Проект дрожжевого отделения БЗХ мощностью 30000 тонн кормовых дрожжей высшего сорта в год

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Курсовой проект

Проект дрожжевого отделения БЗХ мощностью 30000 тонн кормовых дрожжей высшего сорта в год.

Содержание

Введение

Теоретическая часть

Характеристика кормовых дрожжей

Характеристика микрофлоры дрожжевого производства

Выращивание дрожжей

Среды применяемые для производства кормовых дрожжей

Описание технологической схемы

Исходные данные

Материальный баланс

Предварительный расчет

Дрожжевое отделение

Часовой баланс дрожжевого отделения

Выводы

Список использованной литературы

Введение

В связи с сокращением запасов ископаемого органического сырья в последние годы во всем мире уделяется серьезное внимание вопросам химической и биотехнологической переработки биомассы растительного сырья (фитомассы) - древесины и сельскохозяйственных растений. В отличие от ископаемых источников органического сырья запасы фитомассы возобновляются в результате деятельности высших растений. Ежегодно на нашей планете образуется около 200 млрд. т. растительной целлюлозосодержащей биомассы. Переработка биомассы растительного сырья базируется в основном на сочетании химических и биохимических процессов.

Гидролиз растительного сырья - наиболее перспективный метод химической переработки древесины, так как в сочетании с биотехнологическими процессами позволяет получать кормовые и пищевые продукты, биологически активные и лекарственные препараты, мономеры и синтетические смолы топливо для двигателей внутреннего сгорания и разнообразные продукты для технических целей. В настоящее время гидролизная промышленность занимает ведущее место в мире по выработке основных видов продукции: кормовых дрожжей и технического этанола.

Кормовые дрожжи вырабатываются с использованием следующих видов углеводного сырья: гидролизатов древесины и растительных отходов сельскохозяйственного производства и обесспиртованной барды гидролизно-спиртового производства, сульфитных щелоков и предгидролизатов сульфатно-целлюлозного производства. Кормовые дрожжи вырабатываются на специализированных гидролизно-дрожжевых заводах, а также на заводах спиртодрожжевого, фурфурольно-дрожжевого и ксилитно-дрожжевого профилей.

Гидролизные дрожжи вследствие высокого содержания в них полноценных, хорошо усвояемых белков, биологически активных веществ, витаминов, ферментов, гормонов и микроэлементов применяются в качестве корма для домашних животных и птиц. Добавка кормовых дрожжей к растительным кормам, богатым углеводами, значительно улучшает их качество и повышает биологическую ценность. Белковые кормовые дрожжи по питательности и усвояемости не уступают кормам животного происхождения. В дрожжах содержится 46-55 % белка, который в свою очередь содержит все жизненно необходимые аминокислоты. В золе кормовых дрожжей содержатся также ценные для животных и птиц макро- и микроэлементы.

Таким образом, кормовые дрожжи, выращенные на гидролизных средах, богаты многими витаминами, входящими в состав различных ферментативных систем и участвующими в белковом и углеводном обмене, окислительно-восстановительных и других биохимических процессах. Содержащиеся в дрожжах ферменты, гормоны и другие продукты микробиологического синтеза играют важную роль в улучшении обмена веществ в организме животных и птиц.

В данной работе рассматривается проект дрожжевого отделения БХЗ мощностью 30 тыс. тонн кормовых дрожжей высшего сорта в год.

дрожжи микрофлора белковый баланс

Характеристика кормовых дрожжей

Питательная ценность кормовых дрожжей зависит от их химического состава. Дрожжи содержат:

Истинный белок 36-48%

Углеводов 18,5-30%

Липиды (жиры) 2-5%

Жирных кислот 2%

Неорганические соединения до 10%

По аминокислотному составу микробный белок близок к животному. На содержание общего белка влияет углеводный состав субстрата, условия культивирования и сушки дрожжей, в то время как соотношение незаменимых аминокислот от этих факторов практически не зависит. На аминокислотный состав влияют условия минерального питания дрожжей, в частности содержание в гидролизате соединений P, N, K. Кормовая ценность дрожжей зависит также от содержания витаминов. Основными по количественному содержанию являются витамины группы В: холин, никотиновая и пантотеновая кислоты, рибофлавин, тиамин, пиридоксин, биотин, фолиевая кислота и другие, также эргостерин (провитамин D₂). Провитамин D₂ ( эргостерин) под воздействием УФ превращается в витамин D.

