Технология спирта ректификата

Технология спирта – это наука о методах и процессах переработки различных видов сырья в этиловый спирт.

По современной номенклатуре технология спирта относится к

биотехнологии.

Основные процессы получения спирта – превращение крахмала в сахар и сахара в этиловый спирт под действием биологических катализаторов (ферментов).

Так как ферменты для гидролиза крахмала до сахаров вырабатываются плесневыми грибами и бактериями, а для превращения сахаров в спирт – дрожжами, технология спирта неразрывно связана с технической микробиологией.

Технология спирта включает в себя следующие процессы:

-подготовку сырья к развариванию,

-разваривание зерна и картофеля с водой для разрушения клеточной структуры и растворения крахмала;

-охлаждение разваренной массы и осахаривание крахмала ферментами солода или культур плесневых грибов;

-сбраживание сахаров дрожжами в спирт;

-отгонку спирта из бражки и его ректификацию,

- приготовление солода путем проращивания зерна или

культивирования плесневых грибов и бактерий для получения амилолитических и протеолитических препаратов, выведение и размножение засевных дрожжей.

При получении спирта из мелассы перерабатывается содержащаяся в ней сахароза, поэтому процессы разваривания и осахаривания исключаются.

При производстве кроме спирта и диоксида углерода получают побочные продукты – барду, головную эфирно-альдегидную фракцию, сивушное масло.

Этиловый спирт – основной продукт – находит широкое

применение

Пищевая промышленность – его главный потребитель: спирт используют при изготовлении ликеро-водочных изделий, плодово-ягодных вин, для крепления виноматериалов и купажирования виноградных вин, в производстве уксуса, пищевых ароматизаторов и парфюмерно-косметических изделий.

В микробиологической и медицинской промышленности

спирт необходим для осаждения ферментных препаратов из культуральной жидкости или экстракта из трехфазной культуры, для получения витаминов и других препаратов и лекарств, как дезинфицирующее средство и как вещество, предотвращающее инфицирование и порчу лечебных экстрактов (валерианы, пустырника и др.).

Небольшие количества спирта расходуются в химической

машиностроительной и др. отраслях промышленности, а также ветеринарной и фармакопеи.

Несмотря на разнообразие перерабатываемого сырья, технология спирта подразделяется на три основные стадии:

Подготовка среды для брожения;

Брожение;

Выделение спирта.

Наиболее простые подготовительные операции при переработке сахаросодержащего сырья – свеклосахарной патоки (мелассы).

Мелассу разбавляют водой примерно в 3 раза, подкисляют серной или соляной кислотой и сбраживают дрожжами. Сбраживание мелассного раствора осуществляется непрерывным способом.

Сброженная жидкость содержит 8-9 % об. cпирта и называется зрелой бражкой.

Спирт из бражки выделяют путем отгонки его на брагоперегонных аппаратах. Полученный продукт крепостью до 90 % об. носит название спирта-сырца, т.к. кроме этилового спирта содержит различные летучие примеси, имеющиеся в бражке (эфиры, альдегиды, кислоты, сивушные масла)

спирт-сырец путем повторной перегонки освобождают от примесей. Эта операция называется ректификацией, а полученный почти химически чистый этиловый спирт

– спирта-ректификата.

Ректификат может получаться и непосредственно из зрелой бражки на непрерывно- действующих брагоректификационных аппаратах.

Технологическая схема непрерывного производства спирта из картофеля и зерна

Технологическая схема непрерывного производства спирта из картофеля и зерна значительно сложнее, чем из мелассы.

Картофель сначала моют в картофелемоечной машине, а зерно очищают от примесей и пыли на воздушно-ситовом и магнитном сепараторах.

Затем зерно измельчают на молотилке-дробилке, смешивают с водой и получают замес, который подвергают тепловой обработке в варочном агрегате непрерывного действия.

Картофель тоже измельчают на специальной дробилке и полученную при этом массу направляют в варочный агрегат.

