Этиловый спирт активно используется во многих народнохозяйственных сферах: пищевой, химико-фармацевтической, парфюмерной, микробиологической, где он представляет собой первооснову многих видов продукции. Требования к качеству спирта значительно разнятся, что обусловлено спецификой его использования, а также характеристиками и режимами технологических операций в процессе производства.
Наиболее популярны два метода его получения: микробиологический и химический. Первый предусматривает процедуру сбраживания сахаров дрожжами-сахаромицетами. Эта технология широко используется в случае мини производства спирта. По второму методу его получают из этилена путем каталитической гидратации – данная технология тесно связана с применением биологических ферментов-катализаторов. В результате химического синтеза осуществляется производство технического спирта, а при биологическом – пищевого и врачебного.
Главное сырье для производства спирта – растительная масса с высоким содержанием крахмала, сахара и клетчатки. В соответствии с этим сырье делят на 3 основных класса: крахмалсодержащее (зерновые культуры, картофель); сахаросодержащее (свекловица, меласса, виноград, фрукты) и клетковиносодержащее (ксилема, солома, отходы сульфит-целюлозной отрасли). Самым популярным и экономичным видом является картофель. Входящий в его состав крахмал обладает быстрой развариваемостью, клейстеризацией и осахариванием. На спиртовую переработку идет любое зерно, в т. ч. и негодное для пищевого и кормового направления.
Производство этилового спирта состоит из обязательных технологичных операций, которые условно можно объединить в три этапа: предварительный (мойка, очищение сырья, подготовка солодового экстракта и культур микроорганизмов); основной (разварка сырьевой массы, сахарификация – переход крахмала в сахар, сбраживание, дистилляция браги и сбор спирта-сырца); заключительный – ректификационная очистка.
При производстве спирта из зерна сырьевая масса должна отличаться высоким содержанием крахмала и влажностью менее 17 %. Подготовительный этап технологии состоит в предварительной очистке сырья от механических, органических и сорных примесей. Для этого используют различное технологическое оборудование: воздушно-ситовые, магнитные сепараторы, триеры.
Процесс разваривания состоит в том, что сырье для производства этилового спирта обрабатывают парообразной фазой раствора под давлением 0,5 МПа с целью размягчения клеточной структуры, набухания крахмала, извлечения и преобразования его в растворимое состояние для ускорения этапа сахарификации ферментами. При этом осуществляется усиленный рост объема сахаров вследствие распада крахмала.
На сегодняшний момент варка крахмалсодержащего материала осуществляется 3-мя методами: периодичным, полунепрерывным и постоянным. Наиболее распространен последний вариант с использованием 2-х схем. Согласно 1-й операция проходит при невысокой температуре (около 140°С), но продолжительное время (1 час). По 2-й – температура варки около 170°С на протяжении 3 мин. При таком виде варки сырьевая среда сплошной массой передвигается через выпаривальный аппарат для производства спирта. С целью осуществления однородности потока массу дробят.
Следующей операцией технологии производства пищевого спирта является остывание подготовленной среды и её сахарификация в результате взаимодействия с солодовым раствором или ферментами при 58°С. Традиционно сахарификация проходит непрерывным способом с использованием вакуумного охлаждения. Остывание в вакуум-аппарате предупреждает тепловое инактивирование катализаторов-ферментов сахарифицирующих веществ. Принцип его состоит в уменьшении давления, что обуславливает резкое остывание разваренной массы из-за расхода тепловой энергии на испарение влаги.
Непрерывный тип сахарификации осуществляют по 1- или 2-поточному методу. В первом случае в осахариватель (цилиндрообразный агрегат с конусовидным основанием и мешателем) поступает разваренная смесь и осахаривающие вещества, которые выдерживают на протяжении четверти часа. При 2-поточном методе разваренную массу делят на 2 одинаковых потока и направляют в осахариватели. В 1-й осахариватель идет 66% осахаривающих веществ, во 2-й – наполовину осахаренное сусло. Их остужают и направляют на сбраживание в 1-й и 2-й основные агрегаты бродильной батареи. На выходе сусло имеет около 17% сухого вещества, в т. ч. 15% сбраживаемых сахаров.
Бродильные процессы в сусле происходят за счет активизации дрожжевых ферментов, при этом мальтоза распадается до глюкозы и перебраживается в спиртовую фазу и углекислоту. В ходе этого процесса просматриваются 3 этапа: сбраживание, основное брожение и конечное дображивание. В начальном моменте наблюдается активизация жизнедеятельности дрожжей. Последующий отличается стремительным сбраживанием сахарной фракции и сильным образованием углекислоты. В завершающем этапе происходит остаточное дображивание сахаров, которые образуются при досахаривании углеводов сусла.
Процесс брожения бывает периодичным, циклическим и поточным. Максимальная эффективность достигается при использовании последнего, который осуществляют на оборудовании из последовательно соединенных дрожжанок, сбраживателя и 10 бродильных агрегатов. Дрожжанки и сбраживатель применяют для подготовки требуемого объема производственных дрожжей. В ходе работы дрожжанки наполняются суслом, проводится его пастеризация при 80°С на протяжении получаса, далее его остужают до 30°С, кислотность регулируют до уровня 3,6-3,8 рН серной кислотой и, наконец, вносят из другой дрожжанки дрожжи для засева (30% от объема). Дрожжи размножаются до уровня сухого вещества в сусле 5%. После этого 3/4 объема дрожжей переходит во сбраживатель, куда параллельно заправляется остывшее сусло, всю массу подкисляют до нормативной кислотности. Последняя четверть дрожжей направляется в другой агрегат для размножения.
Среди оборудования для производства спирта следует выделить бродильные агрегаты цилиндрического типа, имеющие герметичный люк для предотвращения испарения спирта и выделения углекислоты в помещение завода. В общей сложности этап брожения продолжается 60 ч. На заводах по производству спирта, выпускающих исключительно спирт, введение пробирочной культуры дрожжей производится 1 раз/мес., а полностью меняют их в бродильной батарее еженедельно. На заводах, оснащенных вспомогательными цехами хлебобулочных дрожжей, получаемых из бражки, число замен возрастает до 2-3 раз в неделю.