Основными жирными кислотами, входящими в состав липидов дрожжей, являются пальмитиновая, олеиновая и линолевая. Их суммарное содержание составляет около 2% от массы абсолютно сухих дрожжей. Кроме того, найдены каприновая, ундекановая, лауриновая, миристиновая, пентадекановая, маргариновая, линолевая и другие жирные кислоты. На состав липидов влияют условия культивирования дрожжей и химический состав субстрата.

Кормовые дрожжи должны изготовляться в соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологическому регламенту, утвержденному в установленном порядке.

В зависимости от показателей качества кормовые дрожжи подразделяют на 5 групп: высшую, первую, вторую, третью, четвертую.

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

Характеристика микрофлоры дрожжевого производства

Промышленное производство товарной микробной биомассы осуществляется путем непрерывного аэробного культивирования аспорогенных дрожжей в нестерильных условиях. По классификации Лоддера и Крегер пан Рей эти микроорганизмы отнесены к классу несовершенных грибов Fungi imperfecti. Отличительной особенностью микроорганизмов этого класса является их неспособность образовывать аско-споры и отсутствие полового процесса. Представители порядка Сгурtососса1еs, как правило, не образуют истинного мицелия, либо он слабо развит, но образуют ложный мицелий (псевдомицелий) из отдельных клеток дрожжей.

Ниже приведена схема классификации аспорогенных дрожжей:

В гидролизно-дрожжевом производстве в состав производственных ассоциаций входят в качестве основных культур и примесей микроорганизмы, относящиеся к следующим родам и видам: род Candida, виды -- С. scotti, С.tropicalis, С. utilis, С. mesenterica, С. parapsilosis, С. glaebosa, С. vini, С. intermedia, С. guilliermondii, С. Melinii и др.; род Trichosporon, виды -- Тr. cutaneum, Тr. pulluans, Тr. aculeatum и др.; род Torulopsis, виды -- Т. holmii, Т. candida, Т. inconspienax, Т. famata, Т. sphaerica и др.

В ферментаторах дрожжевого производства также часто встречаются дрожжи рода Cryptococcus (например Cr. terreus). В микробных ассоциациях некоторых заводов используют дрожжи Hansenula anomala, относящиеся к одноклеточным спорообразующим грибам. В биомассе действующих предприятий почти повсеместно содержатся также дрожжи Zygofabospora marxiana (по В. И. Кудрявцеву) в качестве нежелательной примеси. Определение видовой принадлежности микроорганизмов зачастую затруднено и не всегда строго обосновано. В некоторых случаях применяют термин specia (sp.), например Cryptococcus sp.

В пределах каждого биологического вида выделяют различные штаммы, под которыми понимают культуры микроорганизмов с наследуемой однородностью и специфичностью свойств. Формирование штаммов происходит главным образом под влиянием состава субстрата и условий культивирования.

Производственным штаммам дрожжей присваивается шифр, состоящий из сокращенного наименования завода (например: К--Канский, Р -- Речицкий, Вж --Волжский, Вг -- Волгоградский, Лд -- Ленинградский и т. п.) и порядкового номера выделенного штамма. Иногда применяют более сложную нумерацию шифров. В частности, шифр Тул-6 Хор. означает, что штамм Тул-6 (Тулунского завода) адаптирован в условиях Хорского завода и приобрел свои отличительные особенности. Шифр КС расшифровывается как Кандида скотти. Имеются и другие системы нумерации штаммов.

Продуцентами микробной биомассы в гидролизно-дрожжевом производстве являются следующие штаммы: С. scottii: КС-2, Тул-6, К-1, Тул-1. Астр-1 и др.; С.tropicalis: Тав-1, Хор-9, Р-5, Лоб-2 и др.; Тr.cutaneum: Вг-6, Лд-10, Кир-3, Вж-1 и др.; Н. anomala: Кир-5, Бц-3 и др.

Характеристика некоторых производственных штаммов дрожжей приведена ниже.

