Технология производства спирта: Технологии производства спирта

Технология производства продуктов брожения. Производство этилового спирта

Для производства спирта используют любое крахмалсодержащее сырье (все виды зерновых культур, картофель). Также используют сахаросодержащее сырье: свеклосахарную, тростниковую, сырцовую мелассу, сахар-сырец и др.

Технология производства этилового спирта состоит из ряда последовательных стадий:

1. подготовка крахмалсодержащего сырья,
2. разваривание крахмалсодержащего сырья,
3. осахаривание разваренной массы,
4. приготовление дрожжей,
5. сбраживание осахаренного сусла,
6. выделение спирта из бражки,
7. ректификация.

Технологическая блок-схема производства спирта из зерна и картофеля приведена на рисунке.

Технологическая схема производства этилового спирта из зерна и картофеля

Подготовка крахмалсодержащего сырья включает его очистку от примесей, измельчение зерна на молотковых или вальцовых дробилках до частиц размером менее 3 мм.

Очистка картофеля происходит на гидравлическом транспортере, затем его моют в картофелемоечных машинах и измельчают на молотковых дробилках или картофелетерках.

Измельченное сырье смешивается с теплой водой в соотношении 1 : 2,5–3,5. После перемешивания зерновой замес (или картофельная кашица) поступает в аппарат для разваривания, цель которого заключается в разрушении клеточной структуры сырья и растворении крахмала. Разваривание проводят в цилиндроконических аппаратах при нагревании острым паром под давлением не менее 0,4–0,6 МПа.

Процесс разваривания может проводиться периодическим, полунепрерывным или непрерывным способами. Наиболее распространено непрерывное разваривание. Измельченное сырье подогревается сначала вторичным, затем острым паром до температуры разваривания и выдерживается при этой температуре, продвигаясь по варочным аппаратам.

После 1ч пропаривания при 90 °С в результате открытия нижнего клапана и резкого падения давления происходит как бы взрыв пропаренного сырья и оно продавливается в аппарат (затиратель).

Разваренную массу охлаждают до температуры +57…61 °С (в зависимости от вида осахаривающего материала и способа осахаривания). Осахаривание охлажденной разваренной массы осахаривающими материалами (солодовым молоком или ферментными препаратами) проводят периодическим или непрерывным способом.

В результате получают продукт – сусло спиртового производства. Оно имеет массовую долю сухого вещества 16-18%, в том числе 13-15% сбраживаемых Сахаров. Осахаренное сусло (затор) охлаждают до температуры +18…22 °С в теплообменниках или с помощью вакуума.

Технология и оборудование для производства спирта

С давних пор популярны напитки, изготовленные на основе этанола. На Руси гнали самогон самыми разными способами, некоторые из которых применяются до сих пор. Существуют и более совершенные методы, есть современное оборудование.

В настоящее время производство и сбыт алкогольной продукции не находятся под запретом государства. Они доступны любому желающему.

Что такое этанол

Этанол — это всем известный из химии одноатомный этиловый спирт, имеющий формулу С2Н5ОН.

В составе алкогольных напитков он является психоактивным веществом, оказывающим угнетающее действие на центральную нервную систему человека.

Этиловый спирт применяется ещё в спиртовых термометрах, в качестве растворителя, как дезинфицирующее средство, при изготовлении косметических средств.

Как образуется этанол

Этиловый спирт получается в результате брожения продуктов, содержащих углеводы, под влиянием дрожжей и бактерий. Содержание этанола в получаемом растворе (бражке) не превышает 15%, при большей концентрации дрожжи гибнут.

Для увеличения концентрации этанола и его очистки производят дистилляцию — испарение спиртовой жидкости и охлаждение паров с целью их конденсации.

Сырьём для получения бражки может служить любой пищевой продукт, содержащий сахар или крахмал. Чем больше сахара или крахмала содержит продукт, тем плотнее получается бражка, и тем больше спирта можно из неё получить.

Самый большой выход спирта получается из сахара, затем идёт с уменьшением:

• пшеница;
• патока;
• сахарная свёкла;
• яблоки.

Сырьё сбраживают с помощью обычных хлебопекарных дрожжей, для ускорения процесса добавляют ферменты.

В полученной бражке содержится некоторый процент сивушных масел и альдегидных спиртов. Они отделяются от чистого спирта в процессе ректификации. Меньше всего сивушных масел и альдегидов получается при использовании пшеницы в качестве сырья.

Особенности процесса производства

Процесс изготовления спирта несложный, но надо иметь представление о технологии его изготовления, чтобы знать, какие аппараты потребуются на том или ином этапе производства.

Основное оборудование состоит из следующих элементов.

Нержавеющая ёмкость для приготовления браги — бражной бак. В бак загружается сырьё. Он имеет:

• сливной кран;
• гидрозатвор.

Перегонная установка, в которую входят:

• бражная колонна, в которой происходит перегонка браги;
• ректификационная спиртовая колонна, в которой происходит очищение спирта.

К вспомогательному оборудованию относятся:

Определённые требования предъявляются к помещениям, в которых располагаются перегонные установки. Эти требования минимальны.

Производство этилового спирта

Помещение должно быть отапливаемым, иметь принудительную вентиляцию, водопровод и канализацию. Высота помещения должна соответствовать высоте оборудования.

Большинство спиртовых заводов используют аппараты для ректификации браги, которые работают бесперебойно и сразу отделяют примеси от спирта-сырца. На выходе получается готовый очищенный этиловый спирт.

Спиртовая жидкость перегоняется с целью разделения фракций. При этом используется тот факт, что жидкости кипят при разных температурах.

Спирт является более летучим, чем вода, он имеет температуру кипения 78 градусов, поэтому его пары, образующиеся при нагреве, являются более концентрированными, чем спиртовая жидкость.

Оборудование для производства спирта

Спиртовое оборудование представлено двумя видами:

• С одной колонной. В этой установке бражка и флегма, которая подаётся из дефлегматора, вывариваются в одной колонне. Сама колонна поделена на две секции: бражную и спиртовую.
• С двумя колоннами, установленными раздельно. Одна из них — бражная, другая — спиртовая.

Способ производства спирта этилового

В этой установке флегма подаётся из дефлегматора во вторую колонну. Бражная колонна предназначена для образования водно-спиртовых паров. Спиртовая колонна собирает эти пары в верхней части колонны, а в нижней её части завершается процесс вываривания флегмы (лютера).

За счёт использования двух колонн брага получается более концентрированной.

Спиртовое оборудование с одной колонной содержит в своём составе:

Схема спиртового оборудования с одной колонной

• колонну;
• двухбарабанный дефлегматор;
• холодильник для спирта;
• регулятор барды;
• прочее оборудование.

Колонна является основой этого аппарата и служит для извлечения спирта из браги путём сложной перегонки. Внутри колонну разделяют на секции колпачки или ситчатые тарелки в количестве 16–18 штук. Они служат для обеспечения тесного соприкосновения пара с жидкостью, которые движутся навстречу друг другу.

Нижнюю часть колонны называют истощающей (бражной), а верхнюю — укрепляющей (спиртовой).

В самой нижней части колонны, называемой выварной камерой, завершается процесс вываривания спирта из бражки, а также происходит вывод остатков (барды) из колонны.

Назначение дефлегматора — конденсация части проходящей паровой смеси и направление полученного конденсата (флегмы) обратно в аппарат навстречу пару.

Материал для производства

Сырьё для производства этилового спирта нужно выбирать с учётом конечного продукта, который необходимо получить. Для изготовления этанола класса Экстра и Люкс необходимы зерновые культуры, для высшего и первого сорта возможно использование любого продукта с содержанием крахмала.

Получение гидролизного спирта

Виды сырья для переработки довольно разнообразны. Самым продуктивным из них является сахар, из 10 кг этого сырья получают 5 и более кг чистого спирта. Однако сахар — дорогой продукт.

Можно использовать зерновые культуры, в том числе рис и кукурузу. Из пшеницы получают до трёх литров спирта.

Сахарная свёкла, картошка и фрукты (виноград, сливы, яблоки) являются наименее производительным сырьём, они дают всего один литр спирта.

Можно использовать разное сырьё, но нужно учесть, что бражки разных видов нельзя смешивать при изготовлении питьевого спирта.

Технология производства спирта

Подготовительные операции включают промывку, очистку, разваривание сырья, приготовление солода.

Первая стадия производства спирта заключается в переработке сырья, содержащего сахар или крахмал, в бражку — содержащую спирт жидкость. Сахар, содержащийся в бражке, преобразуется в алкоголь под действием дрожжей.

