Научная статья на тему 'Утилизация картофельной барды при производстве спирта'

Утилизация картофельной барды при производстве спирта Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

CC BY
123
26
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СУШИЛКА / БИОПРОДУКТ / УЛАВЛИВАНИЕ / DRYING UNIT / STARCH / CATCHING

Аннотация научной статьи по промышленным биотехнологиям, автор научной работы — Воробьев Александр Михайлович, Ломакина Ольга Владимировна

Рассматривается работа аппарата для обезвоживания суспензии биомассы на инертном носителе. Предложен оптимальный технологический режим процесса сушки, а также новые конструкции аппаратов с активными гидродинамическими режимами.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по промышленным биотехнологиям , автор научной работы — Воробьев Александр Михайлович, Ломакина Ольга Владимировна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Utilization of potato spent wash at production of alcohol

A device for dewatering of a suspension of biomass on an inert carrier is discussed. An optimal technological process of drying, and new designs of devices with active hydrodynamic regimes is proposed.

Текст научной работы на тему «Утилизация картофельной барды при производстве спирта»

УДК 66.047.6

DOI: 10.20310/1810-0198-2016-21 -6-2375-2377

УТИЛИЗАЦИЯ КАРТОФЕЛЬНОЙ БАРДЫ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ СПИРТА

© А.М. Воробьев, О.В. Ломакина

Тамбовский государственный технический университет 392000, Российская Федерация, г. Тамбов, ул. Советская, 106 E-mail: Fvd56@mail.ru

Рассматривается работа аппарата для обезвоживания суспензии биомассы на инертном носителе. Предложен оптимальный технологический режим процесса сушки, а также новые конструкции аппаратов с активными гидродинамическими режимами.

Ключевые слова: сушилка; биопродукт; улавливание

В последнее время в связи с развитием энергосберегающих технологий особенно остро ощущается необходимость оптимизации утилизации сточных вод микробиологической промышленности и, в частности, отходов спиртового производства, а именно, картофельной барды, обладающей высокой концентрацией органических веществ. Так, по данным НИИ ВОДГЕО, количество органических веществ, сбрасываемых со сточными водами при производстве дрожжей на заводе мощностью 6 тыс. т дрожжей в год, эквивалентно количеству органических загрязнений, вносимых городом с населением в 250 тыс. человек. Поэтому сброс неочищенных сточных вод дрожжевого производства на городские очистные сооружения приводит к существенным перегрузкам последних и даже выходу из строя. НИИ ВОДГЕО разработан «Технологический регламент биологической очистки последрожжевой бражки с получением кормовой бактериальной биомассы». Технологическим регламентом предусмотрено ведение процесса очистки сточных вод дрожжевых заводов от органических загрязнений и одновременное получение бактериальной биомассы в процессе удаления органических загрязнений. Очистка сточных вод осуществляется биологическим методом в аэробных условиях в одну или две ступени в зависимости от условий сброса сточных вод. Получаемая в результате биосинтеза бактериальная биомасса содержит 3-4 % органических веществ, которые могут быть использованы в качестве удобрений или кормовых добавок в животноводстве. Однако ограниченный срок хранения подобных биопродуктов в виде суспензий приводит к необходимости их обезвоживания.

Одним из перспективных направлений интенсификации процесса сушки влажных материалов является использование аппаратов с активными гидродинамическими режимами - фонтанирующих и сушилок с плотными закрученными слоями. Работа подобных аппаратов характеризуется высокой степенью турбулизации теплоносителя и значительной относительной скоростью движения взаимодействующих фаз, что обеспечивает высокие технико-экономические показатели процесса. Поиск в этом направлении привел к разра-

ботке целого ряда конструкций аппаратов для сушки влажных материалов в виде паст суспензий и растворов.

В этой серии аппаратов за базовый принят цилиндрический аппарат с нижним вводом теплоносителя (рж. 1).

