ct = 0,734A kg/h Se calculeaz coninutul de ap din Ct apa Ct = apa Cd - apa p3 apa Ct = 0,858A-0,0068A apa Ct = 0,851A kg/h Se calculeaz coninutul de su nefermentabile din Ct su Ct =su Cd - su p su Ct =0,375A-0,003A su Ct =0,372A kg/h3

8. Precuraire

35

Ct, Ct=1,9584 kg/h

p=Ct p=0,043A kg/h =

Precuraire

Cp, Cp=1,9154 kg/h

Bilan general Ct = Cp + p 4 1,9584A = Cp +Ct = 1,9154 A kg/h p 3 = 0.043 A kg/h 2,2 1,9154 A 100

Se calculeaz coninutul de amidon din pierderi2,2 amidon Ct 100 2,2 0,734A amidon p 4 = 100

amidon p 4 =

amidon p 4 =0.0161 A kg/h Se calculeaz coninutul de ap din pierderi2,2 apaCt apa p =4

100 2,2 0.851 A apa p4 = 100 apa p4 = 0,0187A kg/h

Se calculeaz coninutul de su nefermentabile din pierderi36

su p = p 4 amidon p apa p 0,043A-0,0161A-0,0187A su p =0,0082A kg/h4 4 4 4

su

p4

=

Se calculeaz coninutul de amidon din Cp amidon Cp = amidon Ct -amidon p amidon Cp = 0,734A-0,0161A amidon Cp = 0,717A kg/h4

Se calculeaz coninutul de ap din Cp apa Cp = apa Ct - apa p4 apa Cp = 0,851A-0,0187A apa Cp = 0,832A Se calculeaz coninutul de su nefermentabile din Cp su Cp =su Ct - su p su Cp =0,372A-0,0082A su Cp =0,363A kg/h4

9. Cntrire Cp, Cp=1,9154A kg/h

p=Cp p=0,0095g/h =

Cntrire

Cc, Cc=1,9059A kg/h

Bilan general37

Cp = Cc + p 5 1,9154 = Cc +0,5 1,9154 100

Cc=1,9059A kg/h Se calculeaz coninutul de amidon din pierderi 0,5 amidon Cp amidon p5 = 100 0,5 0,717 amidon p5 = 100

amidon p =0,0035A kg/h5

Se calculeaz coninutul de ap din pierderi0,5 apaCp 100 0,5 0.832 A apa p5 = 100 apa p5 = 0.0041 A

apa p =5

Se calculeaz coninutul de su nefermentabile din pierderi su p = p 5 amidon p apa p = 0,095A-0,0035A-0,0041A su p =0,0019A kg/h5 5 5 5

su p

5

Se calculeaz coninutul de amidon din Cc amidon Cc = amidon Cp -amidon p amidon Cc = 0,717A-0,0035A amidon Cc = 0,713A kg/h5

Se calculeaz coninutul de ap din Cc apa C = apa C - apa p5 apa C = 0,832A-0,0041A apa C = 0,827A kg/hC P C C

Se calculeaz coninutul de su nefermentabile din Cc su Cc =su Cp - su p su Cc =0,363A-0,0019A su Cc =0,361A kg/h5

10. Mcinare38

Cc, Cc=1,9059 kg/h

p=(Cc+Am) p=0,0253A kg/h =

Mcinare

Am=0,044A kg/h

Cm, Cm=1,9249 kg/h u

Bilan general Cc + Am = Cm + p 1,9059 + Am = Cm +1,3 (1,9059 A + Am) 100

Cm =1,8819 + 0,987Am Bilan parial aplicat coninutului de umiditateU Cc U U 100 100 + Am = C m Cm + p 6 Cc + Am 100 100 100 100 100 12 100 14 1,3 12 1,3 100 1,905 A + Am = Cm + 1,9059 A + Am 100 100 100 100 100 100 100 Cc

22,56A +98,7Am= 14Cm Se rezolva sistemul format din urmtoarele ecuaii:Cm = 1,8819 A + 0.987 Am Cm = 1,6114 A + 7,05 Am Am = 0.044 A kg/h Cm = 1,9249A kg/h p = 0.0253 A kg/h 6

Se calculeaz coninutul de amidon din pierderi39

1,3 ( amidon Cc + amidon Am ) 100 1,3 0,713 A amidon p6 = 100

amidon p =6

amidon p =0,0092A kg/h6

Se calculeaz coninutul de ap din pierderi1,3 (apaCc + apa Am ) 100 0,3 (0.827 A + 0.044 A) apa p6 = 100

apa p =6

apa p =0,011A kg/h6

Se calculeaz coninutul de su nefermentabile din pierderi su p = p 6 amidon p apa p su p = 0,0051A kg/h6 6 6 6

Se calculeaz coninutul de amidon din Cm amidon Cm = amidon Cc -amidon p amidon Cm = 0,703A kg/hC p

6

Se calculeaz coninutul de ap din Cm apa C = apa C - apa p6 apa C = 0,86A kg/hm c m

Se calculeaz coninutul de su nefermentabile din Cm su Cm =su Cc - su p 6 su Cm =0,355A kg/h

11. Fierbere sub presiune40

Cm, Cm=1,9249A kg/h

p=(Cm+Af) (

Fierbere sub presiune

Af = 4722 kg/h

Cf, Cf = (1,8909A+0,982Afl) kg/h

Bilan general Cm+Af=Cf+p 7 1,9249A+Af=Cf+1,8 (1,9249 A + Af ) 100

Cf=1,8909A+0.982Af Se calculeaz coninutul de amidon din pierderi amidon p =7 7

1,8 ( amidon Cm + amidon Al ) 100

amidon p =0.0126A kg/h Se calculeaz coninutul de ap din pierderi apa p =7 7

1,8 (apaCm + apaCf ) 100

apa p =0,0154A + 0.018Af Se calculeaz coninutul de su nefermentabile din pierderi su p = p 7 amidon p apa p su p =0.0346A+0.018Af-0.0126A-0.015A-0.018Afl su p = 0.007A kg/h7 7 7 7 7

Se calculeaz coninutul de amidon din Cf 41

amidon Cfl = amidon Cm -amidon p amidon Cfl = 0.69A kg/hC p

7

Se calculeaz coninutul de ap din Cf apa C fl = apa Cm +apa Afl - apa pfl

7

apa C = 0.86A+Af-0.015A-0.018Af apa C = 0.845A+0.982Afl kg/hfl

Se calculeaz coninutul de su nefermentabile din Cf su Cf =su Cm - su p su Cfl =0.355A-0.007A su Cfl =0.348A kg/h7

12. Rcire la 55

Cf, Cf = (1,8909A + 0,982Af) kg/h

p=Cf p=(0,0094A+0,0049Af) =

Rcire la 55C

C, C= (1,881A+0,977Af) kg/h

Bilan general Cf=C 55 +p 8 (1,8909A+0,982Af)=C 55 +0.5 (1,8909 A + 0.982 Af ) 100

C 55 =1,881A+0.9977Af Se calculeaz coninutul de amidon din pierderi42

0.5 amidon Cfl 100 0.1 0,69A amidon p8 = 100

amidon p =8

amidon p =0,0034A kg/h8

Se calculeaz coninutul de ap din pierderi apa p =8 8

0.5 apaCfl 100

apa p =0.005(0.845A+0,982Af) apa p =0,00020A+0,00099Af8

Se calculeaz coninutul de su nefermentabile din pierderi

su p = p 8 amidon p apa p su p =0,0018A kg/h8 8 8

8

Se calculeaz coninutul de amidon din C 55

amidon C = amidon Cfl -amidon p amidon C = 0,69A-0,0034A amidon C = 0,686A kg/hC p

55

8

55

55

Se calculeaz coninutul de ap din C 55

apa C = apa Cfl + - apa p8 apa C = 0,845A+0,982Af-0,0042A-0,0049Af apa C = 0,84A+0,977Af55 55 55

