Bereiding aethylalcohol uit aardappelen

(1)

(2)

- - , , " J

-=-,....

.,

-

\ i \ Î " ,/ I

1

I' , / ~IZ5 1 IIJJ] - FOUII~ 'ALC"~\..' _ 4 ,,,.. rol SlO!>

(3)

/

~. t, J.

-..

_..

-' . -y processchema

Bereiding alcohol uit aardappelen.

Voor de bereiding van alcohol staan twee wegen open. 1.Hydratatie van aetheen •

2.Door vergisting van suikers.

F.Duim.T5.

De laatste methode kan nog uitgaan van verschillende gmndstoffen,b.v. 1. melasse, een afvalproduct van de suikerindustrie dat ongeveer 60%

suiker bevat

2. zetmeel , zoals dit b.v. voorkomt in aardappelen. Dit proces is in dit schema berekend

3. cellulose, zoals dit b.v. in hout voorkomt. Met zuur kan dit eerst omge-zet worden in suikers.

Van

welke fermentatie-metnode men gebruik maakt ligt aan de prijs van de grondstoffen ter plaatse. Zo wordt in Amerika bijna alle aethylalcohol

gemaakt uit melasse. In Duitsland werd tot 1920 uitsluitend alcohol gemaakt uit aardappelen.

Bij de alcoholfabricage uit aardappelen wordt slechts het winte~sei~oen _per

jaar geproduceerd. -

--

-Het processchema is in verschillende ~appen te verdelen

l~Het wassen der aardappelen. De wasmachine is in bet schema niet getekead. 2.Stomen. De aardappelen gaan hierbij door behandeling met stoom van 140

over in stijfsel

3.Voorgisten. De zetmeel wordt versuikerd. Dit gaat onder invloed van ~

enzymen,die in mout aanwezig Zijn. (maltase). De mout wordt in een apar-te afdeling gemaakt door laapar-ten kiemen van gerst.Deze afdeling is in het schema niet getekend.

3.Vergisten. De suikers worden door de enzymen van de gist omgezet in alco-hol. De gist moet weer in een andere afdeling gemaakt worden.

4.Destillatie. Het ontstane vergistingsproduct wordt gedestilleerd. Onder uit de kolom loopt de spoeling, een waterige oplossing die geen alcohol bevat. Aan de top wordt 96% alcohol afgetapt. Enkele schotels onder de top wordt 94% alcohol afgetapt. Enkele schotels boven de voedingsschotel wordt de foezelolie afgetapt.

De grondstoffen en de ontstane producten.(litt.l) Aardappelen zijn als volgt samengesteld:

lB-2CYfo zetmeel

1-2

%

suikers + dextrinen

2 % stikstofhoudende bestanddelen vn.l. eiwitten

1

%

as

Het zetmeel en de dextrinen worden in de voorgisting omgezet in maltose, glucose en fructose o.i.v. het enzym amylase ,dat in de mout voorkomt. Bij de gisting worden de suikers omgezet tot alcohol en kooldioxyde. Als

bijp~oducten van deze gisting ontstaan glycerol (2-3 ge.%) en aceetaldehyde. De gisting is als volgt voor te stellen (litt.2) zie pag.2.

Bij gisting van de aanwe~1ge eiwitten ontstaan hogere alcogolen,die de foezelolie vormen en barnsteenzuur (0,5-0,7%). De foezelolie bestaat hoofd-zakelijk uit amylalcohol (68%)

Amylalcohol ontstaat uit leucine volgens onderstaand schema

CH3... (~) C~ _{H2 0(-NH}_{3 )} / CH-CH₂-

y

H- COOH ---7 / CH-CH2-~ -COOH ---~ CH

₃

.

~ CH

₃

NH CH "CH-C - CooH QU/ 11 ~3 0

(tH)

---7

(4)

2

-Het barnsteenzuur ontstaat op dezelfde w~Jze uit glutamine zuur.

o

HooC- C~-CH2-yH- COOH ~ , HOOC-CH2-C~-CooH + NH

3 + CO2 ~ Schema vergisting. C6H1206 (glucose,fructose) _._~ .

