Тема 2. Производство этилового спирта

2.1.. Технология спирта из зерно-картофельного сырья

1. Общая характеристика спирта и его свойства.

2. Принципиальная схема производства спирта из зерно-картофельного сырья.

3. Подготовка сырья к развариванию.

4. Разваривание сырья.

5. Осахаривание разваренной массы.

6. Подготовка дрожжей к сбраживанию сусла.

7. Сбраживание зерно-картофельного сусла.

8. Теоретические основы перегонки и ректификации.

9. Получение спирта-ректификата.

10. Побочные продукты и отходы спиртового производства.

1. Общая характеристика спирта и его свойства

Спирт этиловый (этанол, винный спирт) - бесцветная легкоподвижная жидкость с характерным для каждого вида спирта запахом и жгучим вкусом.

Пары спирта вредны для организма, вызывают разрушение и обезвоживание животных и растительных тканей.

Спирт очень гигроскопичен. Смешивается с водой в любых соотношениях. При этом наблюдается явление контракции - адиабатическое сжатие смеси за счет образования водородных связей между молекулами воды и спирта. Поэтому для получения, например, 100 дм³ водноспиртовой смеси следует смешать 50 дм³ спирта и 53,65 дм³ воды. Процесс сопровождается выделением тепла. Максимальное количество теплоты смешивания приходится на концентрацию спирта 36,25 % об.

Спирт и его крепкие растворы легко воспламеняются и горят бледно-голубым пламенем. Температура кипения спирта при нормальном атмосферном давлении 78,3 ºС, температура замерзания - минус 117 ºС.

Спирт, очищенный от сопутствующих примесей, образовавшихся в процессе его производства, называется ректификованный.

В зависимости от сырья, из которого получают спирт, различают технический (гидролизный, сульфитный, синтетический) и пищевой спирт.

Пищевой спирт получают из зерна, картофеля, мелассы, сахарной свеклы, сахарного тростника. Он используется для приготовления ликероводочных изделий, крепления вин, в медицинской и фармацевтической промышленности, для производства пищевого уксуса.

Технический спирт - получают биохимическим способом из древесины (гидролизный) и сульфитных щелоков (сульфитный), а также химическим - путем присоединения воды к этилену (синтетический). Его используют как исходное сырье для химического синтеза, в качестве растворителя при производстве синтетического каучука, волокна, искусственного шелка, искусственной кожи, пластмасс, фото- и кинопленки, органического стекла, лаков, красок и т.д.

2. Принципиальная схема производства спирта

из зерно-картофельного сырья

Технологическая схема (рис. 3) производства спирта из зерна и картофеля включает следующие основные стадии: подготовку сырья, водно-тепловую обработку сырья, осахаривание сусла, сбраживание сусла, перегонку бражки и ректификацию спирта.

3. Подготовка сырья к развариванию

Подготовка сырья к развариванию включает следующие операции:

• очистку от примесей;

• измельчение;

• приготовление замеса (кашки).

Зерно и картофель поступают на завод железнодорожным или автомобильным транспортом. Зерно после предварительной очистки на воздушно-ситовых сепараторах хранят в элеваторах или хранилищах амбарного типа, картофель - в буртах или картофелехранилищах.

Перед подачей в производство зерно предварительно очищают от пыли, земли, камней на воздушно-ситовых сепараторах, от металлических примесей - на магнитных сепараторах. Овес перед измельчением обрушивают (отделяют пленки) на овсорушках с рифленой поверхностью. Обрушивание необходимо, так как большое количество пленок в виде шелухи засоряет трубопроводы, брагоперегонные аппараты, всплывает на поверхность бродящего сусла и ухудшает процесс сбраживания.

Картофель от примесей земли, соломы, ботвы, камней, песка и др. освобождают с помощью соломоловушек и камнеловушек. Для окончательного отделения от земли картофель моют в картофелемойках 5-7 мин. Обычно используют теплую воду. Если картофель подмороженный, то моют только холодной водой.

Зерно не моют.

Очищенное сырье направляют на измельчение. Цель измельчения - подготовить крахмал сырья к действию ферментов. Зерно и картофель в производстве спирта необходимо измельчать как можно тоньше, чтобы увеличить гидролиз составных веществ сырья.

Картофель измельчают на молотковых дробилках или картофелетерках до размера частиц не более 3-х мм, зерно - на молотковых дробилках или вальцевых станках до размера частиц 1,0-1,5 мм. Более тонкое измельчение (до 0,25 мм) позволяет вести разваривание при более низкой температуре (80-105 ºС).

Измельченное зерно смешивают с водой в соотношении 1:2-1:3 (получают замес), к картофелю добавляют 15-20 % воды от массы сырья (получают картофельную кашку). Количество добавляемой воды должно быть таким, чтобы в полученном сусле концентрация сухих веществ составляла 18-19 %. При более высокой концентрации повышается вязкость массы и увеличивается расход осахаривающих материалов.