Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

96
“UNIVERSITATEA DE NORD ” BAIA MARE Ingineria Produselor Alimentare II Operatii Unitare în Industria Alimentara obtinerea alcoolului etilic Din porumb

description

proiect

Transcript of Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

Page 1: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

“UNIVERSITATEA DE NORD ” BAIA MARE

Ingineria Produselor Alimentare II

Operatii Unitare în Industria Alimentara

obtinerea

alcoolului etilic

Din

porumb

Indrumator: Sef lucrari dr. Leonard Mihaly Cozmuta

Student: Grupa III

2009

Page 2: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

Cuprins

CAP 1. PARTEA TEORETICĂ..........................................................................3

1.1 MATERII PRIME ȘI AUXILIARE............................................................................3

1.2 FABRICAREA ALCOOLULUI DIN CEREALE ȘI CARTOFI..............................3

1.2.1 Mărunțirea cerealelor și cartofilor.........................................................................3

1.2.2 Obținerea plămezilor din cereale............................................................................3

1.2.3 Fermentarea plămezilor din cereale și cartofi.......................................................3

1.3 FABRICAREA ALCOOLULUI DIN MELASĂ........................................................3

1.4 DISTILAREA ȘI RAFINAREA ALCOOLULUI........................................................3

1.4.1 Bazele teoretice ale distilării și rectificării.............................................................3

1.4.2 Instalații de distilare și rectificare...........................................................................3

1.5 BORHOTUL DIN CEREALE ȘI CARTOFI...............................................................3

1.6 RANDAMENTE PRACTICE OBȚINUTE LA FABRICAREA ALCOOLULUI.. .3

CAP 2. PARTEA DE PROIECTARE...............................................................3

2.1 TEMA PROIECTULUI.................................................................................................3

2.2 SCHEMA FLUX A PROCESULUI TEHNOLOGIC................................................3

2.3 BILANTUL DE MATERIALE.....................................................................................3

2.4 BILANTUL TERMIC....................................................................................................3

2.5 CALCULUL PREȚULUI DE FABRICATIE ȘI DE VÂNZARE PENTRU............3

PRODUSUL FINIT......................................................................................................3

BIBLIOGRAFIE.................................................................................................................72

2

Page 3: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

CAP 1. PARTEA TEORETICĂ

1.1 MATERII PRIME ȘI AUXILIARE

Alcoolul etilic se produce pe plan mondial , în cea mai mare parte, prin fermentarea

lichidelor care conțin zahăr, cu ajutorul drojdiei.

Alcoolul etulic obținut pe cale biotehnologică poartă denumirea de bioalcool, deosebindu-

se astfel de alcoolul etilic de sinteză.

Produsul finit obținut din fabricile de alcool poartă denumirea de alcool etilic rafinat.

Materiile prime folosite la producerea alcoolului prin fermentație se pot clasifica astfel:

Materii prime amidonoase:

- cereale: porumb, secară, grâu, orz, ovăz, orez, sorg etc.;

- cartofi;

- radăcini și tuberculi de plante tropicale: rădăcini de manioc, tuberculi de batate

etc.;

Materii prime zaharoase:

- sfecla și trestia de zahăr;

- melasa din sfeclă și trestie de zahăr;

- struguri, fructe, tescovine dulci;

Materii prime celulozice:

- deșeuri din lemn de brad, molid, fag etc.;

- leșii bisulfitice rezultate de la fabricarea celulozei;

Materii prime care conțin inulină și lichenină:

- tuberculi de topinambur;

- rădăcini de cicoare;

3

Page 4: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

- mușchi de Islanda.

Cele mai utilizate materii prime sunt cerealele, cartofii și melasa.

Compoziția chimică a materiilor prime este prezentată în cele ce urmează.

Cerealele

Compoziția chimică a cerealelor variază în funcție de soi, condițiile pedoclim atice și

agrotehnica aplicată. În tabelul1 se prezintă compozița chimică medie a princalelor cereale folositea

fabricarea alcoolului, iar în tabelul 2 compoziția chimică a cartofilor.

Compusul Porumb Secară Grâu Orz Ovăz

Umiditatea, % 13,3 13,4 13,6 13,0 13,0

Substanțe extractive neazotoase,

din care amidon, %

67,9

59,1

68,1

58,0

67,9

60,0

65,7

55,0

58,5

40,0

Proteine, % 9,6 12,9 12,4 11,8 10,9

Lipide, % 5,1 2,0 1,8 2,3 4,7

Celuloză, % 2,6 1,7 2,5 4,4 9,5

Substanțe minerale, % 1,5 1,9 1,8 2,8 3,4

Tabel 1 - compoziția chimică a unor cereale folosite la fabricarea alcoolului

Tabel 2 – compoziția chimică a cartofilor

Compusul Valori medii Limite de variație

Umiditatea, % 75,0 68,0 - 85,0

Substanțe extractive neazotoase,

din care amidon, %

20,85

18,0

19,5 - 23,0

14,0 - 22,0

Proteine, % 2,0 0,7 - 3,7

Lipide, % 0,15 0,04 - 1,0

Celuloză, % 1,0 0,3 - 3,5

Substanțe minerale, % 1,0 0,5 - 1,0

4

Page 5: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

La recepția cerealelor și cartofilor se determină conținutul în amidon prin metoda

polarimetrică în cazul cerealelor, și cu ajutorul balanțelor de amidon, în cazul cartofilor.

În locul conținutului în amidon se folosește azi „ substanța fermetescibilă”, prin

hidroliza totală a materiei prime cu enzime adecvate și determinarea glucozei formate prin

metoda enzimatică.

Melasa

Compoziția chimică a melasei variază în funcție de materia primă folosită la fabricarea

zahărului ( sfeclă sau trestie de zahăr) și de procesul tehnologic aplicat în fabricile de zahăr. În

tabelul 3 se prezintă, comparativ, compoziția chimică a celor două tipuri de melasă.

La recepția melasei se determină conținutul de zahăr prin metoda polarimetrică ( directă

sau cu invertirea zaharozei) sau prin metoda chimică ( cu soluție Muller), transformându-se

melasa în melasă cu 50% zahăr.

Tabel 3 – Compoziția chimică a melasei din sfeclă și trestie de zahăr

Compusul Proveniența melasei

Sfaclă de zahăr Trestie de zahăr

Apă, % 20 – 25 15 – 20

Substanță uscată, % 75 – 80 80 – 85

Zahăr total, % 44 – 52 50 – 55

Zahăr invertit,% 0,1 – 0,5 20 – 23

Rafinoză, % 0,6 – 1,8 -

Azot total, % 1,2 – 2,4 0,3 – 0,6

Substanţe minerale, % 7,6 – 12,3 10 – 12

pH 6,0 – 8,6 < 7

Materiile auxiliare folosite la fabricarea alcoolului sunt malțul verde, preparatele

enzimatice microbiene, sărurile nutritive și factorii de creștere, acidul sulfuric, antispumanții,

antisepticele și dezinfectanții.

Malțul verde

5

Page 6: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

Este folosit ca agent de zaharificare a plămezilor din cereale și cartofi, datorită

conținutului său în enzime amiolitice. Se obține după o tehnologie asemănătoare cu cea de

producere a malțului pentru bere, cu deosebirea că durata de germinare este mai lungă,

urmărindu-se acumularea unei cantităși maxime de amilaze.

Aprecierea calității malțului verde se face atât după aspectul exterior, cât și după

activitatea enzimatică. Activitatea α-amilazică se exprimă în unități SKB, care reprezintă

grame de amidon solubil dextrinizat de către 1 g malț verde, în timp de 60 de minute la

temperatura de 20 oC, în prezența unui exces de β-amilază.

Activitatea β-amilazică se exprimă în unități Windisch-Kolbach ( oWK), care reprezintă

grame de maltoză rezultate prin acțiunea extractului provenit din 100 g malț verde asupra unei

soluții de amidon solubil 2%, în timp de 30 de minute, la 20 oC și la pH= 4,3.

În tabelul 4 se prezintă modul de apreciere a calității malțului verde în funcție de

activitatea α- și β- amilazică.

Tabel 4 – aprecierea calității malțului verde în funcție de activitatea α și β amilazică

Calitatea malțului verde Activitatea α- amilazică

( SKB) *

Activitatea β- amilazică

( oWK)*

Excepțională - Peste 450

Foarte bună Peste 64 401 – 450

Bună 53 – 64 351 – 400

Satisfăcătoare 41 – 52 300 – 350

Nesatisfăcătoare Sub 41 Sub 300*Activități enzimatice raportate la substanța uscată a malțului verde.

Calculul cantității de malț verde necesar la zaharificarea plămezilor se face cu formula lui

Pieper:

M v=

( 1.1.1)

în care:

- Mv este cantitatea de malț verde necesară, în kg la 100 kg cereale sau cartofi

6

Page 7: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

- Ca cifra de amilază, constantă specifică fiecărei materii prime ( de exemplu pentru

porumb Ca = 1054, pentru grâu Ca = 1001)

- α este conținutul de amidon al materiei prime, în %

- α este activitatea α- amilazică a malțului verde, SKB.

Plecând de la această formulă. Pieper a întocmit tabele care indică cantitățile de malț

optime pentru duferite materii prime amidonoase, în funcție de conținutul în amidon și de

activitatea α- amilazică.