Все подобные аппараты работают по единой схеме. В сушилку помещается инертный материал (гранулы полиэтилена, полипропилена, фторопласта и т. п.). Теплоноситель воздействует на инерт и приводит его во взвешенное состояние. При этом образуется фонтанирующий слой или плотный кольцеобразный закрученный поток инертных частиц (в случае тангенциального ввода теплоносителя), в который вводится суспензия биомассы. В результате многократного принудительного прохождения частицами инертного материала зон напыления суспензии и сушки происходит рост пленки высушиваемого материала на грануле инерта. Распределяемый по поверхности инертных частиц материал высушивается, истирается и выносится с потоком отработанного теплоносителя. В зависимости от свойств высушиваемого материала, требований технологии и выпускной формы продукта конкретные аппараты име-

Рис. 1. Установка для сушки биопродуктов. 1 - патрубок для ввода суспензии; 2 - патрубок ввода сушильного агента; 3 -поддерживающая решетка; 4 - корпус аппарата; 5 - патрубок вывода отработанного сушильного агента

2375

Рис. 2. Зависимость слоя производительности по испаренной влаге закрученного взвешенного слоя при степени заполнения Ф = 0,153

производительности аппарата с закрученным слоем инертного материала при сушке биомассы при температуре теплоносителя 150 °С от степени заполнения аппарата инертным носителем. Из графика видно, что максимальная производительность достигается при степени заполнения ф = 0,153. Дальнейшее увеличение Ф приводит к нарушению гидродинамической обстановки в аппарате и, как следствие, к снижению производительности.

При сушке материалов в аппаратах с активными гидродинамическими режимами, работающими преимущественно на вынос сухого материала, одной из основных проблем является улавливание готового продукта. В настоящее время в промышленности широко используется многоступенчатая очистка газов, где в качестве первой ступени применяют циклоны, а во второй обычно используют рукавные фильтры. Для полного улавливания высушенных материалов на заключительной стадии очистки газов, как правило, устанавливают скрубберы.

Использование получивших в последнее время широкое распространение пылеуловителей со встречными закрученными потоками (ВЗП) позволяет снизить объем пылеулавливающей аппаратуры при высокой степени очистки. Необходимым условием для расчета пыле-очистного оборудования и, в частности, аппаратов ВЗП, является знание дисперсного состава материала, выносимого из сушилки потоком теплоносителя. На рис. 3 представлена гистограмма распределения частиц по размерам высушенной биомассы. Организация процесса сушки суспезий биопродуктов в представленной конструкции установки позволяет осуществить технологический процесс обезвоживания при значительной экономии энергетических ресурсов, производственных площадей и снизить стоимость пылеулавливающей аппаратуры при высокой степени очистки.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Рис. 3. Гистограмма дисперсного состава высушенной биомассы

ют конструктивные особенности, направленные на решение задач интенсификации тепло-массообмена, улучшения распределения влажного продукта по поверхности инертных частиц, усиления процессов истирания и скалывания высушенных продуктов с поверхности инерта. Предложения по организации процесса сушки биопродуктов и аппаратурному оформлению его являются продолжением наших ранних разработок [18]. Нами были проведены исследования процесса сушки суспензии биомассы (спиртовой барды) в аппарате, представленном на рис. 1, при температуре теплоносителя 150 °С. В качестве теплоносителя предлагается использование отходящих дымовых газов технологического процесса получения спирта.

При обезвоживании многих биопродуктов необходимо обеспечить минимальное время пребывания в зоне повышенной температуры и интенсивность процесса, а также его экономические показатели, что особенно актуально при переработке комкующихся мате-ралов. Одним из факторов, от которых зависят эти показатели, является степень заполнения аппарата инертным носителем - ф. На рис. 2 показана зависимость

Сушилка для суспензий и пастообразных материалов / А.М. Воробьев и др. А. с. 1383067 СССР, МКИ F 26 B 17/10, № 4117862/24-06; заявл.15.09.1986 // Изобретения (заявки и патенты). 1988. Бюл. № 11. 23 марта.

