Виробництво штучного волокна і шкіри, тканин, паперу. Структурні схеми виробництва цукру, спирту

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

ДВНЗ «КРИВОРІЗЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ»

Кафедра економіки, організації та управління підприємствами

Реферат на тему:

«Виробництво штучного волокна і шкіри, тканин, паперу. Структурні схеми виробництва цукру, спирту»

Виконала:

Парфьонова Аліна

Перевірила:

викладач Лашкун Ганна Анатолівна

Кривий Ріг, 2013 р.

Зміст

1. Виробництво штучного волокна

2. Виробництво штучної шкіри

3. Виготовлення паперу

4. Структурні схеми виробництва цукру, спирту

Література

Додатки

1. Виробництво штучного волокна

Штучні волокна -- волокна, які одержують з продуктів хімічної переробки природних полімерів.

Хімічна промисловість виробляє такі штучні волокна:

1. Ацетатне волокно - це волокно ацетилцелюлозне, в якому 74-92 відсотки гідроксильних груп є ацетильованими.

2. Купро (cupro) (Мідно-аміачне волокно) - це регенероване целюлозне волокно, отримують в результаті мідноаміачного процессу.

3. Альгінат (alginate) - дане волокно отримують із солей металу альгінової кислоти.

4. Модал (modal) - дане регенероване целюлозне волокно отримують в результаті модифікованого віскозного процессу.

5. Протеїн (protein) - це волокно отримують з натуральних протеїнових речовин, що регенеровані і стабілізовані за допомогою дії хімічних агентів.

6. Триацетат (triacetate) - це целюлозне ацетатне волокно, в якому не менш як 92 відсотки гідроксильних груп ацетильовані.

7. Віскозне волокно (viscose) - це регенероване целюлозне волокно, яке отримують в результаті віскозного процесу.

Вихідним матеріалом при виготовленні штучних хімічних волокон є целюлоза, яку виготовляють з деревини. Целюлоза, як правило, знаходиться у рідинному стані, тобто у вигляді розчину у спирті або ацетоні.

Вихідним матеріалом при виготовленні синтетичних волокон є полімерні смоли, що знаходяться у розтопленому стані. Але технологія виготовлення як штучних так і синтетичних волокон багато в чому співпадає.

Виробництво будь-яких хімічних волокон можна умовно розділити на чотири стадії.

Перша стадія полягає в синтезі полімерів. Друга стадія - приготування прядильної маси, тобто розчинів або розплавів та їх ретельне очищення від нерозширюваних часток та бульбашок повітря. На цій стадії відбувається також забарвлення розчинів та розплавів.

Третя стадія - формування волокна. Це основна і найбільш відповідальна операція, яка відбувається шляхом продавлювання через філь'єру надтонких струмочків прядильної маси. Філь'єра - це металевий диск діаметром 50-75 мм з безліччю (від 3 до 2000) дрібних отворів. Філь'єри установлюють на прядильній машині. Кожна машина має 60-100 філь'єр. У процесі формування волокна лінійні макромолекули орієнтуються уздовж усього струмка.

Формування волокна закінчується затвердінням елементарних волокон, при якому зберігається орієнтація мікромолекул. Часто для підвищення ступеню орієнтації молекул ще не зовсім затверділі волокна піддають витягуванню шляхом багаторазового перемотування при певному на тяжінні.

Існує два способи формування волокна: мокрий і сухий.

Мокрий спосіб використовується у випадку прядіння волокна із розчину, який подається прядильним насосом, проходить через фільтр, продавлюється через отвори філь'єри і потрапляє в розчин, що знаходиться в осадовій ванні. Далі утворені нитки намотуються на бабіну. При сухому формуванні нагрітий прядильний розчин або полімерна смола після проходження через філь'єру попадає у вигляді струмків у шахту прядильної машини, в яку подається нагріте повітря. При температурі 80 °C відбувається випаровування розчину, струмочки утворюють пучок волокон, який при виході з шахти з'єднуються в нитку, підкручується і намотується на бабину.

