Водно-тепловая обработка замесов из зерна, обработанного на экструдере-гидролизаторе

Для повышения содержания аминного азота в сусле на стадии осахаривания вносят нейтральную протеазу. Обогащение сусла легко ассимилируемыми компонентами азотистого питания позволяет дрожжам размножаться интенсивнее. При этом повышается не только плотность дрожжевой популяции, но и бродильная активность. Это связано с обогащением сусла легко ассимилируемыми компонентами азотистого питания, которые используются дрожжевыми клетками непосредственно для построения биомассы. Прямая ассимиляция аминокислот не только обеспечивает интенсификацию синтеза белка, но и активирует содержащиеся в дрожжевой клетке ферменты, что обусловливает интенсификацию развития и размножения дрожжей.

Культуры микроскопических грибов или ферментные препараты применяют в спиртовой и других отраслях промышленности большинства зарубежных стран [21].

Ферментные препараты, применяемые в спиртовой промышленности, представляют собой либо нативные неочищенные глубинные или высушенные поверхностные культуры микроорганизмов, либо неочищенные концентрированные препараты. Возможность использования неочищенных препаратов объясняется тем, что в конечный продукт - спирт - не попадают взвешенные высокомолекулярные и нелетучие примеси, присутствующие в культурах микроорганизмов. Все составные части практически остаются в барде[37].

Культуры микроскопических грибов имеют ряд преимуществ по сравнению с солодом. Их выращивают на пшеничных отрубях или в составе питательной среды используют обычную кукурузную муку, в то время как для приготовления солода расходуется 14-20% кондиционного (96% прорастаемости) зерна в расчёте на массу крахмала сырья. При солодоращении теряется 16-18% крахмала, часть крахмала солода в процессе производства целевого продукта остаётся неосахаренной и, следовательно, не сбраживается. Кроме того с солодом вносят посторонние микроорганизмы, вследствие чего в большей мере протекают и другие виды брожения, отрицательно отражающиеся на выходе спирта [21].

Ферментные препараты, которые применяют в спиртовом производстве в неочищенном виде, часто бывают комплексными, т.е. содержат более одного фермента. Применение такого препарата для осуществления специфического процесса, катализируемого одним ферментом, неизбежно сопровождается действием других сопутствующих ферментов. Комплексность неочищенных ферментных препаратов объясняется тем, что микроорганизмы-продуценты часто синтезируют не один, а несколько ферментов.

Широкий интерес представляют термостабильные ферментные препараты, т.к. они способны вести гидролиз сырья при высоких температурах (90-105°С). При этом совмещаются 2 процесса - клейстеризация крахмала и его гидролиз. Значительно снижается стоимость процесса за счёт сокращения дозировки фермента и продолжительности процесса гидролиза крахмала. Обеспечивается высокая степень расщепления крахмала, и как следствие этого увеличение выхода целевого продукта[34].

Таким образом, с помощью ферментных препаратов можно влиять на все технологические параметры водно-тепловой обработки замесов: снижать температуру и продолжительность обработки, а также понижать гидромодуль замесов.

2. Материалы, объекты и методы исследования

2.1 Материалы исследования

Материалами проведенного исследования являлись ферментные препараты и дрожжи.

В ходе экспериментов применялись ферментные препараты, производимые фирмой ERBSLOEH. Характеристики применяемых ферментных препаратов приведены в табл. 1.

Таблица 1 Характеристика ферментных препаратов

Название препарата	Основной фермент	Активность, ед/мл	Действие	Диапозон температур0С	Оптим. темпер., 0С	ДиапозонpH
Дистицим БА-Т Специал	б-амилаза термостабильная	950	разжижающее	30-85	60-75	5,5-8,5
Дистицим АГ	Глюко-амилаза, б-амилаза	6500 250	осахаривающее	30-70	58-60	3,5-6,0
Дистицим XL	Термостаб. в-глюканаза, ксиланаза	2200 1000	Гидролиз в-глюкана и ксилана	30-90	55-70	3,5-6,0
Дистицим Протацид Экстра	Протеаза кислая	350	гидролиз белка	15-70	50-58	2,0-6,0

Дрожжи сухие спиртовые «Фермиол» производства «DSM Food Specialties Beverage Ingredients» (Германия).

2.2 Объекты исследования

Объектами данного исследования являлась пшеница различной степени диспергирования:

- помол пшеницы, полученный методом механического истирания на лабораторной мельнице - размер частиц 0,8 - 1,0 мм, проход через сито диаметром 1мм 50% - крупный помол;

- помол пшеницы, полученный на лабораторном дезинтеграторе DESI-11 (ГУП ЦНИИКМ «Прометей» - Государственное унитарное предприятие центральный научно-исследовательский институт композиционных материалов)- размер частиц 0,1 - 5,0 мкм, проход через сито диаметром 1 мм - 100% - мелкий помол;

- пшеница, обработанная на экструдере-гидролизаторе (ГНУ ВНИИПБТ - Всероссийский научно-исследовательский институт исследования пищевых биотехнологий).

Физико-химические показатели помолов пшеницы представлены в табл.2.

Таблица 2 Физико-химические показатели объектов исследования

№	Характеристика образцов	Физико-химические показатели
		Крахмалистость, %	Влажность, %
1	Крупный помол	53	13,2
2	Мелкий помол	53	12,7
3	Экструдированная пшеница	55	8,9

2.3 Методы исследования

Определение массовой доли влаги в зерне проводилось на приборе Чижовой [26]

Определение крахмалистости зерна проводилось согласно ГОСТ Р 52 934 -2008 «Зерновое крахмалсодержащее сырьё для производства этилового спирта. Методы определения массовой доли сбраживаемых углеводов» поляриметрическим методом на поляриметре СУ-3.

Определение массовой доли сухих веществ в гидролизатах зерновых помолов, осахаренном и бродящем зерновом сусле осуществлялось рефрактометрическим методом на рефрактометре ИРФ-454Б2М. При этом учитывались поправки покзаний рефрактометра на температуру.[26]

Определение содержания б-аминного азота - медным способом [26].

Определение растворимых сбраживаемых углеводов (РВ) и суммарного содержания сбраживаемых углеводов (ОРВ) осуществлялось колориметрическим антроновым методом и проводилось на фотоэлектроколориметре КФК-3[19].

Определение доли нерастворённого крахмала [26].

Определение углеводного состава осахаренного сусла - методом Зихерда - Блейера в модификации Смирнова

Подсчёт клеток дрожжей в камере Горяева [19]

Вязкость замесов определялась на вискозиметре VISCO Basci Plus R

Размер частиц помола зерна пшеницы определяли на лазерном экспресс-анализаторе распределения размеров частиц LA-950 (производитель - фирма HORIBA).

Определение углеводного состава осахаренного сусла методом Зихерда - Блейера в модификации Смирнова

Реактивы

1. 0,1Н КМп0₄(фиксанал).