Бродильные ёмкости из нержавейки лучшего всего подойдут для приготовления спирта

Для проведения этого процесса используют бродильные ёмкости. Они могут быть:

• стальными;
• пластиковыми;
• деревянными;
• алюминиевыми.

Лучшим вариантом является ёмкость из нержавеющей стали.

Процесс брожения длится в течение недели.

Перегонка и ректификация браги

Вторая стадия предусматривает перегонку и ректификацию браги. Из неё выделяется спирт в процессе нагревания, который проходит через ректификационную колонну, где от него отделяются сивушные масла и альдегиды.

Перегонкой называют процесс выделения этанола из готовой браги, а получаемый продукт называется спиртом-сырцом. После этого процесса остаётся барда.

Большинство спиртзаводов имеют оборудование, позволяющее сразу отделять все примеси от спирта-сырца и получать готовый продукт — чистый этанол.

Рассмотрим, как функционирует спиртовая колонна:

Аппарат для перегонки спирта — схема

• в трубы дефлегматора подаётся насосом бражка. Здесь она подогревается до 75–90ºС за счёт конденсата спирто-водяных паров, образовавшегося в межтрубном пространстве дефлегматора;
• смесь подходит через смотровой фонарь к верхней тарелке бражной колонны вместе с флегмой из верхней спиртовой колонны;
• пройдя через все тарелки, брага спускается в выварную камеру;
• проходящий снизу вверх пар подогревает брагу до кипения при контакте с ней, и ещё больше насыщается спиртом, в то время как брага теряет его;
• остатки выпаренной браги (барда) содержат всего лишь 0.015% спирта;
• из бражной части колонны пары попадают в спиртовую часть. В результате контакта с флегмой, спускающейся навстречу, пары ещё больше обогащаются спиртом из закипевшей флегмы;
• в дефлегматоре, на выходе из спиртовой колонны, происходит частичное конденсирование паров, затем они в качестве флегмы поступают на верхнюю тарелку;
• оставшиеся пары направляются в холодильник, где происходит их конденсирование и охлаждение в змеевиках. Образовавшийся готовый продукт направляется в спиртохранилище.

Спирт-сырец должен иметь крепость не ниже 88%.

Спирт-сырец с хорошим показателем крепости

Особенности бизнеса по производству спирта

Для обеспечения собственных нужд не нужно какого-то сложного оборудования и лицензии. Небольшую установку можно поместить в гараж.

А для развития бизнеса нужно и помещение больше, и оборудование посолиднее.

Прежде чем предпринять шаги по организации собственного производства, необходимо выяснить следующие вопросы:

Процессы брожения и гниения

• источники снабжения сырьевыми материалами;
• возможности сбыта готовой продукции;
• возможности приобретения оборудования;
• получение лицензии.

Только после анализа всех вопросов можно приступать к поиску помещения, закупке оборудования, сырья, начинать изготовление пробной продукции.

Продукция пользуется широким спросом. Спирт используется не только для изготовления алкогольных напитков. Он нужен фармацевтическим, химическим и другим заводам, производителям парфюмерии и косметики.

Видео по теме: Бизнес-план по производству спирта

Найдите энергоэффективное оборудование производства спирта Local After-Sales Service

О продукте и поставщиках:

 Заваривать дома или в коммерческих целях теперь легко и весело благодаря пищевому качеству. оборудование производства спирта доступны в моделях для самостоятельного изготовления и профессионального уровня. Файл. оборудование производства спирта, доступные на Alibaba.com, представлены в различных типах материалов и имеют уникальную формулу, удобную для пользователя и доступную по цене. Просмотрите наши уникальные и качественные. оборудование производства спирта от производителей и поставщиков мирового класса для выбора лучших. 
 
 оборудование производства спирта, доступные для продажи, представлены в различных вариантах: от ведер для брожения, стеклянных бутылей, пластиковых бутылок, конических ферментеров и т. д. Эти. оборудование производства спирта включает десятки высокоэффективных функций, включая системы аэрации, автосифоны, пробки, воздушные шлюзы, стеллажи для тростей, трубки, мешалки, регуляторы температуры, воронки и многое другое. Ты найдешь. оборудование производства спирта разных размеров, от стеклянных кувшинов на 1 галлон до ферментеров из нержавеющей стали, доступных на тысячи галлонов. 
 
 оборудование производства спирта на Alibaba.com имеют высокий рейтинг энергоэффективности и созданы из высококачественных материалов, которые будут служить вам долгие годы. Эти. оборудование производства спирта имеют простой, удобный и малозагрязняющий дизайн, обеспечивающий плавное приготовление пива. Большинство из. оборудование производства спирта изготавливаются из высококачественных и пищевых материалов, в том числе из высокопрочной нержавеющей стали, прочного пластика и прочного стекла. 
 
 Если вы хотите снабдить свой оптовый или розничный магазин товаром изумительный. Диапазон оборудование производства спирта, не нарушая свой бюджет, просматривайте Alibaba.com, чтобы найти надежные, универсальные, удобные и экономичные продукты, уникально созданные для удовлетворения потребностей ваших клиентов. Продукция уникально отобрана только от лучших мировых производителей, поэтому выбирайте лучшее и сделайте процесс пивоварения более увлекательным. 

Обеспечение качества этилового спирта как лекарственного средства | Олефир

1. Яровенко ВЛ, ред. Технология спирта. М.: Колос; 2002.

2. Дорош АК, Лысенко ВС. Производство спиртных напитков. Киев: Либiдь; 1995.

3. Onuki S, Koziel JA, van Leeuwen J, Jenks WS, Grewell DA, Cai L. Ethanol production, purification, and analysis techniques: a review. Agricultural and Biosystems Engineering Conference Proceedings and Presentations. Iowa State University; 2008.

4. Вильданов ФШ, Латыпова ФН, Чанышев РР, Николаева СВ. Современные методы получения биоэтанола. Башкирский химический журнал. 2011;18(2):128–34.

5. Черепов ЕВ, Лобода АВ, Короткова ТГ. Технология производства биоэтанола и абсолютного спирта для пищевой и медицинской промышленности. Известия ВУЗов. Пищевая технология. 2010;(5–6):47–50.

6. Чачина СБ, Двоян АВ. Получение биоэтанола из пищевого сырья. Омский научный вестник. 2014;(2):224–8.

7. Рудаков ОБ, Никитина СЮ. Тренды в аналитическом контроле качества питьевого этанола. Аналитика и контроль. 2017;21(3):180–96.

8. Савчук СА, Колесов ГМ. Маркеры природы этилового спирта: хроматографические методы их обнаружения. Журнал аналитической химии. 2005;60(12):1239–50.

9. Муратшин АМ, Шмаков ВС, Тырсин ЮА. Определение природы этанола методом хромато-масс-спектрометрии. Пиво и напитки. 2005;(6):40–2.

10. Гунар ОВ, Сахно НГ. Антисептические лекарственные средства: применение в медицинской практике, экспертиза и контроль качества. М.: ПОЛИГРАФ-ПЛЮС; 2014.

Технология производства спирта улучшенного качества с блоком обезвоживания (OWERTech™) | Техинсервис

Техинсервис разработала новую инновационную технологию производства и очистки этилового спирта посредством обезвоживания.

Эта технология, названная OWERTech, позволяет производить этиловый спирт наивысшего качества с минимальными энергетическими затратами и максимальной эффективностью технологического процесса.

Описание технологии OWERTech.
До появления и распространения в промышленности мембранного способа обезвоживания, позволяющего обезвоживать спирт без негативного влияния на его физико-химические и органолептические свойства, очистка этилового спирта от примесей на классических браго-ректификационных установках (БРУ) сводилась к разделении (ректификации) не бинарной системы этанол-примесь (в случаи обезвоженного спирта), а тройной системы – вода-этанол-примеси. Главной причиной «нестандартного поведения» примесей по отношению к этанолу и как следствие сложности их выделения, является наличие водных связей у этанола и примесей. Изменение летучести и коэффициента ректификации примесей при различных концентрациях спирта обуславливает необходимость на определённых участка БРУ использовать в том числе и дополнительную подачу воды (приёмы гидроселекции, экстракция и т.д.), что позволяет не смотря на температурные особенности тройных азеотропов (вода-этанол-примеси) увеличивать летучесть и коэффициент ректификации примесей – головных, хвостовых, промежуточных и конечных.

В результате обезвоживания этанола при его очистке (разделение) промежуточные и конечные примеси теряют свои специфические (двойные) свойства и ведут себя либо как головные примеси (в случаи технологии OWERTech выделение на метанольной колоне), либо как хвостовые примеси (в случаи технологии OWERTech выделение на сивушной колоне), что подтверждено лабораторными и промышленными испытаниями и производственным внедрением.