Înainte de utilizare, malțul verde este mărunțit pe cale umedă, în mori cu disc sau cu

ciocane și transformat într-un lapte slab. Cantitatea de apă care se adaugă este de 250 – 300

l/100 kg malț verde. Pentru a se evita infecțiile cu bacterii în cursul zaharificării, laptele slab

este dezinfectat prin adăugare de formalină 40%, în cantitate de 150 – 200 ml la 1000 L

plămadă, astfel încât să rezulte o concentrație de 0,015 – 0,02%. Aldehida formică este

eficientă numai în primele ore de fermentare, deoarece în continuare este oxidată până la acid

formic sau redusă până la metanol.

Preparatele enzimatice microbiene Se obțin prin cultivarea în condiții absolut pure a

unor tulpini de bacterii și mucegaiuri pe medii de cultură adecvate, urmată de purificarea

preparatului brut rezultat. În comparație cu malțul verde, ele prezintă următoarele avantaje:

- activitate enzimatică standardizată, care se modifică puțin la depozitare;

- α – amilaza bacteriană se caracterizează printr-o termorezistență mult mai ridicată

( până la 110 oC);

- sunt mai sărace în microorganisme dăunătoare;

- se obțin randamente mai ridicate în alcool, deoarece pot hidroliza și alte poliglucide;

- sunt necesare spații mai reduse la depozitare și transport;

- se economisesc cheltuieli legate de producerea și mărunțirea malțului verde;

În funcție de importanța lor tehnologică, pricipalele preparate enzimatice amiolitice

existente pe piață se pot clasifica în cele cinci grupe prezentate în tabelul 5.

7

Page 8: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

În afară de preparatele enzimatice amiolitice prezentate, se mai pot folosi, în funcție de

ateriile prime prelucrate, și alte preparate enzimatice: proteaze, β- glucanaze, pentozanaze.

1.2 FABRICAREA ALCOOLULUI DIN CEREALE ȘI CARTOFI

Fabricarea alcoolului din cereale și cartofi se poate face prin două grupe de procedee:

- cu fierbere sub presiune a materiei prime ( HDV);

- fără fierbere sub presiune ( DSA).

Procedeele clasice de producere a alcoolului din cereale și cartofi se bazează pe fierberea

sub presiune a materiei prime, care se face în scopul gelificării și solubilizării amidonului,

astfel încât acesta să poată fi atacat de către amilaza în etapa de zaharificare.

Aceste procedee prezintă următoarele dezavantaje:

- consumul de energie termică este ridicat ( 660 – 800 MJ/hl alcool absolut);

- modul de lucru este, de regulă, discontinuu iar posibilitățile de recuperare a căldurii

sunt reduse;

- datorită solicitării termice ridicate a materiei prime ( 150...165 oC) se formează

melanoide și caramel;

- plămezile obținute nu sunt omogene, iar borhotul rezultat are o valoare mai scăzută;

Procedeele de prelucrare fără presiune se bazează pe faptul că energia termică necesară

pentru fierberea sub presiune este înlocuită, în mare parte, prin energia de mărunțire a

materiei prime, astfel încât amidonul granular să poată fi fluidizat și zaharificat. Necesarul de

energie electrică pentru mărunțire variază, în funcție de gradul de mărunțire dorit și de

procedeul folosit, între 16 și 30 kWh/t cereale, fiind mult mai scăzut decât necesarul de

energie termică de la fierberea sub presiune. În figura 1 este prezentată schema bloc a unui

procedeu de fabricare a alcoolului din cereale și cartofi fără fierbere sub presiune.

Depozitarea cerealelor și a cartofilor se poate face în silozuri sau magazii. În timpul

depozitării au loc pierderi masice și în amidon, care sunt cu atât mai mari, cu cât cresc

umiditatea materiei prime și temperatura de păstrare.

8

Page 9: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

În tabelul 6 se prezintă pierderile masice, care apar la depozitarea cerealelor în funcție de

temperatură, iar în tabelul 7 pierderile masice de amidon și în amidon, care intervin la

depozitarea cartofilor.

Umiditatea

cerealelor, %

Pierderea masică, % Umiditatea

cerealelor, %

Pierderea masică, %

Lunară anuală lunară anuală

14 0,04 – 0,08 0,5 – 1,0 18 0,33 – 0,42 4,0 – 5,0

15 0,08 – 0,13 1,0 – 1,5 19 0,46 – 0,58 5,5 – 7,0

16 0,17 – 0,21 2,0 – 2,5 20 0,63 – 0,75 7,5 – 9,0

17 0,25 – 0,33 3,0 – 4,4

Tabelul 6 – Pierderile masice la depozitarea cerealelor în funcție de umiditate

Tabelul 7 – Pierderile la depozitarea cartofilor

Indicatorul Inițial Decembrie Ianuarie Februarie Martie Aprilie Mai Iunie

Masa, kg 100 2,3 2,9 3,4 4,1 4,9 7,3 12,0

9

Page 10: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

Amidon

-absolut, kg 17,7 17,1 16,8 16,7 16,6 16,3 15,8 14,7

-relativ, % 100 3,4 5,0 5,6 6,5 7,8 10,9 16,5

10

Page 11: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

Fig. 1 Schema –bloc a fabricării alcoolului din cereale și cartofi ( procedeu fără fierbere

sub presiune DSA)

11

Page 12: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

1.2.1 Mărunțirea cerealelor și cartofilor

Aplicarea procedeelor de prelucrare fără presiune necesită o mărunțire optimă a materiei

prime, astfel încât să se obțină randamente maxime în alcool, cu consum minim de energie.

În cadrul acestor procedee, energia termică necesară pentru fierberea sub presiune, care

este de circa 700 MJ/hl alcool, este înlocuită cu o cantitate mai mică de energie electrică

pentru mărunțire, de 20 – 40 MJ = 5 – 10 kWh/hl alcool.

Energia electrică necesară pentru mărunțire se poate calcula cu relația:

Wz = m * c * ( 1.2.1.1 )

în care :

- m este masa materiei prime de mărunțit, în t;

- c constantă care depinde de proprietățile materiei prime și de transformarea energiei

în moară ( c= 0,25 – 0,35 pentru tuberculi, c = 0,6 – 0,8 pentru boabe);

- n= D/d – raportul de mărunțire, unde D – mărimea inițială în mm, d- mărimea finală

în mm;

În figura 2 se prezintă energia specifică de mărunțire ( kWh/t) pentru materii prime moi și

semidure, în funcție de mărimea finală a particulelor.

Pentru obținerea unor randamente maxime în alcool este necesar ca, la măcinarea

cerealelor, proporția de fracțiuni rezultate de la sortarea pe site a măcinișului să fie

următoarea:

12

Dimensiunea particulelor, µm Procentul,%

Sub 90 49,8

90 – 250 31,3

250 – 500 17,3

500 – 710 1,6

Peste 710 0,1

Page 13: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

Fig. 2 Energia specifică de mărunțire pentru materii prime moi și semidure, în funcție

de mărimea finală a particulelor

La mărunțirea cartofilor, mărimea finală a particulelor trebuie să fie de 50 -100 µm, iar

procentul de particule cu mărimea de peste 1 µm trebuie să fie de maximum 3%.

O mărunțire isuficientă a materiei prime poate conduce la pierderi în alcool de până la

20l/t cereale sau chiar mai mult.

Pentru mărunțirea cerealelor se folosesc în practică trei grupe de procedee:

← - măcinare uscată;

← - măcinare umedă;

← - măcinare uscată și umedă ( în două trepte);

Măcinarea uscată se bazează pe folosirea unor mori cu ciocane cu sită de 1-2 m. De la

moară, făina ajunge într-un buncăr de făină, din care este trecută în cazanul de zaharificare.

Necesarul de energie electrică este de 20 – 25 kWh/t cereale. Acest procedeu se pretează

13

Page 14: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

pentru fabricile mici de alcool și prezintă următoarele dezavantaje: se formează praf care nu

este igienic și prezintă pericol de explozie, este necesar un siloz de făină, iar la plămădire se

formează cocoloașe ce reprezintă o sursă de infecție și de pierderi.

Măcinarea umedă se realizează cu ajutorul unor mori speciale ci ciocane, alimentate cu

cereale, apă de plămădire și enzime de fluidizare. Firma Westphal ( Germania) a patentat un

procedeu care se bazează pe folosirea unei mori cu ciocane fixe și a unei site cu orificii mari,

având o construcție specială care permite reducerea consumului de energie electrică pentru

măcinare.

În comparație cu măcinarea uscată, măcinarea umedă prezintă avantajul că nu se

formează praf și cocoloașe; acest procedeu se pretează și pentru mărunțirea cerealelor cu

umiditate ridicată, conservate în silozuri ermetice. Necesarul de energie electrică este însă

destul de ridicat, de circa 30 kWh/t cereale.

Măcinarea uscată și umedă ( 2 trepte). Printr-o simplă măcinare uscată sau umedă nu se

poat obține de regulă, granulația dorită a măcinișului, ceea ce conduce la o zaharificare

incompletă și la micșorarea randamentului în alcool. Din acest motiv se recomandă mai întâi o

măcinare uscată cu ajutorul unei mori cu ciocane, cu sită cu ochiuri mari, urmând ca cea de-a

doua mărunțire umedă să se facă, după fluidificare, într0o moară cu discuri. Prin această

mărunțire în două trepte, necesarul de energie se poate reduce până la 16 kWh/t cereale.

