Общая характеристика спирта и его свойства.

Спирт этиловый (этанол, винный спирт) - бесцветная легкоподвижная жидкость с характерным для каждого вида спирта запахом и жгучим вкусом. Пары спирта вредны для организма, вызывают разрушение и обезвоживание животных и растительных тканей.

Спирт очень гигроскопичен. Смешивается с водой в любых соотноше-ниях. При этом наблюдается явление контракции - адиабатическое сжатие сме-си за счет образования водородных связей между молекулами воды и спирта. Поэтому для получения, например, 100 дм³ водноспиртовой смеси следует смешать 50 дм³ спирта и 53,65 дм³ воды. Процесс сопровождается выделением тепла. Максимальное количество теплоты смешивания приходится на концентрацию спирта 36,25 % об.

Спирт и его крепкие растворы легко воспламеняются и горят бледно-голубым пламенем. Температура кипения спирта при нормальном атмосферном давлении 78,3ºС, температура замерзания - минус 117ºС.

Спирт, очищенный от сопутствующих примесей, образовавшихся в процессе его производства, называется ректификованный.

В зависимости от сырья, из которого получают спирт, различают технический (гидролизный, сульфитный, синтетический) и пищевой спирт.

Пищевой спирт получают из зерна, картофеля, мелассы, сахарной свеклы, сахарного тростника. Он используется для приготовления ликероводочных изделий, крепления вин, в медицинской и фармацевтической промышленности, для производства пищевого уксуса.

Технический спирт получают биохимическим способом из древесины (гидролизный) и сульфитных щелоков (сульфитный), а также химическим - путем присоединения воды к этилену (синтетический). Его используют как исходное сырье для химического синтеза, в качестве растворителя при производстве синтетического каучука, волокна, искусственного шелка, искусственной кожи, пластмасс, фото- и кинопленки, органического стекла, лаков, красок и т.д.

 

Принципиальная схема производства спирта из

Зерно-картофельного сырья

 

Технологическая схема (рис.27.1) производства спирта из зерна и карто-феля включает следующие основные стадии: подготовка сырья ® водно-тепловая обработка сырья ® осахаривание сусла ® сбраживание сусла ® перегонка бражки и ректификация спирта.

 

Рис.27.1. Принципиальная технологическая схема производства

спирта из зерна и картофеля.

Подготовка сырья к развариванию.

Подготовка сырья к развариванию включает следующие операции:

очистка от примесей ® измельчение ® приготовление замеса (кашки).

Зерно и картофель поступают на завод железнодорожным или автомобильным транспортом. Зерно после предварительной очистки на воздушно-ситовых сепараторах хранят в элеваторах или хранилищах амбарного типа, картофель - в буртах или картофеле-хранилищах.

Перед подачей в производство зерно предварительно очищаютот пыли, земли, камней на воздушно-ситовых сепараторах, от металлических примесей - на магнитных сепараторах. Овес перед измельчением обрушивают (отделяют пленки) на овсорушках с рифленой поверхностью. Обрушивание необходимо, так как большое количество пленок в виде шелухи засоряет трубопроводы, брагоперегонные аппараты, всплывает на поверхность бродящего сусла и ухуд-шает процесс сбраживания.

Картофель от примесей земли, соломы, ботвы, камней, песка и др. осво-бождают с помощью соломоловушек и камнеловушек. Для окончательного отделения от земли картофель моютв картофелемойках 5÷7 мин. Обычно используют теплую воду. Если картофель подмороженный, то моют только холодной водой.

Зерно не моют.

Очищенное сырье направляют на измельчение. Цельизмельчения – под-готовить крахмал сырья к действию ферментов. Зерно и картофель в произ-водстве спирта необходимо измельчать как можно тоньше, чтобы увеличить гидролиз составных веществ сырья.

