Laborator 3

32
Ecologie şi protecţia mediului Laborator nr. 3 Sursele de poluare a factorilor de mediu a unor instalaţii de: obţinere a pieselor din materiale plastice (prin injectare), de obtinere a painii cu adaos de tarata de orz si ovaz şi de obtinere a alcoolului etilic din materii prime amidonoase. Scopul lucrării: - Identificarea surselor de poluare ale instalaţiei; - Identificarea agenţilor poluanţi pentru fiecare sursă de poluare. I. Sursele de poluare a factorilor de mediu a unei instalaţii de obţinere a pieselor din materiale plastice (prin injectare) 1. Noţiuni generale Materialele plastice cuprind o gamă largă de substanţe solide sintetice sau semisintetice de natură organică. Din punct de vedere chimic, materialele plastice sunt compuse din polimeri sau alte substanţe cu masă moleculară mare. Pentru a obţine produse din materiale plastice cu proprietăţi îmbunătăţite, pe lângă polimerii organici, în materialele plastice se mai pot adăuga şi alte substanţe: coloranţi, adezivi, etc.. Prin procedeul de injectare se pot obţine o gamă largă de piese cu forme complexe şi cu proprietăţile dorite. Prin acest procedeu se obţin piese din materiale termoplastice cum ar fi: poliamida, polietilena, polipropilena, policlorura de vinil, ABS, etc.. Procesul de injectare constă în injectarea (introducerea) sub presiune a amestecului, de polimer,

description

epm

Transcript of Laborator 3

Ecologie i protecia mediului Laborator nr

Ecologie i protecia mediului Laborator nr. 3Sursele de poluare a factorilor de mediu a unor instalaii de: obinere a pieselor din materiale plastice (prin injectare), de obtinere a painii cu adaos de tarata de orz si ovaz i de obtinere a alcoolului etilic din materii prime amidonoase.

Scopul lucrrii: - Identificarea surselor de poluare ale instalaiei;

- Identificarea agenilor poluani pentru fiecare surs de poluare.I. Sursele de poluare a factorilor de mediu a unei instalaii de obinere a pieselor din materiale plastice (prin injectare)1. Noiuni generaleMaterialele plastice cuprind o gam larg de substane solide sintetice sau semisintetice de natur organic. Din punct de vedere chimic, materialele plastice sunt compuse din polimeri sau alte substane cu mas molecular mare. Pentru a obine produse din materiale plastice cu proprieti mbuntite, pe lng polimerii organici, n materialele plastice se mai pot aduga i alte substane: colorani, adezivi, etc..

Prin procedeul de injectare se pot obine o gam larg de piese cu forme complexe i cu proprietile dorite. Prin acest procedeu se obin piese din materiale termoplastice cum ar fi: poliamida, polietilena, polipropilena, policlorura de vinil, ABS, etc.. Procesul de injectare const n injectarea (introducerea) sub presiune a amestecului, de polimer, colorani i aditivi, n stare plastic ntr-o matri i rcirea amestecului pn la trecerea n stare solid. Matriele utilizate pot fi cu un cuib, cu dou cuiburi sau mai multe cuiburi. Cu ct numrul de cuiburi este mai mare cu att productivitatea utilajului va fi mai mare. Procesul de injectare al materialelor plastice sunt influenate de proprietile chimice, fizice i tehnologice ale materialului plastic n condiii specifice procesului de injectare, temperatura de injectare, presiunea de injectare i durata necesare formrii. La formarea prin injecie este necesar s fie cunoscute urmtoarele caracteristici:

volumul materialului de injectat la o cursa complet dat de produsul dintre suprafaa pistonului i cursa pistonului;

greutatea materialului de injecie dat de produsul dintre volumul i densitatea volumetric a materialului sub form de granule;

capacitatea de plastifiere, ce depinde de dimensiunile cilindrului i de cantitatea de cldura ce se obine;

presiunea de injecie exercitat de piston; fora de nchidere, este fora necesar pentru a menine matria nchis;

ciclul de injecie este timpul necesar tuturor operaiilor pentru obinerea unui produs prin injecie.

Utilajele de injectare cuprind sistemul de alimentare cu material, sistemul de plastifiere sistemul de injectare. Utilajele pentru injectare pot fi clasificate dup urmtoarele criterii:

1. dup sistemul de acionare mainile pot fi:a. manuale utilizate n general n laborator;

b. pneumatice maini de capacitate mic la care pistonul este acionat pneumatic;

c. electromecanice;

d. electrohidraulice - sunt cele mai rspndite, la care acionarea, att a injectrii ct i a nchiderii este hidrostatic.

2. dup direcia de lucru pot fi:a. orizontale maini la care axele unitii de injecie i de nchidere sunt orizontale;

b. verticale maini avnd unitatea de injectare si de nchidere cu axul vertical;

3. dup tipul unitii de plastifiere-injecatre mainile pot fi:a. cu piston;

b. cu melc piston;

c. cu piston si extruder auxiliar de plastifiere.

4. dup numrul matrielor :a. maini normale cu o singura matri;

b. maini cu mai multe matrie aezate pe un carusel care le aduce rnd pe rnd n faa unitii de injectare.