Разваривание осуществляют в специальных аппаратах при температуре 100-175 гр.С в зависимости от степени его измельчения и

продолжительности тепловой обработки под давлением, с тем, чтобы перевести крахмал в растворимое состояние, вскрыть клетки сырья и

таким образом сделать крахмал сырья доступным для действия

амилолитических ферментов в последующей стадии осахаривания

Из варочного агрегата разваренная маса непрерывно направляется в систему осахаривания, где охлаждается до температуры 56-60 гр.С и смешивается с солодовым молоком (смесью дробленого солода с водой) или с ферментними препаратами, содержащими амилолитические ферменты.

Под действием аммилазы крахмал гидролизуется до сахара мальтозы. Этот процесс называется осахариванием крахмала, а полученная маса – суслом.

Далее сусло непрерывно подается в теплообменник для

охлаждения до температуры 22-25 гр.С. Охлажденное сусло поступает на брожение в бродильную батарею, в которой

сбраживается дрожжами по непрерывнопоточной схеме. Продолжительность сбраживания составляет 60-65 часов. Зрелая бражка содержит 8-9 %об. спирта.

Подготовка сырья к переработке

Подготовка картофеля. В картофеле содержатся примеси земли, соломы, ботвы, камней и металлических предметов. Примеси засоряют, вызывают быстрый износ и даже поломку оборудования, нарушают нормальное протекание технологических процессов, поэтому из удаляют из сырья.

Мойка картофеля. При гидравлическом транспортировании картофеля отмывается только часть земли, поскольку клубни и большое количество воды движутся в одном направлении с малой разницей в скоростях.

В связи с этим при мойке необходимо отделить от картофеля оставшиеся легкие и тяжелые примеси.

На современных спиртовых заводах технологическая линия мойки картофеля укомплектована различными машинами и устройством для удаления посторонних примесей.

Количество неотмытой земли на картофеле не должно превышать 0,1%. Допустимые потери картофеля в процессе мойки – до 0,2%.

Все виды зерна, поступающего в производство, очищают от пыли, земли, камней, металлических и других примесей.

Разваривание крахмалосодержащего сырья

Основная цель водно-тепловой обработки сырья – подготовка к осахариванию крахмала его амилолитическими ферментами солода или микробных препаратов.

Осахаривание наиболее полно и быстро происходит тогда, когда крахмал доступен для их действия (не защищен клеточными стенками), оклейстеризован и растворен, что возможно достичь следующими

способами: развариванием - тепловой обработкой ценного сырья на специальных машинах; механическим измельчением сырья до определенных размеров частиц и последующим развариванием под давлением или без давления.

На заводах широко используется один из комбинированных способов – механико-ферментативная обработка сырья. Сущность его заключается

в том, что измельченное сырье смешивается с водой и разжижающими ферментами, преимущественно с альфа-амилазой, и нагревают до 60 -100 гр.С для клейстеризации, растворения, частичного ферментативного гидролиза крахмала.

Обработку проводят при постепенном или ступенчатом повышении температуры в течение нескольких часов.

При такой комбинированной обработке без разваривания под давлением сырье хорошо подготавливается для дальнейшего осахаривания глюкоамилазой или солодом.

Так как разваривание происходит при температуре ниже 100 гр.С, то это значительно снижает потери сбраживаемых веществ от перевара, существенно сокращает расход пара и повышает безопасность труда – отпадает необходимость устанавливать аппараты, работающие под давлением.

В процессе обработки картофеля и зерна происходят значительные структурно-механические изменения сырья и химические вещества, входящие в его состав.

По современным схемам непрерывного разваривания картофель перед тепловой обработкой измельчают в кашу на молотковых дробилках или картофелетерках. При этом большая часть клеток вскрывается, вместе с клеточным соком освобождается около 70% крахмала.

Картофельную кашку подваривают лишь до температуры 40 гр.С, т.к. из-за клейстеризации свободных крахмальных гранул вязкость насколько возрастает и достигает очень больших значений.