Технология производства спирта

С2Н5ОН представляющий собой бесцветную прозрачную жидкость с характерным запахом и жгучим вкусом, является конечным продуктом процесса брожения. В зависимости от содержания этилового спирта алкогольные напитки делят на высокоалкогольные — до 96 % спирта (этиловый спирт), крепкие — от 31 до 65 % спирта (водка, ром, коньяк), среднеалкогольные — 9—30 % спирта (виноградные Вина, ликеры, наливки), слабоалкогольные— 1,5—8 % спирта (пиво, квас). Этиловый спирт хорошо смешивается с водой в любых соотношениях, имеет температуру кипения 78,3°С, замерзания— минус 117°С, гигроскопичен.

 

Технология производства спирта

Пищевой спирт производится только из пищевого сырья. Наиболее распространенным и экономичным сырьем для получения  спирта является картофель. Картофельный крахмал легко разваривается, клейстеризуется и осахаривается. Кроме того, картофель отличается от зерновых повышенной урожайностью, с единицы посевной площади картофеля можно получить спирта в 2-3 раза больше, чем с такой же площади зерновых. 
Кроме картофеля для производства спирта используются зерновые - пшеница, рожь, ячмень, овес, кукуруза, просо, а также сахарная свекла, сахарная патока или меласса.  
Значительно реже используются плодово-ягодные, виноградные материалы, топинамбур и другое богатое углеводами сырье.  
Технический спирт получают из древесины или нефтепродуктов, подвергаемых кислотному гидролизу. Технический спирт содержит повышенное количество вредных примесей, поэтому использование его для пищевых целей запрещено. 
 
Производство спирта состоит из трех основных этапов: 

• подготовительного - очистка сырья от примесей, приготовление солода или культур плесневых грибов;
• основного - разваривание крахмалистого сырья, осахаривание крахмала, сбраживание осахаренной массы, перегонка бражки и получение сырого спирта;
• завершающего - ректификация.

Сырой спирт, получаемый на основном этапе производства, не может  быть использован для пищевых  целей, так как содержит много  вредных примесей - сивушных масел, метилового спирта, сложных эфиров. Многие примеси ядовиты, кроме того, они придают спирту неприятный запах, поэтому сырой спирт подвергают очистке - ректификации.  
Вредные примеси образуются при сбраживании осахаренной массы. Метиловый спирт является продуктом распада пектина - метилового эфира полигалактуроновой кислоты, который содержится в растительных тканях. Сивушные масла, являющиеся смесью высших спиртов (амилового, изоамилового, изобутилового, пропилового, изопропилового и др.), образуются в результате дезаиминирования аминокислот, которые в свою очередь проявляются при гидролизе белков. Кроме того, высшие спирты могут быть продуктами превращения некоторых промежуточных продуктов спиртового брожения.  
К вредным примесям относятся также фурфурол и сложные эфиры (изомасляно-этиловый, изовалерианово-этиловый и др.). Последние образуются при взаимодействии этилового спирта, сивушных масел с органическими кислотами, являющимися побочными продуктами брожения.  
Удаление вредных примесей осуществляется в процессе ректификации, основанном на разной температуре кипения этилового, метилового и высших спиртов, сложных эфиров. При этом все примеси условно делят на головные, хвостовые и промежуточные.  
Головные примеси имеют более низкую температуру кипения, чем этиловый спирт. К ним относятся уксусный альдегид и отдельные сложные эфиры (этилацетат, этилформиат и др.), образующиеся при перегонке.  
Хвостовые примеси отличаются повышенной температурой кипения по сравнению с этиловым спиртом. В их состав входят в основном сивушные масла и метиловый спирт.  
Наиболее трудноотделяемой фракцией являются промежуточные примеси (этиловый эфир изомасляной кислоты и другие сложные эфиры).  
При очистке спирта-сырца на ректификационных аппаратах производится отделение вредных примесей и повышается концентрация спирта в готовом продукте (с 88 % в спирте-сырце до 96-96,5 % в ректификате).

 

 

 

ТЕХНОЛОГИЯ  ПРОИЗВОДСТВА СПИРТА ЭТИЛОВОГО

Зерно, поступающее на производство спирта, подаётся автотранспортом и  выгружается в завальную яму, откуда подаётся на подработку, где  происходит процесс очистки зерна  от сорных примесей. Очищенное зерно  транспортируется на хранение в склад. Для хранения зерна имеются 3 зерносклада  общей вместимостью 3 тыс.тонн.

В качестве осахаривающего материала используется солодовое молоко. Для выращивания зелёного солода имеется токовая солодовня для ращения просянного солода и две передвижные грядки для проращивания ячменя. Срок ращения просянного солода - 3 суток, ячменного солода - 7 суток.