Matria este subansamblul mecanic care are rolul de a imprima materialului plastic o anumit form cu dimensiuni bine determinate. Ele sunt constituite n principiu din 2 pri principale: semimatria din partea duzei de injectare i semimatria mobil.2. Descriere procesului tehnologic de obinere prin injecie a pieselor din poliamid

Procesul de injecie este un proces ce se desfoar ciclic cuprinznd urmtoarele operaii unitare:

1. Alimentarea i dozarea amestecului componentele amestecului (poliamida, aditivi, colorani) sunt introduse n anumite proporii funcie de proprietile care trebuie s le aib piesa final (culoare, rezisten, duritate );

2. nclzirea i topirea amestecului amestecul nclzit pn la atingerea punctului de topire dup care este meninut la aceast temperatur. Cu ct temperatura amestecului este mai ridicata cu att acesta este mai fluid, matria se umple mai uor iar timpul de injectare se reduce;

3. nchiderea matriei;

4. Introducerea materialului topit n matri;

5. Rcirea materialului i solidificarea acestuia;

6. Deschiderea matriei;

7. Eliminarea piesei din matri.Materia prima (poliamida sub form de granule) se introduce n plnia de alimentare, de unde este alimentat continuu cilindru de injectare. In interiorul cilindrului de injectare este montat un transportor elicoidal (melc) prin intermediul cruia materialului este dirijat spre capul de injectare. Pe timpul transportului materialul este topit prin transfer de cldur prin pereii cilindrului. Pereii cilindrului sunt nclzii prin utilizarea energiei electrice. Amestecul topit ajunge sub presiune (presiune determinat de transportorul cu melc) la captul de injectare. Presiune din matri atinge valori maxime la sfritul cursei melcului si depinde de fora exercitat de melcul piston, vscozitatea polimerului si rezistena hidraulica a traseului. Prin intermediul duzei de injectare materialul este introdus n matria unde este rcit i solidificat. Durata de formare depinde de caracteristicile polimerului, de dimensiunile obiectului de injectat si de sistemul de rcire al matriei. Durata de formare determina productivitatea mainii si calitatea pieselor injectate. Un element important in determinarea duratei de formare l constituie raportul dintre greutatea piesei injectate si capacitatea de plastifiere a agregatului. Dup solidificare matria este deschis iar piesa solidificat este ndeprtat din matri prin intermediul unui sistem de aruncare. Dup ndeprtarea piesei ciclul de injectare se poate relua.

Figura 1: Schema bloc a procesului de tehnologic de obinere prin injectare a pieselor din poliamid.3. Identificarea surselor de poluare i a poluanilorPentru identificarea surselor de poluare se va ine cont de urmtoarele aspecte:

Agentul economic este situat n zona industrial a oraului;

Capacitatea de producie este mic;

Agentul economic nu are staie de preepurare a apelor uzate ci este conectat la canalizarea oreneasc;

Aprovizionarea cu materii prime se realizeaz cu mijloace de transport auto;

Alimentarea cu energie electric se realizeaz de la furnizorul regional de electricitate;

Alimentarea cu ap se realizeaz de la furnizorul local de ap potabil;

Depozitarea materiilor prime i auxiliare se realizeaz n ambalajele de transport n hal acoperit;

Produsele finite sunt ambalate i depozitate n hala acoperit;

Depozitarea rebuturilor i deeurilor de fabricaie se realizeaz saci sau cutii n hal acoperit.

A. Schema general a procesului tehnologic de obinere prin injectare a pieselor din poliamid

Se vor identifica din prezentarea procesului tehnologic materiile prime, materiile auxiliare, produsele finite, rebuturile, deeurile i se vor trece n schema din Figura 2.

Figura 2: Schema general a procesului tehnologic de obinere a pieselor prin injectareMaterii prime de baz:

............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Materii prime auxiliare:

............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Utiliti:

............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Produse finite: ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Rebuturi:............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Deeuri:

....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................B. Surse de poluare

1. Sursa 1.............................................................................................................................

a. Poluani ...............................................................................................................

b. ...............................................................................................................................

c. ...............................................................................................................................

2. ...........................................................................................................................................

a. ................................................................................................................................

b. ...............................................................................................................................

c. ...............................................................................................................................

3. ...........................................................................................................................................

a. ...............................................................................................................................

b. ...............................................................................................................................

c. ...............................................................................................................................

4. ...........................................................................................................................................

a. ...............................................................................................................................

b. ...............................................................................................................................

c. ...............................................................................................................................

5. ...........................................................................................................................................

a. ...............................................................................................................................

b. ...............................................................................................................................

c. ...............................................................................................................................

6. ...........................................................................................................................................

a. ...............................................................................................................................

b. ...............................................................................................................................

c. ...............................................................................................................................

II. . Sursele de poluare a factorilor de mediu a unei instalaii de obinere a painii cu adaos de tarata de orz si ovaz1. Noiuni generaleDezvoltarea agriculturii a nceput acum aproximativ 10.000 de ani n Orientul Mijlociu, odat cu sfritul erei glaciare. Oamenii acelor vremuri au fost cei dinti consumatori de pine. Arheologii au descoperit, de-a lungul timpului, caviti umplute cu boabe de gru n zonele n care nfloreau civilizaiile anilor 8.000 .Hr.Cerealele reprezint una din cele mai importante surse de proteine pentru cea mai mare parte a populaiei globului, dei coninutul de proteine al acestora este relativ mic. n acelai timp, calitatea proteinelor din cereale este slab datorit deficitului n aminoacizi eseniali. Din aceste motive obinerea unor derivate proteice din cereale i suplimentarea acestora cu aminoacizi deficitari poate asigura proteina de calitate necesar unei alimentaii complete.

