alcoolul etilic.doc

7/24/2019 Alcoolul Etilic.doc

1/167

CUPRINS

Tema de proiectare....................6CAPITOUL 1. Memoriul ethnic...7

CAPITOLUL 2. Tehnologia de a!rica"ie2.1Prezentarea produsului..112.2.Domenii de utilizare a produsului............12

2.3.Proprietile produsului............14

2.3.1. Proprieti fizice...15

2.3.2. Proprieti chimice...........15

2.4. Procedee de oinere prin sintez...........1!

2.5.Procedee fermentati"e de oinere...........1#

2.5.1. $inerea etanolului din materii prime amidonoase....1#2.5.2.$inerea etanolului din materii prime celulozice....2%

2.5.3.$inerea etanolului din melas....2%

2.6.&le'erea "ariantei optime....22

2.7.Descrierea procesului tehnolo'ic adoptat....22

2.!.(laorarea schemei tehnolo'ice..24

2.!.1. Procesul tehnolo'ic de oinere etanolului din melas....24

2.!.2. )aterii prime...27

2.!.3. )aterii secundare.....27

2.!.4. *himismul procesului de fermentaie alcoolic...33

2.!.5. *inetica procesului de fermentaie discontinu...37

2.!.6. +ermodinamica procesului de fermentaie...42

2.#. ,ilanul de materiale...45

2.#.1.Pre'tirea melasei.4#

2.#.2. Prefermentarea.4#

2.#.3. -ermentarea..5%

2.#.4. epararea dro/diilor..51

2.#.5.Distilarea...........52

2.#.6. Prelucrarea chimic a spirtului rut.53

2.#.7. 0afinarea spirtului...54

1


2/167

2.#.!. *onsumurile specifice.....................................................................56

CAPITOLUL #. Proiectarea utila$elor

3.1. &le'erea materialului de construcie i proleme de corziune...5#

3.1.1. &le'erea materialului de construcie...5#

3.1.2. )ateriale de etanare...6%

3.2. Proleme de coroziune i protecie anticorozi"6%

3.3. Proiectarea fermentatorului.62

3.3.1. Determinarea dimensiunilor 'eometrice..62

3.3.2. Dimensionarea mantalei...66

3.3.3.*onsumul de ener'ie la a'itare.67

3.3.4. *alculul de rezisten a arorelui a'itatorului.7%

3.3.5. ,arotorul713.3.6. ,ilanul termic.73

3.3.7. *alculul coneiunilor...!%

3.3.!. -lanele!3

3.3.#. *alculul suporilor...!4

3.4. Proiectarea rezer"orului pentru mustul de melas..!!

3.5. Proiectarea "asului de msur de la fermentator#1

3.6. *alculul puterii pompei...#53.7. Proiectarea coloanei de distilare a spirtului rut...1%%

CAPITOLUL %. &lemente de automati'are

4.1. tailirea parametrilor ce treuiesc msurai i re'lai.11%

4.2. &parate de msur re'lare i nre'istare..111

4.3. &parate de re'lare

automat.113

CAPITOLUL (. )aloriicarea produ*elor *ecundare................................................116

CAPITOLUL +. Utilit,"i

6.1. ecesarul de utiliti i caracterisitcile acestora...12%

6.2. &pa

12%

2


3/167

6.3. &urul...

121

6.4. (ner'ia electric

121

6.5. &erul.

122

6.6. azele

inerte.122

CAPITOLUL -. &purarea apelor indu*triale.123

CAPITOLUL . Tan*port/ depo'itare/ am!alare

!.1.orme de protecia muncii la depozitare...127

!.2. &malarea.12!CAPITOLUL 0. Tehnica *ecurit,"ii muncii. Ma*uri P.S.I.

#.1. )suri de protecie a muncii la utilizarea diferitor sustane...13%

#.2. +ehnica securitii muncii la efecuarea diferitor operaii n

industria chimic..131

#.3. )suri de protecie a muncii mpotri"a z'omotului

i a "iraiilor...132

#.4.)suri P..8..132CAPITOLUL 1. Studiul de e'a!ilitate

1%.1. )oti"ul135

1%.1.1. Descrierea ideilor de az ale proiectului135

1%.1.2. ecesitatea i oportunitatea proiectului...135

1%.1.3. Prezentarea principalilor parametric

ce caracterizeaz produsul...135

1%.1.4. Posiiliti de finanare137

1%.1.5 *oncluzii decizii luate n urma studiilor anterioare.137

1%.2. Piaa i lansarea n faricaie...13!

1%.2.1. *ercetarea proprie13!

1%.2.2. 8dentificarea le'turii ntreprinderii

cu mediul etern...13!

3


4/167

1%.2.3.8dentificarea le'turii ntreprinderii cu piaa13#

1%.2.4. Proiectarea aciunilor promoionale.13#

1%.2.5. Dimensiunea pieei...13#

1%.3. Determinarea amplasamentului ntreprinderii i

planul 'eneral de or'anizare al ntreprinderii..141

1%.3.1. Determinarea amplasamentului ntreprinderii

cu a/utorul metodei (lectre.142

1%.3.2. &mplasarea ntreprinderii pe teritoriul localitii145

1%.3.3. &le'erea felului cldirilor145

1%.3.4. Proiectarea structurii de producie...145

1%.3.5. Planul 'eneral de or'anizare a ntreprinderii...146

1%.4. Proiectarea mana'ementului produciei..1471%.4.1. tailirea structurii procesului de producie....14!

1%.4.2. *aracterizarea procesului tehnolo'ic...14!

1%.4.3. tailirea locurilor de munc din cadrul seciei...14#

1%.4.4. Proiectarea msurilor de pre"enire a accidentelor...14#

1%.5. Proiectarea asi'urrii calitii.15%

1%.5.1.Proiectarea atriuiilor efilor de secie

n domeniul calitii muncii.15%1%.5.2. Proiectarea atriuiilor operatorilor chimiti

n domeniul calitii muncii.15%

1%.5.3. tailirea punctelor de control pe flu.151

1%.5.4. 8dentificarea factorilor de imuntire

a calitii produsului finit.151

1%.6. Proiectarea mana'ementului acti"itilor auiliare

i de ser"ire..........................................................................................................152

1%.6.1. Proiectarea oiecti"elor acti"itii de reparaii152

1%.6.2. (laorarea planului de reparaii...152

1%.6.3..Proiectarea transportului intern154

1%.6.4. Proiectarea acti"itii de depozitare.155

1%.7. Proiectarea mana'ementului resurselor umane..156

4


5/167

1%.7.1. ecesarul de personal..156

1%.7.2. $r'ani'rama seciei.157

1%.7.3. *alculul fondului de salarii la ni"elul seciei..15!

1%.7.4. Pro'ramul de lucru propus..15#

1%.7.5. *ondiii de munc propuse..15#

1%.!. *alculul costului.16%

1%.!.1. *alculul costului unitar16%

1%.!.2. ,u'etul.162

1%.!.3. &naliza de risc..163

1%.#. )isiunea or'anizaiei......163

1%.#.1. Proiectarea misiunii intreprinderii...163

1%.#.2. Proiectarea oiecti"elor fundamentale.1641%.#.3..Proiectarea unei metode de conducere.164

1%.#.4.0e'uli de comunicare eficient dintre

mana'er i suordonat.165

1%.#.5. 0e'uli de moti"are a an'a/ailor..166

1%.#.6. Proiectare 0.$.8...166

i!liograie.16!

5


6/167

T&MA 3& PROI&CTAR&

se proiecteze o instalaie de oinere a alcoolului etilic din melas a"9nd

capacitatea de 15%% l alcool etilic #2: n 24 de ore. 8nstalaia funcioneaz 33% de zile pe

an.

6


7/167

CAPITOLUL 1

M&MORIUL T&4NIC

7


8/167

Memoriu tehnic

5n cadrul acestei lucrri s;a proiectat o tehnolo'ie de oinere a alcoolului etilic

din materii melas prin fermentaie n procedeu discontinuu utiliz9nd ca microor'anismproducator specia Saccharomyces cerevisiae.

Procedeul este structurat pe noua capitole si un studiu de fezailitate a"and

pa'ini..


9/167


10/167

CAPITOLUL 2T&4NOLO6IA 3& 7ARICA I&

1%


11/167

2.1Pre'entarea produ*ului

$inut prin sintez sau prin procedee fermentati"e alcoolul etilic ocup un loc

important n economie.Produse alimentare cum ar fi erea "inul uturile spirtoase

B"od@a plinc uic Chis@eA au drept component de az alcoolul etilic i se oin

fie direct prin fermentaie fie prin procese de prelucrare a spirtului rafinat.

1. materii prime care conin zaharuri fermentesciile> fructele B'lucoz zaharoz

melasa Bzaharoz=

11


12/167

2. materii prime amidonoase> cereale cartofi castane slatice=

3. materii prime care conin inulin sau lichenin> nap porcesc=

4. materii prime celulozice> lemne paie coceni etc.


13/167

Pe plan mondial utilizarea etanolului drept carurant n ultimii ani a cunoscut o

cretere spectaculoas.

+aelul 2.1.Htilizarea alcoolului etilic drept carurant pe plan mondial

&nul Producie mondial

Fmilioane litriG

*antitate utilizat

drept carurantFmilioane litriG

Pondere

:

1#75 #%%% nesemnificati" %

1#!% 16%%% 4%%% 25

1#!5 22%%% 12%%% 54

1##% 25%%% 15%%% 6%

1##5 2#%%% 1!%%% 62

2%%% 3%%%% 2%%%% 66

2%%2 35%%% 23%%% 66

2%%4 4%%%% 2!%%% 7%

2%%3 42%%% 3%%%% 71

2%1%

Bestimare

75%%% 6%%%% !%

13


14/167

-i'ura 2.1. Htilizarea alcooluluidrept carurant pe plan mondial

*reterea cantitii de etanol utilizat drept carurant este datorat i faptului c

amestecurile de enzina cu alcool n concentraii de p9na la 2%: nu necesit modificri

ale motorului i nici nu pro"oac disfuncionaliti n eploatarea acestuia.

re'enerailitatea aundena i preul sczut al materiilor prime= accesiilitatea tehnolo'iilor de oinere=

toicitatea redus n raport cu enzina=

emisii de caron mai reduse dec9t n cazul caruranilor clasici=

scderea dependenei de petrol.

Dei utilizarea iocomustiililor are a"anta/ele prezentate mai susnu lipsesc

contro"ersele. $ serie de studii care in cont de toate etapele oinerii ncep9nd de la

culti"area pm9ntului pan la distriuia la pomp afirm ca randamentul ener'eticeste ne'ati". &lte oiecii sunt le'ate de penuria 'loal de cereale materii care se pot

folosi pentru a rezol"a prolema alimentar n diferite zone pe 'lo. -luctuaia

preului de achiziie i instailitatea apro"izionrii cu materii prime determinate de

e"oliia climateric reprzint alt deza"anta/. Deasemenea eist i temerea c "om

14


15/167

asista la etinderea nefireasc a speciilor utilizate ca materii prime pentru oinerea

iocaruranilor n detrimentul altor produse "aloroase.

2.#.Propriet,"ile produ*ului

Denumire tiinific a spirtului este alcool etilicsau etanol prima pro"enind de la

radicalul etil B*2I5 al hidrocarurii etan B*2I6 n care "alena de"enit lier prin

scoaterea din molecul a unui atom de hidro'en este nlocuit cu'ruparea hidroil B;$I

oin9ndu;se astfel formula chimic a alcoolului etilic> *2I5;$I.