2. Раствор Фелинга I: 69,28 г CuS0₄ · 5Н₂0 поместить в колбу вместимостью 1 дм3 и довести до метки дистиллированной водой.

3. Раствор Фелинга II для определения концентрации мальтозы и декстринов: 200 г KNaC₄H₄O₆·4H₂O (KNa-виннокислый) и 150 г щелочи (NaOH) растворить в 1дм дистиллированной воды.

4. Железоаммонийные квасцы (ЖАК): 120 г ЖАК + 100 см³ H2SO4 (конц.) перенести в колбу вместимостью 1 дм и довести до метки дистиллированной водой.

5. НСl, 20%-ная или 25%-ная.

6. NaOH, 10%-ный раствор.

Определение концентрации глюкозы в среде

Ход определения

20 см³ исходного раствора помещают в мерную колбу вместимостью 100 см , доводят объем до метки дистиллированной водой и перемешивают. Полученный раствор центрифугируют -10 мин. при 2000 об/мин. Для исследования берут надосадочную жидкость.

В колбу вместимостью 250 см³ поместить:

10 см³ раствора Фелинга I, 20 см³ раствора Фелинга II,

10 см³ исследуемого раствора (надосадочной жидкости), 10 см³ дистиллированной воды.

Колбу поместить в кипящую баню на 20 мин. Затем содержимое колбы профильтровать в горячем виде через асбест под разряжением в трубке (чтобы медь осталась на поверхности асбеста, над осадком должна выть вода). Асбест перенести на другую колбу, медь растворить с помощью ЖАК (10 см³). Затем раствор оттитровать раствором КМn0₄ до появления слабо-розовой окраски.

Количество глюкозы рассчитывается по формуле (I):

lg (g - 4,5) = 0,75859 + 0,058379 n,

где g - количество глюкозы в растворе, взятом для анализа, мг;

n - объем раствора КМп0₄, пошедшего на титрование, см³.

Учитывая разведения, (g·10³·100)/2 = Q,

где Q - содержание глюкозы в исходном растворе, %.

Определение концентрации мальтозы в питательной среде

Ход определения

20 см3 исходного раствора помещают в мерную колбу вместимостью 100 см³, доводят объем до метки дистиллированной водой и перемешивают. Полученный раствор центрифугируют 10 мин. при 2000 об/мин. Надосадочную жидкость разводят: 15 см³ помещают в мерную колбу на 100 см³, доводят объем до метки дистиллированной водой и перемешивают. Полученный раствор берут для анализа.

В колбу вместимостью 250 см³ поместить: 25 см³ раствора Фелинга I, 25 см³ раствора Фелинга II, 15 см³ исследуемого раствора, 10 см³ дистиллированной воды. Колбу поместить в кипящую баню на 20 мин. Затем содержимое колбы профильтровать в горячем виде через асбест под разряжением в трубке (чтобы медь осталась на поверхности асбеста, над осадкам должна быть вода). Асбест перенести на другую колбу, медь растворить с помощью ЖАК (10 см³). Затем раствор оттитровать раствором КМnО₄ до появления слабо розовой окраски.

Количество мальтозы рассчитывается по формуле (3):

С = 3,22505 · (m - 0,5),

где С - количество мальтозы и глюкозы в растворе, взятом для анализа, мг;

m - объем раствора КМnO₄, пошедшего на титрование, см .

Учитывая разведения,

(С·10^-3·100)/0,45= А,

где А -- содержание глюкозы и мальтозы в исходном растворе, %.

M = 2 · (A - Q),

где М - содержание мальтозы в исходном растворе (без поправочного коэффициента), %.

а = 3,28 (Q + 0,61·М - А),

где а -- поправочный коэффициент для нахождения количества мальтозы.

М' = М - а,

где М' - содержание мальтозы, %.

Определение концентрации декстринов в питательной среде

Ход определения.

20 см³ исходного раствора поместить в колбу вместимостью 100 см³ довести до метки дистиллированной водой и перемешать. Отобрать 20 см³ полученного раствора, прибавить 2 см³ НС1 (20%-ная или 25%-ная), перемешать. Поместить колбу в кипящую водяную баню на 3 часа. Затем колбу охладить. Добавить индикатор (метилоранж или фенолфталеин). Нейтрализовать до желтой (метилоранж) или малиновой (фенолфталеин) окраски с помощью NaOH (10%-ный раствор). Довести объем до метки дистиллированной водой и перемешать. Полученный раствор берут для анализа.

В колбу вместимостью 250 см³ поместить: 25 см³ раствора Фелинга I, 25 см³ раствора Фелинга II, 5 см³ исследуемого раствора, 20 см³ дистиллированной воды.

Колбу поместить в кипящую баню на 20 мин. Затем содержимое колбы профильтровать в горячем виде через асбест под разряжением в трубке (чтобы медь осталась на поверхности асбеста, над осадком должна быть вода). Асбест перенести на другую колбу, медь растворить с помощью ЖАК (10 см³). Затем раствор оттитровать раствором КМп0₄ до появления слаборозовой окраски.

Количество декстринов рассчитывается по формуле (8):

d = 3,22505·(m - 0,5),

где d - количество глюкозы, мальтозы и декстринов в растворе, взятом для анализа, мг;

m - объем раствора КМnО₄, пошедшего на титрование, см³.

Учитывая разведения,

(d· 10³·100) /0,2 = В,

где В -- содержание глюкозы, мальтозы и декстринов в исходном растворе, %.

D = 0,9 · (Q + В - 2 · А),

где D - содержание декстринов в исходном растворе (без учета поправочного коэффициента), %.

а = 3,28 (Q + 0,61М - А),

где а - поправочный коэффициент для нахождения количества мальтозы.

D' = D + а,

где D' - содержание декстринов в исходном растворе, %.

Общее содержание cахаров рассчитывается по формуле (12):

У = Q + M' + D'

где У - общее содержание сахаров в исходном растворе, %. Часть глюкозы от общего содержания сахаров рассчитывается по формуле (13):



где G - часть глюкозы от общего содержания Сахаров, %. Часть мальтозы и декстринов от общего содержания сахаров рассчитывается аналогично.

3. Экспериментальная часть

3.1 Исследование влияния механохимической деструкции сырья на технологические показатели осахаренного зернового сусла

Для определения влияния степени дисперсности помола на качество получаемого осахаренного сусла были приготовлены образцы с различной степенью деструкции пшеницы. Влияние степени деструкции сырья на качество осахаренного сусла определяли по выходу сухих веществ, растворимых углеводов и б-амиинного азота, а также по углеводному составу сусла.

Для проведения экспериментов готовились образцы замесов с гидромодулем 1:3. Выбор гидромодуля 1:3 соответствует гидромодулю, рекомендуемому Типовым Регламентом производства этилового спирта из зернового сырья.[3] Водно-тепловую обработку замесов проводили по следующей схеме.

