Пищевой спирт получают из различных видов сырья с высоким содержанием крахмала или сахаров. На Российских спиртовых производствах основным сырьем является пшеница, кукуруза. Реже используется рожь и тритикале. Ряд спиртзаводов используют в качестве сырья мелассу - побочный продукт при производстве сахара. Согласно Российским нормам и правилам сырье для производства спирта и качество пищевого спирта определяется по ГОСТ Р 51652-2000 "Спирт этиловый ректификованный из пищевого сырья". Согласно данному документу спирт выпускается следующих видов (по степени улучшения качественных показателей - содержащихся в спирте примесей): 1-го сорта, Высшей очистки, "Базис", "Экстра", "Люкс", "Альфа".
Очистка и помол зерна, приготовление замеса (для производства спирта из зерновых культур)
При использовании в качестве сырья зерновых культур для производства этилового спирта на первом этапе производят очистку и размол зерна. Исходное зерно из зерносклада или непосредственно с автомобилеразгрузчика при помощи транспортеров поступает на ковшовую норию и подается на участок очистки зерна. Основной целью очистки зерна является удаление камней, соломы, металлических примесей и прочих загрязнений, попавших в зерно в ходе его уборки с полей, хранения и транспортировки.
В самом начале технологической линии очистки устанавливают магнитный сепаратор (магнитная колонка) для исключения из потока зерна металлических примесей (гайки, проволока и т.д.), которые могут повредить технологическое оборудование.
Далее зерно направляют на вибрационные сепараторы для очистки зерна от крупных и мелких примесей, отличающихся размером от зерен (шелуха, солома, пыль, крупные минеральные примеси и т.д.). Так как часть минеральных примесей имеют сходный с зерном размер, то их отделение на вибрационных сепараторах затруднено и для отделение этих примесей зерно подается после вибрационных сепараторов на камнеотделительную машину. Камнеотделительная машина отделяет частицы примесей (крупный песок, камни, мелкая галька и т.д.), которые имеют сходные с зерном размеры, но отличаются по плотности.
После очистки зерно подается на весы. Взвешивание зерна направляемого на дробление и далее на приготовление замеса необходимо для точного поддержания заданного гидромодуля в смесителе.
Взвешенное зерно подается на дробление в молотковых дробилках. На большинстве спиртовых предприятий России и стран СНГ используются молотковые дробилки, так как имеют очень хорошие эксплуатационные и технологические параметры. Однако на некоторых предприятиях, где внедряются наиболее прогрессивные технологии мягкого разваривания крахмалистого сырья, обеспечивающие высокие показатели по выходу спирта и уменьшенное потребление ферментных препаратов, используют вальцевые дробилки. Комплекс технологического оборудования с использованием вальцевых дробилок является более дорогостоящим, но менее энергоемкий по сравнению с молотковыми дробилками. При этом, на вальцевых дробилках можно добиться более тонкого помола для более эффективного разваривания крахмалистого сырья.
Выбор технологического оборудования в каждом конкретном случае определяется технологическими требованиями к помолу для отделения приготовления сусла и степени загрязненности исходного сырья.
Водно-тепловая обработка зерна (приготовление сусла)
В основе получения этилового спирта из зернового сырья лежат два процесса – гидролиз полисахаридов зерна до сбраживаемых углеводов и превращение последних в спирт под действием ферментной системы дрожжей.
Классически производство этанола осуществляется по следующим стадиям – измельчение сырья, водно-тепловая обработка полученного помола, осахаривание разваренной массы, сбраживание сусла, выделение этанола из бражки и его очистка.
При разработке современных технологических процессов с минимальными ресурсными затратами необходимо предварительно изучать состав предполагаемого к переработке зернового сырья. Исходный биохимический состав отдельных видов зерновых культур определяет характер и глубину изменений, происходящих в сырье при различных способах обработки и режимных параметрах воздействия на него.
Зная особенности состава зерна, можно предлагать грамотные технологические схемы для его переработки.
В настоящее время наиболее распространены три принципиальные схемы водно-тепловой обработки
- Высокотемпературная («Мичуринская», «Мироцкая») – гидролиз полисахаридов происходит за счет воздействия высокой температуры до 146°С, высокого давления до 3-5 атм и последующего воздействия мезофильных ферментных препаратов.
- Низкотемпературная «мягкая»- гидролиз полисахаридов происходит при температуре до 95°С под действием термостабильных ферментных препаратов и гидродинамической обработки.
- Комбинированная – представляет собой вариант «мягкой» схемы с участком высокотемпературной обработки.Эта схема может быть реализована в двух принципиально разных вариантах – участок высокотемпературной обработки располагается между двумя аппаратами ГДФО (двухстадийное разжижение) или после аппаратов ГДФО (стерилизация).В зависимости от задач, стоящих перед производителем, можно подобрать наиболее оптимальную схему водно-тепловой обработки с учетом индивидуальных требований.Прошедшую водно-тепловую обработку массу необходимо «осахарить» -т.е. завершить процесс конверсии полисахаридов в простые сахара.