В связи с нестерильностью процесса аэробной ферментации на каждом предприятии развивается весьма гетерогенная по составу промышленная ассоциация микроорганизмов, причем относительное содержание штаммов в зависимости от химического состава субстрата и условий культивирования колеблется в широких пределах. При определении состава микрофлоры подсчитывают число колоний интересующего штамма, выросших на чашках Петри с суслом-агаром, и относят их к общему числу колоний в процентах.

На большинстве гидролизно-дрожжевых заводов основу ассоциаций составляют дрожжи С. scottii. В частности, относительное содержание штамма Тул-6 в некоторых заводских ассоциациях составляет 70--90%, КС-2 --50--70%. Эти дрожжи обладают высокой продуктивностью и качеством, они полностью флотируются и хорошо сепарируются. Однако эти штаммы недостаточно устойчивы и конкурентоспособны и зачастую вытесняются менее продуктивными культурами. Для нестерильных условии характерна незащищенность производства от менее урожайной, но более стойкой микрофлоры. Этот нежелательный процесс чаще происходит при переработке субстратов с низкой биологической доброкачественностью. Устойчивость высокопродуктивных селекционированных штаммов возрастает при повышении доброкачественности субстрата и регулярном подсеве чистой культуры дрожжей. Более устойчивы к ингнбирующим факторам среды С. tropicalis, Тr. cutaneum, а также многие дрожжи-примеси.

Дрожжи Тr. Cutaneum имеют сравнительно невысокую скорость роста, но обеспечивают более глубокую ассимиляцию органических веществ субстрата, в частности органических кислот. В связи с этим их применяют не только при ферментации исходного сусла, но также при биохимической переработке отработанной культуральной жидкости. Эта культура эффективна при переработке сусла на основе обесспиртованной барды, имеющей повышенное содержание органических кислот. Включение этих дрожжей в количестве 20--30 % от состава заводских ассоциаций позволяет более полно использовать компоненты питательной среды.

Целесообразность выращивания такой ассоциативной (смешанной) культуры также связана с положительным типом взаимодействия между дрожжами С. scottii и Тr. cutaneum, которое относят к мутуализму -- стимулированию роста того и другого вида. Стимулирующее влияние основной культуры отмечено и на другие дрожжи-примеси, что, возможно, связано с выделением в культуральную жидкость витаминов. Явление мутуализма способствует подбору устойчивых продуктивных ассоциаций, но затрудняет борьбу с сопутствующей дрожжевой микрофлорой. Отрицательного взаимодействия (антагонизма) между основной культурой и дрожжами-примесями не отмечено.

Дрожжи С. tropicalis не могут рекомендоваться в качестве промышленных продуцентов, так как в определенных условиях некоторые штаммы этого вида обладают патогенными свойствами, т. е. способны вызывать инфекционные заболевания (кандидомикозы). Патогенные свойства проявляют также представители С. albicans и Zyg. marxiana. В связи с этим на предприятиях осуществляется систематический контроль и регулирование видового состава дрожжей с целью предотвращения использования патогенных культур в производстве.

Наряду с дрожжами в составе заводских популяций микроорганизмов в виде инфекции может присутствовать бактериальная микрофлора, плесневые грибы и реже актиномицеты. Для гидролизных сред характерно очень низкое содержание аминокислот, в связи с чем развитие бактериальной микрофлоры ограниченно. Развитие спорообразующих бактерий приводит к бактериальной обсемененности товарных дрожжей, которая в соответствии с действующими нормами не должна превышать 150 тыс. микробных клеток в I г продукта. Бактерии и плесневые грибы легче выводятся из производственного цикла по сравнению с дрожжами-примесями.

Для борьбы с посторонней микрофлорой в дрожжевом производстве применяют разнообразные методы: изменение параметров культивирования (рН, температуры, расхода воздуха, КС1 и пр. питательных солей), регулярную стерилизацию оборудования и др. Наиболее важное значение имеет массированный подсев чистых культур продуктивных штаммов дрожжей.