7ormula molecular, !rut,8 *2I6$

Ma*a molecular,8 46

Compo'i"ia procentual, pe elemente85217: *= 13%4: I= 347!: $

2.#.1. Propriet,"i i'ice

&lcoolul etilic este un lichid incolor cu 'ust i miros arztor.

Punct de ier!ere8 7!2J *=

Punct de topire8 ;1145J *=

3en*itate8 7!#3 @'Km

3

.*9nd este rcit rusc etanolul capt o consisten siropoas asemntoare cu a

'licerinei iar c9nd este rcit incet cristalizeaz. &"9nd structura nrudit cu cea a apei

etanolul poate intra n compoziia Lalcool;cristalelorM mpreun cu srurile de calciu

B*a*l2.4*2I5$I sau de ma'neziu B)'*l2.6*2I5$I.

2.#.2. Propriet,"i chimice

*omportarea chimic a etanolului este determinat de prezena 'ruprii

funcionale hidroil B;$I a carei acti"itate chimiceste destul de mare.

Principalele proprieti chimice ale alcoolului etilic sunt>

1. Reac"ia cu aci'ii

15


16/167

C2H5OH+ Na CH3-CH2ONa+

1/2H2

oluia de alcool i alcoid de sodiu are pI puternic asicdatorit acestui fapt se

folosete n multe reacii.

Prin e"aporarea ecesului de alcoolse oin alcoizi puri su form de puleri ale

hi'roscopice.

&lcoizii metalelor alcaline sunt sustane ioniceconin9nd ioni etoil B*2I5$;

analo'i ionilor hidroil BI$; i ioni metalici. C2H5O + H2O CH3-CH2OH + HO

- -

Hn eces de ap ar deplasa echilirul complet spre dreaptapun9nd n liertate

alcoolul.Din aceast cauz soluiile de alcoizi se prepar cu alcooli anhidri.


17/167

(liminarea apei din molecul are loc n prezena unor acizi tari cum ar fi >

I2$4=I3P$4.


18/167


19/167

(tena este mai nt9i comprimat la presiunea de 7% de arri apoi este amestecat

cu "apori de ap n raport molar *2I2>I2$Q%6>1. Rar/a se introduce ntr;un reactor

nclzit la 3%%J * n care se afl catalizatorul Bcrune acti"e impre'nate cu acid

fosforic. 0andamentu reaciei este de !5;#%:.

?aporii ce prsesc reactorul sunt splai cu o soluie diluat de sod caustic

pentru a neutraliza acidul fosforic apoi sunt condensai. *ondensul conine n principal

ap i alcool dar i urme de acetaldehid. Din acest moti" dip o distilare amestecului se

impune i o hidro'enare a "aporilor de distilat Bse folosesc catalizatori pe aza de nichel.

Iidro'enul este separat din amestec prin condensarea "aporilor de distilat i se recircul

iar distilatul este supus rectificrii.

2.(.Procedee ermentati=e de o!"inere

-ermentaia alcoolic este un proces iochimic de oido;reducere anaero prin

care su actiunea enzimelor zahrul fermentesciil este transformat de ctre

microor'anisme n alcool etilic dioid de caron produse secundare i o cantitate de

ener'ie care este parial consumat pentru iosinteza compuilor celulari.

$inerea alcoolului prin iosintez presupune transformarea polizaharidelor n

zaharoz i maltoz i hidroliza acestora la 'lucoz i fructoz apoi fermentaia propriu;

zis.


20/167

Procesul presupune urmtoarele etape>

Preg,tirea materiei prime S const n curirea cerealelor sau a cartofilor

ndeprtarea prafului i macinarea lor=

7ier!erea materiilor amidonoa*e S n aceast etap are loc elierarea

amidonului din celulele endospermului=

>ahariicarea pl,me'ii ; n aceast etap are loc scindarea amidonului p9na la

maltoz care poate fi hidrolizat la 'lucoz=

7ermenta"iaS n aceast etap are loc transformarea zaharurilor fermentesciile

n alcool i dioid de caron. Dro/diile se prepar n cultur pur n laorator i

apoi se multiplic n inoculatoarele din farici.

3i*tilarea S n aceast etap are loc separarea alcoolului i a altor produi

"olatilatili din plmad oin9ndu;se spirtul rut=

RainareaS este ultima etap n aceast faz se separ alcoolul etilic din spirtul

rut.

2.(.2.O!"inerea etanolului din materii prime celulo'ice

Deeurile de la prelucrarea lemnului precum i cele a'ricole presupun o surs

important pentru oinerea multor produse pe cale iochimic.

-olosirea acestor materiale impune hidroliza hidrailor de caron p9n la zaharuri

fermentesciile i utilizarea ulterioar a acestora n procese de fermentaie.

P9na n prezent s;au construit foarte multe instalaii pilot care produc etanol din

materii prime celulozice i o sin'ur instalaie industrial dar care funcioneaz dup un

procedeu foarte poluant.


21/167

muntit adu'andu;se n ea sustane nutriti"e deasemenea este necesar ca o parte

din melas s fie supus prefermentaiei.

P9na acum s;au dez"oltat o o serie de procedee care se deoseesc ntre ele prin

modul de alimentare a fermentatorului.

Procedeul de ermenta"ie cu alimentare periodic,S melasa prefermentat se

aduce n fermentator apoi se adau' n trepte melasa neprefermentat diluat la

3%J ,ll' in aa fel nc9t concentraia iomasei s fie de 75;!J ,ll'.*9nd

concentraia plmezii din fermentator a/un'e la 6;65J ,ll' se adau' o nou

cantitate de melas.Dup fiecare alimentare cu melas se face o aerare timp de o

or pentru a ndeprta dioidul de caron i pentru a stimula acti"itatea dro/diilor.

Procedeul cu alimentare continu, S peste melasa prefermentat se adau'

melas diluat la 3%J ,ll' astfel nc9t cconcentraia plmezii din fermentator s

fie de 77;!J ,ll'.

Procedeul cu un lu


22/167

condus n re'im continuu discontinuu sau mit i se caracterizeaz prin

producti"itate mare datorit faptului c ndeprtarea alcoolului permite

meninerea unei dro/dii "i'uroase dar este dificil de controlat cinetic fiind

necesar i ndeprtarea unei pri din plmad pentru a elimina produii

secundari "olatili.

Procedeul AlconS acest procedeu permite folosirea unui sin'ur fermentator dar

impune sterilizarea melasei la 125J *. ?iteza de cretere a dro/diilor se mrete

prin adaos de sustane nutriti"e i control strict al aerrii. +impul de staionare n

reactor este de circa 7ore. Plmada se e"acueaz continuu. &proimati" 2%: din

plmad se recirculrestul se trimite la separarea dro/diilor i la separare.

2.+.Alegerea =ariantei optime

Din procedeele utilizate pentru oinerea alcoolului din melas procedeul cu dou

fluuri i alimentare n trepte se caracterizeaz prin costuri de in"estiii i de eploatare

mici precum i prin randament mai mare.

Din punct de "edere economic prolema produciei alcoolului este mai comple

dec9t a oricrui alt produs chimic datorit di"ersitii resurselor de materii prime i a

le'turii acestora cu alte ramuri economice cum sunt a'ricultura industria alimentarindustria petrolier.

Preul de cost al materiilor prime "e'etale prezint fluctuaii mari n funcie de

recolta oinut i are o pondere mare n cheltuielile de producie.

2.-.3e*crierea proce*ului tehnologic adoptat


23/167

-i'ura 2.2. chema de operaii n procesul de oinere a alcoolului etilic din melas

23


24/167

2..&la!orarea *chemei tehnologice

chema tehnolo'ic de oinere a alcoolului etilic din melas este prezentat n

anea de la sf9ritul proiectului.

2..1. Proce*ul tehnologic de o!"inere etanolului din mela*,

)elasa principalul produs secundar de la faricarea zahrului din sfecl de zahr

i din trestie de zahr.

*ompozia chimic aproimati" a melasei n funcie de pro"eniena ei este dat

n taelul 2.2.

+aelul 2.2. *ompoziia chimic a melasei *omponentul )elas din sfecl de zahr )elas din trestia de zahr &p : 2%;25 15;2%ustan uscat : 75;!% !%;!5Nahr total : 4%;52 5%;55Nahr in"ertit : %1;%5 2%;230afinoz : %6;1! ;&zot total B625 : 12;24 %3;%6ustane minerale : 75;125 1%;12pI 6%;!6 u 7

&tapa de preg,tire a mela*ei presupune diluarea i dezinfectarea acesteia

precum i administrarea de sustane nutriti"e.

Dezinfectarea melasei are drept scop ndeprtarea microor'anismelor din melas

Bacterii malolactice acetice iKsau utirice fun'i muce'ai care diminueaz

randamentul i calitatea produsului F1% pa'.234G.

Dezinfectarea se realizeaz prin acidulare cu acid sulfuric sau clorhidric la pI

44;5. Practic se folosesc 2;7 l I2$4#!: la 1%%%@' melas. Drept antiseptice neacide se

pot utliza "arul cloros B%5 @'K1%%%@' melas formalina B%15 formolK1%%% @' melas

sau pentaclorfenolatul de sodium B6%;#% 'K1%%% @' melas.


25/167

ustanele nutriti"e se adau' cu scopul de a asi'ura condiiile optime de

dez"oltare a dro/diilor. *antitatea de azot din melas este n 'eneral satisfctoare dar

atunci cand este cazul suplinirea necesarului de azot se face cu BI42$4.-osforul este

suplimentat cu superfosfat de calciu.

)elasa dezinfectat i ameliorat este diluat cu ap de la 75;!%J ,ll' la 3%J ,ll'

apoi este lsat s se omo'enizeze timp de 1%;12 ore apoi mustul astfel preparat este

limpezit prin centrifu'are cu scopul de a ndeprta sustanele fine i parial cele

coloidale su forma unor suspensii de consisten nmoloas.

&tapa de preermentarepresupune adu'area peste o /umtate din mustul de

melas a cuiului de dro/die. Prefermentarea este necesar deoarece mustul de

melas conine o cantitate mare de sruri care inhi acti"itatea dro/diei.


26/167

3i*tilareapl,me'ii ermentate este etapa n care se oine spirtul rut. Procesul

se conduce n instalaii de rectificare discontinu. pirtul rut oinut conine 6%:

alcool.

Prelucrarea chimic, a *pirtului !rutpresupune tratarea acestuia cu soluie 3:

a$I i soluie 1: O)n$4.

:*pirtul run"i S conine ntre 5: i 7: din cantitatea total de alcool aldehid

acetic formiat de etil metanol acetate de etil i de metil=

:*pirtul rainatS conine #%: din cantitatea total de alcool etilic=

:*pirtul co'i @uleiul de u'elS conine ntre 3: i 5: din cantitatea total de alcool

alcool propilic alcool izoamilic alcool izoutilic etc.


27/167

)elasa principalul produs secundar de la faricarea zahrului din sfecl de zahr

i din trestie de zahr conine 4%;55: zaharoz i este un sustrat ecelent pentru

oinerea etanolului prin fermentaie.e prezint su forma unui lichid "iscos run;ne'ru

i pI alcalin Bn /urul "alorii !. Densitatea melasei este cuprins ntre 13#% @'Km 3 la

77: sustana uscat i de 145# @'Km3la !4: sustan uscat.?iscozitatea melasei este

cuprins ntre 13 cP i 1# cP iar cldura specific medie este de %5 @calK@'.O.

