Характеристика технологических процессов предприятия

 

Характеристика основного сырья и материалов для производства спирта.

Основным сырьем для производства спирта на ОАО «Бурятфармспирт» является картофель, поставляемый с близрасположенных районов республики Бурятия.

Использование картофеля на технические цели имеет очень большое значение. Он является ценным сырьем для пищевой промышленности. Из него вырабатывают крахмал и спирт, из которых в свою очередь производят патоку и глюкозу, клей, витамин С, синтетический каучук, медикаменты и десятки других ценных продуктов. Из 1 т картофеля на предприятии можно получить 170 кг крахмала или 80 кг глюкозы. При переработке в крахмал 1 т картофеля дает 1 т мезги, используемой на корм скоту. Из той же тонны картофеля можно выработать 112 л этилового спирта, 55 кг жидкой углекислоты и в качестве отхода получить еще 1500 кг барды, тоже используемой на корм. Картофельный крахмал дает более высокий выход спирта.

Сырье

Картофель для производства спирта

На предприятии перерабатывается технические сорта картофеля, удовлетворяющие следующим требованиям:

- высокая крахмалистость,

- высокая урожайность,

- стойкость к заболеваниям,

- устойчивость при хранении.

К основным сортам, перерабатываемым на спирт, относятся:

- Лохвицкий,

- Немешаевский юбилейный,

- Остботе

Картофель, поступающий на предприятие, сортируют на полноценные клубни, закладываемые на хранение, и поврежденные, отправляемые на переработку. Хранят картофель преимущественно в буртах.

Требования к основным и вспомогательным материалам и готовой продукции.

Вода – один из основных компонентов сырья для получения спирта. Вода, должна удовлетворять требованиям, предъявляемым к питьевой воде (СанНиП 2.1.4.559-96), кроме того, нежелательно использовать воду с высокой карбонатной жесткостью и щелочностью.

Ферментные препараты: Амилосубтилин Г3х, Амилосубтилин Гх, Амилоглюкаваморин Гх, Глюкаваморин Гх.

Формалин технический (ГОСТ 1625-89Е)

Кислота серная техническая (ГОСТ 2184-77* или ГОСТ 667-73)

Монохлорамин ХБ технический (взамен хлорной извести) (ГОСТ 14193-78)

Карбамид (мочевина) (ГОСТ 2081-75**Е)

Гибберелловая кислота

Фракция головная этилового спирта (ОСТ 18-121-80)

Масло сивушное

Вспомогательные материалы – серная кислота, формалин и хлорная известь - расходуются соответственно для подкисления дрожжевого сусла, асептирования солодового молока и суспензии микробных ферментных препаратов, для общесанитарного пользования.

Технологическая линия

Перечень используемого оборудования для получения спирта из картофеля:

I. Дробилка для картофеля: А1-ВДК; ДБ-6

II. Варочное отделение

2. Смеситель ВЛ.4-591.04

3. Аппарат гидроферментативной обработки ГДФО1 (1,2)

4. Аппарат ферментативной обработки ГДФО2

5. Трубчатый стерилизатор А2-ВРА-3000/5

6. Паросепаратор

7. Испаритель-осахариватель

8. Теплообменник 101М-01

III. Бродильно-дрожжевое отделение

9. Бродильный чан

10. Дрожжанка

IV. Брагоректификационное отделение

11. Брагоректификационная установка производительностью 1200-1500дал/сут. условного спирта-сырца.

Производство спирта из крахмалистого сырья складывается из следующих основных технологических процессов:

1. подготовка сырья

2. тепловая обработка

3. охлаждение разваренной массы;

4. осахаривание крахмала

5. сбраживание;

6. выделение из бражки путем ее перегонки с паром в специальных колонках спирта-сырца, содержащего 88% об. этилового спирта и получаемые в процессе брожения примеси;

7. повторная перегонка спирта-сырца на ректификационном аппарате периодического или непрерывного действия для получения ректификованного спирта крепостью 96— 96,5% об. Спирт-ректификат получают также непосредственно из бражки на непрерывно действующих брагоректификационных аппаратах, где из спирта-сырца выделяют примеси.

Подработка картофеля

Подработка картофеля заключается в отделении и удалении мусора от сырья, мойке и дроблении. На транспортировку и мойку расходуется 700 – 800 %* воды по весу сырья. Расход может быть снижен при повторном использовании воды. Продолжительность пребывания картофеля в мойке – 10¸14 минут, остаточная загрязненность после мойки - 0,25 %. Транспортировку картофеля на стадии подработки ведут следующим оборудованием: ленточными конвейерами.

Примеси являются вторичными и побочными продуктами спиртового брожения. Большинство их оказывает вредное воздействие на организм человека, и поэтому остаточное количество и состав примесей влияют на качество спирта-ректификата и вырабатываемых из него ликеро-водочных изделий. При общем содержании примесей в спирте-сырце 0,3—0,5% в их составе идентифицировано более 50 соединений, которые могут быть отнесены к одной из четырех групп химических веществ: альдегидам и кетонам, эфирам, высшим спиртам (сивушные масла) и кислотам.

Очистка (ректификация) спирта-сырца от примесей является обязательным условием последующего использования спирта для приготовления водок и ликеро-водочных изделий. Ректификация путем перегонки спирта-сырца основана на различных точках кипения 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 (муравьиноэтиловый, уксуснометиловый, уксусноэтиловый и др.), 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, бутиловый, изобутиловый, амиловый, изоамиловый и др. К хвостовым примесям относятся также фурфурол, ацетали 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 изомасляноэтиловый, изовалерианоэтиловый, уксусноизоамиловый, изова-лерианоизоамиловый эфиры.

