Biochemische bereiding van azijnzuur

, .1 . ___ . ._. _ _ __

,":':"r

_i

i

_-, /

0

-I n hou d: Inleiding

Kort overzicht v.an het fabricageproces Bespreking. en toelichting wringer le-fermentatieketels 2e -fermentatieketels wachtbak azijnzuurgeneratoren oude systemen snelazijnme thode generatorwerlcwij ze Hromatka-systeem vóór- en nadelen be spreking, generatoren wacht- en verouderingstonl~s filtratie,.flesscnvulling en pasteurisatie tlateriaalbalans e.d. berekenigg koelspiraal 1i ttBratuur blz. 1 2 3, 3 4

5

5

6 6 6 7 7 8 9 10 11

13

14

17

F A B R lEK S S C HEM A voor de biochemsche bereiding van A Z IJ NZ U U R.

J.H.

'Wan de Pol, J.W. Frisostraat

9,

Delf.t. september

1957.

Azijnzu~ weL!d Viroeg~L! ui tslui.tend met behulp van a1M.jnzuur-bacteriën bereid. Sedert

1920

is de productie van synthetisch

a~jnzuux snel toe~enonen. De pr~s van de laatste is. door goed-kope grondstoffen en grot.ere reactiesnel:Q.eid lag,er komen te lig-gen dan .. die van hiocheIldsch bereide "natuur"-azijn.. Hi.erdoor.. wordt de laatste praktisch niet me.e~· gebruikt in de chemische industrie, . wai..l.r azijnzuur toch op grote schaal' toegepast wordt .•

- _. .

.

Als ~evol~van de bereidings\~jze be~át de natuuraz~n allerlei reul~- en sma81cstoff.en, . reden waarom men deze in het, algemeen bij de productie van voedingsmiddelen en als huishoudazijn verkiest boven de synthetische az~n. Bovendien'moet in sommige landen (bijvoorbeeld in de Verenigde Staten vàn Amerika) azijnzuur voor

de

c<?ns~ptie

v.an biologische oorsprong zijn,

1

zodat daar van

dé synthetische Ll.zijn geen concurrentie te duchten 'is.

Men kan voor de biochemische bereiding van azijnzuur van ver-schillende grondstoffen uitgaan. De'z.e moeten bevatt.en alcohol, of suikeL!s, die tot alc,ohol ve rgist kunnen worden, tervlijl tevens voedinzsstoffen aanwezig noeten zijn. Bij appelsap, wijn,

druiven-sap 3 mout, melasse, honing en sap van gewee.kte, gedroogde vruch-ten' zijn er voldoende voedingsstoffen in de uitgangsstof aanwe zig. Gaat men uit van verdunde g~destilîeerde alcohol, dan moet men groeistoffen, in de v;orm V.Ull gistextract bijvoo-rbeeld en

2

-Deze spritaz~n hee~t minder aroma dan azijn van andere grondstof-fen. Tenslotte maru~t men nog speciale àzijnsoorten doox kruiden,

specerijen of knoflook uit te treldc.èn net wijnazijn.

Het. g,ehalte aan azijnzuur in azijn voor consumptie variëert .•

,

Het is in Nederland vastgesteld op 3 tot 4

%,

in de Verenigde;Staten moet azijn tenminste 4

&

azijnzuur per 100 mI bevatten. Door

nauw-keuri&e analyse is na te ga.:Jl1 met we.lIee azijnsoort men te doen heef.t. Een karal~teristieke verbinding van biochemisch bereide,

a~jnzuur is acet~methylcarbinol. Synthtetisch bereide azijn

be-vat steeds merkbare hoev;eelheden mierenzuur.

In het algemeen zal het niet meer" rendabel zijn een nieuwe fabriek ter bereiding van azijnzuur op de bioc~.hemisc.he wijze op te

zetten. Slechts in landen met bijzonder goedkope grondstoffen (wijnoverschotten) of. landen, "wao.rin alle azijn voor de consumptie van biologische oorsprong moet zijn (zie boven), zal b~ochemische

a~jnzuurproductie lonend kunnen zijn. Het fabrieksschema geldt

dan ook voor. de V"erenigde Staten, en als grondstof wordt appel-sap gebruikt, daar de mee.st gebruikelijke uitgangsstot.. Het is het enige ruwe product, dat doa,r de azijnfabrikanten zelf gefermen-tee.rd wor.dt). Andere alcoholhoudende vloeistoff'en" kunnen door

de f.abrikant worden aang53koe:ht. en ool~ op de ze wijze worden omge zet. Kort Ov;erzicht. v;an het fabricéi&eproces.