Cerealele folosite ca surs de proteine sunt: porumbul, grul, orzul, orezul, secara, meiul, ovzul i unele produse de mcini ale acestora (Tabelul. nr. 1).

Tabelul. nr. 1. Coninutul n proteine al principalelor cereale

CerealeTotal proteine %

fa de subst. uscatFraciunea proteic, %

AlbumineGlobulineProlamineGluteine

Gru10 153 56 1040 5030 40

Secar9 143 105 1030 4030 50

Orz10 163 410 2035 4535 45

Orez8 10Urme2 81 585 90

Porumb7 13-5 650 5530 45

Caracteristic pentru cereale este eficiena biologic redus a proteinelor, datorit absenei sau coninutului redus n unii aminoacizi eseniali: lizin, metionin, treonin, izoleucin, triptofan (Tabelul nr. 2.). n majoritatea cazurilor primul aminoacid limitant este lizina, iar al doilea este treonina sau triptofanul.

Valoarea nutritiv sczut a alimentelor compuse din cereale este determinat de faptul c aportul sczut de proteine este nsoit de un aport disproporionat de hidrai de carbon. Raportul sczut protein/calorii este cunoscut ca un factor important al dezvoltrii malnutriiei proteice.

Tabelul nr. 2. Coninutul n aminoacizi a proteinelor din cereale, (g aminoacizi/100 g proteine)

AminoacidulGruPorumbOrzOrezOvzSecar

Acid aspartic3,26,86,59,58,64,7

Acid glutamic26,616,622,914,223,726,4

Alanin3,57,53,95,24,83,0

Arginin3,84,54,19,66,73,7

Cistein-----2,7

Cistin2,13,02,31,52,1-

Fenilalanin4,04,64,24,35,67,9

Glicocol3,93,24,03,85,16,1

Histidin1,42,41,42,12,32,2

Izoleucin3,73,73,03,74,1-

Leucin5,611,06,06,97,87,3

Lizin3,22,73,53,53,73,2

Metilonin1,62,01,22,11,52,3

Serin4,95,14,43,94,93,5

Prolin7,28,57,83,25,39,9

Tirozin1,82,82,12,43,33,1

Treonin2,40,13,44,32,83,6

Triptofan2,7----0,9

Valin3,84,23,94,35,51,8

Grul repezint principala cereal folosit n alimentaia uman. Coninutul proteic al bobului de gru este de 10 15 % n nveli, cca. 11% n endosperm i 24 27 % n germen. Albuminele i globulinele se gsesc n special n germen, n timp ce gliadinele i gluteinele sunt prezente n miez. n germenii de gru s-a pus n eviden o cantitate important de nucleoproteine. Se fac eforturi susinute n scopul mbuntirii valorii nutritive a grului prin cercetri genetice. Cea mai important cretere a valorii nutriionale ar putea s rezulte prin combinarea genelor pentru obinerea unui coninut ridicat de proteine, cu genele pentru un coninut mare de lizin.

Orzul are un coninut proteic mai echilibrat n aminoacizi dect grul i porumbul, fiind totui deficitar n lizin i metionin.

n urma prelucrrii cerealelor rezult cantiti nsemnate de subproduse ca trele, irmicul i germenii.

Trele au un coninut proteic mai mare dect fina i ca atare valoare biologic superioar. Astfel coninutul de lizin este dublu n tre fa de fin. n acelai timp au un coninut ridicat de vitamine i sruri minerale, n special fier.

La fabricarea produselor de panificaie i a celor finoase se utilizeaz, n principal, urmtoarele materii prime i auxiliare: fin, afntori (drojdie sau unele substane chimice), sare comestibil, ap, legume, condimente, colorani i unele materiale de ambalaj.

Materiile prime i auxiliare au rol bine precizat la fabricarea produselor, princompoziia lor asigurndu-le un anumit coninut n substane valoroase din punct de vederealimentar, gust i arom, iar prin nsuirile tehnologice pe care le au influeneaz asupramodului n care se desfoar procesul de fabricaie. Ambalajele asigur protecia calitiiproduselor pn la consumator i prezentarea lor ct mai estetic.

Fina reprezint materia prim de baz, care intr n cea mai mare proporie n componena produselor de panificaie i finoase.

Lrgirea permanent a sortimentaiei, concomitent cu progresul n tehnologia de fabricare a multiplelor produse, impune utilizarea de finuri cu nsuiri fizico chimice i tehnologice difereniate. Calitatea finii devine n prezent una din problemele fundamentale pentru industria panificaiei i produselor finoase. Aceasta, deoarece mecanizarea avansat i, mai ales, automatizarea proceselor tehnologice nu permit modificarea cu uurin a parametrilor de lucru stabilii. Drept urmare, pentru obinerea produselor de bun calitate, n condiii economice superioare, fina trebuie s aib nsuiri ct mai constante i corespunztoare cerinelor de fabricaie a fiecrui sortiment sau grup de produse. Se utilizeaz n principal pentru pine fina alb de tip 480.