)elasa deasemenea mai conine 1!;22: nezahr or'anic care este format din

aminoacizi B4;47: etain B2;25: acizi or'anici B!;#: zaharuri peptide produi

de descompunere i 1%;12: nezahr anor'anic care este format din oizi i sruride -ier

aluminiu sodium calciu potasiu etc.F1%pa'17%G.0estul de circa 2%: din melas este

prezentat de ap.

$inerea alcoolului din melas este lar' rsp9ndit n lume. Drept materii prime pentruoienerea melasei sunt pot fi folosite sfecla de zahr i trestia de zahr datorit

producti"itii mari. &stfel dintr;o ton de sfecl de zahr se oin 1%% l B7%%% lKha

alcool iar dintr;o ton de trestie de zahr rezult !% l alcool B55%% lKha. Proprietile

fizice i compoziia melasei n funcie de pro"eniena ei au fost prezentate n para'raful

2.4.2.

2..#. Materii *ecundare

Su!*tan"e nutriti=e se adau' cu scopul de a asi'ura condiiile optime de

dez"oltare a dro/diilor. *antitatea de azot din melas este n 'eneral

satisfctoare dar atunci cand este cazul suplinirea necesarului de azot se face cu

BI42$4.-osforul este suplimentat cu superfosfat de calciu.

Su!*tan"e anti*eptice 8 2;7 l I2$4#!: la 1%%%@' melas. Drept antiseptice

neacide se pot utliza "arul cloros B%5 @'K1%%%@' melas formalina B%15

formolK1%%% @' melas sau pentaclorfenolatul de sodium B6%;#% 'K1%%% @'

melas.


28/167

)asa molecular relati" > #!

e utilizeaz acid sulfuri de puritate tehnic B#!: conform +& #7;!%.

Proprietile fizice ale acidului sulfuric sunt prezentate n taelul 2.3.

+aelul 2.3. *ondiii tehnice de calitate ale I2$4

&spect Tichid uleiosDensitate 'Kcm3 1!33

+rioid de sulf monohidrat : min #!Dioid de sulf : ma %1

-ier : ma %%20eziduu de calcinare : ma %1

&rsen : ma %%%1

Su!*tan"e pentru tratarea chimic, a *pirtului !rut 8 soluie 3: a$I i

soluie 1: O)n$4.


29/167

mina2*$3

: ma

%2! %45 %4 %4 1% 15

a*l :

ma

%%# %15 2% 35 %2 1%

-e2$3 :

ma

%%%4 %%1 %%%7 %%1 %%%5 %%2

i$2 :

ma

%%1 %%2 ; ; %%2 ;

a2$4

: ma

%%2 %%3 ; ; ; ;

*a i )'

: ma

%%1 %%2 ; ; ; ;

Tulpinile de dro$diecele mai utilizate aparin 'enului Saccharomyces cerevisiae

i sunt dro/dii pentru fermentaie inferioar. Dro/diile rezist p9na c9nd concentraia

alcoolului n plmad atin'e "aloare aproimati" de 12 :. Te"urile sunt microor'anisme

unicelulare de tip eucariot i se nmulesc de oicei prin nmu'urire uneori

prindi"iziune simpl sau prin spori.

Te"urileBdro/diile sunt iniiatorii fermentaiei alcoolice i reprezint

microor'anismele monocelulare de pro"enient "e'etal din familiaMycophyta.

Te"urile stau la aza tehnolo'iei pinieriicidrului"inuluialcoolului etilic.

*a urmare a selectiilor naturale si diri/ate ndelun'ate au fost selectate rase de

le"uri diferite ramuri ale industriei fermentati"e.

&stfel familia Saccharomycetaceae 'enul Saccharomyces, cuprinde dro/dii

alcooli'ene 'enulKluyveromycesfermenteaz lactoza la lactoz sau la alcool etilic iar

'enul Debarymyces se utilizeaz n industria crnii.Dro/diile din familia

Cryptococcaceae, 'enurile Candidasi Torulopsisse folosesc pentru otinerea de iomasa

proteic.

)a/oritatea dro/diilor folosite n fermentatia alcoolic apartin 'enului

Saccharomyces ( Meyen ) Ress, deoarece fermenteaz micelii tipice produc 1 4 spori

sunt adaptate la conditii de anaeroioz puterea de fermentatie depete puterea de

respiratie.

2#


30/167

pecia Saccharomyces vini numit s i Saccharomyces cerevisiae Hansen

reprezint aproimati" !%: din toate le"urile 'enului Saccharomyces din sucurile de

fructe in fermentare.)ediul fermentat se acopera cu spum forma sedimentului putnd fi

pul"erulent sau floculant. &cesta specie include le"urile utilizate la producerea

alcoolului etilic pinii si erii.uele acestei specii fermenteaz cel mai ine sustraturile

zaharificate de amidon deoarece pot fermenta si detrinele simple.

pecia Saccharomyces uvarum este rezistent la fri' si nu formeaz spum.uele

de le"uri la fermentatia sucului din stru'uri formeaz 12 13: "ol. de alcool moti"

pentru care unele se folosesc n "inificaie.

pecia Saccharomyces carlsbergensis include seele de le"uri de ere otinut

prin fermentarea inferioara.Dup 'radul de fermentare nu difer de .cere"isiae dar sunt

rezistente la fri' si fermenteaz mustul la %5 1% C .&simileaz p9na la 6%: din

monozaharidele mediului nutriti"e.

pecia Saccharomyces chevalieri uilliermond este capail s fermenteze

mustul fiind rezistent la concentratii mari in alcool Bp9na la 1!:.

Dup proprietile fizice le"urile se impart n doua 'rupe> de fermentaie

inferioara si de fermentaie superioar.

Te"urile de fermentaie superioar n stadiul fermentaiei intemsi"e sunt eliminate

la suprafaa lichidului fermentat su forma unui strat 'ros de spum si se pstreaz astfelp9n la terminarea procesului.Dup sedimentare aceste le"uri destul de rar dau un

precipitat dens. +emperatura optim de fermentaie este de 2! S 3%J * si fermenteaz 1K3

din rafinoz.n aceast cate'orie intrle"urile pentru producerea alcoolului etilicpini si

unele sue pentru ere B. cere"isiae.

Te"urile de fermentaie inferioara se dez"olt in lichidul fermenat nu trec la

suprafata n spum dar formeaz flocule process cauzat de structura cleioas a

in"elisului lor i se sedimenteaz repede. +emperatura optim de fermentaie este de

%! 12 C i fermenteaz complet rafinoza datorit prezenei n compleul enzAmatic a

; 'alactozidazei. &cestei 'rupe i apartin le"urile pentru "in ere cidru B. o"iformis .

carlser'ensis . u"arum . "ini.

Te"urile stau la aza tehnolo'iei p9inii erii cidrului "inului alcoolului etilic.

3%


31/167

*a urmare a selectiilor naturale si diri/ate ndelun'ate au fost selectate rase de

le"uri diferite ramuri ale industriei fermentati"e.

&stfel familia Saccharomycetaceae 'enul Saccharomyces, cuprinde dro/dii

alcooli'ene 'enulKluyveromycesfermenteaz lactoza la lactoz sau la alcool etilic iar

'enul Debarymyces se utilizeaz n industria crnii.Dro/diile din familia

Cryptococcaceae, 'enurile Candidasi Torulopsisse folosesc pentru otinerea de iomasa

proteic.

)a/oritatea dro/diilor folosite n fermentatia alcoolic apartin 'enului

Saccharomyces ( Meyen ) Ress, deoarece fermenteaz micelii tipice produc 1 4 spori

sunt adaptate la conditii de anaeroioz puterea de fermentatie depete puterea de

respiratie.

pecia Saccharomyces vini numit s i Saccharomyces cerevisiae Hansen

reprezint aproimati" !%: din toate le"urile 'enului Saccharomyces din sucurile de

fructe in fermentare.)ediul fermentat se acopera cu spum forma sedimentului putnd fi

pul"erulent sau floculant. &cesta specie include le"urile utilizate la producerea

alcoolului etilic pinii si erii.uele acestei specii fermenteaz cel mai ine sustraturile

zaharificate de amidon deoarece pot fermenta si detrinele simple.

pecia Saccharomyces uvarum este rezistent la fri' si nu formeaz spum.uele

de le"uri la fermentatia sucului din stru'uri formeaz 12 S 13:"ol. de alcool moti"pentru care unele se folosesc n "inificaie.

pecia Saccharomyces carlsbergensis include seele de le"uri de ere otinut

prin fermentarea inferioara.Dup 'radul de fermentare nu difer de .cere"isiae dar sunt

rezistente la fri' si fermenteaz mustul la 5 S 1%J*.&simileaz p9na la 6%: din

monozaharidele mediului nutriti"e.

pecia Saccharomyces chevalieri uilliermond este capail s fermenteze

mustul fiind rezistent la concentratii mari in alcool Bp9na la 1!:.

Dup proprietile fizice le"urile se impart n doua 'rupe> de fermentaie

inferioara si de fermentaie superioar.

Te"urile de fermentaie superioar n stadiul fermentaiei intemsi"e sunt eliminate

la suprafaa lichidului fermentat su forma unui strat 'ros de spum si se pstreaz astfel

p9n la terminarea procesului.Dup sedimentare aceste le"uri destul de rar dau un

31


32/167

precipitat dens. +emperatura optim de fermentaie este de %2! 3% C si fermenteaz 1K3

din rafinoz.n aceast cate'orie intrle"urile pentru producerea alcoolului etilicpini si

unele sue pentru ere B. cere"isiae.

Te"urile de fermentaie inferioara se dez"olt in lichidul fermenat nu trec la

suprafata n spum dar formeaz flocule process cauzat de structura cleioas a

in"elisului lor i se sedimenteaz repede. +emperatura optim de fermentaie este de

%! 12 C i fermenteaz complet rafinoza datorit prezenei n compleul enzAmatic a

; 'alactozidazei. &cestei 'rupe i apartin le"urile pentru "in ere cidru B. o"iformis .

carlser'ensis . u"arum . "ini.

Te"urile de fermentaie inferioar sunt asolute necesare n cazul producerii

uturilor saturate cu ioidul de caron lucru posiil numai n cazul fermentaiei n

lichidul fermentat i la temperature /oase.

&cti"itatea "ital a le"urilor este determinat de procesele de asimilare i

dezasimilare. Te"urile supun fermentrii mediul ce conine zaharuri

fermentesciileprocess n urma cruia se oine alcool etilic dioid de caron i produi

secundari.

Pentru fermentarea plmezilor din melas se utilizeaz tulpini de dro/die de

fermentaie inferioar adaptate la temperaturi mai ridicate de fermentare i care

fermenteaz i rafinoza.uele aparin9nd speciei Saccharomyces cerevisiae, au form sferic sau

elipsoidal cu lun'imea de 5 ! m .

*ea mai folosit pentru producerea alcoolului etilic este 0asa E88 oinut n anul

1#%2. &re "iteza mare de nmultire si fermenteaz 'lucoza fructoza zaharoza 'alactoza

maltoza rafinoza form9nd p9n la 12: alcool etilic. e folosete at9t la fermentarea

plmezilor din cereale c9t i din melas i reprezint a"anta/ul c produce mai puin

spum. 0asa ) reprezint un amestec de 4 suse de fermentare superioar i este destinat

fermentrii mustului cu coninut de detrine i rafinoz. 0asa D se caracterizeaz printr;o

capacitate mare de fermentare persistent i la concentraii mai ridicate ale plmezilor

din porum sau melas. 0asa I se caracterizeaz printr;o putere mare de fermentare ins

produce o spumare intens fapt ce conduce la pierderi de plmad. Ta producerea

alcoolului din melas se recomand rasele ? si 8 care fermenteaz ine zaharoza

32


33/167

'lucoza fructoza i 1K3 din rafinoza. 0asa ? are putere de cretere mare i dup separare

se folosete n panificaie.