Slechte kwaliteiten appels, schillen of klokhuizen worden uitgeperst, het verkregen appelsap ge~iltreerd in

le-fermenta-,

tieketels • Hier. wordt gist toe g.ev.:oe gd , waardoor de hexosen voor het groo.tste deel in

3

tot

7

dagen omgezet worden. Vervolgens

3

-pompt men het sap met de gist in gesloten 2de -fermentatielcetels, waarin de ~est van de suikers ge~urende enlcele weken in alcohol geconverteerd wordt. De &ist bezinlct tenslotte, en de gevormde

\

appelwijn wo~dt verpompt na.:.U' de wac:htbaJ:~, wa.:.U' hij met azijn tot, een concent~atie v;an 1

%

ZU'Ll!~ vermeng.<i wor<it., om bacteriële infec-·ties teGen te gaan.

In de generáto~ vindt vervo~gens in 10-15 uur de oxydatie

~

van alcohol tot azijnzuur plaats. De, azijn k?D., om het aroma,te verbeteren, enige t~d in tarucs worden opgeslagen (veroudering), en wordt damma g~filt~eerd.. Vanuit een voorI!aadbak worden de flessen gevuld, die tenslotte ge~asteuriseard worden.

Bespreking van en toelichting op net schema.

Wring~r Er zijn twee, van dEiz.e wringers, die het ,sap uit de vruch-, ten persen. Een wringer v:erdient wa.:.U'schijnlijk de voorkeur boven )~r

~ ~.'

een hydraulische pers, ondat bij' de laatste mee.r mensen nodig zijn. . De pulp kan eventueel nogmaals gepErst worden. Deze bevat nog,.

veel voedingsstoffen, en zou als v;eavoer gebruikt kunnen worden.

f'W'IIIv-Appels bestaan voor ~

90

%

uit water, zodat er- relatief weinig pulp ontstaat. Het sap, dat nog ee;n gedeelte van de vaste stof zal bevatten, wordt opgevangen in ean bruc onder de wringer, en

. .

van hieruit gef.iltreerd, na toevoeging v.an een hoeveelheid "filter-aid", ov:er een filterpers met ramen en platen. Bij het begin VCUl

----

de filtratie v:oer.t men de vloeistof, die dan nog niet geheel

helder is, terug. De druk, d o o r 9 centrifugaalpomp geleverd, zal ruim voldoende zijn. De filterpersen (er mpê~. één reserve zijp)

· ,

4

-bestaan uit vierkante houten platen S3n ramen. Hout heeft het voor-deel boven metaal, licht en dus gemakkelijk hanteerbanr bij het schoonmaken te ·zijn. H~t f.ilterdroes valt bij het schoonmaken door een trechter in vaten .of bakken, op een lagere v~dieping. ( Wordt de fil tratie af.g~broken, dan kan met water nagewassen \ worden.

Ui teraard zijn er v,oo,r de afsc:heiding

v~de

vaste stof nog andere filtratie systemen, en is ook centrifugeren mogel~k. De platen-en-ramen-filterpers l~kt mij echter, in verband met de

aard en hoeveelheid v,an de vascte stof:, een goede oplossing. le-fe'rmentatieketels

j

Het ap~e~sap komt in één van de 6 cylindrische le-fermenta-tieketels • Hierin moet het grootste deel Vian de suilmrs verg_ist

"'0. \

worden tot alcohol. Men v,oeKt daartoe enige volumenprocenten gist toe (2-5

%).

De v,eIg,isting verloopt het bes.t bij ca. 300_{0. Hoewel}

een temperatuurv,erschil van enl{ele graden niet veel uitmaruet, z~n • de fermentatieketels toch v,oorzien van een stel ui tne6m.bare koel-buizen. Deze uitneembare huizen hebhen het voordeel bOJven vaste koelspiralen, dat ze na demontage gemrudcelijle te reinigen zijn .

.,

Door. de krac.htige groei Vian de gis.t is de temperatuur van 2.S'"

C

j ),i~~ c\.oorJ ••

weldra bereikt; tevens behoef:b'.men @en bacteriele verontreiniging te vr.ezen, zodat de lcetels van boven open kunnen zijn.

Het vrijkomende kooldioxyde wordt niet 'opgevangen in azijnfabrieken, in te;::;er;stelling tot gist- en alcoholf abrieleen, waar.

.Ç02-a:fschei-ding wel lonend is. .

Elke tank is v,oorzien v,an'een niveaumeter en een afvoer _, op het laaKste punt om de taIlle te kunnen .sc.hoonmrueen. Ook de andere,'taIlles en vaten in de fabriek z~n hiervan voorzien.

