Моделирование процессов брожения и брагоректификации при производстве пищевого спирта из продуктов помола зерна пшеницы

• Автор: Шаззо, Руслан Станиславович
• Шифр специальности: 05.18.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Краснодар
• Количество страниц: 159 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Особенности процесса традиционной подготовки зернового сырья для получения пищевого спирта.

1.1.1 Общие понятия о пищевом спирте

1.1.2 Характеристика зерновой массы традиционного сырья

для получения пищевого спирта

1.1.3 Общие понятия основных процессов подготовки крахмалосодержащего сырья для получения пищевого спирта.

1.1.4 Способы подготовки зернового сырья к гидротермической обработке.

1.1.5 Способы гидротермической обработки сырья, осахаривания

и брожения сусла для получения пищевого спирта .

1.2 Обоснование целесообразности использования зерна пшеницы, прошедшег о предварительную очистку и последующее измельчение, с выделением крахмалосодержащего продукта в качестве основного сырья для производства пищевого спирта
1.3 Исследования по кинетике процесса брожения
1.4 Равновесие в системе твердое тело жидкость
1.5 Анализ современных схем брагоректификационных установок косвенного действия для получения пищевого ректификованного спирта.
1.6 Моделирование химикотехнологических систем.
1.7 Цель и задачи исследования
ГЛАВА 2 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА
БРОЖЕНИЯ С УЧЕТОМ МАССООБМЕНА В ТРЕХФАЗНОЙ СИСТЕМЕ ДРОЖЖИ СУСЛО ПАРОГАЗОВАЯ СМЕСЬ
2.1 Механизм протекания процесса брожения и математическое описание его стадий
2.1.1 Математическое описание ферментативной реакции в дрожжах.
2.1.2 Описание процесса массопередачи между поровой и наружной жидкостью
2.1.3 Межфазное равновесие в системе сусло дрожжи
2.1.4 Моделирование потерь спирта при брожении.
2.2 Математическое описание кинетики процесса брожения
ГЛАВА 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ И
ИДЕНТИФИКАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА БРОЖЕНИЯ
3.1 Разработка методики проведения эксперимента процесса брожения.
3.1.1 Описание экспериментальной установки.
3.1.2 Разработка метода экспериментального исследования кинетики процесса брожения на основе опытных данных
по изменению плотности бражки во времени
3.2 Идентификация математической модели процесса брожения на основе опытных данных по изменению плотности
бражки во времени.
3.2.1 Определение потерь спирта от испарения.
3.2.2 Идентификация математической модели межфазного равновесия в системе сусло дрожжи.
3.2.3 Идентификация процесса массопередачи.
3.2.4 Определение констант скоростей химической реакции и начальной концентрации фермента.
3.3 Обработка экспериментальных данных.
3.3.1 Определение максимальной ошибки измерений при
исследовании кинетики процесса брожения
3.3.2 Проверка адекватности математической модели кинетики брожения полученным экспериментальным данным
3.3.3 Проверка адекватности математической модели равновесия полученным экспериментальным данным.
ГЛАВА 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ И
ИДЕНТИФИКАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО ФЕРМЕНТАТИВНОГО РАЗВАРИВАНИЯ И ОКОНЧАТЕЛЬНОГО ОСАХАРИВАНИЯ КРАХМАЛОСОДЕРЖАВ ЕГО РОДУКТА.
4.1 Обследование промышленного процесса ферментативного разваривания зернового материала и его окончательного осахаривания в спиртоцехе ОАО АПФ Фанагория
4.2 Экспериментальное исследование процессов ферментативной гидротермической обработки, осахаривания и брожения предлагаемого крахмалосодержащего сырья из продуктов тонкого помола зерна пшеницы
4.3 Исследование равновесия в системе сусло дрожжи и обработка экспериментальных данных
ГЛАВА 5 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ БРОЖЕНИЯ И БРАГОРЕКТИФИКАЦИИ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ В КАЧЕСТВЕ СЫРЬЯ КРАХМАЛОСОДЕРЖАЩЕГО ПРОДУКТА ТОНКОГО ПОМОЛА ЗЕРНАПШЕНИЦЫ.
5.1 Влияние технологических параметров на показатели процесса брожения.
5.2 Влияние адаптационных параметров модели на показатели процесса брожения.
5.3 Сравнение показателей процесса брагоректификации при использовании в качестве сырья предлагаемого
крахмалосодержащего продукта тонкого помола зерна пшеницы и традиционной грубодробленной зерновой массы
5.3.1 Математическое моделирование процесса брагоректификации при применении процесса традиционного и предлагаемого способов подготовки зернового сырья
5.3.2 Сравнение показателей работы брагоректификационных установок при использовании традиционного и предлагаемого сырья из зерна пшеницы.
ЛАВА 6 ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРЕДЛАГАЕМОГО СПОСОБА ПРОИЗВОДСТВА ПИЩЕВОГО СПИРТА.