Se calculeaz coninutul de su nefermentabile din C 55

su C =su Cfl - su p su C =0,348A-0,0018A su C =0,346A558

55

55

13. Zaharificare

43

C, C=(1,881A+0,977Af) kg/h

p=C p=(0,037A+0,019Af) =

Zaharificare

C, C= (1,844A+0,958Afl) kg/h

Bilan general C 55 = C z +p 9 (1,881A+0,977Af)= C z +2 (1,881A + 0.977 Af ) 100

C z =1,844A+0.958Af p 9 =0,037A+0,019Af kg/h Se calculeaz coninutul de amidon din pierderi 2 amidon C55 amidon p9 = 100

amidon p =0,0137A kg/h9

Se calculeaz coninutul de ap din pierderi apa p =9 9

2 apaC 55 100

apa p =0,0168A+0,019Af kg/h Se calculeaz coninutul de su nefermentabile din pierderi su p9 = p 9 amidon p 9 apa p9

su p =0,0065A kg/h9

Se calculeaz coninutul de amidon care se zaharifica amidon zah = amidon C 55 -amidon pC p

9

44

amidon zah = 0,686A-0,0317A amidon zah = 0,672A kg/h Se calculeaz debitul de glucoz: format prin hidroliza amidonului care se

zaharific (se presupune c randamentul de zaharificare este de 100%) precum si debitul de ap care se consum n reacie:162 kg/h 18 kg/h 180 kg/h (C 6 H 12 O6 ) n + nH 2 O nC 6 H 12 O6 0,5239A kg/h apa zah glucoza zah

apa zah =

0.672 A 18 = 0.074 A kg/h ap consumat la zaharificarea amidonului 162

glucoza zah = 0.746 A kg/h glucoz format n urma zaharificrii amidonului Se calculeaz coninutul de glucoz n Czglucoza Cz = glucoza zah glucoza Cz =0,746A kg/h

Se calculeaz coninutul de ap rmas n Cz apa Cz = apa 55 - apa zah apa Cz =0,84A+0,977Afl-0,074A apa Cz =0,766A+0,977Af kg/h Se calculeaz coninutul de amidon dup zaharificare amidon zah = 0 kg/h Se calculeaz coninutul de substan uscat nefermentabil din C z

su Cz = su C 55 -su p su Cz = 0,346A-0,0065A su Cz = 0,339A9

14. nsmnare

45

D=0,5 kg/t plmad D=4,2 kg/h

C, C=(1,844A+0,958Af) kg/h

p=(C

nsmnare

P, P = 8454 kg/h

Se calculeaz debitul de drojdie folosit la nsmnare D=0,5845410 3 D=4.2 kg/h Bilan general C z + D = P + p100.3 (1,844A+0,958Af+4.2) 100

1,844A+0,958Afl+4.2=8454+

1,838A+0,955Af=8449.8 Bilan parial aplicat coninutului de glucoz gl Cz + = gl P + gl p10 0,746A=1593,2+0,3 (0,746 A + 0) 100

A=2144 kg/h Bilan parial aplicat coninutului de apapaCz = p10 + Pi 0.3 (0,766A+0,977Af)= (0,766A+0,977Afl) + 7108,6-69,59a 100

0,974Af=5472,8-69,59a Se rezolv sistemul de ecuaii46

1,838 A + 0.955 Af = 8449,8 A = 2144 0.974 Af = 5472,8 69,59a

A = 2144 kg/h Af = 4722 kg/h a = Su = 12,55 % b

Pentru ntocmirea bilanului termic,pe baza valorilor determinate, se calculeaz debitele masice i compoziiile acestora pentru fiecare operaie n parte. Debitele masice ale substanelor care intervin n proces sunt sistematizate n tabelul 3.2 3.5. VERIFICAREA NCHIDERII BILANULUI DE MATERIALE

Se demonstreaz corectitudinea calculelor prin verificarea nchiderii bilanului. Se pornete de la legea conservrii masei: Debite masice intrate n proces=Debite masice evacuate din proces, care aplicat procesului tehnologic considerat , va avea expresia: A + A +Am +Af + D =

pi =1

14

i

+ M D + B + E + Ar

2144 + 2144 + 94,34 + 4722 + 4,2 =

pi =1

14

i

+ 675 + 6924 + 117 + 604

pi =1

14

i

=788,133

Debit masic intrat: 2144 + 2144 + 94,34 + 4722 + 4,2 = 9108,54 kg/h Debit masic evacuat: 34,3 + 21,22 + 33,66 + 92,2 + 20,4 + 54,2 + 159 + 43,3 + 169 + 25,4 + 42,27 + 91,74 + 0,722 + 0,721 + 675 + 6924 + 117 + 604 = 9108,13 kg/h Se observ c diferena mic,corespunznd unei erori:=

dintre

cele

dou

debite

este

foarte

9108,54 9108,13 100 = 0,004% 9108,54

47

Operaia 1 Recepie

Debite masice intrateDenumire Simbol Debit UM

Debite masice evacuateDenumire Simbol Debit UM

2Cereale

3 C

4 4288

5 6 Kg/h Cereale recepionate Kg/h Kg/h Kg/h Kg/h Kg/hPierderi Cereale depozitate Pierderi Cereale transportate Pierderi Cereale precurite Pierderi Cereale cntrite Pierderi Cereale mcinate

Depozitare Cereale

recepionate Transport Cereale depozitate

Cr 4253,7 Cd 4232,5 Ct 4198,8 Cp 4106,6 Cc 4086,2 Am 94,34 Cm 4126,9 Af 4722 Cf 8691 8646,3

Precurire Cereale Cntrire Mcinare

transportate Cereale precurite Cereale cntrite Ap pentru mcinare Cereale mcinate Ap pentru fierbere Cereale fierte

7 Cr P1 Cd P2 Ct P3 Cp P4 Cc P5 Cm

8 4253,7 34,3 4232,5 21,22 4198,8 33,66 4106,6 92,2 4086,2 20,4 4126,9

9 Kg/h Kg/h Kg/h Kg/h Kg/h Kg/h Kg/h Kg/h Kg/h Kg/h Kg/h Kg/h Kg/h Kg/h Kg/h Kg/h Kg/h Kg/h Kg/h Kg/h Kg/h Kg/h Kg/h Kg/h Kg/h Kg/h Kg/h Kg/h Kg/h Kg/h

Kg/h Pierderi Kg/h Cereale fluidificate Kg/h Pierderi

P 6 354,2 Cf 8691 P7 159 8646,3 43,3 8477,1 169 8454 25,4 8411,4 42,27 7645 675 91,74 722 6924 0,722 604 117 0,721

Fierbere sub presiune Rcire la 55C Zaharificare nsmnare

Cereale rci- Cr te Cereale zaharificate Drojdie Plmad nsmnat recirculat Plmad fermentat Alcool brut

Cz 8477,1 D P Pr 4,2 8454 8411,4

Kg/h Cereale rcite la 55C C 55 Pierderi P8 Kg/h Cereale zaharificate Cz Pierderi P9 Kg/h Plmad nsmnat PPierderi Plmad recirculat Pierderi Plmad fermentat Dioxid de carbon Pierderi Alcool brut Borhot Pierderi Alcool rafinat Epuizat Pierderi

Rcire la 20C Fermentare Plmad Distilare Rafinare

Kg/h Kg/h

Pf

7645

Kg/h

Ab 722

Kg/h

P10 Pr P 11 Pf MD P 12 Ab B P 13 Ar E P 14

48

4. BILANTUL ENERGETIC4.1. BILANTUL TERMIC Observaie: Se consider c pierderile de cldur n mediul nconjurtor reprezint 2% din debitele termice intrate la fiecare operaie. Se alege temperatura de referin : t ref =0C 1. Fierbere sub presiune: Pornind de la schema pentru bilanul de materiale: Cm, Cm = 4126,9 kg/h

p=(Cm+Af) p= 159 kg/h

Fierbere sub presiune

Af =4722 kg/h

Cf, Cf = 8691 kg/h

Se ntocmete schema echivalent pentru bilanul termic :Q

Q

Fierbere sub presiune

Q=2%( Q+Q)

Q1,8%( Q+ Q)

Q

Q Cm - debitul termic introdus de cereale mcinate , [KJ/h]49

Q Af - debitul termic introdus cu apa pentru fierbere , [KJ/h] Q p 7 - debitul termic evacuat cu pierderile de substan , [KJ/h] QCf - debitul termic evacuat cu cerealele fierte , [KJ/h] Q pf - debitul termic pierdut n mediul exterior , [KJ/h]C f l