В воду при температуре 50?С вносились ферментные препараты разжижающего действия: Дистицим БА-Т Специал (доза внесения 0,3 едАС/г крахмала) и ферментный препарат Дистицим XL (доза внесения 0,5 ед КС/г крахмала. Затем в воду вносились навески образцов сырья. Время выдержки замеса при этой температуре составляло 30 минут.

После этого температуру замесов повышали до температуры 70?С и выдерживали в течение 1,5 часов. Затем температуру повышали до 90?С и выдерживали в течении 1 часа. Осахаривание сусла проводили с использованием ферментного препарата Дистицим АГ, содержащего глюкоамилазу (доза внесения 7 ед/г крахмала) в течение 0,5 часа при температуре 60?С. После проведения процесса осахаривания был произведен анализ полученного осахаренного сусла, результаты которого приведены в таблице 1.

Таблица 1 Технологические показатели осахаренного сусла

№ п/п	Степень измельчения	Технологические показатели осахаренного зернового сусла
		Содержание сухих веществ,%	Количество растворимых углеводов, г/100см3	Углеводный состав сусла	Содержание б-аминного азота, мг/100см3
				массов. доля глюкозы%	массовая доля мальтозы %	массовая доля декстринов,%
1	проход через сито диаметром 1 мм-50%	20,5	14,4	4,7	39,6	55,6	14,0
2	проход через сито диаметром 1 мм-100%	22,2	17,0	6,3	64,2	29,5	16,8
3	экструди-рованная пшеница	22,9	17,3	7,3	84,3	8,4	18,7

Из таблицы 1 видно, что в образце №3, полученном из экструдированной пшеницы, содержится максимальное количество растворенных сухих веществ, максимальное количество растворимых углеводов и б-аминного азота. Таким образом, при одном и том же виде сырья, при одинаковых режимах приготовления сусла и одинаковой дозировке ферментных препаратов экструзия дает возможность получения сусла с более высокими качественными показателями. Анализ углеводного состава осахаренного сусла показал также, что образец №3 содержит минимальное количество декстринов, что создает предпосылки к сокращению сроков сбраживания сусла.

Для подтверждения этого были проведены опыты по сбраживанию полученных осахаренных сусел. Для проведения процесса брожения были подготовлены дрожжевые разводки из активированных сухих дрожжей. Начальная концентрация дрожжей в сусле составляла 15 млн/мл. Брожение проводили при температуре 30?С. В процессе брожения ежедневно измерялись количество выделяемого углекислого газа и определялось содержание сухих веществ. Полученные данные приведены в таблице 2.

Таблица 2 Показатели спиртового брожения

№ п/п	Степень измельчения	Количество выделяемого СО2, г/100г сусла	Видимое содержание сухих веществ, %
		18 часов	40 часов	60 часов	72 часа	84 часа	18 часов	40 часов	60 часов	72 часа	84 часа
1	проход через сито диаметром 1 мм-50%	2,17	5,24	7,07	8,62	8,64	18,6	12,8	9,9	7,8	7,8
2	проход через сито диаметром 1 мм -95%	2,54	5,63	7,63	9,11	9,11	19,2	12.3	9,0	8,0	8,0
3	экструдированная пшеница	3,06	6,12	9,21	9,38	9,38	19,0	11,2	8,1	8,1	8,1

Из таблицы 2 видно, что в образце №3, полученном из экструдированной пшеницы, процесс выделения углекислого газа и уменьшения содержания сухих веществ прекратился через 60 часов от начала брожения, что позволяет сократить время сбраживания сусла из экструдированной пшеницы по сравнению с образцами №1 и 2на 12 часов.

Для оценки влияния степени дисперсности помола на эффективность проведенной водно-тепловой обработки был произведен анализ полученных зрелых бражек. В них определяли содержание этилового спирта и нерастворенного крахмала. Расчет выхода спирта производился по формуле

(1)

де вес зрелой бражки, г;

V_сп - объемная концентрация спирта, %;

m_кр - вес крахмала сырья, г.

Результаты анализа представлены в таблице 3.

Таблица 3 Физико-химические показатели зрелой бражки

№ п/п	Показатели зрелой бражки
	Содержание углеводов	Крепость, % об.	Выход спирта, мл/100г крахм.
	Собщ	Сру	Снк
1	0,66	0,34	0,27	9,0	65,73
2	0,51	0,26	0,22	11,2	76,5
3	0,43	0,23	0,20	11,5	78,8

Из таблицы видно, что максимальный выход спирта был получен в образце из экструдированной пшеницы, и составил 78,8 мл/100г крахмала. Также в образце №3 было обнаружено минимальное количество нерастворенного крахмала, что говорит о более высокой степени растворения крахмала по сравнению с другими образцами. Таким образом, при одном и том же виде сырья, при одинаковых режимах приготовления сусла и одинаковой дозировке ферментных препаратов экструзия дает возможность более эффективного проведения водно-тепловой обработки, получения бражки с более низким содержанием нерастворенного крахмала и возможность сокращения сроков сбраживания сусла и увеличения выхода спирта.

3.2 Исследование возможности получения осахаренного сусла из экструдированной пшеницы с низким гидромодулем замеса

Использование технологии высококонцентрированного сусла является одним из способов интенсификации спиртового производства. Уменьшение гидромодуля замеса эффективно, так как позволяет сократить расход электроэнергии, поскольку на нагрев 1 кг зерна необходимо лишь третья часть энергии, требуемой на нагрев 1 кг воды [4].

При получении высококонцентрированного сусла из крахмалсодержащего сырья возникают проблемы, связанные с повышением вязкости замесов. Уменьшить вязкость замеса, получить сусло с необходимыми реологическими свойствами возможно путем применения ферментных препаратов, способствующих гидролизу высокомолекулярных веществ.

Для определения возможности получения высококонцентрированного сусла из экструдированной пшеницы было проведено исследование влияния ферментного препарата, содержащего б-амилазу разжижающего действия и ферментного препарата, содержащего ксиланазу и в-глюканазу для гидролиза ксилана и в-глюкана, на вязкость замеса.

Были приготовлены образцы замесов из экструдированной пшеницы с гидромодулем 1:2,5. Исследование вязкости проводили при температуре 60?С. Данная температура соответствует оптимальной температуре действия изучаемых ферментов.

Была измерена начальная вязкость приготовленного замеса, и сразу же после этого был внесен ферментный препарат Дистицим БА-Т Специал (доза внесения 0,5 ед/г крахмала). Через 8 минут после внесения фермента была снова измерена вязкость и был внесен ферментный препарат Дистицим XL (доза внесения 0,5 ед КС/г крахмала). Еще через 2 минуты был снова произведен замер вязкости. После этого замес выдерживался еще 140 минут, и производился замер конечной вязкости. Результаты эксперимента представлены на рис.3.



