Получение этилового спирта из зернового сырья

Producing ethyl alcohol from grain raw materials

Автор: Аракелян Арина Гагиковна

ФГБОУ ВО «ВлГУ», Владимир, Россия.

e-mail: curlyhair@yandex.ru

Arakelyan Arina Gagikovna

VLSU, Vladimir, Russia.

e-mail: curlyhair@yandex.ru

Аннотация: в статье постадийно описан процесс получения этилового спирта из зернового сырья с приведением обоснования выбора сырья. Для производства этилового спирта высокого качества зерновое сырье проходит многостадийную подготовку, в которую включено просеивание, магнитная сепарация, отделение семян сорных культур и разрушение клеточных стенок растений для облегчения процесса осахаривания.  

Abstract: the article describes step by step the process of obtaining ethyl alcohol from grain raw materials with a justification for the choice of raw materials. For the production of high-quality ethyl alcohol, grain raw materials undergo a multi-stage preparation, which includes sieving, magnetic separation, separation of weed seeds and destruction of plant cell walls to facilitate the saccharification process.

Ключевые слова: получение этилового спирта, зерновое сырье.

Keywords: production of ethyl alcohol, grain raw materials.

Тематическая рубрика: Сельское хозяйство и пищевая промышленность.

Этиловый спирт - основной продукт, который широко используется в пищевой, микробиологической, медицинской и других отраслях промышленности. В пищевой промышленности спирт используется при производстве ликеро-водочных изделий, плодово-ягодных вин, пищевых ароматизаторов и т.д.

В спирт перерабатывается любое зерно, в том числе непригодное для пищевых и кормовых целей.

Из злаков лучшим сырьем для производства алкоголя является кукуруза: она содержит относительно больше крахмала, меньше клетчатки и больше жира. Урожайность кукурузы в 2-3 раза выше, чем у других зерновых культур. В зависимости от формы зерна и степени развития роговичной части эндосперма кукуруза делится на 7 ботанических групп. Легкоусвояемые крахмалистая и зубчатая кукуруза предпочтительнее для производства алкоголя.

Технология производства спирта состоит из следующих этапов:

1. Подготовка зерна.

Все виды зерна, поступающие в производство, очищаются от пыли, земли, камней, металла и других примесей.

2. Разделение на воздушном сите.

Примеси, которые отличаются от зерна данной культуры по толщине (ширине) и аэродинамическим свойствам, отделяются на сепараторе с воздушным ситом.

3. Магнитная сепарация.

Мелкие металлические примеси, содержащиеся в зерне, после очистки в воздушно-ситовых сепараторах удаляются с помощью магнитных сепараторов.

4. Отделение семян сорняков.

С помощью сит можно разделить зерно только по толщине и ширине. Примеси, которые отличаются от основной культуры по длине зерна, выделяются на машинах, называемых триерами. Рабочий аппарат триера представляет собой цилиндр или диск с ячейками, отбирающими из зерновой массы короткие частицы.

5. Подготовка сырья.

Производится для разрушения клеточных стенок, высвобождения крахмала из клеток и преобразования его в растворимую форму, в которой он быстрее и легче осахаривается ферментами. Сбраживание крахмалосодержащего сырья осуществляется обработкой его паром с избыточным давлением 400-500 кПа. Во время термической обработки, в процессе варки происходит интенсивное набухание крахмала, его клейстеризация и переход в растворимую форму, из-за интенсивного поглощения воды.

Когда полученная масса покидает варочный аппарат, давление падает до атмосферного, в результате чего вода, содержащаяся в ячейках, превращается в пар, объем которого в несколько раз превышает объем воды. Столь резкое увеличение объема приводит к разрыву клеточных стенок сырья и превращению его в однородную массу. Процесс обработки сопровождается увеличением содержания сахаров и декстринов за счет частичного гидролиза крахмала под действием собственных ферментов сырья и естественной кислотности.

Высокая температура на стадии обработки вызывает процессы образования меланоидина (в результате взаимодействия сахаров с аминокислотами), термического разложения сахаров (карамелизация) и др., что приводит к уменьшению количества сбраживаемых сахаров.

6. Охлаждение массы и осахаривание.

При осахаривании остывшую массу обрабатывают солодовым молоком или ферментными препаратами для расщепления крахмала и белков. В этом случае основным процессом является гидролиз крахмала до сахаров, сброженных дрожжами. При осахаривании вареной массы солодовым молоком крахмал гидролизуется на 70 - 75% до мальтозы и глюкозы и на 25 - 30% для уменьшения содержания декстринов, которые на стадии ферментации расщепляются до сахаров. Сусло, полученное осахариванием ферментными препаратами микробного происхождения, содержит 14-21% мальтозы и 79-81% глюкозы.

7. Ферментация.

Ферментация засахаренной массы (сусла) начинается с момента внесения в нее дрожжей; под действием дрожжевых ферментов мальтоза расщепляется до глюкозы, которая затем ферментируется до спирта и углекислого газа - основных продуктов ферментации. Крепость напитка (содержание этилового спирта в объемных процентах) должна быть в пределах 8,0 - 9,5 об.

8. Дистилляция спирта и его ректификация.

Ректификация - это процесс разделения смеси двух или более компонентов, кипящих при разных температурах. Когда такая смесь кипит, компонент с более высоким давлением пара (более летучий) переходит в паровую фазу в относительно больших количествах, а паровая фаза обогащается более летучим компонентом. В процессе ректификации обычно получают спирт крепостью 45-55%.

Список литературы:

1. Процессы и аппараты пищевой промышленности. В 2-х т. - М.: "КолосС", 2004.

2. Технология спирта. Яровенко В.Л., Маринченко В.А., Смирнов В.А. - М.: "Колос", "Колос - пресс", 2002.