Tbelul nr.3. Caracteristicile fainii

CaracteristiciFaina alb

Culoare-aspectalb-glbuie cu nuan slab cenuie i fine particule de tre

Miros

Plcut, specific finii, fr miros de mucegai, de ncins sau alt miros strin

Gust

Normal, puin dulceag, nici amar, nici acru, fr scrnet la mestecare (datorit impuritilor minerale : pmnt, nisip,

Umiditatea , % max14,5

Aciditate , grade2,8

Coninutul de gluten umed , % min26,0

Indice de deformare al glutenului, mm512

Coninutul de cenu insolubil n acidclorhidric 10% , % max0,2

Coninutul de cenu raportat la substana

uscat , %max 0,65

Coninutul de substane proteice raportat la

substana uscat, % min10,5

Compoziia chimic a finii

Principalii componeni chimici ai finii sunt: glucidele, substanele minerale, lipidele, vitaminele, enzimele, grsimile.

Glucidele sunt substane chimice ternare, formate din C, H iO. Ele au proprietatea de a fidulci sau de a forma substane cu gust dulce. Principalele glucide sunt: amidonul, zaharurilesimple i celuloza. Amidonul este n proporie de peste 75% n fina alb. Componentele amidonului,amiloza i amilopectina, au structura i unele proprieti diferite. Amidonul are un rol important n procesul tehnologic de fabricare a pinii deoarece n timpul coecerii, la temperatura de 600C granulele se umfl puternic, absorbind o mare cantitate de ap existent n aluat, iar apoi gelific i contribuie astfel la formarea miezului produselor. Amidonul mai are i importantul rol de a furniza zaharuri fermentescibile, care servesc drept surs pentru formarea dioxidului de carbon necesar afnrii aluatului.

Celuloza, zaharoza i maltoza sunt glucide care se gsesc n fin alturi de amidon.Aceti compui preexisteni n fin iau parte direct la procesul de fermentaie alcoolic dinaluat, pentru care se numesc zaharuri fermentescibile.

Protidele au nsuiri coloidale deosebite, absorbind o mare cantitate de ap. n fin segsesc gliadina i glutenina, ambele asimilabile, care n prezena apei se umfl, formnd omas elastic, numit gluten. n masa aluatului prepatat din fina de gru, glutenul formeaz un schelet tridimensional, care confer aluatului proprieti reologice specifice, dndu-i elasticitate i extensibilitate.

Substanele minerale sunt cunoscute sub denumirea de cenu . Substanele minerale din fin au un rol important, contribuind la alctuirea valorii alimentare a pinii, iar n procesul tehnologic cu un coninut ridicat permite obinerea aluatului mai bine legat.

Grsimile (lipidele) se gsesc n proporie de sub 1% n fina alb. Acestea contribuie la mbuntirea proprietilor reologice ale aluatului i a calitii pinii. n absena lor, aluatul se formeaz mai greu i are elasticitate redus.

Vitaminele, compui organici cu structur complicat, avnd rol de catalizator n procesele metabolice, se gsesc n fin n cantiti mici.

Enzimele se gsesc n proporie mai mic n fina alb. Principalele enzime din fin sunt amilazele i proteazele. Prin hidroliz, amilazele descompun amidonul n decursul fermentaiei aluatului, iar proteazele scindeaz proteinele pn la aminoacizi.

Amilazele, conduc la formarea de zaharuri fermentescibile necesare fermentaiei n vederea afnrii aluatului. Coninutul n amilaze al finii condiioneaz volumul, porozitatea, aspectul miezului, culoarea cojii i aroma pinii.

Proteazele nrutesc nsuirile aluatului, scznd consistena i elasticitatea, ntruct glutenul este parial descompus.

2. Descriere procesului tehnologic de obtinere a painii

Procesul tehnologic de fabricatie cuprinde un ansamblu de faze si operatii, datorita carora se obtine aluatul, din care, prin coacere, in urma transformarii materiilor utilizate la prepararea lui, rezulta produse destinate consumului. Prepararea, prelucrarea si coacerea aluatului reprezinta fazele de baza ale obtinerii produselor de panificatie.Procesul de obtinere a painii este un proces care cuprinde urmtoarele operaii unitare:1. Cultivarea cerealelor tip gru, orz, ovz;

2. Transport cereale;

3. Recepia calitativ i cantitativ a cerealelor;

4. Depozitarea cerealelor;

5. Pregtirea cerealelor pentru mcinare;

6. Macinarea cerealelor;

7. Recepia materiilor prime pentru obinerea aluatului;

8. Cernere dozare finuri;

9. nclzire finuri, ap;

10. Suspensionare, dozare drojdie;

11. Dizolvare, filtrare, dozare NaCl;

12. Frmntare aluat;

13. Fermentare aluat;

14. Divizare, modelare aluat;

15. Coacere aluat;

16. Rcire pine;

17. Ambalare, depozitare pine;

18. Curire, igienizare.Prepararea aluatuluiFaza tehnologica de preparare a aluatului cuprinde urmatoarele operatii principale : dozarea materiilor prime si auxiliare, pregatite in prealabil corespunzator ;

framantarea aluatului;

fermentatia aluatului. Aluatul se prepara dupa anumite metode, ale caror etape se executa in mod obisnuit (traditional), discontinue folosind utilaje si instalatii cu functionare periodica, principalele fiind framintatoarele numite si malaxoare.In ultima vreme, pe plan mondial, s-a extins prepararea aluatului in flux continuu, cu ajutorul unor utilaje moderne, ceea ce reprezinta un important progres tehnic. Acest procedeu se aplica in prezent in tara noastra deocamdata intr-un numar restrans de fabrici, urmind sa fie generalizat pe masura ce se vor construi instalatiile necesare.Dozarea materiilor prime de baz i auxiliare

Obtinerea semifabricatelor prospatura, maia, aluat necesita o anumita cantitate din fiecare materie prima si auxiliara, care intra in alcatuirea lui, astfel incat, in final, sa se asigure compozitia si calitatea produselor fabricate. In acest scop materiile prime si auxiliare, pregatite, se cantaresc sau se masoara (dozeaza), spre a fi utilizate in cantitatile corespunzatoare retetelor de fabricate specifice fiecarui produs.

