Производство спирта

      Из  сборников асептированную мелассу насосом подают в напорные сборники 19, а из них она поступает в смеситель 21 для приготовления дрожжевого сусла Мелассу, предназначенную для основного сусла, насосом подают в напорный сборник 18, установленный перед смесителем, и по мере потребления она поступает в смеситель 20 Требуемую температуру сусла поддерживают изменением соотношения холодной и горячей воды из напорных сборников 16 и 17

      Дрожжевое сусло из смесителя 21 непрерывным потоком поступает через расходомеры в дрожжегенераторы 30.

      В стерилизатор 25 и аппараты 23, 24 и 26 для чистой культуры дрожжей мелассное сусло подают из смесителя, пар и воздух — через фильтр 22. Чистую культуру дрожжей вводят в дрожжегенераторы 30 из большого аппарата 26.

      Производственные  дрожжи из каждого дрожжегенератора непрерывно отводят через специальные воронки в общий наклонный коллектор, в головной аппарат 34 бродильной батареи 33, состоящей из десяти аппаратов.

      В головной аппарат непрерывным потоком  направляют основное сусло из смесителя 20 в отношении 1:1 к количеству производственных дрожжей, поступающих из дрожжегенераторов

30. Подачу основного сусла и производственных дрожжей регулируют так, чтобы видимое содержание сухих веществ в бражке в головном бродильном аппарате было 10...12 % и содержание спирта 5...6 об. %. Бражка по переточным трубам проходит бродильную батарею и насосом 32 подается в передаточный аппарат
31. а из него — на перегонку.

      Пеногасители вводят в дрожжегенераторы и в бродильную батарею из сборников 36 при помощи насоса 35.

      Газы  брожения из дрожжегенераторов через пеноловушку 29 и из бродильных аппаратов направляют в отдельные спиртоловуш- ки 27. Освобожденный от спирта диоксид углерода, удаляемый из бродильных аппаратов, поступает в цех жидкого диоксида углерода, а из дрожжегенераторов — в атмосферу. Спирто-водная жидкость из спирголовушек поступает через эпрувету в сборники 28 и в передаточный бак 31.

      При пониженном содержании сахара в сусле  дрожжи находятся в более активном физиологическом состоянии и накапливают меньше вторичных и побочных продуктов брожения, поэтому производственные дрожжи по двухпоточному способу выращивают на сусле концентрацией, не превышающей 12 % СВ.

      УкрНИИСПом совместно с Лужанским экспериментальным спиртовым заводом разработан и проверен в производственных условиях способ непрерывно-циклического двухпоточного сбраживания мелассы при выращивании дрожжей на 8%-ном сусле и дробном вводе основного сусла концентрацией 43...45 % СВ в первые три бродильных аппарата.

      По  обычному двухпоточному способу в дрожжегенераторы с мелассой вводят 27 % сахара, остальные 73 % его направляют в головной бродильный аппарат. Подачу сахара (мелассы) в батарею заканчивают на 6—7-м часу процесса брожения, включая и время дрожжегенерирования. По усовершенствованному двухпоточному способу в дрожжегенераторы с мелассой вводят только 18... 18,5 % сахара и 82...81,5 % его равными частями направляют в 1, 2 и 3-й бродильные аппараты. В этом случае подачу сахара с мелассой в бродильную батарею заканчивают на 11 —12-м часу брожения, включая и время дрожжегенерирования, и дображива- ние ведут периодически. Это снижает концентрацию сухих веществ в дрожжегенераторах с 5,5...6 до 2,4...2,8 %, а на стадии главного брожения — с 13,5...14 до 8,5...9,0 %.

      При работе по усовершенствованному способу  бродящее сусло в дрожжегенераторах содержит спирта значительно меньше (2,8 %), чем по обычному двухпоточному способу (3,8 %). В зрелой бражке несброженного сахара меньше на 15...20 %, кислот — на 17, альдегидов — на 21 и глицерина — на 20...30 %. При этом полнее используются сахар и несахара мелассы, брожение протекает интенсивнее и заканчивается примерно на 2 ч раньше. Выход спирта в процессе брожения по усовершенствованному способу на 0,5 % выше, чем по обычной двухпоточной схеме.

