Проект дрожжевого цеха

2 Выбор и обоснование технологической схемы производства

2.1 Основные стадии производства кормовых дрожжей

Технологическая схема производства белковых кормовых дрожжей включает две основные стадии:

ферментация ? выращивание дрожжей, накопление биомассы;

концентрирование.

Концентрирование в свою очередь включает в себя сепарацию, плазмолиз ? разрушение живых клеток, вакуум-выпаривание и сушку.

Процесс биосинтеза (ферментация) требует создания наиболее благоприятных условий для размножения продуцируемой культуры микроорганизмов. Как правило, в субстрате существует ассоциация культур, в которых кроме главного, наиболее урожайного, штамма входят другие штаммы, а возможно и штаммы других родов. Эти спутники обеспечивают главную культуру недостающими для жизнедеятельности компонентами. В процессе образования и подготовки субстрата возможно его заражение, содержащейся в воздухе “дикой” микрофлорой. Чтобы исключить это явление и обеспечить постоянство состава микроорганизмов в технологическую систему вводят непрерывно или периодически основную монокультуру, специально выращенную в отделении “чистой культуры”. Наращивание “чистых культур” проводится в емкостях нарастающего объема, после лабораторной стадии “чистая культура” поступает в дрожжанку, а далее в дрожжерастильный аппарат. Дрожжевая суспензия передается в основной производственный поток и через 7 суток процесс получения “чистой культуры” вновь воспроизводится с лабораторной стадии[1].

2.2 Стадия ферментации

Качественные показатели процесса накопления биомассы определяются рядом факторов. Система воздухораспределения в аппаратах должна обеспечить такое его диспергирование, в результате которого достигается глубокий контакт клеток с растворенным кислородом. В настоящее время существуют аппараты с барботажной системой воздухораспределения. Аппараты этого типа имеют сравнительно небольшую вместимость и производительность и в настоящее время применяются на установках по получению чистых культур микроорганизмов, а также в цехах по получению пищевых дрожжей на мелассной основе. К аппаратам барботажного типа относятся также аэротенки, которые используются при биологической очистке сточных вод.

В дрожжевых цехах в свое время широкое распространение получили ферментаторы с шайбовым воздухораспределением с объемом 150-250 м3, имеющие ряд модификаций. Недостатком работы чанов этой конструкции является неполное использование емкости вследствие образования мертвой зоны под шайбой, недостаточная диспергация воздуха, низкий коэффициент использования кислорода воздуха, значительный расход электроэнергии на приведение во вращение шайбовых устройств. Для выращивания дрожжей применяются также аппараты емкостью 250 м3, в которых механическое распыление воздуха осуществляется с помощью вращающихся перфорированных лопастей в виде полых пропеллеров, имеющих мельчайшие отверстия. Через них воздух входит в жидкость, распыляется в ней и поднимается вверх. В этом случае расход воздуха на 30-40% меньше, чем в случае барботажной системы [2].

Особенностью и достоинством дрожжерастильного аппарата с эрлифтной системой воздухораспределения является отсутствие движущихся механизмов, что существенным образом снижает удельный расход электроэнергии, т.е. такие аппараты являются наиболее экономичными. Одним из высокопроизводительных является дрожжерастильный аппарат с эрлифтной многозонной системой воздухораспределения. Большой эффект дают дрожжерастильные чаны с вибрационной системой воздухораспределения, основанной на принципе возбуждения колебаний звуковых и ультразвуковых частот в струе подаваемого в жидкость воздуха. Основным элементом этой системы является наличие в отверстии на выходе воздуха вибрационной пластинки. Под влиянием вырывающегося под давлением через зазор воздуха пластинка вибрирует, производя колебательные движения, способствующие соприкосновению воздуха с питательной средой и лучшему его растворению. В чане емкостью 250 м3 устанавливается 6-8 воздухоподводящих точек, расположенных равномерно по всему чану в виде паука. Такая рассредоточенная по всему днищу чана система воздухораспределения увеличивает поверхность контакта воздушной и жидкостной фаз, улучшает циркуляцию сусла и снабжение его кислородом, а следовательно повышает производительность дрожжерастильных аппаратов. Положительным является также равномерное распределение дрожжевой массы в аппарате, отсутствие застойной зоны, уменьшение расхода электроэнергии.