Для приготовления солодового молока используются молотковые дробилки. Варочное отделение- непрерывного разваривания. Дроблённое зерно в смесителе смешивают с водой при температуре 50-55° С в соотношении 1:2. Процесс разваривания зерновой массы при температуре 110-120 С под давлением. После контактной головки, разваренная масса, по трубопроводам из колонны первой ступени поступает в колонну второй ступени. Затем отводится в паросепаратор. С паросепаратора масса подаётся в вакуум -испарительную камеру, где за счёт разрежения происходит расхолаживание массы до температуры 58-60° С. С вакуум испарительной камеры масса поступает в осахариватель, куда одновременно подаётся солодовое молоко. Температурный режим осахаривания-58-60 С. Далее сусло насосом подаётся на трубчатый теплообменник, где оно охлаждается до температуры 18- 20 С и затем вместе с дрожжами поступает в бродильный чан. Для сбраживания сусла применяются классические спиртовые рассы и термотолерантные рассы дрожжей.

В спиртовом производстве засевные дрожжи ведутся по методу естественно чистой культуры, что предусматривает создание условий, нормальных для размножения дрожжей, но угнетающих развитие посторонней микрофлоры. Такие условия достигаются при поддержании рН дрожжевого сусла в пределах 3,6-4,0. Подкисление сусла проводится, серной кислотой. В качестве засевных дрожжей используются зрелые дрожжи из очередной дрожжанки перед спуском ее содержимого в бродильный чан. Сбраживание сусла ведётся периодическим способом. Процесс брожения длится в течении 72 часов. Во время брожения выделяется углекислый газ, который по трубопроводу отводится в углекислотный цех, где сжижается, реализуется потребителям. Зрелая бражка поступает в накопительный чан, откуда насосом подается на брагоректификационную установку косвенного действия.

Затем готовая продукция  с ректификации через измерительные  приборы учета спирта перекачивается в спиртохранилище.

 

Ликеро-водочные изделия — это алкогольные напитки, представляющие собой смеси различных спиртованных соков, морсов, настоев и ароматных спиртов, получаемых переработкой плодово-ягодного

растительного сырья с добавлением  к ним сахарного сиропа, эфирных  масел, виноградных вин, коньяка, лимонной кислоты и других пищевых добавок, а также спирта и воды.

В зависимости от сырья, технологии изготовления, химического состава   ликеро-водочные изделия делятся на сладкие

(ликеры крепкие, ликеры десертные,  кремы, наливки, настойки сладкие, напитки десертные, пунши, аперитивы) и горькие (бальзамы, настойки горькие) (ГОСТ 7190-93). 

Технологическая линия производства водки

Характеристика  продукции, сырья и полуфабрикатов. Водка — крепкий алкогольный напиток с объемным содержанием спирта (крепостью) 40.. .56 %, приготовленный смешиванием ректификационного спирта и воды с последующей обработкой и фильтрованием. Она представляет собой прозрачную бесцветную жидкость без посторонних включений с характерным водочным ароматом и вкусом.

Водку готовят на ректификационных спиртах высшей очистки «Экстра» и «Люкс». В зависимости от сорта спирта и ингредиентов она делится на водку и водку особую. Особая водка отличается специфическим ароматом и мягким вкусом, которые обусловлены внесением таких ингредиентов, как глицерин, мед, сахар, уксусная и лимонная кислота, гидроксид натрия, дихромат калия и эфирные масла.

Вода, используемая для приготовления  водки, должна содержать минимальное  количество продуктов распада органических азотистых веществ и легко  окисляющихся неорганических примесей. Обессоливание воды обеспечивается электродиализным или обратноосмотическим  методами.

Различные добавки вкусового характера рассчитывают на 1000 дал водки. Например, при приготовлении «Столичной» водки в сортировку задают в виде сиропа 20 кг сахара, в «Русскую водку» — 0,01 кг перманганата калия, в «Украинскую горилку» — 40 кг меда, в «Посольскую» водку — 3,1...6,2 кг сухого обезжиренного молока (как белковый полимер для извлечения ряда примесей и как источник сахара мальтозы).

Особенности производства и потребления готовой продукции. Сортировку и водно-спиртовой раствор на ликероводочных заводах готовят периодическим и непрерывным способами, причем периодический способ является традиционным.

Для производства водки спирт  сначала смешивают с очищенной  умягченнойводой. При этом происходит выделение теплоты (наибольшее тепловыделение при содержании спирта в растворе 36,25 об. %) и сжатие (контракция) раствора. Выделение теплоты и сжатие раствора свидетельствуют о взаимодействии молекул воды и спирта, при котором образуются непрочные соединения — гидраты.

При расчете количества спирта и воды для приготовления заданного  объема сортировки учитывают эти  особенности процесса. Например, для  приготовления водно-спиртового раствора крепостью 40 об. % необходимо к 100 дал. спирта крепостью 96,2 об. % прибавить не 100, а 147,59 дал. воды.

Водно-спиртовой раствор, смешиваемый периодическим способом, готовят примерно 1,5 ч. Сначала из мерников последовательно задают расчетное  количество спирта, а затем воду. Смесь перемешивают в течение 5.. .20 мин, а затем центробежным насосом  перекачивают в напорный сборник. Воздух, содержащий пары спирта, направляют в  ловушку-адсорбер для их улавливания.