      Аппаратурно-технологическая  схема усовершенствованного двухпоточного сбраживания мелассы приведена на рис. 79. Мелассу из хранилища подают в напорный сборник 9, расположенный над весами 10, раствор питательных солей из сборника 40 насосом 41 перекачивают в дозатор 7. Меласса из сборника 9 и раствор антисептика (сульфонола) из дозатора 8 поступают в смеситель 12, куда из дозатора 11 вводят соляную кислоту, из дозатора 6 — ортофосфорную кислоту и из дозатора 8 — питательные соли. Затем мелассу накапливают в сборнике 37 и используют для приготовления дрожжевого сусла. Мелассу, предназначенную для приготовления основного сусла, с весов через смеситель 12 сливают в сборник суточного запаса 39. В эту мелассу вносят только раствор сульфонола. В сборниках 37 и 39 при помощи насосов 36 и 38 усредняют суточный запас мелассы.

      Из  сборника 37 асептированную массу насосом 35 поднимают в напорный сборник 14, из которого она поступает в смеситель 16 для приготовления дрожжевого сусла. Из сборника 39 мелассу насосом 36 перекачивают в напорный сборник 13, затем направляют в смеситель 15 для приготовления основного сусла.

      В реакторе 43 готовят раствор хлорсодержащего препарата (например, гипохлорита натрия); насосом 1 этот раствор подают в дозатор 4, а из него — в воронку-смеситель реактора хлорированной воды из расчета 15...25 мг активного хлора на 1 л воды. В эту воронку поступает холодная и горячая вода в требующемся соотношении. Труба от воронки опущена до днища реактора 5, разделенного перегородкой на две части для обеспечения перемешивания воды с хлорсодержащим препаратом. Ввод горячей и холодной воды регулируют по заданному уровню при помощи поплавков и клапанов. Воду с антисептиком выдерживают в реакторе 45...60 мин, откуда ее подают в смесители 15 и 16.

      Из  смесителя 16 мелассное сусло непрерывно поступает в дрожжегенераторы 23. Засевные дрожжи выращивают в аппара тах чистой культуры 19, 20 и 21, питательную среду для них готовят в стерилизаторе 22.

      Схемой  предусмотрено использование для  приготовления сусла конденсата барды, который насосом 42 через холодильник 2 подают в напорный сборник 3, а из него — в смесители 15 и 16.

      Для очистки воздуха на всасывающей  линии мокровоэдушно- го компрессора 34 установлен биологический фильтр 32 марки «Лаик». Во избежание попадания воды в фильтр при внезапной остановке компрессора 34 перед фильтром имеется водоотделитель 33. После ресивера 31 также имеется водоотделитель 17 для удаления влаги, уносимой сжатым воздухом из компрессора. Воздух нагнетается в аппараты чистой культуры через фильтры 18 и в дрожжегенераторы 23.

      Производственные  дрожжи из дрожжегенераторов поступают в головной бродильный аппарат 29 с перемешивающим устройством 30, в который подают 1/3 часть основного сусла концент рацией 43...45 % сухих веществ. В этом аппарате поддерживают видимую концентрацию сухих веществ около 8 %. Из головного аппарата бражка по переточной трубе направляется во 2-й бродильный аппарат 28, в который непрерывно подают 1/3 основного сусла, поддерживая видимую концентрацию сухих веществ 8...8,5 %. Оставшуюся часть основного сусла вводят в 3-й бродильный аппарат. Сбраживаемая среда по переточным трубам проходит все бродильные аппараты и поступает на перегонку в виде зрелой бражки. Газы брожения из дрожжегенераторов 23 проходят последовательно пеноловушку 24 и спиртоловушку 25; из бродильных аппаратов их направляют в спиртоловушку 26. Водно-спиртовой раствор из обеих спиртоловушек через мерник 27 сливают в зрелую бражку

      Значительный  практический интерес представляет непрерывно-циклический способ сбраживания мелассного сусла с рециркуляцией дрожжей. В результате использования рециркулируе- мых в анаэробной стадии брожения дрожжей вместо выращен- ных в частично аэробных условиях на стадии дрожжегенерирова- ния сокращается продолжительность брожения, уменьшается накопление глицерина и других вторичных продуктов брожения, усиливается спиртообразующая направленность метаболизма дрожжей. При этом уменьшается расход сахара на биосинтез дрожжевых клеток. При высокой концентрации в среде дрожжей скорость их размножения снижается. Создается возможность сокращения расхода дрожжевого сусла на дрожжегенерирование в аэробных условиях, в процессе которого интенсивно образуются вторичные продукты брожения.