Bilan termic pentru operaia de fierbere sub presiune

Q Cm + QAf = QCf + Q p 7 + Q pf Parametrii care intervin n bilanul termic se determin astfel : QCm : Q Cm = Cm CpCm t Cm = Cm CpCm (t Cm t ref ) unde: Cm - debitul masic de cereale mcinate , [kg/h] Cm = 4126,9 [kg/h] Cp Cm - cldura specific masic a cerealelor mcinate , [KJ/(kggrad )]\ Cp Cm = X amidon Cp amidon + X apa Cp apa + X Su Cp Su unde: X amidon ,X apa ,X su - fraciile masice ale amidonului ,apei i a substanei uscate din cerealele mcinate , [adimensionale] Cp amidon ,Cp apa ,Cp Su - cldurile specifice masice ale amidonului , apei i substanei uscate , [KJ/(kggrad )]1507,23 = 0,36 4127 1843, = 0,44 X apa = 4127

X amidon =

X su =1- (X amidon + X apa ) = 0,2 Din tabelele specifice se aleg : Cp amidon = 1,13 [KJ/(kggrad )] Cp apa = 4,186 [KJ/(kggrad )] Cp Su = 1,13 [KJ/(kggrad )] nlocuind valorile se obine in ecuaiile: Cp Cm =0,361,13+0,444,186+0,21,13 Cp Cm =2,46 [KJ/(kggrad )] t Cm - temperatura cerealelor mcinate , [C]50

Se consider : t Cm =20C Se nlocuiesc valorile cunoscute in relaie i se obine: Q Cm = 41272,4620 Q Cm = 203048,4 [KJ/h]

QAf :

QAf =Af Cp Af t Af = A f Cp Af ( t Af t ref )

unde: Af - debitul masic al apei folosite la fierbere , [Kg/h] Af = 4722 [Kg/h] CpAf cldura specific masic a apei , [KJ/(kggrad )] CpAf = Cp apa = 4,186 [KJ/(kggrad )] tAf - temperatura cu care intr apa la fierbere , [C] Se nlocuiesc valorile cunoscute in relaie i se obine: QAf =47224,186 tAf Q Af =19766,2 tAf [KJ/(kggrad )]

QCf :

Q = C f CpCf t Cf = Cf CpCf ( t Cf t ref )

unde: Cf = debitul masic de cereale fluidificate, [Kg/h] Cf =8691[Kg/h] Cp Cfl - cldura specific masic a cerealelor fluidificate , [KJ/(kggrad )] Cp Cfl = X amidon Cp amidon + X apa Cp apa + X Su Cp Su unde: X amidon ,X apa ,X su - fraciile masice ale amidonului ,apei i a substanei uscate din cerealele mcinate , [adimensionale] Cp amidon ,Cp apa ,Cp Su - cldurile specifice masice ale amidonului , apei i substanei uscate , [KJ/(kggrad )]1479 = 0,17 8691 6448,68 = 0,74 X apa = 8691

X amidon =

51

X su =1-(X amidon + X apa )=0,09 Din tabelele specifice se aleg : Cp amidon = 1,13 [KJ/(kggrad )] Cp apa = 4,186 [KJ/(kggrad )] Cp Su = 1,13 [KJ/(kggrad )] nlocuind valorile in ecuaie se obine: CpCf = 0,171,13 + 0,744,186 + 0,091,13 CpCf =3,38 [KJ/(kggrad )] t Cm - temperatura cerealelor fierte,[C], cerinele tehnologice impun o temperatur de 80C pentru o transformare complet a amidonului din cereale n amidon solubil . Se consider: tCf =80C Se nlocuiesc valorile cunoscute in relaie i se obine: QCf = 2937558 [KJ/(kggrad )]

Qp7 :Q P7 =1,8 ( QCm + Q Af ) 100 1,8 ( 203048,4 + 19766,2 t Af Q P7 = 100

)

Q P 7 =3654,8 +355,8 t Af

QPf :Q Pf = Q Pf =2 ( 203048,4 + 19766,2 t Af 100 2 ( QCm + Q Af 100

) )

Q Pf = 4060,96 + 395,3 t Af nlocuind debitele termice n ecuaia de bilan : 203048,4 +19766,2t Af = 2937558 + 3654,8 + 355,8 t Af + 4060,96 + 395,3t Af t Af = 144,2 = 144C 2. Rcire la 55C Pornind de la schema pentru bilanul de materiale:52

Cf, Cf = 8691 kg/h

p=Cf p=43,3 kg/h

Rcire la 55C

C, C=8646,3 kg/h

Se ntocmete schema echivalent pentru bilanul termic :Q

Q Q

Rcire la 55C

Q Q=2%( Q+Q)

Q

Q Cfl - debitul termic introdus de cerealele fierte , [KJ/h] Q i 55 - debitul termic introdus cu apa pentru rcire , [KJ/h] Q e55 - debitul termic evacuate cu apa de rcire , [KJ/kg] Q 55 - debitul termic evacuate cu cerealele rcite, [KJ/h] Q p 55 - debitul termic pierdut n mediul exterior , [KJ/h] Q P8 - debitul termic evacuate cu pierderile de substan , [KJ/kg] Bilan termic pentru operaia de rcire la 55C : Q Cf + Q i 55 = Q 55 + Q e55 + Q p8 +Q p 5553

Parametrii care intervin n bilanul termic se determin astfel :

Q Cf :Q Cf = 2937558 [KJ/(kggrad )]

Q i 55 :unde:

Q i 55 =Ar Cp Ar t Ari = Ar Cp Ar ( t Ari t ref )

Ar - debitul masic al apei de rcire , [Kg/h] Cp Ar cldura specific masic a apei de rcire, [KJ/(kggrad )] Cp apa = 4,186 [KJ/(kggrad )] t Ari - temperatura de intrare a apei de rcire , [C] t Ari =20C Se nlocuiesc valorile cunoscute in relaie i se obine: Q Ar =Ar4,18620 Q Ar =83,72Ar [KJ/h]

Q 55 :unde:

Q 55 = C55 CpC 55 t C55 = C55 CpC 55 ( t C 55 t ref ) C 55 - debitul masic al cerealelor rcite la 55C, [Kg/h] C 55 =8646,3 [Kg/h] Cp 55 - cldura specific masic a cerealelor, rcite la 55C [KJ/(kggrad )] Cp C 55 = X amidon Cp amidon + X apa Cp apa + X Su Cp Su

unde: X amidon ,X apa ,X su - fraciile masice ale amidonului ,apei i a substanei uscate din cerealele rcite , [adimensionale] Cp amidon ,Cp apa ,Cp Su - cldurile specifice masice ale amidonului , apei i substanei uscate , [KJ/(kggrad )] Operaia de rcire nu modific compoziia masic a amestecului de cereale,atunci: Cp Cf = Cp C 55 Cp C 55 =3,38 [KJ/(kggrad )] t C 55 - temperatura cerealelor rcite, [C], t Cf =55C Se nlocuiesc valorile cunoscute in relaie i se obine: Q 55 =8646,33,3855 [KJ/h] Q 55 =1607347,1 [KJ/h]

Q e55 :54

Q e55 = Ar Cp Ar t Are = Ar Cp Ar ( t Are t ref ) unde: Ar - debitul masic al apei de rcire, [Kg/h] Cp Ar - cldura specific masic a apei de rcire , [KJ/(kggrad )] Cp Ar = Cp apa Cp C 55 =4,186 [KJ/(kggrad )] t Are - temperatura apei de rcire la evacuare, [C], Se impune tehnologic: t Cf =55C Se nlocuiesc valorile cunoscute in relaie i se obine: Q e55 =Ar4,18655 Q e55 =230,23Ar [KJ/h]

Q P8 :Q P8 = Q P8 =

0,5 ( QCf + Qi 55 ) 100

0.5 ( 2937558 + 83,72 Ar ) 100

Q P 8 =14687,8 + 0,41Ar [Kg/h]

Q P 55 :Q P 55 = Q P 55 =

2 ( 2937558 + 83,72Ar 100

2 ( QCf + Qi 55 ) 100

)

Q P 55 = 58751,1 + 1,67Ar [Kg/h] Q Cf + Q i 55 = Q 55 + Q e55 + Q p8 +Q p 55 2937558 + 83,72Ar=1607347,1 + 230,23Ar +58751,1 + 1,67Ar + 14687,8 + 0,41Ar Ar = 8457,4 [Kg/h]

3. Zaharificare Pornind de la schema pentru bilanul de materiale:

55

C, C =8646,3 kg/h

p=C p=169 kg/h

Zaharificare

Cz ,Cz =8477,1 kg/h

Se ntocmete schema echivalent pentru bilanul termic :Q

ZaharificareQ

Q=2% Q

Q

Q 55 - debitul termic introdus de cereale rcite la 55C , [KJ/h] Q Cz - debitul termic evacuat cu cerealele zaharificate, [KJ/h] Q p 9 - debitul termic evacuat cu pierderile de substan , [KJ/h] Q Z - debitul termic pierdut n mediul exterior , [KJ/h] Bilan termic pentru operaia de zaharificare:

Q 55 = Q Cz + Q p 9 + Q z Parametrii care intervin n bilanul termic se determin astfel :56

Q55: Q Cz :

Q 55 = 1607347,1 [kg/h] Q Cz = Cz CpCz t Cz = Cz CpCz (t Cz t ref )

unde: Cz - debitul masic de cereale zaharificate , [kg/h] Cz = 8477,1 [kg/h] Cp Cz - cldura specific masic a cerealelor zaharificate , [KJ/(kggrad )] Cp Cz =3,35 [KJ/(kggrad )] t Cz - temperatura cerealelor zaharificate, [C]. Se nlocuiesc valorile cunoscute in relaie i se obine: Q Cz =8477,13,35 t Cz Q Cz = 28398,2 t Cz [KJ/h]

Q P9 :Q P9 =2 Q55 100 2 1607347 ,1 Q P9 = 100

Q P 8 = 32147 [Kj/h]

Qz:2 Q55 100 2 1607347 ,1 Qz= 100

Qz=

Q P 8 = 32147 [Kj/h] Q 55 = Q Cz + Q p 9 + Q z 1607347,1 = 28398,2 t Cz + 32147 + 32147 t Cz = 54C

4. nsmnare

57

C, C=8477,1 kg/hD D= 4,2 kg/h

p=(C

nsmnare

P, P=8454 kg/h

Se ntocmete schema echivalent pentru bilanul termic:Q

nsmnareQ Q=

Q Q=

Q 30 - debitul termic introdus de cerealele rcite la 30C , [KJ/h] Q D - debitul termic introdus de drojdie, [KJ/h] Q p10 - debitul termic evacuat cu pierderile de substan , [KJ/h] Q i - debitul termic pierdut n mediul nconjurtor, [KJ/h] Q Pi - debitul termic evacuate cu plmada nsmnat , [KJ/h]

Bilan termic: 58

QCz + Q D =Q Pi + Q p10 +Q i Parametrii care intervin n bilanul termic se determin astfel :

QCz: QD:unde:

QCz = 1533507,3 [KJ/h] Q D = D Cp D t D = D Cp D (t D t ref ) D - debitul masic al drojdiei , [kg/h] D= 4,2 [kg/h] Cp D - cldura specific masic a drojdiei, [KJ/(kggrad )] Cp D =1,7 [KJ/(kggrad )] t D - temperatura de intrare a drojdiei , [C]. t D =20C

Se nlocuiesc valorile cunoscute in relaie i se obine: Q D =4,21,720 Q D = 142,8 [KJ/h]

Q Pi :

Q Pi = Pi Cp P t Pi = Pi Cp P (t Pi t ref )i i

unde: P i - debitul masic al plmezii nsmnate, [kg/h] P i =8454 [kg/h] Cp Pi - cldura specific masic a plmezii nsmnate , [KJ/(kggrad )] Cp Pi = X glucoz Cp glucoza + X apa Cp apa + X su Cp su unde: X glucoza ,X apa ,X su fraciile masice ale glucozei, apei si substanei uscate din plmada nsmnat, [adimensionale] Cp glucoza ,Cp apa ,Cp su - cldurile specifice masice ale glucozei , apei si substanei uscate [KJ/(kggrad )]1593,2 = 0,18 8454 6235 = 0,73 X apa = 8454

X glucoza =

X su =1- ( X glucoza + X apa ) =0,09 Din tabelele specifice se aleg : Cp glucoza =1,34 [KJ/(kggrad )]59

Cp apa = 4,186 [KJ/(kggrad )] Cp su =1,34 [KJ/(kggrad )] nlocuind valorile in relaie se obine: Cp Pi =0,181,34+0,734,186+0,091,34 Cp Pi =3,36 [KJ/(kggrad )] t Pi - temperatura plmezii nsamnate, [C]. Se nlocuiesc valorile cunoscute in relaie i se obine: Q Pi =84543,36 t Pi Q Pi =28405,4 t Pi [KJ/h]

Q P 10 :QP =10

0.3 QCz + QD 1 100 0.3 (1533507 ,3 + 142,8) Q p10 = 100

(

)

Q P10 = 4600,93 [KJ/h]

Qi :2 ( QCz + QD ) 100 2 (1533507 ,3 + 142,8) Qi = 100

Qi =

Q i = 30672,9,6 [KJ/h] nlocuind debitele termice n ecuaia de bilan se obine: 1533507,3 + 142,8 = 28405,4 t Pi + 25,44 + 30672,9 t Pi =53C

5. Rcire la 20C : Pornind de la schema pentru bilanul de materiale:60

P, P =8454 kg/h

p=

Rcire la 20C

Pr=8411,4 kg/h

Se ntocmete schema echivalent pentru bilanul termic :Q

Q Q

Rcire la 20C

Q Q=

Q

Q Pi - debitul termic introdus de plmada nsmnat , [KJ/h] Q Pr - debitul termic evacuat cu plmada recirculat, [KJ/h] Q p11 - debitul termic evacuat cu substana pierdut , [KJ/kg] Q 20 - debitul termic pierdut n mediul nconjurator , [KJ/h] Q i 20 - debitul termic introdus de apa de rcire, [KJ/h] Q e 20 - debitul termic evacuat de apa de rcire, [KJ/h] Bilan termic

Q Pi + Q i 20 = Q Pr + Q p11 + Q e 20 + Q 2061

Parametrii care intervin n bilanul termic se determin astfel:

QPi: Q i 20 :unde:

Q Pi =1505486,2[KJ/h] Q i 20 = Ar20 Cp Ar t Ari 20 = Ar20 Cp Ar (t Ari 20 t ref )20 20

Ar 20 - debitul masic al apei de rcire la 20C, [kg/h] Cp Ar -cldura specific masic a apei de rcire, [KJ/(kggrad )] Cp Ar =4,186 [KJ/(kggrad )] t Ari 20 - temperatura apei de rcire la intrare, [C]. t Ari 20 =10C20 20

Se nlocuiesc valorile cunoscute in relatie i se obine: Q i20 =Ar 20 4.186 10 Q i20 = 41,86A r 20 [KJ/h]

Q Pr :unde:

Q Pr = Pr30 Cp Pr t Pr = Pr Cp Pr (t Pr t ref ) Pr- debitul masic al plmezii recirculate , [kg/h] Cp Pr - cldura specific masic a plmezii recirculate , [KJ/(kggrad )] Cp Pr =3,39 [KJ/(kggrad )] t Pr - temperatura plmezii recirculate, [C]. t Pr =20C

Se nlocuiesc valorile cunoscute i se obine: Q Pr =8411,43,3920 Q Pr = 570292,9[KJ/h]

Q e 20 :unde:

Q e 20 = Ar20 Cp Ar t Are 20 = Ar20 Cp Ar (t Are 20 t ref )20 20

Ar 20 - debitul masic al apei de rcire , [kg/h] Cp Ar -cldura specific masic a apei de rcire, [KJ/(kggrad )] Cp Ar =4,186 [KJ/(kggrad )] t Are 20 - temperatura apei de rcire la evacuare, [C]. t Are 20 =15C Se nlocuiesc valorile cunoscute in relatie i se obine: Q e20 =Ar 20 4.186 15 Q e20 = 62,79A r 20 [KJ/h]20 20

Q P 11 :Q P 11 = Q P 110.5 QPi 100 0.5 = 1505486 ,2 100 62

Q P 11 = 7527,4 [KJ/h]