Затем зрелая бражка направляется на дистилляцию. Этот этап технологии производства спирта является обязательным в связи со сложным компонентным составом бражки: помимо воды и спирта сюда входят сахара, минеральные элементы, различные летучие компоненты в зависимости от типа и качественных особенностей сырья, параметров переработки.
В ходе дистилляции осуществляется расщепление смеси – при кипячении более летучие элементы преобразуются в парообразное состояние. В спиртово-водном комплексе летучесть спиртовых паров независимо от температуры существенно превышает этот показатель у водяного пара, из-за чего количество спирта в спиртово-водном комплексе ниже, чем в парах.
На современных заводах по производству спирта предусматривается обязательное очищение спирта-сырца от примесей. Для этого используют специальные ректификационные аппараты постоянного действия, обуславливающие разделение смеси из нескольких элементов, температура кипения которых разнится. Очищение спирта способом дистиллирования предусматривает разность между коэффициентами ректификации (отношение объема данного компонента в парообразной фазе к объему в жидкой).
Данные коэффициенты у разнообразных примесей колеблются и тесно зависят от концентрации спирта. Для анализа необходимости очищения спирта от примесей следует сопоставить их коэффициенты испарения. В случае, когда коэффициент равен одному, дистилляция не эффективна, поскольку дистиллят в конечном результате не изменится. Когда коэффициент превышает единицу, то в объем примесей в дистилляте превышает этот показатель в начальной смеси. Когда коэффициент ниже единицы, то уровень примесей, содержащихся в дистилляте, ниже, чем первоначально.
Очищение спирта происходит в большей степени на ректификационных аппаратах непрерывного действия, где он ректификуется согласно уровням коэффициентов испарения. Данный вид оборудования применяется на таких заводах, в которых основополагающей сырьевой продукцией выступает спирт-сырец. На предприятиях ректификованный спирт производят напрямую из бражистой фазы на брагоректификационных аппаратах косвенного действия, которые включают 3 колонны: бражническую, эпюрационную и ректификационную. В 1-й из бражки получают этиловый спирт и летучие вещества, во 2-й — убирают головные примеси, в 3-й непосредственно собирают ректификованный спирт. Кроме основных аппаратов в составе присутствуют вспомогательные аппараты – сивушный и заключительный (для контрольного очищения спирта).
Изготовление спиртосодержащей продукции производится при наличии у предприятия соответственных лицензий на производство спирта. Строгий контроль за спиртопроизводством сопровождается ужесточением узкоспециального законодательства, ростом затрат на лицензированное разрешение , регламентированием норм по цельной переработке отходов.
источник
Спасла семью от страшного проклятья. Мой Сережа уже год не пьет. Мы долго боролись с его зависимостью и безуспешно перепробовали кучу средств за эти долгие 7 лет, когда он начал пить. Но мы справились, и все благодаря.
Спирт этиловый – бесцветная горючая жидкость с резким запахом и вкусом. Его применяют в технических целях, медицине и в пищевой промышленности. На основе этого спирта готовят самый популярный спиртной напиток в мире – водку. Но не каждый этанол может быть использован для алкогольной продукции, некоторые его виды могут приводить к потере зрения или коме. Узнаем, почему так.
Чтобы разобраться, как в России делают этиловый спирт, стоит узнать, что это такое вообще. Спирт этиловый (этанол) бывает двух видов: пищевой и технический. Технический получают путем гидратации этилена. Сырьем для такого продукта может послужить нефть и продукты ее переработки, древесные опилки и т. д. Техническое назначение он обрел потому, что в его состав входят неотделяемые ядовитые примеси и исходное сырье не может употребляться в пищу. К таким спиртам относят метиловый, изопропиловый, медицинский, муравьиную настойку. Пить такой «напиток» очень опасно.
Пищевой этанол определяется в химии по формуле: С2Н5ОН. Его получают исключительно из пищевых продуктов: картофеля, зерновых, фруктов, ягод. Появляется он в результате брожения и очистки от посторонних примесей. Этап ферментации (сбраживания) может происходить только при участии сахара и дрожжей. В этом процессе одна молекула сахара освобождает две молекулы этанола и столько же углекислого газа. Помимо этого образуются такие же ядовитые примеси, как у технического: метанол, уксус, сивушные масла и др.
Путем ректификации из спирта убирают эти вредные компоненты. В итоге получается тот самый спирт, из которого готовят водку. То есть в спиртных напитках должен быть исключительно пищевой этанол.
По данным Росстата на одного взрослого россиянина приходится примерно 18,5 литров чистого спирта в год. В счет идет не тот спирт, которым протирают стекла, а тот, который пьют – пищевой. По этим данным можно сделать вывод, что производство спирта работает в России буквально на износ. При этом производят и пьют спирты как высокого качества, так и не очень. Стоит отметить, что процесс получения чистого этанола в России ничем не отличается от его производства в других странах.
Качество этого продукта контролирует государство. В зависимости от исходного сырья и степени очистки, этиловый спирт разделяют на несколько видов. Согласно ГОСТ Р 51652-2000 выделяют:
- «Альфа» – этанол, полученный из пшеницы или ржи высшего качества. Должен содержать наименьшее количество посторонних примесей. Может быть использован для дальнейшего производства водки класса супер-премиум.
- «Люкс» – основа для водки сегмента премиум. Изготавливается из разных видов зерновых в произвольных соотношениях.
- «Экстра» – производится из различных видов зерновых в любом соотношении. Для первичного сусла может применяться картофель, содержание которого не должно быть выше 60%. Проходит меньшую очистку, чем «Люкс», но лучше, чем «Базис». Применяется для производства среднеценовой водки.
- «Базис» – может быть приготовлен из любого сельскохозяйственного сырья, за исключением фруктово-ягодного сусла. Используется для изготовления водки среднего качества.
- Высшая очистка – считается самым низкокачественным спиртом, но пригоден для алкогольной промышленности. Может производиться из любого пищевого сырья в произвольном соотношении. Проходит базовую очистку от посторонних примесей и сивушных масел. Применим для производства настоек, водки, ликеров класса эконом.
- Первый сорт – не годится для алкогольной промышленности и употребления внутрь.