В некоторых случаях спирт-сырец перед ректификацией предварительно подвергают химической обработке для освобождения от примесей: раствором NaOH омыляют сложные эфиры и превращают их в соли летучих кислот; раствором КмnO4 окисляют альдегиды в непредельные соединения.

Разваривание, осахаривание и охлаждение сырья

Водно – тепловая обработка сырья на предриятии принята непрерывным способом в агрегатах колонного типа. Приготовление замеса предусматривается в смесителе – предразварнике. В смесителе поддерживается температура 40 – 45° - в предразварнике – 60 - 65° с выдержкой замеса 6 - 7 мин. Картофельная кашка нагревается не выше 45°.При приготовлении замеса расход воды 2,5 - 3 литра на 1 кг зерна, что обеспечивает концентрацию сусла 16 - 17° по сахарометру.

Режим разваривания картофеля

Температура = 138°С. Продолжительность = 40 мин. Осахаривание принято непрерывное с одноступенчатым вакуум-охлаждением. Первая ступень охлаждения до температуры 60 - 62° происходит в испарителе при вакууме в пределах 0,08 - 0,081 МПа. Для осахаривания крахмала применяется солодовое молоко или ферментные препараты. Продолжительность осахаривания 15 мин. при температуре 58 - 60°. Расход солодового молока на осахаривание составляет 15 - 16 % от массы крахмала сырья.

Вторая ступень охлаждения до температуры складки 18 - 20° производится в теплообменнике холодной водой с температурой 10 - 12°. В настоящее время рекомендован к внедрению способ механико-ферментативной обработки крахмалистого сырья на спиртовых заводах, применяющих ферментные препараты взамен солода.

Применяются препараты микробных ферментов: α-амилазы и глюкоамилазы на стадиях разжижения, осахаривания и брожения. В качестве осахаривающих материалов используются жидкие глубинные культуры микроорганизмов - продуцентов амилолитических ферментов, которые выращиваются в ферментных цехах при спиртовых заводах по соответствующим регламентам.

Схема механико-ферментативной обработки крахмалистого сырья

Начальная стадия разжижения крахмала происходит в смесителе при температуре 55 - 60° за счет действия α -амилазы ферментного препарата амилосубтилина Гх, дозируемого из расчета 1,5 ед. АС на 1 г условного крахмала. Дальнейшее разжижение крахмала производится в аппаратах гидроферментативной обработки 1 ступени - ГДФО-1 при температуре 65 - 70°.

Продолжительность выдержки - 3 - 4 часа.

Величина рН массы составляет 5,5 - 6,0. Интенсивная клейстеризация крахмала происходит в аппарате гидроферментативной обработки 2-ой ступени ГДФО-2, разделенном на 3 отсека.

Первая секция - температура 68 - 70°, время выдержки 15 - 16 мин.

Вторая секция - температура 72 - 75°, время выдержки 15 - 16 мин.

Третья секция - температура 85 - 95°, время выдержки 15 - 16 мин.

Осахаривание стерилизованной массы происходит в испарителе-осахаривателе, где масса смешивается с ферментным препаратом α -амилазы - амилосубтилином Гх. Дозировка α -амилазы составляет 0,5 - 1,0 ед. АС/г условного крахмала сусла, продолжительность выдержки сусла при температуре 58 - 60° составляет 30 - 35 мин.

Приготовление дрожжей и сбраживание сусла

На предприятии внедрен механико-ферментативный способ обработки крахмалистого сырья процесс дрожжегенерации заключается в разведении производственных дрожжей из чистой культуры или захоложенных засевных дрожжей. После подготовки бродильного аппарата начинается приток сусла, осахаренного a-амилазой и одновременно подача зрелых дрожжей.

По заполнении бродильного аппарата на 20 - 25 % спускают всю глюкоамилазу, рассчитанную на бродильный аппарат.

Подачу глюкоамилазы производят в испаритель-осахариватель. Затем бродильный аппарат заливают суслом полностью и оставляют на брожение.

Сбраживание сусла, приготовленного по способу механико-ферментативной обработки сырья, осуществляется периодическим способом. Расход дрожжей составляет 8 - 10 % по объему сбраживаемого сусла.

Ниже приведена схема получения спирта из картофеля.

Блок схема производства спирта-сырца из картофеля

Аппаратурная схема процесса представлена на рисунке 7

1- Мельница

2- Смеситель

3- Насос

4- Аппарат варочный

5- Паросепаратор

6- Осахариватель

7- Холодильник сусла

8- Аппарат бродильный

9- Подогреватель бражки

10- Колонна бражная

11- Дефлегматор

12- Конденсатор

13- Сборник спирта-сырца

14- Куб

15- Колонна спиртовая

16- Охладитель спирта

17- Сборник спирта

Из 1 т картофеля можно получить 170 кг крахмала или 80 кг глюкозы. При переработке в крахмал 1 т картофеля дает 1 т мезги, используемой на корм скоту. Из той же тонны картофеля можно выработать 112 л этилового спирта, 55 кг жидкой углекислоты и в качестве отхода получить еще 1500 кг барды, тоже используемой на корм. Картофельный крахмал дает более высокий выход спирта.