Непрерывный способ приготовления  водно-спиртового раствора обеспечивает высокую стабильность и точность крепости сортировки ±(0,05.. .0,1) об. % по отношению к номинальному процессу, сокращает продолжительность процесса и потери спирта на 0,05 %.

Приготовление водно-спиртовой  смеси непрерывным способом с  помощью поточного (струйного) многоступенчатого  перемешивания обеспечивает встречное  турбулентное давление струй спирта и воды в смесителе, сопровождающееся образованием гидратов. При работе по этому способу спирт и умягченная вода дозируются в соотношении 1 :1,48. Крепость сортировки при этом 40±0,2 об. %. Ингредиенты вводят в поток воды перед смесителем. Скорость подачи спирта и умягченной воды контролируют расходомерами, а концентрацию спирта — поточным плотномером.

Непрерывный инжекционный способ обеспечивает крепость водно-спиртового раствора 40+0,2 об. %. Смеситель, выполненный в виде инжектора с турбунизатором, с оборудованной внутри перфорированной трубой, обеспечивает эффективное гидродинамическое перемешивание. Скорость истечения смеси через отверстие перфорированной трубки 2,5...4,5 м/с. Давление на входе в инжектор составляет 0,8 МПа, а на выходе — 0,1 МПа. При приготовлении сортовых водок в смеситель подают расчетное количество ингредиентов в виде растворов.

Стадии технологического процесса. Производство водки состоит из следующих стадий:

— приемка ректификационного спирта;

— подготовка воды;

— подготовка водно-спиртовой смеси;

— обработка водно-спиртовой смеси активированным углем;

— фильтрование водки;

— внесение ингредиентов;

— контрольное фильтрование водки;

— фасование и оформление готовой продукции.

Характеристика  комплексов оборудования. Линия начинается с комплекса оборудования для подготовки водно-спиртовых растворов, в состав которого входят аппараты для кондиционирования воды, ультрафильтрационные и обратноосмотические установки, а также сортировочные аппараты и смеситель непрерывного действия.

Другой подготовительный комплекс оборудования линии содержит песочные фильтры, угольные колонки  и установки для регенерации  активированного угля перегретым паром.  

Ведущий комплекс оборудования линии предназначен для фасования и оформления готовой продукции. В его составе имеются бутылкомоечные, фасовочно-укупорочные, инспекционные и этикетировочные машины.

На рис. представлена машинно-аппаратурная схема линии производства водки  периодическим способом.

Рис. Машинно-аппаратурная схема  линии производства водки периодическим  способом

Устройство и  принцип действия линии. Ректификационный спирт высшей степени очистки (или спирт "Экстра"), поступающий на приготовление водки, принимают по объему, измеряемому специальными мерниками, с одновременным определением содержания этилового спирта.

Сортировку или водно-спиртовой  раствор приготавливают классическим периодическим или непрерывным  способом. При получении водки  периодическим способом вода, используемая для приготовления водки, должна содержать минимальное количество продуктов распада органических азотистых веществ и легкоокисляющихся  неорганических примесей. Воду с общей  жесткостью 1...7 мг·экв/л умягчают катионитами, а с жесткостью более 7 мг·экв/л подвергают до обработки катионитами известкованию или же совместному Na-катионированию.

Для улучшения качества воды применяют отстаивание, фильтрование, коагуляцию, дезодорацию, обезжелезивание  и умягчение.

Вода из напорного бака 1 для снижения жесткости проходит через слой сульфоугля или глауконита в катионитовом фильтре 4. Сульфоуголь регенерируется раствором поваренной соли, которую готовят в солерастворителе 3. Умягченная вода собирается в емкости 5 и через мерники воды 23 поступает в сортировочный аппарат 17.

Спирт из спиртохранилища через конический 22 и цилиндрический 21 мерники поступает в сортировочный аппарат 17. Сюда же из бачков 15 поступают ингредиенты, водно-спиртовая жидкость из бачка 19 через контрольный фильтр 18 после промывки в песочных фильтрах 7, водно-спиртовая жидкость из цеха розлива и остатки других сортировок из бачка 20.

В сортировочном аппарате 77 смесь перемешивается мешалкой или насосом 16. Этим же насосом сортировка перекачивается в напорные баки 2 и далее через фор-фильтры 10 в угольные колонки 9. Скорость потока жидкости контролируется ротаметрами 6. В угольных колоннах 9 смесь фильтруется через слой активированного угля, в результате чего из нее удаляются примеси, придающие ей неприятный вкус и запах. Для регенерации активированного угля его обрабатывают паром при температуре 110... 115 °С, а образующиеся при этом пары спирта конденсируются в холодильнике 77 и собираются в емкости 12.

Из угольных колонок 9 очищенная  смесь через песочные фильтры 7 попадает в сборник водки 8, из которого водка  направляется в фасовочные и укупорочные  машины 13. Получающийся брак водки при розливе собирается в сборник 14.