*riteriile de caracterizare si selecionare a dro/diilor pentru faricarea spirtului

sunt> capacitatea i "iteza de fermentare tolerana la alcool rezistena fa de produsele

elaorate de microflora contaminat rezistenta la antiseptici stailitatea n timp etc.

2..%. Chimi*mul proce*ului de ermenta"ie alcoolic,

-ermentaia alcoolic este un process iochimic anaero prin care zaharurile

fermentesciile su aciunea echipamentului enzimatic al microor'anismelor sunt

metaolizate la alcool etilic i dioid de caron a"9nd loc i o de'a/are de cldur.

Dizaharidele sunt hidrolizate de ctre le"uri la monozaharide iar acestea suntcon"ertite n etanol i dioid de caron.

0eacia de hidroliz a zaharozei este urmtoarea>

*12I22$11 *6I12$6U *6I12$6lucoz -ructoz

lucoza i fructoza sunt hidrolizate enzimatic la alcool etilic dioid de caron>

*6I12$6 2*2I5$I U2*$2

)ecanismul de transformare a monozaharidelor n alcool etilic su actiunea

enzimelor implic o serie de reacii intermediare complee le'ate ntre ele acestea fiind

cunoscute si su numele de calea (mden S )eAerhof S Parnas i are loc la ni"elul

mitocondriilor. (ner'ia elierat n process este stocat n le'turile fosfat ale &+P.

(tapele 'licolizei enzimatice sunt urmtoarele>

1. -osforilarea 'lucozei cu formarea 'lucozo S 6 Sfosfatului >

33


34/167

2. 8zomerizarea 'lucozo S 6 S fosfatului la fructozo S 6 Sfosfat >

3. -osforilarea fructozo S 6 S fosfatului la fructozo S 1 6 S difosfat>

4. cindarea fructozo S 1 6 S difosfatului la aldehid 3 S fosfo'liceric i

dihidroacetonfosfat >

34


35/167

5. 8zomerizare re"ersiil a aldehidei 3 S fosfo'licerice >

6.-osforilarea oidati" a aldehidei 3 S fosfo'licerice la acid 13 S difosfo'liceric

7.+ransferul 'rupei fosfat de la acidul 13 S difosfo'liceric la &+P >

!. 8zomerizarea acidului 3 S fosfo'liceric ls acid 2 S fosfo'liceric >

35


36/167

#.Deshidratarea acidului 2 S fosfo'liceric cu formare de acid fosfo;enol;piru"ic>

1%.+ransferul 'ruprii fosfat de la acidul fosofo;enol;piru"ic la &DP cu formare

de &+P i acid piru"ic>

11. Decaroilarea acidului piru"ic la aldehid acetic su aciunea enzimelor >

12.0educerea aldehidei acetice la alcool etilic >

*a produi secundari rezult metanol acetat de etil uleiul de fuze. Hleiul de fuzel

conine alcooli superiori rezultai prin dezaminarea i decaroilarea unor amino acizi

Bleucina fenil;alanina aldehide 'licerin.

2..(. Cinetica proce*ului de ermenta"ie di*continu,

tudiul proceselor enzimatice a proceselor metaolice i a "itezei lor se face prin

metoda cinetic. &ceasta este sin'ura metod de studio a proceselor iochimice deoarece

p9n n prezent numrul enzimelor pure care s;au putut separa este relati"e redus.

36


37/167

Pentru studiul cinetic al proceselor fermentati"e se utilizeaz definiiile date de

'aden pentru "iteza de fermentaie "iteza "olumetric i "iteza specific.

)ite'a de ermenta"ie este "ariaia momentan a concentraiei produsului a

intensitii respiraiei sau a concentraiei masei celulare.

)ite'a =olumetric,reprezint cantitatea de sustrat utilizat cantitatea de oi'en

sau cantitatea de celule oinute pe unitatea de "olum de mediu de cultur i n unitatea

de timp.

)ite'a *peciic, este dat de raportul dintre "iteza "olumetric i densitatea

acterian i se eprim n 'rame produs oinut n unitatea de timp i pe 'ram de mas

celular.

Procesele metaolice care se peetrec n interiorul celulelor "ii sunt reacii

iochimice foarte complee ce seproduc cu "iteze mari fiind catalizate de enzime. &stfeladen definete fermentaia ca fiind Ltotalitatea reaciilor chimice catalizate de sisteme

enzimatice produse de microor'anisme n timpul creteriiM .

(nzimele au funcia de a aceelera "iteza reaciilor metaolice la temperature

normal a or'anismelor. &"9nd o acti"itate catalitica foarte mare enzimele reduce

sustanial arierele de potenial ale reaciilor de transformare a sustratului facilit9nd

oinera produsului dorit.

e numete sustrat sustana asupra creia se eercit aciunea enzimelor n"ederea defurrii procesului de iosintez.

)ecanismul prin care enzimele transform sustratul este descries prin teoria

*t,rii de tran'i"ie. *onform acestei teorii sustreatul se comin cu enzima form9nd un

comple acti"ate instail care ulterior se descompune n produs i enzim. (nzima

elierat ia parte din nou la procesul de transformare a sustratului. )ecanismul poate fi

descries conform urmtoarei scheme >

( S enzima lier =

37


38/167

S sustratul =

(;V ; comple acti"ate enzim;sustrat =

@U1; constanta de "itez de formare a compleului acti"ate

@;1 S constanta de "itez a reaciei de descompunere a compleului acti"at n

enzim i sustrat =

@2S constanta de "itez a reaciei de formare a produsului din compleul acti"at.

e poate admite i faptul c ntre enzim i sustrat pe de o parte i compleul

acti"at pe de alt parte se stailete un echiliru descries de relaia >

VV 1

1

! SC

! S

C"K

" C C

+

= =

B1

iar "iteza specific de descompunere a compleului acti"at n produs este dat de

epresia>

2#" T"h

= B2

V! S

C ; concentraia compleului acti"at =

!C ; concentraia enzimei =

SC ; concentraia sustratului =

h ; constanta Planc@ =

#" ; constanta ,oltzman =

V

CK ; constanta de echiliru =

?iteza reaciei de formare a produsului se definete n acest caz ca produsul dintre

"iteza specific de descompunere a compleului acti"at i concentraia compleului

acti"ate i are forma>

V

#p ! S

" Tv C

h = B3

V#p C ! S

" Tv K C C

h

= B4

3!


39/167

(prim9nd

constanta de echiliru n

funcie de ener'ia

lier standard

$ oinem>

V V V Vln C H T s RT K = = B5

*onstanta de echiliru "a a"ea epresiaV V V

V H s

RT RT RCK e e

+= = B6

8ntroducem epresia B6 n B4 i oinem >V VH s

# RT Rp ! S

" Tv e e C C

h

= B7

+eoretic H%i s%"ariaz cu temperatura dar entropia "ariaz foarte puinastfel

nc9t termenul%s

Re

poate fi considerat constant.%

2 2

ln 1p ad v !H

dT RT T RT

= + = B!

!aS ener'ia de acti"are.

V

a! H RT= + B#


40/167

-i'ura 2.4. ?ariaia ener'iei n procesele enzimatice

Diferena ntre H%i!aeste ne'li/ail deoarece la temperature de circa 3%J *

Btemperature optim pentru ma/oritatea proceselor enzimatice "aloarea termenului RT

este de circa 25%% WKmol i este foarte mic n comparaie cu "aloarea entalpiei de

acti"are "aloare care depete 45%%% WKmol.

Xin9nd cont de acest fapt ecuaia B7 de"ine >% %

a! s

# RT Rp ! S

" Tv e e C C

h

= B1%

?alorile "itezei de reacie vpdau o ima'ine de ansamlu a acti"itii enzimelor.


41/167

-i'ura 2.5. ?ariaia "itezei reaciilor enzimatice n funcie de concentraia sustratului

&

S

S

d&&

dt

dS&

dt

d' dS y

dt dt

=

=

=

&S concentraia iomasei 'Kl =

SS concentraia sustratului 'Kl =

'S concentraia produsului 'Kl =

Sy ; coeficientul de utilizare a sustratului =

2 1

2 1

B B

B B S' t ' t

yS t S t

=

& ; "iteza specific de acumulare a iomasei =

S ; "iteza specific de utilizare a sustratului =

41


42/167

&lcoolul inhi creterea iomasei. &ciunea inhiitorie a fost descris cu a/utorul

relaiei >

V %&

K

K '

=

+

% ; "iteza specific de cretere a iomasei =

K; constanta care red inhiarea =

V

S S S &a # = +

Sa ; coeficientce caracterizeaz intensitatea procesului =

S# ;coeficient de asimilare a zahrului =

V

ma

1

p

&

pS

KS

S S K 'K S K

=

++ +

ma ; "iteza maim de cretere =

1SK K ;constante care redau inhiiia de sustrat =

(presia "itezei specifice de acumulare a iomasei mai poate fi scris su forma

de mai /os>

V

& & " & =

"S constant.

2..+. Termodinamica proce*ului de ermenta"ie

-ermentaia alcoolic este un process iochimic anaero prin care zaharurile

fermentesciile su aciunea echipamentului enzimatic al microor'anismelor sunt

metaolizate la alcool etilic i dioid de caron a"9nd loc i o de'a/are de cldur.

(cuaia procesului de fermentaie a zaharozei este urmtoarea >

&cti"itatea "ital a le"urilor este determinat de procesele de asimilare i

dezasimilare. Te"urile supun fermentaiei zaharurile fermentesciile n urma procesului

oin9ndu;se etanol dioid de caron i produi secundari.

42


43/167

&mele procese sunt eoterme.

1.


44/167

2. Pentru procese iochimice pI;ul de referin are "aloarea 7 nu % cum se

consider n cazul proceselor chimice.

3. ?ariaia ener'iei liere standard la pI Q 7 se noteaz cuY% iar la pI Q % cu

%

4. Deoarece la pI Q 7 starea standard este un amestec de forme inizate i

neionizate rezult c "alorile luiY% depin de "alorile pI;ului.

?ariaia ener'iei liere standard n sistemele iochimice poate fi determinat din

utilizarea datelor de echiliru ale reaciilor care au loc su aciunea enzimelor sau din

ener'ia standard de formare a reactanilor i a produilor de reacie. De oicei se prefer a

doua "ariant fiidc este mult mai accesiil.

Y% 1672 B 137# 3%51 = + = @WKmol

$ analiz termodinamic pertinent a reaciilor iochimice impune cunoaterea

eact a concentraiilor intracelulare reale a metaoliilor precum i a "itezelor de

44


45/167

formare sau consumare a acestora.


46/167

'sQ 15%% lKar/

Produsul are densitatea de !25 @'Km3i conine 724 ' etanol pur la litru.

Deci masa spirtului rezultat de pe fiecare ar/ "a fi >

mQ+-Q %.!25.15%% Q12375 @'

)asa etanolului oinut dintr;o ar/ "a fi >

m!T.HQ %724.15%% Q1%!6 @' etanol pur

$peratia de rafinare se desfasoara cu un randament de #%:.