Выращивание дрожжей

Культивирование микроорганизмов - это сложный биотехнологический процесс, включающий микробиологические, биофизические, химические, физико-химические, диффузионные и гидродинамичеекие процессы. Вместо терминов культивирование или выращивание дрожжей в последнее время используют более краткий и универсальный термин -- ферментация, широко применяемый в различных биотехнологических производствах. Ферментацией называются процессы биохимической переработки органического сырья с помощью микроорганизмов или микробных ферментов.

Культивирование микроорганизмов осуществляется в биохимических реакторах (биореакторах), которые в дрожжевом производстве называют ферментаторами, ферментерами. Ферментатор -- аппарат для глубинного культивирования микроорганизмов. Этот термин используется в каталогах ферментационного оборудования для производства микробного белка.

На скорость накопления биомассы дрожжей большое влияние оказывает концентрация РВ в субстрате. В промышленных условиях при содержании РВ выше 1,8--2,0% происходит неполная их утилизация, и выращивание дрожжей идет медленно. До последнего времени сусло при подаче на выращивание разбавляли водой до содержания РВ 1,6--1,8%. Целесообразнее разбавлять сусло последрожжевой бражкой с целью более глубокого использования пентозных сахаров, минеральных солей, повышения выхода товарных дрожжей, экономии свежей воды и сокращения объема сточных вод. Однако на разбавление сусла может быть использовано только не более 30--40% последрожжевой бражки, так как при этом возрастает концентрация вредных примесей в субстрате. Концентрация РВ в сусле может быть значительно увеличена до 3-- 5%, но при этом в среде должно быть достаточное количество растворенного кислорода.

При переработке неразбавленных гидролизатов с концентрацией РВ 3--5% повышается производительность аппаратов, сокращается объем сточных вод и появляется возможность их упаривания.

Переработку концентрированных сред можно осуществить: 1) применением рациональной схемы подготовки субстрата, уменьшающей количество ингибирующих факторов в среде; 2) созданием и использованием дрожжерастительных аппаратов интенсивного массообмена (с наибольшей степенью насыщенности среды кислородом); 3) обогащением субстратов необходимыми стимуляторами роста; 4) селекцией урожайных и устойчивых культур дрожжей, пригодных для выращивания на этих средах.

Процесс выращивания кормовых дрожжей осуществляется при энергичном потреблении кислорода. Это -- процесс аэробный. Количество потребляемого кислорода достигает 80% от получаемого сухого вещества дрожжей. Так как дрожжи усваивают только мелкодиспергированный, растворенный в жидкой среде кислород, количество его должно быть достаточным для нормального размножения и роста дрожжей. Максимальная растворимость кислорода в сусле при температуре 30?С составляет около 7 мг/л. При снижении концентрации его до 2 мг/л размножение дрожжей почти прекращается. Поэтому с целью получения максимальных выходов биомассы выращивание дрожжей ведется при непрерывном и интенсивном продувании среды воздухом.

Для снижения расхода воздуха, а, следовательно, расхода электроэнергии нужно обеспечить максимальное распыление воздуха в среде, на которой выращиваются дрожжи. На скорость прироста дрожжей влияет также перемешивание окружающей среды. Хорошее перемешивание способствует диспергированию и растворению кислорода. ускорению проникновения его и питательных веществ в дрожжевые клетки, а также удалению продуктов их обмена.

Воздух, подаваемый в дрожжерастильные аппараты, должен быть максимально чистым и не зараженным посторонними микроорганизмами. Забор его осуществляется из атмосферы, удаленной от запыленных и загрязненных мест. Для освобождения воздуха от механических примесей на всасывающей линии ставят жалюзные решетки или фильтры, в которых происходит обеспыливание воздуха.

Технология получения белковых кормовых дрожжей разделяется на следующие стадии:

1) подготовку питательной среды;

2) выращивание дрожжей;

3) сгущение дрожжевой суспензии;

4) упаривание сгущенной дрожжевой суспензии;

5) сушку дрожжей;

6) упаковку и складирование товарных дрожжей.

Все производственные процессы непрерывны. Основным является процесс выращивания, или накопления, дрожжевой массы. При выращивании дрожжей на питательной среде, обогащенной кислородом, протекают сложные ферментативные процессы, обеспечивающие синтез белка, витаминов и других биологически активных веществ дрожжевой клетки. В благоприятных условиях дрожжи быстро размножаются, растут, накапливая биомассу. Для получения максимальных выходов биомассы дрожжей необходимо обеспечивать оптимальные условия выращивания.

