Спиртовая промышленность

Переработка сахарной свеклы и сахара-сырца на спирт

Разваривание свеклы

Так как в сахарной свекле содержится сахароза, тепловая обработка свеклы заключается в стерилизации. Тепловую обработку свеклы производят в цельном или измельченном виде в разварниках, применяемых для обработки крахмалосодержащего сырья. Согласно действующим технологическим инструкциям по производству спирта, разваривание свеклы производят следующим образом. Разварник полностью загружают свеклой. В начале варки из разварника паром вытесняют воздух, затем в течение 20 мин поднимают давление до 2,3 эти (температура 135°С) и разваривают измельченную свеклу 40-50 мин и цельную — 55-60 мин. При разваривании свеклы в цельном виде два раза (до и после подъема давления) спускают свекловичный сок в выдерживатель или осахариватель. При разваривании измельченной свеклы свекловичный сок не спускают. Готовая разваренная масса должна иметь светло-бронзовый цвет. При высокой сахаристости свеклы (19% и более) в разварник добавляют 15-20 бал воды, чтобы концентрация сусла не превышала 14-14,5 %. Разваренную массу выдувают в выдерживатель (при полунепрерывной схеме) или в осахариватель (при периодической схеме).

Сахарная свекла содержит сахарозу и нет необходимости ее осахаривать солодом. Однако для снижения вязкости разваренной массы полезно добавлять солодовое молоко из расчета 1 % зерна на солод от количества свеклы. Солод можно заменять плесневыми грибами. Для снижения карамелизации сахара при разваривании в практике спиртовых заводов применяют разваривание свеклы в смеси с водой в количестве 40 дал на тонну свеклы при температуре 90°С в течение 50-55 мин. К разваренной массе добавляют солодовое молоко и затем до окончательного истирания крупных частиц свеклы измельчают на дисконожевой дробилке. По рекомендации ВНИИФС разваривать измельченную свеклу необходимо при 75-85°С. Измельчение свеклы проводят в две ступени: на свеклорезке и затем на молотковой дробилке. Этим обеспечивается более высокий выход спирта, чем при обычном методе разваривания.

Для сбраживания свекловичного сусла применяют дрожжи расы Я, Г-67 или Г-73, размноженные на разваренной массе с добавлением фосфорной кислоты. Количество дрожжей должно составлять 10% к объему бродильного чана. Брожение свекловичной массы ведут периодически или непрерывно; длительность брожения 36-38 ч. Во время главного брожения температуру поддерживают 32°С. Полученную зрелую бражку подают на перегонку. Возможна переработка сахарной свеклы в смеси с мелассой или крахмалосодержащим сырьем.

Диффузионный способ переработки сахарной свеклы

При переработке свеклы диффузионным способом после мойки она элеватором направляется на весы, из которых поступает на свеклорезку, где она режется в длинные тонкие полоски (стружку). Свекловичная стружка непрерывно поступает в диффузионный аппарат, где из нее водой извлекается сахар. Жом насосом перекачивают в разделитель. Жомопрессовая вода возвращается в диффузионный аппарат, а жом направляют на корм скоту или на дальнейшую его переработку (сушку, приготовление кормов, извлечение пектина и т.д.).

Диффузионный аппарат представляет собой корытообразный наклонный корпус, в котором вращаются два шнека. Свекловичная стружка поступает в головную часть аппарата и медленно продвигается шнеками к хвостовой его части. Навстречу стружке движется вода, которая все время обогащается сахаром. Режим движения стружки рассчитывается таким образом, чтобы за время прохождения стружки через аппарат из нее наиболее полно был извлечен сахар. Температура в аппарате поддерживается в пределах 80-90°С. Из хвостовой части выгружается стружка в виде жома с небольшим содержанием сахара, а из головной части отбирают диффузионный сок в количестве 110-115 кг из 100 кг стружки, в котором содержание сахара немного ниже, чем в свекле.

Диффузионный сок поступает через теплообменник в мерники (рисунок 1) и разделяется на два потока: один — в дрожжевое отделение для приготовления дрожжей, другой — непосредственно на сбраживание в бродильные чаны. Диффузионный сок, направляемый на приготовление дрожжей, непрерывно пастеризуется в теплообменнике при 85°С, выдерживается 1 ч в выдерживателе и охлаждается до температуры складки. После этого сок в смесителе подкисляется серной кислотой до pH 3,2-3,4 и поступает в дрожжанку, куда задаются дрожжи. Зрелые дрожжи поступают в головной чан бродильной батареи, куда одновременно направляется основной поток диффузионного сока из мерников, подкисленный до pH 3,6-3,9.

1 - элеватор; 2 - автоматические весы; 3 - свеклорезка; 4 - приемный бункер; 5 - диффузионный аппарат; 6 - насос диффузионного сока; 7 - теплообменник; 8 - насос для жома; 9 - разделитель; 10 - шнек; 11 - дробилка; 12 - бардяной резервуар; 13 - жомобардяной насос; 14 - мерники диффузионного сока; 15 - подогреватель; 16 - выдерживатель; о 17 - теплообменник; 18 - смеситель; 19 - дрожжанки; 20 - бродильные чаны; 21 - насос; 22 - спиртоловушка. Рисунок 1 - Технологическая схема переработки сахарной свеклы на спирт диффузионным способом
1 — элеватор; 2 — автоматические весы; 3 — свеклорезка; 4 — приемный бункер; 5 — диффузионный аппарат; 6 — насос диффузионного сока; 7 — теплообменник; 8 — насос для жома; 9 — разделитель; 10 — шнек; 11 — дробилка; 12 — бардяной резервуар; 13 — жомобардяной насос; 14 — мерники диффузионного сока; 15 — подогреватель; 16 — выдерживатель; о 17 — теплообменник; 18 — смеситель; 19 — дрожжанки; 20 — бродильные чаны; 21 — насос; 22 — спиртоловушка.
Рисунок 1 — Технологическая схема переработки сахарной свеклы на спирт диффузионным способом

Брожение ведется непрерывно, пока не обнаружатся признаки инфекции. После чего освобождается последний чан батареи, его моют и дезинфицируют и меняют направление потока — последний чан становится головным чаном батареи до тех пор, пока не проведут мойку и дезинфекцию всех чанов. Этот способ исключает установку насосов, применяемых при непрерывном брожении и необходимых для освобождения бродильных чанов на мойку и дезинфекцию. Объем дрожжанок должен составлять 40-60% емкости головных чанов батареи.

Для поддержания в головном чане батареи оптимального количества дрожжевых клеток устанавливают насос, с помощью которого пополняется недостаток дрожжей из второго чана, где они находятся в более энергичном состоянии.

После заполнения водой всей батареи, т.е. через 24-28 ч , содержимое первого чана перекачивается во второй чан. Первый чан моют, пропаривают и дезинфицируют, после расхолодки в него направляют поток. Во время дезинфекции первого чана головным является второй чан. Из последнего чана батареи зрелая бражка поступает на перегонку.

Благодаря мягкому тепловому режиму белковые вещества сахарной свеклы не денатурируются и дополнительного питания для дрожжей не требуется. Выход спирта увеличивается по сравнению с другими способами переработки, несмотря на наличие неизбежных потерь сахара в жоме. Улучшается качество спирта, так как в нем почти не содержится метанола. Пектиновые вещества, являющиеся причиной образования этой вредной примеси, остаются в жоме. Резко сокращается расход топлива.

Известно получение диффузионного сока спиртовыми заводами из свеклосахарных, расположенных рядом с ними. При этом значительно сокращаются затраты на переработку свеклы. Недостатком такого содружества является сезонность работы сахарных заводов.