Уже много лет я изучаю проблему АЛКОГОЛИЗМА. Страшно, когда тяга к спиртному разрушает жизнь человека, из-за алкоголя рушатся семьи, дети теряют отцов, а жены мужей. Часто спиваются именно молодые люди, которые разрушают свое будущее и наносят невосполнимый вред здоровью.
Оказывается, пьющего члена семьи можно спасти, причем сделать это в тайне от него самого. Сегодня мы поговорим о новом натуральном средстве Alcolock, которое оказалось невероятно эффективным, а так же участвует в федеральной программе «Здоровая нация», благодаря которой до 24 июля . (включительно) средство можно получить БЕСПЛАТНО!
При этом по ГОСТу у спирта не должно быть ярко выраженного вкуса. Не смотря на это у каждого вида спирта есть характерный запах и привкус, правда различить их могут только «гурманы». После разбавления и получения водки, продукт может приобретать индивидуальные черты, поскольку производители на свое усмотрение могут добавлять ароматизаторы и пищевые добавки.
Как видно из общей классификации питьевых спиртов, если на водке стоит знак «высшая очистка», это говорит о том, что для ее изготовления использовали спирт самого низкого качества. Среди российских марок самым распространенным считается этанол сегмента «Экстра», поскольку картофель считается самым выгодным сырьем: он богат крахмалом, который хорошо осахаривается и выделяет молекулы этанола. К тому же картофельное сусло обходится дешевле.
К сожалению, производитель может поставить такой значок даже, если использует спирт высшей очистки или «Базис». В этом деле полагаться стоит только на совесть самого производителя, так как даже в лаборатории невозможно установить, какое сырье использовалось. Определить исходные ингредиенты невозможно «благодаря» ректификации, в процессе которой у спирта из любого сырья одна и та же формула – С2Н5ОН. Ввиду этого, подпольное производство алкоголя может применять даже не пищевую базу для спирта.
Качественный пищевой этанол получается по такой технологии:
- Производитель отбирает сырье: зерновые, свеклу, сахарный тростник или картофель. Перед использованием ингредиенты проходят очистку, зерно перемалывают в грубую муку.
- Пищевую базу разваривают по особым технологиям. Этот этап необходим для освобождения крахмала, особенно, если используется пшеница или рожь.
- Затем разваренную массу осахаривают и добавляют дрожжи или солод. С этого момента начинается сбраживание: высвобождаются молекулы этанола. В таком виде сусло бродит до полного окончания сбраживания.
- После этого следует первая перегонка, во время которой спирт отделяют от воды. В получившейся жидкости еще есть масса примесей, от которых избавляются путем ректификации – ступенчатой очистки. На первом этапе получают спирт-сырец, который не пригоден для питья.
- Сырец очищают от метанола, сивушных масел, изопропанола и других примесей. Основывается такая очистка на разной температуре кипения этих элементов. Одни из них кипят при меньшей температуре, чем этанол – головные фракции, они выделяются первыми, от них избавляются. Другие – хвостовые фракции, кипят при температуре выше, чем этанол, они выделяются последними и тоже подлежат утилизации. Промежуточная фракция – и есть этанол.
Для улучшения качества и лучшей очистки, производитель может ректифицировать спирт несколько раз, тогда получится продукт класса «Люкс» или «Альфа». Однако при такой многоразовой фильтрации конечного продукта будет намного меньше. Поэтому большинство производителей предпочитает «не заморачиваться» и ректифицировать спирт один раз. По окончанию процесса приготовления этанол должен пройти проверку. Затем его смешивают с дистиллированной водой так, чтобы получить примерно 95% крепости. Такой продукт называют питьевым только потому, что он используется дальше в алкогольной промышленности. Пить его в чистом виде нельзя, так как он разрушает слизистую оболочку внутренних органов.
Этиловый спирт присутствует также в виски, джине, текиле и других спиртных напитках. Однако разница между этанолом в водке и этанолом в других видах алкоголя есть. Зарубежные производители не используют ректификацию вообще, процесс очистки у них заменяет дистилляция. Такая фильтрация требует более качественной основы, в отличие от ректификата, который любую основу превращает в одинаковый спирт.
Помимо питьевого есть еще технический этиловый спирт, который в пищевой промышленности не должен применяться ни по закону, ни по логике. Чтобы понять, почему нельзя пить технический спирт, достаточно разобраться в процессе его изготовления. В России его получают таким же способом, как и за границей. Технология получения технического аналога немного сложнее, чем у пищевого.
- продукты нефтепереработки;
- любое сырье, содержащее целлюлозу;
- мох;
- торф;
- древесину (опилки).
Также его могут получать способом гидратации углеводорода этилена в присутствии катализатора. Чтобы получить из основы этанол, как и в производстве пищевого спирта, базу нужно ферментировать. Для приготовления питьевого этанола применяют пророщенный солод или дрожжи, а в процессе создания технического продукта используют химические катализаторы.
Технический спирт также проходит этапы очистки, но без тщательной ректификации, так как его питьевые свойства производителя и потребителя волновать не должны. Из него не удаляют большинство ядовитых примесей: уксусный альдегид, эфир муравьиной кислоты, метанол, изопропанол, фурфурол, бутиловый спирт и др.
В отличие от пищевого аналога, технический продукт может отличаться по цвету, иногда он с желтоватым оттенком или синевой. Запах у такой жидкости более выраженный – спиртовой, иногда может быть с оттенком ацетона. Добросовестные производители добавляют в технический спирт красители и вещества с выраженным запахом, это делают для того, чтобы исключить возможность употребления такого продукта внутрь.
Технический спирт с такими добавками называется денатуратом. Денатурирующие элементы подбираются так, чтобы их отделение от этанола было невозможно или усложнено в подпольных условиях. Несмотря на это, некоторые сомнительные «компании» все же используют технический спирт как базу для водки и других спиртных напитков. Такая деятельность строго наказывается законом РФ, но продолжает существовать.
Использование технического спирта для производства алкоголя обусловлено тем, что такая основа стоит дешевле питьевого аналога. Для потребителя такая экономия обходится порой очень дорого.
Употребление технического спирта может повлечь:
- сильную тошноту и рвоту;
- нарушения кровяного давления;
- слепоту;
- обмороки и кому;
- смерть (в случае тяжелого отравления).
Техническим является не только этиловый спирт, но и изопропиловый, метиловый, бутанол и др. Они замечательно подходят в качестве растворителей, для автомобильной промышленности, для промывки плат и дисков, окон, но не для питья. Также популярной заменой пищевому этанолу служит медицинский спирт. Он тоже относится к ряду технических, но среди потребителей считается намного безопаснее остальных. Так, у многих сложилось мнение, что медицинский спирт готовят только из зерна высшего качества. Откуда этот миф появился, непонятно.
Скорее всего, такая путаница получилась благодаря ГОСТу, в котором говорится, что технический этиловый спирт должен производиться из пищевого сырья. По сути, спирт «Экстра» – медицинский. Однако в документе ни слова о стандартах медицинского спирта. А значит и готовят его любым доступным образом. Благонадежные производители используют очищенный этанол «Экстра», неблагонадежные – любой другой спирт. Опять же, синтетические аналоги обходятся производителю намного дешевле, поэтому и соблазн их применять намного выше.
К сожалению, высокая цена на бутылку водки еще не гарантирует ее качество. Алкоголь легко подделать, достаточно обзавестись похожими этикетками и тарой, и «элитная» выпивка из опилок (в лучшем случае) готова. Магазины тоже не брезгуют закупать более дешевый товар, поэтому риск отравиться не исключается, даже если мы покупаем спиртное в красивой «богатой» упаковке.
источник
Пишет блогер Сергей Анашкевич:
Помните анекдот, как Василий Иванович попросил Петьку спрятать от солдат цистерну спирта, и тот закрасил надпись «СПИРТ», написав вместо нее «C2H5OH»? А солдаты на утро были в стельку. Как же — написано ОН. Оказалось, и вправду, он!
Удивительно, но в сети практически нет подробных репортажей о том, как делают ЕГО — главное сырье для водки.
Как делают саму водку — полно. От сивухи до элитных марок. А спирт — нет!
Придется восполнить этот пробел, благо на прошлой неделе я побывал на Усадском спиртзаводе неподалеку от Казани, входящем в концерн «Татспиртпром».
Здесь делают спирт самой высокой категории «Альфа», который постепенно вытесняет некогда топовый «Люкс» из производства качественных марок водки. Все тем же древним методом, изобретенным еще до нашей эры, реализованным в промышленных масштабах в XIV веке и широко практикуемым в сараях и гаражах во время перестройки. Старой доброй перегонкой…
На входе — зерно из мешка, на выходе — чистейшая 96-градусная жидкость…
Как известно, веселящее действие алкогольных напитков и способы их получения известны человечеству еще с библейских времен: помните, Ной случайно выпил перебродивший фруктовый сок и опьянел. Вообще, ученые предполагают, что идея химической дистилляции жидкостей возникла еще в I тысячелетии до н.э. Впервые процесс дистилляции описал Аристотель (384–320 гг. до н.э.). Многие алхимики того времени занимались совершенствованием техники перегонки, считая, что путем дистилляции им удается выделить душу вина. Благодаря этому продукт дистилляции и был назван «духом вина» (от латинского «spiritus vini»).
Процесс получения спирта был открыт в различных регионах земного шара практически одновременно. В 1334 году врач-алхимик из Прованса Арно де Вилльгер (Франция) впервые получил винный спирт из виноградного вина, считая его целительным средством. В середине XIV века некоторые французские и итальянские монастыри производили винный спирт под названием «Aquavitae» — «вода жизни», а в 1386 году, благодаря генуэзским купцам, спирт добрался и до Москвы.
Производство этилового спирта было начато в Европе после изобретения в Италии в XI веке дистилляционного аппарата. Несколько веков этиловый спирт почти не применяли в чистом виде, разве что в лабораториях алхимиков. Но в 1525 году знаменитый Парацельс заметил, что эфир, получающийся при нагревании спирта с серной кислотой, обладает снотворным действием. Он описал свой опыт с домашними птицами. А 17 октября 1846 года хирург Уоррен усыпил эфиром первого пациента.
Постепенно спирт разделился на пищевой и технический, получаемый путем расщепления древесных отходов. В Англии технический спирт был освобожден от повышенных налогов на продажу, так как рыночная стоимость спиртных напитков окупала государственные сборы, а вот врачам и промышленникам такая цена была не под силу. Для предотвращения пищевого употребления токсичного промышленного спирта его смешивали с метанолом и другими неприятными на запах добавками.
Впоследствии спирт получил мгновенное распространение в медицине в связи с постоянными войнами. В 1913 году на территории Российской империи было зафиксировано около 2400 заводов, производивших в основном водку и вино. Позже произошло обособление производства спирта и водки.
С началом Первой мировой войны производство водки фактически прекратилось, выработка спирта также снизилась. Производство начало восстанавливаться лишь в 1925-1926 годах, а грандиозное восстановление спиртовой промышленности было начато лишь в 1947 году, начали интенсивно применять новые научно-технические технологии и достижения. В 1965 году в СССР работало 428 заводов с годовым выпуском 127,8 млн дал спирта, а к 1975 году выпуск спирта возрос до 188,1 млн дал. В последующие годы это производство постепенно снижалось из-за увеличивающегося выпуска напитков с меньшей крепостью.
В зависимости от сырья спирт бывает пищевой и технический.
Пищевой производится только из пищевого сырья. Наиболее распространенным и экономичным сырьем для получения спирта является картофель. Картофельный крахмал легко разваривается, клейстеризуется и осахаривается. Кроме картофеля для производства спирта используются зерновые — пшеница, рожь, ячмень, овес, кукуруза, просо, а также сахарная свекла, сахарная патока или меласса.
Технический спирт получают из древесины или нефтепродуктов, подвергаемых кислотному гидролизу.
Теперь о категориях спирта и о том, почему «Альфа» вытесняет «Люкс». Все дело в том, что спирт «Альфа» должен вырабатываться из пшеницы, ржи или из их смеси, то есть исключительно из зернового сырья, в отличие от других спиртов, которые могут вырабатываться также и из смеси зерна с картофелем.