Аппараты, служащие для выращивания кормовых дрожжей, называются дрожжерастительными аппаратами, или инокуляторами.

Среды применяемые для производства кормовых дрожжей

Получение кормовых дрожжей основано на максимальной скорости образования дрожжами биомассы в питательной среде, содержащей все элементы, необходимые для их жизнедеятельности.

В промышленных условиях для производства кормовых дрожжей применяют следующие питательные среды (субстраты):

1. Пентозно-гексозные гидролизаты, получаемые при гидролизе всех полисахаридов, содержащихся в растительном сырье. Эти гидролнзаты представляют собой сложную смесь различных органических соединений, утилизируемых дрожжеподобными грибами. К ним относятся гексозные (глюкоза, фруктоза, манноза, галактоза) в пентозные (ксилоза, арабиноза) сахара. В качестве энергетического материала дрожжи используют также органические кислоты -- уксусную и частично левулиновую.

2. Гексозные-гидролизаты, получаемые гидролизом целлолигнина, который остается после удаления пентозанов при получении фурфурола или ксилита.

3. Предгидролизаты, состоящие из продуктов гидролиза гемицеллюлоз. Они получаются при водном или кислотном гидролизе гемицеллюлоз древесины, используемой в дальнейшем для получения высококачественной сульфатной (кордной) целлюлозы. Водные предгидролизаты, содержащие декстрины, предварительно инвертируются.

4. Сульфитный щелок, получаемый при варке хвойной и лиственной древесины и содержащий гексозы, пентозы и органические кислоты.

5. Барда гидролизно- и сульфитно-спиртовых заводов, состоящая из пентоз и органических кислот.

6. Отеки, получаемые при производстве кристаллической ксилозы и глюкозы из различных растительных отходов.

Для выращивания кормовых дрожжей необходимо получить биологически доброкачественные субстраты, что осуществляется в ходе технологического процесса подготовки гидролизатов и других сред к биохимической переработке. Эта подготовка состоит в инверсии декстринов и олигосахаридов до моносахаридов, нейтрализации избыточной кислотности, осветления, очистки, охлаждения до оптимальной температуры и освобождения от вредных веществ, неблагоприятно отражающихся на размножении и росте дрожжей. Послеспиртовая барда по сравнению с гидролизным суслом является в значительной степени подготовленной и облагороженной предшествующим процессом спиртового брожения.

Для нормальной жизнедеятельности дрожжей и интенсивного биосинтеза белка субстрат должен содержать, кроме гексозных и пентозных сахаров, органических кислот, также азот, фосфор, калий и микроэлементы. Последние в гидролизных средах имеются. Они переходят в раствор из сырья, с водой, при коррозии аппаратуры.

Описание технологической схемы

В дрожжевом производстве применяется сочетание различных методов последовательного сгущения и обезвоживания микроорганизмов: ферментация ->флотация->сеперация-> выпарка->сушка. Некоторые предприятия работают по более простым схемам, например, ферментация->флотация-> сепарация->сушка; ферментация->сепарация->выпарка-> сушка.

Рассмотрим технологическую схему получения кормовых дрожжей, принятую на большинстве специализированных заводов гидролизно-дрожжевого профиля.

На ферментатор непрерывного действия поступает подготовленный субстрат с концентрацией РВ 1,2-1,6%. Туда же поступает аммиачная вода и воздух. Процесс ферментации происходит при Т=35-38 С, рН=4,5-5,8, в течении 5-6 часов. В процессе выращивания кормовых дрожжей изменяется величина рН субстрата. Для ее корректировки в ферментатор подается раствор аммиачной воды.

Дрожжевая суспензия отбирается из ферментатора с концентрацией дрожжей 30 г/л по прессованным дрожжам. Флотатор представляет из себя цилиндрическую емкость с внутренней обечайкой. Кольцевое пространство между стенками цилиндров разделено не доходящими до дна стенками на пять секции; между первой и пятой секциями сплошная перегородка. Дрожжевая суспензия поступает самотеком в первую секцию, где происходит флотирование основного количества дрожжей. Культуральная жидкость последовательно проходит через остальные секции, где флотационное выделение дрожжей обеспечивается путем подачи воздуха. Оптимальный расход воздуха составляет 2,3--2,5 м³/мин на 1 м³ дрожжевой суспензии.