1.2.2 Obținerea plămezilor din cereale

În funcție de modul în care se realizează mărunțirea, diferitele procedee de obținere fără

presiune (DSA) a plămezilor din cereale și cartofi se pot clasifica astfel:

- procedee DSA cu măcinare uscată;

- procedee DSA cu măcinare umedă;

- procedee DSA cu măcinare uscată și umedă;

- procedeul prin dispersie DMV;

Aceste procedee se pot folosi, în practică, astfel:

14

Page 15: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

- fără recircularea borhotului;

- cu recircularea borhotului ( SRV);

Procedeele DSA cu măcinare uscată

În figura 3

este prezentat

procedeul

Grosse-Lohmann

–Spradau, are a

fost utilizat inițial

pentru cartofi. El

oferă avatajul că

procesul de

plămădire are loc

concomitent cu cel de hidratare și de răcire. Ca vas de plămădire se folosește fierbătorul

Henze existent, care, de regulă, nu are agitator. Pentru o amestecare optimă a făinii cu apa și

enzima de fluidificare, este necesară folosirea unei pompe de recirculare.

Cartofii spălați sunt trecuți printr-o moară cu ciocane tip Mahl-Jet S, iar terciul rezultat

este pompat apoi în fierbătorul Henze, unde are loc fluidificarea la 82 oC cu Termamyl.

Plămada este trecută apoi în zaharificator, ăn care se face răcirea și zaharificarea cu SAN

și Fungamyl, după care se lucrează ca la procedeul clasic.

Procedeele DSA cu măcinare umedă

Procedeul Westphal ( fig. 4 ) folosește o moară cu ciocane care este alimentată cu cereale

și apă de plămădire și un schimbător de călură special, prin care se reduce și mai mult

necesarul de energie.

15

Page 16: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

Cerealele mărunțite în moara 2 trec printr-un schimbător de căldură special 5, ăn care

plămada fierbinte, care vine de la zaharificatorul 9, cedează cea mai mare parte din căldură

plămezii ce se preîncălzește.

În fierbătorul existent 8, care nu necesită agitator, se mai introduce abur direct pentru

creșterea temperaturii plămezii la 90 oC. Conform variantei 12 – recuperare dublă de căldură,

se preia suplimetar căldura borhotului prin intermediul ejectorului 16 și a vasului de

destindere 15, ăldură care este utilizată la încălzirea plămezii în fierbător. Plămada fierbinte

din zaharificatorul fără agitator 9 este trimisă, cu pompa 10, în schimbătorul de căldură 5, în

care transmite cea mai mare parte din căldură plămezii proaspetem astfel încât necesarul de

apă de răcire este foarte scăzut. Dozarea enzimei de zaharificare se face, de regulă, în mod

continuu în fluxul de plămadă, care trece la fermentare.

Aceste procedee prezintă avantajul că se pretează la măcinarea cu umiditate ridicată,

conservate în silozuri ermetice, existând și posibilitatea folosirii apei calde la măcinare ( circa

50 oC). Ca dezavantaj s-ar putea menționa necesarul ridicat de energie la măcinare ( circa 30

kWh/t cereale).

16

Page 17: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

Procedeele DSA cu măcinare uscată și umedă

Deoarece printr-o simplă măcinare uscată sau umedă nu se poate obține întotdeauna în

practică, granulația dorită, multe dintre procedeele DSA de prelucrare a cerealelor și cartofilor

folosesc atât măcinarea uscată cât și cea umedă. Pe lângă avantajul obținerii granulației

optime, mai rezultă și avantaje în privința consumului de energie. Astfel, necesarul de energie

la măcinare se poate reduce până la 16 kWh/t cereale. Din această grupă se pot menționa

procedeele concepute de către Dinglinger și Klisch. Deoarece procedeul Dinglinger este

destul de cunoscut, se va prezenta în continuare un procedeu de funcționare continuă ( fig. 5 )

elaborat recent de către Klisch ( 1993).

Materia primă cântărită este trimisă la moara cu ciocane 5 , unde se adaugă enzima de

fluidificare și apa de proces. Plămada rezultată este trecută apoi în schimbătorul de căldură 8,

ăn care se preîncălzește până la temperatura de 70...800C, în cazul grâului, cu ajutorul

17

Page 18: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

plămezii fluidificate care circulă în contracurent. Gelificarea plămezii are loc în ejectorul 17,

iar fluidificarea în fierbătorul Henze 13. Plămada este apoi omogenizată în moara cu discuri

10, continuându-se fluidificarea în vasul 15. Plămada fluidificată este răcită, apoi, în

schimbătorul de căldură 6, până la tempertura de zaharificare, după care se adaugă enzima de

zaharificare, continuându-se răcirea până la 20...25oC, în schimbătorul de căldură cu plăci 8.

Prin folosirea acestui procedeu, necesarul de energie electrică, inclusiv la pompare și

agitare, s-a redus până la 13-15 kWh/hl alcool absolut, obținându-se o economie totală de

energie de 70 – 75% față de procedeul HDV.

În tabelele 8 și 9 se prezintă necesarul și economia de energie care se obțin prin folosirea

procedeelor DSA, în comparație cu fierberea sub presiune.

Tabelul 8 – Comparație între consumurile energetice la producerea alcoolului prin

procedeul cu recircularea borhotului ( SRV) și prin celelalte procedee ( fără operația de

distilare )

Procedeul

Consumul de

energie

Economia de energie

față de

kWh/ l alcool

absolut

kWh/t

grâu

HDV DSA

Procedeul SRV ( cu recirculare permanentă) 18 67 89 75

Procedeul SRV ( cu recirculare întreruptă) 23 84 86 68

Procedeul DSA 71 263 58 -

Procedeul HDV 167 618 - -

Tabel 9 – Necesarul de energie al procedeelor de prelucrare fără presiune ( DSA) și cu

recircularea borhotului ( SRV) în comparație cu fierberea sub presiune (HDV)

Procedeul

Operația

HDV DSA SRV

Măcinare, kWh/l alcool absolut - 0,08 0,08

Fierbere și plămădire:

- abur, kg/l alcool absolut* 3,14 1,27 -

18

Page 19: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

- energie electrică 0,04 0,04 0,04

Fermentare:

- abur, kg/l alcool absolut

- energie electrică

0,01

0,01

0,01

0,01

0,01

0,01

Distilare:

- abur, kg/l alcool absolut**

- energie electrică

4,5

0,3

4,5

0,3

4,5

0,3

Decantare borhot, MJ/l alcool absolut - - 0,03

Total MJ/l alcool absolut 16,8 13,2 10,6*Abur 6 bar, lv=2,085 MJ/kg

** Abur 2 bar, lv=2,202 MJ/kg

Procedeul prin dispersie ( DMV)

Acest procedeu elimină dezavantajul mărunțirii prealabile a materiei prime deoarece, în

acest caz, se face mărunțirea boabelor chiar în timpul operației de plămădir, cu ajutorul unui

dispergator tip ULTRA TURRAX, montat direct ăn zaharificator. Conceput de specialiștii de

la universitatea Hihenheim ( germani), procedeul este folosit în combinație cu recircularea

borhotului, prin care se obține o economie suplimentară de energie. În fig 6 este prezentat

schematic procedeul de dispersie cu recircularea borhotului, în varianta cu vas de sedimentare

a borhotului.

19

Page 20: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

În aparatul de plămădire și dispersie 4 se introduce mai întâi cantitatea de apă și borhot

fierbinte, procentul de bothot putând să varieze între 30 și 90% din lichidul de plămădire.

După corecția de pH cu lapte de var se introduc cerealele boabe și enzima de fluidificare

și are loc dispersia și fluidificarea plămezii la temperatura optimă de 60..80oC. ( în funcție de

materia primă), controlânduse gradul de dispersie cu ajutorul unui aparat simplu, conceput în

mod special pentru acest procedeu. După terminarea dispersiei, plămada se răcește la 55 oC, se

face o nouă corecție de pH cu acid sulfuric, se adaugă enzimele de zaharificare și se răcește în

continuare plămada până la temperatura de însămânțare cu drojdie. Pentru porumb, durata

dispersiei este de circa 120 min, iar durata întregului proces de obținere a plămezii dulci este

de circa 200 de min. În scopul reducerii duratei de obținere se poate face o premărunțire

grosieră a materiei prime cu ajutorul unei mori cu ciocane.

Borhotul rezultat din coloana de distilare 14 este trecut într-un vas de sedimentare 17, ăn

care se separă un borhot diluat și unul mai concentrat. Borhotul diluat este folosit ca lichid de

plămădire, iar cel concentrat este valorificat ca furaj. Pentru obținerea unui borhot foarte

concentrat, cu peste 30% substanță uscată, se poate folosi și un decantor cu tobă, care este

însă costisitor. O separare bună a borhotului se poate obține și cu ajutorul sitelor curbate, care

sunt mult mai ieftine și nu necesită un consum de energie electrică.

20

Page 21: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

Din experiențele practice de aplicare a acestui procedeu au rezultat următoarele

avantaje:

- se pot prelucra fără probleme toate materiile prime amidonoase, obținându-se

randamente ridicate în alcool, de până șa 60 l alcool absolut/ 100kg amidon, dacă se

folosește combinația de enzime recomandată de autori;

- se poate obține gradul de mărunțire optim prin controlul granulației cu ajutorul

dispozitivului de sortare hidrodinamică MAK;

- la obținerea plămezii rezultă o economie de energie de circa 80% față de procedeul de

fierbere sub presiune HDV și circa 30% față de celelalte procedee de prelucrare fără

presiune DSA;

- fierbătoarele Henze disponibilizate pot fi folosite ca rezervă de apă caldă sau ca spațiu

de fermentare;

- se reduce cantitatea de borhot și de emisii în mediul ambiant, iar borhotul obținut are o

valoare furajeră mult mai ridicată;

- prin recircularea borhotului are loc o accelerare a fermentației, iar pericolul de infecție

este mai scăzut în comparație cu alte procedee DSA;

- se micșorează consumul de apă de răcire în special în cazul folosirii schimbătoarelor

de căldură cu plăci în locul serpentinei de răcire.

