Спиртовая промышленность

Производство этилового спирта

Применение этилового спирта в народном хозяйстве

В начале своего использования этиловый спирт применяли для приготовления водки и частично в медицине. Развивающаяся химическая промышленность потребовала большого количества спирта на технические цели. В 1930 г. академиком С.В. Лебедевым разработан способ получения синтетического каучука из этилового спирта.

В настоящее время около 150 отраслей народного хозяйства применяют этиловый спирт. Наша промышленность выпускает пищевой и технический этиловый спирт. Пищевой спирт получают из зерна и картофеля, мелассы, сахарной свеклы. Этот спирт применяют для приготовления ликероводочных изделий, виноградных и плодовых вин, а также в производстве парфюмерных изделий и ряда медицинских препаратов.

Технический спирт получают из этилен содержащих газов (синтетический спирт), древесины (гидролизный спирт) и сульфитных щелоков (сульфитный спирт). Технический спирт применяют как исходное соединение для дальнейшего синтеза и как растворитель в производстве синтетического каучука, синтетического волокна, искусственного шелка, искусственной кожи, пластических масс, фотопленки и кинопленки, органического стекла, взрывчатых и ядовитых веществ, лаков и красок. Кроме того, спирт используют как топливо для двигателей внутреннего сгорания и приготовления антифризов.

Основные свойства этилового спирта

Этиловый спирт (винный спирт) — прозрачная бесцветная жидкость со специфическим запахом и вкусом. Этиловый спирт более летуч, чем вода. Так при 0°С упругость паров спирта равна 12,24, а воды — 4,57 мм рт. ст.\ при 100°С соответственно 1692,3 и 760 мм рт. ст. Спирт смешивается с водой в любых соотношениях, при этом выделяется тепло и температура смеси повышается. Этиловый спирт очень гигроскопичен; он жадно поглощает влагу из воздуха, а также из животных и растительных тканей, вследствие чего они разрушаются. Химически чистый спирт имеет нейтральную реакцию; спирт, выработанный промышленностью, содержит небольшое количество органических кислот, поэтому реакция его обычно слабокислая. Спирт и его крепкие водные растворы легко воспламеняются и горят бледно-голубым, слабо светящимся пламенем, без выделения копоти, образуя при горении углекислый газ и воду. Теплота сгорания спирта 6364 ккал/кг. Спиртовые пары образуют с воздухом горючие взрывчатые смеси; при концентрации спирта в воздухе 3,28% смесь взрывается.

Спирт ядовит для человека и животных, а также для микроорганизмов. Пары спирта вредны для организма человека. Предельно допустимая их концентрация в воздухе 1 мг/л, токсическая 16 мг/л.

Спиртовые заводы выпускают спирт-сырец, спирт-ректификат (обычный) и спирт-ректификат высшей очистки. Спирт-сырец — это спирт, полученный при перегонке сброженного раствора, не очищенный от примесей, содержание которых в нем 0,4-0,5%. Крепость спирта-сырца по ГОСТу не менее 88% об. Спирт-ректификат (обычный) — это спирт, очищенный от основной массы примесей: содержание примесей в нем составляет тысячные доли процента. Крепость обычного спирта-ректификата по ГОСТу не менее 95,5% об.

Спирт-ректификат высшей очистки — это очищенный спирт с ничтожным содержанием примесей (десятые доли процента); крепость спирта-ректификата высшей очистки по ГОСТу не менее 96,2% об.

Крепостью спирта называется процентное содержание в нем безводного спирта. Весовым процентом называется количество граммов спирта в 100 г раствора. Объемным процентом называется количество объемов спирта, выраженное в миллилитрах, в 100 мл раствора.

Согласно ГОСТа 3639-61 содержание спирта в водно-спиртовых растворах выражают в объемных процентах при нормальной температуре (20°С). Объем водно-спиртового раствора выражают в литрах при температуре 20°С. Если крепость спирта 88% об., то это значит, что в 100л этого спирта содержится 88 л безводного спирта.