Рис.3. Изменение вязкости замеса из экструдированной пшеницы во времени

Из рисунка видно, что внесение ферментного препарата Дистицим XL дало больший эффект на снижении вязкости замеса по сравнению с ферментным препаратом Дистицим БА-Т Специал, а суммарное их действие позволило за 140 минут обработки снизить вязкость почти в 5 раз по сравнению с начальным значением вязкости без ферментных препаратов.

Начальная вязкость замеса превышает 3 Па·с, что является препятствием для его транспортировки по коммуникациям и нормального сбраживания дрожжами[40]. Снижение вязкости сусла создает предпосылки для более эффективного проведения процессов осахаривания и сбраживания, а в целом для снижения энергозатрат и интенсификации спиртового производства. Таким образом, получение замеса из экструдированной пшеницы с низким гидромодулем и необходимыми реологическими свойствами возможно при применении комплекса ферментных препаратов.

Полученные низкие значения вязкости создают предпосылки для эффективного проведения ферментативного гидролиза крахмала ферментами осахаривающего действия. Для подтверждения этого был проведен следующий эксперимент.

Для получения осахаренного сусла был приготовлен образец замеса с применением комплекса ферментов разжижающего действия и произведена его водно-тепловая обработка по следующей схеме, соответствующей Типовому Регламенту производства спирта из крахмалсодержащего сырья.

В подогретую до 60?С воду вносили сначала описанные ферментные препараты разжижающего действия в указанных дозировках, а затем пшеницу, обработанную на экструдере-гидролизаторе. При 60?С замес выдерживали в течение 1 часа.

Затем замес нагревали до температуры 90?С (скорость нагрева составляла 1?С/мин) и выдерживали при данной температуре в течение 1 часа. По истечении этого времени замес охлаждали до 60?С со скоростью 1?С/мин.

Осахаривание сусла проводили в течение 0,5 часа при температуре 60?С с помощью ферментного препарата Дистицим АГ (доза внесения 8 ед/г крахмала).

Затем температуру сусла понижали до 58?С и вносили ферментный препарат протеолитического действия Протацид Экстра (доза внесения 0,3 ед/г крахмала). Выдержка при данной температуре составляла 30 минут.

Водно-тепловая обработка замеса производилась при постоянном перемешивании.

Результаты анализа качественных показателей полученного сусла представлены в табл. 4.

Таблица 4 Технологические показатели замеса и осахаренного сусла

Показатель	Значение
Содержание растворимых СВ, %	24,0
Содержание растворимых углеводов, г/100cм3	18,2
Выход растворимых углеводов, %	72
Конечная вязкость, мПа·с	720

В ходе эксперимента было установлено, что существует возможность получения высококонцентрированного осахаренного сусла из экструдированной пшеницы с приемлемыми технологическими показателями.

3.3 Исследование возможности снижения температуры водно-тепловой обработки замесов из экструдированной пшеницы

Снижение температуры водно-тепловой обработки замесов может стать эффективным средством повышения экономичности производства спирта. Известно, что режим водно-тепловой обработки во многом определяется степенью измельчения зернового сырья.[20] При экструзии сырья происходят физико-химические изменения в структуре сырья, которые создают предпосылки для снижения температуры водно-тепловой обработки замесов.

Для подтверждения этого был поставлен эксперимент, в ходе которого были приготовлены образцы замеса с гидромодулем 1:2,5, и водно-тепловая обработка проводилась при температуре 60^оС.

Для проведения эксперимента были приготовлены образцы замесов из экструдированной пшеницы. Водно-тепловая обработка производилась по следующей схеме:

В доведенную до 60?С воду вносились ферментные препараты разжижающего действия Дистицим БА-Т Специал (доза внесения 0,5 ед/г крахмала) и Дистицим XL (доза внесения 0,5 ед КС/г крахмала). Затем в воду вносилось экструдированное сырье. Замес выдерживали при 60?С в течение 180 минут. Ферментный препарат осахаривающего действия Дистицим АГ (доза внесения 8 ед/г крахмала) вносился через 2,5 часа после начала обработки. Затем температуру замеса понижали до 58?С, вносили ферментный препарат протеолитического действия Протацид Экстра (доза внесения 0,3 ед/г крахмала) и выдерживали при этой температуре в течение 30 минут. В течение всей водно-тепловой обработки замеса и осахаривания осуществлялось его непрерывное перемешивание.

В результате водно-тепловой обработки и осахаривания сырья было получено сусло с показателями, которые представлены в табл. 5.

Таблица 5 Технологические показатели сусла

Технологический показатель	Значение
Содержание растворимых сухих веществ, %	22,1
Содержание растворимых углеводов, г/100 см3	14,7
Содержание б-аминного азота, мг/100 см3	15,3

В предыдущем эксперименте, при котором использовались максимальная температура водно-тепловой обработки замеса составляла 90?С, было получено значение концентрации растворимых сухих веществ в сусле, равное 24,0%, и значение концентрации растворимых углеводов, равное,

Из табл. 5 видно, что полученное сусло имеет более низкое содержание растворимых сухих веществ и растворимых углеводов по сравнению с суслом, полученным при более интенсивной тепловой обработке. Это значит, что растворение сухих веществ было проведено в недостаточной степени.

Т.к. ферментные препараты дают возможность более глубоко провести растворение и гидролиз веществ сырья, повышение дозировок ферментных препаратов может стать предпосылкой для получения сусла с необходимыми качественными показателями.

Поэтому был проведен эксперимент с увеличением дозировок ферментных препаратов:

- Дистицим БА - доза внесения 8,6 ед/г крахмала,

- Дистицим XL - доза внесения 20 ед КС/г крахмала,

- Дистицим АГ - доза внесения 25 ед/г крахмала,

- Протацид Экстра - доза внесения 6,4 ед/г крахмала.

В результате проведения эксперимента было получено сусло с технологическими показателями, представленными в табл. 6.

Таблица 6 Технологические показатели осахаренного сусла с повышенной дозировкой ферментных препаратов

Технологический показатель	Значение
Содержание растворимых сухих веществ, %	24,2
Содержание растворимых углеводов, г/100 см3	18,8
Содержание б-аминного азота, мг/100 см3	18,1

Сводная таблица результатов экспериментов 3.2 и 3.3 представлена в таблице 7.

Таблица 7

Температура ВТО, ?С	Дозировка ферментных препаратов, ед/г крахмала	Содержание растворимых сухих веществ в сусле, %
	Дистицим БА-Т Спец.	Дистицим XL	Дистицим АГ	Протацид экстра
90	0,5	0,5	8	0,3	24,0
60	0,5	0,5	8	0,3	22,1
	8,6	20	25	6,4	24,2

Из таблицы 7 видно, что при увеличенных дозировках ферментных препаратов содержание растворимых сухих веществ в фильтрате сусла достигло уровня, соответствующего более интенсивной тепловой обработке, и даже превысило его.

Таким образом, при приготовлении высококонцентрированного зернового сусла по экструзионно-гидролитической технологии возможно снижение максимальной температуры обработки до 60?С без потери сухих веществ, переходящих в растворимое состояние, однако при этом следует использовать повышенные дозировки ферментных препаратов. Выбор оптимальных дозировок ферментов остается объектом дальнейших исследований.