Frmntarea aluatului

Framantarea reprezinta acea operatie tehnologica in urma careia se obtine, din materiile prime si auxiliare utilizate, o masa omogena de aluat, cu o anumita structura si insusiri reologice (rezistenta, extensibilitate, elasticitate, plasticitate). Insusirile reologice ale aluatului influenfeaza volumul si forma painii, elasticitatea miezului si a cojii, mentinerea prospetimii. Atunci cand aluatul are elasticitate si extensibilitate suficient de mari, rezulta paine afinata, cu volurn dezvoltat. si miez avind pori cu pereti subtiri. Daca aluatul este prea rezistent (tenace), painea se obtine nedezvoltata, cu miezul dens, iar cand aluatul este excesiv de extensibil, painea se aplatizeaza, are volum redus si porozitate grosiera.Operatia de framntare se realizeaza in cuva malaxorului, in care materiile prime si auxiliare introduse in doze corespunzatoare. se supun amestecarii, atit in stadiul de prospatura' sau de maia', cat si in cel de aluat propriu-zis.

Figura 1: Schema bloc a procesului de tehnologic de obinere pinii cu adaos de tr de orz i ovz.

.3. Identificarea surselor de poluare i a poluanilorPentru identificarea surselor de poluare se va ine cont de urmtoarele aspecte:

Agentul economic este situat n zona industrial a oraului;

Capacitatea de producie este mic;

Agentul economic are staie de preepurare a apelor uzate si este conectat la canalizarea oreneasc;

Aprovizionarea cu materii prime se realizeaz cu mijloace de transport auto;

Alimentarea cu energie electric se realizeaz de la furnizorul regional de electricitate;

Alimentarea cu ap se realizeaz de la furnizorul local de ap potabil;

Depozitarea materiilor prime i auxiliare se realizeaz n ambalajele de transport n hal acoperit;

Produsele finite sunt ambalate i depozitate n hala acoperit;

Depozitarea rebuturilor i deeurilor de fabricaie se realizeaz in saci sau cutii n hal acoperit.

A. Schema general a procesului tehnologic de obinere a pinii cu adaos de tr de orz i ovzSe vor identifica din prezentarea procesului tehnologic materiile prime, materiile auxiliare, produsele finite, rebuturile, deeurile i se vor trece n schema din Figura 2.

Figura 2: Schema general a procesului tehnologic de obinere a pinii cu adaos de tr de orz i ovz

Materii prime de baz:

............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Materii prime auxiliare:

............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Utiliti:

............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Produse finite: ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Rebuturi:............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Deeuri:

....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................B. Surse de poluare

7. Sursa 1.............................................................................................................................

a. Poluani ...............................................................................................................

b. ...............................................................................................................................

c. ...............................................................................................................................

8. ...........................................................................................................................................

a. ................................................................................................................................

b. ...............................................................................................................................

c. ...............................................................................................................................

9. ...........................................................................................................................................

a. ...............................................................................................................................

b. ...............................................................................................................................

c. ...............................................................................................................................

10. ...........................................................................................................................................

a. ...............................................................................................................................

b. ...............................................................................................................................

c. ...............................................................................................................................

11. ...........................................................................................................................................

a. ...............................................................................................................................

b. ...............................................................................................................................

c. ...............................................................................................................................

12. ...........................................................................................................................................

a. ...............................................................................................................................

b. ...............................................................................................................................

c. ...............................................................................................................................III. Sursele de poluare a factorilor de mediu a unei instalaii de obinere a alcoolului etilic din materii prime amidonoase

1. Noiuni generale

Istoria obinerii alcoolului etilic ncepe n Chima n urm cu patru mii de ani. n secolul al XIV-lea preparearea alcoolului etilic din vin a cunoscut o larg rspndire n Europa. Prin distilarea vinului n vase obinuite, nclzite la foc deschis se obinea etanol de concentraie 60 70 %, din care se preparau diverse buturi spirtoase.Obinut prin sintez sau prin procedee fermentative, alcoolul etilic ocup un loc important n economie. Berea, vinul, ampania, buturile spirtoase (whisky, lichior, votc, gin, palinc) au ca principal component alcoolul etilic i se obin fie direct prin fermentaie, fie prin procese ulterioare de prelucrare a spirtului rafinat.

Principala utilizare a alcoolului etilic este ca intermediar pentru obinerea unor produse chimice ca: acetaldehid, acid acetic, acetat de etil, clorur de etil, dietileter etc. Cantiti mari de alcool etilic sunt folosite ca solvent pentru lacuri, vopsele, parfumuri, plastifiani, detergeni etc. precum i pentru extracia principiilor active din plante sau organe animale. Tot mai insistent, ca urmare a creterii preului carburanilor din iei, alcoolul etilic se utilizeaz drept carburant pentru motoare cu ardere intern.