Теоретический и практический выход спирта

Выходом спирта называется объем его в декалитрах (дал), получаемый из одной тонны крахмала или сахарозы, содержащихся в сырье. Расчетом можно определить эту величину, используя уравнение получения спирта:

уравнение получения спирта

Из уравнения видно, что из 342,2 г сахарозы должно получиться 184,2г спирта.

Из 100 г сахарозы должно получиться спирта: 184 · 100/342,2 = 53,8г ил 53,8/0,78987 = 68,2 см3,

где 0,78927 — плотность спирта d420.

Следовательно из 1 т сахарозы должно получиться 68,2 дал спирта. Аналогично подсчитаем количество спирта, которое должно получиться из тонны крахмала.

Производство этилового спирта

Из 100г крахмала должно получиться спирта 92,1 · 100/162,1 =56,8г  или  56,8/0,78927 = 71,98 см3

Из тонны крахмала должно получиться 71,98 дал спирта. Это теоретический выход спирта.

Фактический выход спирта из тонны крахмала составляет в зависимости от вида перерабатываемого сырья 62-66 дал и называется практическим выходом спирта. Для сравнения выхода из сахарозы с выходом из крахмала делают перерасчет на условный крахмал, который равен 0,95.

Производство спирта из мелассы

Характерными особенностями мелассы являются:

  1. В мелассе содержится около 80% сухих веществ, в том числе 45-50% сахарозы. При такой концентрации микроорганизмы не развиваются, что дает возможность длительного хранения. Для переработки ее нужно разбавлять водой; разбавленная меласса называется рассиропкой.
  2. Микрофлора мелассы многочисленна и многообразна. Чтобы избежать побочных процессов брожения и ослабления воздействия микрофлоры, мелассу перед переработкой антисептируют. Антисептирование заключается в обработке мелассы серной или соляной кислотой и другими антисептиками.
  3. Главной составной частью мелассы является сахароза, и поэтому осахаривающие средства — солод или плесневые грибы — при переработке мелассы не требуются.
  4. В мелассе содержится недостаточное количество фосфора, необходимое для питания дрожжей, поэтому при переработке мелассы добавляют дополнительное фосфорное питание. Азота в мелассе достаточно для питания дрожжей, но иногда требуется давать азотистое питание (при 1% и менее содержания общего азота)
  5. Меласса содержит большое количество несбраживаемых веществ, что затрудняет размножение дрожжей в мелассных рассиропках, поэтому для лучшего их размножения продувают воздух.

Производство спирта из мелассы

Переработка мелассы на спирт осуществляется по схеме:

Применяются две схемы непрерывной переработки мелассы на спирт: двухпоточная и однопоточная. Двухпоточная схема предусматривает приготовление сусла двух концентраций (рисунок 1). Для приготовления дрожжей меласса рассиропливается до концентрации 11-13% св, а для залива бродильных чанов — 33-35% св. При однопоточной схеме (рисунок 2), разработанной А.Л. Малченко и Ф.Б. Криштул, готовится одна рассиропка концентрацией 22-25% св, в которой вначале размножают дрожжи, а затем проводят процесс брожения. Процесс рассиропки на современных заводах автоматизирован. Мелассу перерабатывают комплексно. Из нее получают спирт и жидкую углекислоту. Из зрелой бражки выделяют дрожжи и выпускают их в качестве хлебопекарных дрожжей. Из мелассной барды получают глютаминовую кислоту, бетаин, глицерин и бардяную золу, на барде выращивают кормовые дрожжи.