Спирт. Промышленная технология получения спирта. Оборудование

Технология получения спирта

Для того, чтобы получить в домашних условиях ликеро-водочные изделия, ни в чем не уступающие заводским, а то и значительно лучше их, необходимо хотя бы в общих чертах, знать заводскую технологию, а так же что и с чего производится.

Спиртовое производство имеет многовековую историю. Выработка винного спирта на Руси возникла еще в ХII веке. Как лечебное средство его начали применять в ХII-ХIII веках под названием «жизненная вода» — akva vita. В Украине и поныне водку называют «оковыта».

В Европе спирт получали при перегонке вина и называли «духом вина» (spirituz vini). С ХV века его широко применяют по прямому назначению – как опьяняющий напиток.

Этиловый спирт

Этиловый спирт — легкая, бесцветная жидкость с характерным запахом, температура кипения 78,3°С. Получают из углеводородного или растительного сырья (зерна, картофеля, сахарной свеклы, тростникового сахара, мелассы), а также из отходов переработки древесины — (гидролизный спирт). Вырабатывают также синтетическим путем – гидротацией газа этилена, получаемого в нефтехимии. (Гидротация – это соединение с водой).

В России  этиловый спирт вырабатывается в основном из зерна и лишь с 1880 года резко возрастает в производстве роль картофеля, а с 1890 года с началом повсеместного выращивания сахарной свеклы на Украине его начали производить из свекловичной мелассы.

Меласса (черная патока) – отходы свеклосахарного производства. Темно-коричневый сироп, с приятным характерным запахом применяется при изготовлении некоторых видов конфет, как кормовая добавка в скотоводстве. Плотность 1,4, 73-80% сухих веществ, из них – 46-52% сахара.

При плохом брожении из-за неполноценного питания, несоответствующей температуры, плохих дрожжах в бражке накапливается в небольшом количестве метиловый спирт.

Метиловый спирт

Метиловый спирт (метанол, древесный спирт). Впервые был выделен и описан французским ученым из продуктов сухой перегонки древесины. Бесцветная, легкоподвижная жидкость с запахом подобным этиловому спирту. Температура кипения 64,5°С. Раньше производили из подсмольной воды, при сухой перегонке древесины, откуда и второе название – древесный спирт. Содержание его в этой воде 2-3%.

Основной современный способ получения метанола, из природного, кокосового или других газов. Температура при производстве свыше 300°С, давление 300-500 атм.

Метиловый спирт – сильный яд! Уже прием 5-10 мл приводит к тяжелым отравлениям, а прием 30 мл – смертелен!

Метанол, всегда есть в небольшом количестве в бражке, но выделяется в самом начале перегонки с «перваком», так как кипит при 64,5°С, а этиловый спирт – 78,3°С. Не надо путать метанол (древесный спирт), получаемый при перегонке древесины и  этиловый спирт, который получают из той же древесины, но после ее  гидролиза и последующего сбраживания. Сырье одно, а получаемые продукты совсем разные!

 

Этиловый спирт из пищевого сырья и древесины получают на одной основе – сбраживанием сахаров дрожжами. Отличие только в том, что клетчатка древесины превращается в сахара, при высокой температуре и давлении в присутствии минеральных кислот. А крахмал зерна или картофеля превращается в сахара с помощью ферментов солода или плесневых грибков, и далее независимо от вида сырья идет сбраживание.

Этиловый спирт из пищевого сырья применяют в пищевой промышленности, для изготовления алкогольных напитков, крепления вин, в медицине, парфюмерии и других видах, где недопустимы следы вредных химических примесей.

Но это по официальным данным. Недавно промелькнуло сообщение, что крупная партия американского спирта (made in USA) продаваемого в Москве – синтетического происхождения. Такое заключение дала лаборатория, оснащенная самым современным оборудованием и только потому, что этот спирт – сверхчистый. Очистить до такой степени спирт из пищевого сырья – просто невозможно.

Очистка спирта в домашних условиях и промышленным способом – в этой статье.

Так, что купив что-то импортное вы еще не знаете, что будете пить, хотя опасны именно примеси, само происхождение спирта не имеет существенного значения.

Синтетический и гидролизный этиловый спирт применяют в основном для технических нужд (производство каучука, растворители, специальные виды топлива и т.д.) Гидролизный спирт попадает в школьные хим. Лаборатории и в ветеринарию. (Не ядовит, но и не пищевой).

Чтобы заказать оборудование для производства спирта, свяжитесь с нами по телефону или с помощью формы отправки сообщения ниже.
Страна производства – Украина. Доставка по Украине – Новой Почтой. Доставим товар в Молдову, Беларусь, Латвию, Литву, Эстонию, Грузию, Армению, Азербайджан, Казахстан.

Рабочая учебная программа по дисциплине «Технология производства спирта и спиртных напитков»

Положение об образовательной деятельности ТЭК АТУ

АТУ-ППД-7.1./7.3-2013-03-03-02

Ф-7.1./7.3-2013-03-03-02-15

УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА АЛМАТЫ

ТЕХНОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ

АЛМАТИНСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

УТВЕРЖДАЮ

Зам. директора по УР

________ Орманов С.Е.

/подпись/ /Ф.И.О./

«___»_________20___ г.

РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА

Технология производства спирта и спиртных напитков

для специальности 1223000 Производство пива, безалкогольных и спиртных напитков

Всего 143 часов

Курс 2,3

Семестр 4,5,6

Теоретическое обучение 80 часов

Практических 63 часов

Лабораторных0 часов

Всего аудиторных часов 143

Вид контроля зачет 5 семестр

экзамен-6 семестр

Алматы 2017

Рабочая программа составлена на основании_Государственного общеобязательного стандарта образования Республики Казахстан по специальности «Технология спиртового производства»

Рабочую программу разработал (а) Мукашева А. Е., преподаватель

Обсуждено и рекомендовано на заседании ЦМК «_____________________»

Протокол №____ от «____»______________201_ г.

Председатель ПЦМК Кожаева Т. А.______________________

/Ф.И.О./ /подпись/

Одобрено на заседании МС ТЭК АТУ

Протокол № ____ от «____»___________________201_ г

Председатель МС Давлетбаева Р.К. _

(Ф.И.О.) /Подпись/

СОДЕРЖАНИЕ

1. Пояснительная записка

2. Тематический план рабочей учебной программы дисциплины «Технология спиртового производства»

3. Содержание рабочей учебной программы дисциплины «Технология спиртового производства»

4. Контрольные задания

5. Литература

І.Пояснительная записка

1. Рабочая учебная программа разработана в соответствии с Государственным обязательным стандартом образования Республики Казахстан по специальности «Технология спиртового производства».

2. Рабочая учебная программа предназначена для реализации Государственных Требований к уровню подготовки и обязательному минимуму содержания по дисциплине «Технология спиртового производства» и является основой для разработки рабочей учебной программы учебными заведениями среднего профессионального образования.

3.Общий объем 143 часов из них

-теоретических занятий 80 часов

-практических- 63 часов

4. При реализации рабочей учебной программы в соответствии с Государственным общеобязательным стандартом образования Республики Казахстан по специальности «Технология спиртового производства» предусмотрено проведение:

-один экзамен;

-один зачет.

Зачеты проводятся за сет общего бюджета времени, отведенного на изучение дисциплины, экзамены — в сроки отведенные на промежуточную аттестацию.

4. Резервное время составляет 5-7% от общего бюджета времени, отведенного на изучение дисциплины, экзамены — в сроки отведенные на промежуточную аттестацию.

4. Перечень разделов и тем является обязательным для изучения и не может быть изменен в сторону уменьшения.

4. Перечень разделов и тем может быть изменен (в том числе за счет резервного времени) в сторону углубления и (или) расширения изучаемых тем (разделов),в том числе, за счет внедрения регионального компонента.

4. Формы организации познавательной деятельности имеют рекомендательный характер. Количество часов на изучение разделов носит рекомендательный характер и может быть изменена при сохранении минимума содержания по дисциплине

4. Рабочая программа базируется на знаниях, умениях, и навыках обучающихся по дисциплине : «Химия», «Микробиология», «Оборудование производств».

4. При изучении дисциплины «Технология спиртового производства» необходимо проводить интеграцию с дисциплинами : «Охрана труда», «Оборудование производства», «Процессы и аппараты пищевых производств», «Экономика, организация и управление производством».

4. Изучение материала следует излагать с учетом постанавливающих нормативных и инструктивных документов по вопросам технологии спиртных производств, достижений мирового опыта в области технологии.