)

.t H

3P04 JI (hexokinasej.. ad.l-. ~u-wt.- ~~

gluco~e-6-phosphorzuur (i~omerase) fructose-6-~hosphorzuur

pho-hexokinaseJ u.~.'~.~

(HO)20POCH~~

~

H20PO(OH)2

; H OM oH H .

-'~-ori1l

~ (zymohexase ) . CHO " I ( isomerase ) CHOH I J CH20PO( OH) 2 3-glyceraldehyde-phosphaat +H2

1l (

oxido-reduc ta se ) CooH

,

CHOH I C~OPOCOH)2 3-phospho-glycerolzuur

1 L (

t:rio se mutase) COOH ?HOPOCOH)2 C~OH 2-phospho-ilycerolzuur

+H2~

0enolase) COOH I C-OPO(OH)2 (phospho-pyruvaat phosphatase ) lo.dllk '1 ~ .. 't"~}

>

~~

, CH 20H 6=0

,

C~OPO(OH)2 dihydroxy-aceton-phosphaat +H2

II

(oxido-reductase) C~OH bHOH I CH₂0PO( OH)2 a-glycerol-phosphaat COOR

,

0=0 CH₃ - H₃P0₄

1

C~OH tHOR

O~OH

gly8erol 6arboxylase-cocarboxylase) H

,

- - - - . : : ,

y=O

CH

3

enol-phosphodruivenzuur CHO OHO

,

CH 3 + r OHOH OH20PO( OH) 2 (boven) druivenzuur (aldehyde-reductase-cozymas~ q~OH + c88îietaldehyde

,

CHOH i CH20PO( OH)2 CH

(5)

/

. 3 .

-Bij destillatie gaat aceetaldehyde met het topproduct mee, de hmgere al-coholen komen in de foezelolie en het barnsteenzuur en het glycerol ver-dwijnen met de spoeling.

De spoeling heeft doorgaans de volgende samenstelling. aan vaste stof:

Proteine 1,2%

vet 0,1%

N-vrije stoffen 3,1%

zouten

0 ,7'/0

onveranderde producten 0,6%

De spoeling wordt soms ingedikt en na drogen als veevoeder gebruikt. Van een stokerij met eigen gistbereiding kan het volgende schema worden

opgesteld (litt.3) 100 kg. aardappelen (20% zetmeel) Etomer 140o

?1

~ uitblazen oorgist~gsketel 620 8-afkoelen tot 20°0

19istingskete~

9 _{kg 002}

~tillatie

13 150 1 spoeling met 8 kg. droge stof

De stomer.

=========

tijdsChema voor vullen 15 min

uitblazen lucht 10 min

opwarmen 45 min

nare ageren 10 min

uitblazen beslag 60 min

C) . schoonspoe len 5 min

Gerst 4 kg . gemout tot 5-6 kg gro ne mout 2 kg bij 65° versuikeren tot gistbeslag zurin bij 50°0 1 - - - .

J,

0 afkoelen tot 20 0 moeJlrgist (1/5-1/10) J . , 145 min

=

2,4 uur

.,;fr . Er kan ge,.(werkt worden met 10 charges per dag.Per keer wordt 3300 kg.

aard-~," .,/

,..

I .' appelen verwerkt. Er 'ontstaat per charge 600 kg zetmeelj4100 kg opllossing.

'. ./''-''''~

De voorgistingsketel.

=====================

In 1 uur wordt 4100 kg. oplossing van ~Oo toege~~egd.Dit wordt met een

(6)

,

.

(7)

--- -- 4

-Na afkoelen tot 600 0 wordt 410 kg doorgedrukt naar de gistbereiding.

l

~

~ege~~d wordt aan de voorgistingsketel 105 kg mout toegevoegd,

~rties van 35 kg ongeveer 20 minuten na elkaar. tIj~;;:---'--- --;u:iî~-~-

r

-

u~=·-

"---

--~::-t.-fi~

'--~-:-c-:: 1~ I

reageren 45 min ~

legen 15 min. 2 uur

In de voorgistingsketel wordt ongeveer 80% v.~. zetmeel omgezet in suikers. De rest gaat over in dextrinen. -:d.J( r':,~ -,~( " . " " "

Achter de exèauster is een warmtewisselaar aangebracht. Deze levert water van 40

o.