1 - бак для мелассы; 2 - ловушка; 3 - насосы; 4 - напорные баки для мелассы; 5 - весы для взвешивания мелассы; 6 - сборник взвешенной мелассы; 7 - смеситель горячей и холодной воды; 8 - чанок серной или соляной кислоты; 9 - чанок формалина; 10 - рассиропник мелассы; 11 - делитель рассиропника; 12 - баки кислотного антисептирования; 13 - рассиропник (11-13% сухих веществ); 14 - расходомер; 15 - бродильные чаны первого каскада; 16 - бродильные чаны второго каскада; 17 - пеноловушка; 18 - спиртоловушка Рисунок 1 - Двухпоточная схема производства спирта из мелассы
1 — бак для мелассы; 2 — ловушка; 3 — насосы; 4 — напорные баки для мелассы; 5 — весы для взвешивания мелассы; 6 — сборник взвешенной мелассы; 7 — смеситель горячей и холодной воды; 8 — чанок серной или соляной кислоты; 9 — чанок формалина; 10 — рассиропник мелассы; 11 — делитель рассиропника; 12 — баки кислотного антисептирования; 13 — рассиропник (11-13% сухих веществ); 14 — расходомер; 15 — бродильные чаны первого каскада; 16 — бродильные чаны второго каскада; 17 — пеноловушка; 18 — спиртоловушка
Рисунок 1 — Двухпоточная схема производства спирта из мелассы
1 - бак хранения мелассы; 2 - насос шестеренчатый; 3 - весы; 4 - сборник мелассы; 5 - рассиропник; 6 - дрожжегенераторы; 7 - бродильная батарея; 8 - спиртоловушка; 9 - фонарь Рисунок 4 - Однопоточная схема переработки мелассы на спирт
1 — бак хранения мелассы; 2 — насос шестеренчатый; 3 — весы; 4 — сборник мелассы; 5 — рассиропник; 6 — дрожжегенераторы; 7 — бродильная батарея; 8 — спиртоловушка; 9 — фонарь
Рисунок 2 — Однопоточная схема переработки мелассы на спирт

Антисептирование и рассиропка мелассы

При работе по однопоточной схеме антисептированию подвергают всю неразбавленную мелассу или рассиропку концентрацией 60% св., которую подкисляют до определенной кислотности. Кислотность в спиртовом производстве принято выражать в градусах кислотности, т.е. количеством мл 1 н. раствора щелочи, израсходованной для нейтрализации 20 мл раствора, при этом 1 мл 1 н. раствора щелочи, соответствует 1° кислотности. Мелассу подкисляют серной кислотой до кислотности 1,5-2,0°, соляной кислотой-до 1,1-1,3°, после подкисления выдерживают 2-3 ч.

Лучше применять для антисептирования соляную кислоту. По нормам спиртовой промышленности на 1000 дал спирта расходуется 130 кг соляной кислоты или 235 кг серной.

Для антисептирования мелассы, кроме серной и соляной кислоты, применяют также следующие антисептики: формалин, хлорную известь, пентахпорфенолят натрия. Сильно инфицированные мелассы перед антисептированием нагревают острым паром до 85°С и выдерживают 1 ч, затем охлаждают и после смешивания с нормальной мелассой антисептируют.

Высокая концентрация сахара в мелассе не позволяет сбраживать ее в натуральном виде. Поэтому мелассу рассиропливают водой. При работе завода по однопоточной схеме готовится одна рассиропка концентрацией 22-25% св (в некоторой литературе рекомендуют 20-22%).

При двухпоточной схеме готовят две рассиропки: дрожжевую (для размножения дрожжей) концентрацией 11-13% и бродильную (для процесса брожения) концентрацией 33-35% св.

Рассиропник представляет собой сосуд, к которому подведены меласса, холодная и горячая вода. Протекая через рассиропник, меласса и вода смешиваются. Для лучшего перемешивания применяют перегородки или механическую мешалку. Количество рассиропки рассчитывают на основании баланса сухих веществ по уравнению:

РС = Vdс,

где Р-количество неразбавленной мелассы, т, С-содержание сухих веществ в мелассе, вес. %; V — объем рассиропки, м3 ;  d — плотность рассиропки, кг/л; с — содержание сухих веществ в рассиропке, вес. %.

Количество добавленной воды W рассчитывают так: W =  Vd -Р [т(м3)].

Сбраживание мелассы

Для полного сбраживания всего сахара, содержащегося в мелассе, необходимо создание определенных условий для развития дрожжей-достаточное количество питательных веществ, определенная концентрация сахара, кислотность среды и температура. Для размножения дрожжей (дрожжегенерирования) и сбраживания из мелассы готовят сусло, которое представляет собой разбавленную водой мелассу с питательными веществами, кислотой и антисептиками.

Приготовление дрожжей чистой культуры

Приготовление дрожжей чистой культуры состоит из шести последовательных их пересевов в среды, приготовленные из мелассы с добавлением солодового сусла и диаммонийфосфата или ортофосфорной кислоты. С каждым последующим пересевом увеличивают объем среды.

При работе по однопоточной схеме брожения с каждым пересевом увеличивают объем среды, а при двухпоточной схеме концентрация остается постоянной. Для всех пересевов среду приготовляют из доброкачественной мелассы и солодового сусла, которого берут в количестве 10% к мелассной рассиропке. Солодовое сусло можно заменить мальтозной патокой, которой достаточно 1 % от количества мелассной рассиропки.

Концентрация сухих веществ в солодовом сусле должна быть 10-12% по сахарометру. Концентрация сухих веществ в мелассной рассиропке при работе по однопоточной схеме брожения показаны в таблице 1.

Таблица 1 - Концентрация сухих веществ в мелассной рассиропке при работе по однопоточной схеме брожения
Таблица 1 — Концентрация сухих веществ в мелассной рассиропке при работе по однопоточной схеме брожения

Концентрация сухих веществ в мелассной рассиропке при работе по двухпоточной схеме брожения одинакова для всех пересевов — 13-14% по сахарометру.

В питательную среду 1,2,3 пересевов фосфорное питание не задается, а начиная с 4-го, добавляют ортофосфорную кислоту или диаммонийфосфат в количестве 0,12% к мелассе, взятой для приготовления рассиропки.

Кислотность сред для первых четырех пересевов поддерживается 0,5°, а для 5-й и 6-й — 0,7-0,8°. На всех стадиях разведения дрожжей поддерживается температура брожения 20-30°С.  Мелассные рассиропки для первых четырех пересевов и солодовое суслостерилизуют при 0,5 ати в автоклаве в течение 30 ч, а для 5-го и 6-го, так как объем велик для автоклава, кипятят в течение 1 ч.

Чистую культуру дрожжей получают из лаборатории чистых культур НИИСП. В пробирку наливают 10 см3 стерильного солодового сусла, помещают в термостат при 28-29°С. Дрожжевые клетки начинают размножаться, через 4-6 ч их накапливается такое количество, которое можно переводить в больший объем питательной среды — в колбу на 500 см3, содержащую 200-250 см3 стерильной питательной среды.

Продолжительность брожения 20-24 ч. Из колбы емкостью 500 см3 дрожжи переводят в колбу 3 л, где находится 2 л стерильной питательной среды. Дрожжи из этой колбы после двухчасового брожения переводят в 4 трехлитровые колбы равными частями, 3 из них ставят в холодильник для хранения при температуре 4°С. При этой температуре они могут храниться около месяца, не возбуждая брожения и не теряя жизнедеятельности. Четвертую колбу после 16-18ч брожения переводят в маточник емкостью 25 л, в котором находится 20л питательной среды. С маточника дрожжи переводят в малый, а затем в большой аппарат чистой культуры. Емкость первого 900л (750л питательной среды), а второго 10,0 м3 (5,0 м3 питательной среды).

Малый аппарат чистой культуры заполняется питательной средой тремя порциями (подмолодками); подмолодку задают в момент, когда видимый отброд снижается до 10-11% по сахарометру при работе по однопоточной схеме, а при работе по двухпоточной схеме — до 7-8%. Общая продолжительность брожения составляет 30-36 ч, но при этом получаются наиболее здоровые дрожжевые клетки.