3.4 Исследование влияния ферментных препаратов на качественные показатели высококонцентрированного сусла из экструдированной пшеницы

К качественным показателям сусла относятся содержание растворимых сухих веществ, растворимых углеводов, б-аминного азота и вязкость. Качественные показатели сусла зависят от степени дисперсности помола сырья и от дозировок ферментных препаратов, которые также являются средством деструкции высокомолекулярных веществ сырья.

Типовым Регламентом производства спирта из крахмалсодержащего сырья предусмотрено применение ферментных препаратов амилолитического действия. Применение ферментного препарата для гидролиза некрахмалистых полисахаридов и белка не предусмотрено данным документом. Целью эксперимента было определение влияния этих двух ферментных препаратов на качественные показатели.

Для проведения эксперимента были приготовлены 4 вида образцов замесов гидромодулем 1:2,5. Во все образцы вносился ферментный препарат Дистицим БА-Т Специал (доза внесения 0,5 ед АС/г крахмала). осахаривание всех образцов проводили с помощью ферментного препарата Дистицим АГ (доза внесения 7 ед/г условного крахмала).

Дополнительно вобразцы № 2,4 одновременно с ферментным препаратом Дистицим БА-Т вносился ферментный препарат Дистицим XL (доза внесения 0,3 ед КС /г условного крахмала), в образцы №3,4 после проведения осахаривания по достижении температуры 58 ?С вносился ферментный препарат Протацид Экстра для гидролиза белка (доза внесения 0,2 едПС/г условного крахмала) (время выдержки замеса приданной температуре составляло 30 минут).

Получение осахаренных сусел проводили при температуре 60?С в течение 3 часов.

Качество получаемых сусел оценивали по начальной вязкости, по содержанию растворимых сухих веществ, содержанию растворимых углеводов и б-аминного азота.

Физико-химические показатели полученных образцов приведены в табл.8.

Таблица 8 Технологические показатели образцов сусла

№ Образца	Содержание растворимых сухих веществ, %	Содержание растворимых углеводов, г/100 мл	б-аминный азот, мг/100см3	Вязкость, мПа·с
№1 (б -амилаза, глюкоамилаза)	20,9	16,7	5,6	2657,2
№2 (б -амилаза, глюкоамилаза, ксиланаза)	21,7	17,9	6,9	1626,2
№3 (б -амилаза, глюкоамилаза, протеаза)	21,4	17,4	9,2	2609,6
№4 (б -амилаза, глюкоамилаза, ксиланаза, протеаза)	22,0	18,3	12,8	1473,0

Из таблицы видно, что применение как ферментных препаратов, содержащих протеазу, так и ферментных препаратов, содержащих ксиланазу и в-глюканазу, позволяет повысить содержание в фильтрате сусла растворимых сухих веществ, б-аминного азота и растворимых углеводов и снизить вязкость, что говорит о целесообразности использования этих препаратов при приготовлении сусла из экструдированной пшеницы.

Наибольшее снижение вязкости при получении осахаренного сусла из экструдированной пшеницы происходит при добавлении комплекса ферментных препаратов, включающих ксиланазу. Наибольшее накопление б-аминного азота происходит при внесении ферментного препарата, содержащего протеазу.

4. Описание технологической схемы производства

Зерно поступает на завод железнодорожным или автомобильным транспортом. При этом осуществляется входной контроль сырья. Кроме органолептических показателей в спиртовом производстве контролируют такие показатели сырья как засоренность, крахмалистость и влажность. Для разгрузки автомашин используют автомобилеразгрузчики с платформой. При поступлении на завод зерно принимается в приемный бункер. Из него с помощью вертикального транспортера нории зерно подается в силос, где оно хранится. Хранят зерно в хранилищах элеваторного типа.

Перед подачей в производство зерно повергают очистке от пыли, земли, камней, металлических и других примесей на воздушно-ситовых и магнитных сепараторах. Затем зерно измельчают на молотковой дробилке, подвергается рассеву, и крупная часть помола доизмельчается на вальцоой дробилке.

Дробленое зерно поступает в экструдер-гидролизатор, в который также подается вода и ферментные препараты. В этом аппарате происходит экструзия сырья и его водно-тепловая обработка. Затем полученный зерновой гидролизат поступает в осахариватель, где его обрабатывают амилолитическими ферментами с целью гидролиза крахмала до сбраживаемых сахаров. В результате осахаривания разваренной массы получают сусло. После охлаждения в пластинчатом теплообменнике основную часть сусла направляют в батарею для сбраживания, а часть сусла перекачивают в дрожжанки для приготовления засевных дрожжей и в возбраживатель для выращивания производственных дрожжей.

Сусло, предназначенное для размножения дрожжей, называют дрожжевым суслом. Дрожжевое сусло, в котором при его сбраживании содержание сухих веществ снизилось на 2/3 от их первоначальной концентрации, называют производственными дрожжами.

После введения производственных дрожжей в основное сусло начинается размножение дрожжей почкованием. При этом брожение протекает медленно. Эта стадия называется возбраживанием. Количество сухих веществ в сбраживаемом сусле в этой стадии уменьшается на 3-5% от их первоначального содержания.

Вторая стадия, характеризующаяся окончанием процесса размножения дрожжей и сбраживанием большей массы сахара, называется главным брожением. В этой стадии брожения наблюдается интенсивное выделение углекислого газа, а содержание сухих веществ в сбраживаемом сусле уменьшается на 10-12% от первоначального.

В ходе брожения количество сахара в сбраживаемой среде уменьшается, а количество спирта соответственно возрастает. Создаются условия, затормаживающие процесс брожения. Наблюдается резкое замедление сбраживания сахаров в сбраживаемом сусле. Эту последнюю стадию. характеризующуюся медленным сбраживанием сахаров при их незначительной концентрации, но при значительной концентрации спирта в среде, называют дображиванием.[21]

Сбраживаемое сусло спиртового производства с дрожжами называют бражкой, а сброженное сусло - зрелой бражкой.

Главное брожение и дображивание проводят при температуре 27-30⁰С в течение 56 - 72 часов.

Сбраживание сусла осуществляется непрерывно-проточным способом. При этом дрожжи вводятся в головной аппарат бродильной батареи и осуществляется непрерывный приток осахаренного сусла. Бродильная батарея состоит из нескольких последовательно соединенных между собой чанов. Сбраживание сусла осуществляется непрерывно, и отток зрелой бражки происходит из последнего, концевого, аппарата. Концентрация дрожжей в батарее поддерживается на определенном уровне скоростью притока сусла.