Образующаяся при флотировании пена попадает во внутренний цилиндр, где подвергается механическому и химическому пеногашению с использованием олеиновой кислоты, технического жира или соапстока. Расход химического пеногасителя около 25 кг/т дрожжей. Сгущенная дрожжевая суспензия из центрального цилиндра флотатора через газоотделитель 3 отбирается в сборник дрожжевой суспензии.

На процесс ферментации и флотации подается большое количество воздуха. Этот воздух и воздух из газоотделителей подвергается очистке от живых клеток на скруббере Вентури и брызгоуловителе.

Дальнейшее сгущение дрожжевой суспензии производится сепарационным методом с применением жидкостных центробежных сепараторов.

Дрожжевая суспензия через промежуточные сборники и проходит последовательно через первую и вторую ступень сепарации с соответствующим повышением концентрации до 300--400 и 500 -600 г/л по прессованным дрожжам (7,5--10 и 12,5--15 % по сухим веществам).

Исходная дрожжевая суспензия поступает в сепаратор сверху; проходя между вращающимися тарелками, расположенными на расстоянии 0,8--1 мм; дрожжевые клетки отбрасываются к периферии аппарата и выводятся в виде дрожжевого концентрата. Более легкая водная фаза оттесняется к центральной оси вращения, поднимается вверх и отбирается в виде фугата (отсепарированной ОКЖ). ОКЖ из ферментатора, флотатора и после сепарации направляется в сборник ОКЖ 8, откуда поступает на очистные сооружения.

Дрожжевые сепараторы имеют свободный слив жидких компонентов, негерметизированы. При сгущении промышленных суспензий производительность сепараторов примерно в 2 раза ниже паспортной величины. Потери дрожжей на станции сепарации составляют 5--7 %.

Хотя сепараторы являются аппаратами непрерывного действия, на практике периодически проводится мойка барабанов из-за забивки сопел. В связи с этим сепарационное сгущение дрожжей требует значительных затрат ручного труда и сопряжено с непосредственным контактом работающих с производственной микрофлорой.

По технологической схеме дрожжевой концентрат из сборника дрожжевого концентрата направляется в плазмолизатор, где нагревается глухим паром до 80--90 °С с последующим выдерживанием с целью гомогенизации суспензии. При плазмолизе также обеспечивается подавление жизнедеятельности клеток микробной биомассы. В качестве плазмолизаторов используют теплообменники с поверхностью 16,34 и 90 м³. Плазмолиз стабилизирует процесс вакуум-выпарки дрожжевой суспензии в связи с уменьшением пенообразования в сепарационной камере выпарного аппарата и снижением способности дрожжей к агломерации с образованием комков и осадков. Для предотвращения образования осадков необходимо обеспечить интенсивную циркуляцию упариваемой суспензии в выпарных аппаратах, а также и других аппаратах и коммуникациях. При упаривании вязких растворов эффективны выпарные аппараты с принудительной циркуляцией жидкости.

Для снижения интенсивности термического распада витаминов дрожжевой биомассы выпарку проводят под вакуумом при температуре не выше 80--85 °С. С целью экономии тепла упаривания проводят на двухкорпусных вакуум-выпарных батареях. Концентрация дрожжей при этом повышается от 12-15% до 20-25% по абсолютно сухим веществам. Обогрев подогревателя первого корпуса батареи осуществляется свежим паром, последующих корпусов -- вторичным паром; температура 80--83 °С в первом корпусе и 58--60 °С во втором корпусе. На схеме показана подача нагретого дрожжевого концентрата из плазмолизатора в последовательно соединенные выпарные аппараты 14 и отбор упаренного концентрата из последнего аппарата с помощью насоса в сборник. Вторичные пары из последнего корпуса направляются на конденсацию в конденсатор. Далее дрожжевой концентрат поступает непосредственно на сушку.