5

-De mechanische niveaurneteT, welke reageert op drukverschillen, is te v,ffi'rkiezen bov;en het normale peilglas • .tiet laatste heeft namelijk het nadeel, dat de vloeistof daarin min of meer afgeslo-ten is, waardoo,r licht bacteriële iç.f.oe:ti.c:s këlhn.i~Yl· optreden. Bij de azijnzuurgenerator heef'.t. een peilglas' nog een ander nadeel (zie blz. la).

2.~~ferm..entatieketels

.

---'

---Voor. de v,olledige vergisting van de hexosen is een langere

t~~ nodig. Daartoe wordt ,de vloeistof met de gist gepompt in één _, van de tien liggende cylindrische vaten. Deze vaten moeten van boven gesloten zDn (op een ontluchtinG na), omdat anders gemrucke-lijk bacteriëil\'\~~(!.H~t. kan plaD .. tsvinden. Door de afsluiting van de

.'"

lucht kunnen' aerobe bacteriën zich niet ontwikkelen. Mocht men ~ nog last hebhen van bacteriën, dan kan m.en zwaveldioxyde

toevoe-gen (tot 100 ppm) , dat g.iftig is voor bac~er.iën, doch niet vöor 'gist. Voordat m..en de z.e met S02 behandelde vloeistof kan beënten

met azijnzuurbac.teriën,. moet men de appelwijn eers.t mengen met

onbe-~I

.

handelde az~n (ar met lucht, het SÜ2 v,erw~deren).zie aanvulling b~z 12 Wachtbak

.)

---Na volledige f.ermentavftie kan. de appelwijn in de wachtbak worden §;.epompt voor de omzetting in azijn. Om alle andere micro-biologische omzettin~Bn te stoppen, voe~t men nu aZDn toe, tot

de concentratie aan zuur 1

%

bedraagt. Eventuee;l kan met een lcleine hoeveelheid water het alcoholgehalte z~ gf3reg.eld worden, dat na oxydatie het gewenste aZDnzuurpercentage bereikt wor~t. _1.. Inplaats

t

")

. .}-' .

.

~~.

6

vooa::'. g~bruik verwijderd moet worden.

Het verloop van de reacties volgt men door de vloeistoffen te onderzoeken op suiker-, alcohol- en azijn zuurgehalte , resp. door

bepalin~ van het aantal graden Brix of de draaiin&van het

polari-satievlalc' (direct of na inversie), destillatie na neutralisatie met loog, en titratie.

11

-i:l

ç~

A~jnzuur~eneratoren) )

De

oudste az~nzuurgenerato~en bestonden eenvoudig uit houten .of stenen vaten, watlrin zich op de wijn een huid \ran o. él.

azijn-zuurbacteriën v:or.m.de (Orléans-werkwijze); deze werd door Pasteur . _{. - - - _ . _ - _ . -}

-ver.beterd door ligg,ende v::aten te nemen, en de huiQ over toe enten.

B~

het

p~oces

v:an

Bo~rhive g~bruikte ~en

\raten met vulmateriaal

(~ijv;oorbeeld bewce~crullen), de vloeistof werd elke twaalf uur van het ene in het andere Vrat overgepompt.

Michaëli.ê. ontwierp een werkwijze met. draaibare v:aten, die voor-een deel met hewce}llcrullen waren gf;lvuld 0 Van tijd tot tijd werden

de v:aten gedraaid.

Men y.erl~ee~ op deze w~ze slechts lage opbreng$ten, omdat de aerobe azij~zuurbacteri~n niet voldoende +u~ht kregen. Tegenwoordig wordt geen az~n meer op één van deze manieren gemaclct.

De volgenàe procédé's worden no~ wel gebruikt:

Dat van Schützenbach, ook wel snel.ê:.z~~ethode gf;lnoemd.

Hierb~ worden de beukenspaanders niet gehàel onderg,edompeld, maar overspeeld met de alcoholhoudende vloeistof, zodat de lucht, die door. openingen onderin het vat wordt aangf;lv,oerd en door de ont-wDdc.elde wárI!lte naar boven stijgt.~ in goed contact komt met de

bac-?

teriën op de

-7 -

~~'

krullen. De

Àoeve~eidVloeistof

wordt zo g~regeld,

dat alle alcohol is ontg.ezet in de uitstromende azijn. De vaten kan men niet te .groQ;t malcen, om.dat dan de temperatuur te sterk oploopt

("Ic.. t-il c~

,

doo-rTgeringere ·uitstraling, waardoo!r het rendement kleiner wordt. Condens.atie van de vloeistof. uit de ontwijkende lucht is lonend, omdat veal m.eer dan de theoretische hoevee.lheid lucht, die voor de oxydatie nodig is, langsstroomt.