Na het verlaten van de voorgistingskuip passeer~ het beslag een zeef en vervoiligens een w.w. waar afgekoeld wordt tot IS •

De gistingsketel. =================

Aan het op ISo 0 afgekoelde beslag wordt gisttoegevoegd. Men brengt de hoeveelheid uit 3 charges van de voorgistingsketel in 1 gistingsketel. Iedere 7,2 uur is dus een ketel vol. Men laat daarna 72 uur gisten. Aan 1 ketel wordt toegevoerd 3 X 3200 kg. oplossing en 3 X 525 kg.gist.

Er Zijn in het totaal 10 ketels nodig.

De temparatuur loopt vanzelf op. Dö temperatuur moet met water zo gere-geld worden dat ze na~24-25 0 is. De gist heeft zich dan vermenig-vUldied. De hoofdgisting zet zich in. Na enige uren is de temperatuur 27-28

o.

De reactie houdt het mengsel op deze temperatuur. Eventueel te regelen met koelwater.

~ _{De 002 gaat} d20~ een was?er naar buiten. Ze kan eventueel ook gewonnen

worden. Er ontstaat 1060 kg 00₂ per ketel. ~

In de ketel blijft 10000 kg.acnter,die 1107 kg.C2H50H bevat. Per uur ont-staat 1400 kg.van een product met 11 gew.% alcohol en 0,03 gew.% foezel-olie.

Bereiding gist. ===============

60 kg fijne geëetste mout worden in 120 1 water van 650 geroerd tot geen brokken meer aanwezig zijn. Hierma wordt onder krachtig roeren de 410 kg. beslag uit de voorgistingskubP toegevoegd. Me~ brengt met een warmwat~r sjliraal de temperatuur op 63 en laat

2-

tot l..L-.uur versuikeren. ' /

tijdschema vullen 20 minutenç'_~~,;-1 ?

f!/t

_

?

reageren 60 minuten -L. -. - -\)C(~ \ __ -:_-~

-

-legen -2-minuten

1 uur en 25 minuten

Na afkoelen got 50° door een pijpenkoeler wordt 4,5 kg zwavelzuur toege-voegd van 66 Bé,tegelijk met 66 kg.moedergist. De tijd voor

gistontwikke-ling is 24 uur. We hebben 10 kuipen noSig. Ze moeten voorzien Zijn van een warmwaterspiraal om de temp. op 50 te houden en een roerinrichting. Na 24 uur wordt koud ~ater op despiraal aangesloten. De gist wordt daar-door afgekoeld tot 18 en is voor gebruik gereed. .

AAnge zien de gist nogal gevoelig is voor vergiftiging doet men het beste de gistbereiding uit te voeren in houten kuipen of in koperen ketels.

(8)

o _ 0-o _ CO o _ -0 o I ~ " _._-"

--

-

--

-

---..,.,~

- - -~ -- ----:~< /

-. :'L'I. " ...

,,",

~-, -~ ''t-; ... _" I ,~ -" ..,f "'., ,

c-o :r-J o

T

o \(7 ~

-_.

_"'"

_0 1 I I

(9)

I

"L'

~

:.

(

~W~_

'

~ De destillatie. =============== - - - -

5

-D~ ~estil1atie wordt continu ui tgevoerd. D~ verwarmi~g geschiedt met \, l~team. Aangenomen wordt dat de voed~ng 11 ge1f~,% alcohol en 0,03%

1'oezelolie bevat.

Bepaling aantal theoretische schotels. ( litt.4 en 5)

90

Ç:

I Lel. Lo

.

!

_~~

'lti)..o.'l

De evenwichtslijn is overgenomen uit litt. l.(waar-nemingen vallt_l?_ore 11 )

De vergelijking van de eerste werklijn is

Lo D

Y -L + D .r

+L-...,D=----o 0+

We nemen aan dat we aan topproduct

aftappen~

94,2 % alcohol)

Enkele schotels onder

'12 alcohol afgetapt. Stel

de top wordt de rest van de .D,.t(

met een percentage van 92 6%.