Q 20 :2 QPi 100 2 1505486 ,2 Q 20 = 100

Q 20 =

Q 20 =30109,7 [KJ/h] nlocuind debitele termice n ecuaia de bilan se obine: 1505486,2 + 41,86Ar 20 = 570292,9 + 7527,4 + 62,79Ar 20 + 30109,7 Ar 20 =42883,7 [Kg/h] 6. Fermentare : Pornind de la schema pentru bilanul de materiale:

Pr , Pr=8411,4 kg/hM=675kg/h CO

p= p=91,74 kg/h

Fermentare

P Pf, Pf=7645 kg/h

Se ntocmete schema echivalent pentru bilanul termic:

63

Q

Q

Q Q

Fermentare

Q=2%

Q Pr - debitul termic introdus de plmada recirculat , [KJ/h] Q r - debitul termic generat de reacia de fermentaie alcoolic, [KJ/h] Q Pf - debitul termic evacuat cu plmada fermentat, [KJ/h] Q CO - debitul termic evacuat cu dioxidul de carbon format n urma fermentaiei alcoolice , [KJ/h] Q p - debitul termic evacuate cu pierderile de substan , [KJ/h] Q f -debitul pierdut n mediul nconjurator , [KJ/h]2 12

Bilan general:

Q Pr + Q r = Q Pf + Q CO + Q p + Q f2 12

Parametrii care intervin n bilanul termic se determin astfel:

QPr: Qr :

Q Pr =570292,9 [KJ/h] Entalpia reaciei de fermentaie alcoolic are valoarea: H=-117,7[KJ/mol]

Se determin debitul molar orar de glucoz care fermenteaz : moli/h glucoz care fermenteaz=1585,29 10 3 /180 8807,1 Entalpia reaciei va fi: H / = 8807,1 ( 117.7 ) [KJ/h] H / = -1241408,05[KJ/h] Q r =- H / =1036595,6 Q Pf = Pf Cp P t Pf = Pf Cp P (t Pf t ref ) unde: P f -debitul masic al plmezii fermentate, [kg/h] P f =7645 [kg/h] Cp Pf - cldura specific masic a plmezii fermentate, [KJ/(kggrad )]

Q Pi :

f

f

64

Cp Pf = X alcool Cp alcool + X apa Cp apa + X su Cp su unde: X alcool ,X apa ,X su - fraciile masice ale alcoolului, apei si substanei uscate din plmada fermentat, [adimensionale] Cp alcool ,Cp apa ,Cp su - cldurile specifice masice ale alcoolului, apei si substanei uscate [KJ/(kggrad )] X alcool =614,08 = 0,08 7645 6203,69 = 0,8 X apa = 7645

X su =1- ( X alcool + X apa ) =0,12 Din tabelele specifice se aleg : Cp alcool =2,43[KJ/(kggrad )] Cp apa = 4,186 [KJ/(kggrad )] Cp su =1,34[KJ/(kggrad )] nlocuind valorile in relatie se obine: Cp Pf =0,082,43+0,84,186+0,081,34 Cp Pf =3,65 KJ/(kggrad )] t Pf - emperatura plmezii fermentate, [C]. Se nlocuiesc valorile cunoscute in relatie se obine: Q Pf =76453,65 t Pf Q Pf =27904,2 t Pf [KJ/h]

Q CO :2

Q CO = M D CpCO t CO = M D CpCO (t CO t ref )2 2 2 2 2

unde: M D - debitul masic de CO 2 degajat, [Kg/h] M D = 675 [Kg/h] Cp CO - cldura specific masic a CO 2 , [KJ/(kggrad )] Cp CO = 0,83 [KJ/(kggrad )] t CO 2 - temperatura de ieire a CO 2 , [C]. t CO 2 =t Pf Se nlocuiesc valorile cunoscute in relatie i se obine: Q CO =6750,83 t CO 2 Q CO = 560,25 t Pf KJ/h]2 2 2 2

Q P 12 :65

Q P 12 = Q P 12

1,2 ( QPr + Qr ) 100 1,2 = ( 570292 ,9 + 1036595,6 ) 100

Q P 12 = 19282 [KJ/h]

Q:f

Qf = Qf

2 ( QPr + Qr ) 100 2 = ( 570292 ,9 + 1036595,6 ) 100

Q f = 32137,7 kj/kg nlocuind debitele termice n ecuaia de bilan se obine: 570292,9 + 1036595,6 = 27904,2 t Pf + 560,25 t Pf + 19282,6 + 32137,7 Se calculeaz temperatura de evacuare a plmezii fermentate t Pf = 55C Deoarece fermentarea are loc la 20C ceea ce implic utilizarea unui agent de rcire care s menin temperatura tancului de fermentare la 20C.Q

Q

Rcire la 20CQ

Q

Q Pf - debitul termic introdus de plmada fermentat, [KJ/h] Q Pfr - debitul termic evacuat cu plmada fermentat rcit, [KJ/h] Q i 20 - debitul termic introdus de apa de rcire, [KJ/h] Q e 20 - debitul termic evacuat de apa de rcire, [KJ/h]

Bilan termic Q Pf + Q i 20 = Q Pfr + Q e 2066

Parametrii care intervin n bilanul termic se determin astfel :

QPf : Q Pfr :unde:

Q Pf = 1534731 [kg/h] Q Pfr = Pf Cp Pf t Pfr = Pf Cp Pf (t Pfr t ref ) Pf-debitul masic al plmezii fermentate , [kg/h] Pf=7645[kg/h]

Deoarece prin rcire nu se schimb compoziia : Cp Pfr =3,65 [KJ/(kggrad )] t Pfr =20C Se nlocuiesc valorile cunoscute in relatie i se obine: Q Pfr =76453,6520 Q Pfr = 558085 [kg/h]

Q :i 20

Q i 20 = Ar20 Cp Ar t Pfr = Ar20 Cp Ar (t Pfr t ref )20 20

unde:

Ar 20 -debitul masic al apei de rcire, [kg/h] Cp Ar -cldura specific masic a apei de rcire, [KJ/(kggrad )] Cp Ar =4,186 [KJ/(kggrad )] t Pfr =20C20 20

Se nlocuiesc valorile cunoscute in relatie i se obine: Q i20 =Ar 20 4.186 20 Q i20 = 83,72A r 20 [KJ/h]

Q e 20 : Q e 20 = A20 Cp Arunde:20

20

t Ae 20 = Ar20 Cp A20 (t Ae 20 t ref )

A 20 - debitul masic al apei de rcire , [kg/h] Cp A -cdura specific masic a apei de rcire, [KJ/(kggrad )] Cp Ar =4,186 [KJ/(kggrad )] t Ae =50C20 20

Se nlocuiesc valorile cunoscute in relatie i se obine: Q e20 =Ar 20 4.186 50 Q e20 = 209,3A 20 [KJ/h] Se nlocuiesc valorile cunoscute n ecuaia de bilan termic: 1534731 + 83,72A 20 = 558085 + 209,3 A 20 A 20 =3333 [Kg/h]

67

7. Distilare P , P=7645 kg/h

p= p=0,722 kg/h =

Distilare Ab, Ab=722 kg/h

B B, B = 6924 kg/h

Se ntocmete schema echivalent pentru bilanul termic:Q

DistilareQ Q Q Q

Q=2% Q

Q Pfr - debitul termic evacuat cu plmada fermentat rcit, [KJ/h] Q Abv - debitul termic evacuat cu alcoolul brut aflat sub form de vapori , [KJ/h] Q B - debitul termic evacuat cu borhotul, [KJ/kg] Q p13 - debitul termic evacuate cu pierderile de substan, [KJ/h] Q distilare -debitul termic pierdut n mediul nconjurtor, [KJ/h] Q di -debitul termic introdus de agentul de nclzire, [KJ/h] Q de -debitul termic evacuate cu agentul de nclzire, [KJ/h] Bilan termic68

Q Pfr + Q di = Q Abv + Q B + Q p13 + Q distilare + Q de Parametrii care intervin n bilanul termic se determin astfel:

Qpf: Q di :

Q Pfr =558085 [KJ/h]

