Оцінка економічної ефективності технічної модернізації підготовчого етапу технологічного процесу виробництва етанолу

ОЦІНКА ЕКОНОМІЧНОЇ ЕФЕКТИВНОСТІ ТЕХНІЧНОЇ МОДЕРНІЗАЦІЇ ПІДГОТОВЧОГО ЕТАПУ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ ВИРОБНИЦТВА ЕТАНОЛУ

ASSESSMENT OF ECONOMIC EFFICIENCY OF TECHNICAL MODERNIZATION OF THE STAGE OF PREPARATION OF TECHNOLOGICAL PROCESS OF ETHANOL PRODUCTION

Сторінки: 36-46. Номер: №2, 2020 (283)

Автори:
І.М. Купчук, В.Ю. Вовк, Д.А. Дацюк
Вінницький національний аграрний університет
І.М. KUPCHUK, V.Yu. VOVK, D.А. DATSIUK
Vinnytsia National Agrarian University

DOI: https://www.doi.org/10.31891/2307-5732-2020-283-2-36-46

Рецензія/Peer review : 14.4.2020 р.
Надрукована/Printed : 16.6.2020 р.

 

Анотація мовою оригіналу

Виробництво етанолу є однією із найбільш важливих галузей економіки нашої держави, що формує сировинну базу для низки інших провідних галузей – харчової, хімічної, мікробіологічної, фармацевтичної тощо. Крім того, взаємодія із сільським господарством полягає у переважному використанні у якості сировини для виробництва етанолу – зерна крохмалевмісних культур, у тому числі непродовольчого. Саме тому вдосконалення технологічних процесів виробництва спирту є актуальною задачею для економіки держави. В результаті проведеного аналізу наукової літератури було встановлено, що невід’ємною частиною технології спиртового виробництва та водночас одним із найбільш енергозатратних процесів є подрібнення сировини, від якості якого значно залежать подальші витрати на переробку, вихід спирту та, як наслідок, собівартість готової продукції. Технологічні машини для подрібнення – молоткові дробарки – добре зарекомендували себе під час подрібнення кондиційної сировини, характеризуються простотою конструкції та нескладністю в експлуатації. Разом із тим до суттєвих недоліків цього класу машин відносять значну енергоємність процесу під час обробки зерна із підвищеним вологовмістом. Це пов’язано зі збільшенням пластичності матеріалу та граничної деформації руйнування, а також із налипанням подрібненого матеріалу на сепараційну поверхню, що призводить до утворення застійних зон на периферії робочої камери. Стаття присвячена обґрунтуванню доцільності модернізації технологічного процесу виробництва етанолу, зокрема операції подрібнення зернової крохмалевмісної сировини на підготовчій стадії виробництва за рахунок впровадження до складу машинно-апаратурної лінії вібраційної роторної дробарки ударно-різального принципу дії замість класичної молоткової дробарки з ударно-стираючим способом подрібнення. Також в статті представлена схема машини, що пропонується до впровадження та основні результати експериментальних досліджень, необхідних для встановлення вихідних характеристик для техніко-економічного аналізу розробки. За результатами виконаного техніко-економічного обґрунтування розробки зроблено висновки про доцільність та перспективність використання запропонованого процесу та впровадження обладнання до складу машинно-апаратурної лінії підготовчого етапу виробництва етанолу.

Ключові слова: етанол, подрібнення, крохмалевмісна сировина, термін окупності, економічний ефект.

 