Остання, четверта стадія - це оздоблення волокна: очищення від домішок і обробка жировими розчинами, щоб надати йому більшої слизькості для полегшення виготовлення тканини на текстильних підприємствах. Завершують виробництво волокон сушінням і намотуванням їх у вигляді ниток на шпулі й котушки.

2. Виробництво штучних шкір

Штучними шкірами називають матеріали, які виготовляють шляхом просочування та покриття тканин або нетканих текстильних матеріалів плівкоутворюючими речовинами. Їх використовують для деталей верху взуття і підкладок, задників, рантів, тощо. З використанням штучної шкіри значно спрощується викроювання деталей. Властивості штучних шкір на основі тканин та нетканих матеріалів залежать від властивостей основи, природи проклеюючих речовин, складу просочуючих і покривних матеріалів, їх кількості, способів просочування і нанесення покриття.

Основними проклеюючими речовинами для штучних шкір є синтетичні каучуки, сечовино-формальдегідні, поліефіруретанові та інші синтетичні смоли, нітроцелюлоза. В суміші з іншими компонентами їх використовують у вигляді розчинів, водних дисперсій, паст, мастил і плівок.

Вибір основи для штучних шкір залежить від їх подальшого призначення, зносостійкості, зовнішнього вигляду тощо.

В якості тканевої основи для штучних шкір використовують різні бавовняні тканини (двох і трьохшарову кірзу, бязь, бумазею-саржу, бумазею-корд тощо), тканини з льону та вовни.

Для виготовлення рулонної штучної шкіри використовують неткані в'язально-прошивні матеріали на основі волокон бавовни або суміші бавовняних і полімерних волокон, а також ці матеріали у поєднанні з непрошитою волокнистою основою. Окремі види штучних шкір виготовляють на основі непрошитої (голкопробивної) основи доповненої тонкою тканиною або на трикотажній основі.

Просочуючі та покривні матеріали, що виготовляються на основі латексів містять каучук, воду, стабілізуючі речовини, емульгатори, леткі органічні речовини тощо. До складу просочуючих композицій вводять розчин казеїну, оксид цинку, сірку, аміак, формалін тощо. Латексні суміші для просочування і нанесення лицьового покриття відрізняються, переважно, концентрацією: для просочування - 28-30%, для лицьового покриття - 30-35%.

Покривні та просочуючі матеріали на основі полівінілхлоридів мають у складі пластифікатори, стабілізатори, наповнювачі, пігменти тощо. В залежності від методу полімеризації полівініхлоридні смоли бувають суспензійними та емульсійними.

Покривні та просочуючі матеріали на основі поліамідних смол бувають однорідними (виготовленими з одного мономера) і змішаними (виготовлені з двох або більше мономерів). Переважно використовують змішані мономери. Розчини поліамідів використовують для лицьового покриття.

Існують такі способи виготовлення штучних шкір: наносний, каландровий, каширування, ламінірування, насичення та їх сполучення.

При наносному способі шар полімеру наноситься безпосередньо на основу або на спеціальну стрічку (підложку), а потім з неї на основу. Стрічка-підложка - це тканина з силіконовим насиченням. Використання гладкої, рельєфної або тисненої підкладки дозволяє виробляти шкіри з різною лицевою поверхнею.

Каландровий спосіб полягає в використанні спеціальних каландрових ліній (системи валів), на яких здійснюється змішування полімерних мас, формування плівки та з'єднання її з основою. При методі каширування використовують машини з двовальними каландрами: в зоні одного валу формується плівка, в зоні іншого - дублювання плівки з основою. Даний метод використовується для виготовлення багатошарових шкір.

При методі ламінування використовують спеціальні установки: з розплаву полімеру видувається безперервна плівка, яка з'єднується з основою за допомогою валів.

Залежно від методу виготовлення полімерна композиція може проникати крізь всю товщу основи або створювати лише покриття на її поверхні. Наскрізне насичення може поєднуватися з нанесенням поверхневого полімерного шару (наприклад, каландровий метод може поєднуватися з наносним).