Каждый аппарат снабжен воздуходувкой. Расход воздуха 25 м3 на кг сухих дрожжей. Концентрация дрожжей или биомассы после выращивания составляет 30-40 г/л по прессованным дрожжам (прессованные дрожжи имеют влажность 75% и только 25% сухого вещества).

В процессе жизнедеятельности дрожжей выделяются продукты метаболизма, в основном органические кислоты (среда окисляется). Для поддержания Ph подается аммиачная вода. Часть отработанной культуральной жидкости последрожжевой бражки (до 30%) может быть направлена на разбавление сусла вместо свежей воды. Концентрация сухих в суспензии 1%, влажных дрожжей 99%. Необходимо получить дрожжи с влажностью не более 10% [4].

В данной технологической схеме будем использовать конструкцию дрожжерастильного аппарата с эрлифтной системой воздухораспрседеления (4-диффузорный) с рабочим объемом ферментатора 1300 м3.

2.3 Виды флотаторов

Дрожжевые клетки обладают способностью флотироваться в пене, т.е. дрожжевые клетки прилипают к пузырькам воздуха. Жидкость при этом обедняется дрожжами. Флотаторы применяются для сгущения дрожжевой суспензии. Типовой флотатор представляет из себя цилиндрическую емкость с внутренней обечайкой. Кольцевое пространство между стенками цилиндров разделено не доходящими до дна стенками на 5 секций, 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. В флотаторе концентрация дрожжей достигает 100-150 г/л (по прессованным).

Существует одноступенчатый пятисекционный флотатор с производительностью 100 м3/ч. Данный аппарат прост по устройству, легко доступен для изготовления и освоения. Недостатком его является смешение дрожжевой пены от различных секций, вследствие чего пена из первой секции, имеющая наибольшее содержание дрожжей, смешивается с пеной из последней секции, имеющей весьма низкую концентрацию. Вследствие этого средний коэффициент флотации составляет обычно 4-6, в то время как в первой секции, где выделяется до 80% общего количества дрожжей, коэффициент флотации доходит до 15-16. В целях получения из флотатора концентрированной дрожжевой суспензии была разработана конструкция флотатора, в котором пена из первой и последующих секций флотации отбирается отдельно.

Используются также двухступенчатые флотаторы, в котором обе ступени флотирования совмещены. Основное преимущество данной конструкции заключается в ее компактности в связи с объединением двух ступеней флотирования в одном корпусе аппарата. Однако, недостаточность объема 2-ой ступени флотирования не позволяет значительно снизить потери дрожжей в связи с уносом их с отработанной жидкостью. Также используются цилиндрические и конические флотаторы. Основным преимуществом конического флотатора является то, что его форма улучшает условия отвода дрожжевой пены в стакан [5].

Для концентрирования дрожжей рекомендуются пневматические флотаторы конструкции ВНИИСинтезбелок. В отличие от других флотаторов в данной конструкции предусмотрены узлы для интенсивного диспергирования воздуха. Напорные флотаторы относятся к перспективным флотаторам для выделения активного ила и дрожжей. Электрофлотаторы на современном этапе проходят стадии полупромышленных и промышленных испытаний. После решения ряда проблем могут эффективно использоваться при выделении микроорганизмов[8].

2.4 Виды сепараторов

Дальнейшее концентрирование дрожжевой суспензии проводят на двух ступенях сепараторов: концентрация на первой ступени 200-300 г/л, на второй 500-600 г/л. Разработаны конструкции сепараторов производительностью 60-80 м3/ч с системой безразборной мойки с автоматическим регулированием степени сгущения концентрата. В зависимости от назначения сепараторы бывают разных конструкций. В дрожжевой промышленности применяют сепараторы открытого типа, полугерметичные и герметичные [2].