Gene~atorw~rkw&z:Ë.' of het ~st~eE.!. van Frinz.s-!.. Het vers.chil met

het vorige systeem is, dat hier de vloeistof wordt rondgepompt. Hierdoor kan men een g~otere opbrengst verkrfjgen, terwfjl men tevens de vloeis.tof in een warmtewisselaaJ2 koelt, zodat grotere genera-: toren gebruikt kunnen wor.den. Voor. de luchtaanvoer wordt een venti-lator ge bruikt. De op brengf3ten worden bijna tweemaal zo ~oo.t, als men de lucht, voordat deze in de generator komt, laat borrelen

door een wasapparaat , waardoor. een deel van de rondg~pompte

vloeistof loo.pt. Als v:ulmateriaal voldoen op de juiste wijze

ge-- ge--

-

-schaafde beulcefillcrullen. het best. Echter kan men ook andere vul-stoffen gebruiken.1

De laatste beide methoden wordàn voor de biochemische azijnzuur bacteriën bijna alg,emean toegepast. Enlmle jaren geleden

t • .

is echter door Hromatka en Ebner een nieuwe bereidingsw~ze ing~­

voerd~J1waar.bfj d~:z~nzu~bact:riën

in de vloeistof. groeien zonder dragermateriaal, waarb~ voortdurend lucht ingeblazen wordt.

Dit "slibrrlerses Gärverfahren" of " submerged fermentation" (er schijnt: geenJ.:Nederlandse term voor te bestaan) werd reeds lang, toegepast voor de groêi van anaerobe microörg,anismen, en later

8

-ook ontwild~eld voor facultati~f ae~obe or~qnismen. Het gaf echter I!io'eilijkheden azijnzuurbacteriën, die obligaat c:l.:leroob. zijn te

laveken in een vloeistof, omdat, zoals uit onderzoekingen van Hromatka c. s. bleek, de ze bac,teriën zonder· zuurstof ~eeds. na één minuut gedoo.d zijn. Men m.oet er dan ook op letten, dat bij dit

systeem op ellte plaats in. de v.loeistof voldoende luc:ht aonwezig is, omdat in de z.g. ttdode hoeken" de bacteriën ,langzamerhand alle afsterven en de reactie aldus tot stilsta.nd kont.

De v.oor.delen v:an het hier. toegepaste systeem. van Hromatka boven dat van Frings zijn:

~}

- men heeft. aanzienlijk minder ruimte en.Linvesterings ... kapita.31 nodi&

geen lange tijd nodig voor het lcweken v.an voldoende bacteriën

(

van de ene op de beuke~a'ullen, az~nsoort en geen m.engsoorten bij de overgang. op de andGr.e. - geen vulmateriaal nodig, dat bOViendien niet kan!lver.slijmen'~· door

de kapsels V:aIl Acetobacter xylinum.

- gemakkelijker. steriliseer.ba~lr

- hoger· rendement.

Enige nadelen, die echter vooral b~ extractr~ke en alcohol-arme vloeistoffen niet tegen de voordelen opwegen, z~n:

mee~ ver.mogen no~ig voor· roerder etc. (~5 kW)

gevoeligheid voor onderbrek;ingen in de luchtstroom _,

teruggang v.an het rendement b~ zuurconcentraties b~en 11% mee.r. voedingJ3s.toffen nodig bij de verwerking van sprit azijn filtratie s'teeds noodzalcelijk, door sterker troebeling,

\

~

'9

-BesprekinG v.an de gebruikte generatoren (4 stuks).

Omdat de &eneratoren voor de azijnzuurbereiding, vo:Qg,ens: .H.romatka

bij g~elijke opbrengst..:!: lQ-maal kleiner zijn dan die, gevuld met

beulm;JIUcrullen, is het nogelijk ze van roestvrij .staal te maken, wat. boven het gebruik van hout. duidelijlce voordelen heeft. P01p.pen e. d.

worden ook Vrul roestvrij staal g,emaakt, to..nlcs voor ver..oudering.

(zie verder) en opslag, kunnen. ~c beter bestaLUl uit ijzer of. alurrinium., bekleed met kunststof. Andere

constructie-~

materialen zijn: glas, har.d rubber, siliciumstaal (met 13-14

%

Si), ceramische materialen en hout.

