Особливості технології отримання етанолу. Технологічні принципи.
Існує 2 основних способи отримання етанолу - мікробіологічний (спиртове бродіння) і синтетичний (гідратація етилену).
Сучасна промислова технологія отримання спирту етилового з харчової сировини включає наступні стадії:
• Підготовка і подрібнення крохмалистою сировини - зерна (насамперед - жита, пшениці), картоплі, кукурудзи і т. п.
• Ферментація.
• Бродіння.
• Брагоректифікації
• Продуктивність сучасного спиртового заводу близько 30000-100000 літрів спирту на добу.
Виробництво спирту складається з трьох основних етапів:
1. Підготовчого – очищення сировини від домішок, приготування солоду або культур цвілевих грибів;
2. Основного – розварювання крохмалистої сировини, оцукрювання крохмалю, зброджування цукрової маси, перегонка бражки і отримання сирого спирту;
3. Завершального – ректифікація.
Етиловий спирт з харчової сировини і деревини отримують по одному і тому принципу шляхом зброджування цукрів під дією ферментів дріжджів.
В основі виробництва етилового спирту із бульб картоплі лежать два біохімічних процеси:
– гідроліз (оцукрювання) крохмалю, що міститься в сировині, і зброджування утворюються цукрів на спирт і вуглекислий газ,
– фізичний процес розділення рідин по точках кипіння.
Стадії виробництва спирту
Опрацювання картоплі
Полягає у відділенні і видаленні сміття від сировини, миття та дробленні.
На транспортування і мийку витрачається 700 - 800% води по вазі сировини.
Тривалість перебування картоплі в мийці – 10-14 хвилин, залишкова забрудненість після мийки - 0,25%.
Транспортування картоплі на стадії опрацювання рекомендується вести наступним обладнанням:
– стрічковими і гвинтовими конвеєрами,
– елеваторами,
– гідротранспортом.
Розварювання, оцукрювання і охолодження сировини
Водно - теплова обробка сировини на діючих заводах прийнята безперервним способом у агрегатах колонного типу.
Приготування замісу передбачається в змішувачі, в передрозварювальник. У змішувачі підтримується температура 40 - 45 °С - в передрозварювальник - 60 - 65 °С с витримкою замісу 6 - 7 хв. Картопляна кашка нагрівається не вище 45 °С.
Режим розварювання картоплі
Температура = 138 ° С
Тривалість = 40 хв.
Оцукрювання прийнято безперервне з одноступеневим вакуум-охолодженням.
Перша ступінь охолодження до температури 60 - 62 °С відбувається в випарнику при вакуумі в межах 0,08 - 0,081 МПа.
Для оцукрювання крохмалю застосовується солодове молоко або ферментні препарати.
Тривалість оцукрювання 15 хв. при температурі 58 - 60 °С.
Витрата солодового молока на оцукрювання становить 15 - 16% від маси крохмалю сировини.
Другий ступінь охолодження до температури складки 18 - 20 °С виробляється в теплообміннику холодною водою з температурою 10 - 12 °С.
В даний час рекомендований до впровадження спосіб механіко-ферментативної обробки крохмалистої сировини на спиртових заводах, що застосовують ферментні препарати взамін солоду.
Застосовуються препарати мікробних ферментів: α-амілази і глюкоамілази на стадіях розрідження, оцукрювання і бродіння.
В якості цукрувальних матеріалів використовуються рідкі глибинні культури мікроорганізмів - продуцентів амілолітичних ферментів, які вирощуються в ферментних цехах при спиртових заводах по відповідним регламентам.
Обробка крохмалистої сировини
Початкова стадія розрідження крохмалю відбувається в змішувачі при температурі 55 - 60 °С за рахунок дії α-амілази ферментного препарату амілосубтіліна.
Подальше розрідження крохмалю виробляється в апаратах гідроферментативної обробки 1 ступеня - ГДФО-1 при температурі 65 - 70 °С. Тривалість витримки - 3 - 4 години.
Інтенсивна клейстеризація крохмалю відбувається в апараті гідроферментативної обробки 2-му ступені ГДФО-2, розділеному на 3 відсіки.
Перша секція - температура 68 - 70 °С,
час витримки 15 - 16 хв.
Друга секція - температура 72 - 75 °С,
час витримки 15 - 16 хв.
Третя секція - температура 85 - 95 °С,
час витримки 15 - 16 хв.
Оцукрювання стерилізованої маси відбувається в випарнику, де маса змішується з ферментним препаратом α-амілази – амілосубтіліна.
