5.6. Вихід, облік та зберігання спирту

Теоретичний вихід спирту розраховують за стехіометрічним рівнянням спиртового бродіння:

С₆Н₁₂О₆ = 2С₂Н₅ОН + 2СО₂ + 118 кДж. (5.1)

180,1 92,1 88

Відповідно, із 100 кг гексоз повинно утворитись 51,14 кг безводного спирту i 48,86 кг діоксиду вуглецю. При відносній густині спирту ρ₄²⁰ = 0,78927 теоретичний вихід його становить 51,14 : 0,78927 = 64,79 дм³ або 64,79 дал з 1 т гексоз.

Згідно із стехіометричним рівнянням із 100 дисахаридів теоретично утвориться:

С₁₂Н₂₂О₁₁ + Н₂О = 4С₂Н₅О_п + 4СО₂ + 236 кДж. (5.2)

342,2 184,2

При зброджуванні 100 кг цукрози утворюється спирту:

(184,2×100): 342,2 = 53,82 кг або 68,20 дм³, а з 1 т цукрози – 68,20 дал.

Вихід спирту з крохмалю збільшується пропорційно відношенню молекулярних мас глюкози i крохмалю:

(С₆Н₁₀О₅)_n + nН₂О = nС₆Н₁₂О₆. (5.3)

162,1 180,1

Звідси теоретичний вихід спирту з 1 т крохмалю буде складати:

(180,1 : 162,1)× 64,79 = 71,98 дал. (5.4)

А коефіцієнт для перерахунку цукрози в умовний крохмаль дорівнює:

324,2 : 342,2 = 0,95. (5.5)

Втрати зброджуваних вуглеводів та спирту. У виробництві враховують суму механічних i технологічних втрат. Механічні втрати, викликані несправністю обла­днання або недоглядом обслуговуючого персоналу, можуть бути на всіх стадіях виробництва. Механічні втрати – це розсипання при перевезенні зерна, втрати напівпродуктів i спирту крізь нещільності у фланцевих з’єднаннях трубопроводів, крізь сальники насосів i запірну арматуру, втрати напівпродукту під час миття технологічного обладнання, випаровування спирту крізь фланці колон, дефлегматорів, конденсаторів, холодильників та ш.

Заходи запобігання механічних втрат передбачають більш відповідального відношення працівників до своїх обов’язків та використання досконалого обладнання.

Технологічні втрати зумовлені самою сутністю процесів спиртового виробни­цтва, мають прихований характер i можуть бути виявлені тільки при постадійному технохімічному контролі та обліку виробництва.

Втрати на цій стадії складаються із втрат зброджуваних вуглеводів на утворення біомаси дріжджів i вторинних продуктів бродіння, наростання кислотності бражки i концентрації вуглеводів, які залишилися незбродженими i витраченими на утворення спирту, що виноситься з бражки діоксидом вуглецю.

При переробці у спирт крохмалевмалевмісної сировини втрати зброджуваних вуглеводів на синтез біомаси дріжджів становлять 1,5 %, на утворення - гліцерину 2,5%, а всього – 4 %; при переробці меляси – на синтез біомаси 1,8-4 %, на утво­рення вторинних продуктів бродіння – 3,8-5,8 %, усього – 5,5-9,8 %.

Практичний вихід спирту менший теоретичного, тому що частина зброджуваних вуглеводів i спирту, що утворився при бродінні, втрачається. Практичний вихід спирту коливається від 81,5 до 93 % порівняно з теоретичним. Чим досконаліша технологія i обладнання спиртового виробництва, тим менші втрати зброджуваних вуглеводів i спирту й, отже, практичний вихід більше наближається до теоретичного.

Практичний вихід визначають на основі таких даних виробничого обліку: маса переробленої сировини; вміст в ній зброджуваних речовин; вміст безводного спир­ту у зрілій бражці; об’єм, температура i відносна густина напівпродуктів; кількість одержаного безводного спирту.