9

\-C~

/'

UIj4Á I

A

alcoholbalans+ F.XF

=

A.xA + D.xD

1400.0,11

=

0,926.A + 25.0,942 ~ . '. A_== 141

~g/

b)

j

?

'\

De refluxverhouding onder Á wordt aangenomen o~ \ /

De werklijn voor het rectificeergedeelte wordt: .. _,/

L·, + A A D

o

Y = Lo + D .x +Lo + D .xA + Lo + D Ll = 5 (A + D)

=

830 kg/ho

Lo

=

Ll + A

=

971 kg/ho 92l

/'

\tJ

/

tlfCjt

Refluxver~ouding aan de top

25 =

38, 85~ ~ (

We~ijn onder de top: Y

=

Ö,974~0,0251 Werklijn rectificeergedeelte y

=

0,833x + 0,1547

De voeding bevat 11 gew.% alcohol M

=

19,4 r

=

9600 kcal/mol = 495

o 0 kcal/kg.

Warmteinhoud bij 91 _{88 kcal/kg· o} bij 70

=

66,5 kcal/kg.

We nemen aan dat de voeding op 70 in de kolom komt. Ze wordt voorver-warmd in de refluxkoeler.---·~~:::_ V>

cL.

cfJ....

{Juv/tWWtt/Vk..d-?

q H"- Hi: = 495 + 88-66,5 = 1,043 ,~,)l.tL.Ia,t-. ;/

=

HtI-H' 495 .

De q-lijn wordt y

=

0,243x -2,55

- Y" '\ ~

1

Aangezien de spoeling g~;n lcohol bevat is nu door trapgewijze

construc-_

_

\~o '" tie zoals in gJlfiek 1 ~s gedaan het aantal theoretische schotels te

vin-- / / den. Voor het rectificeergedeelte zijn 22 theoretische schotels nodig, ,// voor l;let stripperg~dèel te 8 om te komen tot een alcoholpercentage in de . spoelLng van 2.10

%.

Be,'ling doorsnede van de kolom.

~

=

~

mol 22 4 273 +T

J:. . , . 273

v gas

2 1 1

(10)

(11)

- 6 - , . - - - (

Destillatie is mogelijk in een kolom met!;teSSCh,

otel~

.

~

.

We kunnen de afstand der schotels nemen 0 cm) en-'a:ä-diameter

klokje op 82 mm. - - )

De maximum toelaatbare g 'd wordt v ~~na-Kirschbaum

_ 3,4 '

l .

L\H

vmax - d

2/3

eD

eL

=

820 kg/m3 g en

en

= 1,15 kg/m3

van het

Voor de maximum toelaatbare gassnelheid vinden we zo 1,0 m/sec.We hebben de kGlom berekend met een snelheid van 0,8 m/sec. Bekijken we het

scho-telrendement s als functie van d en als functie van v s (fig.188 en

fig.191 litt.4) dan vinden we o~eveer 0,8. Deze is ecH~er bepaald bij

oneindige terugvloeiverhouding.Ook blijkt het rendement nog sterk van

het alcoholpercentage op de schotel af te hangen. Een waarde voor s van

0,6 over de gehele kolom is vrij redelijk. Het aantal practische

scho-tel wordt ntheoretisch =8 + 23 \ ' ( ')

o

6

=

52. ~( v' cl {,W/(lJI, "Qv,·

De hoogte vansde kolom wordt ~2 X 0,2 = 10,4 m . ( ("( r-.( ~(tI tt.. ' it· I

-tI i c ( - ' ~J 'l, 0 ?,)" (1

; \J I , . t{L1(t·<1... • , {;t

De warmte balans over de kolom. ;." VJ ( ~ 0 t W I v

De voeding wordt in de refluxkoeler voorvörwarmd op 700• De spoellng U

. - - - r R ~.~ verlaat de k060m op 100 .De kiblom wordt verwarmd met

1.;) k stoom van 105

c.

i--'--"-...L~

3

6 Gegevens s.w. 94% alc. 0,62 kcal/kg

5.~~ ~ s. w. 92% alc. 0 , 6 3 " "

/w_J s.w. spoeling 1 , 0 0 " "

'I----.!...:.s---.W-lf.~63 s.w. voeding 1,01 ft 1"050 535 kcal/kg

verdampingswarmte Jttoom bi~

" 94% alc. bij 79 226 kcal/kg

Het hoeveelheid stoom kan met de warmtöbalans berekend

worden. Stel dat er x kg stoom van 105 nodig is.

