Оптимізація процесу перегонки спиртової бражки - Булій, Даніл Юрійович; Куц, Анатолій Михайлович; Булій, Юрій Володимирович (My University, 2023)
Відомо, що концентрація спирту в бражному дистиляті (БД) коливається в межах 35…65 об. %, а на перегонку бражки витрачається 40...45 % гріючої пари, яка надходить до брагоректифікаційної установки, що становить 24...25 кг/дал ректифікованого спирту. Актуальність теми. Метою оптимізації процесу перегонки бражки є скорочення енерговитрат в бражній колоні (БК) та підвищення концентрації спирту в БД. Вирішення цієї задачі дозволяє проводити більш глибоку гідроселекцію в епюраційній колоні і підвищити ступінь видалення головних та частини проміжних домішок спирту з головної фракції без істотного зниження міцності епюрату. Результати та обговорення. Результати досліджень показали, що найбільш ефективним є використання циклічного режиму перегонки бражки. Інноваційний спосіб був розроблений співробітниками НУХТ у співпраці з ТОВ «ТІСЕР». Характеристика експериментальної БК: діаметр 1700 мм, тип тарілок – лускоподібні, кількість тарілок – 24, відстань між тарілками – 400 мм, матеріал – нержавіюча сталь марки AISI 304. Всі тарілки були оснащені поворотними сегментами, з’єднаними з пневматичними циліндрами, дія яких відбувалася згідно заданого алгоритму. Вільний переріз тарілки під час перебування бражки на її полотні дорівнював 2,5 %, а в момент відкриття переливного отвору – 51,7 %. Мелясна бражка міцністю 9 % об. безперервно подавалась на 20-ту тарілку БК, рахуючи знизу. На верхню тарілку надходила підсивушна промивна вода міцністю 12 % об. Оптимальні технологічні параметри роботи БК циклічної дії: час затримки бражки на 1…20-й тарілках – 35…40 с; час затримки бражки на 21…24-й тарілках – 390…420 с; рівень бражки на тарілках – 40 мм; час переливу бражки з верхньої тарілки на нижню – 1,7 с; тиск в кубовій частині колони – 2,1…2,2 м. вод. ст.; тиск у верхній частині колони – 0,3…0,4 м. вод. ст.; температура в кубовій частині – 106…106,5 оС; температура над верхньою тарілкою – 91,5…92,0 оС; температура в паровій фазі над тарілкою живлення – 85,5…85,7 оС; витрати бражки – 15000 дм3/год (1350 дм3/год в перерахунку на безводний спирт); концентрація етилового спирту в бражному дистиляті – 57,8 % об.; концентрація етилового спирту в барді – не більше ніж 0,015 % об. Висновок. Робота БК в обраному циклічному режимі дозволяє збільшити пропускну здатність колони по рідині від 15000 до18000 дм3/год, підвищити міцність бражного дистиляту зросла від 45 до 57,8 % і зменшити питому витрату гріючої пари на перегонку від 25 до 10 кг/дал безводного спирту. It is known that the alcohol concentration in the mashing distillate (MD) is in the range 35 ... 65 vol.%, and 40 ... 45 % of the heating steam entering the distillation plant is spent on distillation, which is 24 ... 25 kg/dal of rectified alcohol. The purpose of optimization of the distillation process is reduction of energy consumption in the beer column (BC) and increase of alcohol concentration in the DC. The solution of this problem allows to carry out deeper hydroselection in the ether column and to increase the degree of extraction of head and a part of intermediate impurities of alcohol from the head fraction without essential reduction of strength of epurat. Results and discussion. The results have shown that the most efficient distillation mode is the cyclical distillation mode. The innovative method was developed by NUFT staff in cooperation with TISER Ltd. Characteristics of the experimental BC: diameter 1700 mm, plate type - flake, number of plates - 24, distance between plates - 400 mm, material - stainless steel grade AISI 304. All platess were equipped with pivoting segments connected to pneumatic cylinders, which acted according to a preset algorithm. The free cross-section of the tray was 2.5 % when the broth was on the tray, and 51.7 % when the overflow opening was opened. The mash of 9 % vol. was continuously fed to the 20th plate of the BC, counting from the bottom. The upper plate was fed with 12 % vol. Optimum process parameters for cyclic BC operation: the retention time of the mash at the 1...20 pan is 35...40 s; congee retention time of the mash at the 21...24 plates - 390...420 s; the level of the liquid on the dishes - 40 mm; time for overflow from the top plate to the bottom plate - 1.7 s; pressure in the bottom part of the column - 2,1...2,2 metres of water column; pressure in upper part of column - 0,3...0,4 metres of water column; temperature in final part of column - 106...106,5 oC; temperature above head plate: 91,5...92,0 oC; temperature in steam phase above the feed plate: 85.5...85.7 oC; mash flow - 15000 dm3/hour (1350 dm3/hour in terms of anhydrous alcohol); ethanol concentration in the beer distillate - 57.8% vol; ethanol concentration in bard - not more than 0,015 % vol. Conclusion. The operation of distillation unit in established cyclic mode allows to increase throughput of column for liquid from 15000 to 18000 dm3/h, to increase strength of distillate from 45 to 57,8 % and reduce specific consumption of heating steam for distillation from 25 to 10 kg/dal of anhydrous alcohol.
Keywords: кафедра біотехнології продуктів бродіння і виноробства; масообмін; спиртова бражка; бражна колона; спирт; тарілки; mass exchange; alcohol mash; beer column; alcohol; plates