Второе важное отличие «Альфы» от «Люкса» — пониженное содержание ядовитого метилового спирта: норма его содержания составляет всего 0,003% в пересчете на безводный спирт, тогда как для спирта «Люкс» — 0,02%. Это существенно!
На Усладском спиртзаводе спирт производят исключительно из пшеницы и только одной категории — «Альфа».
Пшеницу привозят в специальных зерновозах и помещают в высокие бочки-элеваторы, откуда она далее поступает на производство.
Зерно для производства спирта должно быть хорошего качества и влажностью не более 17%, иначе есть высокий риск прелости, что скажется на качестве конечного продукта.
Из емкостей-хранилищ при помощи огромного и мощного насоса-турбины зерно «перекачивается» через высокие колонки на первичную переработку.
Насос для «перекачки» зерна из хранилища на очистку:
Первая задача — очистить зерно от всех примесей, как твердых, так и обычного сора, шелухи и т.д.
Так что в самом начале оно попадает на сепаратор.
Сначала пшеницу просеивают через сито, на котором остаются все крупные предметы.
Этот щебень накопился около сепаратора всего за полдня!
Далее очистка от шелухи и различного мусора. Она производится с помощью мощного потока воздуха, который разделяет тяжелое зерно и легкий мусор
Вот что остается после того, как зерно «ушло» по трубам дальше на дробление:
Дробилка превращает зерно в грубую муку. Это необходимо для дальнейшего разваривания зерна и высвобождения из него крахмала.
Разваривание зерна происходит с целью разрушения его клеточных стенок. В результате этого крахмал высвобождается и переходит в растворимую форму. В таком состоянии он намного легче осахаривается ферментами. Зерно обрабатывается паром при избыточном давлении 500 кПа. Когда разваренная масса выходит из варочного аппарата, сниженное давление приводит к образованию пара (из содержащейся в клетках воды).
Подобное увеличение в объеме разрывает клеточные стенки и превращает зерно в однородную массу. Температура разваривания составляет 172°С, а продолжительность варки — около 4 минут.
За всеми процессами, происходящими на спиртзаводе, наблюдают операторы в аппаратном зале. Здесь они видят полностью все происходящее на каждом участке, так как процесс производства спирта непрерывен и осуществляется в режиме 24/7. 
Измельченное зерно смешивают с водой в пропорции 3 литра на 1 кг зерна. Зерновой замес нагревается паром (75°С) и подается насосом в контактное отверстие установки. Именно здесь происходит мгновенный нагрев кашицы до температуры 100°С. После этого подогретый замес помещается в варочный аппарат.
В процессе осахаривания в охлажденную массу добавляют солодовое молоко для расщепления крахмала. Активное химическое взаимодействие приводит к тому, что продукт становится абсолютно пригодным для дальнейшего процесса сбраживания. В результате получается сусло, которое содержит 18% сухого сахара.
Когда из массы делается проба на йод, окрас сусла должен оставаться неизменным.
Сбраживание сусла начинается при введении в осахаренную массу производственных дрожжей. Мальтоза расщепляется до глюкозы, которая в свою очередь сбраживается в спирт и углекислый газ. Также начинают образовываться вторичные продукты брожения (эфирные кислоты и т.д.).
Процесс сбраживания проходит в огромных закрытых бродильных установках, которые предотвращают потери спирта и выделение диоксида углерода в производственный цех.
Установки настолько большие, что верхняя и нижняя их части находятся на разных этажах!
Вот так выглядит брага в установке. Заглядывать следует очень осторожно, чтобы не вдохнуть пары углекислого газа.
Выделяющиеся в процессе брожения диоксид углерода и пары спирта из бродильной установки поступают в специальные отсеки, где происходит отделение водно-спиртовой жидкости и диоксида углерода. Содержание этилового спирта в бражке должно равняться до 9,5 об.%.
Кстати, на заводе нам предложили попробовать бражку.
Повсюду в цехах можно заметить вот такие фонтанчики. Они предназначены для промывки глаз в случае попадания в них опасных продуктов производства, которых здесь хватает.
Далее приступают к отгонке спирта из бражки и его ректификации. Спирт начинает выделяться из бражки в результате кипения при разных температурах. Сам механизм перегонки основан на следующей закономерности: спирту и воде свойственны разные температуры кипения (вода — 100 градусов, спирт — 78°С). Выделенный пар начинает конденсироваться и собираться в отдельную емкость. Очистку спирта от примесей производят на ректификационной установке.
Над нами расположен этаж с ректификационными установками. Здесь, под ними, проходит целая сеть трубопроводов — какие-то для спирта, какие-то для воды, какие-то для пара, какие-то для побочных продуктов.
А в ректификационном зале жарко.
Сырой спирт (спирт-сырец), получаемый на основном этапе производства, не может быть использован для пищевых целей, так как содержит много вредных примесей (сивушные масла, метиловый спирт, сложные эфиры). Многие примеси ядовиты и придают спирту неприятный запах, именно поэтому сырой спирт подвергают очистке — ректификации.
Этот процесс основан на разной температуре кипения этилового, метилового и высших спиртов, сложных эфиров. При этом все примеси условно делят на головные, хвостовые и промежуточные.
Головные примеси имеют более низкую температуру кипения, чем этиловый спирт. К ним относятся уксусный альдегид и отдельные сложные эфиры (этилацетат, этилформиат и др.), образующиеся при перегонке.
Хвостовые примеси отличаются повышенной температурой кипения по сравнению с этиловым спиртом. В их состав входят в основном сивушные масла и метиловый спирт.
Наиболее трудноотделяемой фракцией являются промежуточные примеси (этиловый эфир изомасляной кислоты и другие сложные эфиры).
При очистке спирта-сырца на ректификационных аппаратах производится отделение вредных примесей и повышается концентрация спирта в готовом продукте (с 88 % в спирте-сырце до 96-96,5 % в ректификате).
Готовый спирт крепостью 96% перекачивается в накопительные емкости.
Заглядывать в эти емкости следует еще более осторожно, чем в емкости с брагой. Здесь можно и опьянеть в миг…
Готовый спирт отправляется на контрольные замеры и, если все в порядке, ему присваивается категория «Альфа», а дальше он пойдет на производство водки или другие цели…
Бредовее статьи не читал, из чего бы спирт не добывали из нефти или зерна с2 н5 он. И все.