Ta rafinare "or intra >

1%!612%6667

%.# = @' etanol pur =

$peratia de distilare se desfasoara cu un randament de ##:.

*antitatea de alcool intrat la distilare "a fi >

12%6667121!!55

%.## = @' etanol pur =

$peratia de separarea a dro/diilor se desfasoara cu un randament de #!:.

Deci cantitatea de etanol oinut prin fermentaie "a fi >

121!!55124373

%.#! = @' etanol.

Din stoichiometria procesului determinm cantitatea de zaharoz necesar pentru a oine

124373 @' alcool etilic pur >

1 mol zaharoz.4 moli etanol

342 @' zaharoz...4Z46 @' etanol

...............124373 @' etanol

Q 2%1!543 @'Ksar/a zaharoz [ Q1%%:

0andamentul de transformare a zaharozei n alcool etilic este [ Q#2: deci cantitatea de

zaharoz necesar procesului "a fi >

46


47/167

2%1!5432512!14

%.#2 %#! %## %#=

@' zaharozKar/.

)elasa conine> 5%: zaharoz 23: ap i 27: nezahr

1%% @' melas................................5% @' zaharoz

a......................................................2512!14 @' zaharoz

a Q 5%2562! @'Ksar/a melas introdus

13#%=melasa @'Km3 3#1=melasa @'Kl

?melasQ5%2562!

361555613#

m

= = lKar/ melas

1%% @' melas........................23 @' ap.......................27 @' nezahr

5224.62! @'Ksar/a melas............................................................c

Q 1155!#4 @'Ksar/a ap coninut n melascQ 1356#2% @'Ksar/a nezahr.

e introduc 5 l acid sulfuric #!: la 1%%% l melas.

1%%% @' melas......................5 l I2$4#!:

5224.62! @' melas................d l I2$4#!:

d Q 2512! lKar/ I2$4#!:

\acid sulf. Q 1!3% @'Km3

macid sulf.Q \acid sulf.Z?acid sulf.Q 1!3Z2512! Q 45#!4 @' I2$4#!:

)asa I2$4pur "a fi de 45%65 @'.

e adau' %2 @' BI42$4i %2 @' *a3BP$43la 1%% @' melas deci se "or

adu'a 1% @' BI42$4i 1% @' *a3BP$43.

,ilanul de materiale pentru procesele de fermentaie a melasei ncepe de oicei

cu etapa de fermentaie pentru a determina cantitatea de ap necesar diluiei melasei.

Ta fermentaie se oin 124373 @' etanol pur cu densitatea de %7! @'Kl.

?olumul etanolului din plmad "a fi >

12437315#45

%.7! = l etanol n plmada fermentat.

*onform determinrilor eperimentale plmada fermentat are o concentraie

"olumic n alcool e'al cu #:.

1%% l plmad fermentat............................# l etanol

47


48/167

d...................................................................15#45 l etanol

?olumul plmezii fermentate "a fi > d Q 177167 l plmad fermentat.

Densitatea plmezii fermentate este \p.fQ #!% @'Km3

mp.fQ \p.f Z?p.fQ #!%.177167 173621 @'.

Din stoechiometria procesului a"em>

4 moli etanol.......................4 moli *$2

4Z46 @' etanol.....................4Z44 @' *$2

124373 @' etanol..............A @' *$2

A Q 11!#65 @' *$2Kar/

*onform tehnolo'iei se introduc ! @' cui de dro/die la 1%% @' melas.

*antitatea de dro/die "a fi>

1%% @' melas.......................! @' cui de dro/die5%25.62! @'Ksar/a melas..............e

e Q 4%21 @'Ksar/a cui de dro/die

*antitatea de ap "a fi>

mapQ mp.fU m*$2; mmelasS macid sulf.S msust.nutrit.; mcui

mapQ 173621 U 11!#.65 S5%2562!S 2% S 4%21S 45#!

mapQ13%5! @' apKar/

Pentru diluia melasei se adau' 13%5! @' ap.*antitatea de iomas "a fi>

miomasQ mplmadS malcool etilicQ 173621 S124373 Q 1611!37 @'

*antitatea de melas tratat neprefermentat "a fi >

mmel.neprQ %5 .B173621 U 11!#65 S 4%21 Q #%74!3 @'.

4!


49/167

2.0.1.Preg,tirea mela*ei

)ateriale intrate>

Denumire *antitate @')elas 5224.62!

I2$4#!: 45#!4&p de diluie 13%5!

uperfosfat de calciu 1%

ulfat de amoniu 1%

+$+&T 1!14#.66

)ateriale ieite

Denumire *antitate @'

)elasa pre'tit 1!14#.66+$+&T 1!14#.66

2.0.2. Preermentarea

Wumtate din cantitatea total de melas pre'tit intr la prefermentare iar

cealalt /umtate la fermentare .

)ateriale intrate>

4#


50/167


)elasa pre'tit #%74!3*ui de dro/die 4%21

+$+&T #476#3

)ateriale ieite


)elas

prefermentat

#476#3

+$+&T #476#3

2.0.#. 7ermentarea

)ateriale intrate>


)elas pre'tit #%74!3)elas prefermentat #476#3

+$+&T 1!55175

)ateriale ieite


5%


51/167

-aza 'azoas

*$2

+$+&T

11!#65

11!#65-aza lichid

&lcool etilic

,iomasa fermentat

+$+&T

124373

1611!37

173621+$+&T ((0&T 1!55175

2.0.%. Separarea dro$diilor

e separ 15 @' de dro/die la 1%% @' plmad fermentat.

?plmadaQ 1777 m3=

mdro/dieQ 15 .1777 Q 26655 @'

0andamentul etapei este de #!: deci 2: din cantitate de alcool "a fiantrenat

mpreun cu dro/dia.

malc.f.s.Q 124373 .%%2 Q24!7 @' =

malc.f.l.Q 124373 S 24!7 Q 121!!6 @' .

)ateriale intrate>


,iomasa fermentat 1611!37&lcool etilic 124373

+$+&T 173621

)ateriale ieite


51


52/167

-aza lichid

,iomasa fermentat

&lcool etilic

+$+&T

15!51!2

121!!6

17%7%6!

-aza solid

Dro/die

&lcool etilic

+$+&T

26655

24!7

2#142+$+&T ((0&T 173621

2.0.(. 3i*tilarea

Distilarea alcoolului etilic se realizeaz cu un randament de ##:.

*antitatea de alcool etilic "a fi >

121!!6Z%## Q 12%6.67 @' alcool etilic n distilat.

*onsiderm 6%: alcool etilic i 4%: ap.

1%% @' soluie..............6% @' etanol

f..................................12%667 @' etanol

f Q 2%1112 @' etanol solutie 6%: Bspirt rut*antitatea de ap n distilat "a fi>

mapQ2%1112 S 12%6.67 Q !%445 @'

*antitatea de etanol rmas n reziduu>

malc.rezQ 121!!6 S 12%6.67 Q 121# @'

*antitatea de orhot n reziduu

m orhot Q 17%7%6! S 211112 Q 15%5#.56 @' iomasa

)ateriale intrate>


&lcool etilic 121!!6,iomasa fermentat 15!51!2

+$+&T 17%7%6!

52


53/167

)ateriale ieite


Distilat

&lcool etilic

&p

+$+&T

12%6.67

!%445

2%1112,orhot

&lcool etilic

,iomas+$+&T

121#

15%473715%5#56

+$+&T 17%7%6!

2.0.+. Prelucrarea chimic, a *pirtului !rut

Ta ieirea din instalaia de distilare spirtul rut "a a"ea temperatura de 2%J *. Densitatea

spirtului rut la aceast temperatur este de !#1 @'Km3

. ?olumul spirtului rut "a fi de225715 l.

225715%%1 %226

1%% = @'

*antitatea de ap necesar ce se introduce la dizol"area hidroidului i a

perman'anatului este de 3611 @'.

)ateriale intrate

53


54/167

Denumire *antitatea @'

pirt rut

&lcool

&p

+$+&T

12%667

!%445

2%1112Iidroid de sodiu %677

Perman'anat de potasiu %226

&p de dizol"are a solidelor 3611

+$+&T ((0&T 2%15634

)ateriale ieite

Denumire *antitatea @'

pirt rut tratat 2%15634

2.0.-. Rainarea *pirtului


55/167

&p 1# 1%56+$+&T 1%% 63351

*ozile de distilare conin !%: alcool etilicrestul fiind ap i alcooli superiori.


56/167

+$+&T ((0&T 2%15634

2.0.. Con*umurile *peciice

*onsumurile specifice se calculeaz cu relaia>

124373Sm

C = @' materie primK@' etanol unde>

mS cantitatea de materie prim folosit n proces Bcalculat pe aza ilanului de

materiale=

124373 S cantitatea de etanol care s;ar produce teoretic.

*onform relaiei de mai sus i pe aza ilanului de materiale se oin urmtoareleconsumuri specifice>

5%2562!4.%41

124373 124373melasa

melasa

mC = = = @' melasK@' etanol

13%5! 36111%5%2

1243 73 124373apa

apa

mC

+= = = @' apK@' etanol

.

.

45#!4%.%37

124373 124373acid sul(

acid sul(

mC = = = @' I2$4#!:K@' etanol

%.677%.%%%5

124373 124373/a.H

/a.H

mC = = = @' a$IK@' etanol

4

4

%.226%.%%%2

124373 124373KMn.

KMn.

mC = = = @' O)n$4K@' etanol

. .. .

2%%.%16

124373 124373subst nutrit

subst nutrit

mC = = = @' sust.nutrit.K@' etanol

ustana )elas &p I2$4 a$I O)n$4 ustane nutriti"e

*s 4%41 1%5%2 %.%37 %.%%%5 %.%%%2 %.%16

56


57/167

CAPITOLUL #

PROI&CTAR&A UTILAB&LOR

57


58/167

#.1. Alegerea materialului de con*truc"ie

#.1.1. Alegerea materialului de con*truc"ie

)aterialele utilizate pentru construcia recipienilor supresiune treuie s

ndeplineasc condiiile> ;tehnice Brezisten mecanic rezisten la coroziune

;tehnolo'ice Bdeformailitate sudailitate

; economice

*riteriile care treuie a"ute in "edere la ale'erea materialului de construcie a

unui utila/ sunt>

;stailirea condiiilor de funcionare pe toat perioada normal de funcionare a

utila/ului Beecuie proe recepie transport monta/ etc

;determinarea principalelor proprieti ale mediului Bcoroziune "aloarea

temperaturilor etreme etc

5!


59/167

;stailirea marcilor de otel ce pot satisface aceste proprieti fr ca acestea s

prezinte inco"eniente.

)aterialul frec"ent utilizat n construcia utila/elor este tala din oel laminat.

-uncie de compoziia sa chimic tala din oel poate fi din > oel caron oel sla

aliat si oel aliat. Pentru construcia recipientelor n care au loc iosinteze i a celor care

n 'eneral au mediu de lucru corozi" i n acelai timp lucreaz la temperaturi ridicate se

utilizeaz tala din oel aliat. *a elemente de aliere se foloseste cromul nichelul

man'anul siliciul molidenul etc.. *ea mai mare parte a oelurilor sunt aliate cu crom si

nichel. &t9t cromul c9t si nichelul determin cresterea rezistenei la coroziune a

rezistenei la rupere a duritii a limitei de cur'ere i de elasticitate. &lierea nichelului cu

cromul creste stailitatea otelului i rezistena la rupere la temperaturi ridicate n condiii

de coroziune. Htilizarea acestor oeluri este condiionat de stailizarea cu titan si nioiun "ederea pre"enirii coroziunii intercristaline. Hn material este ine ales din punct de

"edere al costului dac se asi'ur prin utilizare o c9t mai deplin folosire a

caracteristicilor mecanice i a proprietilor materialului la o proiectare /udicioas. (ste

indicat s se alea' materialul care s asi'ure si'uran n eploatarela un pre de cost

minim.

