Технологический процесс производства спирта

Получение спирта из крахмалосодержащего сырья представляет собой сложный биохимический процесс, включающий ряд технологических операций.

Вначале картофель или зерно разваривают под давлением при температуре 145—155 °С. При этом клетки сырья разрушаются, а крахмал клейстеризуется и становится более доступным для осахаривания ферментами солода.

Охлажденная разваренная масса осахаривается солодом при температуре 58—60 °С. В процессе осахаривания под действием амилолитических ферментов происходит ферментативный гидролиз крахмала, и образуются мальтоза (около 80%) и декстрины (около 20%).

Осахаренную массу (затор), содержащую 13—15% сбраживаемых веществ, охлаждают и сбраживают при температуре 24—28 °С чистыми культурами дрожжей ЗассНаготусеь. В процессе брожения происходит дополнительное осахаривание декстринов до мальтозы.

Под действием фермента мальтазы мальтоза гидролизуется, образуя две молекулы глюкозы, и сбраживается. В результате брожения получается спирт (основной продукт), углекислота, незначительное количество сивушного масла (смесь амилового, изоамилового, бутилового и других спиртов), а также янтарная кислота, уксусный альдегид, глицерин, эфиры и другие соединения.

Брожение длится двое-трое суток в зависимости от начальной температуры.

Получение спирта из мелассы значительно проще, так как отпадают процессы разваривания и осахаривания, необходимые при переработке картофеля и зерна. Меласса — побочный продукт переработки сахарной свеклы при производстве сахара-песка. Разбавленная водой до требуемой для брожения концентрации свеклосахарная меласса сбраживается дрожжами. Брожение осуществляют непрерывным способом в батарее бродильных чанов. Для питания дрожжей прибавляют минеральные соли. Вводят также антисептики, чтобы не допустить загрязнения затора микроорганизмами.

Готовая бражка, являющаяся конечным продуктом спиртового брожения, содержит летучие продукты: около 8% спирта, небольшое количество альдегидов, эфиров, высших спиртов и органических кислот, а также нелетучие азотистые и безазотистые вещества. Летучих примесей содержится в бражке около 0,3—0,5%. Бражку подвергают перегонке и ректификации.

При использовании всех видов крахмала и сахаросодержащего сырья химизм спиртового брожения одинаков. Спиртовое брожение вызывается микроорганизмами. Из них наибольшее значение имеют дрожжи Засскаготусез. Кроме того, брожение вызывают дрожжеподобные микроорганизмы МопШа, О'кИит и некоторые из плесневых грибов, например Мисог.

Суммарно спиртовое брожение может быть выражено следующим уравнением:

При этом выделяется 28 ккал тепла на 1 г/моль сброженной гек-созы.

Спиртовое брожение является анаэробным процессом, проходящим в отсутствие кислорода. В присутствии кислорода процесс прекращается, потому что дрожжи получают энергию, необходимую для их жизнедеятельности, путем кислородного дыхания:

В этих условиях дрожжи тратят сахар значительно экономнее, чем в анаэробных, так как при сжигании 1 г/моль глюкозы до углекислого газа и воды выделяется 674 ккал.

Непосредственно сбраживаются дрожжами только гексозы, к которым относятся из альдогексоз — глюкоза и из кетогексоз — фруктоза. Из дисахаридов легко сбраживаются мальтоза и сахароза после предварительного гидролитического расщепления на гексозы, которое происходит при брожении в результате ферментативного действия соответствующих гидролаз. Так, мальтоза под действием мальтазы гидролизуется в две молекулы глюкозы:

Сахар расщепляется (инвертируется) под действием сахаразы (ин-вертазы), образуя смесь а-глюкозы и р-фруктозы:

Биохимическое расщепление гексоз с образованием конечных продуктов брожения (спирта и углекислого газа) является сложным процессом. При расщеплении в результате окислительно-восстановительной реакции, катализатором которой является комплекс ферментов, возникает ряд промежуточных продуктов брожения.

Наряду со спиртом и углекислым газом при спиртовом брожении получаются и другие продукты: органические кислоты (уксусная, масляная, янтарная), глицерин, альдегиды и высшие спирты.

