Технологія виробництва спирту з картоплі

Етиловий спирт активно використовується у багатьох народногосподарських сферах: харчової, хіміко-фармацевтичної, парфумерної, мікробіологічної, де він являє собою першооснову багатьох видів продукції. Вимоги до якості спирту значно різняться, що обумовлено специфікою його використання, а також характеристиками і режимами технологічних операцій в процесі виробництва.

Найбільш популярні два методи його отримання: мікробіологічний та хімічний. Перший передбачає процедуру зброджування цукрів дріжджами-Сахароміцети. Ця технологія широко використовується в разі міні виробництва спирту. За другим методом його отримують з етилену шляхом каталітичної гідратації — дана технологія тісно пов’язана із застосуванням біологічних ферментів-каталізаторів. В результаті хімічного синтезу здійснюється виробництво технічного спирту, а при біологічному — харчового і лікарської.

Головна сировина для виробництва спирту — рослинна маса з високим вмістом крохмалю, цукру і клітковини. Відповідно до цього сировину ділять на 3 основні класи: крахмалсодержащего (зернові культури, картопля); цукровмісних (Буряківка, меляса, виноград, фрукти) і клетковіносодержащее (ксилема, солома, відходи сульфит-целюлозної галузі). Найпопулярнішим і економічним видом є картопля. Входить до його складу крохмаль має швидку Разваріваемость, клейстерізаціей і оцукрювання. На спиртову переробку йде будь-яке зерно, в т. Ч. І негідне для харчового і кормового напряму.

Технологічний процес виробництва спирту

Виробництво етилового спирту складається з обов’язкових технологічних операцій, які умовно можна об’єднати в три етапи: попередній (мийка, очищення сировини, підготовка солодового екстракту і культур мікроорганізмів); основний (розварювання сировинної маси, цукрофікації — перехід крохмалю в цукор, зброджування, дистиляція браги і збір спирту-сирцю); заключний — ректифікаційна очищення.

При виробництві спирту із зерна сировинна маса повинна відрізнятися високим вмістом крохмалю і вологістю менше 17%. Підготовчий етап технології полягає в попередньому очищенні сировини від механічних, органічних і засмічених домішок. Для цього використовують різне технологічне обладнання: повітряно-ситові, магнітні сепаратори, трієри.

Процес разваривания полягає в тому, що сировина для виробництва етилового спирту обробляють парообразной фазою розчину під тиском 0,5 МПа з метою розм’якшення клітинної структури, набухання крохмалю, вилучення та перетворення його в розчинний стан для прискорення етапу цукрофікації ферментами. При цьому здійснюється посилений ріст обсягу цукрів внаслідок розпаду крохмалю.

На сьогоднішній момент варіння крахмалсодержащего матеріалу здійснюється 3-ма методами: періодичним, напівбеззупинним і постійним. Найбільш поширений останній варіант з використанням 2-х схем. Згідно 1-й операція проходить при невисокій температурі (близько 140 ° С), але тривалий час (1 година). За 2-й — температура варіння близько 170 ° С протягом 3 хв. При такому вигляді варіння сировинна середу суцільною масою пересувається через випарівальний апарат для виробництва спирту. З метою здійснення однорідності потоку масу дроблять.

Наступною операцією технології виробництва харчового спирту є охолодження підготовленого середовища і її цукрофікації в результаті взаємодії з солодовим розчином або ферментами при 58 ° С. Традиційно цукрофікації проходить безперервним способом з використанням вакуумного охолодження. Охолодження в вакуум-апараті попереджає теплове инактивирование каталізаторів-ферментів сахаріфіцірующіх речовин. Принцип його полягає в зменшенні тиску, що обумовлює різке охолодження розвареної маси через витрати теплової енергії на випаровування вологи.

Безперервний тип цукрофікації здійснюють по 1 або 2-поточному методу. У першому випадку в осахариватель (ціліндрообразний агрегат з конусним підставою і мешателем) надходить розварена суміш і осахаривающих речовини, які витримують протягом чверті години. При 2-потоковому методі розварену масу ділять на 2 однакових потоку і направляють в осахариватель. У 1-й осахариватель йде 66% осахаривающих речовин, у 2-й — наполовину Осахаренний сусло. Їх остуджують і направляють на зброджування в 1-й і 2-й основні агрегати бродильной батареї. На виході сусло має близько 17% сухої речовини, в т. Ч. 15% зброджуваний цукрів.