Недоліком штучної шкіри є те, що вона, особливо при низьких температурах, утворює тріщини. Перевагою ж цього матеріалу є його дешевизна в порівнянні з натуральною шкірою. Тому він використовується переважно для виробництва молодіжного одягу. Також кожзаменители з успіхом застосовуються для виготовлення деталей обробки.

3. Виготовлення паперу

Основними компонентами паперу є целюлоза та деревна маса. Для надання паперу певних оптичних і технологічних властивостей до основної маси додають різноманітні домішки (дрібно розмолоті мінеральні суміші:, барвники, наповнювачі, проклеюючі суміші тощо).

Проклейку паперу проводять поверхневим методом, тобто клей наносять на поверхню паперу. Для цього використовують модифікований крохмаль або натрієву сіль карбоксиментилцелюлози. Сіль також можна вводити в масу; тоді використовується каніфольний, каніфольно-парафіновий або синтетичні клеї. Проклейка підвищує гідрофобність паперу, сприяє ліпшому сприйняттю друкарської фарби, що особливо важливо для паперу, який призначений для друку способом плоского офсетного друку.

Введення в паперову масу наповнювачів (каоліну, тальку, гіпсу, двоокису титану,крейди та інших) підвищує її поверхневу гладкість, зменшує прозорість паперу. Надмірне введення наповнювачів викликає сильне пилення і зменшує поверхневу міцність паперу, що призводить до вищипування окремих частин, налипання їх на декель офсетного циліндра і зниження якості друкованих відбитків. З іншого боку, часті зупинки друкарської машини для змивання декеля значно знижують продуктивність друкарської машини і не забезпечують ідентичності тиражних відбитків. Для усунення подібних явищ в офсетний папір вводять менше наповнювачів, ніж в папір, призначений для друку іншими способами.

Виробництво пульпи

Для виготовлення високоякісної книжково-журнальної і художньої продукції випускають крейдований папір. Гладкість та білизна крейдованого паперу досягається за рахунок нанесення на поверхню паперу мінеральної суспензії окису барію. Після нанесення поверхневого шару папір сушать і потім каландрують на суперкаландрах.

Друкарський папір випускається як в рулонах, так і в аркушах товщиною від 0,05 до 0,5 мм і масою квадратного метра до 300 г.

4. Структурні схеми виробництва цукру, спирту

волокно хімічний шкіра цукор

Схема виробництва цукру

Цукор - вуглевод, що практично цілком складається із сахарози (С₁₂Н₂₂О₁₁). Сировиною для виробництва цукру є цукрова тростина та цукровий буряк.

Виробництво цукру-піску та цукру-рафінаду з цукрового буряка або цукрової тростини являє собою систему складних фізико-хімічних перетворень початкового продукту. Основною сировиною для виробництва цукру в Україні є цукровий буряк, а саме його коренеплід. Для забезпечення безперебійної роботи і створення 1-2 добових запасів буряка завод має бурачну, що розташована поруч із заводом.

Сучасні заводи, що виробляють цукор (цукор-пісок та цукор рафінад), являють собою великі підприємства, що переробляють у добу тисячі тон буряка. Вони добре механізовані, майже всі операції автоматизовані.

Взагалі, весь технологічний процес виготовлення цукру (див. дод.А) з цукрового буряка можна поділити на такі етапи: приймання, первинна обробка чи підготовка сировини; теплова обробка; пакування та зберігання.

Приймання, первинна обробка й підготовка сировини

Приймання. При прийманні цукрового буряка визначають відповідність до вимог ГОСТів по фізичному стану, зрілості, загальній забрудненості і залежно від цього укладають в кагати на зберігання. Частково пошкоджений (гризунами або механічними ушкодженнями) цукровий буряк одразу направляють на переробку.

Доставка на завод, відділення домішок. З бурачної на виробництво цукровий буряк подається за допомогою води по гідравлічному транспортеру. Він уявляє собою жолоб із заліза, бетону, цегли, що під кутом направлений в сторону заводу. До жолобу гідравлічного транспортеру буряк змивається водою під надлишковим тиском 0,2-0,3 МПа за допомогою гідрантів і з водою доставляється на завод. Буряк, що надходить на переробку, містить 5-10% домішок у вигляді піску, каменів, землі. Відділенню домішок на заводі придається велике значення, оскільки вони потрапляють в устаткування, погіршують роботу бурякорізок, знижають якість дифузійного соку і призводять до різкого збільшення втрат цукру.