Als de alcohol in een ~enerator in ~z~nzuur is omgezet, tapt men niet meer dan 60

%

v.an de inhoud af; de rest dient als ent voor de volgende hoevèelheid alcohol. Stelt men een generator in , b~drijf, dan kan men bijvoolrbee~d enten met. beulrnl1krull.en uit ee.n

Fringsgenerator. De P.lee:st, g.ebruikte bac;teriestaI!lP.len zijn ilanfie soort Acetobae:ter ac;eti, zuivere reincultures wordenechter niet, gebruikt in de az~nindustrie. De optimale temperatuur voor de azijnzuurbereiding lig:t iets beneden de temperatuur, waarbij de bacteriën de alcohol het snelst omzetten, omdat bD lag~re tempe-raturen de opbrengst groter en de verdampingsverlie zen kleiner

zijn. (condensatie van de verkregen dampen is niet lonend). De

I

optimum.temperatuur hangt

af.

van de concentratieS: aan alcohol o en azijnzuur. voor azijn met 5

%

azijnzuur is' deze ongeveer 32 C. De·temperatuur wordt g,eP.leten en àutomatisch geregeld door de koelwaterstroom . Bij een charge. is de begintemg,eratuur uiteraard

lag~r, z~ wordt echter snel hoger door de reactiewarmte.

.

10

-voeren in het midden van een roerder met scho~pen op de bodem ván het vat. De roe:cder zuigt de lucht a311 en verdeelt hem

gelijk-matig door de gehele vloeisto~ in f~ne belletjes. Het is econo-mischer steeds een bep~alde hoevee.lheid lucht toe te voeren, die

L

~l~

de zuurvorming beperkt (tot ca. 8 g azijnzuur per 100 mI oplossing per. dag) dan de groei v;an de bacteriën - ~n de zuurvor-ming - exponentiëal te laten toenemen tot ee:n eindwaarde van.

35

d

az. zuur peL' 100 ml per dag. Men vul

i?

de generator voo~ driekwart met vloeistof, de rest v;an de~,ruim.te wordt dan ingenomen door"

~ucht. Bov;enaan bevindt zich een roerder, die het schuim, dat

gevormd wordt, stweslaat, zodat de lucht weinig vloeistof mee-voert.

Aan de, g~nerator beVJinden zich nog een kijkglas, mangat en eeen niveaumeter (vooral geen peilglas, omdat hie:cin. geen lucht zou komen). De koelwater- en luchtstroom. meet men met rotametera. De lucht. word.t g,ef.ilt:ceerd. 0111. vlieg,jes e.d. tegen te houden.

Wacht- en v;eïJouderingstanks.

De in een gen<3rator gevormde azijn wordt in "één: vari~de-~tien:,:..; , .. wacht- of verouderingstanles gepompt. Het komt de smaale en het

aroma van de azijn ten goede, als men azijn enige tijd laa.t, "verou-deren". Het mechanisme van het v.erouderingsproces is niet geheel beleend. Evenals bij het ve:couderen van wijn spelen esterif..:vicatie-reacties een gro~e 'rol. In v.eel gev.allen neemt men met een mindere kwal i tei t genoegen en ~aD. m.en de azijn diirect verder verwerken

en afleveren. Een gedeelte wordt 'gebruikt voo:c desinfectie van de appelwijn in de wachtbak (zie b~z.

5).

11..

-Fil t:catie, fless.envul~ing). en pasteu:cisatie.

. Filtratie 'Van, de azijn is welhaast noo;dzakelijk om de troe-beling, grotendeels bestaDnde uit bacteriën, te verwijderen. Bij de andere me·tJhoden YaIl azijnzuurbereiding is filtratie bijna nooit 'nodig. Voor. de filtratie' wordt een houten platen-filterpers:

gebruilet , met k:caantjes aan de platen, zodat de helderheid

gemalc-I

kelijk gecontroleerd kan worden. De filterpers , waarvoo,r eenzelfde

r-.,,~

~

schoong.emaalct.

,!n reser'Ve moet worden gehouden, behoeft niet., dikwijls te worden \

~

/ ' De azijn k01!Jlt terecht

è'tn.

een vo o:craadtank , van waaruit hij

ver-deeld wordt o'Ver drie automatisc:he vulapparaten voor flessen, welke: slechts sc,hematisch aangegeven zijn. Eventueel zou men de

azijn 'ook. in groter.e fless,en of v.:aten kunnen afil.ev.:eren, voor, indus.triële v,erwenking in voedingsmiddelen.

Pasteurisatie is zee.r. gewenst, omdat anders opnieuw een, ove-rigens ongevaarlijke troebeling van. azijnzuurbac.teriën zou kunnen ontstaan. Ook de onschadelijke azijnaal tjes, kleine wormen, die soms in azijmabrieken voo:ckomen en daç;:azijn er onsmakèlijk doen uitzien, worden ~edood. Eeri pa~teurisatietemper.atuur van 150 OF (66 00) is

voldo~nde, . daartoe wo:cden de fless.en in rekken g.edurende enige

tijd Keplaatst in m.et water. gevulde haleken, die me@worden veI'\varmd. Een thermostaat houdt. de temperatuur van n-et. water op

oy._y;;.i"~ ':1' 70 00. Tenslott.e moet men de flessen nog drogen. en Vt..Ul

etiketten v:oorzien. Er zijn tien van deze balcken.