4. Рабочая программа предусматривает проведение практических занятий, которые способствуют более успешному усвоению учебного материала, приобретению навыков в решении практических задач, связанных с технологией спиртового производства. Данные занятия рекомендуется проводить с использованием следующих форм организации познавательной деятельности: экскурсии на пивоваренные, солодовенные, безалкогольные заводы, деловые игры, уроки конференции, уроки моделирования производственных ситуации.

2. Тематический план рабочей учебной программы днсциплнны

«Технология производства спирта и спиртных напитков»

Всего

часов

В том числе

Практические

занятия

1

2

3

4

Раздел №1 Биохимические и микробиологические основы спиртового производства

1

Понятие о процессе брожения

2

2

Углеводы, белки

2

2

3

Ферменты

2

2

Итого по разделу:

6

4

Раздел №2 Сырье для спиртового производства

1

Крахмалистое и сахаристое сырье

8

4

2

Прием, хранение, транспортировка сырья

8

4

3

Способы хранения

8

5

Итого по разделу:

24

13

Раздел №3 Основные технологические процессы при производстве спирта

1

Производство осахаривающих материалов

4

4

2

Разваривание

8

4

3

Осахаривание

8

6

4

Брожение

8

6

5

Производство спирта из мелассы и из редких, случайных

видов сырья

2

6

Итого по разделу:

30

26

Раздел№ 4

1

Законы перегонки и ректификации

5

5

2

Брагоперегонные установки, брагоректификационные колдонны

5

5

3

Использование побочных продуктов и отходов спиртового

производства

5

5

4

Производство спиртопродуктов

5

5

Итого по разделу:

20

20

Итого по разделам:

80

63

Всего:

143

3.Содержание рабочей учебной программы дисциплины «Технология пронзводства спирта и спиртных напитков»

Введение.

Общая характеристика дисциплины, цели и задачи её изучения. Место и роль дисциплины в подготовке техника — технолога, связь дисциплины с другими дисциплинами. Достижения науки техники в области спиртовой промышленности. Современное состояние промышленности. Применение передовой отечественной и зарубежной технологии и оборудования.

РАЗДЕЛ 1 Биохимические и микробиологические основы спиртового производства

Тема 1 Поиятие о процессе брожения

Технологическая схема производства спирта из крахмалосодержащего сырья. Биохимия спиртового брожения. Микроорганизмы в спиртовом производстве. Микроскопические грибы, дрожжи, бактерии.

Тема 2 Углеводы, белки

Общая формула углеводов. Моносахариды, олигосахариды, полисахариды. Крахмал, формула. Амилоза, амилопектин, гликоген. Целлюлоза, пектиновые вещества. Белки, протеины и протеиды.

Тема 3 Ферменты

Понятие о ферментах. Классификация ферментов: оксидоредуктазы, трансферазы, гидорлазы, лиазы, изомеразы, лигазы. Условия действия ферментов.

РАЗДЕЛ 2 Сырье

Тема 1 Крахмалистое и сахаристое сырье.

Химический состав зернового сырья, строение зерна, картофель, химический состав, кислотность картофеля в кислотных единицах. Меласса, цветность, в цветных единицах, химический состав. Дефракная меласса. Свекла, химический состав.

Практическая работа

Химический метод определения крахмалистости. Определение крахмалистости картофеля.

Тема 2 Прием, хранение, транспортировка сырья

Биохимические основы хранения картофеля и зерна. Аэробное и анаэробное дыхание. Влияние различных факторов на дыхание. Температура хранения. Условия доставки и хранения сырья. Классификация зерна по влажности. Дефектность сырья.

Практическая работа

Определение засоренности и оценка качества картофеля.

Тема 3 Способы хранения зерна

Условия доставки зерна. Способы хранения зерна. Условия хранения дефектного сырья. Подготовка хранилищ к приему зерна. Устройство буртов. Условия хранения в буртах. Вентиляция буртов. Норма естественной убыли картофеля. Потери при загрузке в бурты. Меласса и её хранение. Свекла её хранение в кагатах, потери при хранении. Устройство кагатов. Биохимические процессы при хранении сырья.

РАЗДЕЛ 3 Основные технологические процессы при производстве спирта

Тема 1 Производство осахаривающих материалов

Характеристика ферментов солода и микроскопических грибов. Характеристика зерна, идущего на солод. Замачивание зерна. Цель замачивания. Факторы, влияющие на скорость замачивания зерна. Цель замачивания. Факторы, влияющие на скорость замачивания зерна. Проращивание зерна. Физико- химические и биохимические процессы, происходящие в зерне при проращивании. Пневматическое солодоращение. Способы солодоращения. Приготовление солодового молока. Производство ферментных препаратов. Микроскопических грибов. Хранение, транспортировка солода и ферментных препаратов.

Практическое занятие по теме

Расчет количества осахаривающих материалов

Тема 2 Разваривание

Подготовка сырья к развариванию. Мойка картофеля. Подготовка зерна к развариванию. Подготовка свеклы к развариванию. Основная задача водно — тепловой обработки сырья. Изменение свойств сырья при разваривании. Структурно — механические и физико — химические изменения. Химические превращения крахмала при разваривании.

Целлюлоза, гемицеллюлоза, пектиновые вещества при разваривании. Схемы разваривания.

Тема 3 Осахаривание

Приготовление осахаривающих материалов. Ферментный гидролиз крахмала. Цель ферментативного гидролиза крахмала. Химизм гидролиза крахмала. Состав углеводов сусла при соахаривании ферментами солода, ферментами микроскопических грибов. Зависимость скорости гидролиза от температуры, РН-среды, концентрации ферментов. Схемы осахаривания. Контроль процесса осахаривания.

Тема 4 Брожение

Характеристика дрожжей. Разведение дрожжей из чистых культур (ЧК). Приготовление сернокислых дрожжей периодическим способом. Сбраживание сусла. Непрерывно- поточный способ брожения. Периодический способ брожения.

Практическое занятие по теме

Изучение работы солодовенного цеха и цеха дображивания на производстве.

Тема 5 Производство сиирта из мелассы и из редких, случайных видовсырья.

Подготовка мелассы к сбраживанию. Антисептирование и подкисление. Подкисление серной кислотой при однопоточной, двухпоточной схемах. Введение хлорной извести. Тепловая обработка. Внесение питательных веществ, гларификация мелассы, выдерживание и гомогенизация. Приготовление мелассного сусла. Дрожжегенерирование и сбраживание сусла. Переработка нестандартного сахара, переработка нестандартных овощей и фруктов. Переработка сахарной свеклы.

Практическое задание по теме

Определение общей щелочности и кислотности мелассы.

РАЗДЕЛ 4 Перегонка и ректификация спирта

Тема 1 Законы перегонки и ректификацпн

Законы перегонки . Коэффициент испарения. Сущность процесса ректификации. Флегма. Флегмовое число. Азеотропная точка. Характеристика тарелок. Реальная тарелка.

Тема 2 Брагоперегонные и брагоректификапионные колонны

Одно — и двухколонные установки, их схема. Спирт-сырец, работа дефлегматора. Состав примесей спирта — сырца. Разделение многокомпонентных смесей. Коэффициент ректификации. Принципиальные схемы брагоректификационных установок. Побочные продукты ректификации. Лютерная вода. Учет спирта.

Практическое занятне по теме

Посещение спиртового завода с целью ознакомления с очисткой многокомпонентных смесей, с устройством брагоперегонных и брагоректификационных установок.

Тема 3 Использование побочных продуктов и отходов спиртовогопроизводства

Хлебопекарные дрожжи. Сухие кормовые кормовые дрожжи. Утилизация последрожжевой мелассной барды. Производство диоксида углерода.

Тема 4 Производство спиртопродуктов

Водка. Классификация. Характеристика сырья и материалов. Технологические стадии производства. Коньяк. Классификация. Технология производства. Бренди. Ром. Виски. Джин. Ликеро — водочные изделия. Технология производства.

4. Контрольные задання.

Контрольные задания разрабатываются преподавателем с целью оценки и определения уровня усвоения обучающимся содержания программного материала по каждой теме.

5.Основная литература

1. Ермолаева Г.А., Колчева Р.А. «Технология и оборудование производства спирта», М «Академия» 2000г.

2. Позняковский В.М., Помозова В.А., Киселева Т.Ф. «Экспертиза напитков», «Новосибирский университет», 2001г.

3. Калунянц К.А., Яровенко В.Л., Домерецкий В.А. «Технология спирта», М «Колос» 1992г.

4. Мальцев П.М. «Технология бродильных производств», 1980г.

(PDF) Технология производства алкоголя: возможные улучшения качества

Содержимое этого произведения может использоваться в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution 3.0. Любое дальнейшее распространение

этой работы должно содержать указание на автора (авторов) и название работы, цитирование журнала и DOI.