Producia de alcool etilic obinut prin metode fermentative reprezint aproape 40% din totalul alcoolului industrial, excluznd din acest calcul vinul, berea, rachiurile de fructe i de cereale.

Obinerea alcoolului etilic din materii prime amidonoase este larg aplicat n ntreaga lume. Materiile prime care se pot utiliza pentru obinerea amidonului sunt plante cultivate n cantiti mari, care au coninut ridicat n amidon. Dintre acesatea cele mai utilizate sunt porumbul i cartofii, datorit productivitii mari la hectar i preului de cost relativ mic dect al celorlalte.

Materiile prime utilizate pentru obinerea alcoolului etilic prin procedee fermentative aparin urmtoarelor categorii:

1. materii prime care conin alcool etilic: vinul, drojdia de vin, tescovina, vinul de fructe; prin distilare acestea conduc la alcool etilic, care coninemicicantiti de aldehide, esteri, alcooli superiori, compui care dau gust i buchet produsului. Din acest amestec se prepar rachiurile, cogniacul etc.;

2. materii prime care conin zahr fermentescibil: fructele, melasa, sfecla de zahr, trestia de zahr, zahrul; fructele conin glucz i fructoz, din care prin fermentaie rezult alcool etilic i apoi prin distilare conduc la buturi spirtoase mult apreciate: plinca, horinca, uica;

3. materii prime care conin amidon: cerealele (porumb, gru, secar, orz, ovz) cartofii, castanele slbatice etc.; fermentaia alcoolic este posibil numai dup hidroliza amidonului;

4. materii prime care conin inulin sau lichenin: nap porcesc, rdcini de gherghin etc.;

5. materii prime celulozice: deeurile de lemn (rumegu, tala), paie, coceni, ciocli etc.; nainte de fermentaia alcoolic sunt supuse unei prehidroloze.

La prelucrarea materiilor prime amidonoase, fa de randamentul teoretic de 71,54 l alcool absolut din 100 kg amidon, se obin randamente mai sczute din cauza pierderilor care au loc n procesul tehnologic.

n tabelul nr. 1 sunt prezentate randamentele practice n alcool etilic absolut funcie de materia prim amidonoas utilizat, n condiiile unei fabricaii ireproabile.

Tabelul nr. 1. Randamente practice n alcool

Materia primConinut de amidon,

%Cantitatea de alcool etilic absolut (1) la 100 kg materie prim

Amidon pur anhidru10066,0 67,0

Cartofi14 249,2 15,8

Porumb58 6238,3 40,9

Secar55 5836,3 38,3

Gru57 6137,6 40,3

Orz35 5523,1 36,3

Ovz45 5029,7 33,0

Mei58 6138,3 40,3

Compoziia chimic a cerealelor i cartofilor depinde de soiul cultivat, condiiile pedoclimatice i condiiile de recoltare i depozitare (tabelul nr. 2.).

Tabelul nr. 2. Compoziia chimic a principalelor materii prime amidonoase

Substane componente Porumb, %Gru, %Orez, %Cartofi, %

Amidon58 6257 6975 8012 25

Substane azotoase8 1011 137 82 4

Grsimi4 51,5 20,2 0,50,1 0,2

Celuloz1 23 40,1 0,50,5 1,5

Pentozani2 35 60,5 12 3

Cenu1 1,51,3 1,80,4 0,60,6 1,6

Ap14 1812 1512 1465 80

Porumbul este o cereal cultivat n ara noastr, folosit pentru alimentaie, furajare i industrie. Se cunosc multe soiuri de porumb, care se deosebesc ntre ele prin form, culoarea boabelor i aspectul endospermului (sticlos sau finos). n industria alcoolului se prefer porumbul cu boabe finoase, care conine o cantitate mare de amidon i mai sczut n substane proteice. n porumb amidonul se gsete sub form de granule nchise n celule i localizate aproape exclusiv n endosperm (cca. 98%).Compoziia chimic a porumbului depinde de soi i are urmtoarele valori:

ap 13,3%; substane neazotoase 68,1%, din care amidon 59,1%; protein brut 10%; grsime brut 4,8%;- celuloz brut 2,2%; substane minerale (cenu) 1,6%.La recoltare, porumbul are o umiditate ridicat de 25%, de aceea el se usuc nainte de nsilozare pentru a evita autonclzirea. Coninutul n amidon al porumbului reprezint 70% din substana uscat a bobului. n porumb se gsesc zaharuri simple (2,2%), dextrine (2,5%)i pentozani (4,4%). Grsimile sunt localizate n embrion i nu influeneaz spumarea plmezii, iar borhotul rezultat la distilare se folosete ca furaj. Substanele proteice sunt formate din compui cu azot care sunt folosite n nutriia drojdiilor, dup o hidroliz enzimatic, n timpul zaharificrii plmezii. Substanele minerale sunt localizate n embrion, coaj i endosperm,valorile acestora fiind sczute. n cenua porumbului se gsesc: fosfor, potasiu, magneziu, calciu, siliciu, sodiu i microelemente, ca fier, zinc, mangan, cupru etc. Coninutul porumbului n vitamine este mic, dintre acestea amintim: vitamina B1, B2, i acidul pantotenic. Nu se gsesc vitaminele C i A. Porumbul folosit n industria alcoolului etilic trebuie s ndeplineasc urmtoarele condiii:- s aib un coninut mare de hidrai de carbon, n special de amidon;- s conin o cantitate redus de substane proteice;- bobul s fie moale i cu coaj ct mai subire;- s fie ajuns la maturitate;- s aib un coninut redus de umiditate.Procesul de obinere a alcoolului etilic din materii prime amidonoase presupune hidroliza amidonului la zaharuri fermentescibile (maltoza, glucoza) i apoi hidroliza acestora la alcool. n mod curent la obinerea alcoolului etilic se utilizeaz porumbul, iar ocazional secara, gru sau orz.2. Descriere procesului tehnologic de obinere a alcoolului etilic din materii prime amidonoase