Een andere wijze van njaateuris.eren was :r.logelijk door de vloeistof te pastel~iseren vóó:c het vullen van de flessen: De gevolgde

:r.letho-, sterili teit .. - -

!

Het pasteuriseren v,an de fless.en lcan ook op andere manieren g.o-schieden, door deze tijdens de pasteil;illisatie op de één of andere wijze te transpor,teJI:'en. Hier,voor is echter. v.eel energie nodig, ter-wijl de investeringskosten hooJg zijn. De ze werkwijze is onontbeerlijk voor, de paate"l.ir.isatie v;an producten als, melk,' voor goede homoge-nisatie en [;elijlanatige, niet te hoge temperatuur, die door draaien of schudden bewerkstelligd worden. Deze eisen gelden niet voor _I de pasteurisatie v.an azijn. Chemisch kan men pasteIl'lriseren l2leiJ

zwaveldioxyde tot een conc.entratie van

50

ppm (vergelijk blz.

5).

aélIlvulling, bij bI z.

5:,

(2e -f e rme nt at ie t anks )

Gedurende de tijd, waa;rin de &isting volledig, verloopt, enig~ -", -,-, weken, bèzinkt ook he,t sediment, dat hoofdzakelijk uit gist bestaat. De &evormde appelw~n wordt uit de tailles gepompt in de wachtrbruc.

\

13

-Materiaaal- en energiehalans voor de ber.eiding. van azijn van 5: %. Alle c~fers gelden~per d~n .z~n ruwe gemiddelden.

Uitgegp,an van, appels.

Hierui t, verkregen: r.uw appelsap pulp

to"v(r~llt~bc:."'J

i~a f,iltratie: appels.ap met 10,5 %(suUers

34 000 kg 30 900 1 en.

3 400 kg

39

200 1

"

filter.droes (zonder filter-aid) 700 kg (hoeveelheid filter-aid empirisch te bepalen)

Toegevoegp., aan gist I 600 - 1 500 kg'

Ontstaan cider met. 4,7 gew.% of. 5,95 vol.% alkohol (r.endement 87,5

%

v.h. theoretiache)

Toegevoegd in wachthak :

aZDn flet

5

%

aZDnzuur water.'

,

Totaal oplosain& van 1

%

azijnzuur en 4,25 vol.%

30 200 1

8 460 1 3 640 1 alkohol 42 300 1 Omg~zet in dezelfde hoeveelheid a4ijn met

5

'%

azijnzuur. en

0,15. vol.

%

alkohoL (rendement. 95

%),

dus

Î

42 300 1

-

---(Ter verge~Dkin& totaal productie in U.S.A. in

Nodig a·:J!). lucht; van 1 ata

~

theor, ·hvh.) Afe;ev;oeJ1q.. uit. reactor (2000 kcal per. 1 alkohol)

1939: 1,3 x 106 1.). 6 300 r.t3

•

Toeg~voerd. aan azijn. bij de patteurisajüe

Sa.menstell~ne; van az~n uit cider:

~---

---azijnzuur

!(;otaal vast.e stof.

as

..

allwhol. (vol. -fa)

glyc.erol . ... me; P205 ~n 100· ml 4,,94 %, 2,54

%

0,37

%

0,15

%

0,30

%

57 mg, 6 3,6. x 10 kcal . 42 300 kcal.

14

-Berekening, van de koelspiraal in ee.n r:~:::.generator.

Bij de ber,ekèningen moeten aannamen ~emaakt worden , die. niet geheel met de realitéit ov.er,eensf:enl.n.en. He.t eindresultaat is, dan ook nauwelijks meer, dan een hepaling' van de or,de van grootte.

De temperatuuD van

degener~tor

iS\32 oC,}iÜ- en,uittreetempe-ratuur van

he~

koelwater, resP4 15 en 25

°c. {

.Af t.e v;oer,en per, generator, (hlz. 13) 0,9

x

1.0

5

-kep]. per dag of. in ca. 18 u~ (reat v;oor vullen, opwarni~n etc.). Per Ulm'

dus

5.