Высушивание дрожжей до остаточной влажности менее 10 % проводится на большинстве предприятий в распылительных сушилках и в дрожжевых цехах малой мощности на барабанных сушилках. Дрожжевой концентрат из сборника направляется в дисковый (турбинный, реже форсуночный) распылитель, расположенный в верхней части распылительной сушилки. Распиливающий диск вращается со скоростью 8000--12 000 мин^-1 с помощью электропривода. Дрожжевой концентрат проходит по радиальным каналам диска и под влиянием центробежной силы превращается в мелкие капли с размерами 5--100 мкм. Эти капли оседают на коническое днище сушилки в течение нескольких секунд, за это время происходит сушка дрожжей до влажности 6-10%.

В зону распыления дрожжевого концентрата в качестве теплоносителя подастся горячий воздух, нагретый до 270--300 °С в воздухоподогревателе (калорифере). При газоконтактном методе сушки, который в основном применяется в промышленности, теплоносителем являются непосредственно топочные газы, полученные при полном сгорании топлива и разбавленные атмосферным воздухом до 350--450 °С. В качестве топлива в топке сжигается мазут или природный газ. Для предотвращения загрязнения кормовых дрожжей продуктами неполного сгорания мазута (в том число канцерогенными веществами) необходимы строгое автоматизированное поддержание параметров горения (температура должна быть не менее 1200 ^оС) и контроль за полнотой сгорания топлива.

При контакте теплоносителя с мелкодисперсной суспензией происходит испарение воды и температура теплоносителя снижается до 90--95 ^оС. В сушильной камере с помощью диспергатора создастся спиралеобразное направление движения потоков, что обеспечивает хорошее перемешивание теплоносителя с дрожжевой суспензией и увеличивает продолжительность ее нахождения в зоне сушки. Скорость подачи горячего воздуха должна обеспечивать витание частиц высушиваемого материала. В процессе сушки происходит нестационарный перенос тепла и массы, который в основном определяется гидродинамическими характеристиками турбулентного потока. Скорость и направление потоков сушильного агента при подаче в сушильную камеру регулируются установкой в определенное положение лопаток направляющего аппарата на подводящем газоходе.

Использование принципа прямотока позволяет поддерживать в сушильной камере температуру не более 100 °С, не допуская перегрева дрожжей, содержащих термолабильные соединения. Контроль за температурой теплоносителя на входе и выходе из сушилки позволяет оптимизировать процесс сушки.

Для стабильной и безопасной работы распылительных сушилок необходима правильная организация процесса сушки, обеспечивающая высыхание капель жидкости до достижения стенок сушилки. В противном случае возможны налипание дрожжей на стенках, их самовозгорание и взрыв дрожжевого аэрозоля в сушилке.

Дрожжевая суспензия поступает на сушку с t=70 ^оC. Основное количество (80-85%) высушенных дрожжей отбирается в конусной части сушильной камеры. Высушенные дрожжи пневмотранспортом подаются в циклон, где происходит отделение дрожжей от воздушного потока. Затем сухие дрожжи поступают на упаковку.

В отработанном теплоносителе содержится около 20% дрожжей. Они поступают в циклоны для отделения дрожжей от воздуха. А отработанный воздух направляется на мокрую очистку в скруббер Вентури. Вода для орошения скруббера подается из сборника 26 в форсунки грубого распыла. В горловине трубы-распылителя при скорости газа 70--100 м/с происходит дальнейшее распыление орошающей воды, которая улавливает содержащуюся в газе пыль. Орошающая вода циркулирует в системе, которая подпитывается водой из системы промышленного водоснабжения. Очищенный воздух для улавливания капель воды проходит циклон- брызгоуловитсль, после чего сбрасывается в атмосферу. В результате мокрой очистки концентрация пыли снижается примерно в 100 раз, КПД 95--99 %. В частности, в результате очистки запыленность газа уменьшается со 180--200 мг/нм³ до 1,7--2 мг/нм³, При этом удаляются частицы с диаметром более 0,1 мкм.

Исходные данные

Материальный баланс

Предварительный расчет

1. Часовая производительность завода: 30000 : (345 • 24) = 3, 62 т/ч товарных дрожжей.

2. Средний выход абсолютно сухих дрожжей из РВ: 0,5 • 48 + 0,5 • 46 = 47%.