Сушилка для суспензий и пастообразных материалов / Г. С. Кор-мильцин и др. А. с. 1170250 СССР, МКИ F 26 B 17/10, № 3743342/24-06; заявл. 23.05.1985 // Изобретения (заявки и патенты). 1985. Бюл. № 28. 30 июля.

Сушилка / С.П. Рудобашта и др. А. с. 1295172 СССР, МКИ F 26 B 17/10, № 3980144/24-06; заявл. 22.10.1985 // Изобретения (заявки и патенты). 1986. Бюл. № 9. 7 марта.

Сушилка для растворов, суспензий и пастообразных материалов / С.П. Рудобашта и др. А. с. 1121564 СССР, МКИ F 26 B 17/10. № 3599818/03-06; заявл. 03.06.1983 // Изобретения (заявки и патенты). 1984. Бюл. № 40. 30 октября.

Воробьев А.М. Сушка материалов в аппарате с двухфазным закрученным потоком: автореф. дис. ... канд. техн. наук. Тамбов, 1989. 17 с.

Воробьев А.М., Кормильцин Г. С. Установка для сушки биопродуктов // Актуальные проблемы сушки и термовлажностной обработки материалов в различных отраслях промышленности и агропромышленном комплексе: сб. науч. статей Первых Международных Лыковских научных чтений. Курск: ЗАО «Университетская книга», 2015. С. 160-161.

Сушилка / А.М. Воробьев и др. А. с. 1416828 СССР, МКИ F 26 B 17/10, № 4117861/24-06; заявл.15.09.1986 // Изобретения (заявки и патенты). 1988. Бюл. № 28. 15 апреля.

Воробьев А.М., Кормильцин Г.С., Першин В.Ф. Сушилка свекловичной патоки // Вестник Тамбовского университета. Серия Естественные и технические науки. Тамбов, 2014. Т. 19. Вып. 3. С. 948949.

Поступила в редакцию 15 августа 2016 г.

2376

Воробьев Александр Михайлович, Тамбовский государственный технический университет, г. Тамбов, Российская Федерация, доктор технических наук, профессор кафедры «Техническая механика и детали машин», е-шаД: Fvd56@mail.ru

Ломакина Ольга Владимировна, Тамбовский государственный технический университет, г. Тамбов, Российская Федерация, кандидат педагогических наук, доцент, доцент кафедры «Техническая механика и детали машин», е-шаП: lomakinaolga@mail.ru

UDC 66.G47.6

DOI: 1G.2G31G/181G-G198-2G16-21 -6-2375-2377

UTILIZATION OF POTATO SPENT WASH AT PRODUCTION OF ALCOHOL

© A.M. Vorobev, O.V. Lomakina

Tambov State Technical University 106 Sovetskaya St., Tambov, Russian Federation, 392000 E-mail: Fvd56@mail.ru

A device for dewatering of a suspension of biomass on an inert carrier is discussed. An optimal technological process of drying, and new designs of devices with active hydrodynamic regimes is proposed. Key words: drying unit; starch; catching

REFERENCES

1. Vorobyev A.M., Rudobashta S.P., Kormil'tsin G.S., Dmitriev V.M., Gorelov A.A., Belevitina I.A. Sushilka dlya suspenziy i pastoobraznykh materialov [Drying apparatus of suspensions and pastelike materials]. Avtorskoe svidetelstvo 1383067 SSSR, MKI F 26 B 17/10, no. 4117862/24-06, 1988. (In Russian).

2. Kormiltsin G.S., Dmitriev V.M., Tarova L.S., Rudobashta S.P. Sushilka dlya suspenziy i pastoobraznykh materialov [Drying apparatus for suspensions and pastelike materials]. Avtorskoe svidetelstvo 1170250 SSSR, MKI F 26 B 17/10, no. 3743342/24-06, 1985. (In Russian).