Процесс «осахаривания» происходит при температуре ниже 65°С, для чего предварительно охлажденную разваренную массу подвергают воздействию ферментного препарата глюкоамилазы (оптимальная температура определяется выбранным ферментным препаратом).
Процесс «осахаривания» может проводиться на выделенной стадии – в отдельном аппарате при оптимальной температуре и времени воздействия или совмещаться с брожением, при этом скорость сбраживания лимитируется скоростью гидролиза декстринов до глюкозы. При правильном подборе соотношения дозировки ферментного препарата и количества дрожжевых клеток совмещение стадий осахаривания и сбраживания дает хорошие результаты, брожение протекает интенсивно, направлено на образование этанола, риск инфицирования в ходе процесса минимален.
Дрожжевое отделение
При производстве спирта используют дрожжи Saccharomyces cerevisiae, раса дрожжей выбирается в зависимости от условий и возможностей ведения технологического процесса. К условиям, обеспечивающим нормальную жизнедеятельность дрожжей, относятся температура, активная кислотность(рН), концентрация растворенных сухих веществ и состав питательной среды.
Общее требование к готовым производственным дрожжам состоит в следующем: они должны обладать высокой бродильной энергией (быстро и полно сбраживать сахара), иметь анаэробный тип дыхания, быть устойчивыми к продуктам своего обмена и продуктам обмена посторонних микроорганизмов, переносить высокую концентрацию солей и сухих веществ, содержащихся в сусле.
Существуют три основных способа культивирования дрожжей – периодический, полунепрерывный и непрерывный. Выбор способа ведения дрожжей обычно соответствует принятой на предприятии технологии брожения.
Спиртовое брожение. Бродильное отделение.
Спиртовое брожение – это процесс биохимического превращения веществ субстрата в анаэробных условиях, сопровождающийся развитием и ферментативным воздействием дрожжевых клеток и приводящий к накоплению в субстрате или выделению из него тех или иных веществ, являющихся продуктами отхода жизни данного организма.
В настоящее время для производства этилового спирта приняты следующие основные способы сбраживания зернового сусла:
- Периодический – весь процесс брожения происходит в одном аппарате.
- Непрерывно-поточный – сущность этого способа заключается в непрерывном притоке осахаренного сусла и вводе дрожжей в головной аппарат бродильной батареи, состоящей из нескольких последовательно соединенных сосудов, в непрерывном сбраживании и оттоке зрелой бражки из последнего аппарата.
- Поточно-рециркуляционный – разновидность непрерывно-поточного с рециркуляционным контуром, позволяющим возвращать часть бродящей среды в начало процесса.
- Циклический – процессы возбраживания и главного брожения протекают непрерывно, а дображивание–периодически.
При любом выбранном способе необходимо вести процесс брожения таким образом, чтобы он был максимально направлен на образование этанола, с минимальным накоплением побочных примесей брожения. Интенсификация процесса брожения за счет применения современных ферментных препаратов протеаз, новых рас дрожжей позволяет сократить сроки брожения до 48-50 часов.
Специалисты обладают обширными знаниями и опытом в сфере расчетов, проектирования, запуска и эксплуатации производств, выполненных по всем перечисленным способам ведения процессов сбраживания спиртового сусла, ведения дрожжевого хозяйства, с получением максимальной крепости бражки. Мы готовы предложить заказчику наиболее подходящий для него способ получения спиртовой бражки из множества вариантов схемных решений, разработанных в разные годы нашими специалистами. А также, произвести технологический аудит действующих производств и предложить возможные улучшения бродильного производства заказчика.
Дистилляция и ректификация спирта
Для отделения выделения этилового спирта из бражки и очистки его от примесей используется процесс ректификации.
В классической схеме отделения браго-ректификации (БРУ), используемая на многих спиртовых заводах России и стран СНГ работает с использованием медных колонн и медного теплообменного оборудования. Все колонны работают под атмосферным давлением.
В современных установках браго-ректификации применяется перепад давления в работе различных колонн, что позволяет существенно снизить потребление пара. При этом применяются, как правило, колонны из нержавеющей стали с медными контактными устройствами.
Классические медные колонны оснащаются ситчатыми тарелками, многоколпачковыми тарелками и одноколпачковыми тарелками (двойного кипячения).
В конструкциях современных колонных аппаратов, работающих под различным давлением используют в основном клапанные тарелки. Тарелки клапанного типа разделяют на неподвижные и подвижные.
В зависимости от состава исходной бражки и требований к конечному продукту брагоректификационные установки в дополнении к минимально-необходимому составу колонн - бражная, эпюрационная, ректификационная, укомплектовываются дополнительными колоннами: метанольная колонна, эфирная, сивушная, разгонная и т.д.
Специалисты компании имеют многолетний опыт проектирования, строительства, пуско-наладочных работ как классических медных аппаратов БРУ, так и современных установок, работающих под вакуумом.
Мы также предлагаем услуги по реконструкции существующих установок, технологический аудит, замену оборудования, поставку нового оборудования, оптимизацию существующих технологических процессов.
Спиртоприемное отделение
Отделение, в которое поступают продукты ректификации (кроме барды) для учета их количества и отпуска на склад.