Картофель измельчают на молотковых дробилках или картофелетерках до размера частиц не более 3 мм, зерно - на молотковых дробилках или вальцевых станках до размера частиц 1,0÷1,5 мм. Более тонкое измельчение (до 0,25 мм) позволяет вести разваривание при более низкой температуре (80÷105ºС).

Измельченное зерно смешивают с водой в соотношении 1:2÷1:3 (полу-чают замес), к картофелю добавляют 15÷20 % воды от массы сырья (получают картофельную кашку). Количество добавляемой воды должно быть таким, чтобы в полученном сусле концентрация сухих веществ составляла 18÷19%. При более высокой концентрации повышается вязкость массы и увеличивается расход осахаривающих материалов.

 

Разваривание сырья.

Крахмал, который содержится в клетках картофеля или зерна, окружен клеточной оболочкой и недоступен для действия амилолитических ферментов. Механическим разрушением удается вскрыть только часть клеток сырья. Поэтому, чтобы перевести крахмал из нерастворимого состояния в раство-римое и полностью разрушить клеточную структуру, необходимо провести водно-тепловую обработку -разваривание сырья. Цель разваривания – подго-товка крахмала сырья к осахариванию амилолитическими ферментами солода или микробных ферментных препаратов.

Перед развариванием с целью экономии пара на разваривание, а также для набухания и клейстеризации крахмала проводят подваривание.

Для этого замес быстро подогревают экстрапаром (вторичным паром) до температуры 85¸95ºС, выдерживают 1,0¸1,5 час; картофельную кашку нагре-вают до 40¸45ºС, длительность выдержки не более 30 мин.

После подваривания крахмалистое сырье поступает на разваривание, где подвергается обработке при высоких температурах.

Основные способы разваривания: периодический, полунепрерывный, непрерывный. На большинстве заводов используют непрерывные способы.

Непрерывные способы. Сущность заключается в том, что сырье измельчают, подваривают, что позво-ляет смягчить режим варки, снизить потери сбраживаемых сахаров, увеличить выход спирта. Замес непрерыв-ным потоком движется через все аппараты установки и удаляется из нее в готовом виде.

Существует несколько схем (установок) непрерывного разваривания, основными из которых являются две - Мичуринская (схема ВНИИПрБ) и Мироцкая (скоростная, схема УкрНИИСПа).

На отечественных спиртзаводах в качестве типовой принята схема ВНИИПрБ. Установка включает дро-билки, смеситель-предразварник (подогрев вторичным паром замеса до температуры 75¸85ºС, кашки до - 45ºС), контактную головку (нагрев замеса или кашки острым паром до температуры 130¸140ºС), несколько варочных колонн первой и второй ступени.

В колоннах давление одинаковое, а разность уровней ввода массы в колонны разная. За счет этого про-исходит перемещение массы из одной колонны в другую. Из последней колонны разваренное сырье автомати-чески вытесняется в паросепаратор. В нем происходит выделение пара из массы за счет разницы давлений в колоннах и паросепараторе. Выделяющийся пар поступает в предразварник.

Полунепрерывное разваривание. Согласно этой схеме сырье не измельчают, подваривание проводят. Разваривание сырья осуществляется периодически, а доваривание и отвод в осахариватель - непрерывно. Варка идет в три стадии: в предразварнике (происходит предварительный нагрев и набухание сырья), в разварнике (разваривание) и в выдерживателе-паросепараторе (доваривание). Разваренное сырье выдувают в выдержива-тель, где сырье доваривается до полной готовности и отделяется избыток пара. Из него разваренное сырье непрерывно поступает на осахаривание.

Периодическая схема. Сырье не измельчают. Разваривание ведут в разварнике до полной готовности и разваренную массу выдувают в паросепаратор или непосредственно в осахариватель.

Готовность разваренной массы определяют по цвету. Он должен быть в зависимости от степени из-мельчения сырья, температуры и продолжительности разваривания, темно-желтым со светло-коричневым оттенком для зерновой массы, для картофельной массы – светло-коричневым с зеленоватым оттенком.