Massa-bians

----~

-==--~

tem • Voeding 1400 kg Stoom x kg 10570 0 141 kg g Spoeling(1234 + x) kg

In

F : 1400 x 70 x 1,01

=

99000 Stoom: 535x 00 in kc 1 h. Uit top D 25 x 79 x 0,62

=

1200 kcal/h. Refluxverh. 38,84 in koeler 39,84 x 25 x 226

=

225100 topA 141 x 79 x 0,63

=

~OOO Bodemproduct: 100(1234 + x) 1,00

=

123400 +lOOx 99000 + 535x= 356700 + lOOx x = 592 kg/he stoom

De spoeling verlaat de kolom op 10000. Van de~~mte !jL met eenewar~t~

pomp nog iets t~~~~nn~~. We voeren stoom toe van 10 ata (179

0)

Uit he~ on~spanningsvat wordt doorode pomp nog stoom gehaald. De spoeling verlaat het ontspanningsvat op 75 O. Dan kan ze nog voor verwarmings-doeleiden wOFden gebruikt zoals b.v. de verwarming van de ketels voor de gistbereiding.

(12)

,

'"

_,

"

, . -....,..J . 1. j <. \

~\

>-I • I

~

I

~

I

~ ~ , .k • l

I

:

0/

i

./

,

J-{,

I

(13)

.

'

·'