Розширена анотація англійською мовою

Ethanol production is one of the most important sectors of our economy, which forms the raw material base for a number of other leading industries – food, chemical, microbiological, pharmaceutical and more.  In addition, the interaction with agriculture is mainly used as a raw material for the production of ethanol – grains of starchy crops, including non-food.  That is why the improvement of technological processes of alcohol production is an urgent task for the state economy. An analysis of the scientific literature revealed that an integral part of the technology of alcohol production and at the same time one of the most energy-intensive processes is the grinding of raw materials, the quality of which significantly affects further processing costs, alcohol yield and consequently the cost of finished products.  Technological machines for grinding – hammer crushers, well-proven in grinding conditioned raw materials, are characterized by simplicity of construction and ease of operation. However, the significant disadvantages of this class of machines include the significant energy consumption of the process in the processing of grain with high moisture content.  This is due to the increase in the plasticity of the material and the ultimate deformation of the fracture, as well as the adhesion of the crushed material on the separation surface, which leads to the formation of stagnant zones on the periphery of the working chamber. The article is devoted to substantiation of expediency of modernization of technological process of ethanol production, in particular operation of grinding of grain starch-containing raw materials at a preparatory stage of production at the expense of introduction in structure of a machine-equipment line of the vibrating rotary crusher with shock-cutting principle of action. Also in the article the scheme of the  machine offered for introduction and the main results of experimental researches necessary for establishment of initial characteristics for the technical and economic analysis of development is presented. Based on the results of the feasibility study, conclusions were made about the feasibility and prospects of using the proposed process and the introduction of equipment into the machine-equipment line of the preparatory stage of ethanol production.
Keywords: ethanol, grinding, starch-containing raw materials, payback period, economic effect.