Procedeele tehnologice pornesc de la porumb boabe sau de la fin de porumb. n figura nr. 3 sunt prezentate principalele operaii implicate n tehnologia de fabricare a alcoolului etilic din materii prime amidonoase.

Principalele etape de obinera a alcoolului etilic din materii prime amidonoase sunt:

1. mcinarea boabelor de porumb;

2. fierberea cerealelor;

3. zaharificarea amidonului;

4. fermentaia plmezilor zaharificate.

1. Mcinarea porumbului la fin se realizeaz prin dou procedee: mcinare uscat sau umed.

Mcinarea uscat se poate realiza cu i fr degerminare. Metoda cu degerminare ndeprteaz coaja i germenele din bobul de porumb. Acest tip de mcinare permite recuperarea uleiului de porumb, tre, fin de germeni i borhot. Se recupereaz 10 15 kg de ulei de porumb la 1 m3 porumb boabe. n cazul n care nu s eface degerminarea mcinarea se realizeaz n mori i amestecul obinut este separat dup dimensiuni i densiti; se obine ca produl secundar aprox. 0,85 kg borhot uscat la 1 litru alcool etilic.

Mcinarea umed se realizeaz prin adugare de ap i permite separarea majoritii componenilor din bobul de porumb: germeni, coji, amidon, gluten. Prima faz a procesului este mnuierea boabelor, dup care acestea sunt conduse la morile de degerminare. Materialul coninnd germeni, coji, amidon i gluten este separat n cicloane i hidrocicloane. Amidonul se separ de proteine prin centrifugare; glutenul se usuc i se utilizeaz ca furaj bogat n proteine, iar amidonul este transformat n dextrine, dextroz, siropuri bogate n glucoz i fructoz sau este hidrolizat n vederea obinerii alcoolului etilic.

2. Fierberea cerealelor se realizeaz sub presiune i este necesar deoarece amidonul natural coninut n materiile prime nu poate fi atacat de ctre amilaze fr o prealabil gelifiere (cleificare) i solubilizare. Gelifierea se realizeaz prin hidratare i nclzire la temperaturi de 75 0C, iar procesul de solubilizare a granulelor de amidon se realizeaz numai prin ridicarea temperaturii la peste 100 0C prin fierbere i presiune. Aceast operaie se realizeaz n autoclave.

3. Zaharificarea amidonului. Dup ce amidonul din materia prim a fost gelifiat i solubilizat prin fierbere sub presiune, masa fiart obinut este supus operaie de zaharificare. Zaharificarea amidonului (pmdirea) const n hidroliza acestuia la zaharuri fermentescibile. Aceast operaie se poate realiza n funcie de agentul de zaharificare cu mal verde, cu preparate enzimatice microbiene sau cu acizi minerali.

Figura 1: Schema bloc a procesului de tehnologic de obinere a alcoolului etilic din materii prime amidonoase

(Uleiul de fuzel reprezinta amestecul de etanol, apa, si izomerii alcoolului amilic rezultat in urma procesului de rectificare din industria etanolului.)

4. Fermentaia plmezilor zaharificate. Fermentaia este o etap principal a procesului de obinere a alcoolului. Fermentaia plmezilor dulci din materii prime amidonoase se realizeaz cu ajutorul drojdiilor, care datorit complexului enzimatic coninut, transform zaharurile din plmad n alcool etilic i dioxid de carbon. n industria alcoolului etilic se lucreaz cu culturi pure de drojdie, obinute plecnd de la singura celul care se multiplic n condiii sterile mai nti n faz de laborator, iar apoi n secia de culturi pure, obinndu-se n final o cantitate suficient de plmad (cuib) de drojdie pentru nsmnarea plmezii dulci principale.Pentru fermentaia plmezilor din industria alcoolului etilic se folosesc drojdii de fermentaie superioar, specia Saccharamyces cerevisiae, cu putere alcooligen ridicat, capabile s transforme repede i ct mai complet zaharurile fermentescibile n alcool etilic i s suporte concentraii n alcool de 10 12 %. CO2 rezultat de la fermentaie este evacuat printr-o conduct ntr-un turn spltor, n vederea recuperrii alcoolului antrenat. Dintre procedeele utilizate n fabricarea alcoolului din porumb, mcinarea umed, dei reclam investiii mai mari, este mai avantajoas din punct de vedere al preului de cost, datorit valorificrii produselor secundare. n preul de cost al alcoolului etilic materia prim (porumbul) intervine cu o pondere de 65 70 %, iar consumul de energie cu 6,5 7%. Valorificarea CO2 duce la scderea semnificativ a preului de cost (10 15%), iar o separare a drojdiilor i resturilor amidonoase nainte de distilare i prelucrarea lor sub form de nutreuri concentrate uscate poate scdea preul de cost cu 20 30%. Cu toate c preul porumbului este ridicat ceea ce constitue un dezavantaj, faptul c poate fi depozitat i pstrat timp ndelungat, iar prin valorificarea produselor secundare se obin beneficii substaniale, face ca obinerea alcoolului etilic din porumb s fie n ansamblu o tehnologie rentabil.