Бродильні процеси в суслі відбуваються за рахунок активізації дріжджових ферментів, при цьому мальтоза розпадається до глюкози і переброджуються в спиртову фазу і вуглекислоту. В ході цього процесу проглядаються 3 етапи: зброджування, основне бродіння і кінцеве дображивание. У початковому моменті спостерігається активізація життєдіяльності дріжджів. Подальший відрізняється стрімким сбраживанием цукрової фракції і сильним утворенням вуглекислоти. У завершальному етапі відбувається залишкове дображивание цукрів, які утворюються при досахаріваніі вуглеводів сусла.

Процес бродіння буває періодичним, циклічним і потоковим. Максимальна ефективність досягається при використанні останнього, який здійснюють на обладнанні з послідовно з’єднаних дрожжанок, сбражівателя і 10 бродильних агрегатів. Дрожжанку і сбражіватель застосовують для підготовки необхідного обсягу виробничих дріжджів. В ході роботи дрожжанку наповнюються суслом, проводиться його пастеризація при 80 ° С протягом півгодини, далі його остуджують до 30 ° С, кислотність регулюють до рівня 3,6-3,8 рН сірчаною кислотою і, нарешті, вносять з іншої дрожжанку дріжджі для засіву (30% від обсягу). Дріжджі розмножуються до рівня сухої речовини в суслі 5%. Після цього 3/4 об’єму дріжджів переходить у сбражіватель, куди паралельно заправляється остигле сусло, всю масу подкисляют до нормативної кислотності. Остання чверть дріжджів направляється в інший агрегат для розмноження.

Обладнання, необхідне для виробництва

Серед обладнання для виробництва спирту слід виділити бродильні агрегати циліндричного типу, що мають герметичний люк для запобігання випаровування спирту і виділення вуглекислоти в приміщення заводу. В цілому етап бродіння триває 60 год. На заводах з виробництва спирту, що випускають виключно спирт, введення пробіркових культури дріжджів проводиться 1 раз / міс., А повністю змінюють їх в бродильной батареї щотижня. На заводах, оснащених допоміжними цехами хлібобулочних дріжджів, одержуваних з бражки, число замін зростає до 2-3 разів на тиждень.

Потім зріла бражка направляється на дистиляцію. Цей етап технології виробництва спирту є обов’язковим у зв’язку зі складним компонентним складом бражки: крім води і спирту сюди входять цукру, мінеральні елементи, різні леткі компоненти в залежності від типу і якісних особливостей сировини, параметрів переробки.

В ході дистиляції здійснюється розщеплення суміші — при кип’ятінні більше летючі елементи перетворюються в пароподібний стан. У спиртово-водному комплексі летючість спиртної пари незалежно від температури істотно перевищує цей показник у водяної пари, через що кількість спирту в спиртово-водному комплексі нижче, ніж в парах.

На сучасних заводах з виробництва спирту передбачається обов’язкове очищення спирту-сирцю від домішок. Для цього використовують спеціальні ректифікаційні апарати постійного дії, що обумовлюють поділ суміші з декількох елементів, температура кипіння яких різниться. Очищення спирту способом дистиллирования передбачає різницю між коефіцієнтами ректифікації (відношення обсягу даного компонента в парообразной фазі до обсягу в рідкої).

Дані коефіцієнти у різноманітних домішок коливаються і тісно залежать від концентрації спирту. Для аналізу необхідності очищення спирту від домішок слід зіставити їх коефіцієнти випаровування. У разі, коли коефіцієнт дорівнює одному, дистиляція неефективна, оскільки дистилят в кінцевому результаті не зміниться. Коли коефіцієнт перевищує одиницю, то в обсяг домішок в дистилляте перевищує цей показник в початковій суміші. Коли коефіцієнт нижче одиниці, то рівень домішок, що містяться в дистилляте, нижче, ніж спочатку.

Очищення спирту відбувається в більшій мірі на ректифікаційних апаратах безперервної дії, де він ректіфікуется згідно з рівнями коефіцієнтів випаровування. Даний вид обладнання застосовується на таких заводах, в яких основною сировинною продукцією виступає спирт-сирець. На підприємствах ректифікований спирт виробляють безпосередньо з бражістой фази на брагоректифікаційних апаратах непрямого дії, які включають 3 колони: бражніческую, епюраційні і ректификационную. У 1-й з бражки отримують етиловий спирт і летючі речовини, у 2-й — прибирають головні домішки, в 3-й безпосередньо збирають ректифікований спирт. Крім основних апаратів в складі присутні допоміжні апарати — сивушний і заключний (для контрольного очищення спирту).

Виготовлення спиртовмісної продукції виробляється за наявності у підприємства відповідних ліцензій на виробництво спирту. Строгий контроль за спиртовиробництва супроводжується посиленням вузькоспеціального законодавства, зростанням витрат на ліцензоване дозвіл, регламентуванням норм по цільної переробці відходів.

Ссылка на основную публикацию