Открытые сепараторы имеют приемный сосуд, в который бражка свободно сливается из трубопровода. Под напором столба жидкости бражка, пройдя фильтрующую сетку, свободно поступает в распределительную трубу сепаратора. Отработанная жидкость выбрасывается через отверстие в верхней части барабана в верхнюю приемную камеру, откуда самотеком сливается через штуцер в открытый лоток, в воронку или сборник. Дрожжевая суспензия выводится из барабана через отверстия в мундштуках, собирается в нижней приемной камере и также самотеком через штуцер выводится в лоток.

У полугерметических сепараторов подача готовой бражки и отвод отработанной жидкости осуществляется под напором, а дрожжевая суспензия выводится самотеком. У таких сепараторов отсутствует приемный сосуд, а готовая бражка поступает из трубопровода, непосредственно присоединенного к распределительной трубе сепаратора. У этих сепараторов отсепарированная бражка выводится без напора, производительность данных сепараторов составляет 35000 л/ч.

У герметических сепараторов ввод готовой бражки, а также вывод отсепарированной жидкости и дрожжевой суспензии осуществляется под напором. Герметические сепараторы обеспечивают более стерильные условия сепарирования, исключают выделение влаги и углекислоты в рабочее помещение и не требуют обязательного расположения их над сборниками дрожжевой суспензии. Разработана конструкция сепаратора, который рассчитан на производительность до 80 м3/ч. При работе сепаратор под давлением до 0,2-0,3 Мпа выбрасывает дрожжевую суспензию и отработанную жидкость, в связи с чем не требуется установки промежуточных емкостей между отдельными группами сепараторов.

После первой ступени сепарации производят промывку водой в водоструйном насосе. Промывка проводится с целью удаления продуктов метаболизма и красящих веществ, улучшается качество выпускаемой товарной продукции.

После сепараторов дрожжевая суспензия поступает на плазмолиз для снижения пенообразования в испарителях выпарных аппаратов, а также для исключения образования сгустков дрожжей, отрицательно влияющих на процесс упаривания. Дрожжевая суспензия выдерживается около часа в теплообменнике труба в трубе при температуре 120 0С. При этом разрушается клеточная оболочка и жидкость вытекает, т.е. дрожжевые клетки погибают. Снижается вязкость дрожжей, что обеспечивает лучшие условия работы в вакуум-выпарных аппаратах

Широко используются сепараторы СОС-501 К-3, которые представляют собой сепараторы-сгустители непрерывного действия тарельчатого типа с непрерывным центробежным сопловым выводом из барабана сгущенной суспензии и свободным сливом отработанной культуральной жидкости. Однако существенным недостатком сепараторов данной конструкции является быстрая засоряемость мундштуков и межтарельчатого пространства механическими включениями и мертвыми дрожжами[3].

2.5 Виды вакуум-выпарных аппаратов

Далее дрожжевая суспензия поступает на вакуум-выпарные аппараты. Для снижения интенсивности термического распада витаминов дрожжевой массы выпарку проводят под вакуумом при температуре не выше 80-85 0С. С целью экономии тепла упаривание проводят на двух- или трехкорпусных вакуум-выпарных батареях, концентрация дрожжей при этом повышается от 12-15% до 20-25% по абс. сухим веществам. Схема двух- или трехкорпусной выпарки дает возможность сократить расход пара на испарение влаги при упаривании дрожжевой суспензии. Для предотвращения образования осадков необходимо обеспечить интенсивную циркуляцию упариваемой суспензии в выпарных аппаратах, а также в других аппаратах и коммуникациях. При упаривании вязких растворов эффективны выпарные аппараты с принудительной циркуляцией жидкости.

Широко распространена конструкция аппаратов с выносной греющей камерой, так как обладает рядом преимуществ перед выпарными аппаратами со встроенными в корпус трубчатыми подогревателями. Аппараты с выносными подогревателями и принудительной циркуляцией обеспечивают лучшие условия и большие скорости циркуляции упариваемой жидкости, а следовательно, более высокий коэффициент теплопередачи и возможность свободного доступа к трубчатому подогревателю для чистки или ремонта. Принцип работы выпарных аппаратов с естественной циркуляцией, обусловленный только разностью удельных весов жидкости в испарителе и подогревателе, имеет большое применение при упаривании невязких жидкостей. Таким образом, для данной технологической схемы выбираем выпарной аппарат с принудительной циркуляцией и с выносной греющей камерой [2].