Далее зрелую бражку разделяют на ректификованный этиловый спирт, примеси и барду путем противоточного взаимодействия потоков пар, зрелой бражки и полупродуктов. Этот процесс называют брагоректификацией и осуществляют его на брагоректификационных установках. В результате брагоректификации получают спирт-ректификат I сорта, высшей очистки или экстра, эфиро-альдегидную фракцию, содержащую легколетучие примеси (эфиры, альдегиды), сивушное масло, в состав которого входят высшие спирты изоамиовый, изобутиловый, амиловый, пропиловый и пр.), барду - остаток после отгонки этилового спирта из зрелой бражки, и лютерную воду - остаток после выделения этилового спирта и его примесей из спирта-сырца, который получают при перегонке зрелой бражки. [21]

5. Технико-экономический расчет

5.1 Расчёт затрат на проведение исследования

Расчёт затрат на проведение исследования проводился с учётом затрат на приобретение необходимых материалов, реактивов и других расходов. Смета, составленная по всем статьям материальных затрат, приведена в таблице 1.

Таблица 1 Смета материальных затрат на проведение исследований.

№	Статьи затрат	Сумма, руб	Примечание
1	Сырьё и вспомогательные материалы	151.00	Таблица 2
2	Вспомогательные материалы	423.32	Таблица 3
3	Лабораторная посуда	5131.30	Таблица 4
4	Амортизация приборов и оборудования	1858.61	Таблица 5
5	Электроэнергия	977.67	Таблица 6
6	Заработная плата и единый социальный налог	12600.00	Раздел 7
7	Накладные расходы	4000.00	Раздел 8
8	Прочие расходы	2500.00	Раздел 9
	Итого	27642.30

5.2 Стоимость сырья и основных материалов

Расчёт стоимости сырья и основных материалов производится методом прямого счёта. Общий расход сырья на все опыты равен произведению количества опытов на расход сырья.

Сумма затрат равна произведению цены за единицу на общий расход. Расчёт сведён в таблицу 2.

Таблица 2 Стоимость сырья и основных материалов

№	Наименование	Единица измерения	Общий расход сырья	Цена за единицу, руб.	Сумма, руб.
1	Пшеница экструдированная	кг	6,0	13	78
2	Пшеница	кг	2,0	5	10
3	ФП Дистицим БА-Т	л	0,01	1200	12
4	ФП Дистицим АГ	л	0,01	1150	11,5
5	ФП Дистицим Протацид Экстра	л	0,01	1370	13,7
6	ФП Дистицим XL	л	0,01	1450	14,5
7	Дрожжи сухие Фермиол	кг	0,015	780	11,7
Итого	151,4

5.3 Расчёт затрат на вспомогательные материалы

При расчёте затрат на вспомогательные материалы умножаем цену за единицу на количество вспомогательных материалов.

Расчёт затрат представлен в таблице 3.

Таблица 3 Расчёт затрат на вспомогательные материалы

№	Наименование	Единица измерения	Оптовая цена за 1 ед, руб.	Кол-во	Общая сумма, руб.
Дезинфицирующие средства
1	Мыло хозяйственное	кг	17,0	0,1	1,70
	Средство для мытья посуды	кг	22,0	0,2	4,40
	Итого				6,10
Моющий инвентарь
2	Губки для мытья посуды	шт.	6,0	2	12,00
	Ёрш капроновый	шт.	27,0	1	27,00
	Итого				37,00
Реактивы
3	Вода дистиллированная	м3	10	20	200
	Фильтровальная бумага, лабораторн.	кг	0,1	102,3	10,23
	Кислота соляная, хч	л	0,05	43,5	2,18
	Кислота серная, хч	л	0,05	66,0	3,30
	Кислота уксусная, хч	кг	0,06	94,5	5,67
	Гидроксид натрия, чда	кг	0,08	66,2	5,30
	Антрон, чда	кг	0,02	302,0	6,04
	Железоаммонийные квасцы, чда	кг	0,01	250,0	2,50
	Перманганат калия, чда	кг	0,02	281,82	5,64
	Медь сернокислая (II) 5-водн., чда	кг	0,021	128	2,69
	Калий-натрий виннокислый, 4-водн., чда	кг	0,12	360,0	43,20
	Медь двухлористая 2-водн., ч	кг	0,005	473	2,36
	Натрий фосфорнокислый 12-водн., чда	кг	0,005	123,2	0,62
	Натрий тетраборнокислый 10-водн., хч	кг	0,005	176	0,88
	Тимолфталеин индикатор, чда	кг	0,001	980	0,98
	Бромтимоловый синий индикатор, чда	кг	0,0005	7245	3,62
	Метиленовый синий индикатор, чда	кг	0,0005	4150	2,07
	Спирт этиловый	л	0,3	90,0	27,0
	Натрия тиосульфат,чда	кг	0,01	32,40	0,32
	Калий йодистый, чда	кг	0,03	1854,0	55,62
	Итого	380,22
Итого	423,32

5.4 Расчёт стоимости лабораторной посуды

При расчёте стоимости лабораторной посуды умножали цену за единицу определённой лабораторной посуды на используемое количество данной посуды. Цена за единицу лабораторной посуды взята на момент проведения исследования в каталоге компании «Нева Реактив».

Расчёт стоимости лабораторной посуды приведён в таблице 4.

Таблица 4 Расчёт стоимости лабораторной посуды

№	Наименование	Единица измерения	Цена за единицу, руб.	Количество	Сумма, руб.
1	Цилиндр мерный
	250 мл	шт	120	1	120
	500 мл	шт	180	1	180
	1000 мл	шт	320	1	320
2	Фильтр Шотта	шт	250	1	250
3	Колба мерная
	250 мл	шт	75	4	300
	100 мл	шт	50,80	4	203,2
	500 мл	шт	81	3	243
	200 мл	шт	73	1	73
4	Колба Бунзена	шт	151,10	1	151,10
5	Колба коническая
	300 мл	шт	59	1	59
	50 мл	шт	31	3	93
6	Пробирка центрифужная	шт	4.50	8	36
7	Пипетка
	1мл	шт	23	1	23
	5мл	шт	36	1	36
	10мл	шт	52	1	52
8	Кюветы для КФК	шт	430	2	860
9	Холодильник	шт	470	1	470
10	Каплеуловитель КО-100 ХС с отводной трубкой	шт	121	1	121
11	Алонж	шт	130	1	130
12	Колба перегонная	шт	167	1	167
13	Ареометр	шт	110	1	110
14	Палочка стеклянная	шт	5	2	10
15	Термометр	шт	104	1	104
16	Штатив	шт	300	1	300
17	Бюретка	шт	74	2	148
18	Маркер по стеклу	шт	25	1	25
19	Камера Горяева	шт	377	1	377
20	Банка стеклянная с крышкой, 1000 мл	шт	13	4	52
21	Стакан стеклянный 200 мл	шт	26	4	104
22	Трубки резиновые	м	14	1	14
Итого 5131,30

Для лабораторной посуды устанавливается процент боя в размере 1,5 % от её стоимости. Бой посуды - 76,97 руб.