~

!~~=~=!~~!~!~~~

7

-Gegevens hierover zijn ontleend aan litt.6. De voeding bevat 0,03% foezelolie

Het destillaat D. 0,02% foezelolie

Het destillaat A. 0,15% foezelolie

De 21ste schotel vanaf de top bevat volgens Kilp 30 mol% alcohol. Dit

!h~~~~

-

à:~

~

~~~o~ä~~~ó~

,

}~~ihefa

--

t!~ê:

~

'

~~

'

~ä~~~~~~~r

'Na

?

rekenen we alsof de foezelolie zuiver amylalcohol is. Gegevens over ont-menging van het ternaire systeem water_aethylalcohol-amylalcohol zijn

ontleend aan litt.7 en uitgezet in grafiek 11.

?

De ontmenging is maximaal voor x lc ~16,5 gew.%. Daarbij behoort 6,5 gew.

%

foezelolie. a • ~ IJ

De afgetapte vloeistof bevat 40

%

alcohol

18

% amylalcohol

42 % water

Stel de x-voudige hoeveelheid water is nodig om tot de maximum ontmengings-concentratie te komen.

6,5

=

18/1 + x x

=

1,77

Na ontmenging ontstaat een product met 6~fo foezelolie ep één met 3%

foezel-olie.

Stel van het eerste product ontstaat a kg./ kg. afgetapte vloeistof

2,77.6,5 = 65.a + (2,77-a).3 a= 0,156

/'1/ kj x." o,/~

We kunnen de foezeloliebalans over de ge-, ~~

hele kolom opstellen. ~e nemen,,_~~.R._dat v;J,J\t,..

A~~~

,

~3e i~7h l~~

-

~söle.l~pi~~~

!i

~

· ~t.

"

"'

j

(1.1

_'1\

}ç(;

_:

iJr L -- r -' geldt:

F.xF = A.xA

+

_D.xD

+

_C.xC

1400.0,03 = 25.0,02 + 141.0,15 + 0,156.C.65 C

=

2 kg /h.

In de kolom stroomt terug 5 kg/ho Dit E.

ro-duct bevat 84% water, 13% alcohol en 3% foezelolie. Het wordt op de 4e schotel van het strippergedeelte, geteld vanaf de voedingsschotel ingevoerd.

Er ontstaat 0,35 kg/h. foezelolie. Samenstelling foezelolie

65.%

water 18%

alcohol 17%

Litteratuuroverzicht.

1. G. Foth. Handbuch der Spiritusfabrikation 1928

~ 2. L.F.

&

M. Fieser Organic Chemistry sec.edition 1959, 486-489

3. H. Ost Lehrbuch der chemischen Technologie 22e druk, 763-768

4. E. Kirschbaum Destillier und Rektifiziertechni~, Springer Berlin

(1960)130,164,165,270-277.

5. K. Thormann Destillieren und Rektifizieren 1928, 64,65,67,93-99

6. W. Kilp Zeitschrift fur Spiritusind. 1927, 20,21, .

7. E. Fontein Z. Phys.Chemie 73(1910) 226.

(14)

- 1 a

-AANVULLING

==========

Gistingssoorten - mechanisme. bij pag.2.

De belangrijkste gistsoorten behoren tot het geslacht saccharomyces.

Voor de vergisting van suiker is nodig de saccharomyces cerevisiae. Gist bevat veel enzymen. Sommige enzymen vereisen een andere stof'

om hun specifieke werking uit te kunnen oefenen. Anorganische zouten z.g. activatoren voldoen dikwijls, soms Zijn echter ook ingewikkelde organische moleculen - co-enzymen - modig.

Gistsap blijkt door dialyse te splitsen zijn in twee fracties .Na

splitsing oefenen ze geen van beiden een vergistende werking uit. Vergisting is alleen mogelijk door gecombineerde werking van een

enzymatisch proteine en een co-enzyme- dat geen proteine bevat.

Het coenzyme-systeem van gist bestaat uit cozymase en een

evenwichts-mengsel van het ademylzuur-systeem. Cozymase komt voor een

t

kg voor

in verse gist. Het kan voorgesteld worden als

- diphosphaat -Ribose -nicotinamide.

Het gist-adenylzuursysteem komt overeen

met het linker gedeelte van de cozymase. Het

is een systeem van drie componenten. De andere twee Zijn di- en tri-phosphaatver-bindingen

is als volgt voor te stellen.

(adenosine) OH _ _ --~~ I Menine-rribose' -O-f-OH o adenylzuur Olj Otl I . I adenine~ribose- O-~-O-P-OH iI _o ₀"

adenosine diphosphorzuur (ADP)

01/ OH OH I I I adenine-ribose-O-P-O-P-O-P-OH " ,/ )1 o 0 0 adenosine-triphosphorzuur (ATP)

Het systeem is een bewegelijk evenwichtsmengsel dat als drager voor

phosphorzuur optreedt. De lagere adenosine-phosphaatesters treden als

acceptors op, de hogere ester als donors.