Опубликовано по лицензии IOP Publishing Ltd

Международная мультиконференция по промышленной инженерии и современным технологиям

IOP Conf.Серия: Материаловедение и инженерия 463 (2018) 032083 IOP Publishing

doi: 10.1088 / 1757-899X / 463/3/032083

1

Технология производства спирта: возможное качество

Улучшения

Н.Ф. Бирагов1, С.Р. Бирагов1 Д.А. Бирагов1

1 Северо-Кавказский горно-металлургический институт (Государственный технологический университет

), ул. Николаев, 44, Владикавказ, 362021, Россия, РНО-Алания

E-mail: sveta-biragova @ yandex.ru

Реферат. Спирт-ректификованный широко используется в пищевой промышленности. Растущая потребность в нем означает рост спроса на более качественный алкоголь

, что делает его конкурентоспособным на международном рынке

. Одним из важных шагов по повышению качества продуктов является интенсификация процессов

, связанных с ферментацией и образованием дрожжей. В данной статье представлены результаты

исследования влияния ферментного комплекса на процесс осахаривания и генерации дрожжей

.Исследования проводились на кафедре технологии брожения Северо-

Кавказский горно-металлургический институт (государственный технический университет). В исследовании приняли участие

: крахмалосодержащее сырье (кукуруза), пивоваренные дрожжи (Fermiol DY

7221) и ферментные препараты (Альфаферм 350L, Glucozyme A 400S и Protoferm FP).

В соответствии с правилами техно-химического контроля производства спирта на каждом этапе исследований контролировалось качество полуфабрикатов

и готовой продукции.Эксперимент

проводился в соответствии с основными этапами и параметрами производства спирта: подготовка

сырья для варки, охлаждение вареной массы, осахаривание начала

средствами ферментных препаратов, ферментация сахаров при помощи ферментных препаратов. дрожжей, дистилляция спирта

из сусла и последующая ректификация спирта. В ходе эксперимента мы изменили концентрацию

Glucozyme A 400S, в то время как концентрация других ферментных препаратов

осталась неизменной.Степень ферментации — один из основных показателей ферментативного воздействия.

На основании экспериментов мы нашли оптимальное количество Glucozyme A 400S, при котором

максимизирует выход высококачественных продуктов при сокращении продолжительности ферментации на

от 10 до 12 часов (60 часов).

1. Введение

Переработка заводского сырья в этанол — одно из наиболее эффективных применений таких материалов. Основное преимущество

растительной биомассы в качестве сырья заключается в том, что она обрабатывается с помощью экологически чистых технологий

, основанных на естественных процессах и механизмах, где преобразование осуществляется микробными ферментами и пивоваренными дрожжами

.

Как в России, так и в мире этанол составляет все большую долю от общего объема выпускаемой продукции.

Это в первую очередь связано с расширением использования этого продукта в качестве биотоплива.

На сегодняшний день производство этанола является дорогостоящим. Отсутствие комплексной обработки подложек означает отсутствие

снижения затрат. Поэтому необходимо совершенствовать технологию производства. Один из способов сделать это

состоит в оптимизации ферментативного гидролиза субстрата с использованием ферментных препаратов

для дальнейшего образования дрожжей и ферментации.

Как известно, для образования дрожжей и ферментации в осахаренном сусле

должны присутствовать питательные вещества. Концентрация питательных веществ в сусле зависит от используемых ферментных препаратов

.

Фермиольные дрожжи сегодня популярны. Он хорош для ферментации мальтозы, сахарозы и фруктозы,

, но не для лимитированных декстринов. Гидролиз предельных декстринов продолжается, когда сусло ферментируется

мальдекстриназой или глюкоамилазой микробного происхождения.Поэтому скорость ферментации сусла на основе крахмала

ограничена скоростью гидролиза предельных декстринов. [1, 2, 3, 4, 5, 7, 13, 14, 18, 19]

Центр данных по альтернативным видам топлива: Производство этанола

Этанол — это альтернативное топливо местного производства, которое чаще всего производится из кукурузы. Он также производится из целлюлозного сырья, такого как пожнивные остатки и древесина, хотя это встречается не так часто. Заводы по производству этанола в США сконцентрированы на Среднем Западе из-за близости к производству кукурузы.Заводы за пределами Среднего Запада обычно получают кукурузу по железной дороге или используют другое сырье и расположены недалеко от крупных населенных пунктов.

Производство

Способ производства этанола зависит от типа используемого сырья. Этот процесс короче для исходного сырья на основе крахмала или сахара, чем для целлюлозного сырья.

Производство этанола на основе крахмала и сахара

Большая часть этанола в Соединенных Штатах производится из сельскохозяйственных культур на основе крахмала путем сухой или мокрой переработки.Почти 90% заводов по производству этанола — это сухие заводы из-за более низких капитальных затрат. Сухой помол — это процесс измельчения кукурузы в муку и ее ферментации до этанола с побочными продуктами из зерен дистилляторов и углекислого газа. Установки мокрого помола в основном производят кукурузные подсластители, а также этанол и некоторые другие побочные продукты (например, кукурузное масло и крахмал). Мокрые мельницы разделяют крахмал, белок и клетчатку в кукурузе перед переработкой этих компонентов в такие продукты, как этанол.

Производство целлюлозы

Производство этанола из целлюлозного сырья, такого как трава, древесина и растительные остатки, является более сложным процессом, чем использование крахмальных культур.Есть два основных пути производства целлюлозного этанола: биохимический и термохимический. Биохимический процесс включает предварительную обработку для высвобождения сахаров гемицеллюлозы с последующим гидролизом для разложения целлюлозы на сахара. Сахар ферментируется в этанол, а лигнин извлекается и используется для производства энергии, необходимой для процесса. Процесс термохимического преобразования включает добавление тепла и химикатов к сырью биомассы для производства синтез-газа, который представляет собой смесь монооксида углерода и водорода.Синтез-газ смешивается с катализатором и превращается в этанол и другие жидкие побочные продукты.

Чтобы узнать больше о процессе конверсии, см. Дизайн процесса и экономика биохимического преобразования лигноцеллюлозной биомассы в этанол: предварительная обработка разбавленной кислотой и ферментативный гидролиз кукурузной соломы и Дизайн процесса и экономика биохимического преобразования лигноцеллюлозной биомассы в этанол: термохимический путь путем Косвенная газификация и смешанный синтез спиртов.

Схема системы распределения топлива

Источник: Дин Армстронг, Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии

Распределение

Мост-У.Заводы по производству этанола S. сконцентрированы на Среднем Западе, но потребление бензина выше всего на Восточном и Западном побережьях (используйте TransAtlas, чтобы увидеть расположение заводов по производству этанола). По данным Министерства сельского хозяйства США, 90% этанола транспортируется поездом или грузовиком. Оставшиеся 10% в основном транспортируются баржами, при этом минимальные объемы транспортируются по трубопроводам. В 2018 году США потребили почти 14,4 миллиарда галлонов этанола; автоцистерна может перевозить от 8 000 до 10 000 галлонов этанола, а один железнодорожный вагон может перевозить приблизительно 30 000 галлонов этанола.

Этанол, бензиновая смесь и добавки доставляются отдельно на топливные терминалы, где они смешиваются с бензовозами для доставки на станции.

Трубопроводы этанола

Подача этанола по трубопроводу является наиболее эффективным вариантом, но сродство этанола к воде и свойствам растворителей требует использования выделенного трубопровода или значительной очистки существующих трубопроводов, чтобы преобразовать их в выделенные трубопроводы. Kinder Morgan отправляет партии этанола по трубопроводу Центральной Флориды.Для получения дополнительной информации см. Проект этанола по трубопроводу Центральной Флориды.

Процесс ферментации спиртового производства

ИСТОРИЯ

Спирты жизненно важны в промышленном и коммерческом отношении. Коммерческий спирт включает метанол, этанол, изопропанол и этиленгликоль. Этанол используется как растворитель, как топливная добавка, в лекарствах, лосьонах. Этанол обычно называют обычным спиртом. ¹ Этанол получают путем ферментации сахаров.Ферментация — это химическое разложение вещества бактериями, дрожжами или другими микроорганизмами. Ферментация углеводов в спирт — один из древнейших процессов ферментации. Ферментация начинается с смешивания источника сахара, дрожжей и воды, а затем позволяет дрожжам действовать в бескислородной среде. Эта анаэробная среда заставляет дрожжи прекращать горение сахара и позволяет им сбраживать спирт.

Итак, основная цель теста — провести производство этанола в процессе ферментации.