Из большого аппарата чистой культуры дрожжи переводят в дрожжегенератор при отброде 10-11% по сахарометру для однопоточной схемы и 6,5-7,5% при двухпоточной схеме. Продолжительность брожения 18-20 ч. Дрожжи развиваются энергичнее при избытке кислорода, т.е. при аэрировании.

Двухпоточная схема

Для приготовления сусла мелассу рассиропливают в двух параллельно действующих рассиропниках: в одном получают сусло для дрожжегенерирования; во втором — основное сусло для питания бродильных чанов.

Для непрерывного ведения дрожжей устанавливают 4-5 дрожжегенераторов общей емкостью 20-25% емкости бродильной батареи, которые соединены между собой трубопроводом спускным и работают параллельно. Так как процесс дрожжегенерирования протекает 6-7 ч, т.е. более чем в два раза быстрее, чем сбраживание в бродильной батарее, то количество дрожжевого и основного сусла одинаковое (1:1).

Мелассу, предназначенную для дрожжевого сусла, антисептируют и подкисляют до 3,5-4,0° с добавлением к ней питательных веществ, предназначенных для всей мелассы. Кислотность дрожжевого сусла составляет 0,8-1,0°, которая поддерживается в дрожжегенераторах. Отброд зрелых дрожжей — 5,5-6,0% по сахарометру, концентрация спирта в н и х-3,0-3,5% об., количество дрожжевых клеток — 150-180 млн. в 1 см3. Расход воздуха на аэрацию составляет 3,5-4,0 м3 на 1 м3 массы в 1 ч. Работу ведут непрерывно длительное время, освобождая попеременно один из дрожжегенераторов для мойки и дезинфекции.

Зрелые дрожжи из каждого дрожжегенератора непрерывно отводят в головной чан бродильной батареи. В этот же чан непрерывно подают основную рассиропку, которую готовят из необработанной мелассы. Количество подаваемого сусла регулируют таким образом, чтобы в головном бродильном чане концентрация бражки была 10-12% по сахарометру, а содержание спирта в ней 5,0-6,0% об. В этом чане поддерживается температура 29-30°С, в последующих — 30-31 °С , а в последнем-29°С.

Бродильные чаны соединяются в батарею таким образом, чтобы бражка выходила из чана и поступала в следующий чан сверху по переточной трубе. Таким образом постоянно заполняются все бродильные чаны батареи на 90% общей емкости.

Во избежание осаждения дрожжей, а также с целью интенсификации процесса брожения следует принудительно перемешивать бражку. Для этого все бродильные чаны, кроме головного, оборудуются мешалками.

Кислотность бражки 0,4-0,5°. Нарастание кислотности не допускается. Продолжительность брожения, включая дрожжегенерирование, составляет 24-30 ч. Из последнего чана бродильной батареи бражка поступает на перегонку. Содержание спирта в зрелой бражке 8,5-9,0% об., а несброженных сахаров 0,3-0,4 гИООсм3. В процессе сбраживания мелассного сусла образуется большое количество пены. Пена, образующаяся в дрожжегенераторах, направляется в чаны-пеноловушки, где она гасится, а образовавшаяся жидкость отводится в четвертый или пятый чан бродильной батареи.

Углекислый газ, выделяемый при брожении, из дрожжегенераторов и бродильных чанов, отводится в пеноловушку, а из нее — в спиртоловушку. Водно-спиртовая жидкость из спиртоловушек направляется в бражку, идущую на перегонку.

Для периодической мойки и дезинфекции бродильные чаны освобождают, перекачивая сбраживаемую массу в последующий чан, на который переводится поток сусла. Освобожденный чан моют и стерилизуют пропариванием с нагревом до 100°С с выдержкой при этой температуре 30 мин. После расхолодки в чан направляют поток сусла и освобождают для дезинфекции очередной чан.

Однопоточная схема

По однопоточной схеме из всей подработанной мелассы непрерывно готовится сусло с концентрацией сухих веществ 20-22% по сахарометру в зависимости от доброкачественности мелассы (рисунок 3). Кислотность сусла должна быть 0,4-0,5°. Сусло непрерывно подается в один из дрожжегенераторов, куда предварительно заданы маточные дрожжи из большого аппарата чистой культуры.