2.6 Виды сушилок, применяемых для высушивания дрожжей

Далее дрожжевой концентрат направляется в сушилку для высушивания дрожжей до остаточной влажности менее 10 %. Для получения сухих дрожжей, пригодных к длительному хранению и перевозкам, применяются различные способы сушки. На заводах малой производительности, работающих преимущественно на спиртовой барде, используются вальцовые сушилки с испарительной способностью от 2 до 6 т влаги в час. Дрожжи, высушенные на вальцовых сушилках, имеют вид тонких, хрупких, полупрозрачных листочков желтого или коричневого цвета. В таком виде они имеют небольшую объемную массу, что затрудняет их упаковку.

В данной технологической схеме будем использовать распылительную сушилку, которая получила наибольшее распространение. Процесс сушки основан на тонком распылении дрожжевого концентрата в камере, заполненной горячим воздухом. Мелкие капли дрожжевого концентрата в этих условиях быстро высыхают и в виде светло-желтого порошка падают на дно сушилки. Производительность распылительных сушилок по испаряемой влаге равна 4-25 т/ч. Для стабильной и безопасной работы распылительных сушилок необходима правильная организация процесса сушки, обеспечивающая высыхание капель жидкости до достижения стенок сушилки.

Высушенные дрожжи из конической части сушилки пневмотранспортом подаются в циклоны, где происходит двухступенчатая очистка отработанного воздуха, затем в бункер дрожжей и далее на упаковочно-взвешивающую машину производительностью 2т/ч [3].

Таким образом, процесс производства белковых кормовых дрожжей будем поводить по следующей схеме: стадия ферментации осуществляется в дрожжерастильном аппарате с эрлифтной системой воздухораспределения; флотация проводится в одноступенчатом пятисекционном флотаторе с производительностью 100 м3/ч; дальнейшее концентрирование дрожжевой суспензии проводится на двух ступенях сепараторов СОС-501К-3; плазмолиз осуществляется в теплообменнике труба в трубе; далее дрожжевая суспензия поступает на выпарной аппарат с принудительной циркуляцией и с выносной греющей камерой; высушивание дрожжевой суспензии до 10%-ой влажности осуществляется в распылительной сушилке СРЦ-12,5/1100 НК производительностью 6000 кг/ч.

3 Описание технологической схемы

Подготовленное к биохимической переработке сусло подается в дрожжерастильный аппарат 1. Для разбавления сусла до концентрации редуцирующих веществ, равной 2,2%, подается последрожжевая бражка. В этот же аппарат поступает аммиачная вода для поддержания оптимального pH и засевные или подсевные дрожжи для поддержания в среде определенной культуры дрожжей, а также необходимой концентрации их. Процесс выращивания дрожжей происходит в дрожжерастильном аппарате 1 с эрлифтной многозонной системой воздухораспределения. Непрерывный процесс дает возможность поддерживать постоянные условия культивирования и отбора биомассы. Производительность аппарата 46,4 т в сутки товарных дрожжей. Дрожжерастильный аппарат представляет собой вертикальный стальной цилиндр. Внутри аппарата установлено четыре диффузора, которые создают четыре циркулирующих потока. Через коллектор сжатый воздух подается в вертикальные трубы каждого диффузора. Внизу эти трубы оканчиваются конусом и кюветой. Удельный расход воздуха на 1 кг товарных дрожжей составляет 32 кг. В кювету по трубе меньшего диаметра подается разбавленное сусло, Сусло, переливаясь через край кюветы, смешивается с мелкодисперсным воздухом, выходящим через щели под кюветой. Образовавшаяся пена поднимается вверх по диффузору и , разрушаясь, стекает вниз. Таким образом достигается многократная циркуляция жидкости в аппарате. Выращивание дрожжей происходит при интенсивной подаче воздуха, в пенной среде, способствующей их быстрому размножению и росту. При работе дрожжерастильного аппарата температура жидкости в нем поддерживается в пределах 34-37С0. При выращивании дрожжей выделяется значительное количество тепла, составляющее от 12250 до 15680 Дж на 1 кг абс. сухих дрожжей, и температура среды может подняться выше допустимой. Отводят тепло путем подачи воды в змеевик двухстенного диффузора и орошения водой наружной поверхности аппарата [3].