În tabelul 10 se prezintă consumul de energie la producerea alcoolului prin procedeul de

dispersie cu recircularea borhotului, pentru diferite materii prime, comparativ cu procedeul de

fierbere sub presiune.

Tabel 10 – consumul de energie la producerea alcoolului prin procedeul de diepersie

DMV cu recircularea borhotului, în comparație cu procedeul clasic de fierbere sub

presiune HDV

Materia primă Cartofi Porumb Grâu, secară,

triticale

Procedeul

HDV**

21

Page 22: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

Caracteristicile

Rata de recirculare a borhotului, % 15 30 50 30 50 0

Operația de plămădire:

- energia electrică, MJ/hl alcool

absolut

- energia termică, MJ/hl alcool

absolut

- total, MJ/hl alcool absolut

30

380

410

40

170

210

40

150

190

40

80

120

40

0

40

20

700

720

Operația de distilare*, MJ/hl alcool

absolut 700 700 700 700 700 700

Consum total, inlusiv distilarea, MJ/hl

alcool absolut

1100 910 890 820 740 1420

*La distilare s-a luat în calcul un consum de abur de 250 kg = 700 MJ/hl alcool absolut

**Valorile prezentate se referă la prelucrarea grâului prin procedeul de fierbere sub presiune HDV

1.2.3 Fermentarea plămezilor din cereale și cartofi

Pentru fermentarea plămezilor se pot folosi drojdii lichide (cultivate în fabrică), drojdii

speciale pentru alcool ( uscate sau comprimate) sau drojdii de panificație. În ultimul timp se

folosesc pe scară tot mai largădrojdiile uscate în locul celor lichide, deoarece acestea pot fi

imediat utilizate după o prealabilă hidratare, au o bună conservabilitate și se dozează mult mai

usor.

În cazul drojdiilor lichide se folosesc, de regulă, 1 – 3 l drojdie cultivată la 1 hl plămadă,

în cazul drojdilor uscate 10 – 20 g/hl plămadă, iar în cazul drojdiilor comprimate 100 – 200

g/hl plămadă. Într-un gram de drojdie uscată se află, de regulă, 20 – 25 miliarde celule de

drojdie.

Drojdiile utilizate trebuie să indeplinească următoarele condiții: să aibă o putere

alcooligenă ridicată, să se poată acomoda la plămezile acide din cereale și cartofi, să

declanșeze rapid fermentația, să formeze o cantitate redusă de spumă la fermentare și să

22

Page 23: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

producă o cantitate cât mai mică de hidrogen sulfurat și alte substanțe de gust și aromă

nedorite.

În tabelul 11 se prezintă puterea alcooligenă și toleranța la alcool a unor preparate de

drojdie uscată, lichidă, comprimată.

Tabel 11 – Puterea alcooligenă și toleranța la alcool a unor preparate de drojdie

Nr. crt. Denumirea preparatului Specia de drojdie Puterea

alcooligenă, %

alcool volumic

Toleranța la

alcool, % alcool

volumic

1 2 3 4 5

1 BLASTOSEL VS S. bayanus 11,2 15,0

2 BLASTOSEL MV S. cerevisiae 11,1 14,2

3 FERMICAMP S. bayanus 11,6 15,4

4 DROJDIE SUPER I S. cerevisiae 10,4 13,7

5 DROJDUE SUPER II S. bayanus 9,7 13,0

6 DROJDIE MAX S. cerevisiae 9,8 12,1

7 Drojdie lichidă Ay S. cerevisiae 8,6 11,7

8 Drojdie lichidă

EPERNAY

S. cerevisiae 8,9 9,0

9 Drojdie lichidă

HAUTVILLERS

S. cerevisiae 8,4 11,2

10 Drojdie comprimată

OTTAKRING

S. cerevisiae 8,7 10,0

Observație: primele 6 preparate sunt sub formă uscată.

Din tabel se observă că drojdiile lichide și drojdia omprimată au o putere alcooligenă mai

scăzută decât majoritatea drojdilor uscate, astfel încât costurile ceva mai ridicate pentru

drojdiile uscate se compensează în timp scurt prin randamentele mai ridicate în alcool ( 11-12

%vol.).

Cultivarea în continuare a drojdiei în fabrică se face prin procedeul simplifict cu acid

sulfuric, conform schemei bloc prezentate ( vezi fig. 1), astfel încât se poate lucra timp de mai

multe luni fără a se procura o nouă drojdie.

Fermentația plămezii principale are o durată de 72 de ore și cuprinde cele 3 faze:

23

Page 24: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

- faza inițială, circa 22 de ore;

- faza principală, circa 18 ore;

- faza finală, circa 32 de ore;

Pentru scurtarea duratei de fermentare până l 48 de ore, se pot folosi următoarele metode:

- pornirea fermentației la temperaturi mai ridicate de 24...25oC, prin care faza inițială se

reduce la 4 – 6 ore;

- folosirea de borhot lichid recirculat ( maximum 60%) la obținerea plămezii prin care

se declanșează mai rapid fermentația, scurtându-se faza inițialăpână la 2 – 3 ore;

- utilizarea unei cantități mai mari de lapte de slad pentru a asigura cantități suficiente

de amilaze, pentru zaharificarea secundară;

- folosirea unei cantități mai mari de plămadă de drojdie de 10...15%;

- conducerea fermentației la temperaturi mai ridicate de 35..36 oC;

- folosirea preparatelor enzimatice microbiene, care produc o hidroliză mai avansată a

amidonului până la glucoză, fără formare de dextrine limită, scurtându-se astfel, faza

finală a fermentației;

În funcție de materia primă prelucrată și de procesul tehnologic aplicat, extractul

aparent al plămezilor fermentate trebuie să prezinte următoarele valori:

- pentru plămezi din cartofi : 0,3 – 1,5%

- pentru plămezi din porumb: < 0;

- pentru plămezi din orez: 1,0 – 1,3%;

- pentru plămezidin secară: 1,1 – 1,4%;

- pentru plămezi din ovăz: 0,9 – 1,1%;

Extractul real al plămezii fermentate, după eliminarea alcoolului, se poate calcula cu

formula:

er = 0,3A + ea+0,4 ( 1.2.3.1)

24

Page 25: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

în care :

- er - extractul real al plămezii fermentate în %;

- A – concentrația alcoolică a plămezii fermentate, în % vol;

- ea – extractul aparent al plămezii fermentate, în % ;

În cazul procedeului cu recircularea borhotului, extractul real al plămezii fermentate

crește, treptat, o dată cu creșterea numărului de recirculări, așa cum se observă în tabelul

12.

Tabel 12 – Evoluția extractelor la fermentarea plămezilor din grâu prin procesul SRV

Succesiunea recirculării Plămada dulce Plămada fermentată

Extract, % pH Extract real,

%

pH

0 – 10 16,7 5,3 3,2 4,4

11 – 20 18,1 5,2 5,0 4,5

21 – 30 17,0 5,2 5,7 4,5

31 – 40 17,7 5,1 5,6 4,5

41 - 50 18,5 5,2 6,3 4,5

Se observă că, începând cu recircularea a 21-a, extractul real al plămezii fermentate crește

prea mult. Această creștere de concentrație se poate calcula cu formula:

er = [ 1 + ] (1.2.3.2)

în care:

- er - extractul real al plămezii fermentate în %;

- I – substanța care dă extractul nefermentescibil al materiei prime, în %;

25

Page 26: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

- R- cantitatea de materie primă, în kg;

- M – cantitatea de plămadă fermentată, în L;

- P – procentul de borhot recirculat față de borhotul total rezultat de la distilare;

- n – numărul de recirculări;

Controlul microbiologic al plămezilor din cereale și cartofi este important pentru

stabilirea stării fiziologice a drojdiei și pentru depistarea microorganismelor de infecție.

Astfel, în plămezile de drojdie, numărul de celule de drojdie trebuie să varieze între 50 și

300 * 106 celule/ml plămadă. Valori sub 50 * 106 celule/ ml denotă o multiplicare slabă a

drojdilor. Determinarea concentrației în celule de drojdie, în plămăzile pricipale, cu

ajutorul camerei Thoma trebuie să se facă numai după prima zi de frementare. Drojdiile cu

o bună stare fiziologică nu trebuie să conțină mai mult de 5% celule moarte.

Infecțiile cu bacterii sunt periculoase deoarece consumă zahăr pentru metabolismul

propriu, iar prin acizii organici formați ( lactic, butiric) inhibă activitatea drojdiei. De

asemenea, în urma infecțiilor cu bacterii are loc o creștere a conținutului de acroleină a

alcoolului produs. Astfel, în Germania, conținutul în acroleină al alcoolului brut nu trebuie

să depășească 0,2 mg/100 ml; în caz contrar se fac scăzăminte de la prețul de livrare al

alcoolului produs. Pentru scăderea conținutului în acroleină se recomandă o acidulare

specială a plămezii de drojdie și a plămezii principale.

Tabel 13 - Aprecierea gradului de infecție a plămezii

Numărul de germeni / ml Gradul de infecție

< 2 x 108 Plămadă liberă de infecții din punct de vedere tehnic

( 4- 15) x 108 Plămadă ușor infectată

( 15 – 50)x 108 Plămadă infectată

( 50 – 120) x 108 Plămadă puternic infectată

> 120 x 108 „Cultură de bacterii”

Această scară poate fi folosită pentru aprecierea gradului de infecție al plămezii de

drojdie sau al plămezii principale. Astfel, o plămadă de drojdie poate finfolosită, dacă s-au

găsit la examenul microscopic maximum ( 1-2) * 106 germeni/ml, iar o plămadă principală

poate să conțină, după 24 de ore de fermentare, maximum ( 4-5)* 106 germeni/ml.