Se folosete ca agent de nclzire abur la p=2 ata Q di =A d hd // unde: A d - debitul masic de abur introdus, [Kg/h] // h d - entalpia aburului de 2ata, [KJ/kg] Q di = A d 2710 [KJ/h] Q Abv : Q Abv =Q Ab +Qv unde: Q Ab v - debitul termic necesar aducerii alcoolului brut la fierbere, [KJ/h] Q v -debitul termic necesar evaporrii alcoolului din alcoolul brut, [KJ/h] Q Ab : Q Ab = Ab Cp Ab t Ab = Ab Cp Ab (t Ab t ref ) unde: Ab - debitul masic de alcool brut, [kg/h] Ab=722 [kg/h] Cp Ab - cldura specific masic a alcoolului brut, [KJ/(kggrad )] Cp Ab = X alcool Cp alcool + X apa Cp apa unde: X alcool ,X apa ,fraciile masice ale alcoolului i apei, [adimensionale] Cp alcool ,Cp apa ,- cldurile specifice masice ale alcoolului i apei [KJ/(kggrad )]i

X alcool =

573,26 = 0.8 722 X apa =1- X alcool =0,2

Din tabelele specifice se aleg : Cp alcool =2,43[KJ/(kggrad )] Cp apa = 4,186 [KJ/(kggrad )] nlocuind valorile in relatie se obine: Cp Ab =0,82,43+0,24,186 Cp Ab =2,77 [KJ/(kggrad )] t Ab - temperatura de fierbere a alcoolului brut, [C] ;se aleg din tabelele specifice n funcie de coninutul de alcool din amestec ;pentru un coninut de alcool de 79,4 % (procente de mas )se alege:69

t Ab =80,8C Se nlocuiesc valorile cunoscute in relatie i se obine: Q Ab =7222,77 80,8 Q Ab = 161595,15 [KJ/h]

Qv:unde:

Q v =Ab I AbI Ab - cldura latent de vaporizare a alcoolului din alcoolul brut , [KJ/kg];se

alege din tabelele specifice n funcie de coninutul procentual de alcool din amestec i de temperatura la care are loc vaporizarea ;la un coninut de alcool de 79,4%,care se vaporizeaz la temperature de 80,8C, i corespunde:I Ab =4,061[KJ/kg]

Se nlocuiesc valorile cunoscute i se obine: Q v =7224,061 Q v =2932,04[KJ/h] Q Abv = 161595,15 + 2932,04 Q Abv =164527,19[KJ/h]

QB :unde:

Q B = B Cp B t B = B Cp B (t B t ref ) B - debitul masic de borhot, [kg/h] B = 6924 [kg/h] Cp B -cldura specific masic a borhotului, [KJ/(kggrad )] Cp B = X alcool Cp alcool + X apa Cp apa + X su Cp su

unde: X alcool ,X apa ,X su fraciile masice ale alcoolului , apei si substanei uscate [adimensionale] Cp alcool ,Cp apa ,Cp su -cldurile specifice masice ale alcoolului , apei si substanei uscate, [KJ/(kggrad )] X alcool =41,54 = 0,005 6924 6055,03 = 0,87 X apa = 6924 X su =1- ( X alcool + X apa ) =0,125

Din tabelele specifice se aleg : Cp alcool =2,43[KJ/(kggrad )] Cp apa = 4,186 [KJ/(kggrad )] Cp su =1,34[KJ/(kggrad )] nlocuind valorile in relatie se obine:70

Cp B =0,0052,43+0,874,186+0,1251,34 Cp B =3,81[KJ/(kggrad )] t B - temperatura de evacuare a borhotului, [C], care este egal cu temperatura de fierbere a alcoolului brut. t B =80,8C Se nlocuiesc valorile cunoscute in relatie i se obine: Q B =69243,81 80,8 Q B =2131539,5 [KJ/h]0,1 ( Q Abv + QB ) 100

Q P 13 :

Q P 13 = Q P 13 =

0,1 (164527 ,19 + 2131539 ,5) 100

Q P 13 =2296,06 [KJ/h]

Q distilare :Q distilare = Q distilare =2 ( Q Abv + QB ) 100 2 (164527 ,19 + 2131539 ,5) 100

Q distilare =45921,3 [KJ/h] Q de = Ad Cp apa t de = Ad Cp apa (t de t ref ) Cp apa =4,186 [KJ/(kggrad )] t de - temperatura de evacuare a agentului de nclzire, egal cu temperature de condensare a aburului, [C] t de =100C

Q de :

Se nlocuiesc valorile cunoscute in relatie i se obine: Q de =A d 4.186 100 Q de = 418,6A d [KJ/h] nlocuind debitele termice n ecuaia de bilan se obine: 558085+ 2710 A d = 164527,19 + 2131539,5 + 2296,06 + 45921,3 + 418,6 A d A d =780 [KJ/h] Vaporii de alcool brut obinui n urma distilrii sunt rcii i condenseaz (cednd cldura latent de vaporizare), n scopul supunerii alcoolului brut lichid rezultat operaiei de rafinare.

71

Q

Q

Rcirecondensare

Q

Q Q Abv - debitul termic introdus de vaporii de alcool brut, [KJ/h] Q Ab - debitul termic evacuat cu alcoolul brut lichid, [KJ/h] Q ci - debitul termic introdus de apa de rcire, [KJ/h] Q ce - debitul termic evacuat cu apa de rcire, [KJ/h] Bilan termic Q Abv + Q ci = Q Ab + Q ce Parametrii care intervin n bilanul termic se determin astfel:

QAbv: Q ci :

Q Abv =164527,19 [KJ/h]

Q ci = Aci Cp apa t ci = Aci Cp apa (t ci t ref ) unde: A ci - debitul masic al apei de rcire , [kg/h] Cp apa =4,186 [KJ/(kggrad )] t ci - temperatura la intrare a apei de rcire, [C] t ci =20C Se nlocuiesc valorile cunoscute in relatie i se obine: Q ci =A ci 4,18620 Q ci =83,72 A ci [KJ/h]

Q Ab :

Q Ab = Ab Cp Ab t Ab = Ab Cp Ab (t Ab t ref ) Q Ab =161595,15[KJ/h]

Se nlocuiesc valorile cunoscute i se obine: Q i20 =Ar 20 4.186 20 Q i20 = 83,72A r 20 [KJ/h]

Q ce :unde:

Q ce = Ac Cp apa t ce = Ac Cp apa (t ce t ref )72

t ce -temperatura la evacuare a apei de rcire, [C] t ce =80C Se nlocuiesc valorile cunoscute i se obine: Q ce =A c 4.186 80 Q ce =334,88 Ac Se nlocuiesc valorile cunoscute n ecuaia de bilan termic: 164527,19 + 83,72Ac = 161595,15 + 334,88Ac Ac = 11,67 [kg/h] 7. Rafinare Pornind de la schema pentru bilanul de materiale:

Ab,

Ab=722 kg/h

p= p=0,721 kg/h =

Rafinare

E, E=117 kg/h

A Ar, Ar = 604 kg/h

Se ntocmete schema echivalent pentru bilanul termic:Q

RafinareQ Q Q Q 73 Q=2% Q

unde: Q Ab -debitul termic introdus de alcoolul brut, [KJ/h] Q ri - debitul termic introdus de agentul de rafinare, [KJ/h] Q Arv - debitul termic evacuat cu vaporii de alcool rafinat, [KJ/h] Q E - debitul termic evacuat cu epuizatul, [KJ/h] Q re -debitul termic evacuat cu agentul de nclzire, [KJ/h] Q p14 -debitul termic evacuate cu pierderile de substan, [KJ/h] Q rafinare -debitul termic pierdut n mediul nconjurtor, [KJ/h] Bilan termic pentru operaia de rafinare Q Ab + Q ri = Q Arv + Q E + Q re + Q p14 + Q rafinare Parametrii care intervin n bilanul termic se determin astfel :

QAb: Q ri :

Q Ab =161595,15 [KJ/h]

Se folosete ca agent de nclzire la rafinare abur la p=2ata. // Q ri =Arh d unde: Ar-debitul masic de abur introdus, [Kg/h] // h d =entalpia aburului de 2 ata, [Kj/kg] // h d =2710 [Kj/kg] Se introduce valorile cunoscute in relatie si se obine: Q ri =Ar2710[KJ/h]

Q Arv :unde:

Q Arv =Q Ar + Q vapQ Arv -debitul termic necesar aducerii alcoolului rafinat la fierbere, [KJ/h] Q vap -debitul termic necesar evaporrii alcoolului din alcoolul rafinat ,

[KJ/h] Se calculeaz Q Arv conform relaiei: Q Arv = Ar Cp Ar t Ar = Ar Cp Ar (t Ar t ref ) unde: Ar - debitul masic de alcool rafinat, [kg/h] Ar = 604 [kg/h] Cp Ar -cldura specific masic a alcoolului rafinat, [KJ/(kggrad )] Cp Ar = X alcool Cp alcool + X apa Cp apa unde:74

X alcool ,X apa ,fraciile masice ale alcoolului i apei, [adimensionale] Cp alcool ,Cp apa ,-cldurile specifice masice ale alcoolului i apei [KJ/(kggrad )] X alcool =571,2 = 0.94 604 X apa =1- X alcool =0,06

Din tabelele specifice se aleg : Cp alcool =2,43[KJ/(kggrad )] Cp apa = 4,186 [KJ/(kggrad )] nlocuind valorile in relatie se obine: Cp Ar =0,942,43+0,044,186 Cp Ar =2,53KJ/(kggrad )] t Ar - temperatura de fierbere a alcoolului rafinat , [C] ;se aleg din tabelele specifice n funcie de coninutul de alcool din amestec ;pentru un coninut de alcool de 94,5% (procente de mas )se alege: t Ar =78,2C Se nlocuiesc valorile cunoscute i se obine: Q Arv =6042,53 78,2 Q Arv =119499 [KJ/h]

Q vap :Q vap =Ar I Ar unde:I Ar - cldura latent de vaporizare a alcoolului din alcoolul rafinat, [KJ/kg];se

alege din tabelele specifice n funcie de coninutul procentual de alcool din amestec i de temperatura la care are loc vaporizarea ;la un coninut de alcool de 94,5%,care se vaporizeaz la temperature de 78,2C, i corespunde: I Ar =3,768[KJ/kg] Se nlocuiesc valorile cunoscute in relatie i se obine: Q vap = 6043,768 Q vap = 2275,87[KJ/h] Q Arv =119499 + 2275,87 Q Arv =121774,87 [KJ/h] QE : unde: Q E = E Cp E t E = E Cp E (t E t ref ) E-debitul masic de epuizat, [kg/h] E=117 [kg/h] Cp E -cldura specific masic a epuizatului, [KJ/(kggrad )]75

Cp E = X alcool Cp alcool + X apa Cp apa X alcool ,X apa ,fraciile masice ale alcoolului i apei din epuizat, [adimensionale] Cp alcool ,Cp apa ,-cldurile specifice masice ale alcoolului i apei [KJ/(kggrad )] X alcool =0,936 = 0.008 117 X apa =1- X alcool =0,992

unde:

Din tabelele specifice se aleg : Cp alcool =2,43[KJ/(kggrad )] Cp apa = 4,186 [KJ/(kggrad )] nlocuind valorile in relatie se obine: Cp E =0,0082,43 + 0,9924,186 Cp E = 4,17 [KJ/(kggrad )] t E - temperatura de evacuare a epuizatului, [C] ;este egal cu temperatura de fierbere a alcoolului rafinat. t E =78,2C Se nlocuiesc valorile cunoscute in relatie i se obine: Q E =1174,17 78,2 Qe=38153 [KJ/h]

Q P 14 :Q P 14 = Q P 140,1 ( Q Arv + QE ) 100 0,1 = (121774,87 + 38153 ) 100

Q P 14 =159,92 [KJ/h]

Q rafinare:Q rafinare = Q rafinare2 ( Q Arv + QE ) 100 2 = (121774,87 + 38153 ) 100

Q rafinare =3198,55 [KJ/h]

Q re :Prin cedarea cldurii, aburul se condenseaz:76

Q re = Ar Cp apa t re = Ar Cp apa (t re t ref ) t re -temperatura de evacuare a agentului de nclzire, egal cu temperatura de condensare a aburului, [C] t re =100C Se nlocuiesc valorile in relatia i se obine: Q re =Ar4,186100 Q re =418,6Ar [KJ/h] nlocuind debitele termice n ecuaia de bilan: 161595,15 + 2710Ar = 121774,87 + 38153 + 418,6Ar + 159,92 + 3198,55 Ar=1.35 [KJ/h] Vaporii de alcool rafinat obinui n uma rafinrii sunt rcii i condensai (cednd cldur latent de vaporizare), n scopul obinerii alcoolului rafinat lichid.Q

Q

Rcirecondensare

Q

Q Q Arv -debitul termic introdus de vaporii de alcool rafinat, [KJ/h] Q Ar - debitul termic evacuat cu alcoolul rafinat lichid, [KJ/h] Q condi - debitul termic introdus de apa de rcire, [KJ/h] Q conde - debitul termic evacuat cu apa de rcire, [KJ/h] Bilan termic Q Arv + Q condi = Q Ar + Q conde Parametrii care intervin n bilanul termic se determin astfel:

QArv :

Q Arv = 121774,87 [KJ/h]77

QAr : Q condi :

Q Ar = 119499 [KJ/h]

Q condi = Acondi Cp apa t condi = Acond Cp apa (t condi t ref ) unde: A condi - debitul masic al apei de rcire , [kg/h] Cp apa =4,186 [KJ/(kggrad )] t condi -temperatura la intrare a apei de rcire , [C] t ci =20C Se nlocuiesc valorile cunoscute in relatie i se obine: Q condi =A c 4,18620 Q condi =83,72 A ci [KJ/h] Q conde : unde: Q conde = Acond Cp apa t conde = Acond Cp apa (t conde t ref )

t conde -temperatura la evacuare a apei de rcire, [C] t conde = 78C Se nlocuiesc valorile cunoscute in relatie i se obine: Q conde =A cond 4,18678[KJ/h] Q conde =336,5 A cond [KJ/h] Se nlocuiesc valorile n ecuaia de bilan termic: 121774,87 + 83,72 A cond = 119499 + 336,5 A cond A cond =9 [kg/h]

78

79

Operaia 1 Fierbere Sub presiune

Debite termice intrate Denumire SimDebit bol 2 3 4 Debitul termic introdus cu Qcm 203048,4cerealele fierte Debitul termic introdus cu apa pentru fierbere Debitul termic introdus cu cerealele fierte Debitul termic introdus cu apa de rcire Q Af

UM 5Kj/h Kj/h

2846332,8

Rcire la 55C

QCf Qi 55

2937558 708053,52

Kj/h Kj/h

Zaharificare

Debitul termic introdus cu cerealele zaharificate

Q55

1607347,1

Kj/h

nsmna Debitul termic introdus cu cerealele zaharificate rercite Debitul termic introdus de drojdie

Qcz

1533507,3 142,8

Kj/h

cerealele fierte Debitul termic pierdut n mediul exterior Debitul termic evacuat cu pierderile de substan Debitul termic evacuat cu cerealele rcite Debitul termic evacuat cu apa de rcire Debitul termic pierdut n mediul exterior Debitul termic evacuat cu pierderile de substan Debitul termic evacuat cu cerealele zaharificate Debitul termic pierdut n mediul nconjurtor Debitul termic evacuat cu pierderile de substan Debitul termic evacuat cu plmada nsmnat Debitul termic pierdut n mediul exterior Debitul termic evacuate cu pierderile de substanta

Debite termice evacuate Denumire Sim Debit bol 6 7 8 Debitul termic evacuat cu QCf 2937558QPf Q p7 Q55 Qe 55 Q p 55 Q p8 QCz Qz Q p9 QPi

UM 9Kj/h Kj/h Kj/h Kj/h Kj/h Kj/h Kj/h Kj/h Kj/h Kj/h Kj/h

60984,16 54890 1607347,1 1947216,2 72874,95 18155,33 1533502,8 32147 32147 1505486,2 30672,9 4600,93

QD

Kj/h

Qi QP10

Kj/h Kj/h

81

1 Rcire la 20C

2Debitul termic introdus cu plmada nsmnat Debitul termic introdus cu apa de rcire