References

1. Palamarchuk I.P. Perspektyvy zastosuvannia nyzkochastotnykh kolyvan v protsesi podribnennia syrovyny spyrtovoho vyrobnytstva / I.P. Palamarchuk, I.M. Kupchuk // Vibratsii v tekhnitsi ta tekhnolohiiakh. – 2012. – № 4 (68). – S. 5–13.
2. Tekhnolohiia spyrtu / [Marynchenko V.O., Domaretskyi V.A., Shyian P. L. ta in.] ; pid red. prof. V.O. Marynchenka. – Vinnytsia : Podillia-2000, 2003. – 496s.
3. Vasilenko Z.V. Vliyanie vidovyh osobennostej zernovyh kultur na vyhod i kachestvo pishevogo etilovogo spirta / Z.V. Vasilenko, E.A. Ced, S. V. Volkova // Proizvodstvo spirta i likerovodochnyh izdelij. – 2010. – № 1. – S. 26–29.
4. Palamarchuk I. P. Obgruntuvannia tekhnolohii ta obladnannia dlia poperednoi obrobky krokhmalevmisnoi syrovyny pry vyrobnytstvi spyrtu / I. P. Palamarchuk, V. P. Yanovych, I. M. Kupchuk // Vibratsii v tekhnitsi ta tekhnolohiiakh. – 2013. – № 4 (72). – S. 112–116.
5. Abramova I. M. Osobennosti pererabotki pshenichnogo syrya, obespechivayushie proizvodstva spirta s vysokimi pokazatelyami kachestva / I. M. Abramova // Proizvodstvo spirta i likerovodochnyh izdelij. – 2012. – № 1. – S. 4–5.
6. Sergeev S.N. Centrobezhno-rotornye izmelchiteli furazhnogo zerna : avtoref. dis. na soiskanie nauch. stepeni dok. tehn. nauk : 05.20.01 «Mehanizaciya selskohozyajstvennogo proizvodstva» / S. N. Sergeev. – Chelyabinsk, 2008. – 42 s.
7. Abramov A.A. Obosnovanie parametrov i rezhimov raboty izmelchitelya zerna skalyvayushego tipa : avtoref. dis. na soiskanie nauch. stepeni kand. tehn. nauk : 05.20.01 «Mehanizaciya selskohozyajstvennogo proizvodstva» / A. A. Abramov. – Rostov-na-Donu, 2006. – 20 s.
8. Nanka O.V. Shliakhy znyzhennia enerhoiemnosti podribnennia zernovykh kormiv ta pidvyshchennia yakosti podribnennia / O.V. Nanka, I.H. Boiko // Tekhnolohiia vyrobnytstva i pererobky produktsii tvarynnytstva : zbirnyk naukovykh prats BNAU. – Bila Tserkva : BNAU, 2012. – Vyp. 7. – S. 55–58.
9. Palamarchuk I.P. Rozrobka konstruktyvno-tekhnolohichnoi skhemy vibrorotornoi drobarky / I.P. Palamarchuk, V.P. Yanovych, I.M. Kupchuk, I.V. Solomko // Vibratsii v tekhnitsi ta tekhnolohiiakh. – 2013. – № 1 (69). – S. 125–129
10. Kupchuk I.M. Verification of the mathematical model of the energy consumption drive for vibrating disc crusher / I.M. Kupchuk, O.V. Solona, I.A. Derevenko, I.V. Tverdokhlib // INMATEH – Agricultural Engineering. – 2018. – Vol. 55. – No. 2. – R. 113–120.
11. Yanovych V.P. Determination of rational operating parameters for a vibrating disk-type grinder used in ethanol industry / V.P. Yanovych, I.M. Kupchuk // INMATEH – Agricultural Engineering. – 2017. – Vol. 52. – No. 2. – 2017. – P. 143–148.
12. Palamarchuk I. P. Obgruntuvannia rezhymnykh parametriv protsesu podribnennia zernovoi krokhmalevmisnoi syrovyny spyrtovoi promyslovosti / I. P. Palamarchuk, V. P. Yanovych, I. M. Kupchuk // Naukovi pr. ONAKhT. Seriia : Tekhnichni nauky. – 2014. – № 46. – S. 231–235.
13. Kupchuk I.M. Kompromisna optymizatsiia rezhymnykh parametriv protsesu podribnennia zernovoi syrovyny pry vyrobnytstvi etylovoho spyrtu / I.M. Kupchuk // Vibratsii v tekhnitsi ta tekhnolohiiakh. – 2017. – № 4(87). – S. 91–100.
14. Ianovych V. P. Rozrobka metodyky masshtabnoho perekhodu fizychna model – naturalnyi zrazok pry proektuvanni vibrorotornoi drobarky spyrtovoi promyslovosti / V. P. Yanovych, Yu. A. Polievoda, I. M. Kupchuk // Zb. nauk. pr. Vinn. nats. ahrar. un-tu. Seriia: Tekhnichni nauky. – 2015. – № 1 (89), T. 2. – S. 164–167.
15. Tihonov A.I. Osnovy teorii podobiya i modelirovaniya (elektricheskie mashiny) : ucheb. posobie / Tihonov A.I. ; FGBOUVPO «Ivanovskij gosudarstvennyj energeticheskij universitet im. V.I. Lenina». –Ivanovo, 2011. – 132 s.
16. Osnovy teorii i tehniki fizicheskogo modelirovaniya i eksperimenta : uchebnoe posobie / [N.C. Gatapova, A.N. Koliuh, N.V. Orlova, A.Yu. Orlov]. – Tambov, 2014. – 77 s.
17. Metodyky ekonomichnoho otsiniuvannia tekhniky na etapi vyprobuvannia : DSTU 4397:2005. – [Chynnyi vid 2006-01-01]. – K. : Derzhspozhyvstandart Ukrainy 2006. – 20 s. – (Natsionalnyi standart Ukrainy).
18. Tekhnika silskohospodarska. Metody ekonomichnoi otsinky tekhniky dlia tvarynnytstva : HSTU 46.012-2000. – [Chynnyi vid 2001.02.01] – K. : Minahropolityky Ukrainy, 2000. – III, 18 s. – (Haluzevyi standart Ukrainy).
19. Bukhhalter. Normy tryvalosti robochoho chasu na 2020 rik [Elektronnyi resurs]. – Rezhym dostupu : https://buhgalter.com.ua/dovidnik/normi-robochogo-chasu/normi-trivalosti-robochogo-chasu-na-2020-rik/ – Data zvernennia 08.07.2020.
20. Natsionalna komisiia, shcho zdiisniuie derzhavne rehuliuvannia u sferakh enerhetyky ta komunalnykh posluh. Taryfy na elektroenerhiiu dlia nepobutovykh spozhyvachiv [Elektronnyi resurs]. – Rezhym dostupu : http://www.nerc.gov.ua/?id=15985/ – Data zvernennia 08.07.2020.
21. Bukhhalter.ua – Liha: Zakon. Minimalna zarplata 2020 [Elektronnyi resurs]. – Rezhym dostupu : https://buh.ligazakon.net/ua/aktualno/7266_mnmalna-zarplata-2020/ – Data zvernennia 08.07.2020.
22. Nibulon. Zakupivelni tsiny [Elektronnyi resurs]. – Rezhym dostupu : https://nibulon.com/data/zakupivlya-silgospprodukcii/zakupivelni-cini.html#price/ – Data zvernennia 08.07.2020.