26

Page 27: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

1.3 FABRICAREA ALCOOLULUI DIN MELASĂ

Obținerea plămezilor fermentate din melasă cuprinde trei etape:

- pregătirea melasei pentru fermentare;

- pregătirea drojdiei pentru frementare

- fermentarea plămezii principale;

La fermentarea plămezilor din melasă se folosesc atât procedee cu funcționare

discontinuă cât și continuă.

Procedeele de fermentare continuă se împart în două grupe:

- procedeee fără refolosires drojdiei;

- procedee cu separarea și folosirea drojdiei;

În figura 7 se prezintă schema-bloc a unui procedeu de obținere a alcoolului din melasă

cu separarea și refolosirea drojdiei.

Pregătirea melasei cuprinde operațiile de diluare cu apă, neutralizare, acidulare, adăugare

de săruri nutritive, limpezire și sterilizare ( pasteurizare). Plămada principală se diluează până

la 30 – 34% extract, iar plămada de drojdie până la 12-16% extract. Cele două plămezi pot

avea și aceeași concentrație în extract de 23%.

Pregătirea drojdiei cuprinde muultiplicarea în laborator, în secția de culturi pure și

prefermentarea. În urma prefermentării rezultă o cantitate mare de plămadă de drojdie,

reprezentând circa 40% din plămada totală.

Fermentarea continuă are loc într-o baterie formată din mai multe linuri de fermentare.

Separarea drojdiei se face din ultimul lin de fermentare cu ajutorul unor separatoare

centrifugale, care concentrează drojdia într-un volum reprezentând 7 – 10% din plămada

fermentată.

Laptele de drojdie obținut este, apoi, purificat prin tratare cu o soluție de acid sulfuric,

timp de 1 – 2 ore, la pH=2,2 – 2,4, pentru distrugerea eventualelor bacterii de infecție, după

care este refolosit la fermentare.

27

Page 28: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

Procedeele de fermentare continuă a melasei cu reutilizarea drojdiei reprezintă

următoarele avantaje:

- creșterea randametului în alcool până la 64 – 65 l alcool absolut/100kg zaharoză din

melasă;

- creșterea productivității și reducerea corespunzătoare a necesarului de spațiu și

investiții de fermentare;

- automatizarea mai ușoară a procesului tehnologic;

- micșorarea și uniformizarea consumului de utilități;

Ca dezavantaj s-ar putea menționa greutățile care apar datorită instabilității biologice

( pericolul mai mare de infecție). Pentru a se elimina acest dezavantaj firma

STARCOSA/BMA a conceput un procedeu de fermentare continuă a melasei, care permite

obținerea alcoolului cu o productivitate foarte ridicată din substraturi nesterile. Acest lucru s-

a obținut printr-o combinație între un bioreactor și o unitate de separare solid/lichid ( modul

de microfiltrare) c ajutorul căreia se recirculă biomasa de drojdie în sistem până la o

concentrație foarte ridicată ( fig 8).

Substratul din fermentatorul 1 este trecut cu ajutorul pompei 10, în modulul de

microfiltrare 5, în care se separă un retentat- biomasa de drojdie, care se reîntoarce în

fermentator și un permeat, care este evacuat din sistem prin tancul tampon 7. Datorită

concentrației ridicate în biomasa activă de drojdie ( limitată prin sistemul de aerare) se obține

o productivitate ridicată pe unitatea de volum și timp. Astfel, la o productivitate de 40 ml

etanol/ l și oră, s-a obținut pentru un fermentator de 63 m3 o producție zilnică de alcool de

circa 60000l, la un randament în alcool reprezentând 95% din cel teoretic.

28

Page 29: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

29

Page 30: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

Cele două plămezi rezultate din istalație – permeatul A(8), fără particule solide, și

produsul B (9), cu un conținut ridicat în particule solide – se pot prelucra în continuare

separat, astfel încât borhotul rezultat din permeatul a să fie folosit la producerea biogazului,

iar cel rezultat din produsul B să fie utilizat ca furaj.

1.4 DISTILAREA ȘI RAFINAREA ALCOOLULUI

1.4.1 Bazele teoretice ale distilării și rectificării

Plămada fermentată este un amestec apos de diferit substanțe aflate în soluție sau în

suspensie fie provenite din materiile prime și auxiliare, fie produse ale fermentației alcoolice.

30

Page 31: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

Concentrația alcoolică a plămezii fermentate variază între limite largi cuprinse între 6 și

12% vol., în funcție de materia primă prelucrată și de procesul tehologic aplicat. Separarea

alcoolului etilic din acest amestec se bazează pe diferența de volatilitate dintre alcool și apă.

Pentru a se vedea în ce măsură se realizează concentrarea în alcool la distilare, în tabelul

14 se prezintă echilibrele dintre vapori și lichid la distilarea amestecurilor de alcool etilic și

apă.

Tabel 14 - Echilibrele vapori–lichid la distilarea amestecurilor binare de alcool etilic și apă

Concentrația în alcool a

amestecului alcool –

apă

x, % masice

Temperatura de

fierbere a

amestecului

alcool – apă

t, oC

Concentrația în

alcool a vaporilor

y, % masice

Coeficientul de

distilare

( evaporare)

KA=

0 100 0 6,5 : 1

1 98,90 6,5 6,8:1

3 96,75 20,5 7,6:1

5 94,95 38,0 5,2:1

10 91,45 52,0 5,2:1

15 88,95 59,5 4,0:1

20 87,15 64,8 3,2:1

25 85,75 68,6 2,7:1

30 84,65 71,4 2,4.1

35 83,75 73,3 2,1:1

40 83,10 74,7 1,9:1

45 82,45 75,9 1,7:1

50 81,90 77,1 1,5:1

55 81,45 78,2 1,4:1

60 81,00 79,4 1,3:1

65 80,60 80,7 1,2:1

31

Page 32: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

70 80,20 82,2 1,1:1

75 79,80 83,9 1,07:1

80 79,35 85,9 1,04:1

85 78,95 88,3 1,01:1

90 78,50 91,3 1,01:1

95,57 78,15 95,57 1:1

97 78,20 96,9 1:0,999

99 78,25 98,9 1:0,999

100 78,30 100,0 1:1

Cu ajutorul datelor din tabelul 14 se poate reprezenta diagrama de echilibru a

amestecului alcool etilic – apă și se poate stabili numărul de trepte de concentrare sau

epuizare în alcool.

Antrenarea unor produse secundare de fermentație cu alcooll la distilare se poate observa

din fig. 9, în care sunt prezentați coeficienții de distilare ( evaporare) ai unor produse

secundare de fermentație în funcșie de concentrația alcoolică a lichidului.

32

Page 33: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

Rafinarea este operația de purificare și concentrare în alcool a alcooluli brut, în vederea

obținerii alcooluli etilic rafinat cu concentrația alcoolică de circa 96% vol. Rafinarea se poate

face pe cale fizică (rectificare) sa pe cale chmimică. Rafinarea chimică constă în tratarea

33

Page 34: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

alcoolului brut cu substanțe chimice, în vederea transformării unor impurități din formă

volatilă în formă fixă (nevolatilă).

Separarea impurităților prin rectificare se bazează pe diferența de volabilitate și de

solubilitate în amestecul alcool etilic – apă.

Pentru stabilirea comportări unei impurități la rectificare se calculează coeficientul de

rectificare al impurității respective wi:

Wi = ki/kA ( 1.4.1.1)

unde: ki este coeficientul de distilare al impurității kA – coeficientul de distilare al alcoolului

etilic.

Impuritățile care au wi > 1 se concentrează la rectificare în faza de vapori formând frunțile,

iar acela care au wi < 1 se concentrează în faza lichidă de pe taler formând cozile sau uleiul de

fuzel.

În figura 10 se prezintă coeficienții de rectificare pentru unele produse secundare

rezultate de la fermentația alcoolică.

34

Page 35: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

1.4.2 Instalații de distilare și rectificare

Instalațiile de distilare a plămezilor fermentate sunt prevăzute cu două coloane, de

plămadă și de concentrare, care ppt fi amplasate sau suprapus sau alăturat.

Cele mai utilizate în practică sunt instalațiile de distilare cu coloane suprapuse. În figura

11 este prezentată o instalație de ditilare a plămezilor fermentate, prevăzută cu încălzire

indirectă, care permite obținerea unui borhot mai concentrat.

Înstalațiile de rafinare discontinuă sunt prevăzute cu separare de aldehide și de fuzel

( fig. 12).

Pentru capacitți mai mari se folosesc instalații de distilare – rafinre contunuă, care permit

obținerea alcoolului rafinat direct din plămezile fermentate.

În figura 13 este reprezentată schematic o instalaâie de distilare – rafinare contunuă cu

trei coloane, care se bazează pe antrenarea frunțiilor direct din plămada fermentată.

Consumul de abur pentru instalația de distilare – rafinare continuă ( fig 13) este de circa 5

kg/l alcool absolut.

35

Page 36: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

Pentru reducerea consumulu de energie la distilare și rafinare se pot folosi următoarele

metode:

- recuperarea căldurii din borhot prin recomprimare termică sau mecanică a vaporilor;

- distilarea și rectificarea cu efect multiplu;

- folosirea pompelor de caldură;

Prin recomprimarea directă a vaporilor alcoolici rezultați din coloana de rectificare și

refolosirea lor la încălzirea coloanei de plămadă și hidroselecție, este posibilă o reducere

drastică a consumului de energie la distilare- rafinare. În acest caz ( fig 14), vaporii alcoolici

rezultați din coloana de rctificare cu temperatura de circa 78oC și concentrația alcoolică de 94

– 95% masice sunt comprimați în două trepte, într-un turbocompresor, până la temperatura de

118...120oC și refolosiți ca agent de încălzire a coloanei de plămadă și hidroselecție.

