ВВЕДЕНИЕ
Этиловый спирт – прозрачная безцветная жидкость с характерным специфическим запахом, температура кипения +78,30С, температура замерзания = -1170С, является хорошим растворителем.
Применение этилового спирта в народном хозяйстве.
В начале своего использования этиловый спирт применяли для приготовления водки и частично в медицине. Развивающаяся химическая промышленность потребовала большого количества спирта на технические цели. В 1930г. академиком С.В. Лебедевым разработан способ получения синтетического каучука из этилового спирта.
В настоящее время около 150 отраслей народного хозяйства применяют этиловый спирт. Наша промышленность выпускает пищевой и технический этиловый спирт. Пищевой спирт получают из зерна и картофеля, мелассы, сахарной свеклы. Этот спирт применяют для приготовления ликероводочных изделий, виноградных и плодовых вин, а также в производстве парфюмерных изделий и ряда медицинских препаратов.
Технический спирт получают из этиленсодержащих газов (синтетический спирт), древисины (гидролизный спирт) и сульфитных щелоков (сульфитный спирт). Технический спирт применяют как исходное соединение для дальнейшего синтеза и как растворитель в производстве синтетического каучука, синтетического волокна, искусственного шелка, искусственной кожи, пластических масс, фотопленки и кинопленки, органического стекла, взрывчатых и ядовитых веществ, лаков и красок. Кроме того, спирт используют как топливо для двигателей внутреннего сгорания и приготовления антифризов.
ХАРАКТЕРИСТИКА ПОБОЧНЫХ ПРОДУКТОВ И ОТХОДОВ СПИРТОВОГО ПРОИЗВОДСТВА И ПУТИ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ.
В производстве спирта основными отходами являются зерно-картофельная и мелассная барда, диоксид углерода, а второстепенными: водно-спиртовая жидкость из спиртоловушек, отходы в виде мучки, пыли, шелухи, удаляемые при размоле и рассеве проса и ячменя, крахмал и шелуха – при обрушивании овса; вторичный пар, выделяющийся при разваривании сырья, и лютерная вода – при брагоректификации спирта. При брагоректификации образуются также побочные продукты, как сивушное масло и спирт этиловый (головная фракция), которые в качестве товарных продуктов должны удовлетворять соответствующим ГОСТам.
1.ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ ОТХОДОВ
1.1. ЗЕРНО-КАРТОФЕЛЬНАЯ БАРДА
Барда представляет собой сложную полидисперсную систему, сухие вещества в которой находятся в виде взвесей или в растворенном состоянии. При переработки на спирт крахмалистого сырья в барду переходят сухие вещества бражки, за исключением углеводов, из которых образуются спирт, диоксид углерода и другие летучие продукты. Зерно-картофельная барда содержит до 92% воды и до 8% сухих веществ и имеет кислую реакцию (рН 4,2-4,6). Сухие вещества барды состоят из белков, гемицеллюлоз, целлюлозы, сахаров, декстринов, жира, минеральных и других веществ. Наличие в ней значительного количества легкоусвояемых белковых и безазотистых веществ, витаминов делает зерно-картофельную барду ценным кормовым продуктом.
Сухие вещества барды состоят на 35-45% из взвешанных веществ и на 55-65% - из растворимых. Относительная плотность барды колеблется от 1,02 до 1,08 и в среднем составляет 1,04.
Выход барды зависит от содержания спирта в бражке, например при содержании его 8-9% об. выход барды составляет 120-125 л на 1 дал спирта.
В зависимости от местных условий и мощности спиртовых заводов барда непосредственно направляется в свежем виде на корм скоту, перерабатывается в сухую обогащенную барду или используется при выращивании кормовых и хлебопекарных дрожжей.
1.2. МЕЛАССНАЯ БАРДА
Мелассная барда содержит около 10% сухих веществ и 90% воды. Сухие вещества барды состоят из органических и минеральных веществ. К органическим веществам относятся белки, бетаин, глЮТаМИновая кислота и другие аминокислоты, пентозы, глицерин, муравьиная, уксусная, гликолевая, молочная и янтарная кислоты, гуминовые соединения. Минерал::,ные вещества барды содержат соли калия, натрия, кальция и микроэлементы (кобальт, медь, железо, марганец, бор и др.). Барда содержит также витамины. Длительное время мелассная барда не использовалась. Ее обычно выкачивали на фильтрационные поля, где происходила ее минерализация. Мелассная барда является ценным кормом для скота в натуральном и упаренном виде. Мелассную барду используют в качестве удобрения на полях под зерновые культуры и на свекловичных плантациях. В кислые почвы рекомендуют вносить мелассную барду в смеси с фильтр-прессной грязью, т. е. отходом свеклосахарного производства. Мелассную барду используют также для выращивания кормовых дрожжей, для получения глицерина и бардяной золы, глютаминовой кислоты и бетаина.