5.5. Расчёт расходов на амортизацию приборов и оборудования

Расходы на амортизацию рассчитывается по формуле:

А = (СЧНЧР) ?(100Ч258), где

С - стоимость приборов и оборудования, руб.,

Н- норма амортизации, руб. (14%),

Р - количество дней эксплуатации, сут.

Цена приборов и оборудования взята на момент проведения исследования. Расчёт расходов на амортизацию приборов и оборудования представлен в таблице 5.

Таблица 5 Расчёт расходов на амортизацию приборов и оборудования

№	Наименование	Кол-во единиц прибора	Количество дней в работе, сут.	Цена за единицу, руб.	Амортизация
1	Весы лабораторные электронные ВТ200	1	25	11040	149,77
2	Фотоэлектроколориметр КФК - 3	1	15	59800	486,74
3	Водяная баня ТБ-6	1	25	15960	216,51
4	Центрифуга ОС-6М	1	15	15000	122,09
5	Электроплитка Искорка 020	1	12	532	3,46
6	рН-метр рН1003	1	12	11160	72,67
7	Рефрактометр ИРФ-454 Б2М	1	25	27900	378,49
8	Кофемолка Bosch MKM 6000	1	3	730	1,19
9	Насос Комовского	1	9	5000	24,42
10	Чайник электрический Vigor HX 2011	1	12	347	2,26
11	Латтер, мешалка TOSHIBA VFnC1S-2002PL	1	12	4650	30,28
12	Термопара ТХК 2488	1	12	614	4,00
13	Вискозиметр VISCO Basci Plus R	1	6	93040	302,92
14	Мельница лабораторная	1	3	6700	10,90
15	Микроскоп	1	15	6500	52,91
Итого 1858,61

5.6 Расчёт затрат на электроэнергию

Стоимость одного кВт/ч составляет - 2,55 руб.

Расход электроэнергии на работу оборудования рассчитывается по формуле:

Е = UЧВЧК, кВт/ч, где

U - потребляемая мощность, кВт,

В - время работы оборудования, часы,

К - количество единиц оборудования.

Стоимость электроэнергии, затраченной на работу оборудования рассчитывается по формуле:

С= ЕЧР, где

С - стоимость электроэнергии, руб.,

Е - расход электроэнергии, кВт*ч,

Р - цена электроэнергии кВт/ч.

Полученные данные сведены в таблицу 6.

Расчёт расхода электроэнергии на освещение проводится с учётом работы тринадцати люминесцентных ламп (мощностью 30 Вт каждая) по 8 часов в сутки в течение 30-ти суток.

Таблица 6 Общая стоимость электроэнергии, затраченная на работу оборудования

№	Наименование	Кол-во единиц	Время работы, час	Потребляемая мощность, кВт	Расход электроэнергии, кВт·ч	Сумма руб.
1	Весы лабораторные электронные ВТ200	1	200	0,05	10	25,50
2	Фотоэлектроколо-риметр КФК - 3	1	240	0,06	14,4	36,72
3	Водяная баня ТБ-6	1	200	1,1	220	561
4	Центрифуга ОС-6М	1	20	0,5	10	25,5
5	Электроплитка Искорка 020	1	30	1,5	45	114,8
6	рН-метр рН1003	1	20	0,010	0,2	0,51
7	Рефрактометр ИРФ-454 Б2М	1	200	0,008	1,6	4,08
8	Кофемолка Bosch MKM 6000	1	3	0,18	0,54	1,38
9	Чайник электрический Vigor HX 2011	1	10	2,0	20	51
10	Латтер, мешалка TOSHIBA VFnC1S-2002PL	1	80	0,2	16	40,8
11	Термопара ТХК 2488	1	80	0,009	0,72	1,87
12	Вискозиметр VISCO Basci Plus R	1	20	0,17	3,4	8,67
13	Мельница лабораторная	1	6	0,75	4,5	11,48
14	Микроскоп	1	10	0,03	0,3	0,76
15	Освещение	13	240	0,03	7,2	93,6
Итого 977,67

5.7 Расчёт заработной платы обслуживающего персонала с отчислениями на социальные нужды

Данная работа может быть выполнена одним младшим сотрудником. Заработная плата младшего сотрудника составляет 10000 рублей в месяц. Единый социальный налог принимается равным 26% от суммы заработной платы, т.к. 2600 рублей в месяц. Сумма отчислений и затрат на заработную плату (с учётом продолжительности работы 1 месяц) составляет:

10000+2600 = 12600 рублей.

5.8 Накладные расходы

Накладные расходы применяются в размере 40% от заработной платы, т.е. 4000 рублей в месяц.

5.9 Прочие расходы

Прочие расходы применяются в размере 25% от заработной платы, т.е. 2500 рублей.

6. Безопасность жизнедеятельности

6.1 Анализ опасных факторов

К опасным факторам при работе на экспериментальном стенде относится зерновая пыль. При вдыхании воздуха, содержащего зерновую пыль в высокой концентрации, существует опасность торможения дыхательного центра, удушья, острого отравления. Опасная концентрация зерновой пыли в воздухе рабочей зоны составляет 400 мг/м³.

Также некоторые опасные вещества выделяются в процессе брожения в случае проведения бродильной пробы сусла и в процессе проведения перегонки. Это этанол и углекислый газ. Этанол обладает наркотическим действием, углекислый газ в больших концентрациях - удушающим. Воздействия опасных концентраций углекислого газа на человека можно разделить на следующие:

- учащение дыхания и увеличение частоты пульса, тошнота: углекислый газ - 3 %,

- головные боли и потеря зрения: углекислый газ - 5 %,

- потеря сознания, возможный летальный исход: углекислый газ - 10 %.

При выполнении химических анализов используется ряд опасных веществ. В первую очередь к ним относятся концентрированные щелочи и кислоты. Опасная концентрация в воздухе паров серной кислоты 0,008 мг/л, паров гидроксида натрия - 0,004 мг/л.

При определении кислотности зернового сусла, а также при приготовлении некоторых других реактивов используется гидроксид натрия (едкий натр). Едкий натр опасен при вдыхании, проглатывании, попаданию на кожу и слизистые оболочки. При попадании на кожу вызывает химические ожоги, а при длительном воздействии может вызвать язвы и экземы. Сильно действует на слизистые оболочки. Опасно попадание в глаза. Вызывает кашель, стеснение в груди, насморк, слезотечие, долго не заживающие ожоги слизистой оболочки полости рта, пищевода, желудка и тяжелые ожоги слизистой глаз до потери зрения. Относится к веществам второго класса опасности.[6]

Серная кислота - очень едкое вещество. Она поражают кожу, слизистые оболочки, дыхательные пути (вызывает химические ожоги). При вдыхании ее паров они вызывают затруднение дыхания, кашель, нередко -- ларингит, трахеит, бронхит и т. д. Класс опасности II.[6] ПДК аэрозоля серной кислоты в воздухе рабочей зоны 1,0 мг/мі, в атмосферном воздухе 0,3 мг/мі (максимальная разовая) и 0,1 мг/мі (среднесуточная). Поражающая концентрация паров серной кислоты 0,008 мг/л (экспозиция 60 мин), смертельная 0,18 мг/л (60 мин).