3. Выход товарных дрожжей из а.с.д.:46 • (1 - 0,045) • 47 • (1 - 0,06) : (1 - 0,1) = 21,56%.

4. Расход а.с.д. 3,62 : 0,2156 = 16,8 т/ч.

5. Выход РВ 16,8 • 0,46 = 7,72 т/ч.

6. РВ в сусле 7,72 • (1 - 0,045) = 7,37 т/ч.

Выход их в ферментере 7,37 • 0,47 = 3,46 т/ч. Остается после потерь: 3,46 • (1 - 0,06) = 3,25 т/ч или влажностью 10% 3,25: (1 - 0,1) = 2,92 т/ч.

Дрожжевое деление

1. Подается сусла и аммиачной воды: 259,89+ 1,09=260,9 т/ч с содержанием 7,37 т РВ. Их концентрация (7,37:260,9)*100=2,82%

2. Количество сусла в ферментере после разбавления отработанной бражкой и лютером фурфурольной колонны (в отношение 0,6:0.4)до концентрации 1,7% : 7,37:0,017=433,52 т/ч, для чего подается разбавителей 433,52-260,9=172,62 т/ч, в том числе бражки 172,62*0,6=103,6 т/ч и Лютера 172,62-103,6=69.02 т/ч

3. Выращивается дрожжей - а.с.д. 3,46 т/ч или натуральных 3,46:0,25=13,84 т/ч

4. 10%-ной дрожжевой суспензии после флотатора 13,84:0,1=138,4 т/ч, отработано бражки 433,52-138,4=295,12 т/ч, из которых возвращаются на разбавления сусла 103,6 т/ч и направляются на промежуточную группу сепараторов 295,12-103.6=191,52 т/ч, где концентрация дрожжей повышается с 0,2% до 3%, отделяется дрожжевой суспензии 191,52*0,03=5,75 т/ч и отсепарированой бражки 191,52-5,75=185,8 т/ч

5. Сборник перед сепараторами I ступени поступает дрожжевой суспензии 138,4+5.?5+11,3=155,45 т/ч

6. После I-ой ступени сепараторов остается абс. Сухих дрожжей 3,46*0,98=3,39 т/ч или натуральных 3,39:0,25=13,56 т/ч отделяется 40% суспензии 13,5660,4=33,91 т/ч, и отсепарированой бражки 155.45-33.91=121.6 т/ч

7. Передается на обезвреживание после дрожжевой бражки 185,8+121,6=307,4 т/ч

8. После II-ой ступени сепарации: 60% суспензии 13,56:0,6=22,6 т/ч, от сепарированной бражки 33,91-22,6=11,3 т/ч, которые направляются в сепараторы I-ой ступени

9. Удаляются влаги при вакуум - выпарке дрожжевой суспензии до 20% сухих дрожжей: 22,6*(1-60*0,25/20)=5,65 т/ч и поступает на сушку 22,6-5,65=16,95 т/ч, где испарится влаги 16,95-(3,39:0,9)=13,2 т/ч

10. Товарных дрожжей с учетом потерь на сушки и упаковки (3,39:0,9)*0,96=3,61 т/ч или в год 3,61* 24*345=29940,5 т/год

Часовой баланс дрожжевого деления

Выводы

В ходе выполнения курсового проекта была выбрана и описана технологическая схема дрожжевого отделения. Приведена характеристика кормовых дрожжей и микрофлоры дрожжевого производства. Разобраны среды применяемые для производства кормовых дрожжей. Рассчитан материальный баланс дрожжевого отделения биохимического завода мощностью 30 000 тонн кормовых дрожжей в год и изучены литературные источники.

Список использованной литературы

1. Туманов И.Ф.; Васильев Н.И. Материальные расчеты биохимических заводов (фурфурольно - дрожжевого производства). Методические указания по курсовому и дипломному проектированию для студентов химико-технологического факультета. - Л.: ЛТА, 1979. - 32 с.

2. Холькин Ю.И. Технология гидролизных производств. Учебник для вузов. - М.: Лесн. пром - сть, 1989. - 496 с.

3. Шарков В.И. Технология гидролизных производств. Лесн. пром-ть, 1973. - 408с.

Размещено на Allbest.ru