Мийка та зважування буряка. При переміщенні буряка по гідравлічному транспортеру частина механічних домішок відділяється, але залишаються домішки у вигляді землі, що прилипла до коренеплодів. Для їх видалення буряк подається в мийне відділення заводу

Після мийки буряк піднімають у верхнє відділення на висоту 20 метрів, для забезпечення гравітаційного опускання на автоматичні ваги та бурякорізки.

Подрібнення в стружку. Цукор з буряка отримують дифузійним способом. Для цього буряк подрібнюють в тонку стружку пластинчатої форми. Товщина платівок не повинна перевищувати 0,5-1 мм, ширина - 2,5-3 мм.

Теплова обробка

Отримання дифузійного соку. Дифузія - це процес вивільнення із складної речовини одного чи декількох компонентів під дією розчинника (екстрагента), що має вибіркову здатність розчиняти лише ті компоненти, що необхідні для екстрагування.

Для цього перш за все необхідно нагріти стружку до температури денатурації протоплазми бурячних клітин. Процес такої термічної обробки називають обшпарюванням.

В цукровому виробництві дифузійний процес являє собою складний комплекс. Спочатку відбувається дифузія цукру з розірваних при розрізанні буряка в стружку клітин (вільна дифузія), потім починається проникнення води в клітинний сік (осмос) і після нагрівання стружки до 60⁰С (обшпарювання) починається основний процес вивільнення цукру з вакуолею клітин буряка дифузійний сік (діаліз).

Процес отримання дифузійного соку має ряд природних обмежень. Відбір соку складає 115-130%, тобто зі 100 кг стружки добувають 115-130 кг соку. При більшому відборі збільшуються витрати води на знецукрення стружки і збільшуються витрати палива та електроенергії на випарювання зайвої води при згущенні соку.

В активній частині дифузійної установки підтримують температуру 70-75 ⁰С. Оскільки при t>75 ⁰С відбувається набухання пектинових речовин, і знижується щільність стружки, а при t<70 ⁰С інтенсивно розвиваються мікроорганізми, що призводять до псування стружки.

Очищення дифузійного соку. В процесі дифузії зі 100 кг цукрового буряка отримують 115-130 кг дифузійного соку, який містить 16-17% сухих речовин, з них 14-15% складає сахароза, а 1-2% нецукристі речовини.

Дифузійний сік майже чорного кольору, дуже піниться, має кислу реакцію рН 6,0-6,5, містить кліткову тканину, розчинні нецукри, що заважають кристалізації сахарози й збільшують її втрату з меласою.

Все це робить неможливим отримувати з нього цукор шляхом безпосереднього випарювання води і кристалізації сахарози й вимагає очищення соку. Взагалі очищення відбувається в декілька стадій:

· дефекація - обробка соку вапном;

· перша сатурація - обробка соку диоксидом вуглецю для видалення залишків вапна; фільтрування

· друга сатурація;

· фільтрування

· сульфітація - обробка соку сірчаним газом.

Отриманий очищений сік містить 15-16% сухих речовин, з яких 14-15% складає сахароза. Щоб виділити сахарозу необхідно згустити сік і отримати перенасичений цукром розчин. Цю операцію проводять у два етапи: спочатку сік згущують до вмісту сухих речовин 65%, при якому сахароза не кристалізується. Після повторного очищення сік повторно концентрують (випарюють) до вмісту сухих речовин 92,5-93,5%. Всього при згущенні з очищеного соку видаляють 110-115% води до маси буряка.

Після згущення сиропу до вмісту сухих речовин 65% проводять його очищення. Очищений сироп направляють у вакуум-апарати для отримання й варіння утфеля.

Уварювання сиропу та відтіків до утфелів, отримання кристалічного цукру. Очищений сироп, що містить 65% сухих речовин, потрапляє на подальше уварювання. Продукт, який отримали після уварювання сиропу, називають утфелем і містить близько 7,5% води і близько 55% цукру, що кристалізувався.