Полученная дрожжевая cуспензия с концентрацией 35 г/л прессованных дрожжей непрерывно самотеком отводится из нижней части дрожерастильного аппарата в одноступенчатый флотатор 2. В последнем методом флотации осуществляется выделение дрожжей из бражки и их сгущение до концентрации 120 г/л. Частично сгущенная дрожжевая суспензия через газоотделитель 4 центробежным насосом 5 откачивается в сборник 6. Последрожжевая бражка передается из флотатора насосом 5 в сборник 3, откуда частично направляется на разбавление сусла, а остальная часть ? для сгущения на первую группу сепараторов 8. Из сборника 6 дрожжевая суспензия насосом 5 подается на первую ступень сепараторов 8, где сгущается до содержания дрожжей 400 г/л. Последрожжевую бражку из этой группы сепараторов направляют в сборник 7.

Для получения кормовых дрожжей высокого качества в схему включается их промывка. Сгущенная дрожжевая суспензия после первой ступени сепараторов засасывается водоструйным насосом, смешивается в нем с водой, промывается и подается на сепараторы второй ступени 9. Отработанная промывная вода со второй ступени сепараторов для снижения потерь дрожжей возвращается в сборник 6. Там она смешивается с дрожжевой суспензией, а потом смесь подается на первую ступень сепарирования. Сгущенную дрожжевую суспензию с концентрацией дрожжей 580 г/л после второй ступени сепарирования собирают в сборнике 10. Перед поступлением на выпарку дрожжевая суспензия подвергается плазмолизу для снижения пенообразования в испарителях выпарных аппаратов, а также для исключения образования сгустков дрожжей, отрицательно влияющих на процесс упаривания. При плазмолизе дрожжи теряют как свободную, так и связанную воду и становятся текучими. Сгущенная дрожжевая суспензия подается насосом 5 в плазмолизатор-подогреватель 11, в который поступает пар низкого давления, и под его влиянием происходит плазмолиз дрожжей при температуре 120 С0. Плазмолизированные дрожжи подаются через напорный бак 12 на упаривание в двухкорпусную вакуум-выпарную установку. На выпарной установке производится сгущение дрожжевой суспензии до содержания сухих веществ 20-22%. В качестве греющего пара на выпарную установку подается свежий пар или с целью экономии используется вторичный. Частично упаренная дрожжевая суспензия передается в выпарной аппарат 13. Вторичный пар, образующийся при упаривании дрожжевой суспензии поступает в подогреватель второго корпуса выпарной установки. Упаренный дрожжевой концентрат из выпарной установки откачивается насосом 5 в сборник 16. Вторичный пар из второго корпуса через ловушку поступает в барометрический конденсатор 15, конденсируется водой и через барометрический ящик 14 сбрасывается в канализацию. Вакуум в системе создается выкуум-насосом.

Из сборника 16 дрожжевой концентрат насосом 5 подается в сушильную установку, состоящую из дисковой распылительной сушилки 17, циклонов 18, вентилятора 19 и другого вспомогательного оборудования [3].

Основная масса дрожжей, высушенных до содержания 8-10% влаги, пневмотранспортом подается через циклон в бункер. Отработанный воздух для улавливания уносимых дрожжей из распылительной сушилки 17 подается в циклоны 18, а затем выбрасывается в атмосферу. Осевшие в циклонах дрожжи подаются в общий поток товарных дрожжей.

Сухие дрожжи из бункера поступают в упаковочную машину. Упакованные в бумажные мешки товарные дрожжи направляются по транспортеру в склад готовой продукции, а затем потребителям [2].

4 Расчет материального баланса

Исходные данные:

Концентрация РВ в сусле ? 2,2%.

Концентрация дрожжей после ферментатора ? 35 г/л (по прессованным).

Концентрация после флотатора ? 120 г/л (по прессованным).

Концентрация после 2-ой группы сепараторов ? 580 г/л.

Влажность товарных дрожжей ? 10%.