3. Identificarea surselor de poluare i a poluanilorPentru identificarea surselor de poluare se va ine cont de urmtoarele aspecte:

Agentul economic este situat n vecintatea unui sat, la o distan de 2 km Localitatea nu se afl n direcia vntului;

Prin vecintatea amplasamentului, la o distan de 2 km, curge un ru cu debit de 30 mc/secunda. Din punct de vedere al calitii apei, rul se ncadreaz n categoria 4 de calitate;

Agentul economic are staie de epurare a apelor uzate si devars apele epurate n rul din vecintate;

Aprovizionarea cu materii prime se realizeaz cu mijloace de transport auto; Agentul economic deine depozite mari pentru materiile prime si borhot;

Borhotul este furnizat unei ferme si utilizat n hrana animalelor.

Alimentarea cu energie electric se realizeaz de la furnizorul regional de electricitate; Alimentarea cu energie termic se realizeaz de la centrala proprie; centrala termic funcioneaz cu pcur.

Apa potabil i apa demineralizat este o produs in instalaii proprii;A. Schema general a procesului tehnologic de obinere a alcoolului etilic din materii prime amidonoase

Se vor identifica din prezentarea procesului tehnologic materiile prime, materiile auxiliare, produsele finite, rebuturile, deeurile i se vor trece n schema din Figura 2.

Figura 2: Schema general a procesului tehnologic de obinere a alcoolului etilic din materii prime amidonoase

Materii prime de baz:

............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Materii prime auxiliare:

............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Utiliti:

............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Produse finite: ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Rebuturi:............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Deeuri:

....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................B. Surse de poluare

13. Sursa 1.............................................................................................................................

a. Poluani ...............................................................................................................

b. ...............................................................................................................................

c. ...............................................................................................................................

14. ...........................................................................................................................................

a. ................................................................................................................................

b. ...............................................................................................................................

c. ...............................................................................................................................

15. ...........................................................................................................................................

a. ...............................................................................................................................

b. ...............................................................................................................................

c. ...............................................................................................................................

16. ...........................................................................................................................................

a. ...............................................................................................................................

b. ...............................................................................................................................

c. ...............................................................................................................................

17. ...........................................................................................................................................

a. ...............................................................................................................................

b. ...............................................................................................................................

c. ...............................................................................................................................

18. ...........................................................................................................................................

a. ...............................................................................................................................

b. ...............................................................................................................................

c. ...............................................................................................................................

Bibliografie:

E. Horoba, G. Cristian, L. Horoba, Tehnologii de valorificare a produselor naturale, Editura COROSON, Iai, 2001.Granule poliamid

Aditivi

Colorani

Depozitare

Amestec

Energie electric, Ap potabil,

Europalei, uleiuri ungere

Depozitare

Depozitare

Dozare

Dozare

Dozare

Topire

Injectare

Rcire/ Solidificare

Demulare

Piese din poliamid

ndeprtare surplusului

Control calitate

Piese din poliamid

Deeuri poliamid

Mcinare

Depozitare

Depozitare

Dozare

Deeuri

Rebuturi

Obinerea pieselor prin injectare

Materii prime auxiliare

Utiliti

Deeuri

Produse secundare

Rebuturi

Produse finite

Ali ageni poluani ai factorilor de mediu

Pierderi

Materii prime de baz

Faina

de gru

Recepie

Dozare

Tar

de orz

Tar

de ovz

Ap

Drojdie

NaCl

Cernere

Inclzire

Recepie

Inclzire

Dozare

Framntare aluat

Recepie

Suspensio-

nare filtrare

Dozare

Recepie

Dizolvare Filtrare

Dozare

Divizare aluat

Modelare aluat

Fermentare aluat

Coacere

Rcire

PINE

Ambalare

Depozitare

Obinerea

painii cu adaos de tr de orz i ovz.

Materii prime auxiliare

Utiliti

Deeuri

Produse secundare

Rebuturi

Produse finite

Ali ageni poluani ai factorilor de mediu

Pierderi

Materii prime de baz

Materii prime amidonoase

(porumb)

Dozare

Mcinare

Fierbere sub presiune

Zaharificare

Distilare

Prelucrare chimic

Rafinare

Ambalare

Depozitare

Apa

Preparate enzimatice

NaOH

Orz

Mal

Fermentaie

Cuib de drojdie

CO2

Borhot

Alcool etilic brut

KMnO4

ALCOOL ETILIC RAFINAT

Ulei de fuzel

Fruni

Energie termic,

Energie electric, combustibil lichid - pcur,

Apa poatbil, ap demineralizat

Obinerea

a alcoolului etilic din materii prime amidonoase

Materii prime auxiliare

Utiliti

Deeuri

Produse secundare

Rebuturi

Produse finite

Ali ageni poluani ai factorilor de mediu

Pierderi

Materii prime de baz