Уварювання утфеля проводять періодично в вакуум-апаратах у чотири стадії:

1. згущення сиропу до перенасичення розчину;

2. заводка кристалів цукру (утворення центрів кристалізації сахарози);

3. нарощування кристалів цукру;

4. кінцеве згущення та спуск утфеля.

Згущення сиропу в вакуум-апаратах починають при залишковому тиску 0,02 МПа при низькій температурі кипіння 67-70 ⁰С, щоб попередити карамелізацію сахарози. По мірі згущення сиропу до 80-82% сухих речовин температура його кипіння підвищується до 73-75 ⁰С.

Своєчасна заводка кристалів і своєчасне зупинення їх утворення має важливе значення. Тому, як тільки в утфелі з'являється достатня кількість центрів кристалізації, заводку зупиняють. Подальше нарощування (збільшення розмірів) кристалів ведуть при залишковому тиску 0,02 МПа при температурі 75 ⁰С.

Коли кристали сахарози досягнуть необхідної величини, утфель доводять до максимально можливої концентрації сухих речовин 92,5%, при цьому його температура не повинна перевищувати 75 ⁰С.

Центрифугування утфеля, відбілення та сушка цукру-піску. Уварений туфель одразу ж центрифугується. Для цього використовують автоматизовані центрифуги. Центрифугування відбувається під дією цонтробіжної сили. На поверхні кристалів цукру залишається тонка плівочка, що надає кристалам жовтуватого кольору. Щоб видалити її, тут в центрифузі ведуть очищення артезіанською водою (витрати 3-3,5% до маси утфеля).

Цукор-пісок після центрифугування має вологість 0,8-1,2%.

Для сушіння цукру-піску використовують апарат з двома барабанами, що обертаються. Всередині, на стінках, закріплені залізні лопатки. При обертанні барабанів цукор-пісок пересипається й пересувається по барабану. До першого сушильного барабану вентилятором подається гаряче повітря. До другого - очищене холодне повітря для охолодження цукру-піску. Охолоджений цукор-пісок направляють на упакування.

Пакування

Згідно ГОСТ 21-94 пакування цукру відбувається механізованим способом.

Цукор-пісок фасують в паперові або поліетиленові пакети масою нетто 0,5 та 1,0 кг.

Структурна схема виробництва спирту

Технологія виробництва спирту включає в себе такі процеси: підготовка сировини до розварювання, розварювання зерна водою для руйнування клітинної структури і розчинення крохмалю, охолодження розвареної маси і оцукрювання крохмалю ферментами солоду або культур цвілевих грибів, зброджування цукрів дріжджами на спирт, відгонку спирту з бражки і його ректифікацію.

Приймання зерна. Для приготування солоду використовують високоякісні ячмінь, жито, овес і просо.

Підготовка зерна. Всі види зерна, що надходять у виробництво, очищують від пилу, землі, каменів, металевих та інших домішок. Зерно, призначене для приготування солоду, звільняють також від мілких зерен, половинок і насіння бур'янів.

Повітряно-ситові сепарування. Домішки, що відрізняються від зерна даної культури товщиною (шириною) і аеродинамічними властивостями (парусністю), відокремлюють на повітряно-ситових сепараторах. У очищеному зерні вміст домішок не повинен перевищувати 1%.

Магнітне сепарування. Дрібні металеві домішки, що містяться в зерні після очищення в повітряно-ситових сепараторах, видаляють за допомогою магнітних сепараторів.

Розварювання сировини. Розварювання здійснюють для руйнування клітинних стінок, звільнення крохмалю з клітин і переведення його в розчинну форму, в якій він швидше і легше оцукровується ферментами. Розварювання крохмалвмісної сировини проводять шляхом обробки її парою з надлишковим тиском 400 - 500 кПа. Процес розварювання супроводжується збільшенням вмісту цукрів і декстринів за рахунок часткового гідролізу крохмалю під дією власних ферментів сировини і природної кислотності.