ТРЕБОВАНИЯ

Химические вещества: Кукурузная глюкоза

Глюкоза

Аппарат: Ферментер

Центрифуга

Колба

ПРОЦЕДУРА

Коммерческое брожение — это начальный этап производства вина, пива, сидра.

Ферментация этанола

Ферментация этанола — это биологический процесс, который превращает сахара, такие как глюкоза / сахароза, в клеточную энергию, производя этанол и CO ₂ в качестве побочных продуктов. ² Ферментация — это процесс распада дрожжей на спирт и углекислый газ. Дрожжи выполняют преобразование в отсутствие кислорода, из-за чего спиртовое брожение считается анаэробным процессом. ³ Для процесса ферментации используются дрожжи, такие как Saccharomyces cerevisae. ⁴ Сырьем, которое может служить субстратом, является глюкоза / сахароза. ⁵ Сырье сначала требует мягкой обработки / без предварительной обработки перед ферментацией. ⁶

Подготовка среды

После отбора желаемых дрожжей ( Saccharomyces cerevisae ) и выделения их в чистом виде инокулят готовят в асептических условиях. Сначала дрожжи культивируют в колбе, чтобы увеличить размер посевных материалов, поскольку они подходят для посева.

Ферментация

Для ферментации используется непрерывное брожение.Для непрерывной ферментации рост микробов поддерживается в ферментере в течение длительного периода времени; тем временем средства массовой информации добавляются через регулярные промежутки времени. ⁷ Температура и pH поддерживаются на уровне 21-26 ^o C и 4,0-4,5 соответственно. Продукт из ферментера собирается снова и снова, чтобы избежать переполнения, но ферментация никогда не останавливается и, таким образом, продолжается в течение длительного периода времени с добавлением питательных веществ и сбором метаболитов через регулярные промежутки времени.Этанол испаряется при температуре выше 27 ^o C. Во-первых, для хорошего роста организмов требуется аэрация; позже анаэробные условия создаются за счет удаления кислорода в сочетании с производством углекислого газа. Затем, когда ферментация завершена, ферментационный бульон содержит этанол в диапазоне 6-9% по объему, что соответствует примерно 90-95% конверсии субстрата в этанол.

Глюкоза + дрожжи = этанол + диоксид углерода

Восстановление этанола

Массу отделяют центрифугированием на центрифуге.Этанол из ферментационного бульона можно извлечь перегонкой. Для концентрации выше 95% применяется метод перегонки. Для 100% спирта используется особый тип перегонки, известный как азеотропная перегонка. ⁸ Для этого сначала готовят азеотропную смесь бензола, воды и спирта, после чего смесь перегоняют, постепенно повышая температуру. По этой методике сначала выделяется бензол-этанол-вода, а затем остается только 100% спирт.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

После выпуска смеси бензол-этанол-вода остается 100% спирт.

Гликолиз и спиртовое брожение. (Источник:
http://www.icr.org/article/172/)

Ферментация этанола. (Источник: http://slideplayer.com/slide/8809068/)

ССЫЛКИ

1. Г. Ван ден Тилларт, Верхаген Мария, Ваард В.А. «Образование этанола и регулирование pH». 1993: 157-170.
   

2. Радж С.Б., Рамасвами С. «Структура и катализ алкогольдегидрогеназы дрожжей».53: 5791-803.
   

3. Dengis, Pascale B, Nelissen L.R. Пол Г. «Механизмы флокуляции дрожжей: сравнение старинов верхового и низового брожения». Прикладная и экологическая микробиология: 1995: 718-728.
   

4. Омура Ф. Направление митохондриальных Saccharomyces cerevisiae в цитозоль и его влияние на образование вицинальных дикетонов при пивоварении. Прикладная микробиология и биотехнология. 2008: 503-513.
   

5. Флит Г. Микробиология алкогольных напитков.Микробиология ферментированных продуктов: 1997: 217-262.
   

6. Барнетт Дж. «История исследований дрожжей; Луи Пастер и его современники: 2000. 1850-1880 гг.
   

7. Nevoigt, Elke, Pilger, Schimdt ». Генная инженерия пивоваренных дрожжей для снижения содержания этанола в пиве ». 2002: 225-232.
   

8. Кистер, Генри З. «Дизайн дистилляции». 1992: 1 ^st издание
   

духов ЕВРОПА — Дух традиций

Процесс дистилляции

Все спиртные напитки проходят как минимум две процедуры — ферментацию и дистилляцию.При ферментации создается весь спирт, а при дистилляции спирт отделяется и удаляется. Для ферментации необходимы две вещи: сырье в жидкой форме, содержащее сахар, с последующим добавлением дрожжей. Дрожжи — это живой организм, питающийся сахаром; побочными продуктами этого потребления являются алкоголь и углекислый газ (CO ₂ ).

Простая формула брожения:

ДРОЖЖИ + САХАР = СПИРТ + C0 ₂

Дистилляция — это, по сути, процесс, при котором жидкость, состоящая из двух или более частей, разделяется на более мелкие части желаемой чистоты путем добавления и отвода тепла от смеси.Дистиллированные пары / жидкости отделяют другие ингредиенты с более низкими температурами кипения. Дистиллированный спирт производится из сельскохозяйственного сырья, такого как виноград, другие фрукты, сахарный тростник, патока, картофель, крупы и т. Д.

Для некоторых спиртных напитков используется только 1 сырье (правила изложены в категориях 1-14 Регламента 110/2008):

Пример: производство спирта из злаков, таких как виски:

Другие спиртные напитки начинаются с «нейтральной» спиртовой основы, к которой добавляются ароматизаторы (иногда подслащивающие) (правила, изложенные в категориях 15-46 Регламента 110/2008):

В результате для ВСЕХ спиртных напитков процесс дистилляции преобразует сырье до такой степени, что его больше нет в готовом спиртном напитке.Это было окончательно продемонстрировано, когда EFSA согласилось с тем, что аллергенный белок из сырья не присутствует в спиртных напитках.

В заключение, дистилляция — это искусство, которое требует освоения множества различных факторов: выбора зерен или фруктов, используемой воды, дрожжей, климата, в котором производится напиток, формы котелка, выбора бочки. , время, проведенное в бочке (для созревших продуктов), рецепт купажа Master Distiller — все это определяет особый стиль и непревзойденный вкус ваших любимых спиртных напитков!

Как производится алкоголь? — Типы и методы производства — Видео и стенограмма урока

Ферментированные напитки

Ферментированные напитки производятся путем ферментации. Ферментация в случае алкогольных напитков относится к метаболическому процессу, с помощью которого дрожжи превращают сахар в этанол. Дрожжи — это разновидность грибов, используемых при брожении спирта. Чтобы ферментация произошла, вы начинаете с какого-то типа углеводов, которые необходимы для питания дрожжей. Тип используемого углевода определяет, каким будет конечный продукт.

Давайте рассмотрим несколько примеров. Пиво получают путем ферментации зерна. Вино или крепкий сидр получают путем ферментации фруктов.Медовуха получают путем ферментации меда. Молоко и сок деревьев или растений также можно использовать для производства ферментированных напитков.

Существует предел содержания алкоголя в ферментированных напитках, поскольку дрожжи не могут выжить в спирте. Как только концентрация этанола, полученного в процессе ферментации, достигнет примерно 15%, дрожжи погибнут и процесс ферментации завершится.

Дистиллированные напитки

Для производства напитков с концентрацией этанола выше концентрации этанола, достигаемой путем ферментации, используется процесс дистилляции. Дистилляция алкогольных напитков — это процесс, при котором вода удаляется из смеси этанола и воды.

Во время дистилляции разница в точках кипения воды и спирта используется для разделения двух жидкостей. Этанол имеет более низкую температуру кипения, поэтому при нагревании он легче испаряется. Затем испарившийся пар снова охлаждается до состояния жидкости с более высокой концентрацией этанола. Затем дистиллированный напиток обычно выдерживается в течение определенного периода времени перед употреблением.Это добавляет аромату напитку.

Типичная концентрация этанола в дистиллированном алкогольном напитке составляет около 40%, но она может сильно варьироваться. Давайте рассмотрим несколько примеров дистиллированных напитков. Бренди изготавливается путем дистилляции вина. Виски производят путем дистилляции определенного сорта пива. Ром получают путем дистилляции патоки, оставшейся при извлечении сахара из сахарного тростника. Водка производится путем перегонки сброженного картофельного сока или зерен, таких как пшеница или рожь. Текилу получают путем перегонки ферментированной агавы, растения, похожего на спаржу.