&le'erea economic a materialului este influenat i de tehnolo'ia de faricaie.

)aterialul de construcie al reactorului este oel aliat *r&l13 S ].1.4%%2.

#.1.2. Materiale de etan9are

)aterialele pentru etanarea minrilor cu flane se ale' n raport cu parametrii

de re'im i cu natura fluidului de lucru. &ceste materiale treuie s ai o serie de caliti

cum ar fi> rezisten la mtr9nire comportare un la "ariaii de temeperatur

permeailitate etc.. )aterialele de etanare folosite sunt> p9sla pielea h9rtia cartonul

azestul cauciucul clin'heritul materiale termoplastice 'rafitul materiale metalice.

*auciucul natural are rezisten un la rupere i uzur. Htilizarea sa n

construcia 'arniturilor de etanare este limitat datorit incompatiilitii cu

hidrocarurile i datorit faptului ca;i schim caracteristicile la temperaturi ridicate.

5#


60/167

*auciucul sintetic are muntiri mult mai lar'i dec9t cel natural. *auciuc

siliconic se remarc printr;o un comportare at9t la temeperaturi sczute cat si la

temperaturi ridicate. &re rezisten un la aze acizi i moderat la uleiuri. Petrolul

parafina i ueliurile minerale i pro"oac umflare i nmuiere.

Policlorura de "inil este un termoplast care se utilizeaz frec"ent n construcia

'arniturilor de etanare. e recomand pentru acizi hidrocaruri uleiuri.

Politetrafluoretilena Bteflonul are caracteristici mecanice i rezisten la a'enii

chimici deoseii. e poate utiliza at9t la temperaturi ridicate c9t si la temperaturi

coor9te. (ste dur are o elasticitate redus si se prelucreaz foarte 'reu.

#.2. Pro!leme de coro'iune 9i protec"ie anticoro'i=,

*oroziunea reprezint fenomenul de'radrii sau disteru'erii corpurilor solide

metalice sau nemetalice su acinunea chimic a mediului ncon/urtor. Pentru a putea

caracteriza comportarea unui material oarecare fa de mediul ncon/urtor este necesar

s se cunoasc c9t mai eact condiiile n care are loc interaciunea cum ar fi> compoziia

chimic a mediului a'resi" concentraia n a'ent a'resi" temperatura precum i ali

factori ocazionali sau permaneni. Dup natura reaciilor etero'ene chimice sau

electrochimice fenomenele de coroziune se pot clasifica n> coroziune chimic ielectrochimic. Din punct de "edere practic este important a caracteriza procesul de

coroziune nu numai cantitati" ci i calitati". Din acest punct de "edere coroziunea este

continua i discontinua sau local. *oroziunea continu poate fi local uniform sau

neuniform. *oroziunea discontinu sau local reprezint o concentrare a atacului pe

anumite zone ale suprafetei metalice. *oroziunea se poate manifesta su form de pete

pl'i i puncte. Dup caracterul distru'erii n raport cu structura sa se cunosc coroziuni

intercristaline sau transcristaline.

Pentru a putea ale'e materialul corespunztor treuie s se cunoasc proprietile

mediului compoziia mediului n care se afl materialul a aciunii reciproce dintre

material i mediu . &cestea se stailesc pe aza datelor eperimentale.

Datele eperimentale treuie s furnizeze informaii referitoare la >

;materiale rezistente la aciunea corozi" caracteristic mediului din reactor

6%


61/167

;informaii referitoare la coroziunea pro"ocat de toate concentraiile mediului

corozi" n ap

;informaii asupra a'resi"itii mediului etinse pe o 'ama "ariat de temperaturi

;elemente le'ate de starea suprafetei a mterialului nainte de "enirea n contact cu

mediul corizi"

Protecia anticorozi" se poate realiza pe urmtoarele ci>

;ale'erea raional a materialului anticorozi"

;alierea metalelor n scopul cresterii stailitaii termodinamice

;tratarea mediului a'resi" n scopul micorrii a'resi"itii sale realizail prin

modificarea pI;ului scaderea temperaturii folosirea inhiatorilor

;aplicarea metodelor electrochimice de protecie prin polarizarea catodic sau

anodic a instalaiei matalice;acoperirea suprafeei metalice

;utilizarea materialelor nemetalice Ba maselor plastice


62/167

17.772236#3

%.75u

r

--

= = = m3

^; coeficient de umplere>

^Q%.7_%.! pentru lichide care nu spumeaz

^Q%.4_%.6 pentru lichide care spumeaz

&le'em ^Q%.75

Pentru reactoare discontinuie cu amestecare perfect se consider coeficientul de

supleeH1DQ1_2 n careHiDsunt nalimea respecti" diametrul reactorului.

H1DQ2

?olumul reactorului se "a calcula cu relaia>

2 3 2

4 4rD D

- H

= =

3 34 4 236#3

2472 2

r-D

= = =

m

*onform +&> DQ24 m B1! p'.67 t.3.5

a

62


63/167

-i'. 3.1. a Dimensiunile 'eometrice ale reactorului tip autocla" cu a'itare mecanic =

-und elipsoidal

Hc; nlimea prii cilindrice a reactorului=

h; nlimea capacului=

H ; nlimea total a reactorului=

D ; diametrul interior al reactorului=Dim; diametrul interior al mantalei=

& ; distanta dintre peretele eterior al reactorului si peretele interior al mantalei=

y ; distana de la suprafaa lichidului p9n la mantase admite de 25 mm=

Hlc; nlimea lichidului n reactor=

Hm; nlimea mantalei=

DoS desfurata capacului=

h;nlimea prii cilindric=

2;'rosimea peretului=

Diametrul eterior al reactorului este>

DeQDU 22FindrumarG

rosimea pereilor se oine dintr;un calcul de rezisten. 0eactorul care

funcioneaz la presiune atmosfericse "erifica la presiunea de 6 atmosfere.

63


64/167

rosimea reala reactorului sau 'rosimea de proiecatre se calculeaza cu relaia >

1p rc c = + +

in care> 1c ;adaos pentru pierderi de 'rosime datorita coroziunii Beprimat ca produs intre

"iteza de coroziune si numarul anilor pre"azuti pentru functionarecr;adaos de rotun/ire Be'al sau mai mare decat toleranta in minus a talelor.

Pentru a determina 'rosimea peretelui se "or efectua calcule de rezisten la

presiune interioar i calcule de rezisten la presiune eterioar.

Calculul la pre*iune interioar

rosimea teoretic a "irolei cilindrice supuse la presiuni interioare n condiiile

ncrcrii statice se calculeaz cu relaia>

2c i

t t

a c

p Dp

=

n care>

;pcpresiunea de calcul )Pa pcQ6 ata )Pa =

;Didiametrul interior al "irolei m =

; 3; coeficient de rezisten a minrii sudate ^Q%.! Findrumar p'.71G =

; 4atefortul unitar admisiil al materialului =

tt c

a

cc

= Findrumar p'. 56 t.3.2G

4ctS limita tehnic de cur'ere a materialului la temperatura t )pa =

cc; coeficient de si'uran fa de limita tehnic de cur'ere a materialului=

4ctQ 25% )Pa = ccQ 15

25%16667

15

tt ca

cc

= = = )Pa

2

2

2 4 6 #!1 1%%.%%53

2 2 %.! 16667 6 #!1 1%

c i

t ta c

p D

p

= = =

Calculul la pre*iune e


65/167

%.4

1.17! ce te

p 5D

! D

=

5;lun'imea prii cilindrice aflat su aciunea presiunii eterioare =

!

t

;modulul de elasticitate lon'itudinal al materialului la temperatura de calcul)Pa =!tQ 212.1%5)Pa =

De;diametrul eterior al aparatului =

Pentru a efectua calculul la presiune eterioar "om admite nlime poriunii

cilindrice a capacului ca fiind de 5% mm i 'rosimea peretelui de 5 mm. *u aceste date

oinem "olumul capacului >

-cQ 2%36 l F1! pa'.7%G

?olumul lichidului din "irola fermentatorului "e fi >

17.772 2%36 15736lc u ( - -- = = = m3.

2 2

4 4 15736347!

2.4lc

lc

-

DH

= = =

m.

Tun'imea prii cilindrice aflat su aciunea presiunii eterioare "a fi >

3 47! %.%25 3 4535= = m

Xin9nd cont c am admis 'rosimea peretelui de 5 mm diametrul eterior "a fi de

241 m.%.4 %.4

5

6 #!1 34531.17! 117! 241 %%1#6

212 1% 2 41c

t e t

e

p 5D

! D

= = =

m

&daosul de coroziune se calculeaz cu relaia >

cor cor c v =

n care >

corv ; "iteza de coroziune = %%5 mmKan

;timpul de funcionare a utila/ului 2% de ani.

%%5 2% 1corc = = mm

Din +& rezult ca 'rosimea real a peretelui reactorului "a fi de 22 mm

FndrumarG. &daosul de rotun/ire "a fi de 14 mm.

Diametrul eterior real al reactorului "a fi >

65


66/167

DeQ 24 U2 .%%22 Q 2444m

*apacul i fundul reactorului "or reactorului "or a"ea nlimea >

24445% 661

4ch = + = mm

2 4116 %661 543!reac vir cH H h= + = + = m

#.#.2. 3imen*ionarea mantalei

+ransferul de cldur n cazul reactorului tip autocal" se face prin manta.

)antaua este construit din oel $T37;2O. Pentru aceasta se calculeaz diametrul i

nlimea mantalei. Diametrul interior al mantalei se admite n funcie de diametrul

reactorului i anume ca fiind "irola cu diametrul imediat superior diametrului

reactorului. Din +& rezult ca diametrul interior al mantalei este de 26 m F1! ta. 3.6

pa'. 6!G.

&DD eim += 2 FndrumarG

n care

Dim; diametrul interior al mantalei =

De; diametrul eterior al reactorului =

&; distanta dintre peretele eterior al reactorului si peretele interior al mantalei

26%% 24447!

2 2im eD D&

= = = mm

*alculm nlimea mantalei>

m lc ( pmH H h y &= + + + Fndrumar p'.73 3.22G

rosimea peretelui mantalei "a fi>

2c im

pm cor rott

a c

p Dc c

p

= + +

66


67/167

22515%

15

tt ca

cc

= = = )Pa =

22 6 6 #!1 1%%%%64

2 2 %.%! 15% %.5!!6c im

tm t

a c

p D

p

= = =

m

?iteza de coroziune se admite de %2 mmKan de aici rezult ca adaosul de

coroziune "a fi de 4 mm. &daosul de rotun/ire necesar pentru a aduce 'reosimea

peretelui la o "aloare standardizat "a fi de 16 mm deci peretele mantalei "a a"ea

'rosimea de 12 mm.


68/167

D1dQ 3 =H1dQ 5115 =h1d Q %66# =cQ %#!5 mQ %.15

n care>

D;diametrul reactorului m

H; nalimea lichidului din "as

Diametrul a'itatorului "a fi>

D1dQ 3

24%!

3 3

Dd= = =

6!