Как бы не получили эту жидкость химическая формула неизменная, другое дело очистка от примесей а это на совести произвлдителей.
sergsyper, полностью согласен.
sergsyper, Вы не совсем правы. вопрос не в чистоте, хотя это тоже важно, а во вкусовых качествах. А так спирт есть спирт. Пищевой он или из другого сырья.
…мой коммент предназначен, афтору сей рекламной белиберды разместившего это чтиво для совков в 5 поколении.
….Спирт из черной патоки (гидролизный) или водка СУЧЕК, граждане рождения 40-50-х годов должны помнить это название.
Общая схема получения этилового спирта из гидролизной «черной патоки» такова. Сырье в измельченном виде загружают в многометровую стальную гидролизную колонну, изнутри облицованную химически стойкой керамикой. Туда подают под давлением горячий раствор соляной кислоты. В результате химической реакции из целлюлозы получается продукт, содержащий сахар, так называемая «черная патока». Этот продукт нейтрализуют известью и туда добавляют дрожжи — сбраживают патоку. После чего опять нагревают, и выделяющиеся пары конденсируются в виде этилового спирта (называть его «винным», не хочется).
Гидролизный способ — самый экономный способ производства этилового спирта. Если традиционным биохимическим способом сбраживания из одной тонны зерна можно получить 50 литров спирта, то из одной тонны древесных опилок, гидролизным способом преобразованных в «черную патоку», выгоняется 200 литров спирта.
Как говориться: «Почувствуйте выгоду!»
Весь вопрос, можно ли «черную патоку» как осаха-ренную целлюлозу называть «пищевым продуктом», наравне с зерном, картофелем и свеклой. Лица, заинтересованные в производстве дешевого этилового спирта, считают так: « А чё, почему нельзя? Ведь барда, как остаток «черной патоки», после ее перегонки идет на корм скоту, значит, она тоже пищевой продукт». Как тут не вспомнить слова Ф.М.Достоевского: «Образованный человек, когда это ему нужно, может словесно оправдать любую мерзость».
В 30-х годах прошлого века в осетинском поселке Беслан был построен крупнейший в Европе крахмалопа-точный комбинат, который с тех пор выпускает миллионы литров этилового спирта. Потом мощные заводы по производству этилового спирта были построены по всей стране, в том числе при Соликамском и Архангельском целлюлозо-бумажных комбинатах. И.В. Сталин, поздравляя строителей гидролизных заводов, которые во время войны, несмотря на трудности военного времени, досрочно ввели их в эксплуатацию, отметил, что это «дает возможность сэкономить государству миллионы пудов хлеба» (Газета «Правда» от 27 мая 1944 г.).
Спиртом времен Сталина до сих пор травят русских людей…
Этиловый спирт, полученный из «черной патоки», а, по сути, из древесины (целлюлозы), осахаренной гидролизным способом, если, конечно, он хорошо очищен, не отличить от спирта, полученного из зерна или картофеля. По действующим стандартам такой спирт бывает «высшей очистки», «экстра» и «люкс», последний — самый лучший, то есть имеет самую высокую степень очистки. Водкой, приготовленной на основе такого спирта, не отравишься. На вкус такой спирт нейтрален, то есть «никакой» — безвкусный, в нем лишь одни «градусы», он только обжигает слизистую оболочку рта. Внешне распознать водку, сделанную на основе этилового спирта гидролизного происхождения, довольно трудно, а различные ароматизаторы, добавляемые к таким «водкам», придают им некоторое отличие друг от друга.
Однако не все так хорошо, как кажется на первый взгляд. Генетики провели исследования: одной партии подопытных мышей в рацион добавляли настоящую (зерновую) водку, другой — гидролизную, из древесины. Мыши, которые употребляли «сучок» умирали гораздо быстрее, а их потомство вырождалось. Но результаты этих исследований не остановили выпуск псевдорусских водок. Это как в популярной песне В.Высоцкого: «Ведь если водку гнать не из опилок, то что б нам было, с пяти бутылок…»
Пейте граждане только настоящие виноградные вина и дистилляты из них: бренди, коньяк, чачу!
A.V.Zolotarev
Alexandr, на сколько я помню применяется не соляная кислота, а серная.
Николай, действительно, в 1819 г. было впервые осуществлено и осахаривание клетчатки с помощью разбавленной серной кислоты. Для этих целей можно применять и концентрированную кислоту; русский химик Фогель в 1822 г. получил сахар из обычной бумаги, действуя на неё 87-процентным раствором H2S04.
В конце XIX в. получение сахара и спирта из дерева стало интересовать уже и инженеров-практиков. В настоящее время спирт из целлюлозы получают в заводских масштабах. Способ, открытый в пробирке учёного, стал осуществляться в больших стальных аппаратах инженера.
Посетим гидролизный завод… В огромные варочные котлы (перколяторы) загружают опилки, стружки или щепу. Это — отходы лесопильных или деревообрабатывающих предприятий. Раньше эти ценные отходы сжигались или просто выбрасывались на свалку. Через перколяторы непрерывным током проходит слабый (0,2—0,6%) раствор минеральной кислоты (чаще всего серной). Долго держать одну и ту же кислоту в аппарате нельзя: содержащийся в ней сахар, полученный из древесины, легко разрушается. По этому минеральные кислоты меняются. В перколяторах давление 8—10 ат, а температура 170—185°. При этих условиях гидролиз целлюлозы идёт значительно лучше, чем при обычных условиях, когда процесс весьма затруднителен. Из перколяторов получают раствор, содержащий около 4% сахара. Выход сахаристых веществ при гидролизе достигает 85 % от теоретически возможного (по уравнению реакции).
Дальше сахарный раствор поступает на сбраживание в спирт с помощью дрожжей, с чем мы уже знакомы. Так из дерева получают этиловый спирт. Он называется гидролизным спиртом.