Количество маточных дрожжей должно быть 10-15% от полезной емкости дрожжегенератора.

После заполнения первого дрожжегенератора на 90% его емкости из него передают 50% дрожжей во второй дрожжегенератор и начинают приток сусла в оба дрожжегенератора. Количество сусла, протекающего за 1 ч в дрожжегенераторы, называемое в практике коэффициентом притока, должно составлять 16-18% от их общей емкости. Концентрация сухих веществ в дрожжегенераторах должна быть 14-15% по сахарометру, концентрация спирта достигает 2,5-3,5% об.

В течение всего процесса дрожжегенерирования массу непрерывно аэрируют с расходом воздуха 3,5-4,0 м3 на 1 м3 среды.

Емкость дрожжегенераторов составляет 20-25% от суммарной емкости бродильных чанов, а при выработке хлебопекарных дрожжей емкость их увеличивается до 25-30%. Продолжительность дрожжегенерирования равна 6-7 ч. На стадии дрожжегенерирования сбраживают около 30% от всего количества сахара, содержащегося в мелассе. Когда количество дрожжевых клеток в дрожжегенераторах достигает 90-110 млн. в 1 см3, начинают переток массы из дрожжегенератора в первый (головной) чан бродильной батареи.

Сбраживание, переток бражки из чана в чан, перемешивание осуществляется также как в батарее двухпоточной схемы. Температура в бродильных чанах не должна превышать 32-33°С, а при получении хлебопекарных дрожжей 31-32°С, в последних двух чанах батареи — 28-29°С. Продолжительность брожения около 30 ч, а при получении хлебопекарных дрожжей — 24-27 ч, включая дрожжегенерирование.

Из последнего чана бродильной батареи зрелая бражка поступает на перегонку. Отброд зрелой бражки 5,0-6,5% по сахарометру, кислотность 0,4-0,5°, содержание спирта 8,0-8,5% об. и не более 0,3-0,4 г/100 см3 несброженного сахара.

Освобождение бродильных чанов для дезинфекции осуществляется так же, как и при двухпоточной схеме сбраживания.

1 - бак для мелассы; 2 - насос; 3 - весы для взвешивания мелассы; 4 - чанок для антисептика; 5 - чанок для серной или соляной кислоты; 6 - дозаторы; 7 - чаны суточного запаса мелассы; 8 - рассиропник; 9 - дрожжевые аппараты; 10 - аппарат чистой культуры дрожжей; 11 - компрессор; 12 - спиртоловушка; 13 - пеноловушка; 14 - бродильный чан. Рисунок 3 - Однопоточная схема переработки мелассы
1 — бак для мелассы; 2 — насос; 3 — весы для взвешивания мелассы; 4 — чанок для антисептика; 5 — чанок для серной или соляной кислоты; 6 — дозаторы; 7 — чаны суточного запаса мелассы; 8 — рассиропник; 9 — дрожжевые аппараты; 10 — аппарат чистой культуры дрожжей; 11 — компрессор; 12 — спиртоловушка; 13 — пеноловушка; 14 — бродильный чан.
Рисунок 3 — Однопоточная схема переработки мелассы