3QPi Qi 20

4 1505486,2 1795111,6

5Kj/h Kj/h

6Debitul termic evacuat cu plmada recirculat Debitul termic evacuat cu apa de rcire Debitul termic pierdut n mediul exterior Debitul termic evacuat cu pierderile de substan Debitul termic evacuat cu plmada fermentat Debitul termic evacuat cu CO 2 Debitul termic pierdut n mediul exterior Debitul termic evacuat cu pierderile de substan Debitul termic evacuat cu vaoprii de alcool brut Debitul termic evacuat cu agentul de nclzire Debitul termic evacuat cu borhotul Debitul termic pierdut n mediul exterior Debitul termic evacuat cu pierderile Debitul termic evacuat cu alcoolul brut lichid Debitul termic evacuat cu agentul de rcire Debitul termic evacuat cu agentul de nclzire Debitul termic evacuat cu epuizatul Debitul termic pierdut n mediul exterior Debitul termic evacuat cu pierderile

7QPr Qe 20 Q20 Q p11 QPf QCO 2 Qf Q p12 Q Abv Qde QB

8 570292,9 2692667,5 30109,7 7527,4 1534731 30813,75 32137,7 19282,6 164527,19 326508 2131539,5

9Kj/h Kj/h Kj/h Kj/h Kj/h Kj/h Kj/h Kj/h Kj/h Kj/h Kj/h Kj/h Kj/h

Fermentare

Debitul termic introdus cu plmada recirculat Debitul termic introdus n urma desfurrii fermetaiei alcoolice

QPr Qr

570292,9 1036595,6

Kj/h Kj/h

Distilare

Debitul termic introdus cu plmada fermentat Debitul termic introdus cu agentul de nclzire Debitul termic introdus de agentul de rcire

QPfr Qdi Qci

558085 2113800 877,01

Kj/h Kj/h Kj/h

Qdistilare 45921,3 Q p13 Q Ab Qce Qre QE Qrafi nare

2296,06 161595,15 3908.08 565.11 38153 3198.55 159.92

Kj/h

Kj/h Kj/h Kj/h

Rafinare

Debitul termic introdus cu alcoolul brut lichid Debitul termic introdus cu agentul de nclzire Debitul termic introdus cu agentul de condensare

Q Ab Qri Qcondi

161595,15 1636840 753,4882

Kj/h Kj/h

Kj/h

Kj/h Kj/h

Q p14

83

VERIFICAREA NCHIDERII BILANULUI TERMIC Se demonstreaz corectitudinea calculelor prin verificarea nchiderii bilanului.Se pornete de la legea conservrii cldurii: Debite termice intrate n proces =Debite termice evacuate din process Aceast lege aplicat procesului tehnologic considerat are expresia: Debite termice intrate:QCm + Q Af + QCf + Qi 55 + Q55 + QCz + QD + QPi + Qi 20 + QPr + Qr + QPf + Qdi + Qci + Q Ab + Qri + Qcondi

Debite termice evacuate:

QC f + QPf + Q p 7 + Q55 + Qe55 + Q p 55 + Q p8 + QC z + Q z + Q p 9 + QPi + Qi + Q p10 + QPr + Qe 20 + Q20 + Q p11 + QPf + + QCO2 + Q f + Q p12 + Q A bv + Qde + QB + Qdistilare + Q p13 + Q Ab + Qce + Q Arv + Qre + QE + Qrafinare + Q p14 + Qconde + Q Ar + Qvap

Debitul termic intrat: 203048.4 + 2846332.8 + 2937558 + 708503.52 + 1607347.1 + 1533507,3 + 142.8 + 1505486.2 + 1795111.68 + 570292.9 + 1036595.6 + 558085 + 2113800 + 977.01 + 161595.15 + 1636840 + 753.48 = 18713249.94 Debitul termic evacuat: 2937558 + 60984.16 + 54890 + 1607347.1 + 1947216.27 + 72874.95 +18155.33 + 1533502.8 + 32147 + 32147 + 1505486.2 + 30672.9 + 4600.93 + 570292.9 + 2692667.5 + 30109.7 + 7527.4 + 1534731 + 30813.75 + 32137.7 + 19282.6 + 164527.19 +326508+ 2131539.5 + 45921.3 + 2296.06 + 161595.15 + 3908.04 + 121774.87 + 565.11 + 381153 + 3198.55 + 159.92 + 3028.5 + 119499+ 2275.87 = 17880095.2518713249 ,94 17880095 ,25 x100 = 4,6% ~ 5% 17880095 ,25

=

Diferena dintre cele dou debite termice este foarte mic, corespunznd unei erori induse de neglijarea n calcule a zecimalelor i de aproximare a cldurilor valorilor specifice.

4.2. BILANUL ENERGETIC AL OPERAIILOR E = px dE - energia consumata (kwh) P - puterea motorului (kw) - timpul de functionare Calculul bilantului energetic la precuratire Consumul de energie al transportului elevator : E = 1.5x5.5 = 6.64 kwh Consumul de energie al tarului aspirator : E = 1.3x1 = 1.3 kwh Calculul bilantului energetic la macinare. Consumul de energie al morii. E = 22x6.89 = 151.6 kwh Calculul bilantului energetic la fierbere. Consumul bilantului energetic al pompei. E = 1.6x0.11 = 0.17 kwh Consumul de energie al agitatorului. E = 0.5x6 = 3 kwh Calculul bilantului energetic la zaharificare. Consumul de energie al pompei. E = 1.6x0.11=0.17 kwh Consumul de energie al schimbatorului de caldura. E = 1.6x1=1.6 kwh Calculul bilantului energie la fermentare. Consumul de energie al pompei. E = 1.6x0.11= 0.17 kwh

85

Consumul de energie al agitatorului. E = 0.5x6 = 3 kwh Calculul bilantului energetic la distilare. E = 1.2x2.57 = 3.22 kwh Calculul bilantului energetic la rafinare. E = 8 kwh

5. UTILAJE TEHNOLOGICE5.1. DIMENSIONAREA TEHNOLOGIC. 5.1.1. Determinarea dimensiunii plamaditorului. Volumul cerealelor prelucrate in 24 ore este : V = m/-10360/2.14 = 4841.12 = 484.1 m3 Volumul cerealelor prelucrat la fermentare : V = v+ vx 20% V = 484.1+ 484.1x 20% =580.93 m3 = 581 m3 Volumul necesar pentru un schimb este : V/3 = 193.64 m 3 /8h=194 m3 /8h Volumul aparatului de plamadire se va lua ca fiind o treime din necesarul pentru un schimb, dar tinandu-se cont ca volumul util Vu este : Vu = 0.7x Vp 193.64/3 -0.7 x Vp Vp = 92.20 m3 , Vp -volumul plamaditorului

Volumul aparatului de plmdire va fi : Vp D2/4(H + h/3) D diametrul plmditorului H inlimea prii cilindrice h inlimea prii conice H 0.35D H 0.11 0.125D Vp = D2/4(0.35D+0.21D/3)

86

5.1.2. Determinarea dimensiunii zaharificatorului Raportul dintre diametrul si inaltimea partii zaharificatorului (cilindrica si conica) este : H 0.35 D D = 4M h 0.35x 4 = 0.14 m h = 0.1.......0.125 D h = 0.11x 4 0.44 m H - inltimea prtii cilindrice D diametrul h inltimea prtii conice Volumul zharificatorului cu fund sferic se calculeaz cu formula: V =0.785D2H+ 1/3h2(3r-h) R=D 2 + 4h 2 4 2 + 4(0,44) 2 = = 4,76 = 5 8h 8 x0,44

V = 0.785x 16x 1.4x 1*3x 3.14x 0.193x 13.84 = 20.34 m3 Volumul util al zaharificatorului este 0.7-0.75 din volumul total. Vutil = 0.7x v- 0.7x 20.34 = 14.24 Dac partea inferioara a zaharificatorului este conic volumul total va fi : V= D2/4x (H+ h/3) = 16/4(1.4x 0.44/3) = 6.18 m3 Volumul geometric total al aparatului de zaharificare pentru 100 dal spirt brut pe 24 h este de 1.08 m3 la un singur fierbtor pe o operaie de 1.21 m3 la 2 fierbtoare pe o operaie si de 1.43 m3 la 3 fierbtoare pe o operaie. 5.1.3. Determinarea dimensiunii principale i a numarului de linuri de fermentare