dr hab. Krystyna Stecka prof. IBPRS dr inż. Krystyna Zielińska dr inż. Antoni Miecznikowski inż. Marian Bucoń

Transkrypt

1 Instytut Biotechnologii Przemysłu Rolno-Spożywczego im. prof. Wacława Dąbrowskiego Zakład Technologii Fermentacji dr hab. Krystyna Stecka prof. IBPRS dr inż. Krystyna Zielińska dr inż. Antoni Miecznikowski inż. Marian Bucoń

2 Zmniejszenie zużycia wody - wprowadzenie zamkniętych obiegów wody, zmniejszenie zużycia pary - wprowadzenie automatyzacji (sterowania) procesami jednostkowymi, wyposażenie gorzelni w wysokosprawne kotły parowe, poprawa ochrony środowiska - redukcja emisji pyłów, tlenków węgla i azotu.

3 W gorzelni Polski Konopat wprowadzono: regulację procesów jednostkowych, zainstalowanie aparatury pomiarowej połączonej z automatycznym sterowaniem, wizualizacją i archiwizacją danych. W ten sposób można kontrolować i regulować procesy: parowania, zacierania, hodowli drożdży, fermentacji i destylacji.

4 Automatyczna regulacja procesów jednostkowych w gorzelni Polski Konopat Automatyczna regulacja: działania parnika dotyczy: temperatury, ciśnienia i zużycia pary, pracy kadzi zaciernych dotyczy: temperatury, zużycia energii elektrycznej i ilości zacieru, pracy aparatu odpędowego - zmniejszenie zużycia pary i energii w procesie destylacji o

5 Automatyczna regulacja procesów jednostkowych w gorzelni Polski Konopat Operatorski pulpit dotykowy Prox 15 firmy Protechsystem - centralny element kontroli, programowania i wizualizacji pracy układu regulacyjnego procesu technologicznego.

6 Zamknięty obieg wody, rekuperacja energii - podgrzewanie wody technologicznej ciepłem wywaru Gorzelnia Polski Konopat Zbiornik wywaru Urządzenia w kotłowni Stacja zmiękczająca C Filtr wody Woda ze studni 15 o C spirytus C 11 Woda do kotła 5 wywar C 10 7 Zbiornik wody kotłowej l 8 6 Woda gorąca na technologię 9 RYS. 2. OBIEGI WODNE W GORZELNI PO MODERNIZACJI opracował inż. Marian Bucoń

7 Wyposażenie gorzelni w wysokosprawny kocioł parowy W gorzelni Polski Konopat kocioł typu P2 o sprawności spalania węgla ok. 57 % zastąpiono wysokosprawnym i zautomatyzowanym kotłem parowym PKW 200 o sprawności spalania %. Efekty: redukcja kosztów węgla - na 1l alkoholu etylowego rolniczego o 0,199 zł, redukcja emisji pyłów i gazów - wyposażenie nowego kotła w cyklon wstępny w ciągu spalinowym.

8 Wody głębinowe powszechnie stosowane w gorzelniach rolniczych charakteryzują się: ponadnormatywną twardością i zawartością związków żelaza i manganu, co powoduje: niekorzystne zmiany ich barwy i zapachu, stymuluje rozwój bakterii manganowych, które nadają jej nieprzyjemny stęchły zapach i smak. W takich przypadkach woda technologiczna może mieć negatywny wpływ na jakość organoleptyczną i chemiczną alkoholu etylowego rolniczego.

9 W gorzelni Polski Konopat - z uwagi: na nadmierną twardość wody głębinowej (18 dh) i okresowo wysoką zawartość związków żelaza i manganu (odpowiednio 1,5 i 0,9 mg/l), wymagania techniczne dla wody przeznaczonej do nowego kotła parowego, Konieczne było wyposażenie gorzelni w stację uzdatniania wody.

10 W kilku gorzelniach rolniczych, wykorzystujących wody głębinowe o ponadnormatywnej zawartości żelaza, manganu i amoniaku występowały problemy z jakością organoleptyczną i ponadnormatywną zawartością aldehydów w alkoholu etylowym rolniczym. Wykazano związek między występowaniem w wodzie technologicznej ponadnormatywnej zawartości związków żelaza i manganu a obniżoną jakością, a zatem wartością rynkową alkoholu etylowego rolniczego.

11 Wyniki analizy wody technologicznej w gorzelniach, w których stwierdzono obniżenie jakości alkoholu etylowego rolniczego. Zawartość ( mg/l ) ph żelaza (Fe) (0,2)** amoniaku (N) (0,5)** azotynów (NO 2 ) (0,5)** azotanów (NO 3 ) (50)** manganu (Mn) (0,05)** Gorzelnia nr 1 (1 rok badań) 6,80-7,59 1,00*-1,32* 0,18-0,36 0,01-0,14 1,15-1,70* 0,30*-0,67* Gorzelnia nr 1 (2 rok badań) 6,80-7,10 0,34*-0,60* 0,32-0,94* 0,02-0,03 0,40-0,60* 0,36*-0,65* Gorzelnia nr 2 (1 rok badań) 6,66-7,60 0,10-2,10* 0,19-0,80* 0,07-0,08 0,84-2,21* 0,12*-0,36* Gorzelnia nr 2 (2 rok badań) 6,76-7,10 0,10-1,02* 0,06-1,10* 0,07-0,09 0,04-0,25 0,09*-0,24* * wartości przekroczone ** wartości maksymalne wg normy

12 Badania wykonano w dwóch gorzelniach oraz zebrano dane z losowo wybranych 10 zakładów wykorzystujących wodę ze studni głębinowych. Porównano wyniki i wymagania ujęte w Rozporządzeniu Ministra Zdrowia z 20 kwietnia 2010 r. i stwierdzono że, na 10 badanych gorzelni 8 stosowało do produkcji wodę skażoną mikrobiologicznie, w tym bakteriami potencjalnie patogennymi.

13 Lp. 1. Wyniki analiz mikrobiologicznych wody technologicznej w gorzelniach - badania Instytutu Mikroorganizmy Eschericha coli lub bakterie grupy coli, typ kałowy Liczba bakterii (jtk) w wodzie z gorzelni: 1 2 Dopuszczalna wartość wg. Rozporządzenia 5 6 0/100 ml 2. Bakterie grupy coli 7 6 0/100 ml 3. Enterococcus (paciorkowce kałowe) 2 3 0/100 ml 4. Clostridia redukujące siarczany 2 2 0/100 ml (Clostridium perfringens) 5. Ogólna liczba bakterii w 37 0 C po 24 h /1 ml 6. Ogólna liczba bakterii w 22 0 C po 72 h /1 ml 7. Bakterie przetrwalnikujące * Bakterie kwaszące * Bakterie śluzowe * * liczba bakterii (jtk) oznaczona w 1 ml wody

14 Lp. 1. Skażenie mikrobiologiczne wody technologicznej w 10 losowo wybranych gorzelniach rolniczych Badane mikroorganizmy Eschericha coli lub bakterie grupy coli typ kałowy (termotolerancyjne) Dopuszczalna wartość* liczby bakterii (jtk)/objętość wody w ml Liczba bakterii (jtk) w wodzie tech. Liczba gorzelni, w których woda nie spełniała wymagań 0 w Bakterie grupy coli 0 w Enterococcus (paciorkowce kałowe) Ogólna liczba bakterii w 37 0 C po 24 h Ogólna liczba bakterii w 22 0 C po 72 h 0 w w w *Według Rozporządzenia Ministra Zdrowia z 20 kwietnia 2010 roku

15 Zła jakość dostępnych wód używanych do celów technologicznych często zmusza producentów do ich uzdatniania poprzez: - zmniejszanie twardości, - obniżanie zawartości żelaza i manganu - dezynfekcję. Wybór właściwej metody uzdatniania wody poprawa efektów produkcyjnych i ekonomicznych zakładu.

16 Konserwowanie wilgotnego ziarna kukurydzy w rękawach foliowych, z zastosowaniem preparatu bakteryjno-enzymatycznego Lactozym. Zmniejszenie zużycia enzymów z powodu stosowania : - preparatu Lactozym (do kiszenia ziarna) - drożdży Saccharomyces diastaticus N-41, oszacowano na kwotę 0,015 zł/l alkoholu etylowego rolniczego.

17 Oszczędności, wynikające z kiszenia ziarna kukurydzy o wilgotności ponad 30 %, stanowią różnicę pomiędzy kosztami kiszenia a kosztami jego suszenia. W przeliczeniu na 1 l alkoholu etylowego rolniczego koszty w zł wynoszą: suszenie - 0,260 kiszenie - 0,094 oszczędność - 0,166 Na każdy 1 mln l produktu zysk wynosi ,00 zł,

18 Możliwości obniżenia zużycia energii poprzez wstępne zgniatanie ziarna żyta w młynku walcowym. W gorzelni Radzicz, w wyniku przeprowadzonych modyfikacji technologicznych, zużyto w procesie produkcji w przeliczeniu na 1 l alkoholu etylowego rolniczego, mniej węgla o 0,107 kg węgla. Uzyskano obniżenie kosztów produkcji 1l alkoholu etylowego rolniczego o 0,023 zł.

19 Możliwości obniżenia zużycia energii poprzez wstępne zgniatanie ziarna żyta w młynku walcowym Urządzenie - gniotownik dwuwalcowy do zboża produkcji SIPMA S.A. Lublin typ H-733; - regulowana szczelina miedzy walcami od 0,12 do 0,40 mm, - walce o średnicy 240 mm, - wydajność deklarowana od 900 do 2500 kg ziarna żyta, zależnie od wielkości szczeliny, - moc silnika 7,5 kw.

20 Podsumowanie Obniżenie kosztów produkcji alkoholu etylowego rolniczego można uzyskać poprzez wprowadzenie modernizacji technicznych lub technologicznych. Ekonomiczne korzyści wynikające z technicznej modernizacji przedstawiono na przykładzie gorzelni Polski Konopat: - wprowadzenie automatyzacji i monitoringu procesów jednostkowych, - poprawa jakości wody, - rekuperacja energii, - zastosowanie wysokosprawnego kotła parowego,

21 Podsumowanie Ekonomiczne korzyści wynikające ze zmian technologicznych przedstawiono na przykładach: gorzelni stosujących jako surowiec - kiszone wilgotne ziarno kukurydzy z dodatkiem preparatu Lactozym. gorzelni Radzicz w zakresie wstępnej obróbki mechanicznej ziarna żyta przed skierowaniem go do parnika.

22 22 DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