Гибридные напитки

Ферментированные и дистиллированные напитки приобретают большую часть своего вкуса в процессе производства спирта. Однако после того, как алкогольный напиток произведен, его можно перемешивать, и можно в него что-то добавлять. Эти напитки называются гибридными напитками . Концентрация этанола в гибридном напитке варьируется.

Давайте рассмотрим несколько примеров гибридных напитков. Крепленые вина представляют собой смесь ферментированных и дистиллированных напитков.Портвейн и херес — примеры крепленых вин. Ликеры производятся путем добавления ароматизаторов и сахара к дистиллированным напиткам. Есть большое количество ароматных настоек. Хорошо известные примеры — крем-де-менте или амаретто.

Ароматизированные спиртные напитки получают путем настаивания дистиллированного напитка с определенным вкусом. В отличие от ликеров, ароматизированные спиртные напитки не содержат сахара или сока. Джин — это ароматизированный спирт, производимый путем производства дистиллированного ликера с последующим добавлением в него трав.

Резюме урока

Многим людям нравится употреблять алкоголь, но существует более одного вида алкоголя.Некоторые виды алкоголя не употребляются для питья и очень ядовиты при проглатывании. Тип алкоголя, который пьют люди, называется этиловым спиртом или этанолом. Есть разные способы приготовления алкогольных напитков, но все алкогольные напитки содержат этанол.

Ферментированные напитки производятся в процессе ферментации , метаболического процесса, с помощью которого дрожжи превращают сахар в этанол. Пиво, вино, крепкий сидр и медовуха — примеры напитков, подвергшихся брожению.

Дистилляция — это процесс, при котором вода удаляется из смеси этанола и воды.Во время перегонки спирт и вода отделяются друг от друга по разнице температур кипения. Конечный результат — напиток с гораздо более высокой концентрацией этанола. Бренди, виски, ром, водка и текила — примеры дистиллированных напитков.

При смешивании ферментированных и дистиллированных напитков или добавлении к ним чего-либо, получается гибридный напиток . Концентрация этанола в гибридном напитке варьируется. Крепленые вина, ликеры и ароматизированные спиртные напитки являются примерами гибридных напитков.

Результаты обучения

Когда вы закончите, вы сможете:

• Перечислить некоторые виды употребления алкоголя
• Назовите три категории потребляемых спиртов
• Опишите процесс ферментации
• Объясните, как работает дистилляция
• Напомнить о некоторых гибридных напитках с содержанием алкоголя

Как производится этанол?

Производство этанола из крахмала или сахаросодержащих культур — одно из первых начинаний человека в области обработки сельскохозяйственных культур с добавленной стоимостью.

Генри Форд и Александр Грэхем Белл были одними из первых, кто осознал, что изобилие сахаров, содержащихся в растениях, можно легко и недорого превратить в экологически чистое возобновляемое спиртовое топливо.

Хотя концепция сегодня такая же, как и тогда, с тех пор промышленность по производству этанола прошла долгий путь. Сегодня современные заводы по переработке возобновляемого топлива работают во многом как химические нефтеперерабатывающие заводы, способные производить несколько видов возобновляемого топлива и продуктов.Используя самые современные технологии, биоперерабатывающие заводы этанола преобразуют зерно, отходы напитков и пищевых продуктов, целлюлозную биомассу и другие продукты, называемые исходным сырьем, в высокоэффективный этанол.

Более 90 процентов производимого сегодня этанола из зерна поступает в результате сухого помола, а оставшаяся часть поступает от мокрых мельниц. Основное различие между ними заключается в первоначальной обработке зерна.

Производство этанола в сухой мельнице

При сухом помоле все зерно сначала измельчают в «муку», а затем смешивают с водой для образования «сусла».”

Ферменты добавляют в затор для превращения крахмала в сахар. Сусло варят, затем охлаждают и переносят в ферментеры. Добавляются дрожжи, и начинается превращение сахара в спирт. После ферментации полученное «пиво» ​​отделяется от оставшейся «барды». Затем этанол перегоняют и обезвоживают, затем смешивают с примерно 2% денатурирующего агента (например, бензина), чтобы сделать его непригодным для питья. Затем он готов к отправке. Барда проходит через центрифугу, которая отделяет твердые частицы от растворимых.Эти побочные продукты в конечном итоге становятся дистилляционными зернами, а также кукурузным дистилляционным маслом. Для получения дополнительной информации о сопутствующих продуктах и ​​текущем производстве посетите нашу страницу сопутствующих продуктов.

В среднем 1 бушель кукурузы (56 фунтов) дает:

• 2,9 галлона денатурированного топливного этанола
• 15,2 фунта корма для животных зерен дистилляторов (влажность 10%)
• 0,8 фунта кукурузного дистилляционного масла
• 1,1 фунта уловленного биогенного диоксида углерода

Процесс получения этанола в мокрой мельнице

При мокром помоле зерно сначала разделяется на основные компоненты путем замачивания.

После замачивания суспензия проходит через измельчители для отделения зародышей кукурузы. Оставшаяся клетчатка, глютен и крахмал дополнительно разделяются. Компонент глютена (белок) фильтруется и сушится для производства корма для животных. Оставшийся крахмал можно затем ферментировать до этанола, используя процесс, аналогичный процессу сухого измельчения.

Этанол из целлюлозной биомассы

На схеме ниже показаны основные этапы производства этанола из целлюлозной биомассы.

Обратите внимание, что существует множество вариантов предварительной обработки и других стадий процесса, и что несколько технологий объединяют две или все три стадии гидролиза и ферментации в заштрихованной рамке. Диаграмма любезно предоставлена ​​Национальной лабораторией возобновляемой энергии.

Производство и применение

| Анаэробные ферментации

В этой статье мы обсудим: — 1. Введение в процесс производства этилового спирта 2.Ферментативное производство этилового спирта 3. Применение.

Введение в процесс производства этилового спирта:

Этиловый спирт производился в больших масштабах на протяжении веков. Однако из-за опасностей, связанных с употреблением в пищу человеком, провести много исследований не удалось. В 1865 г. был принят Закон об алкоголе, в результате чего была разрешена свободная продажа алкоголя после его денатурации путем добавления метилированного спирта. Ранняя продукция в основном использовалась для употребления в пищу. Но сегодня он используется не только для потребления человеком, но и как универсальный растворитель и как химическое сырье для производства других промышленных продуктов.

Наряду с бензином используется также в качестве моторного топлива. Из-за вышеупомянутых коммунальных услуг спрос на алкоголь сегодня чрезвычайно вырос, что привело к открытию многих ликероводочных заводов по всему миру. Этиловый спирт вырабатывается, помимо дрожжей, большим количеством бактерий и грибов (таблица 3.2).

Биохимический синтез алкоголя различными микроорганизмами представлен на рис. 3.3.

Точно так же, помимо патоки, лигноцеллюлозы также могут использоваться в качестве устойчивого субстрата (таблица 3.3).

Однако, помимо ферментативного производства, он также производится химическими процессами, в первую очередь каталитической гидратацией этилена.

Химическое превращение лигноцеллюлозы при различных ферментациях показано в таблице 3.5.

Весь процесс биоконверсии лигноцеллюлозы в ценные сахара и другие вещества показан на рис. 3.5.

Ферментативное производство этилового спирта:

В промышленных масштабах процесс производства этилового спирта состоит из четырех этапов.

Это:

(i) Производство инокулята,

(ii) Производственная среда,

(iii) Процесс ферментации и

(iv) Сбор урожая и извлечение

(i) Производство инокулята:

Для производства этилового спирта используются как дрожжи, так и бактерии. Среди бактерий наиболее широко используемым организмом является Zymomonas mobilis, а среди дрожжей Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces carlsbergensis также используются некоторые виды Candida и Mucor, в зависимости от сырья, доступного для производства этанола.

Но обычно используются высокоурожайные и устойчивые к алкоголю штаммы S.cerevisiae. Подробности процесса производства этилового спирта из различных субстратов показаны на рис. 3.3. Штаммы дрожжей с высокой урожайностью обычно используются для промышленного производства этанола. Они созданы путем генетического отбора.

Штамм дрожжей, который может быть использован для промышленного производства, должен иметь следующие признаки:

1. Он должен обладать однородными и стабильными биохимическими свойствами.

2. Способность быстро сбраживать широкий спектр углеводных субстратов.

3. При этом должно образовываться большое количество этанола.

4. Он должен быстро расти и иметь высокую осмотолерантность.

5. Низкий уровень побочных продуктов, таких как кислоты и глицерин.

6. Он должен быть толерантным к более высокой концентрации алкоголя.

7. Он должен обладать высокой термостойкостью.

8. Высокая жизнеспособность клеток для повторной переработки.