6.1 Разработка предлагаемой линии подготовки зернового
сырья к гидротермической обработке
6.2 Технические показатели традиционного и предлагаемого способов получения пищевого спирта, характеристика сложности оборудования, капитальных затрат и энергопотребления
6.3 Техникоэкономическое обоснование ожидаемой годовой экономической эффективности при использовании в качестве сырья предлагаемого продукта тонкого помола зерна пшеницы вместо традиционного сырья из грубодробленой зерновой массы для производства
пищевого спирта
ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Рассмотрены особенности процесса традиционной подготовки зернового сырья для получения пищевого спирта. Обоснована целесообразность использования сырья, прошедшего предварительную очистку и последующее измельчение с выделением крахмалосодержащего продукта в качестве основного сырья для производства спирта. Проанализированы вопросы кинетики процесса брожения, моделирования кинетики ферментативных реакций, равновесия в системе твердое тело жидкость. Рассмотрены вопросы моделирования химикотехнологических схем. Сформулированы задачи исследования. Рассмотрен традиционный способ подготовки зернового сырья к гидротермической обработке для получения пищевого спирта, приведены характеристики сырья, непосредственно используемого в дальнейшем процессе подготовки и переработки на пищевой спирт. В паши дни спирт этиловый спиртректификат, винный спирт, этанол широко применяется в различных отраслях народного хозяйства и в медицине. Этиловый спирт для пищевых целей вырабатывают из пищевого сырья зерна, картофеля, патоки, виноградных выжимок 8, , . Будучи бесцветной прозрачной жидкостью, с характерным запахом и жгучим вкусом, этиловый спирт имеет важную особенность он смешивается с водой в любых соотношениях. С, а температура замерзания минус 7 С 6, 3. Качество пищевого ректификованного спирта зависит от степени очистки. Промышленность России выпускает спирт высшей очистки, экстра и люкс, вырабатываемый из зерна пшеницы, картофеля. Он используется для изготовления водок массового производства Русская. Спирт Экстра и Люкс вырабатывается только из кондиционного зерна. Из спирта Экстра готовят сортовые водки Столичная, Пшеничная, Посольская, Привет, Сибирская и т. Этиловый ректификованный спирт Люкс, будучи самым качественным, идет на производство водок повышенного качества Золотое кольцо, Российская корона и др. Этиловый спирт, не содержащий воды 0 , называется абсолютным спиртом. Он был впервые получен в г. Т. Е. Ловицем. Нормативным документом по спирту является ГОСТ 2 . В данной работе рассматривается получение спирта из зерна пшеницы. Основные объмы пищевого спирта производятся из крахмала зернового сырья. В частности, в качестве исходного сырья используются зерна злаковых культур, среди которых можно выделить пшеницу , рожь и кукурузу. Это обусловлено высоким содержанием углеводов в зернах этих культур. По данным, представленным Е. Д. Казаковым , , в зерне пшеницы ТгШсшп содержится крахмала, который откладывается в клетках эндосперма в виде крахмальных зерен различной формы. На спиртовых заводах России в качестве основного сырья используют грубодробленое зерно пшеницы и других злаковых культур. Кроме семян основной культуры после уборки урожая сырь содержит до примесей вредная примесь грибыпаразиты, примеси животного происхождения, семена дикорастущих растений и сорная примесь минерального земля, песок, галька и т. В состав также входят микроорганизмы и различные вредители с их продуктами жизнедеятельности , 4, 5. Таким образом, сырьм для спиртового производства является зерновая масса поликомпонентная система, состоящая из зерен семян основной культуры различной крупности и выполненности, зерен семян других культурных растений и примесей, как вредных, так и сорных минерального и органического происхождения. Так, в 1 кг пшеницы содержится около тыс. Неоднородность зерен и примесей по размерам, выполненности, состоянию поверхности, цвету, влажности, химическому составу, плотности и другим показателям приводит к тому, что в зерновой массе между этими твердыми телами всегда имеются промежугки, межзерновые пространства, называемые скважинами. Такая неоднородность является, прежде всего, следствием неодинаковости условий цветения, роста, и налива зерна в зависимости от места нахождения в соцветии колосе, метелке, кисти, рельефа, почвенных и микроклиматических особенностей на различных участках поля все зерна основной культуры отличаются индивидуальными особенностями зерна средней части колоса по количеству составляли ,7 числа всех зерен в колосе, а по массе ,7 . Масса зерен в верхней части колоса составляла всего г, в нижней г, в средней ,7 г.