Облік спирту. Кількість виробленого спирту обліковують у декалітрах при тем­пературі 20° С у перерахунку на безводний спирт. Об’єм спирту вимірюють за допомогою лічильників спирту, а також конічних i циліндричних мірників. Лічильники спирту призначені тільки для оперативного обліку спирту, одержаного на БРУ за певний проміжок часу. При цьому визначають об’єм ректифікованого спирту, що пройшов через нього, i одночасно його міцність i об’єм без­водного спирту. Показання лічильника спирту правильні тільки за температури спирту 20° С. Залежно від температури спирту відхилення від справжньої кількості безводного спирту може досягати 1 %.

Ректифікований спирт, головна фракція етилового спирту i сивушне масло надходять у спиртоприймальне відділення, яке обладнане спиртоприймальниками прямокутної або циліндричної форми i конічними або циліндричними мірниками. Спиртоприймальники розраховані на зберігання трьохдобової виробки спирту. 3 них спирт подають у мірники, а потім у спиртосховище закритого типу або у цистерни, розташовані на відкритому повітрі.

Мірники спирту мають перший клас точності i допускають коливання між дійсною i справжньою місткістю не більше ± 0,2 %. Конічні мірники місткістю 250- 1000 дал, призначені для вимірювання великих кількостей спир­ту, циліндричний мірник – для вимірювання об’ємів спирту до 75 дал. Спиртоприй­мальне відділення обладнують двома конічними i одним циліндричним мірниками для обліку спирту. Такими ж мірниками вимірюють i головну фракцію. Знаючи об’єм спирту при 20° С i міцність при тій же температурі розраховують кількість безводного спирту у даному об’ємі. Якщо температура спирту відрізняється від 20° С, то знаходять об’єм його при фактичній температурі, а потім визначають справжню міцність спирту. За справжньою міцністю спирту i його температурою, користуючись спеціальною таблицею, знаходять множник, на який необхідно помножити об’єм спирту при фактичній температурі для визначення об’єму безводного спирту, який міститься у ньому, приведеного до температури 20° С.

Така система обліку має ряд недоліків, пов’язаних із залежністю від людського фактору. Окрім того, існуючі спиртовимірювальні апарати експлуатуються в спиртовій промисловості 20 і більше років, що призводить до частих збоїв у роботі. Вищезгадані механічні спиртооблікові апарати в Україні не виробляють, а закордонні фірми взагалі зупиняють виробництво таких апаратів.

В той же час існують високоточні сучасні електронні рідинні витратоміри для комерційного обліку. Так, в країнах ЄС та ряді країн СНД (Росія, Білорусія) впроваджене обов’язкове застосування електронних рідинних витратомірів для контрольного обліку спирту етилового на стадії виробництва. Апробовано також використання таких приладів на стадії обліку при відпуску етилового спирту. За даними фірм-виробників похибка вимірювань електронних витратомірів не перевищує 0,2 %, тобто на рівні точності обліку мірниками 1 класу. Тарування приладів здійснюють органи Держспоживстандарту не частіше 1 разу на рік.

Взагалі, облік виробництва та реалізацію спиртовмісних продуктів проводять в перерахунку на безводний або умовний спирт-сирець. Стосовно спиртових заводів до умовного спирту-сирцю включають всі спиртовмісні продукти брагоректифікації (ректифікований етиловий спирт, спирт етиловий головна фракція, сивушне масло) в перерахунку на безводний спирт до яких додають втрати безводного спирту під час перегонки.

Зберігання спирту здійснюють у металевих резервуарах місткістю 100-4000 м³. Спиртосховище розраховують на 15-20-добовий запас спирту. Для оперативної передачі спирту з одного резервуара у інший під час ревізії складу i на випадок ремонту однієї з них встановлюють не менше двох цистерн.

Резервуари закритого типу мають блискавковідводи, які встановлюють на даху будівлі, резервуари відкритого типу – блискавковідводи i заземлювачі.

Під час зберігання i перекачування спирту виникають втрати, кількість яких залежить від пори року, відстані перевозки, виду i об’єму тари, числа перекачок тощо.

Причина втрат спирту під час зберігання – "дихання" резервуарів, яке викликане зміною температури зовнішнього повітря, внаслідок чого відбувається рух газів через дихальний клапан. Для зменшення втрат спирту у закритому складі підтримують постійну температуру, резервуари на відкритому повітрі покривають білою фарбою, а влітку зрошують холодною водою. Резервуари повинні мати мінімальний незаповнений об’єм.