Je. 104 kcal. N.odig, aan k.oelwator 5VOOO kg/he

& r;.eldt:, Q ='. U.A~T

.

tt.

waarin: Q

=

ov;er~dra§.en warm.te per tijdseenheid=

5

x 104 kcal

U = t.otale warmted.o.oJrgan&sc.oëfficient, v.o.orl.opig geschat

&'\ . uit~) P 17 : 1500 J/m2

Cc

sec A

=

opperv;lal~ waor.ove~ro--l'~~~:-""-,""-'-lé.t~ui,tgewisseld ~T :::! l.og, gem. v 25) en (32 verschil

=

11,26 C Dan is 1t. = 50000 Je. 1,163 m.2= 3, ~ m2 . ' 1500 x,11,;;6. , s temperatuUT-( ~!2ÁJ I

De sp ir aàJ:(heef.t, een. dia.rn.e.ter van 1,,39 m, we nemen. de lengte 30, 5 m, dan zijn èr- 30,

f

=

7.

windingen. De:.. inwendige omtrek

rr x ,

39 .

ne.men we

2..t.2.. =

0,117. m, het .oppervlak 'Van de d.o.orsnede is, dan

30L~ ,

:'11 ~ . ' , 11,,2 x 10-4 m2 , en de inw. diam.ete~ 0,.0382 m.

Neem. de wanddikte 3 mm., uitw. diame.te~ 0,,044 m., omtrek 0~137 ffi. B~rekèn;ing-drUkv.erv;al .ov.er de leiding.

4P= 4f:.L.lpii;2 , waarin:

J .

TI 2)

.

6P;:, het g,evraag,de drukv;e~v;al

...

~'-, } '. \. . ',-- ' \ • J 15 -D =. inwendig~ diam.et.er = 0,0382 m.

Î

= dichtheid = 1000 kg/a3

v = gemiddelde snelheid = ~ooo.. 4~

6.oOxll ,.5xlO- xl _OOÖ

= 1,21 .m/sec

4:tr= #r'jfvde "friëtièf.áctor, welEe e.en func:tie van Re, en de ruwheid. is, uit. g;r:'af.

P4

~

blijkt" dat voor stalen handelspijp de ruwheid èS

0,045 en Re =

D.r

.v'

= heeft. -wan 0,.68 "Y)

, e",

0,0382xlOOOxl,21 = 51000_J' 4f.' een wa~de

9

x

10

q: ; '. ~

óp= 0,,068. x. 30,5

x

1000

x

1,212

!u

-2

x.

0,0;82

~

4 2' 4 x.I0 Nim .•

Dez.e wa~de geldt all.een voor recht.e leiding~n, er· zijn. g,een formu-les bekenQ, die de invloed v.an de krommin~ op het drllicverval in een huis met, turbulentie geven. Het drllicv:erval zal groter zijn ,dan

het. berekende.

Berekening_ ~ om. de koelspiralen.

P =:E' (Re)= vo,or. Re> 1000 v;an de orde van ~oo~te 1

fr.n/

.D5

Deze formule geldt voor een roerder, waarbij

p= geahsorbeerde

v.ermog~n,

uit

Y

geinterpoleerd., bepaald op 6, kW

f=

dichtheid van de vloeis,to:E waard.p. de lucht gehlazen wordt, daar

1);

in de gehele regenerator een kwart lucht, is., nemen wij voor

~~

F

750

kgJm

3, .

juist za]. zijn.

1/

:=het te berekenen toerental. v;an)te roe"de"

D= de g;r:'oo,tste diameter Vrul de roerder' = 0,81 m

1

n~

6060 = 22,7 en n= c,a. 2,8 oI!lw./sec (tussen 1,7 en 3,6)

750.0,815

Aan de rand v.an de roerder is :de ~,ne.lh~"id

v=

n~D= 2, 8x~0,,81=

"

\' 7,2 m/sec.

-

16-Ter v.ereenvoudiging van het prohleem neuten wij ann, dat wij alleen rekening te houden hehhen met, de horizontaal ronddra.:d.ende

vloei-~ . stofbewec;ing. Voor. de 'berekening, v.an het Re-getal bij de koelspiraal

. ..J\

hehhen wij de hydraulische diameter nodig. De z.e. is, als wij

à'~\Uá.oor-. \)' '< \~\: .

~

.. ,

/~vr

/snede van het vat 9ver een lengte van 2,5 m. als f'strooml{;anaal!!

~v~ ~: ' . .

Î"~

. .

nemen;.

~Dh= 2~5

Xi

l~?O

=

0,)785 m. De gemiddelde snelheid in dit

-,~i+/x ;,13~

.

stroomkanaal is moeilijk te bepalen, zij zal echter niet veel

af.-; i, \

wijlcen, 'mamen wij aan, als de "slip" te verwaruolozen is, van de

~')/ snelheid aan de rand 'wan de roerder.