Соляная кислота -- едкое вещество, при попадании на кожу вызывает сильные ожоги. Особенно опасно попадание в глаза. При открывании сосудов с соляной кислотой в обычных условиях образуется туман и пары хлороводорода, которые раздражают слизистые оболочки и дыхательные пути. Концентрации в воздухе 75-150 мг/м³ непереносимы.

При выполнении анализа углеводного состава осахаренного сусла в качестве фильтрующего материала используется асбест. Пыль асбеста является канцерогенным веществом (при попадании в дыхательные пути).

Медный купорос (медь сернокислая) опасен при вдыхании, проглатывании, попадании в глаза. Может вызывать кашель, першение в горле, затрудненное дыхание, сердцебиение, боли в животе, тошноту, рвоту, покраснение кожи, боль, отек, красноту, слезотечение, в тяжелых случаях - потерю сознания. При нагревании может разлагаться с образованием токсичных газов. Опасная концентрация 4 мг/м³.[2]

На лабораторном стенде отсутствуют зоны повышенного давления. Но используемые режимы обработки сырья могут быть опасными. Температурные режимы обработки сырья и полуфабрикатов могут быть различными, но находятся в диапазоне температур 50 - 90 ⁰С. Такая обработка сырья производится в водяной бане.

В используемом оборудовании можно выделить несколько опасных зон

- зона внутри лабораторной мельницы (движущиеся детали измельчения), мощность привода 750 Вт, окружная скорость валков равна 2--3 м/с.

- внутри кофемолки, используемой для доизмельчения зерна, в которой находится вращающийся нож, мощность привода 180 Вт, скорость вращения ножа 450 об/мин.

- зона внутри водяной бани для обработки замеса из-за опасности получения ожогов при контакте с паром или с горячей водой.[11]

Также в процессе измельчения зерна на лабораторной мельнице существует опасность накопления статического электричества. [9]

Единственным источником энергии служит электрический ток. Поэтому среди опасных факторов можно выделить также опасность поражения электрическим током, т.е. электротравм, т.к. в процессе работы на стенде работником регулярно используются некоторые электроустановки (лабораторная мельница, водяная баня, электрический чайник, рН-метр, вискозиметр и пр.).[28] Помещение, в котором располагается стенд, можно отнести к категории «без повышенной опасности» [28], т.к. в нем отсутствуют условия, создающие повышенную или особую опасность (отсутствует токопроводящая пыль, температура в помещении не превышает 35⁰С, влажность не превышает 75%, покрытие пола не проводит ток - линолеум). Отсутствуют обстоятельства, усугубляющие опасность поражения электрическим током.

6.2 Анализ пожаро- и взрывоопасности

Пыль, выделяемая при измельчении зерна, является взрывоопасным фактором. Взрывоопасная концентрация зерновой пыли в воздухе рабочей зоны - 40 мг/м³ .[17]

Спирт, содержащийся в бражке и дистилляте и его пары при перегонке зрелой бражки являются пожароопасным фактором работы на стенде. Этиловый спирт - легко воспламеняющаяся жидкость, т.к. температура вспышки его паров 13°С, что меньше 28°С. Температура самовоспламенения спирта 295°С. С воздухом этанол образует взрывоопасные смеси (3,28--18,95% по объему). [17]

Оборудование может накапливать статическое электричество, что также является пожароопасным фактором, т.к. разряд статического электричества является потенциальным источником возникновения огня.[4] В частности, опасность накопления статического электричества существует в процессе измельчения зерна на лабораторной мельнице. [9]

Помещение лаборатории является помещением категории В (пожароопасная) по взрывопожарной и пожарной опасности. [28] Это значит, что в помещении присутствуют горючие и трудногорючие вещества и материалы, а количества пыли и легковоспламеняющихся жидкостей недостаточны для образования взрывоопасных пылевоздушных и паровоздушных смесей. В лаборатории имеются пожароопасные зоны класса П-IIа - зоны, расположенные в помещениях, в которых обращаются твердые горючие вещества.[28]

6.3 Анализ вредных факторов

Зерновая пыль, выделяемая при дроблении зерна является вредным веществом. ПДК пыли в ВРЗ составляет 4 мг/м³.[31]

К вредным веществам относятся некоторые реактивы, необходимые для проведения химического анализа объектов исследования: кислоты, щелочи.

ПДК аэрозоля серной кислоты в воздухе рабочей зоны 1,0 мг/мі, в атмосферном воздухе 0,3 мг/мі (максимальная разовая) и 0,1 мг/мі (среднесуточная). Поражающая концентрация паров серной кислоты 0,008 мг/л (экспозиция 60 мин), смертельная 0,18 мг/л (60 мин).

ПДК гидроксида натрия в воздухе 0,5 мг/мі.

ПДК этанола - 1000 мг/м³.

ПДК углерода диоксида (двуокиси углерода, углекислого газа) составляет: максимальная разовая - 27000 мг/м³, среднесменная - 9000 мг/м³.

В лаборатории необходимо читать, писать и снимать показания с приборов, имеющих стрелки и риски толщиной 0,3 - 0,5 мм. Цвет стрелок и рисок черный, фон - белый. Разряд зрительных работ принимается III [31] (высокой точности), подразряд г (высокий контраст). Согласно нормам [31] при данном разряде и подразряде работ освещенность при системе общего освещения должна составлять Е_но=200 лк.

Категория работ по тяжести: легкая Л II. К категории Л II относятся работы, производимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим напряжением.[31]

Работа на стенде не отличается монотонностью.

6.4 Анализ отходов, стоков и выбросов

К отходам относятся отработавшие реактивы и остатки осахаренного зернового сусла, в также сбродившее сусло, т.е. бражка.

При этом особую опасность представляют кислоты и щелочи.

Осахаренное зерновое сусло в составе сточных вод повышает их БПК и ХПК. Также в бражке содержится значительное количество дрожжей, которые также создают определенные трудности в обработке сточных вод.

6.5 Мероприятия по обеспечению безопасных условий труда

Количества этанола и углекислого газа, выделяемые в ВРЗ при брожении сусла в лабораторных условиях, очень малы, и не могут быть опасными для человека. В зоне брожения, т.е. у термостата обеспечен местный отсос воздуха (аспирация). Поэтому не требуется применение каких-либо дополнительных устройств защиты от этих факторов.

Для исключения воздействия на работников опасных факторов при работе с опасными веществами предусмотрены индивидуальные средства защиты (халат, резиновые перчатки, защитная маска).[11] Для выполнения работ предусмотрен вытяжной шкаф. Для работы на лабораторной мельнице предусмотрены маски. Также предусмотрены безопасные способы хранения опасных веществ.[11]