3. Rudobashta S.P., Kormil'tsin G.S., Mikhaylik V.D., Vorobyev A.M., Tsetovich A.N., Gorelov A.A., Ladyzhskiy V.N. Sushilka [Drying apparatus]. Avtorskoe svidetelstvo 1295172 SSSR, MKI F 26 B 17/10, no. 3980144/24-06, 1986. (In Russian).

4. Rudobashta S.P., Kormil'tsin G.S., Gorelov A.A., Ladyzhskiy V.N., Mikhaylov V.A., Zheleznyakov A.N. Sushilka dlya rastvorov, suspenziy i pastoobraznykh materialov [Drying apparatus of solutions, suspensions and pastelike materials]. Avtorskoe svidetelstvo 1121564 SSSR, MKI F 26 B 17/10, no. 3599818/03-06, 1984. (In Russian).

5. Vorobyev A.M. Sushka materialov v apparate s dvukhfaznym zakruchennym potokom [Materials for drying in apparatus with two-phase swirl], Avtoreferat dissertatsii ... kandidata tehnicheskih nauk. Tambov, 1989. 17 p. (In Russian).

6. Vorob'ev A.M., Kormil'tsin G.S. Ustanovka dlya sushki bioproduktov [Apparatus for products drying]. Sbornik nauchnykh statey Pervykh Mezhdunarodnykh Lykovskikh nauchnykh chteniy «Aktual'nye problemy sushki i termovlazhnostnoy obrabotki materialov v razlichnykh otraslyakh promyshlennosti i agropromyshlennom komplekse» [A collection of scientific articles of First International Lukov Scientific readings "relevant problems of drying and thermal moist curing in different branches of industry and agricultural complex"]. Kursk, CJSC "Universitetskaya kniga", 2015, pp. 160-161. (In Russian).

7. Vorob'ev A.M., Kormil'tsin G.S., Dmitriev V.M. Sushilka [Drying apparatus]. Avtorskoe svidetelstvo 1416828 SSSR, MKI F 26 B 17/10, no. 4117861/24-06, 1988. (In Russian).

8. Vorobyev A.M., Kormiltsin G.S., Pershin V.F. Sushilka sveklovichnoy patoki [Drying of sugar beet syrup]. Vestnik Tambovskogo universiteta, Seriya Estestvennye i tekhnicheskie nauki — Tambov University Reports, Series: Natural and Technical Sciences, 2014, vol. 19, no. 3, pp. 948-949. (In Russian).

Received 15 August 2016

Vorobev Aleksander Mikhaylovich, Tambov State Technical University, Tambov, Russian Federation, Doctor of Technics, Professor of "Technical Mechanics and Machine's Details" Department, e-mail: Fvd56@mail.ru

Lomakina Olga Vladimirovna, Tambov State Technical University, Tambov, Russian Federation, Candidate of Pedagogy, Associate Professor, Associate Professor of "Technical Mechanics and Machine's Details" Department, e-mail: lomakinaolga@mail.ru

Информация для цитирования:

Воробьев А.М., Ломакина О.В. Утилизация картофельной барды при производстве спирта // Вестник Тамбовского университета. Серия Естественные и технические науки. Тамбов, 2016. Т. 21. Вып. 6. С. 2375-2377. DOI: 10.20310/1810-0198-2016-21-6-2375-2377

Vorobev A.M., Lomakina O.V. Utilizatsiya kartofel'noy bardy pri proizvodstve spirta [Utilization of potato spent wash at production of alcohol]. Vestnik Tambovskogo universiteta. Seriya Estestvennye i tekhnicheskie nauki — Tambov University Review. Series: Natural and Technical Sciences, 2016, vol. 21, no. 6, pp. 2375-2377. DOI: 10.20310/1810-0198-2016-21-6-2375-2377 (In Russian).

2377

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.