31.3. Технологічні стадії виробництва спирту : Загальна технологія харчової промисловості у прикладах і задачах : B-ko.com : Книги для студентів

31.3. Технологічні стадії виробництва спирту

Незалежно від застосовуваної сировини технологічний процесвключає три основні стадії (рис. 31.1).

Підготовча стадія найбільшпроста при переробці на спирт саха-ромістких матеріалів. В Україні спиртв основному отримують з меляси. Привикористанні меляси її перевіряютьна доброякісність, під якою розумі-ють відношення зброджуваних саха-рів до загального вмісту сухих речо-вин. Справа в тому, що вміст сухихречовин у мелясі не нормується.Зв'язано це з тим, що вміст сахарів ісухих речовин у мелясі залежить відрайону вирощування буряка і часупереробки. Тому на виробництві ви-значають можливий вихід спирту. Меляса містить сухих речовин до80 %. У ній на частку зброджуваних сахарів приходиться 60-65 %.

Перед використанням мелясу розбавляють водою до концентра-ції 21-22 %, підкислюють, додаючи живильні азото- і фофсфорумісніречовини, при необхідності стерилізують, охолоджують і направляютьна зброджування. У тих випадках, коли мелясу використовують наспиртових заводах, що випускають і дріжджі, мелясу фільтрують, щобвидалити зважені частки, й обробляють адсорбентами для зниженнянасиченості кольору. Колір меляси обумовлений продуктами караме-лізації і меланоїдиноутворення, що шкідливі для дріжджів.

При використанні сировини, яка містить крохмаль (рис. 31.2),ціллю підготовчої стадії є осахарювання крохмалю. Для забезпеченнядоступу до крохмалю осахарюючих ферментів сировину розварюютьгострою парою при тиску 5 МПа.

Вирощуваннязасівних дріжджів

сусло

дріжджі

двооксид

Зброджування осахареноїмаси

бражка

вуглецю

відходи на переробку

Добування та очищенняспирту

Спирт до сховища

Рис. 31.2. Функціональна схема технології переробкикрохмаломісткої сировини в спирт.

При використанні картоплі, вологість якої висока, її подрібню-ють на тертках, отриману масу розварюють насиченою парою притиску ~ 5 МПа для того, щоб забезпечити доступ осахарюючим фер-ментам до крохмалю в рослинних клітинах.

При використанні зернової сировини проводять її дроблення,змішування з водою і тільки потім направляють на розварювання. Настадії розварювання відбувається набрякання крохмальних зерен і на-ступна їх клейстеризація (перехід від упорядкованої структури до ві-льної).

Після розварювання масу охолоджують і вносять осахарюючіагенти - солоди або амілолітичні ферментні препарати. Після витрим-ки і перевірки на ступінь осахарювання гідролізат, що являє собою, восновному, мальтозу з домішкою моносахарів і декстринів, направля-ють на бродіння.

Якщо як сировину використовують деревину, то кору видаляють,сировину подрібнюють. Якщо використовують соняшникову лузгу, ко-робочки бавовни, тирсу, стружку деревних порід, здрібнювання не про-водять. Гідроліз клітковини проводять при температурі 160-180 °С уприсутності кислот і каталізаторів. Використовують 80 % сірчану кис-лоту, тому середовище дуже кисле: рН 1,8-2. При цьому через ряд про-міжних з'єднань утворюють моносахари, в основному глюкозу. Передзброджуванням гідролізат нейтралізують до рН 5-6 і обов'язково охо-лоджують. З 1 тонни сухої деревини одержують 170-200 л спирту, щодозволяє заощадити 1,6 т картоплі або 0,6 т зерна.

Другою стадією є зброджування. Його проводять при темпера-турі 28-30 °С і атмосферному тиску. Бродіння йде по анаеробномутипу, тобто утворюється спирт і двооксид вуглецю. Крім цього прибродінні утворюються так названі вищі спирти (С3-С6). Суміш вищихспиртів називають ще сивушним маслом або сивушними маслами.Утворюються також альдегіди, ефіри, органічні кислоти, гліцерин.Зріла бражка містить також дріжджі, солі, незброджувані вуглеводи,речовини для забарвлення. При зброджуванні меляси або крохмаломі-сткої сировини вміст у зрілій бражці етанолу може доходити до 8,5-9,5 %. При використанні деревини вміст спирту в бражці 0,9-1 %; суль-фатних лугів - 0,5-0,8 % (тому що дріжджі в цьому середовищі почу-вають себе некомфортно).

Дріжджі після закінчення бродіння промивають і або піддають об-робці для направлення в торговельну мережу, або для повторного вико-ристання в наступних циклах бродіння. Необхідність заміни дріжджівзв'язана з їх обсіменінням сторонньою мікрофлорою. Обсіменіння визна-чається або мікробіологічним контролем, або по зростанню кислотності всередовищі (молочнокислі бактерії). У виробництві спирту на базі суль-фатних лугів обсіменіння не має, дріжджі не змінюють.

На спиртових заводах є дріжджові відділення, що забезпечуютьпідготовку дріжджів до зброджування сахаромістких речовин.

Спирт-сирець виділяють з бражки відгонкою на брагоперегон-них установках, у ньому великий вміст домішок. Кубовий залишок -барду, виводять з колонни для використання у якості кормів. Післяповторної ректифікації отримують спирт-ректифікат.

Процес ректифікації провидять у протиточних апаратах колон-ного типу з контактними устроями або тарілками - пари поділяємоїсуміші рухаються зверху униз, а рідина стікає їм назустріч. Для під-вищення міцності дистиляту ректифікацію водно-спиртових сумішейпроводять у сполученні з дефлегмацією у спеціальних теплообміннихапаратах - дефлегматорах, рідину, що утворюється називають флег-мою, її повертають до колонни. Міцні водно-спиртові пари після кон-денсації у холодильнику, прохолоджують і виводять з випарника увигляді дистиляту.

Ректифікаційні установки за технічним призначенням поділяютьна сирцові - для отримання бражки спирту-сирця (присутні усі леткікомпоненти); ректифікаційні - для отримання ректифікованого спиртубезпосередньо з бражки.

Спирт-сирець поступає у куб ректифікаційної колонни, нагріва-ється парою до температури 90-92 °С і у пароподібному стані запо-внює ректифікаційну колонну для проведення процесу ректифі-кації.

Спочатку відбирають низькокиплячі домішики спирту-сирцю -ефіри і альдегіди, а далі відбирають найбільшу фракцію - різні сортиспирту. Після спирту етилового з колонни виводять сивушні масла усклад яких входять аміловий, ізоаміловий, пропіоновий і інші багато-атомні спирти.

З однієї з верхніх тарілок спнрт поступає на холодильник дляпрохолодження, вимірюється приладами і направляється до спиртос-ховища, а далі відгружається цистернами споживачам.

Брагоректифікаційні установки складаються з трьох основних -бражна, епюраційна, ректифікаційна і двох додаткових - сивушна іостаточна колони, бражка без летких компонентів називається бар-дою. В епюраційній колонні з бражного дистиляту виділяють головні ікінцеві домішки, отримують головну фракцію етилового спирту.

Спирт виділяють із бражки відгоном на брагоперегонних уста-новках, він називається спиртом-сирцем. У ньому багато домішок.Одержувана при цьому барда (кубовий залишок) виводиться з колонидля використання на кормові цілі. Після повторного відгону - ректи-фікації одержують спирт-ректифікат.

Спирт-сирець надходить у куб ректифікаційної колони, нагріва-ється парою до температури 90-92 °С і в пароподібному стані заповнюєректифікаційну колону, де здійснюється ректифікація спирту. Спочаткувідбирають низькокип'ячі домішки спирту-сирцю: ефіри й альдегіди.Потім відбирається найбільша фракція - різні сорти спирту. Післяспирту етилового виводять сивушне масло, до складу якого входятьаміловий, ізоаміловий, пропіоновий і інші багатоатомні спирти.

З однієї із верхніх тарілок спирт надходить на холодильник, за-мірюється приладами, направляється до спиртосховища. Далі цистер-нами відвантажується споживачам.

Домішки в спирті-сирці умовно поділяють на три види. Головнідомішки - ефіро-альдегідна фракція - температура їх кипіння нижчаза температуру кипіння спирту, вони видаляються першими. Кінцевіабо хвостові домішки - це сивушні масла, температура яких вища відтемператури кипіння спирту. Це висококип'яча фракція. Деякі речо-вини-домішки мають температуру кипіння, близьку до температурикипіння етанолу. Тому ці домішки залишаються в етанолі. Для вида-лення домішок використовують ректифікаційні колони різної конст-рукції. На рис. 31.3 приведена лінія безперервного готування горілок завтоматичним контролем міцності. Докладно із сучасною технологіч-ною схемою одержання етилового спирту й основним устаткуванням,що використовують для цих цілей, можна ознайомитися в прикладахпо застосуванню пластинчастих теплообмінних апаратів у харчовійпромисловості .

Вимоги до якості спирту визначаються показниками, приведе-ними в таблиці 31.1.

Таблиця 31.1. Вміст домішок у спирті

 

Спирт-сирець

Спирт-ректифікат

Домішки

з зернаабо кар-топлі

з меля-

екст-

вищого

I со-рту

 

си

ра

очищення

Метанол, об. %

0,02- 0,15

сліди

-

-

-

Сивушні масла, мг/л

300-450

200-350

3

4

15

Леткі кислоти, мг/л

30-120

50-120

12

15

20

Альдегіди, мг/л

20-100

300-1000

2

4

10

Складні ефіри, мг/л

200-700

20-500

25

30

50

Випускається ще спирт питний. Його виробляють зі спирту ви-щого очищення, отриманого із зерна або картоплі. Питний спирт ви-робляють розведенням водою до 95 %.

Спирт екстра виробляють тільки з зерна. Спирт вищого очищеннявипускають при використанні зерна, картоплі, буряка, меляси. Спирт Iсорту випускають із зерна, картоплі, меляси і цукрового буряка.

ГЛАВА 32.ТЕХНОЛОГІЯ ВИНА