Технологическая схема приготовления дрожжей

Мелассу из хранилища насосом подают через автоматический пробоотборник 1 (рисунок 4) в сборник 2, откуда она поступает для взвешивания в сборники 3, установленные на весах. Пока производится взвешивание на одних весах, со сборника вторых весов меласса сливается в смеситель 4. Здесь меласса смешивается с кислотой и антисептиком, поступающим из мерников 5 и 6. Из смесителя смесь поступает в сборники 8, емкость которых рассчитана на суточный запас. Смеситель 7 предназначен для разбавления серной кислоты, если она используется для подкисления. Смесь мелассы, кислоты и антисептика после выдержки в сборниках 8 в течение 16-18 ч перекачивается насосом 9 в напорный чан 12. Насос приводится в действие электродвигателем 11 через редуктор 10. Для автоматизированной работы насоса в напорном чане установлены контактные датчики уровня 18, изолированные от крышки чана. Эти датчики посредством реле 19 и 20 автоматически включают электродвигатель насоса, подающего мелассу в напорный чан. Расстояние между пластинами подбирается с расчетом, чтобы объем мелассы между ними обеспечивал 1-1,5-часовую работу завода. Из чана 12 через пневматический клапан 22 и регулятор расхода 21 меласса непрерывно поступает в рассиропник 13, где она разбавляется водой. Холодная и горячая вода поступает из сборников 14 и 15.

Постоянный расход мелассы поддерживается пневматическим клапаном 22, управляемым от вторичного прибора 24.

Концентрация сусла измеряется плотномером 25. Постоянная концентрация его поддерживается вторичным прибором 26, который воздействует на пневматический клапан 22, установленный на трубе холодной воды. Необходимая температура регулируется терморегулятором, связанным с пневмоклапаном, установленным на трубе горячей воды.

Сусло с концентрацией сухих веществ 20-22% по сахарометру поступает в дрожжегенератор 16 и далее в бродильную батарею. Контактные датчики уровня 23 установлены и в дрожжегенераторах. Схемой предусмотрено автоматическое пеногашение с помощью устройства 17.

Рисунок 4 - Апаратурно-технологическая схема приготовления дрожжей при переработке мелассы
Рисунок 4 — Апаратурно-технологическая схема приготовления дрожжей при переработке мелассы

Сбраживание и переработка сахара-сырца

Сахар-сырец перерабатывают в виде раствора (рассиропки) в смеси с суслом из крахмалистого сырья и мелассы по любой схеме, принятой на производстве.

Так как в сахаре-сырце, содержащем почти одну сахарозу, отсутствуют питательные вещества и микроэлементы, то сбраживание его в смеси с мелассой в большем соотношении, чем 50%, имеет свои особенности. Основные из них-дополнительный расход азотистого питания, увеличение срока брожения и меньший выход спирта.

При переработке одного сахара-сырца продолжительность брожения составляет 45-50 ч, т.е. почти в два раза больше продолжительности брожения сахара мелассы. Концентрация сусла 14-15%, температура брожения в дрожжегенераторе 28-29°С, в бродильных чанах — 30-31 °С. Отброд 0,8-1,0°, кислотность 0,3-0,4° (pH 4,3-4,6), содержание несброженного сахара в бражке 0,05-0,15 г/100см3. Расход химикатов (кг/т): карбамида 7,5; ортофосфорной кислоты или диаммонийфосфата 2,5. Целесообразно добавлять кукурузный экстракт, который является источником ростковых веществ, в количестве 20 кг на 1т сахара.

Подготовка зерна и сочного сырья для разваривания

Особенностью переработки картофеля и зерна при производстве спирта является то. что последние содержат крахмал. Для получения спирта из крахмалистого сырья требуется производить осахаривание крахмала, эта операция осуществляется с помощью амилолитических ферментов солода или плесневых грибов. Так как крахмал находится в клетках сырья, он не доступен для действия амилазы. Для подготовки крахмала его необходимо освободить от клеточной оболочки.

Подготовку крахмала к осахариванию производят развариванием сырья, при котором нерастворимый крахмал превращается в растворимый. Разваривание производят при 120-150°С. Переработку картофеля и зерна на спирт осуществляют по схеме:

Рисунок 5 - Схема переработки зерна и картофеля на спирт
Рисунок 5 — Схема переработки зерна и картофеля на спирт

Подготовка картофеля

Подготовительные работы по переработке картофеля состоят в доставке его из буртового поля на завод, отделения соломы и камней, отмывания грязи и взвешивания. Схема подготовительных операций показана ниже.