Для Советского Союза, (а тем более сегодня, для РФ), имеющего необозримые лесные массивы и неуклонно развивающего промышленность синтетического каучука, получение спирта из древесины представляет особый интерес. Ещё в 1934 г. XVII съезд ВКП(б) постановил всемерно развивать производство спирта из опилок и отходов бумажной промышленности. Первые советские гидролизно-спиртовые заводы начали регулярно работать с 1938 г. За годы второй и третьей пятилеток у нас были построены и пущены заводы по выработке гидролизного спирта — спирта из древесины. Этот спирт в СССР всё в больших количествах перерабатывается в синтетический каучук, то сегодня в РФ идет только на получение различных водок. Это — спирт из непищевого сырья. Каждый миллион литров гидролизного этилового спирта освобождает для питания около 3 тыс. тонн хлеба или 10 тыс. тонн картофеля и, следовательно, около 600 га посевной площади. Для получения этого количества гидролизного спирта нужно 10 тыс. тонн опилок с 45-процентной влажностью, что может дать за год работы один лесопильный завод средней производительности. Капитализм гебешный правит бал! Выпил водочки из опилок, прочитал статейку некого гебешного оракула – блогера Сергей Анашкевич и в стайку, али сразу в гроб!
источник
Что касается этилового спирта как топлива, то почти все существующие способы его производства основаны на переработке сока сахарного тростника, сахарной свеклы, кукурузного крахмала. Процесс состоит из множества стадий: выращивание растений, их уборка, перевозка на заводы, приготовление сусла, сбраживание, перегонка, обезвоживание, денатурация, приготовление смесей и реализация продукции. Кроме того, приходится решать вопрос об удалении и переработке отходов.
При получении этилового спирта из сахарсодержащих культур отжим содержащего сахар сока ведется стандартными способами. Простые сахара из сахарного тростника можно получить механическим отжимом сока, а в случае сахарной свеклы – диффузионным методом.
Крахмальное сырье нужно механически измельчить до консистенции жидкого теста, а затем нагревать до разрушения крахмальных зерен. Далее можно применить различные варианты гидролиза, основанного на использовании разных сочетаний кислот или применении ферментов. Весовой выход продукта зависит от природы используемого сырья: из 1 кг сахарозы можно получить до 0,65 л спирта, а из 1 кг крахмала — 0,68 л спирта.
В настоящее время главные сложности, связанные с производством спирта как горючего, связаны с тем, что сырье для этого процесса является одновременно и сырьем для производства пищевых продуктов и кормов. Из-за этой конкуренции стоимость сырья весьма высока. В зависимости от типа сырья 60-85% конечной продажной цены получаемого сегодня спирта составляет стоимость сырья.
Производство этилового спирта при помощи дрожжей основано на давно устоявшейся технологии. Для получения топливного спирта необходимо осуществить ряд процессов: подготовить сырье, провести брожение, отгонку и очистку, обезвоживание, денатурацию и организовать хранение.
Объем производства крупных спиртовых заводов может быть очень большим: они ежегодно потребляют тысячи тонн сырья и выпускают миллионы литров продукции. Наибольший вклад в энергобаланс страны производство этилового спирта дает в Бразилии. В 1982 г. там было получено 5•10 9 литров спирта. Схема процесса производства этанола представлена на рисунке 6.
Технический спирт применяют главным образом как горючее для двигателей внутреннего сгорания. Чаще всего его используют в смесях, но при наличии подходящих машин и в чистом виде.
Хотя этиловый спирт можно использовать для приготовления пищи, обогрева, освещения или производства пара и электричества, особой выгоды получить здесь не удается. Дело в том, что в процессе превращения биомассы в этанол происходит значительная потеря энергии. Энергия потребляется на всех стадиях переработки спирта. Больше всего тратится ее на концентрирование и обезвоживание при перегонке. Энергию эту можно получить из отходов сырья (соломы и т.д.), сжигая древесину или ископаемое топливо: газ, нефть или уголь. В целом энергозатраты на переработку спирта близки к количеству энергии, получаемой в форме спирта. По этой причине энергообеспечение всего процесса должно идти либо за счет переработки отходов, либо за счет использования самого дешевого топлива.
Основную массу вырабатываемого на крупных предприятиях спирта получают сегодня при помощи дрожжей. Существует три основных способа сбраживания сахарсодержащего сырья: периодический, периодический с повторным использованием клеток и непрерывный.
Рис. 6. Схема производства этанола
По завершении сбраживания концентрация спирта составляет 6-12%. Она зависит от штамма дрожжей и начальной концентрации сахара. Важно достичь наивысшей концентрации спирта, так как от этого зависит расход пара на перегонку.
Дополнительный пар нужен для получения безводного спирта из смеси вода – зтиловый спирт, кипящей при постоянной температуре. Обычно для этого используют десятикратный по отношению к количеству удаляемой воды объем бензола. Сначала при 64-84 0 С отгоняется смесь бензола, воды, спирта, а после удаления всей воды, при 68,25 0 С – другая смесь бензола и спирта. После отгонки всего бензола остается лишь абсолютный спирт, который собирают, а бензол используют повторно.
Главным побочным продуктом производства являются: СО2, дрожжи, сивушные масла и остатки сырья. Каждый из них обладает определенной ценностью, но переработка жидких остатков может быть затруднена. В большинстве случаев, так как за пищевой спирт нужно платить большой налог, его денатурируют. Для этого добавляют вещества, придающие ему горький вкус, или смешивают его с бензином.
Получение метана.
При переработке сырья в анаэробных условиях получается смесь газов – метана и углекислоты, которые образуются в результате разложения сложных субстратов при участии смешанной популяции микроорганизмов разных видов. Поскольку искомый продукт – это газ, сбор его не составляет труда: он просто выделяется в виде пузырьков. Иногда при более сложных способах его использования или распределения по трубам возникает необходимость в его очистке от примесей или компрессии.
В анаэробном реакторе можно перерабатывать самое разнообразное сырье: отходы сельского хозяйства, стоки перерабатывающих предприятий, содержащие сахар; жидкие отходы, образующиеся на сахарных заводах; бытовые отходы; сточные воды городов и спиртзаводов.
Весьма важно, что сырье с высоким содержанием целлюлозы не так просто использовать для иных целей: оно дешево или вообще не имеет коммерческой ценности. Обычно масштабы переработки невелики (в пределах одной фермы или деревни), хотя были разработаны и проекты более крупных установок для переработки стоков или же промышленных отходов.