9.Соответствующие характеристики флокуляции и осаждения для облегчения рециркуляции клеток.

Однако выбор микроорганизмов, используемых при крупномасштабном производстве этанола, зависит от типа используемого сырья. Например, S. cerevisiae используется, когда в качестве сырья используется крахмал или мальтоза, когда в качестве сырья используются сывороточные или сульфитные отработанные щелоки. Candida utilis и C. albicans, соответственно, используются в процессе ферментации. Производство этанола из крахмала показано на рис.3.3.

Процесс производства инокулята:

Подходящий чистый штамм дрожжей инокулируют в пробирку, содержащую приблизительно 10 мл стерильной среды. Его инкубируют при температуре от 28 ° C до 30 ° C до тех пор, пока не произойдет достаточный рост дрожжей. Среда, используемая для приготовления посевного материала и процесса ферментации, в целом аналогична.

1. После достаточного роста дрожжей культуру из пробирки переносят в колбу, содержащую примерно 200 мл среды.Колбу инкубируют при температуре от 28 ° C до 30 ° C до образования заданной клеточной массы.

2. Полностью выросшая культура из колбы переносится в стеклянный контейнер, содержащий 4 литра стерильной среды, и инкубируется при температуре от 28 до 30 ° C до тех пор, пока не произойдет достаточный рост.

3. Культуру из стеклянного контейнера, наконец, переносят в небольшой семенной резервуар, содержащий 40 галлонов стерильной среды. Тогда емкость для семян должна быть рядом с емкостью для брожения. Культуральный бульон после инкубации будет готов для внесения в производственный резервуар.

При промышленном производстве этанола требуется большое количество дрожжевой культуры от 8 до 10% объема посевного материала. Для достижения быстрого роста дрожжей и большого количества клеточной массы требуется высокая степень аэрации и перемешивание среды. Во время роста дрожжей pH и температуру устанавливают на 4,8 и от 28 до 30 ° C соответственно.

(ii) Приготовление среды:

Состав ферментационной среды играет важную роль в достижении оптимального выхода этанола.Он должен быть приготовлен таким образом, чтобы он содержал все источники материалов, которые способствуют оптимальному росту дрожжей и оптимальному выходу этанола. Как правило, среда должна содержать источник углерода, источник азота и факторы роста.

(a) Источник углерода:

В качестве источника углерода могут использоваться различные разновидности углеводов, которые образуются как отходы в сельскохозяйственной промышленности.

Они сгруппированы в следующие категории в зависимости от их химической природы:

1.Крахмалистый материал — картофельный крахмал, крупы, такие как овес, пшеничная мука и кукурузный крахмал.

2. Сахаридный материал — фруктовый сок, сыворотка, патока и гидрол.

3. Целлюлозный материал — сульфитный отработанный щелок, лигноцеллюлоза.

Меласса обычно используется в качестве основного источника углерода при приготовлении ферментационной среды. Однако тростниковая патока используется в Индии из-за того, что она доступна в больших количествах в сахарной промышленности. Указанное выше сырье требует предварительной обработки в виде осахаривания.Во время осахаривания они подвергаются гидролизу, в результате чего образуются легко сбраживаемые сахара, такие как мальтоза и глюкоза.

Оптимальная концентрация сахара в ферментационной среде должна составлять от 10 до 18%. Если используется свекольная патока, необходимо добавить биотин для восполнения дефицита биотина. Если в качестве источника углерода используется тростниковая патока, ее концентрацию сахарозы следует снизить до 10% путем добавления дистиллированной воды, которая называется суслом. Более высокая концентрация сахарозы отрицательно влияет на рост дрожжей, в то время как более низкая концентрация сахарозы делает процесс ферментации неэкономичным.

В последнее время лигноцеллюлозы как источник углерода оказались более экономичными и устойчивыми. Большинство растений после смерти подвергаются разложению с высвобождением сбраживаемых сахаров. Большое количество лигноцеллюлозы из сельскохозяйственных отходов можно превратить в сахара путем ферментативного гидролиза. Годовое производство этих лигноцеллюлоз во всем мире приведено в таблице 3.3.

Состав растительных лигноцеллюлозных материалов при гидролизе представлен в таблице 3.4.

Комплексный процесс преобразования отходов лигноцеллюлозы в сахариды с добавленной стоимостью представлен на рис. 3.5, а производство этанола из различных субстратов показано на рис. 3.4.

(b) Источник азота:

В качестве источника азота при приготовлении среды можно использовать различные неорганические и органические азотистые соединения. Сульфат аммония обычно используется в качестве источника азота. Обычно к 2 добавляют 0,15 г сульфата аммония.5 галлонов патоки. Концентрацию азота следует тщательно поддерживать, как указано выше. Избыток азота способствует быстрому росту дрожжевых клеток и снижению выработки этанола.

(c) Факторы роста:

Поскольку большинство разновидностей мелассы, например тростниковой мелассы, содержат подходящую концентрацию стимулирующих рост веществ, следовательно, нет необходимости добавлять какие-либо стимулирующие рост вещества отдельно при приготовлении среды. .

(d) pH:

Уровень pH среды должен быть доведен до 4.От 8 до 5,8 добавлением серной или молочной кислоты. Поскольку среда становится сильно анаэробной в этом диапазоне pH, это тормозит рост загрязняющих бактерий. Нет необходимости стерилизовать среду. Дальнейшее анаэробное брожение спирта препятствует росту многих микроорганизмов. Однако пастеризация среды возможна.

(iii) Ферментация:

Этиловый спирт можно производить любым из следующих способов:

1.Периодическая ферментация,

2. Непрерывная ферментация с клетками, и

3. Непрерывная ферментация с повторным использованием клеток.

Сравнение рабочих параметров вышеуказанных процессов ферментации указано в таблице 3.5.

Однако периодическая ферментация чаще используется для производства этанола. Производство осуществляется в большом ферментере объемом 600 см ³ . Обычно используется около 30% инокулята (плотность клеток 3 × 10 ⁶ мл ^-1 ).Его добавляют в ферментер насосом или самотеком. Это добавление посевного материала в ферментер называется внесением. Следующие факторы окружающей среды, такие как время инкубации и температура, должны поддерживаться и контролироваться для достижения оптимального урожая.

Время, необходимое для максимального выхода этанола, составляет от 30 до 72 часов, что в значительной степени зависит от удельного веса ферментационной жидкости. Брожение обычно останавливают в любой час, когда удельный вес ферментационной жидкости становится постоянным.На этом этапе образуется от 6 до 8% этилового спирта. Брожение обычно начинается в течение нескольких часов после инокуляции дрожжей. Процесс ускоряется через 24 часа.

Температурный диапазон 25-30 ° C подходит для производства этанола. Однако по мере выделения тепла во время процесса ферментации температура в ферментере постепенно повышается и регулируется и поддерживается в указанном выше диапазоне с помощью охлаждающих змеевиков или распыления холодной воды вокруг ферментера.

Периодическое перемешивание ферментера также необходимо для обеспечения равномерного охлаждения среды. Если более высокие температуры не контролируются, загрязнение ферментационного бульона может произойти из-за роста термофильных бактерий, а также привести к потере этанола из-за испарения с поверхности.

Когда все факторы ферментации оптимальны, может производиться 1,9 грамма этанола на один литр среды в час. Около 90% углерода ферментационной жидкости превращается в спирт.

(iv) Сбор и извлечение:

Клеточную массу отделяют перед дистилляцией либо центрифугированием, либо седиментацией. Затем его перегоняют в колоннах анализатора и выпрямителя, чтобы получить этиловый спирт, также называемый ректификованным спиртом, и топливный спирт (высшие спирты). Смесь, содержащая 95,6% этилового спирта и 4,4% воды, получают фракционной перегонкой.

После перегонки отработанная промывка и донный отстой сливаются как отходы ликеро-водочного завода. Продукт продается как ректификованный спирт, денатурированный спирт или специальный спирт.Zymomonas mobilis производит до 120 г этанола на литр в час.

Технологическая схема производства этанола представлена ​​на рис. 3.6.

Некоторые побочные продукты показаны на рис. 3.7.

На крупных ликероводочных заводах, как правило, используется специальная выпрямительная колонна, называемая перегонным кубом для кофе, которая состоит из двух колонок, называемых анализатором и выпрямителем.

(a) Анализатор:

Анализатор представляет собой вертикальную башню.Он состоит из колонн, расположенных зигзагообразно. Ферментационная жидкость может стекать вниз по анализатору, и одновременно пар может двигаться вверх по башне от ее дна. Спирт, присутствующий в ферментационной жидкости, испаряется, и его пары собираются на дне башни и направляются в выпрямитель.