69/167

-i'ura 3.2. Dimensiunile principale ale a'itatorului>

D;diametrul interior al reactorului =

d;an"er'ura a'itatorului =

H;nlimea lichidului n stare de repaos =

h;distana de la fundul reactorului la a'itator =

h9;distanta dintre dou a'itatoare

h9 Q 1!75 DdQ 1!75 Z %.! Q 15 m

h Q %! DdQ %.!D%66# Q %535 m

e calculeaz re'imul de cur'ere

2

a'0e agd n

=

:Q 1%;2PaZs2

a' 2

%! 1 #!%0e 7!4%%

1%

= =

5 3

m

a'0eagd n c

'

=

3 5

%.15

%.#!51 %.! #!% 5!3

7!4%%'= = ]

*oeficienii de ma/orare a puterii sunt>

;ru'ozitate recipient metalic 3%: =

;teac termometru sau manometru 1%: =

' Q 5!3UB%.1U%.3U%.1 D5!3 Q !745 ] pentru un a'itator.

Pe aul a'itatorului a"em dou a'itatoare.

'Q!745D2Q174.# ]

'pQ B2.5_47PQ3Z174#Q !745 ]

P+&Q1.25 @]

Din +& se ale'e pentru acionarea a'itatorului un motor cu puterea de 1.25 @].

#.#.%.Calculul de re'i*ten", a ar!orelui agitatorului

6#


70/167

Diametrul arorelui a'itatorului se calculeaz funcie de momentul de torsiune la

care este supus cu relaia.

316

3.14 a

Mtd

=

Mt ; momentul de torsiune 7m =

4a ; efortul unitar admisiil la torsiune =

3#74 1% tt' "

Mn

=

:tQ %.#7 B1! p'.!2 t.3.12"Q1.5 coeficient de suprasarcin n condiii de lucru uoare =

4 Q 42%_1!% @'fKcm2

4aQ 17% @'fKcm2

3 125 15 %.#7#74 1% 177146251t

M

= = .m

34

16 17714625%175

3.14 17% #!1 1%d

= =

m

d+&Q2%% mm B1# p'.13.

#.#.(. ar!otorul

2

%2B1 gl5 v

d' H g '= + + + 8n care>

H;inaltimea stratului de lichid deasupra orificiilor de iesire a 'azului m=

l ;densitatea lichidului @'Km3=

g ;densitatea 'azului @'Km3=

7%


71/167

;suma rezistenelor hidraulice locale n conducta de 'az ncepand din locul unde

care se masoara suprapresiunea .

v ;"iteza 'azului in conduct mKs=

g;acceleratia 'ra"itaional mKs

2

=gQ #!1 mKs2

=d;diametrul conductei m=

;coeficient de frecare n conduct.

% %1'=at =

,arotorul se "a amplasa la o astfelnc9t distana de la aul central ale"ii de

alimentare s fie la o distan de 3% cm de peretele reactorului.

Dimetrul arotorului "a fi de 1! m.

Deitul "olumic specific de aer conform tehnolo'iei este de %5 m3aer pe metru

cu amestec i minut.

Deitul "olumic de aer "a fi >

%5 17772%14!

6%-M

= = m3Ks

e admite "iteza aerului n conduc ca fiind de 12 mKs i se calculeaz diametrul

e"ii arotorului >

4 4 %14! %%##31416 1%

-Mdv

= = =

m =

*onform +& ea"a "a a"ea diametrul 1%!4 mm.

2 2

4 4 %.14!1152!

3.14 %.1v

iST*S

Mv

d

= = =

mKs

71


72/167

-i'ura 3.3. ,arotor

3.14 1! 5654# b5 d= = = m

aer

aer dv

=0e

unde> aer ; densitatea aerului12!1 @'Km3=

aer ; "9scozitatea aerului 1!4.1%;6Pa.s

6

12!1 1152! %.10e !%25743

1!4 1%

= =

*oeficientul de frecare in conducta este functie de criteriul 0eAnolds si de

raportul

echd .

Din nomo'ram citim coeficientul de frecare cu conducta ` Q %4

*derea de presiune "a fi >

25 1137% 12!1 1152!1%13 1%#7 1% #!% #!1 4%%# B1 %%%4 6!75

%1 2'

= + + + +

'Q 1453%5!5 Pa.

Pentru a calcula numrul de orificii se consider urmtoarele>

e admit>

; diametrul orificiilor> do0 5 mm =

; pasul> tQ7 mm

; desfurata pe care se amplaseaz orificiile este de dou ori mai lun' dec9t

arotorul>

72


73/167

2 3.14 1! 2 1131D b5 d= = = m.

umrul de orificii "a fi >

11311616

%%%7D5nt

= = = =

#.#.+. ilan"ul termic

copul ilanului termic este de a calcula cantitatea de caldur schimat ntre

fluide si cantitatea de a'ent termic astfel determin9ndu;se consumul de a'ent termic.

,ilantul termic pentru ioreactor poate fi scris su forma 'enerala>

1312111%#!7654321 ;;;;;;;;;;;;; ++++++=+++++

in care> 1; ; caldura de'a/at de reacia iochimic =

2; ; aportul termic al a'entului termic=

3; ; caldura 'enerat de a'itarea mecanic sau pneumatic =

4; ; caldura introdus in sistem de aerul arotat =

5; ; aportul termic al efluentului =

6; ; aportul termic al ioreactorului =

7; ; cldura acumulat =

!; ; cldura preluat de a'entul termic=

#; ; cldura preluat prin e"aporarea apei din mediul de cultura =

1%; ; cldura preluat de 'azul care paraseste ioreactorul =

11; ; cldura preluat de efluent =

12; ; cldura preluat de ioreactor =

p; ; pierderi de caldura in eterior.

)eninearea unui re'im izoterm de funcionare a ioreactorului necesite"identca "aloarea caldurii acumulate sa fie %.(cuaia 'enerala a ilanului termic se

simplific mult in9nd seama de acest fapt i capt epresia >

;9Q ;0 m ?RH

n care>

mS masa reactantulului care se transform =

73


74/167

?RHS efectul termic al reaciei = ;1456 @WK @' zaharoz .

2%1!544 1456%%% %75 22%425%%4! = W

*ldura schimat n unitatea de timp "a fi >

22%425%%4!3%6145!4

2% 36%%sch; = =

WKs

+emperatura apei "ariaz n timpul procesului de la 12J * la 22J *.

Deitul de ap se "a calcula astfel >

3%6145!4%731

B 41#% B22 12sch

m apa

p apa e& in

;M

c T T= = =

@'Ks

Calculul *uprae"ei de *chim! termic

uprafata de transfer termic se determina din ecuatia 'enerala da transferului de

cldur >

74


75/167

m

u

m

TK

;*

T*K;

=

=

Diferenta medie de temperatur intre cele doua fluide care schim caldur ntre

ele se calculeaz cu relaia>

2i (

m

T TT

=

%3% 12 1!iT= = *%3% 22 !(T = =

%1! ! 132 2

i (

m

T TT

+ + = = = *

Pentru calculul ariei se impune determinarea coeficientului 'loal de transfer termic O>

1 2

1 1 21 2

1 1

1 11 1n idp dp

i i

K

r r

=

= =+ + + ++ +

n care>

1 ; coeficientul indi"idual de transfer de cldur pentru fluidul care cedeaza

caldura ]Km2.'rd=

2 ; coeficientul indi"idual de transfer de cldur pentru fluidul care primetecldur ]Km2.'rd=

; 'rosimea peretilor prin care se realizeaza trasferul de caldura=

; conducti"itatea termica a materialului din care este confectionat

reactorul]Km.'rd=

21 4 dpdp rr ; rezistenta termica a depunerilor de partea celor doua fluide m2.'rdK]


76/167

-i'ura 3.5. Profilul temperaturilor prin peretele reactorului

e impune determinarea lui 1 si 2 .

*oeficientul indi"idual de transfer de caldura pentru lichidul din reactor supus

a'itrii se calculeaz din ecuaia criterial >14%

33%67%Pr0e

=

p

agC/u

D/u

= 1

= ndag

20e

=

pcPr

n care>

DQ diametrul reactorului m=

dQ diametrul cercului descris de paletele a'itatorului m=

n Q turaia a'itatorului rotKs=

[ Q "9scozitatea lichidului la temperatura medie PaZs=

[pQ "9scozitatea lichidului la temperatura peretelui PaZs=

\ Q densitatea lichidului la temperatura medie @'Km3=

cpQ cldura specific a lichidului la temperatura medie WK@'ZO=

` Q coeficient de conducti"itate termic a lichidului la temperatura medie=

]KmZO.

Pentru aparate cu manta mrimile fizice care intr n criterii se calculeaz la

temperatura medie a amestecului de reacie>[ amQ 1% Z1%;3PaZs

cpamS se aproimeaz cu cldura specific a apei=i este de 4174 WK@'ZO

` am Q 61! Z1%;2]KmZO Bse aproimeaz cu a apei=

Diametrul a'itatorului d Q %6! m iar numrul de rotaii n Q 1 rotKs.

76


77/167

0e 7!4%%ag= ; s;a determinat la dimensionarea a'itatorului=

3

2

4174 1% 1%Pr 6754

61! 1%pc

= = =

*onsiderm raportul 1=p

deoarece nu se cunoate temperatura peretelui de

partea amestecului.

( )

%14

%67%67 %33 %330e Pr % 51 7!4%% 6754 3!#5 %#agp

/u C

= = =

2

1

61! 1% 3!#5%#1%%2#!

24

/u

D

= = = ]Km2ZO

*oeficientul indi"idual de transfer de cldur pentru lichidul care primete

cldur Ba'entul termic se calculeaz pornind de la ecuaia criterial>

=

vdech.0e

n care>

dech.Q diametrul echi"alent m=

dechQ( )( )

2 24426%% 2444 156

4im e&

im e&

im e&

D DSD D

' D D

= = = =

+mm

vQ "iteza de cur'ere mKs= se calculeaz din deitul "olumic de a'ent termic

Bapa. Proprietile apei se iau la temperatura medie>

( ) ( )2 2 2 226 2444 %61!4 4im e&

S D D

= = = m2

12 2217

2 2i (t t

T+ +

= = = J*

+ap@Q 1%%% @'Km3=

[ap Q 1%

;3

PaZs =

3%731 12 1%1%%% %61!

Mv Mmv

S S= = = =

mKs

77


78/167

3

.

3

%156 1 2 1% 1%%%0e 1!72

1%echd v

= = =

0e 23%% S re'im laminar

Pentru calculul coeficientului de transfer termi al apei "om ine cont de influena

con"eciei liere i a con"eciei forate apoi "om ale'e "aloarea cea mai mare.

Pentru fluide n con"ecie lier se utilizeaz relaia criterial de calcul a lui b2>

/uQ ( )mrC Pr

3 25 gr t

=

'r 0 777 se calculeaz prin interpolare.

t S cderea de temperatur prin filmul creat de a'entul termic se admite ca

a"9nd "aloarea de 75J *

5S lun'imea poriunii cilindrice prin care are loc transferul termic =

; coeficient de dilatare "olumic 14!4.1%;4'rd;1

34 #

6

3453 #!1 1%%%%%%1 4!4 1% 75 44#525 1%

1%r

= =

r'rQ 44#525 D1%#D777 1%!deci * Q %12# = m Q %33.

# %33

%12# B44# 525 1% 7 77 1777 67/u= =%5#2= ]Km.'rd

2

2

177767 5#2 1%3%476

3453ech

/u

d

= = = ]Km2ZO

Pentru fluide n con"ecie forat se utilizeaz ecuaia>25%

1%43%33%

Pr

PrPr0e15%

=

p

l r/u

n care>l

; coeficient funcie de raportul51dech= are "aloarea 1%!