Количество абсолютно сухих дрожжей [7]:

35?25:100=8,75 г/л.

Количество полученных дрожжей в сутки 16000:345=46,4 т/сут,

где 16000 ? годовая выработка дрожжей в т.

Количество сусла, поступающего на переработку

46400?1:8,75=5303 м3.

Расход аммиачной воды на выращивание дрожжей

46,4?0,11=5,1 т/сут.

Подсев чистой культуры составляет 10% от общей выработки дрожжей

46,4?0,1=4,6 т/сут.

Общее количество жидкости, поступающей в дрожжерастильный чан

5303+5,1+4,6=5312,7 т/сут.

Количество получаемых абсолютно сухих дрожжей

46,4?0,9:0,95=44 т/сут,

где 0,9 ? коэффициент, учитывающий влажность дрожжей;

0,95 ? коэффициент, учитывающий потери дрожжей при выделении.

Количество дрожжевой суспензии, поступающей на флотацию

44:0,25=176 т/сут,

где 0,25 ? коэффициент, учитывающий влажность дрожжей.

Потери дрожжей при флотации составляют 1%

176?0,01=1,76 т/сут.

Количество биомассы дрожжей после флотации [7]

176-1,76=174,2 т/сут.

Количество дрожжевой суспензии, поступающей на первую группу сепараторов: 174,2:0,12=1451,7 т/сут,

где 0,12 ? концентрация дрожжей в суспензии после флотатора.

Количество отработанной бражки после флотатора

5312,7-1451,7=3861 т/сут

а) на разбавление 150,7 т/сут,

б) на биоокисление 3861-150,7=3710,3 т/сут.

Количество дрожжевой суспензии после первой группы сепараторов:

174,2:0,4=435,5 т/сут,

где 0,4 ? концентрация дрожжевой суспензии после первой группы сепараторов, т/м3.

Количество отработанной бражки после первой группы сепараторов [7]

1451,7-435,5=1016,2 т/сут.

Количество воды для промывки дрожжей после первой группы сепараторов:

435,5?1=435,5 т/сут,

где 1 ? кратность промывки.

Количество дрожжевой суспензии, поступающей на вторую группу сепараторов: 435,5+435,5=871 т/сут.

Количество дрожжевой суспензии после второй группы сепараторов:

174,2:0,58=300,3,

где 0,58 ? концентрация дрожжей после второй группы сепараторов, т/м3.

Потери дрожжей при сепарации составляют 2%

176?0,02=3,52 т/сут.

Количество тепла, поступающего на плазмолиз

Q=5303?1,45?100=768935.

Количество биомассы дрожжей, поступающих на вакуум-выпарную установку: 174,2+3,52=170,68.

Количество дрожжевой суспензии, поступающей на вакуум-выпарную установку: 170,68:0,58=294,3 т/сут.

Количество отработанной бражки после второй группы сепараторов

871-294,3=576,7 т/сут.

Количество воды, выпариваемой в двух корпусах вакуум-выпарной установки

294,3 (1-14,5:25)=123,61,

где 14,5 ? концентрация абсолютно сухих дрожжей в суспензии до упаривания,

25 ? концентрация абсолютно сухих дрожжей в суспензии после упаривания.

Принимаем следующее распределение нагрузки вакуум-выпарной установки:

1 корпус ? 48%, 2 корпус ? 52%.

Количество влаги, испаряемое в первом корпусе [7]:

W1=123,61?48:100=59,3 т/сут.

Количество влаги, испаряемое во втором корпусе:

W2=123,61-59,3=64,31 т/сут.

Расчет концентрации дрожжевой суспензии по корпусам производится по формуле:

X=(Gn-xn)/(Gn-W1) ; X1=(294,3?15)/(294,3-59,3)=18,8% ;

X2=(294,3?15)/(294,3-117,72)=25,9%.

Количество дрожжевой суспензии с концентрацией 25% сухих веществ, поступающей на сушку,

294,3-123,61=170,69 т/сут.

Количество влаги, испаряемой в сушилке при высушивании дрожжей до 10% влажности

170,69?(75-10)/(100-10)=123,28 т/сут.