      Особенностью  аппаратурно-технологической схемы  установки для сбраживания мелассного сусла с рециркуляцией дрожжей является наличие узлов концентрирования, обработки дрожжевой суспензии антисептиком и возврата ее в головной бродильный аппарат. Для рециркуляции дрожжей, выделенных из бражки через 5...12 ч от начала брожения, из 5-го или 6-го бродильного аппарата бражку насосом подают в сепаратор. Концентрированную дрожжевую суспензию направляют в сборник для ее антисептирования сульфонолом и ортофосфорной кислотой в количествах соответственно 0,025...0,050 и 0,5 об. % при вьщержке до 0,5 ч. Из сборника для антисептирования дрожжевая суспензия поступает в головной бродильный аппарат. Обездроженную бражку из сепаратора отводят в бродильный аппарат, следующий за тем, из которого отбирали бражку для выделения дрожжей.

      Благодаря рециркуляции дрожжей и повышенному  их содержанию в головных бродильных аппаратах до 40...60 г/л сокращается (на 50 %) количество вновь выращиваемых дрожжей, уменьшается доля аэробно-ассимилируемых сахаров и снижается их потеря при дрожжегенерировании. С увеличением скорости разбавления среды от 0,4 до 0,8 ч~¹ повышается активность ферментов гликолиза дрожжей — гексокиназы и фосфофруктокина- зы и удельная производительность аппаратуры по спирту соответственно увеличивается. Выход спирта сохраняется. 
 
 
 
 
 
 
 

      СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СПОСОБОВ СБРАЖИВАНИЯ

      Скорость  накопления спирта в дрожжегенераторах при двух- поточном сбраживании больше, чем при однопоточном, в бродильных аппаратах в обоих случаях она почти одинакова. Скорость накопления дрожжей также одинакова.

      Содержание  дрожжей в зрелой бражке зависит  главным образом от состава сусла и условий массообмена между дрожжевыми клетками и суслом и незначительно — от начальной их концентрации. Производственными испытаниями на Косарском спиртовом комбинате установлено, что в бродильных аппаратах содер- жится примерно одинаковое количество биомассы дрожжей при сбраживании одно- и двухпоточным способами. Содержание не- сброженного сахара в зрелой бражке при однопоточном cnocc'v сбраживания больше (0,372 г/100 мл), чем при двухпоточном (0,289 г/100 мл).

      Качество  ректификованного спирта при переработке мелассы по обоим способам идентично.

      Зимазная и мальтазная активность у дрожжей, полученных при двухпоточном сбраживании (28 и 445 мин), лучше, чем при однопоточном (34 и 490 мин). Содержание гликогена в дрожжах при двухпоточном сбраживании (19,1 %) больше, чем при однопоточном (15,8 %). Однако стойкость дрожжей при температуре 35 "С была выше во втором случае (66,5 против 42 ч).

      Дрожжи  при однопоточном способе сбраживания  содержат на 58...60 % больше нуклеиновых  кислот, чем и объясняется повышенная стойкость дрожжей при хранении.

      Снижение  концентрации глюкозы в бражке 4-го и 5-го бродильных аппаратов свидетельствует о снижении бродильной энергии дрожжей. При однопоточном сбраживании в 5-м бродильном аппарате глюкоза, как правило, не обнаруживается, при двухпоточном она содержится еще в 7-м и 8-м аппаратах.

      При сбраживании мелассы кроме основных продуктов спиртового брожения (этанола и диоксида углерода) образуются глицерин, альдегиды, кислоты (пировиноградная, уксусная, янтарная, лимонная и молочная), ацетоин (ацетилметилкарбинол), 2,3-бутиленгликоль и диацетил, а также побочные продукты, синтезирующиеся не из Сахаров, а из других веществ, например аминокислот.

      Высшие  спирты образуются преимущественно  в период размножения дрожжей, когда интенсивный обмен веществ связан с образованием кетокислот из продуктов превращения углеводов и переаминированием.

      Органические  кислоты в сбраживаемой среде накапливаются в основном в стадии дрожжегенерирования и главного брожения. К концу брожения их количество увеличивается незначительно, а иногда и уменьшается. В зависимости от условий в производственных дрожжах накапливается кислот от 0,07 до 0,2 г/л, в бражке 1-го и 2-го аппаратов бродильной батареи — 0,1...0,25 г/л и в зрелой бражке — 0,12...0,3 г/л. При двухпоточном сбраживании сусла в зрелой бражке кислот содержится меньше, чем в бражке, полученной при однопоточном сбраживании. В бродящем сусле дрожжегенераторов и в бражке головных аппаратов бродильной батареи содержание кислот составляет 2...6 г/л безводного спирта, к концу брожения уменьшается до 1,2...4 г/л. На образование кислот расходуется значительное количество сахара.