5 0 3453 m

dechQ %156 m

7!


79/167

22135 1%!lech

5

d= =

Pr 623p=

%25

%33 %43 # %1 777%15 1%! 1!72 777 B44#525 1% 34623

/u =

2Y

2

34 5#2 1%5!3

3453

/u

5

= = = ]Km2DO

?aloarea cea mai mare a lui b2se ia n calcul> b2Q 3%476 ]Km2DO

*alculm coeficientul 'loal de transfer de cldur.

33

1 2

1

% %22 1%1! 1%

175 2

ni

dp dp

i i

r r

=

= + + = + = m2DOK]

3

11 2

1 116452

1 11 1 1! 1%1%%2#! 3%476

ni

i i

K

=

= = =+ ++ + ]Km

2ZO

)eriicarea *uprae"ei de tran*er termic

uprafaa de schim prin manta se calculeaz cu relaia>

2

%

4mantaD

* D 5

= +

n care>

D D

= + = 2,4 + 0,022 = 2,422 m=

D%S desfurata capaculuiD%Q 3%35 m.23146 3%35

3146 2422 3453 335%!4manta

*

= + = m2.

uprafaa teoretic necesar transferului termic este >

3%6145!41431

16452 13sch

m

;*

K T= = =

m2.

7#


80/167

)a/or9nd suprafaa teoretica necesar transferului de cldur cu 2%: oinem

suprafaa practic necesar >

1 2 14 31 1 2 17172p* *= = = m2

4 -Md v

=

1. Racord alimentare cu mela*, preermentat,

\ Q 1%%% @'Km3

+impul de alimentare se admite de o or

3#476#3 2632 1%

1%%% 36%%

-M = =

m3Ks

&limentarea are loc prin con"ecie forat deci "om admite "iteza fluidului prin

conduct de 1 mKs.

334 2632 1% 5! 1%

1d

= =

m

d+&Q 7655 mm.

$inem "iteza real a fluidului de %7#3 mKs


81/167

3#%74!3 126 1%4 1%%% 1!%%-

M = =

m3Ks

334 126 1% 5% 1%

%5d

= =

d+&Q 5735 mm


82/167

2 %%165 %14! %1566- - C. - aer M M M= + = + = m3Ks

?iteza 'azului prin conduct se admite de 1% mKs.

4 %1566%141

1%d

= =

m

d+&Q 15#45 mm


83/167

-i'ura 3.7. Dimensiunile caracteristice ale racordurilor i te"ilor

+ael 3.1. Dimensiunile caracteristice ale racordurilor i e"ilor

Dn Xea"a -lansa uru

-iletde di s d1 d2 nd3 d4 c1

5%% 5%! ! 6%% 56% 2%1! 51% 3% 533 )1615% 15# 265 225 !1! 16% 2% 2%2 )161%% 1%! 21% 17% 41! 1%# 16 14! )16

65 76 16% 13% 414 77 14 11% )125% 57 14% 11% 414 525 14 #% )1232 3! 13% #% 414 3!5 14 7% )122% 25 #% 65 411 255 1% 4% )1%

#.#.0. Calculul *upor"ilor

uporii au fost dimensionai astfel nc9t s suporte 'rutatea reactorului i a

ncrcturii sale dar s;a inut cont i de amplasarea utila/ului.)asa reactorului se calculeaz cu relaia>

R *R *TM M M M= + +

n care >

MR; masa reactor =

!3


84/167

M*R; masa amestec de reacie =

M*T; masa a'ent termic =

)asa reactorului 'ol "a fi dat de masa recipientului pentru reacie i masa

mantalei.

)asa recipientului 'ol "a fi dat de masa capacelor elipsoidale i de masa "irolei

sale.

*apacele c9ntresc c9te 1334 @'.

)asa "irolei se oine in9nd cont de faptul c oelul inoidail are densitatea de

7#%% @'Km3 astfel >

2 2 2 231416 4116B 7#%% B2444 2 4 544314 4

virvir e&

HM D D

= = = @'

)asa recipientului "a fi >2 .1334 U 54431 Q!1111 @'.

)antaua este construit din oel laminat care are densitatea de 7!5% @'Km3 i

const din "irola cilindric i un capac.

*apaculc9ntrete 714 @'.

)asa "irolei mantalei este >

2 2 2 2

35%!B 7!5% B2624 26 271165

4 4vir m

vir m e& m m

HM D D

= = = @'.

)antaua c9ntrete >

271165 U714 Q 344565 @'.

)asa reactorului 'ol este >

!1111 U 344545 Q 1152675 @'.

?om ma/ora masa reactorului cu 2%: pentru a ine con de elementele lui

interioare apoi "om rotun/i la ordinul sutelor. )asa ma/orat este de 13!321 @'.

0otun/ind oinem masa reactorului 'olMR Q13!%% @'.

)asa apei de rcire se calculeaz din "olumul de ap cuprins spaiul dintre mantai reactor.

?olumul cuprins n poriunea cilindric este >

2 2 2 235%!B D B2 6 2 444 D 21344 4

vir m

pc m e&

H- D D

= = = m3.

!4


85/167

?olumul materialului de construcie a capacului recipientului este >

1134%145

7#%%c

mc

m-

= = = m3.

?olumul spaiului cuprins ntre cele dou capace este >

2 515 2 %36 %145 % 334se c m c r mc- - - - = = = m3

n care

c m- ; "olumul capacului mantalei =

c r- ; "olumul capacului recipientului.

?olumul a'entului termic "a fi >

2134 U %334 Q 246# m3

)asa apei de rcire "a fi de 246# @'.)ediul de reacie c9ntrete 173621 @'.

)asa reactorului plin "a fi >

173621 U 246# U 13!%% Q336311 @'.

-ermentatorul "a fi meninut pe ! supori laterali tip &1 care pot face fa la 63

@ fiecare Bmrimea 6.

!5


86/167

-i'ura 3.!. Dimensiunile principale ale suporilor laterali

+aelul 3.2.Dimensiunile principale ale suporilor laterali ai reactorului

r.*rt.

arcinama.pesuport@

Dimensiunile suportului mmuruancorarefilet

upraf. made spri/in asuportuluicm2

a a1 1 2 c1 c2 f h h1 s1 l d

& ,1 63 21% 165 2%% 23% 175 35 6% 135 3%%%36% 14 4% 42 )36 55% !67

7i9a tehnic, nr. 1

1. Denumire utila/ > ractor discontinuu tip autocla"

2. Poziie de montare > "ertical

3. umr de aparate > 1

4. Htilizare > oinerea alcolului din melas

5. Dimensiuni caracteristice >

Diametru > 244422

%661 m


87/167

6. *oneiuni

0acord alimentare cu melas neprefermentat > 6 S 57351%%

0acord alimentare melas prefermentat > 6 S 76551%%

0acord e"acuare plmad fermentat > 6 S 1%!41%%

0acorduri pentru a'ent termic> 6;3!31%%

0acord e"acuare 'aze > 6 S 15#451%%

,arotor > 1%!4

ura de "izitare > 6 S 5%!42%%

0acorduri pentru manometru teaca termometrului i de splare > 6 S 25251%%

?izor > 6 S 1%!41%%

#.%. Proiectarea re'er=orului pentru mu*tul de mela*,

Penteru a calcula rezer"orul "om considera raportul dintre lun'imea rezer"orului

i diametrul lui B51D e'al cu 2.

2 2 3

24 4 2

D D D- 5 D

= = =

32-

D = .

?olumul util al rezer"orului se determin adun9nd "olumul melasei "olumul

acidului sulfuric i "olumul apei de diluie>

. . 3615556 2512! 13%5! 166#!6!4u mel ac sul( apa- - - - = + + = + + = l.

16###u- = m3

!7


88/167

166##22667

%75u--

= = = m3

322667 2

24443146

D

= = m

D+&Q 24 m

rosimea peretelui rezerorului se admite de 22 mm iar nlimea poriunii

cilindrice a capacului de 5% mm.

22 667 2 2 %36 1! 5#5vir- = = m3

Tun'imea "irolei "a rezer"orului "a fi >

2

4 4 1!5#5411%

31416 576vir

vir

-5

D

= = =

m

Tun'imea rezer"orului "a fi de 5432 m.

Calculul cone


89/167

&limentarea are loc Prin con"eciie lier deci "iteza fluidului n conducta de

alimentare "a fi de %5 mKs.

4 4 1!14#66%%!

3146 2 36%% 1%%% %5-Md

v

= = =

m

d+&Q !#45 mm


90/167

d+&Q 4525 mm

!1111 U 1!1!14#66 Q 2626%%76 @'.0ezer"orul "a fi amplasat pe 4 supori tip picior care pot susine sarcina de !% @

fiecare.

#%

d s& &

sf

st

h

a

a

c1

c1

d1

r

eciunea &;&


91/167

-i'ura 3.#. Dimensiunile principale ale suporilor tip picior

+aelul 3.3.Dimensiunile principale ale suporilor tip picior ai rezer"orului

Diametru

lnominalal

recipie

ntului4Dn

arcinamaim

pe suport@

r Xea"d s

h1 a st d1 c1 sp

?arianta

& ,

24%% !% 17% 12 #2% 273! 4%% 35% 2% 3% 55 12

7i9a tehnic, nr.2

1. Denumire utila/ > rezer"or de stocare a mustului de melas

2. Poziie de montare > orizontal

3. umr de aparate > 1

4. Htilizare > stocarea mustului de melas

5. Dimensiuni caracteristice >

Diametru > 244422

%661 m

Tun'ime "irol > 411% mTun'ime total > 5432 m

6. *oneiuni

0acord alimentare> 6 S !#45 1%%

0acord e"acuare ctre "asul de msur de la prefermentator > 6 ; 57351%%

0acord de recirculare a mustului de la "asul de msur de la prefermentator

#1


92/167

> 6 ; 57351%%

0acord de e"acuare ctre prefermentator > 6 S 45251%%

0acord de recirculare a mustului de melas de la "asul de msur de la

fermentator > 6 S 57351%%

ura de "izitare > 6 S 5%!42%%

#.(. Proiectarea =a*ului de m,*ur, de la ermentator

?olumul util al "asului de msur "a fi >#%74!3

2274 1%%%u

- = =

m3

?olumul real "a fi >

2273%25

%75u--

= = = m3

Pentru "asul de msur "om admite raportul dintre nlime i diametru BH1D ca

fiind e'al cu 3.


93/167


94/167

?om calcula masa "asului 'ol.

)asa unui capac este e'al cu 726 @'.

)asa "irolei "a fi >

2 2 231416B 346!B1%16 1 6#4%74 4vir vir e& ino&

M H D D

= = = @'

)asa "asului 'ol "a fi >

6#4%7 U 1452 Q !3#27 @'

?om ma/ora masa "asului cu 2%: i "om oine masa sa ma/orat ca fiind e'al

cu 1%%7124 @'.

)asa "asului plin "a fi >

#%74!31%%7124 3275!34

+ = @'

e "or ale'e 4 supori laterali care pot suporta o sarcina de 1% @ fiecare

+aelul 3.4.Dimensiunile principale ale suporilor laterali ai "asului de msur

r.*rt.

arcinama.pe

suport@

Dimensiunile supotrului mmuruancorare

filet

upraf. made spri/in a

suportuluicm2

a a1 1 2 c1

alcoolul etilic.doc

Documents