Количество дрожжей после сушки без учета потерь:

170,69-123,28=47,41 т/сут.

Потери дрожжей при сушке составляют 2% или

47,41?0,02=0,95 т/сут.

Получается дрожжей с влажностью 10% [7]

47,41-0,95=46,46 т/сут.

Сводный материальный баланс дрожжевого производства представлен в таблице 1.

Таблица 1 ? Материальный баланс дрожжевого производства

5 Расчет и подбор основного технологического оборудования

Количество ферментаторов определим по формуле [8]:

, (1)

где Qсут ? производительность завода по товарным дрожжам, кг/ч;

Q ? фактическая производительность ферментатора по товарным дрожжам, кг/ч.

n=.

Принимаем к установке 4 ферментатора, из них 1 ? резервный.

Рассчитаем необходимое количество сборников после ферментатора:

, (2)

где G ? поток дрожжевой суспензии, м3/ч,

? ? время пребывания суспензии в сборнике, ч,

k ? коэффициент заполнения аппарата (k=0,8),

V ? объем типового сборника, м3.

.

Принимаем 4 сборника после ферментатора, из них 1 ? резервный.

Количество флотаторов рассчитаем по формуле:

,

где 221 ? количество сусла, поступающего на флотатор, м3/ч,

100 ? типовой объем флотатора, м3.

Принимаем к установке 3 флотатора.

Необходимое количество сборников после флотатора рассчитаем по формуле (2):

.

Принимаем к установке 4 сборника после флотатора, из них 1 ? резервный.

Количество сепараторов рассчитаем по формуле[9]:

,

где 52,598 ? поток дрожжевой суспензии, поступающей на первую группу сепаратора, м3/ч,

35 ? производительность по исходной суспензии, м3/ч.

Принимаем к установке 3 сепаратора первой ступени.

Количество сепараторов второй ступени рассчитаем по формуле:

,

где 31,56 ? поток дрожжевой суспензии, поступающей на вторую группу сепараторов, м3/ч,

35 ? производительность по исходной суспензии, м3/ч.

Принимаем к установке 2 сепаратора второй ступени.

Рассчитаем количество сборников после сепаратора по формуле (2):

.

Принимаем к установке 2 сборника после первой группы сепараторов и 2 сборника после второй группы сепараторов, из них 1 ? резервный.

В качестве плазмолизатора принимаем теплообменник труба в трубе. Поверхность теплообмена рассчитаем по формуле[9]:

, (3)

где Q ? количество тепла, поступающего на плазмолиз, Дж,

k ? коэффициент теплопередачи, Вт/(м2?0С),

?T ? разность температур, 0С.

м2.

Принимаем 1 теплообменник с поверхностью нагрева 21 м2. После теплообменника устанавливаем 2 напорных бочка.

Рассчитаем количество испаряемой влаги в вакуум-выпарной установке:

, (4)

где G ? количество дрожжевой суспензии, поступающей на выпаривание, т/ч,

а1,а2 ? начальная и конечная концентрации дрожжей,%.

т/сут.

В выпарных установках технологический греющий пар расходуется на нагревание исходной КЖ до температуры кипения (Qнагр), на испарение воды в первом корпусе (Qисп) и на потери тепла в окружающую среду (Qпот.)[10].

Qнагр=G?c (tкип? tнач), (5)

где G ? количество КЖ, кг/ч,

с ? теплоемкость КЖ, Дж/(кг?0С),

tкип ? средняя температура кипения КЖ в выпарном аппарате,0С,

tнач ? начальная температура КЖ, 0С.

Qнагр=12260?1,43(80-70)=175318 Дж.

Qисп=w?r, (6)

где w ? количество воды, испаряемой в первом корпусе, кг/ч,

r ? удельная теплота парообразования при среднем давлении в выпарном аппарате, Дж/кг.

Qисп=5150?2,312=11906,8 Дж.

Qпот=0,04?( Qнагр+ Qисп), (7)

Qпот=0,04?(175318+11906,8)=7488,99 Дж.

Qгр.п.= Qнагр+ Qисп+ Qпот, (8)

Qгр.п=175318+11906,8+7488,99=194714 Дж.