Картофель из буртового поля подвозят автомобилями или автотележками к запасным закромам (бункерам-питателям). На дне бункеров устраивают гидротранспортеры, с помощью которых картофель транспортируют на картофелемойку. В гидротранспортерах монтируют устройства для отделения легких примесей (соломы) и твердых ( камней песка). Перед поступлением на мойку транспортерная вода отделяется на решетчатых водоотделителях.

Рисунок 6 - Схема подготовка картофеля для переработки
Рисунок 6 — Схема подготовка картофеля для переработки

Подготовка зерна

Зерно из зернохранилища на завод транспортируют автомобилями, железнодорожным транспортом, пневматическим или другим внутризаводским транспортом.

Все виды зерна, поступающие на производство, необходимо очистить от примесей, так как они могут вызвать быстрый износ заводской аппаратуры. Очистка зерна от пыли, земли, мелких камней и грубых примесей производится на зерновых сепараторах, а от металлических примесей (гвозди, гайки, куски проволоки) — на магнитных сепараторах. Переработка беспленочного зерна не требует подработки, поэтому оно после очистки поступает на разваривание. Пленчатое зерно содержит большое количество пленок; их содержание (%): ячмень — 7-17, просо — 16-25, овес — 25-40 от количества зерна. Подработка пленчатого зерна производится на специальном оборудовании, применяемого в зерноперерабатывающих предприятиях.

Рисунок 7 - Схема подготовительных операций при переработке зерна
Рисунок 7 — Схема подготовительных операций при переработке зерна

Солод и приготовление солодового молока

Выращивание солода освещено ранее в статье Производство солода, где указано на особые условия получения зеленого солода в спиртовом производстве. Готовый зеленый солод направляют в варочный цех с помощью различных транспортных устройств для его дробления, дезинфекции и приготовления солодового молока. Дезинфекция необходима для удаления из солода микроорганизмов, которые в условиях ращения солода интенсивно развиваются. Для дезинфекции используют хлорную известь или формалин. При транспортировке солода гидравлическим способом дезинфекция не требуется. При отсутствии реагентов производят тщательную промывку солода теплой и холодной водопроводной водой.

Для гидравлической подачи солода вдоль солодовни ниже пола на 0,5-0,7 м прокладывается наклонная труба 2 (рисунок 8), к которой из каждого растительного ящика 1 подведен поперечный гидравлический транспортер. В этом месте сито имеет узкую съемную полосу. В токовой солодовне делаются канавки вблизи грядок. Солод вместе с водой насосом 3 перекачивается на барабанное разделительное сито 4. Транспортная вода проходит уловитель корешков 5, а солод направляется в  дробилку 6 и из нее в чан для приготовления солодового молока 7. Солодовое молоко насосом 8 подается в осахариватели.

Рисунок 8 - Схема гидроподачи и приготовления солодового молока
Рисунок 8 — Схема гидроподачи и приготовления солодового молока

Плесневые грибы и приготовление суспензии гриба

Для осахаривания разваренной массы взамен солода применяют ферменты плесневых грибов Аспергиллюсавамори, Аспергиллюс оризе, Аспергиллюс нигер. Комплекс ферментов Аспергиллюс авамори характеризуется высоким содержанием а-гликозиды и декстринофосфатазы, малым содержанием а-амилазы и отсутствием протеолитических ферментов. Поэтому при осахаривании разваренной массы культурой Аспергиллюс авамори ее применяют в смеси с культурой Аспергиллюс оризе, обладающей высокой протеолитической активностью. Применяют смесь из 4% Аспергиллюс авамори и 1 % Аспергиллюс оризе от количества крахмала перерабатываемого сырья. Взвешенную культуру подают в сборник и перемешивают с 4-5 объемами воды при 30-35°С, содержащей 0,1 -0,15% формалина. Полученную смесь тщательно перемешивают в течение 40-45 мин и перекачивают в расходный сборник. Температуру при осахаривании поддерживают 57-58°С.

Приготовление культур гриба готовят как поверхностным, так и глубинным способами.