36

Page 37: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

37

Page 38: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

În tabelul 15 se prezintă comparativ consumurile de energie pentru sistemele moderne de

distilare realizate de firma STARCOSA/BMA din Germania.

Tabel 15 - consumurile de energie pentru sistemele moderne de distilare

Configurația

instalației

Produsul

( randamentul, %)

Consumul de abur de

9 bar, kg/l etanol

Consumul de energie,

kWh/l produs

Energy – Saving Normal Alcool fin Circa 2,5 Circa 0,025

38

Page 39: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

Pressure ( ESNP)

Presiuni multiple Alcool neutru

( circa 94)

Circa 1,6 Circa 0,060

Presiuni duble Alcool absolut

( circa 95)

Circa 2,6 Circa 0,038

Presiuni multiple Alcool absolut

( circa 95)

Circa 1,5 Circa 0,082

Presiuni multiple și

recomprimare de vapori

Alcool neutru

( circa 94)

Circa 0,5 Circa 0,3*

Presiuni multiple și

recomprimare de vapori

Alcool absolut

( circa 95)

Circa 0,75 Circa 0,3

*La acționarea electrică a compresorului

39

Page 40: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

40

Page 41: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

1.5 BORHOTUL DIN CEREALE ȘI CARTOFI

Borhotul din cereale și cartofi, rezultat de la distilarea plămezilor fermentate, prezintă

compoziția chimică dată în tabelul 16.

Tabel 16 - Compoziția chimică medie a borhotului din cereale și cartofi

Componentele Borhot din:

Porumb Grâu Orz Orez Cartofi

Substanță organică, % s.u.

95,3 91,4 97,9 96,5 87,4

Proteină brută, % s.u 25,5 34,8 31,3 42,4 27,0

Brăsime brută, % s.u. 11,7 2,2 10,2 3,5 2,7

41

Page 42: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

Celuloză, % s.u. 10,6 3,4 13,7 5,9 8,1

Substanțe extractive

neazotoase, % s.u.

47,6 51,0 42,7 44,7 49,9

Substanțe minerale, % s.u. 4,7 8,6 2,1 3,5 12,6

Substanță uscată, % s.u.

( aproximativ)

8,5 4,2 26,0 8,0 6,0

Prin substanțele pe care le conține, borhotul din cereale și din cartofi reprezintă un furaj

prețios. Digestibilitatea principalelor componente ale borhotului pentru animale și păsări este

prezentaă în tabelul 17.

Tabel 17 – Digestibilitatea borhotului din porumb pentru animale și păsări

Componentele Digestibilitatea, % pentru:

Vite Porci Ovine Păsări

Substanță organică 75 80 67 58

Proteină brută 73 78 64 78

Grăsime brută 81 92 89 56

Celuloză 32 81 59 36

Substanțe extractive

neazotoase

89 91 71 51

Prin prelucrarea fără presiune a cerealelor și cartofilor rezultă un borhot cu o valoare

furajeră mai ridicată decât în cazul fierberii sub presiune, la care au loc procese importante de

degradare termică a unor substanțe valoroase din borhot .

Astfel, în cazul folosirii procedeului prin dispersie, valoarea furajeră a borhotului crește

cu circa 45%, digestibilitatea substanței organice cu circa 24% față de procedeul de fierbere

sub presiune.

42

Page 43: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

1.5 RANDAMENTE PRACTICE OBȚINUTE LA FABRICAREA

ALCOOLULUI

În tabelul 18 se prezintă randamentele practice obținute la fabricarea alcoolului din

materii prime amidonoase și din matyerii prime zaharoase.

Tabel 18 - Randamentele practice obținute la fabricarea alcoolului ( litri alcool

absolut/100kg)

I Materii prime amidonoase

Materia primă Amidon

%

Calitatea fabricației

Excelentă Foarte

bună

Bună Medie

1 2 3 4 5 6

Amidon pur, anhidru 100 67,0 65,0 63,0 61,0

Amidon pur, uscat în aer, 82 54,9 53,3 51,6 50,0

Amidon pur, umed 50 33,5 32,5 31,5 30,5

Cartofi 14 9,4 9,1 8,9 8,5

Cartofi 16 10,7 10,4 10,0 9,7

Cartofi 18 12,1 11,7 11,3 11,0

Cartofi 20 13,4 13,0 12,6 12,2

Fulgi de cartofi 68 45,6 44,4 42,8 41,5

Făină de amidon de cartofi 80 53,6 52,0 50,4 48,8

Secară medie 55 36,9 35,7 34,6 33,5

Secară grea 58 38,9 37,7 36,6 35,4

Grâu mediu 57 38,2 37,0 35,8 34,7

Grâu greu 60 40,2 39,0 37,8 36,6

Orz 55 36,9 35,8 34,7 33,6

Ovăz 52 34,8 33,8 32,7 31,7

Porumb normal 60 40,2 39,0 37,8 36,6

43

Page 44: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

Sorg 60 40,2 39,0 37,8 36,6

Făină de tapioca 75 50,3 48,8 47,3 45,8

Malț uscat din orz 56 37,5 36,4 35,3 34,2

Malț verde din:

- orz ușor

- orz foarte ușor

- ovăz mijlociu

40

35

35

26,8

23,5

23,5

26,0

22,8

22,8

25,2

22,1

22,1

24,4

21,4

21,4

II Materii prime zaharoase

Materia primă Zahăr

%

Calitatea fabricației

Excelentă Foarte bună Bună Medie

Zahăr din trestie de zahăr

anhidru

100 64,0 62,0 60,0 58,0

Sfeclă de zahăr 12 7,7 7,4 7,2 7,0

Sfeclă de zahăr 14 9,0 8,7 8,4 8,1

Sfeclă de zahăr 16 10,2 9,9 9,6 9,3

Sfeclă de zahăr 18 11,5 11,2 10,8 10,4

Sfeclă de zahăr 20 12,8 12,4 12,0 11,6

Melasă din sfeclă de zahăr 46 29,4 28,5 27,6 26,7

Melasă din sfeclă de zahăr 48 30,7 29,8 28,8 27,8

Melasă din sfeclă de zahăr 50 32,0 31,0 30,0 29,0

Melasă din sfeclă de zahăr 55 35,2 34,1 33,0 31,9

44

Page 45: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

CAP 2. PARTEA DE PROIECTARE

2.1 TEMA PROIECTULUI

Să se dimensioneze o instalație de obținere a alcoolului etilic din porumb care prelucrează anual o cantitate de

P = 1000 + 100* N t / an

unde N = 28

Adică :

P = 1000 + 100 * 28 = 3800 t/ an

sau

P =

Compoziția porumbului prelucrat:

- umiditatea u = 10,8 + 0,1 * N <=> u = 13,6%

- amodon a = 56,6 + 0,1 * N <=> a = 59,4 %

- impurități ip = 2

45

Page 46: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

- substanță uscată s.u.= 100 – ( u + a + ip ) <=> s.u. = 25 %

46

Page 47: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

2.2 SCHEMA FLUX A PROCESULUI TEHNOLOGIC

47

Page 48: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

48

Page 49: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

2.3 BILANȚUL DE MATERIALE

1.

D0 = p = 527,78 kg/h

P1 -=

kg/h

D1 = D0 - p1

= 527,78 – 0,53 = 527,25 kg/h

49

Page 50: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

2.

P2 -=

kg/h

D2 = D1 –p2

= 527,25 – 1,05 = 526,2 kg/h

3.

P3 -=

kg/h

D3 = D2 –p3

= 526,2 – 0,53= 525,67 kg/h

4.

P4 -=

kg/h

Se supun precurățirii D3- p4 =

525,67- 0,53 = 525,14 kg/h

Dprec = 2% * (D3- p4)

= 0,02 * 525,14 = 10,5 kg/h

D4 = D3 –p4 - Dprec

= 525,67 – 0,53 – 10,5 = 514,64 kg/h

50

Page 51: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

Înaint de precurățire compoziția porumbului era:

- u = 13,6%..........13,6...........x

- a = 59,4 %............59,4...........y

- ip= 2 ......................2...............0

- s.u. = 25 %...........25..............z

100 kg 98 kg 100

După precurățire avem următoarea compoziție:

- u = x = 13,88 %

- a = y = 60,61 %

- s.u. = z = 25,51 %

5.

P5 -=

kg/h

D5 = D4 –p5

= 514,64 – 0,51= 514,13 kg/h

6.

P6 -=

kg/h

D6 = D5 –p6

= 514,13 – 1,03= 513,1 kg/h

51

Page 52: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

7.

Def

= 0

A„b7 = 5 * D6

= 5 * 513,1 = 2565,5 kg/h

P7 -=

kg/h

D7 = D6 + A„b7 - p7

= 513,1 + 2565,5 – 0,51 = 3078,09 kg/h

Modul de calcul a compoziției după faza de fluidizare

Cantitatea care se fluidizează cu A„b7 este diferența (D6 - p7)

= 513,1-0,51 = 512,59

- u = 13,88 % ...............x x = 71,15 kg

- a = 60,61 %....................y y = 310,68 kg

- s.u. = 25,51 % ...............z z = 130,76 kg

---------------------------------------

100 kg 512,59

La fluidizare la cele 71,15 kg umiditate se adaugă A„b7

52

Page 53: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

- u = 71,15+ 2565,5 = 2363,65 kg ...............x x = 85,66 %

- a = 310,68 kg.................................................y y = 10,09%

- s.u. = 130,76 kg...............................................z z = 4,25%

--------------------------------------------------------------------

3078,09 kg 100 kg

8.