Verder komt in gist nog voor een coenzyme carboxylase. Het bleek te

zijn de diphosphorzuurverbinding van thiamine (vitamine BI)

Op pag.2 is het gehele schema voor vergisting met namen van enzymen

(15)

,

- 2 a

-Oonstructiemateriaal - bij pag.3

Rot,>lll~ "

al

De voorgistings- en de gistingsketel kunnen uitgevoerd worden inYStaal~

Het gistbereidfungsgedeelte moet uitgevoerd worden in koper. Van

cor-rosie wordt nergens last ondervonden. Alleen het ontstane

barnsteen-zuur zou corroderend kunnen werken. Dit is echter in een Zeer lage

concentratie aanwezig. Grootte fabriek.

=======:=:==========

We willen een fabriek ontwerpen met een productie van 4000 1 alcohol

per dag. Bij redelijke werking van een alcoholfabriek ontstaat 66 kg

alcohol per 100 kg. zetmeel. ( theoretisch 71 kg )

Ontwerp stomer. - bij pag.3.

======:::=======-=

Volgens het tijdschema op pag.3. kunnen we met 10 charges per dag

wer-ken. We moeten een atomer hebben die 400 kg zetmeel per keer verwerkt.

Is het z3tmeelpercentage van de aardap~glen 18% en het stortgewicht

700 kg/m ,dan is de inhoud van de stomer minimaal

~

xl~~ x~

x 100 = 5000 1.

De ontworpen stomer heeft een inhoud van 5300 1.

benodigde hoeveelheid stoom:

De aardappelön worden van 20 op 1400 0 gebracht. De s.~. ervan is

0,9 koal/kg. O. De condensatiewarmte van stoon bij 140 is 510 kcal/kg.

Voor 3300 kg aardappelen is nodig 3300.

;ig·

O,9

=

700 kg stoom.

Ne-men we voor verliezen nog 100 kg stoom dan ontstaat pep keer

3300 +700+100 =4100 kg. beslag dat O,l8x 3300 = 600 kg.zetmeel bevat.

Ontwerp voorgistingsketel - pag.3,4

=====================================

In 1 uur tijd wordt 4100 kg beslag toegevoegd. De temp. moet 60°0

zijn. Er moet afgevoerd worden aan warmte

4100.1,01.(140-60) = 330.000 kcal/ho

Dit gebeu,rt met een exhauster.

De

getekende exhauster heeft een

capaciteit van 1020 I/min. Het is een conoidale fan van

i

pk.toeren-tal 690/min.

De dichtheid van stoon bij 60° is 1,673 kg/m3 • Er kan

max~maal

aan

warmte worden aigevoerd 1020 • 1,673 ö 600 kau/min = 6.10 kcal/ho

De verdampingswarmte van water bij 60 is 600 kcal/kg.

Er kan dus genoeg warmte worden afgevoerd.

We beschikken nu over stoom van 60°0. Dit kunnen we toevoeren aan een

warmtewisselaar om water op te warmen. Is de inlaattemp.van het

koelwater 10 0 ( een alcoholfabriek uitgaande van aardappelen werkt

alleen des winters) en willen we water

van

4000 hebben ,dan moet het

uitwisseleBd opppervlak berekend worden. Stel verder dat de stoom de

w.w. op 50 0 verlaat. 330 000

De totale geleverde warmte is 330000 kcal/ho d.i. 600 kg.water.

(16)

•

3a

-3

gg

_ó

OOO _.cHO. (60-50) + 330000 = 330000 kcal.

2

Stel koelen met 1" buis.

& . De totale war..teoverdrachtscoefficient is 300 kcal/m2.oO.h.

~Tlm = 30

A

=

330000

=

40 m2

30·300

2

lil-buis heeft een oppervlak van 0,08 m /m.

Benodigd

6

0

_,

08

=

500 buis.

Verticaal 20 buizen van 1 m lang. Dan zijn 25 rijen buizen nodig.

De voeding van de voorgistingskuip was

600 kg zetmeel per 4100 kg. beslag.

Er verdampt bij koelen tot 60°0 550 kg. water.

Verder wordt in drie porties met tussenpozen van 20 minuten

toege-voegd 105 kg mout,terwijl 10% van het beslag doorgevoerd wordt naar

de gistbereiding.

In de voorgistingskuip hebben we dus in het totaal te versuikeren

0,9 (4100-550) + 105

=

3200 kg beslag. Dit bevat 570 kg. zetmeel.

De ketel volgens het schema heeft een inhoud van 3800 1 en is dus

zeker groot genoeg.

In de ketel is een roerinrichting aangebracht. Deze moet mngeveer

60 omwentelingen p9r min. maken.

Nadat alle beslag in de kuip is gebracht laat men nog drie kwartier