Высшие спирты образуются из аминокислот в результате их дезаминирования и декарбоксилирования. Этот эндотермический процесс идет за счет энергии, получаемой при спиртовом брожении углеводов. При отсутствии спиртового брожения реакция образования высших спиртов из аминокислот не происходит.

Таким образом, при спиртовом брожении помимо основного продукта — этилового спирта появляется ряд побочных продуктов, удаление которых необходимо и осуществляется в процессе ректификации спирта.

Очистка (ректификация) спирта-сырца от примесей является обязательным условием последующего использования спирта для приготовления водок и ликероводочных изделий. Ректификация путем перегонки спирта-сырца основана на различной летучести при нагревании этилового спирта и загрязняющих его примесей. В зависимости от степени летучести эти примеси бывают головными, хвостовыми и промежуточными.

Головные примеси кипят при температуре ниже температуры кипения, этилового спирта. Это альдегиды (уксусный и др.), эфиры (муравьино-этиловый, уксусно-метиловый, уксусно-этиловый и пр.), метиловый спирт.

К хвостовым относят примеси, кипящие при температуре выше температуры кипения этилового спирта. Это в основном сивушные масла, т.е. высшие спирты — пропиловый, изопропиловый, изобути-ловый, амиловый, изоамиловый и др. К хвостовым примесям относятся также фурфурол, ацеталь и некоторые другие вещества.

Промежуточные примеси представляют собой наиболее трудноотделимую группу соединений. В зависимости от условий перегонки они могут быть и головными, и хвостовыми. В эту группу примесей входят изомасляно-этиловый, изовалериано-этиловый, уксусно-изо-амиловый, изовалериано-изоамиловый эфиры.

В некоторых случаях спирт-сырец перед ректификацией подвергают химической обработке для освобождения от примесей: раствором N3011 омыляют эфиры и превращают в соли летучие кислоты, раствором КМп04 окисляют альдегиды и непредельные соединения.

Розлив и хранение спирта осуществляют в специально оборудованных и предназначенных для него чистых цистернах или резервуарах, которые должны герметически закрываться крышками и иметь воз-душки, оборудованные предохранительными клапанами. Для установления уровня спирта применяют поплавковые или другие безопасные указатели уровня. Цистерны и резервуары должны быть опломбированы. Небольшие количества спирта допускается хранить и транспортаровать в чистых бочках, бутылках или канистрах, которые должны быть тщательно закупорены пробками, обеспечивающими герметичность укупорки, опломбированы или опечатаны. Бутылки со спиртом должны помещаться в специальные ящики или корзины, заполненные прокладочным материалом. Не допускается применение железных оцинкованных бочек и бидонов. На каждой единице упаковки наносится маркировка несмываемой краской (на бочках) или этикетка, наклеенная на дощечку, подвешенная на шпагате (на бутылях, бидонах).

Спирт этиловый разливают в чистые стеклянные бутылки вместимостью 500 и 250 см3 (мл), предельные отклонения объема спирта от номинальной вместимости при температуре (20±0,5) °С в отдельных бутылках не должны превышать, см3 (мл):

  • • ±4,0 для бутылок вместимостью 500 см3 (мл);
  • • ±2,5 для бутылок вместимостью 250 см3 (мл).

При проверке на предприятии-изготовителе полноты налива среднее содержимое нетто (среднее значение фактической вместимости) для 20В бутылок, отобранных от партии для определения полноты налива, должно быть при температуре (20±0,5) °С не менее (равняться или превышать) номинального значения вместимости для бутылки, см3 (мл):

  • • +2,0 для бутылок вместимостью 500 см3 (мл);
  • • +1,0 для бутылок вместимостью 250 см3 (мл).

Бутылки со спиртом не должны давать течи при проверке герметичности укупорки путем выдерживания их в горизонтальном положении в течение двух дней.

Бутылки со спиртом упаковывают в ящики из гофрированного картона, закрытые ящики из древесины. Упаковка спирта должна соответствовать требованиям, предъявляемым к опасным грузам.

Каждая бутылка со спиртом должна быть оформлена этикеткой, содержащей информацию по ГОСТ Р 51074—2003. Дополнительно наносят надпись «Легковоспламеняющаяся жидкость».

Срок хранения спирта не ограничен.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >