Производство спирта

      

      

      Мелассу смешивают с кислотой, антисептиком и питательными веществами в смесителе (рис. 19), представляющем собой цилиндрический сосуд 1, внутри которого расположен вал 4 с укрепленными на нем стержнями 2. Такие же, но неподвижные стержни 3 имеются и на внутренней поверхности корпуса смесителя. Благодаря чередованию подвижных и неподвижных стержней обеспечивается завихрение, способствующее лучшему перемешиванию мелассы со вспомогательными материалами. Частота вращения вала 70...80 об/мин. Объем смесителя рассчитан на обработку в нем мелассы в течение 15...20 с. Вспомогательные материалы поступают в смеситель через патрубок J, асептированная меласса выводится через патрубок 6 в два-три сборника, общая вместимостью которых рассчитана на суточный запас.

      СТЕРИЛИЗАЦИЯ  МЕЛАССЫ

      Споровые  микроорганизмы более терморезистентны, чем вегетативные формы. Молодые растущие клетки погибают быстрее старых.

      Так как при повышении летальной  температуры резко снижается продолжительность ее воздействия на микроорганизмы, то наиболее эффективна кратковременная стерилизация при температуре до 140 "С. Чтобы затормозить скорость инверсии сахарозы и разложения инвертного сахара, рН мелассного раствора поддерживают не ниже 6. Для достижения большего эффекта отмирания микроорганизмов концентрацию мелассы снижают до 60...45 %.

      Тепловую  обработку мелассы по методу Alvo-therm на установке фирмы «Alfa-Laval» проводят следующим образом.

      Меласса из сборника 1 (рис. 20) и вода из сборника 2 смешиваются в насосе 3 до концентрации сухих веществ 45...50 %, и смесь подается в сборник 4, а из него — насосом 5 в кларификатор 6. Благодаря избыточному давлению на выходе из кларификатора осветленный раствор поступает в сборник 7, из которого насосом 8 передается в теплообменник 9. В нем раствор мелассы нагревается в две стадии: в первой — экстрапаром из испарительной камеры 11, во второй — острым паром и при температуре 85...90 "С насосом 12 перекачивается в стерилизатор 10, где нагревается острым паром до температуры стерилизации 140 "С. После выдержки в течение около 4 с раствор поступает в испарительную камеру 11, где создано слабое разрежение. Здесь происходит мгновенное охлаждение раствора до 85 "С, сопровождающееся выделением вторичного пара, который направляют в теплообменник 9. Насосом 13 раствор подают в пластинчатый

      

      

      Pic. 20. Аппаратурно-техиологнческая схема разбавления, «тарификации н стерилизации мелассы по методу Alva-therm

 

      теплообменник 14 для охлаждения водой. Отработавшую воду используют для разбавления мелассы.

      Киевским  технологическим институтом пищевой  промышленности рекомендовано проводить стерилизацию инфицированной мелассы при концентрации сухих веществ 50 % и температуре 120... 130 °С в течение 1 мин на установке, состоящей из паровой контактной головки (стерилизатора), выдерживателя, испарительной камеры, конденсатора и вакуум-насоса. Высокая эффективность такого способа стерилизации мелассы установлена сотрудниками ВНИИ пищевой биотехнологии. 

      ОБОГАЩЕНИЕ  МЕЛАССЫ ПИТАТЕЛЬНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ ДЛЯ ДРОЖЖЕЙ

      Для лучшего питания дрожжей при  брожении к мелассе в специальном  смесителе добавляют ортофосфорную  кислоту, сульфат аммония или  мочевину, реже диаммонийфосфат. В качестве антисептика добавляют разбавленную серную или соляную кислоту, а также другие вещества, обеспечивающие чистоту брожения.

      Норма расхода 70%-ной ортофосфорной кислоты  на производство спирта составляет 13 кг на 1000 дал.

      При дефиците в мелассе усваиваемого дрожжами азота в качестве его источника используют сульфат аммония или мочевину. Диаммонийфосфат, содержащий азот и фосфор, используют сравнительно редко. В мочевине азота содержится в 2,2 раза больше, чем в сульфате аммония, соответственно меньше и ее расход. При усвоении дрожжами азота мочевины не освобождается кислотный остаток, в результате чего рН сбраживаемого сусла не снижается. Кроме того, при замене сульфата аммония мочевиной исключается отложение осадка гипса на поверхности нагрева при упаривании барды.

      Нормальный  расход сульфата аммония 20 кг, мочевины 8 кг на 1000 дал спирта. Применяют их в виде декантированных растворов  с пяти-шестикратным количеством воды.

      Питательные вещества и кислоту смешивают  с мелассой в смесителе, аналогичном  изображенному на рис. 19.

      Сотрудниками  б. Воронежского объединения спиртовой  промышленности предложена установка для непрерывного подкисления, асептирования мелассы и обогащения ее питательными солями. Установка состоит из четырех или более цилиндрических сосудов с коническими днищами, соединенных переточными трубами. Общая вместимость всех сосудов рассчитана на суточный запас мелассы.

      Первый  сосуд, который расположен на 0,6... 1 м  выше последующих, предназначен для смешивания мелассы с растворами серной или соляной кислоты, антисептиков и питательных солей. В нижней части сосуда находится воздушный барботер для перемешивания, аэрирования и удаления летучих органических кислот из мелассы. Для лучшего перемешивания и повышения степени использования воздуха на внутренней поверхности цилиндрической части смесителя укреплено пять-шесть винтообразных направляющих из листовой стали толщиной 5...6 мм и шириной 200...250 мм. Во втором сосуде — отстойнике — осаждаются гипс и другие взвешенные примеси. На внутренней поверхности последующих (не менее двух) сосудов — выдерживателей под углом 40...45* приварены две такие же винтообразные пластины, как и в смесителе. Они придают вращательное движение мелассе, что способствует устранению застоев около стенок. Для разделения мелассы на концах переточных труб установлены рассекатели.

      Меласса с весов поступает в смеситель, куда одновременно дозируются кислота  и другие вспомогательные вещества. Перемешиваясь с ними, меласса последовательно проходит по переточным трубам в отстойник и выдерживатели, затем подается в' напорный сборник асептированной мелассы. Осадки удаляются из отстойника при дезинфекции оборудования. Установка позволяет улучшить асептирование мелассы и внедрить автоматизацию на этом участке.

      СМЕШИВАНИЕ  МЕЛАССЫ С ВОДОЙ

      Количество  мелассы и воды, необходимое для  приготовления сусла, рассчитывают на основании уравнения баланса  сухих веществ.

      В условиях непрерывного сбраживания  мелассы особое внимание следует  уделять непрерывному приготовлению  сусла. Получение однородного по концентрации сухих веществ сусла  — необходимое условие для  равномерного распределения его  между дрожжегенерато- рами, нормального действия приборов системы автоматического регулирования работы дрожжебродильного отделения и поддержания стабильных условий жизнедеятельности дрожжевых клеток.

      Для разбавления мелассы применяют  непрерывнодействующие смесители двух типов: с механическим размешиванием и без него. В качестве смесителя первого типа может быть использован описанный выше механический смеситель.

      Из  смесителей безмешалочного типа наиболее совершенным является аппарат конструкции ВНИИППД (рис. 21). Он представляет собой вертикальный цилиндрический сосуд 5; в его нижней части имеются патрубки 7, 6 и 2 для подвода соответственно мелассы, горячей и холодной воды. Кольцевую гребенку 3 крепят непосредственно к нижней крышке 1 так, чтобы образовалась камера, в которую подводят мелассу, а также горячую воду для лучшего перемешивания и нагревания мелассы. Перемешиванию способствует также тангенциально установленный патрубок холодной воды. В верхней части смесителя располагаются от 8 до 10 ситчатых тарелок 4 с вырезами, поочередно расположенными с противоположной стороны. Тарелка имеет от 24 до 26 отверстий диаметром 15...20 мм. Благодаря расположению вырезов с противопо-  ложных сторон удлиняется путь прохождения мелассного сусла и улучшается перемешивание (в результате встречи продольных и поперечных струй сусла). В нижней части смесителя имеется вентиль 8 для его опорожнения

        

      С целью сокращения расхода артезианской воды и количества производственных стоков для разбавления мелассы  можно частично использовать послеспиртовую мелассную барду, воду после промывки сивушного масла, конденсаты паров мелассной барды и промывные воды из цеха хлебопекарных дрожжей.

      Возможности возврата послеспиртовой барды на разбавление мелассы на спиртовых заводах, вырабатывающих хлебопекарные дрожжи, весьма ограниченны — около 10 % от общего расхода воды на приготовление сусла. При большем возврате обездрожженной барды выход спирта снижается и ухудшается качество хлебопекарных дрожжей.

      При соблюдении определенных условий —  непродолжительное пребывание в сборниках, биологическая чистота транспортных устройств и коммуникаций — барда не вызывает закисания бражки. Продукты автолиза дрожжевых клеток, содержащиеся в необездрожженной послеспиртовой барде, активируют процесс главного брожения.

      Ректификованный спирт, полученный из бражки с бардой, соответствует требованиям к ректификованному спирту высшей очистки. Выход спирта при возврате в производственный цикл до 40 % необездрожженной барды не снижается в течение нескольких месяцев.

      Возврат первичной мелассной барды на разбавление мелассы позволяет сократить расход артезианской воды на приготовление мелассного сусла, уменьшить количество трудноочищаемых стоков, площадь полей фильтрации.

      Сотрудниками  ВНИИППД установлено, что использование  конденсатов паров первичной  и вторичной мелассной барды для разбавления мелассы не оказывает отрицательного влияния на процесс спиртового брожения, размножение дрожжей и выход спирта. Расход конденсата паров вторичной барды составлял 43 % от расхода артезианской воды на разбавление мелассы.

      Многие  спиртовые заводы не располагают  достаточным количеством артезианской воды и поэтому для разбавления мелассы вынуждены использовать прудовую воду, которую необходимо подвергать обеззараживанию и очистке. А. Н. Кривчун разработал способ очистки прудовой воды методом электрокоагуляции и электрофлотации с целью использования ее для технологических нужд в спиртовом производстве.

      КЛАРИФИКАЦИЯ  МЕЛАССНЫХ РАСТВОРОВ

      В мелассе содержится 0,3...0,5 % взвешенных частиц, состоящих примерно наполовину из органических веществ (коллоидов). Из минеральных веществ присутствуют преимущественно известь, соли кремниевой кислоты, окислы железа. Взвешенные частицы засоряют дрожжевые сепараторы и затрудняют промывку дрожжей. Кроме ТОГО, они уменьшают выход дрожжей, придают им темный цвет и понижают стойкость при хранении.

      

      Рис. 22. Схема работы кларификатора

      Под термином кларификация в данном случае следует понимать не осветление, а очистку меласс- ных растворов. Этот процесс осуществляют в кларификаторах (сепараторах-очистителях) под действием центробежных сил, возникающих при вращении барабана (рис. 22).

      Применяют кларификаторы с барабаном и вставками цилиндрической формы, образующими грязевые камеры. Кларификатор ВСМ — четырехкамерный, диаметр барабана 620 мм, количество вставок 3, частота вращения 4170 об/мин. Он относится к типу полузакрытых кларификаторов: приток и удаление мелассного раствора происходят под избыточным давлением, процесс сепарирования не изолирован от доступа воздуха.

      В грязевых камерах остается осадок влажностью около 80 %. Его выбирают вручную, кларификатор моют 2%-ным раствором соды и ополаскивают водой. В некоторых моделях осадок выгружается гидравлически без остановки кларификатора. Степень очистки возрастает с увеличением кратности разбавления мелассы (меньше вязкость) и со снижением зафузки кларификатора мелассным раствором. При концентрации сухих веществ в мелассном растворе 35...40 % осадок составляет в среднем 0,08 % к массе осветляемой мелассы. Наряду с отделением суспендированных веществ из мелассы удаляется примерно 40 % всей содержащейся в ней микрофлоры, главным образом палочек и стрептококков.

      В осадок выводится 0,013...0,026 % сахара в  пересчете на сахар мелассы, 90...92 % его можно экстрагировать водой, а после обработки антисептиком и отстаивания декантировать  на разбавление мелассы. 
 
 

 

 

Глава 7 СПИРТОВЫЕ ДРОЖЖИ

      ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДРОЖЖЕЙ

      Сахар, содержащийся в сусле, сбраживают в спирт дрожжами Saccharomyces cerevisiae, представляющими собой одноклеточные микроорганизмы, относящиеся к классу аскомицетов (сумчатых грибов).

      Обычно  дрожжи размножаются почкованием и  очень редко (при большом дефиците питательных веществ) спорообразованием.

      Дрожжевые клетки бывают яйцевидной, эллипсоидальной, овальной или вытянутой формы, которая, как и их длина (6... 11 мкм), зависит  от вида дрожжей и условий развития. Отношение поверхности клетки к ее объему влияет на скорость массообменных процессов между клеткой и питательной средой и, следовательно, на интенсивность жизнедеятельности дрожжей.