Производство спирта

      ОРТОФОСФОРНАЯ КИСЛОТА

      Употребляют техническую (термическую) ортофосфорную  кислоту. Она представляет собой  бесцветную жидкость плотностью 1,565, содержащую не менее 70,0 % Н3РО4 (50,7 % в пересчете на Р2О5) и не более 0,0003 % мышьяка. Ортофосфорную кислоту транспортируют в стальных железнодорожных цистернах, защищенных антикоррозийным покрытием, или в стеклянных бутылях вместимостью 20...30 л, вставленных в деревянные клети и обложенных стружкой или соломой. Хранят кислоту в холодных помещениях, учитывают и дозируют в пересчете на 70%-ную концентрацию.

      СУЛЬФАТ АММОНИЯ

      Используют  сульфат аммония (NH4)2S04 технический, аккумуляторный и очищенный. По внешнему виду — это белая или слабо-желтая соль, содержащая не менее 21 % NH3, до 1,5 % влаги, 0,05...0,2 % свободной серной кислоты, не более 0,00005 % мышьяка, ограниченное количество сульфидов и сульфитов. При 50 'С в 100 г воды растворяется 84,3 г сульфата аммония. Транспортируют его в битумированных крафт-мешках и полиэтиленовых мешках, иногда насыпью, хранят в закрытом сухом складе в бункерах. Учитывают и дозируют сульфат аммония по содержанию азота.

      КАРБАМИД

      Карбамид  CO(NH2)2 — амин карбаминовой кислоты, выпускается кристаллическим или гранулированным с содержанием азота не менее 46 %. Растворимость при 50 'С — 67,23 мае. %. Упаковывают карбамид в крафт-мешки массой нетто 35...50 кг, хранят в сухом месте.

      ДИАММОНИЙФОСФАТ

      Диаммонийфосфат (NH4)2HPC>4 — технический для пищевой промышленности, представляет собой белую соль, содержащую не менее 50 % Р2О5 и 22,5 % NH3. Растворимость при 50 'С 89,2 г на 100 г воды. Упаковывают диаммонийфосфат в битуми- рованные крафт-мешки массой нетто 50 кг, хранят в сухом складе. Диаммонийфосфат дозируют по условной 70 %-ной Н3РО4 и по содержанию азота. 
 

      КИСЛОТЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ДЛЯ  ПОДКИСЛЕНИЯ СУСЛА

      Для подкисления дрожжевого сусла в  производстве спирта из крахмалсодержащего сырья применяют серную кислоту, для подкисления мелассного сусла — серную или соляную кислоту.

      СЕРНАЯ  КИСЛОТА

      Серная  кислота аккумуляторная и техническая  контактная улучшенная содержит 92...94 % моногидрата (H2SO4}, не более 0,0001 % мышьяка и столько же оксидов азота. Кислота поступает на спиртовые заводы в стальных железнодорожных цистернах грузоподъемностью до 50 т и хранится также в стальных резервуарах. Учитывают и дозируют ее по содержанию моногидрата.

      СОЛЯНАЯ КИСЛОТА

      Соляная кислота техническая синтетическая  и техническая содержит не менее 35 и 27,5 % НС1 и не более 0,0002 и 0,01 % мышьяка соответственно. Перевозят кислоту в железнодорожных стальных гуммированных цистернах и стеклянных бутылях вместимостью 40 л, вставленных в деревянные клети, хранят в цистернах, футерованных диабазовой плиткой или плиткой ATM на диабазовой замазке. Учитывают и дозируют соляную кислоту в пересчете на кислоту со 100%-ным содержанием НС1.

      ХРАНЕНИЕ  МЕЛАССЫ

      Мелассу хранят в наземных цилиндрических вертикальных резервуарах (баках), выполненных из стали, с соотношением высоты к диаметру 1:1, снабженных конусообразной крышей, надежно защищающей от попадания атмосферных осадков и талых вод. Вместимость резервуаров 500...2000 т и больше. Общий запас мелассы должен быть не менее чем на 5 мес работы завода.

      Каждый  резервуар имеет: наружную стационарную лестницу; пробные краны диаметром 25 мм, установленные по высоте на расстоянии 1 м один от другого вблизи от наружной лестницы; поплавковый уровнемер, связанный  со шкалой на внешней стороне стенки резервуара для контроля за его наполнением; наполняющую трубу, верхний конец которой внутри резервуара загнут к стенке (во избежание образования пены), с подводкой воды и пара для промывки и пропарки; в нижней части расходный штуцер с задвижкой, к которому присоединена труба для перекачки мелассы в производство, и змеевик для подогрева мелассы зимой ретурным паром до температуры не выше 40 °С. На каждом резервуаре масляной краской пишут его номер, вместимость в кубических метрах, количество мелассы в тоннах.

      Так как качество мелассы во второй половине сезона сахароварения ухудшается, то мелассу поздней выработки хранят в отдельных резервуарах. Они соединены между собой коммуникациями, по которым мелассу подают в производство из разных резервуаров или одновременно из всех, а также перекачивают ее из одного резервуара в другой или в тот же самый (с целью усреднения состава).

      После каждого опорожнения резервуары, вспомогательные емкости, трубопроводы, арматуру и насосы чистят, промывают  и стерилизуют. При этом внутреннюю поверхность резервуара сначала очищают скребками от присохшей мелассы и ржавчины, тщательно промывают водой из брандспойта, обрабатывают хлорной известью и вновь моют. Трубопроводы для мелассы промывают, прокачивая через них горячую воду, а затем пропаривают. Содержащие сахар смывки, полученные при зачистке резервуаров, немедленно направляют в переработку.

      На  длительное хранение закладывают мелассу, содержащую не менее 75 % сухих веществ, имеющую щелочную или близкую  к нейтральной реакцию (рН не ниже 6,8) и выдерживающую пробу на «самозакисание».

      В мелассе могут находиться различные  микроорганизмы, в основном это бактерии и дрожжи: плесневые грибы встречаются  сравнительно редко. Споровые бактерии Вас. subtilis, Вас. mesen- tericus, Вас. mycoides и Вас. megatherium вредны главным образом из-за способности восстанавливать нитраты в нитриты, чрезвычайно ядовитые для дрожжей. Кислото- и газообразующие неспороносные бактерии представлены преимущественно гетеро-ферментативными молочнокислыми бактериями. В мелассе чаще встречается слизеобразующий Leuconostoc mesenteroides. Из дрожжей содержатся Candida tropicalis, С. gillermondii, Torula nigra и др. Все они потребляют сахар, азотистые и минеральные вещества.

      При хранении в течение 6 мес нормально обсемененной микроорганизмами мелассы с 76 % сухих веществ потери сахара достигают в среднем 0,5 % от массы его в мелассе за 1 мес. Среднемесячные потери сахара при трехмесячном хранении мелассы с содержанием 68 % сухих веществ и сильном обсеменении спороносными бактериями и дрожжами (до 50 ООО клеток на 1 г) могут возрасти до 2,8 %.

      Отмечены  случаи, когда при хранении больших  количеств мелассы она неожиданно начинала пениться, разогреваться и  выливаться из резервуара, выделяя  едкие газы и при остывании  превращаясь в нерастворимую  губчатую массу. При скоплении газов  внутри резервуара происходил взрыв. Причина  данного явления недостаточно выяснена, вероятнее всего это вызывается меланоидиновой реакцией. Эта реакция экзотермична, а так как отвод теплоты из большой массы затруднителен, то температура постепенно повышается, увеличивается скорость реакции, происходит подкисление мелассы, что вызывает инверсию сахарозы и накопление моносахаридов — одного из необходимых компонентов. В мелассе содержится значительное количество аминокислот, кроме того, некоторые промежуточные продукты реакции сохраняют свободные аминогруппы. Таким образом, между скоростью реакции и образующимися продуктами имеется положительная обратная связь, т. е. реакция носит автокаталитический характер. 

      Развитию  этой реакции способствуют также  загрузка мелассы, подогретой до 50...60 °С, в неочищенные резервуары, высокое содержание сухих веществ (83...85 %) и продолжительное хранение. 

      ПОДГОТОВКА  МЕЛАССЫ

      При переработке на спирт мелассы  подготовка ее сводится к гомогенизации (усреднению состава), подкислению, асептированию, добавлению питательных веществ для дрожжей и разбавлению водой. Мелассу, сильно инфицированную микроорганизма ми, подвергают тепловой стерилизации, а при выпуске спиртовых дрожжей как хлебопекарных еще и очищают от взвешенных примесей.

      В зависимости от способа переработки  мелассы — одно- или двухпоточный — готовят мелассное сусло одной или двух концентраций сухих веществ: 22 % или 12 и 32 % соответственно. Сусло концентрацией 12 % называют дрожжевым, и служит оно для выращивания посевной культуры дрожжей, сусло концентрацией 32 % — основное. Однопоточный способ применяют на заводах, вырабатывающих спирт и хлебопекарные дрожжи.

      По  однопоточному способу сбраживания  мелассу перед взвешиванием гомогенизируют путем перекачки насосом из нижней части гомогенизатора (цилиндрического резервуара) в различные места по его высоте. Дефектная меласса сначала стерилизуется паром в контактной головке, затем охлаждается в пластинчатом теплообменнике и направляется в тот же гомогенизатор, где смешивается с нормальной мелассой. После взвешивания меласса подкисляется, асептируется и обогащается питательными веществами для дрожжей в специальном смесителе, разбавляется водой до концентрации сухих веществ 35...40 %, очищается от взвешенных примесей на кларификаторе и, наконец, окончательно разбавляется до концентрации 22 %.

      По  двухпоточному способу сбраживания гомогенизированная меласса, предназначенная для приготовления дрожжевого сусла, взвешивается, как и по однопоточному способу, подкисляется, асептируется, обогащается питательными веществами и разбавляется водой до концентрации сухих веществ 12 %. При этом количество кислоты и питательных солей, рассчитанное на всю мелассу, вносят в дрожжевое сусло. Мелассу, предназначенную для приготовления основного сусла, после взвешивания только асептируют и затем разбавляют до концентрации 32 %.

      Количество  мелассы, расходуемое в сутки, рассчитывают, исходя из суточной производительности завода, нормированного выхода спирта из 1 т условного крахмала и содержания сбраживаемых сахаров в мелассе. 

      ПОДКИСЛЕНИЕ И АСЕПТИРОВАНИЕ  МЕЛАССЫ

      Мелассное сусло необходимо сбраживать в условиях, исключающих развитие посторонних микроорганизмов, продукты обмена которых отрицательно влияют на жизнедеятельность дрожжей. В спиртовом производстве большинство микроорганизмов погибает вследствие высоких концентрации сухих веществ мелассного сусла, рН среды и содержания накапливающегося в бражке этилового спирта. Для спиртового брожения наиболее опасны разнообразные кислотообразующие бактерии, обладающие высокой кислото- и спиртоустойчивостью, для прессованных дрожжей — кислотообразующие бактерии с высокой протео- литической активностью.

      Сбраживание мелассного сусла дрожжами протекает нормально при рН около 5. Для подавления развития посторонней микрофлоры активную концентрацию водородных ионов в сусле необходимо было бы довести до рН 2,8...3,0, но при этом угнетались бы размножение и бродильная энергия дрожжей. Поэтому при однопоточном способе сбраживания рН сусла поддерживают около 5, чему соответствует общая кислотность1 0,4...0,6" (в зависимости от буферной емкости мелассы); при двухпоточном кислотность дрожжевого сусла находится в пределах 1,1... 1,3° и после смешивания с основным суслом составляет 0,6...0,7'. При обоих способах для подавления посторонней микрофлоры добавляют антимикробные вещества.

      Неразбавленную  мелассу эффективнее подкислять и асепти- ровать, так как создаются более высокие кислотность среды (1,6...2,4° при однопоточном и 3,5...4,5* при двухпоточном способах) и концентрация антисептика. Для подкисления используют серную или соляную кислоту. Расход соляной кислоты меньше, чем серной (140 кг против 198,1 кг в пересчете на 100%-ную

      концентрацию  и на 1000 дал спирта), однако при  этом оборудование должно быть выполнено из кислотостойкой стали. Приведенный расход кислот нормативный, фактический зависит от исходной щелочности и буферное™ мелассы, а также от принятой кислотности сусла.

      Во  избежание разрушения Сахаров мелассы  серную кислоту предварительно разбавляют четырех-пятикратным количеством воды.

      Принято считать, что при подкислении  мелассы серной кислотой образуется гипс, который вызывает затруднения в процессах сепарирования дрожжей и упаривания мелассной барды. Вследствие этого предпочтение отдают соляной кислоте. В то же время известно, что сульфат-ион менее токсичен в отношении дрожжей, чем хлорид-ион. Исследования, проведенные в Киевском технологическом институте пищевой промышленности, показали, что при подкислении мелассы серной кислотой до рН 5 гипс не образуется, более полно сбраживаются сахара мелассного сусла, выход спирта выше, чем при использовании соляной кислоты. Это было также подтверждено сотрудниками Паневежско- го опытного спирткомбината. Ими установлено, что при упаривании нейтрализованной до рН 6 «сернокислой» барды значительно уменьшается коррозия оборудования, предотвращается образование накипи в выпарных аппаратах, улучшается качество конденсата, сточных вод и упаренной барды.

      Антимикробные препараты для асептирования мелассы должны обладать высоким бактерицидным действием, не влиять отрицательно на жизнедеятельность дрожжей и качество спирта, не быть токсичными для животных. Нормативный расход антимикробных препаратов (кг на 1000 дал спирта для каждого в отдельности): хлорной извести 11,0, 40%-ного формалина 5,0, сульфонола 2,13. При получении хлебопекарных дрожжей выделением их из мелассно-спиртовой бражки норма расхода хлорной извести может быть увеличена до 20...25 кг. Хлорную известь применяют в виде декантированного водного раствора.