1.3. ДИОКСИД УГЛЕРОДА
В газе, выделяющимся при спиртовом брожении, содержится до 98-99,8% СО2,0,3-1,0 воздуха, 0,5-0,9влаги,0,4-0,8 спирта, 0,05-0,1летучих кислот,0,01-0,05 эфиров и до 0,02% альдегидов. Теоретический выход диоксида углерода составляет 95,5% к массе спирта, или 7,53 кг на 1 дал выработанного спирта.
Газы из бродильных чанов поступают в спиртоловушку, а затем выбрасывается в атмосферу или в углекислотный цех, где диоксид углерода после очитки и сжатия разливается под высоким давлением в баллоны(жидкий СО2) или перерабатывается в твердый СО2 (сухой лед). Сжиженный диоксид углерода должен соответствовать ГОСТ 8050-76. Он используется в пищевой промышленности, применяется в электросварке в качестве инертного газа и для других технических целей.
Твердый диоксид (сухой лед) обладает большей, чем обычный лед, охлаждающий способностью, применяется как хладагент для охлаждения различных продуктов.
Водно-спиртовая жидкость из спиртоловушки, содержащая до 3,0-3,5% спирта, отводится в бражный резервуар и повторно направляется вместе со зрелой бражкой на перегонку и брагореактификацию.
2. ХАРАКТЕРИСТИКА ВТОРОСТЕПЕННЫХ ОТХОДОВ
2.1. ОТХОДЫ, ОБРАЗУЮЩИЕСЯ ПРИ ОБРУШИВАНИИ И ИЗМЕЛЬЧЕНИИ ЗЕРНА
При размалывании и рассеве ячменя и проса, а также при обрушивании овса частично теряется крахмал в шелухе и мучке, которые могут улавливаться в аспирационной системе и использоваться на корм сельскохозяйственным животным.
2.2. ВТОРИЧНЫЙПАР
Вторичный пар, выделяющейся в паросепараторе, направляется на предварительный нагрев замеса в предразварник, избыток его используется для подогрева технологической воды в специальных сборниках.
2.3. ЛЮТЕРНАЯ ВОДА
Лютерная вода выделяется при выварке и концентрировании спирта в реактификационной и сивушной колоннах, используется для промывки и обработки сивушного масла в процессе брагоректификации. Основное количество лютерной воды не используется и отводится со сточными водами. Лютерная вода содержит в своем составе высококипящие сложные эфиры и кислоты. Количество лютерной воды на 1 дал спирта составляет при открытом обогреве 35-45 л из ректификационной колонны и 6-8 л из сивушной, при закрытом обогреве соответственно 15-25 и 1,0-1,5 л.
2.4. ГОЛОВНАЯ ФРАКЦИЯ ЭТИЛОВОГО СПИРТА
Головная фракция в соответствии с ОСТ 18-121-73 представляет собой водно-спиртовую жидкость с легколетучими примесями: альдегидами, эфирами, кислотами, метанолом и др. Крепость ее не менее 92% об. Продукт отбирается из конденсатора эпюрационной колонны. Выход продукта составляет 2-6% условного спирта-сырца. Головная фракция используется для получения реактификованного спирта по ГОСТ 5962-67, а также для получения технического и денатурированного спиртов.
2.5. СИВУШНОЕ МАСЛО
Сивушное масло (ГОСТ 17071-71) является продуктом, получаемым при промывке в маслопромывателе концентрата из ректификационной или сивушной колонн. Выход его составляет 0,3-0,4% от условного спирта сырца. Содержит в своем составе 5-12% об. этанола, 7-15% н-пропанола,10-20-изобутанола, 50-60-изоамилола и 5-10% воды. Используется для получения технических этилового, н-пропилового, изобутилового и изоамилового спиртов, при флотации руд и буровой технике.
2.6. ВЫБРОСЫ В АТМОСФЕРУ
С помощью естественной и приточно-вытяжной вентиляции воздух и всех цехов спиртового завода выбрасывается в атмосферу. В подработочных цехах для очистки выбросов воздуха от пыли используется аспирационная система, подведенная ко всем пылевыделяющим механизмам.
Диоксид углерода, образующийся в процессе брожения и не используемый для выработки жидкого или газообразного СО2, а также газ, выделяющийся в процессе дрожжегенерации и из сборников барды, также выбрасываются в атмосферу с помощью естественной и приточно-вытяжной вентиляции.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
В. Л. Яровенко, Б. А. Устинников, Ю. П. Богданов, С. И. Громов «Справочник по производству спирта. Сырье, технология и технохимконтроль».-М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1981.
Алкогольсодержащие напитки (химия и принципы технологии): Учебное пособие/ П.А. Гуревич, Р.Р. Шайхутдинов, М.К. Герасимов; Казан. Гос. технол.ун-т. Казань,2002.
Технология спирта: учебное пособие / [Авт.колл.: В. Л. Яровенко (ред.) и др.]. - М. : Колос, 2002.
9