Неочищенный биогаз обычно используют для приготовления пищи и освещения. Его можно применять как топливо в стационарных установках, вырабатывающих электроэнергию. Сжатый газ в баллонах пригоден как горючее для машин и тракторов. Очищенный биогаз ничем не отличается от метана из других источников, т.е. природного газа.
Нередко, особенно в развитых странах, биореакторы используют главным образом для переработки отходов. Установки для производства биогаза по принципу возрастания объема можно сгруппировать следующим образом:
1. Реакторы в сельской местности в развивающихся странах (обычно имеют объем 1-20 м 3 );
2. Реакторы на фермах развитых стран (50-500 м 3 );
3. Реакторы, перерабатывающие отходы промышленности (например, сахарных, спиртовых заводов и т.п., объем 500-10000 м 3 );
4. Свалки бытовых и промышленных отходов (объем 1-20•10 6 м 3 ).
Детали технического устройства таких систем могут сильно различаться. Так, существует несколько конструкций небольших реакторов – от простейшей бродильной ямы в грунте с фиксированным объемом газа до подземных или полуподземных баков с металлическим или резиновым накопителем газа с изменяющимся объемом.
Конструкция таких устройств определяется типом перерабатываемого сырья. Задача заключается в том, чтобы не допустить потери микроорганизмов при работе систем. Это достигается либо путем повторного их использования, либо помещением в реактор поддерживающего субстрата, на котором и растут клетки.
Переработка сырья в метан происходит в ходе сложных взаимодействий в смешанных популяциях микроорганизмов. По особенностям обмена веществ их можно подразделить на три основные группы: первая осуществляет первичный распад полимерных веществ, вторая образует летучие жирные кислоты, а третья – метан.
В осуществлении первой стадии процесса принимают участие разнообразные бактерии, превращающие в растворимые вещества множество соединений, включая целлюлозу, жиры и белки. Ключевую роль при этом играют процессы разложения целлюлозы, так как большинство видов сырья или сточных вод обогащены лигноцеллюлозой. По оптимальной температуре жизнедеятельности эти бактерии можно отнести к одной из трех групп: термофильным организмам, живущим при 50-60 0 С; мезофильным (30-40 0 С); психрофильным, предпочитающим комнатную температуру (около 20 0 С).
Большая часть исследований была выполнена для реакторов, работающих на основе мезофилов. При повышенной температуре скорость распада исходного сырья, особенно целлюлозы, увеличивается, а это – важное преимущество. Скорость образования метана лимитируется интенсивностью процессов разложения сырья. Поэтому время удержания при работе с некоторыми субстратами бывает значительным.
Время удержания можно уменьшить, если повысить температуру, но это требует энергозатрат. Для получения тепла можно сжигать часть получаемого метана. Можно использовать и тепловые отбросы сопутствующих производств (например воду, использованную для охлаждения). Бактерии, работающие на первом этапе, лучше всего растут при рН от 6 до 7. В культуре рост многих разлагающих целлюлозу бактерий подавляется по механизму обратной связи при накоплении конечных продуктов гидролиза, однако в смешанной популяции бактерий, существующей в анаэробном реакторе, происходит быстрое усвоение этих продуктов и подавление не так выражено. В результате скорость разрушения полимеров оказывается выше, чем можно было бы ожидать. Конечные продукты, обладающие свойствами ингибитора, удаляются с помощью бактерий второй группы, которые превращают различные сахара, аминокислоты и жирные кислоты в летучие жирные кислоты, СО2 и водород.
В ходе этого процесса образуется ряд летучих кислот (молочная, уксусная, пропионовая и др.), но главным субстратом при синтезе метана является уксусная кислота. Метанобразующие бактерии могут также синтезировать метан из СО2 и Н2. Оптимум рН для них тот же (6-7), что и для бактерий первой группы, и это важно, поскольку нарушение баланса образования и потребления кислот приведет к падению рН, если система не обладает достаточными буферными свойствами. Всякое падение рН по этой причине преимущественно сказывается на активности метанобразующих бактерий, что вызывает дальнейшее закисление среды и прекращение образования метана.
С этим можно бороться, добавляя известняк и аммиачную воду, но при внесении ионов аммония следует соблюдать осторожность. Метанобразующие бактерии могут использовать аммонийные ионы как источник азота, но при высоких концентрациях азот ингибирует рост бактерий.
При образовании метана, когда субстратом является глюкоза, весовой выход газа составляет около 27%, а выход энергии (теоретически) – более 90%. Однако на практике из-за сложного состава сырья, перерабатываемого в анаэробных реакторах и низкой эффективности его переработки валовый выход энергии составляет от 20 до 50%. Состав газа существенно изменяется в зависимости от условий в реакторе, а также от природы подаваемого в него сырья. Теоретически при переработке углеводов на СО2 и метан эти газы должны образовываться в равных количествах. На самом деле не весь СО2 выделяется в виде газа, так как он растворяется в воде и может взаимодействовать с гидроксилионами с образованием бикарбонатов. Концентрация образующегося бикарбоната будет зависеть от скорости потока жидкости, рН, температуры и содержания в жидкой фазе ионов металлов и других веществ.
Количество образующегося бикарбоната сильно зависит от содержания белка в сырье: чем оно больше, тем богаче биогаз метаном. Обычно биогаз содержит 60-70% метана. Он образуется со скоростью 0,5 м 3 на килограмм сухой массы летучих компонентов; время удержания составляет около 15 суток.
В последних сообщениях об установках, перерабатывающих биомассу разного качества, приводятся выходы от 0,17 до 0,4 м 3 метана на килограмм сухой массы сырья. Скорость загрузки при этом составляет от 1 до 10 кг сырья на кубометр реактора в сутки, время удержания 10-40 суток, а глубина переработки субстрата от 20% до более чем 70%.
Повышение выхода за счет увеличения содержания энергии в продукте будет способствовать повышению валового производства энергии реактором. К сожалению, это не говорит о чистом выходе энергии, который будет существенно ниже, так как возрастут энергозатраты.
источник