Apa

de

răcire

nu se

amestecă cu D7. Răcirea la 55 oC este necesară pentru etapa următoare de

zaharificare.

P8 -=

kg/h

D8= D7 - p8

= 3078,09 – 3,08 = 3075,01 kg/h

9.

53

Page 54: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

Debitul de enzime de zaharificare Dez și debitul de acid sulfuric DH2SO4 se vor neglija.

Faza de zahrificare presupune transformarea amidonului în zahăr sub acțiunea enzimelor de zaharificare în mediu de pH acid la t= 55oC.

P9 -=

kg/h

Din D8 se pierde o cantitate p9, iar această diferență va suferi procesul de zahrificare.

D8 - p9 = 3075,01 – 3,07 = 3071,94 kg/h

Randamentul de zaharificare este de 90% ceea ce înseamnă că 90% din amidonul conținut de diferentă, se va transforma în zahăr.

- u= 85,66 %.....................x x= 2631,42 kg - a = 10,09%......................y y= 309,96 kg

- s.u. = 4,25%.......................z z= 130,56 kg

100 3071,94

Din 100 kg amodon 90 de kg se zaharifică, iar 10 kg rămân nezaharificate:

Nezaharificat 10 kg..............................x x= 31 kg

Zaharificat 90 kg....................................y y= 278,97 kg

.-----------------------------------------------------------

100 kg 309,96 kg

Reacția de zaharificare

[C6H12O5]n + nH2O n C6H12O6

M C6H12O5= 162 162 kg amidon .........18 kg apă............180 kg zahăr

M C6H12O6= 180 278,97 kg......................x.........................y

MH2O= 18 x = 31 kg apă

y = 309,96 kg zahăr

54

Page 55: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

Înainte de zaharificare în masa de reacție aveam :

- u= 2631,42 kg - a = 309,96 kg

- s.u. = 130,56 kg

Din 309,96 kg de amidon o cantitate de 278,97 kg se va consuma și va forma 309,96 kg de

zahăr, iar diferența 309,96 – 278,97 = 30,99 kg amidon va rămâne nedescompus.

De asemenea în reacție se va consuma și o cantitate de 31 kg de apă.

După zaharificare amestecul va conține:

u = 2631 – 30,99 = 2600,43 kg H2O

a = 309,96 – 278,97 = 30,99 kg amidon nezaharificat

s.u = 130,56 kg

z = 309,96 kg zahăr format în reacție

D9= D8 - p9

= 3075,01 – 3,07 = 3071,94 kg

Determinarea compoziției D9

u = 2631 – 30,99 = 2600,43 kg ..........................x x = 84,65 %

a = 309,96 – 278,97 = 30,99 kg ..........................y y = 1,01%

s.u = 130,56 kg....................................................z k = 4,25 %

z = 309,96 kg ......................................................k z = 10,09 %

----------------------------------------------------------------

3071,94 kg 100 kg

10.

55

Page 56: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

Ap10 se neglijează P10 -=

kg/h

D10= D9 - p10

= 3071,94 – 3,07 = 3068,87 kg/h

11.

Debitul de drojdii D DR se neglijează

P11 -=

kg/h

D11= D10 - p11

= 3068,87 – 3,07 = 3065,8 kg/h

12.

56

Page 57: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

P12 -=

kg/h

D12= D11 - p12

= 3065,8 – 3,07 = 3062,73 kg/h

13.

În faza de fermentare are descompunerea zahărului în alcool etilic cu formare CO2.

Datorită faptului că CO2 format poate fi valorificat în alte

industrii alimentare el va fi purificat, uscat și îmbuteliat în butelii de 100 L la 20 oC și 100 atm.

Din debitul de intrare D12 se va pierde o cantitate p13 iar diferența va suferi procesul de fermentație.

P13 -=

kg/h

D12 – p13 = 3062,73 – 3,06 = 3059,67 kg

Determinarea compoziției cantității supuse fermentării:

57

Page 58: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

u = 84,65 % x = 2590,1 kg

a = 1,01% y = 30,9 kg

s.u = 4,25 % k = 130,04 kg

z = 10,09 %. z = 308,72 kg

------------------------------------------------

100 kg 3059,67 kg

Din 308, 72 kg zahăr va suferi fermentarea doar 90% adică * 308,72 = 277, 85 kg, iar

restul de 10% nu fermentează, adică * 308,72 = 30,87 kg .

Reacția de transformare a zahărului în alcool și dioxid de carbon

C6H12O6 2 CH3CH2OH + 2 CO2

M CO2= 44 180kg zahăr ...............2 * 46 kg alcool etilic......2 * 44 kg apă

M C6H12O6 = 46 277,85 kg zahăr .........................x .............................y

x= 142,01 kg alcool etilic

y= 135,84 kg CO2

CO2 Se va elimina sub formă de gaz deci nu se va găsi în masa de reacție.

Compoziției debitului

Înainte de fermentare După fermentare

u = 2590,1 kg

a = 30,9 kg

s.u = 130,04 kg

u = 2590,1 kg

a = 30,9 kg

s.u = 130,04 kg

58

Page 59: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

z = 308,72 kg z ahăr

- 30,87 kg zahăr nefermentat

- 142,01 kg alcool etilic

- 135,84 kg CO2 degajat

Calculul compoziției după faza de fermentare

D13= D12 - p13 – DCO2

= 3062,73 – 3,06 – 135,84 = 2923,83 kg/h

u = 2590,1 kg ................x x = 88,57 %

a = 30,9 kg...................y y = 1,06 %

s.u = 130,04 kg..............k k = 4,45 %

z = 30,87 kg..................z z = 1,06%

ae = 142,01 kg ...............t ae = 4,86 %

-------------------------------

2923,83 kg 100 kg

Calculul numărului de butelii de CO2 obținute într-o oră de funcționare a instalației

CO2 format se purifică, se usucă și se îmbuteliază la 20oC, la 100 atm. În butelii cu volum de 100 L.

44g CO2.................22,42 L

135840 g CO2.....................................x = 69216,65 l CO2 = V0

=

59

Page 60: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

V =

= = 742, 85 L CO2 la 100 at. și 20oC

Numarul de butelii pe oră

1 butelie..................100 l CO2

x..............................742,85 L x = 7,42 but/h

14.

În faza de distilare se separă un amestc binar de alcool și apă care va trece în etapa următoare de rafinare.

În această etapă se va mai obține un borhot care nu conține alcool etilic și care are o cantitate de apă de 90%.

P14 -=

kg/h

Diferența dintre D13 și p14 se va supune distilării.

D13– p14 = 2923,83 – 2,92 = 2920,91 kg

Compoziția cantității supusă distilării

u = 88,57 % ................x = 2587,05 kg

60

Page 61: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

a = 1,06 %...................y = 30,96 kg

s.u = 4,45 %..................k = 129,98

z = 1,06%..................z = 30,96 kg

ae = 4,86 %.................t = 141,96

-------------------------------

100 kg 2920,91 kg

Determinarea debitului și compoziția borhotului se face astfel că acsta conține 90% apă și nu conține alcool etilic. În borhot după distilare trebuie să se regăsească substanța uscată, amidonul, zahărul din amestecul supus distilării.

s.u = 129,98

a= 30,96

z = 30,96

---------------

191,90

Dacă la 10 kg ...........................191,9 kg

90 kg apă ........................x apă = 1727, 1 apă/h

100 kg .............................y borhot = 1919 borhot/h

Calculul compoziției borhotului

s.u = 129,98 x = 6,78 %

a= 30,96 y = 1,61%

z = 30,96 z = 1,61%

apă = 1727,1 t = 90 %

-----------------------------------------

1919 100

D14= D13 - p14 – DBT

= 2923,83 – 2,92 – 1919 = 1001,91 kg/h

Acest distilat conține întreaga cantitate de alcool

61

Page 62: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

1001,91 kg .........142,01 kg alcool

100 kg ....................x = 14,17 % alcool etilic

15.

În faza de rafinare se prelucrează un alcool de 14,17 % cu scopul obținerii unui alcool rafinat de 96%

P15 -=

kg/h

Se supun rafinării D14 – p15 = 1001,91 – 1 = 1000,91 kg cu 14,17 % alcool

100 kg amestec ......14,17 kg alcool

1000,91 ......................x = 141,83 kg alcool

Stim că la 100 kg amestec după rafinare avem 96 kg alcool

100 kg amestec ...........96 kg alcool

x .....................................141,83 unde x = D15= 147,74 kg

Calculul debitului de reziduu

Drez = D14 – D15 – p15

= 1001,91- 147,74 – 1 = 853,17 kg

16.

P16 -=

kg/h

62

Page 63: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

D16= D15 - p16

= 147,74 – 0,15 = 147,59 kg/h

17.

P17 -=

kg/h

D17= D16 - p17

= 147,59 – 0,15 = 147,44 kg/h

Alcoolul se îmbuteliază în sticle de câte 0,5 l

0,5 l alc 96%...................1 sticlă

147,59 kg = 147,59 l ...........x = 295, 18 sticle / h

18.

P18 -=

kg/h

D18= D17 - p18

63

Page 64: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

= 147,44 – 0,15 = 147,29 kg/h

19.