Охолодження розвареної маси і її оцукровування. При оцукровуванні охолоджену розварену масу обробляють солодовим молоком або ферментними препаратами для розщеплення крохмалю та білків. При цьому основним процесом є гідроліз крохмалю.

Найбільш прогресивним способом оцукровування є безперервне оцукровування з вакуумним охолодженням. Сутність його полягає в зниженні тиску, що призводить до миттєвого охолодження розвареної маси внаслідок витрат тепла на випаровування води. Охолодження під вакуумом запобігає тепловій інактивації ферментів оцукруючих матеріалів. До охолодженої маси додають оцукровуючі матеріали.

Безперервне оцукровування розвареної маси проводять одно або двухпотоковим способом. При однопоточному способі в оцукровувач (циліндричний апарат з конічним дном і мішалкою) подають розварену масу, всю кількість оцукровуючих матеріалів і витримують протягом 10 - 15 хв. При двухпоточному способі розварену масу розділяють на два рівних потоки і направляють в два оцукровувача. У першому оцукровувачі подають 2/3 оцукровуючих матеріалів, у другому частково оцукрене сусло охолоджують і подають на бродіння в перший і другий головні апарати бродильної батареї.

Зброджування. Зброджування оцукровуваної маси (сусла) починається з моменту введення в неї виробничих дріжджів; під дією ферментів дріжджів відбувається розщеплення мальтози до глюкози, яка потім зброджується на спирт і діоксид вуглецю - основні продукти бродіння. Поряд з цим утворюються вторинні та побічні продукти бродіння: вищі спирти, кислоти та ефіри. У міру зброджування моно і дисахаридів під дією амілолітичних ферментів відбувається дооцукровування декстринів і крохмалю, що містяться в суслі. Від швидкості цього процесу залежить тривалість бродіння. Процес бродіння проводять в закритих бродильних апаратах для запобігання втрат спирту і виділення діоксиду вуглецю у виробниче приміщення.

Відгонка спирту з бражки і його ректифікація. Отримана в результаті бродіння зріла бражка має складний склад. Крім води і спирту вона містить різні органічні і неорганічні сполуки: сполуки цукру, декстрини, мінеральні речовини, леткі сполуки (ефіри, спирти, альдегіди, кислоти) та ін. Склад і зміст домішок залежить від виду сировини, її якості, режимів її переробки в ході технологічного процесу.

Для виділення спирту з бражки і його очищення застосовується ректифікація. Ректифікацією називається процес поділу суміші, що складається з двох або більшого числа компонентів, киплячих при різних температурах. При кипінні такої суміші компонент з більш високою пружністю пари (більш летючий) переходить в парову фазу у відносно великих кількостях, а парова фаза збагачується більш летючим компонентом. Температура кипіння цього компоненту при постійному тиску нижча. Тому при кипінні суміші летючих компонентів парова фаза збагачується компонентом, який має більш низьку температуру кипіння. У водно-спиртовому розчині пружність парів спирту при будь-якій температурі значно вище пружності парів води. Внаслідок цього вміст спирту в парах більше, ніж у киплячому водно-спиртовому розчині.

Ректифікований спирт в даний час на спиртових заводах одержують безпосередньо з бражки на брагоректифікаційних установках побічної дії. В установку входять три колони: бражна, епюраціопна і колона ректифікації. У бражний колоні з браги виділяють етиловий спирт і леткі домішки, в епюраційній відділяють головні домішки, в ректифікаційній отримують ректифікований спирт.

Література

1. Домарецький В.А., Остапчук М.В., Українець А.І. Технологія харчових продуктів. - К.: НУХТ, 2003.

2. Зрецаєв М.П. Товарознавство непродовольчих товарів. - К.: Ірпінь,1997.

3. Климовский Д.Н., Смирнов В.А., Стабников В.Н. Технология спирта. - М.: Пищевая промышленность, 1967.

4. Лук'янов П.М. Коротка історія хімічної промисловості. - М.: Видавництво АН СРСР, 1959.

5. Оснач О.Ф. Товарознавство. Навчальний посібник. -- К.: Центр навчальної літератури, 2004.

Додаток А

Размещено на Allbest.ru