Vi

= ca. 7,2 m/sec .

. 1

~~-

<) Dan is lRe\ =

p

v

Db

= 750 x 7%2 x 3,14 = 1,7 x 10

7,

als. de

viscosi-~

-:"

(

/h1

I."Y) 9 x .L0-4

-&'

tei t v.an· het g~--s-t-e . . enKsel. ongeveer die van water is .

. / 1/3 ~ 0')'

Ber.Of.. Llitw~ Nu= 0,027..ReQ,80.Pr. .(~J ~14.0,91 YOO

Hierin, is

(~2

0 ,

i4

praktisch gelijk aan 1 in ons ,geval, en Pr= ''\ "i;p= , =9xio-4 x 0~75x4,19xlO~=:T~~65',: als het warmtegeleidingsvermogen

0,

1

niet veel verschilt met dat v~~ water..

Nu :::

0'J027xC.l,7xl07)0,,8X4,.6~1/3xO,91.

=

2,~?

,x. ldl-o(uitw =

Nu::.·~

=2,5xl04X.0,61' = 4,9

x

103

J/n

2oCsec

·

~ ~,14

Ber·o(inw. Op ,dezelf.de wijze

wordt~inw.

in. de huis berekend, het resultaat

Ber.. U

is ec'hter yeel nauwkeur.ig,er.-. L= 750

IT

~inw

=

Nu~=

0,027..ReO,8.Prli:J,).C1-Ju;L4.0,9::>.0,61 = 4,3 x 103

· - , y - .

0,,0382

.

want. Re:;:;51000 (zie b.lz. 15) en Pr=9xlO-4 x 4,19xl03 = 6,,2 (Nu=270). ~

I ~ 0 , , 6 1 .

1= 1 + <i + 1 = 2,32xlO-4 + 0i003 + 2,04 x 10-4= 4,61 X

10-~

-

-

-

-

20

U ~ inw ~I~.\ Cl(ui tw. ' ' +

U is

du~n

AF. _Q= ·50000 x 1,163 = 2,38

( . . J

'(J;T

2176

x

11,

26

~

\

.

\'1 '.

\)\~ \\~

17

-De lengte van de spiraal, op deze wijze berekend, wordt dan A = 2, f~ = 20 m.

IT 0,

7

==

In de pr.aktijk zal m.en, zoals steeds in dergelijke gev.:allen, een langere spiraal inbouwen, bovendien kan men, zoals uit de warmte-overdra~tscoëfficienten bl~kt de warfiteoverdrqcht beïnvloeden door d~koelwaterstrooT.!l. te ~_

17 -Li tt.e~atu~.

L.A. Underkofler en..R.J. Hickey: Industrial'Fermentations

V

vol. I, blz. 498 - 535, (1954). .

~J R.E. Kirk en D.F. Othm.e~: Encyclqpedia of. chemicaltechnology

vol. 14 (1955) blz. 675 e.v. ~

:J

Först: Ullmanns Encylclopädie der technisc:hen Chemie,

I /

6. Band (1955) blz. 761 e.v.

~

y

H. Wüstem:e1d: Lehrbuch der

Ess,ig:fabrikation~er~in

1930. ~ All&eier e.a., Ind.Eng.Chem.46. 2023 (1954).

1

o.

Hromatka en H. Ebner, Enzymologia JL3 369 (1949), 14 96 (1950), 15 57 (1951),

!2..

1 34 (1951),

12

337 (1951).

,

;; o.

Hromatka, Chem.-Zeitlhng,. 27 (1952) 776, 28 (1952) 815.

r .~--

---r---.f,.

flnnontatleYat

~Iot

WKIrt· on vo,outIl,I,...lanlcs r----I--~f~~---~--~,---~~ I -=--==-~-t' IlrmlntatltMt

: I

voorraadtank 1 .

~I

_ _ ... ----'-!.---'l::=____r·-

1

~

I I wachüok :

...,.jr'-:~,,---

__

--=_=_=_=_=--=....,~l*~=~b====~5~~l=!t~=-~.G:J.tL

C l

I="============:::::::J=-J..::J

=:~:~~ l--1k:".~~::-: _u~JL.:

IJ.H.Y.o.POL JULI 1957 ~ • 1 SCHAALI:25 ~ . I , ~ë1oCiiEMISCHE BEREIDINGAZÜNZutJR

J

- I ._._ _ _ _ I

, . __________ -_ -_ -_ -_ -___

--==-_::::::::::::::==-._--=-.-_-_-_-_.

_-_--~_._---

____________________ ---

- . - --

-p* ;;n'çn;;j