reageren. Dan heeft ongeveer 80% van de zetmeel zich omgezet in maltose. De rest is overgegaan in dextrinen. Dextrinen worden echter wel vergist.

Dit beslag moet daarna in ongeveer een kwartier naar de gisbingsketel

worden gevoerd. Tegelijkertijd moet afgekoeld worden tot 18

tijdschema vullen en koelen tot 6000 1 uur

3

reageren .

f

uur

legen ~ uur

totaal 2 uur.

De voorgistingsketel is dus korter in gebruik dan de stomer. We

kunnen dus met één voorgistingsketel volstaan.

Bij het verlaten van de voorgistingsketel passeert het beslag een zeef

waar de laatste vaste delen uit het beslag worden gehaald.

Ontwerp koeler tussen voorgistings- en gistingsketel •

=============================~======================

We maken bebruikovan een pijpenkoeler_öDe intredetemperatuur van

het beslag iÖ 60 , de uitEredetemp.18 0 .Het koelwater gaat in de

koeler Op 10 ,eruit op 30 •

De totale warmte stroom in de koeler is

~w

=

3200 x 1,1 x 42 x 4 = 566000 kcal/ho

(17)

..

•

- 4a

-Totaal koelend oppervlak A - 566000

=

66,5 m2

- 500.17

Nemen we 1" buis dan_~ee~t dit een oppervlak van 0,08 m2/m en een

doorsnede van 0,05.10 m

We nemen een snelheid in de buizen aan van 1 m/sec.

Er stroomt 3200

=

3,55 kg/sec

=

3,55.10-3 m3/h

900

De totale doorsnede moet zijn 3,55,10-3 2 m

We hebbennodig 3155.10-3 ₌ _{7 buizen.}

0,05.10-2

661

2

Totaal aan buis nodig

0,08

=

840 m.

We moeten een koeler ontwerpen van 7 bundels,lengte 120 m/bundel.

Bereiding gist. bij pag.4

===========================

De versuikeringsketel wordt verwarmd met waten van 80oe.met behulp

van een apiraaÓ • Na böeindiging van de versuikering moet worden

af-gekoeld van 63 tot 50 C. In het schema is aangegeven hiervoor een

pijpenkoeler. Economischer is het om koelwater op de verwarmingsspiraal

aan te sluiten.

Destillatie. bij pag.5 en 6.

============================

De voeding voor de destillatiekolom bevat nog vele andere vluchtige

bestanddelen. Zij komen echter in kleine hoeveelheden voor.

Per 100 g"'alcohol ontstaat 0,3 tot 1 g.foeze1olie.

W.Ki1p voerde een destillatie uit bij een oneindige

terugvloeiver-houding en bepaalde de samenstelling op de diverse schotels. Hij geeft voor het gedeelte boven de voedingsschotel.

schotel alcohol

%

foezelolie

nr. g~% hoeveelheid alcohol 1. 8,65 2,587 2. 57,60 30,775 3. 65,40 28,694 4. 69~20 23,770 5. (-,~ 72,30 18,990 6. 74,60 14,470 7. 77,10 11,125 10. 83,80 3,685 14. 88,70 0,838 18. 90,50 0,314 22. 92,40 0,162 26. 93,40 0,071 30. 93,80 0,022

In het algemeen wordt gewerkt met kolommen die 30 schotels boven de voedingsschotel en 16 schotels onder de voedingsschotel bevatten. De komt dus vrij goed overeen met de 52 schotels die door ons Zijn gevonden.

Volgens waarnemingen van Kllp bevat de spoeling practisch geen xXBE

(18)

...

•

5a

-Aan de top wordt 25 kg/h alcohol afgetapt, terwijl enkele schotels onder de top 141 kg/h wordt afgetapt. Naast alcohol komen nog vele andere vluchtige verbindingen voor. Het merendeel hiervan gaat over

de top de kolom uit, terwijl een ander gedeelte in de foezelolie aChterblijft. Vandaar dat de alcOhol die enkele schotels onder de top afgetapt wordt vrij zuiver is. Ze bevat veel minder vluchtige verbindingen, echter wel iets meer foezelolie dan het topproduct. Als zeer vluchtige verbinding komt voor aceetaldehyde kpt 20,8° C. Dit gaat practisch volledig over de top.

De foezelolie uit aardappelen bevat per 1000 g. n-propylalahol 68,54 g. iso-butylalcohol 243,50 g. amylal<Xholen 687,60 g. vrije vetzuren 0,11 g. vetzure esters 0,20 g. furfurol-basen + heptylalcohol 0,05 g.

Volgens de onderzoekingen van W. Kilp bevat de uitlopende spoeling

~een aet~lalcohol noch foezelolie. Ze bevat echter wel iets acetaal.

(kpt. 104 C).