Расход технологического греющего пара определяем по уравнению:

Gгр.п.=Qгр.п./(rгр.п.?x), (9)

где rгр.п. ? удельная теплота конденсации греющего пара, Дж/кг,

x ? степень сухости греющего пара (принимают x=0,9-1,0).

Gгр.п=194714/(0,95?2,636)=77754,97 кг/ч.

Количество вакуум-выпарных установок рассчитаем по формуле [10]:

,

где 12,26 ? количество дрожжевой суспензии, поступающей на выпаривание, т/ч.

15 ? производительность по испаряемой влаге, т/ч.

Принимаем к установке 1 вакуум-выпарную установку.

Рассчитаем количество сборников после вакуум-выпарной установки по формуле (2):

.

Принимаем к установке 2 сборника, из них 1 ? резервный.

Рассчитаем количество сушилок [10]:

,

где 123,28 ? количество влаги, испаряемой в сушилке, т/сут,

144 ? производительность сушилки, т/сут.

Для улавливания частиц, уносимых газом, после сушилки устанавливаем 2 конических циклона НИИОГаз.

Таблица 5.1 ? Сводная ведомость технологического оборудования:

Заключение

В данной курсовой работе был произведен подбор технологической схемы дрожжевого цеха по производству белковых кормовых дрожжей, ее описание.

Был рассчитан материальный баланс и осуществлен подбор и расчет основного технологического оборудования.

В результате проведенных вычислений при производительности дрожжевого цеха 16 тыс. т белковых кормовых дрожжей в год получим 46,46 т/сут дрожжей 10%-ой влажности.

Подобрано 4 ферментатора с эрлифтной системой воздухораспределения и принято к установке 4 сборника. Также принято к установке 3 флотатора и 4 сборника после него. Устанавливаем 3 сепаратора и по два сборника после каждой ступени сепарации. Принимаем к установке 1 вакуум-выпарную установку с принудительной циркуляцией и выносной греющей камерой, количество необходимых сборников равно 2. В качестве плазмолизатора выбираем теплообменник труба в трубе с поверхностью нагрева 21 м2. Для высушивания дрожжей до 10% приняли распылительную сушилку СРЦ-12,5/1100 НК производительностью 6000 кг/ч.

Таким образом, выбранная схема обеспечивает выпуск заданного количества и качества продукции.

Список использованных источников

1 Холькин, Ю.И. Технология гидролизных производств / Ю.А. Холькин. ? Москва “Лесная промышленность”, 1989.

2 Производство кормовых дрожжей / А.А.Андреев, Л.И.Брызгалов ? Москва. Издательство “Лесная промышленность”, 1970.

3 Технология гидролизных производств / В.И. Шарков, С.А.Сапотницкий, О.А.Дмитриева, И.Ф.Туманов ? Москва. Издательство “Лесная промышленность”, 1973.

4 Системы ферментации \ У.Э. Виестур, А.М. Кузнецова, В.В. Савенков ? Рига: Зинатне, 1986.

5 Результаты внедрения флотационного способа выделения дрожжей \ Н.А .Назаров, А.Н. Бажаева ? “Гидролизная и лесохимическая промышленность”, 1958.

6 Бессточная технология в гидролизно-дрожжевом производстве \ Ю.И. Холькин, В.Л. Макаров, В.А. Елкин. ? М.: ОНТИТЭИмикробиопром, 1983.

7 Методическое пособие по курсовому и дипломному проектированию для студентов спец. 0903 (специализация “Технология гидролизных производств”) \ сост. Е.Ф. Морозов, Н.С. Ручай, Т.Ц. Цедрик.? Минск, 1982.

8 Машины и аппараты микробиологических производств \ И.И. Бортников, А.М. Босенко. ? Мн.: Высшая школа, 1982.

9 Технологическое оборудование гидролизного производства \ К.Д. Мартыненко, В.А. Ефимов. ? Москва, Издательство “Лесная промышленность”, 1973.

10 Методические указания к курсовому и дипломному проектам (Расчет оборудования микробиологических производств) для студентов спец. 0903, 1015. ? Минск, 1988.

Страницы: 1, 2