21.5. Зброджування оцукреної маси

При зброджуванні сусла цукор під дією дифузії проходить в дріжджову клітину. В результаті складних ферментативних про­цесів в клітині виробляється спирт і вуглекислота, які виводяться клітиною в навколишнє середовище.

Крім спирту і вуглекислоти продуктами життєдіяльності дріжджів є гліцерин, оцтовий альдегід, органічні кислоти, а та­кож вищі спирти (сивушні масла) і т.д.

Тривалість бродіння при температурі (26...30) °С — біля 60 год. Зріла бражка містить (8... 10)% об. спирту, деяку кількість нерозчиненого крохмалю і пезброджених цукрів. Вилучена при бродінні вуглекислота надходить до спиртоловушки, де спирт поглинається водою. Очищена вуглекислота надходить до вугле­кислого цеху де її скраплюють. Всі апарати батареї з'єднані труб­ками, по яких перетікає бродяче сусло, подається вода та пара для стерилізації. Бражка надходить до ректифікаційного відділення заводе для вилучення з неї спирту.

21.6. Вилучення спирту

Склад зрілої бражки, що одержана при, зброджуванні сусла, складний, але його можна розділити на дві частини — леткі та не­леткі компоненти. До легких відносять етиловий спирт, воду, ор­ганічні кислоти, ефіри, альдегіди, вищі спирти. Всього в бражці міститься більше 50 летких речовин. До нелетких компонентів відносять: дріжджі, солі, незброджусмі вуглеводи, гліцерин та інші.

Завдання заключается в тому, щоб відокремити з цієї склад­ної суміші леткі компоненти і одержати етиловий спирт належної

776

міцності та чистоти. Домішки спирту при цьому вилучають із спирту і ділять па фракції. У відходи йде барда, як цінний кормо­вий препарат для годівлі худоби.

Вилучення спирту проводять за допомогою ректифікації, яка заснована на різній леткості спирту і його домішок. Леткість домішок змінюється в залежності від концентрації в середовищі етанолу. Для оцінки летких домішок по відношенню до леткості етанолу вводять поняття про коефіцієнти випарювання і рек­тифікації. Позначимо вміст спирту в парі А, а в рідині — а. Відно­шення К=А/а називають коефіцієнтом випаровування. Для домішок відповідно приймемо позначення а і /. Тоді маємо: Kg = a/. Для прикладу, при вмісті етанолу в рідині 10% масових в парі: міститься 52,5% масових спирту. Тому Ксп = 52,2/10 = 5,22. Коефіцієнтом ректифікації називають відношення коефіцієнта ви­паровування домішок до коефіцієнта випаровування етанолу.

Коефіцієнт ректифікації показує збільшення чи зменшення вмісту домішок по відношенню до етилового спирту. Домішки спирту розділяють на 3 групи; головні, проміжні і хвостові.

До головних відносять ті, які мають коефіцієнт ректифікації більше за 1. Основні їх представники: оцтовий альдегід, масля­ний альдегід, оцтово-етиловий ефір та ін. Вони концентруються в парі при будь-якому вмісту спирту в рідкій фазі. У хвостових домішок леткість завжди менша леткості етанолу, тобто К’< 1. До цієї групи відносять: воду, оцтову кислоту. Проміжні домішки мають подвійні властивості. При високих концентраціях спирту вони проявляють себе як хвостові домішки (К’<1), а при низьких концентраціях — головними (К’<1). Користуючись різницею в леткості компонентів ректифікація дозволяє вилучити етанол із домішок у будь-якій концентрації.

Ректифікаційні установки спиртових заводів — складні систе­ми, які включають колони, теплообмінну апаратуру (дефлегма­тори, холодильники, кип'ятильники), контрольно-вимірювальні пристрої і автоматичні засоби управління.

Основними елементами ректифікаційної установки с колони, кількість яких змінюється в залежності від її типу. Колона — ап­парат протитечійний. В ній встановлені тарілки — контактні пристрої, які призначені для приведення в тісний контакт пари,

777

що надходить знизу колони і рідину, що стікає по стінкам зверху вниз. При такому контакіі обмін компонентами між парою та рідиною дуже ефективний.

Рис. 21.2. Схема брагоректифікаційного апарату

І — бражна колона, 2 — конденсатор, З — елюраційна колона,

4 — дефлегматор, 5 — конденсатор, 6 — ректифікаційна колона,

7 — дефлегматор, 8 -— холодильник

На рис. 21.2 наведена одна із найбільш розповсюджених тех­нологічних схема брагоректифікаційної установки, що склада­ється із трьох колон: бражної - /, епюраційної — 3, ректифіка­ційної г- б. За такою схемою бражка із бродильного відділу на­сосом подається в конденсатор (дефлегматор) 2, потім в піді­грітому стані в колону І, в яку знизу також подається гріюча па­ра, що підіймається назустріч бражці, яка стікає, по тарілках ви­лучає із неї леткі компоненти. Залишок (барда) виводиться знизу колони. Спиртоводна пара конденсується в конденсаторі 2, віддаючи теплоту бражні. Спиртовий: конденсат, що містить всі леткі елементи бражки, надходить в епюраційну колону 3, при­значення якої в тому, щоб вивести із конденсату головні домішки. Вони частково конденсуються в дефлегматорі 4 і повер­гаються в колону 3. Друга частина пари конденсується в конден­саторі 5\ відбирається як фракція головних продуктів.

778

Звільнена від головних продуктів рідина (епюрат) відправ­ляється в колону 6. В цій колоні епюрат ділиться на спирт-рск-тифікат, що відбирається з верхніх тарілок колони та охолод­жується в холодильнику 8, і сивушне масло, що містить домішки ліотеру, який містить в основному воду і деяку кількість спирту. В установці отримують спирт-ректифікат міцністю (96,2...96,5) об." о, сивушне масло (хвостові домішки) і головні домішки. Відходами є барда та лютериа вода. Керування брагоректифікаційпими уста­новками в основному автоматичне.