P19-=

kg/h

D19= D18 - p19

= 147,29 – 0,15 = 147,14 kg/h

Nr de sticle 294,58/ h

Bilanț general : 3096,28 aprox egal cu 3093, 21 kg /h

2.4 BILANȚUL TERMIC

Fazele în care este implicat bilanțul termic sunt:

1. Fluidizarea;

2. Răcirea la 55 OC;

3. Răcirea la 30 OC;

4. Răcirea la 20 OC;

64

Page 65: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

5. Distilarea;

6. Rafinarea;

1. Bilanțul termic la fluidizare

Se dau:

- Entalpia aburului Hab = 420 kJ/kg

- Căldura specicică pentru apă cpu = 4 J/kg oK

- Căldura specicică pentru amidon cpa= 5 J/kg oK

- Căldura specifică pentru substanșa uscată cpsu= 3 J/kg oK

- Căldura specifică pentru zahăr cpz= 2 J/kg oK

- Căldura specifică pentru alcool cpae = 2,5 J/kg oK

t6 = 20 OC și t0 = 0 oC

Ecuația de bilanț : Qin = Qex

QD6 + Q A”b7 = QD7 + Qp7 ( 1)

QD6 = D6 + cpD6 + ( t6 – t0)

= 513,1 * 4,351* 20 = 44649,962 kJ/h

unde cpD6 = = = 4,351 J/kg oK

Q A”b7 = A”

b7 * Hab

= 2565,5 * 420 = 1077510 kJ/h

Qp7 = p7 * cpp7 * 20

= 0,51 * 4,351 * 20 = 44,3802 kJ/h

unde cpp7 = cpD6= 4,351 J/kg oK

QD7 = D7 * cpD7 * t7 ( 2)

= 3078,09 * 4,0584 * t7

65

Page 66: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

unde cpD7 = = 4,0584 J/kg oK

Din rel (1) QD7 = QD6 + Q A”b7 - Qp7 ( 3)

= 44649,962 + 1077510 - 44,3802 = 1122115,58 kJ/h

Din relațiile ( 2) și (3) QD6 + Q A”b7 - Qp7 = D7 * cpD7 * t7

t7 =

= 89,83 oC

2. Bilanțul termic la răcirea la 55oC

Ecuația de bilanț : Qin = Qex

QD7 + Q Ap8IN= QD8 + Qp8 + Ap8EV

QD7 = 1122115,58 kJ/h

Q Ap8IN = Ap8 *cpu* t8,1

= Ap8 * 4 * 15 = 60 Ap8

QD8 = D8* cpD8* t8

= 3075,01 * 4,351 * 55 = 735865,27 kJ/h

unde cpD8= cpD7= 4,351

Qp8= p8* cpp8* t7

= 3,08 * 4,351 * 89,83 = 1203,87 kJ/h

Ap8EV= Ap8 *cpu* t8,2

= Ap8 * 4 * 55 = 220 Ap8

Din ecuația de bilanț 160 Ap8 = QD7 - QD8 - Qp8

Ap8 = 2406,54 kg

66

Page 67: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

3. Bilanțul termic la răcirea la 30oC

Qin = Qex

QD9 + Q Ap10IN= QD10 + Qp10 + Ap10EV

QD9 = D9 + cpD9 + t9

= 3071,94 * 3,7658* 55 = 636257,14 kJ/h

unde cpD9 = = 2 = 3,7658 J/kg oK

Q Ap10IN = Ap10 * cpu * t10.1

= Ap10 *4*15= 60Ap10

QD10 = D10* cpD10* t10

= 3068,87 * 3,7658 * 30 = 346702 kJ/h

Qp10 = p10* cpp10 * t9

= 3,07 * 3,7658 * 55 = 635,86

Q Ap10EV = Ap10 * cpu * t10.2

= Ap10 *4*30= 120 Ap10

Din ecuația de bilanț 60Ap10 = QD9 - QD10 - Qp10

Ap10 = 4815,31 kg

4. Bilanțul termic la răcirea la 20oC

Qin = Qex

QD11 + Q Ap11IN= QD12 + Qp12 + Ap11EV

QD11 = D11 + cpD11 + t11

= 3065,8 * 3,7658 * 30 = 346355,69 kJ/h

Q Ap11IN = Ap11 * cpu * t11.1

67

Page 68: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

= Ap11 *4*15= 60Ap10

QD12 = D12* cpD12* t12

= 3062,73* 3,7658 * 20 = 230672,57 kJ/h

Qp12 = p12* cpp12 * t11

= 3,07 * 3,7658 * 30 = 346,83

Q Ap11EV = Ap11 * cpu * t11.2

= Ap11 *4*20= 80 Ap10

Din ecuația de bilanț 20Ap10 = QD11 - QD12 - Qp12

Ap11 = 5766,81 kg

5. Bilanțul termic la distilare

Se dau:

- entalpia vaporului h” = 3100 kJ/kg

- Entalpia condensului h’ = 600 kJ/kg

Ecuația de bilanț : Qin = Qex

QD13 + Q A”14 = QD14 + Qp14 + Q A’

14 + QDBT

QD13 = D13 + cpD13 + t13

= 2923,83 * 3,872* 20 = 226421,4 kJ/h

unde cpD13 = = 2,5 = 3,872 J/kg oK

Q A”14 = A’

14* h”

= 3100 A’14

QD14 = D14 + cpD14 + t14

= 1001,91 * 3,7874* 80 = 303570,71 kJ/h

unde cpD14 = = 2,5 = 33,7874 J/kg oK

68

Page 69: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

Qp14 = p14* cpp14 * t13

= 2,92 * 3,872 * 20 = 226,12

Q A’14 = A’

14* h’

= 600A’14

QDBT = DBT * cpBT* t14

= 1919 * 3,9161* 80 = 601199,67 kJ/h

unde cpDBT = = = 3,9161 J/kg oK

Din ecuația de bilanț 2500 A’14= QD14 + Qp14 + QDBT - QD13

A’14 = 271,34 kg

6. Bilanțul termic la distilare la rafinare

Ecuația de bilanț : Qin = Qex

QD14 + Q A”15 = QD15 + Qp15 + Q A’

15 + QDrez

QD14 = D14 + cpD14 + t14

= 1001,91 * 3,7874* 80 = 303570,71 kJ/h

Q A”15 = A’

15* h”

= 3100 A’15

QD15 = D15 + cpD15 + t15

= 147,74* 2,56* 85 = 32148,224 kJ/h

unde cpD15 = = 2,5 = 2,56 J/kg oK

Qp15 = p15* cpp15 * t14

= 1 * 3,7874* 80 = 302,99 J/kg oK

Q A’15 = A’

15* h’

= 600A’15

QDrez = Drez * cpu* t15

69

Page 70: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

= 853,17 * 4* 85 = 290077,8 kJ/h

Din ecuația de bilanț 2500 A’15= QD15 + Qp15 + QDrez - QD14

A’15 = 7,67 kg

2.5 CALCULUL PREȚULUI DE FABRICAȚIE ȘI DE VÂNZARE

PENTRU PRODUSUL FINIT

Porumb

527,78 kg/h..............................294, 58 sticle/h

X kg/h.......................................1 sticlă

X = 1,7916 kg/h

X * 0,35 lei = 0,68 lei / sticlă

Energie electrică

37,5 kWh ........................... 527,78

x kWh...................................1 sticlă

x = 0,0071

x * 5 lei = 0,0355 lei/sticlă

Salarii directe

872 000 S/an ...........294,58 * 24 * 300 sticle/an

x..................................1 sticlă

x = 0,4111 lei /sticlă

Contribuții angajator

100 lei SD .............................29 lei contribuție angajat

0,4111 SD........................................x

X = 0,1192 lei SD

Gaz metan

QAb7 = 2565,5 * 420 = 1077510 kJ/h

70

Page 71: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

QA14 = 271,34 * 3100 = 841154 kJ/h

QA15 = 7,67 * 3100 = 23777 kJ/h

Total : 1942441 kJ/h

1 m3 GM .........................45000 kJ/h

x ....................... 1942441 kJ/h

x = 43,1653 m3 GM .............294.58 * 24 sticle / zi

y ............................................1 sticlă

y = 0,0045 m3 GM

y * 5 = 0,0045 * 5 = 0,0225 lei / sticlă

Accize pe alcool

200 sticle .............100 * 4.5 = 450 lei

1 sticlă.........x = 2,25 lei/sticlă

Pierderi de apă

Ap8 = 2406,54 kg

Ap10 = 4815,31 kg

Ap11 = 5766,81 kg

A’14 = 271,34 kg

A’15 = 7,67 kg

--------------------------------

Total: 12267,67 kg/h.....................294,58 * 24 sticle/zi

x .........................................1 sticlă

x = 0.1735 kg/h

x * 1.3 lei = 0.1735 * 3 lei = 0.5205 lei /sticlă

Sticle

294,58 * 24 * 300 *3....................................3462540 1 sticlă

1 sticlă .......................................................x = 0,5441 lei / sticlă

71

Page 72: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

Total costuri: 4.58 lei/sticlă

Adaos comercial : 10% * 4,58 = 0,458 lei

TVA: 19% * ( 4,58 + 0,458) = 0,19 * 5,038 = 0,96 lei

Profit anual: ( 294,58 * 24*300) * 0,458 = 971407,008 lei

72

Page 73: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

73

Page 74: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

74

Page 75: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

75

Page 76: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

BIBLIOGRAFIE

76

Page 77: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

1. Banu Constantin, Manualul inginerului de industrie alimentară, vol. II, Ed. Tehnică

București 2002;

2. Băisan I. Tehnologii în industria alimentară, Universitatea Tehnică “Gh. Asachi” Iaşi, 1999

77

Page 78: Obtinerea Alcoolului Etilic Din Porumb

78