Procesul tehnologic de obţinere a alcoolului rafinat

Materii prime si auxiliare

Definiţie: alcoolul etilic se produce prin fermentarea lichidelor care conţin zahăr, cu ajutorul drojdiei, distilarea plămezilor fermentate şi rafinarea alcoolului brut.

Materii prime şi auxiliare:

1. materii prime amidonoase:

- cereale: porumb, secară, grâu, orz,ovăz, orez, sorg;

- cartofi;

- rădăcini şi tuberculi de plante tropicale: rădăcini de manioc;

2. materii prime zaharoase: - sfecla şi trestia de zahăr;

- melasa din sfeclă şi trestie de zahăr;

- struguri,fructe, tescovine dulci;

3. materii prime celulozice: - deşeuri din lemn de brad, molid, fag;

4. materii prime care conţin inulină si lichenină:- rădăcini de cicoare

- muşchi de Islanda

Cele mai utilizate materii prime sunt: cereale, melasă şi cartofi.

MELASA

Definiţie: reprezintă siropul intercristalin obţinut în fabricile de zahăr prin prelucrarea sfeclei de zahăr şi centrifugarea produsului final, respectiv ultimul sirop rezultat în procesul de fierbere şi cristalizare a zahărului.

Compoziţia chimică:

- Substanţa uscată 82-85%;

- Zahăr 45-50%;

- Nezahăr 30-35%;

- Apă 15-18%;

MATERII AUXILIARE

- malţ verde

- preparate enzimatice microbiene

- săruri nutritive

- acidul sulfuric

- antispumanţii

- antiseptice şi dezinfectanţi

Malţul verde- utilizat ca agent de zaharificare a plămezilor din cereale şi cartofi, datorită continutului său în enzime amilolitice.Se obţine după o tehnologie asemănătoare cu cea de producere a malţului pentru bere, cu deosebirea că durata de germinare este mai lungă, urmărindu-se acumularea unei cantităţi maxime de amilaze.

MALŢ VERDE

Înainte de utilizare, malţul verde este mărunţit pe cale umedă în mori cu disc sau cu ciocan şi transformat într-un lapte de slad.Cantitatea de apă care se adaugă este de 250-300 l/100 kg malţ verde.Pentru a se evita infecţiile cu bacterii în cursul zaharificarii, laptele de slad este dezinfectat .Prin adăugare de formalină 40% în cantitate de 150-200 ml la 1000 l plămadă, astfel încât să rezulte o concentraţie de 0,015-0,02%.

Preparatele enzimatice microbiene- se obţin prin cultivarea în condiţii absolute pure a unor tulpini de bacterii şi mucegaiuri pe medii de cultură adecvate, urmată de purificarea preparatului brut rezul

Schema -bloc de obţinere a alcoolului din melasă prin procedeul cu refolosirea drojdiei

Etapele procesului tehnologic

Obţinerea plămezilor fermentate din melasă cuprinde trei etape:

pregătirea melasei pentru fermentare; pregătirea drojdiei pentru fermentare; fermentarea plămezii principale;

La intrarea in fabrica , melasa se receptioneaza cantitativ si calitativ.Melasa se depoziteaza in rezervoare metalice de capacitate cuprinsa intre 500-2000t.

La fermentarea plămezilor din melasă se folosesc atât procedee cu funcţionare discontinuă cât şi continuă.

Procedeele de fermentare continuă se împart în două grupe:

procedee fără refolosirea drojdiei; procedee cu separarea şi refolosirea drojdiei.

1. Pregătirea melasei cuprinde operaţiile:

- diluare cu apă

-neutralizare şi acidulare

- adăugare de săruri nutritive

- limpezire şi sterilizare(pasteurizare)

Plămada principală se diluează pâna la 30-34% extract, iar plămada de drojdie pâna la 12-16 % extract .Cele două plămezi pot avea şi aceeaşi concentraţie în extract de 23 %.

2. Pregătirea drojdiei :

- multiplicarea în laborator în secţia de culturi pure

- prefermentarea în urma căreia rezultă o cantitate mare de plămadă de drojdie, reprezentând circa 40 % din plămada totală.

3. Fermentarea continuă are loc într-o baterie formată din mai multe linuri de fermentare separarea drojdiei se face din ultimul lin de fermentare cu ajutorul unor separatoare centrifugale, care concentreaza drojdia într-un volum reprezentând 7-10 %din plămada fermentată.Laptele de drojdie obţinut este, apoi, purificat prin tratare cu o soluţie de acid sulfuric,timp de 1-2 ore, la pH= 2,2-2,4, pentru distrugerea eventualelor bacterii de infecţie, după care este refolosit la fermentare.

Avantaje ale procedeului cu reutilizarea drojdiei:

creşterea randamentului în alcool pâna la 64-65 l alcool absolut/ 100 Kg zaharoză din melasă; creşterea productivităţii; automatizarea mai uşoară a procesului tehnologic.

Dezavantaj- dificultăţi care apar datorită pericolului mai mare de infecţie

Distilarea şi rafinarea alcoolului - baze teoretice

a. Distilarea

Plămada fermentată este un amestec apos de diferite substanţe aflate în soluţie sau în suspensie, fie provenite din materiile prime şi auxiliare, fie produse ale fermentaţiei alcoolice.

Concentratia alcoolică a plămezii fermentate variază între 6-12% volume alcoolice în funcţie de materia primă prelucrată şi de procesul tehnologic aplicat.

Prin distilare- se extrag din plămada alcoolul şi alte substanţe volatile sub formă de vapori cu ajutorul căldurii. Vaporii sunt condensaţi prin răcire cu apă şi aduşi în stare lichidă.

Se separă: -alcoolul cu alte substanţe volatile, iar pe de altă parte rămâne un reziduu care este denumit borhot.

Substanţe volatile (distilabile din plămadă):

- alcoolul etilic- alcooli superiori(amilic, propilic)

- aldehida acetică- acizii volatili (acetic)- acetona Substanţe nevolatile(fixe, nedistilabile) din plămada fermentată:- acidul succinic- acidul lactic- glicerina- săruri ale unor acizi organici şi minerali- zahărul şi dextrinele rămase nefermentateDintre componenţii volatili substanţa care interesează este ALCOOLUL ETILIC, ce se separă prin DISTILARE, obţinându-se spirtul brut.

Pentru extragerea alcoolului etilic din plămezile fermentate se folosesc aparate speciale de distilare.

b. Rafinarea

Definiţie: este operaţia de purificare şi concentrare în alcool, a alcoolului brut, în vederea obţinerii alcoolului etilic rafinat, cu concentraţia alcoolică de circa 96% volume alcolice.

Metode de rafinare:

- fizice(rectificare)

- chimice

1. fizice: separarea impurităţilor prin rectificare se bazează pe diferenţa de volatilitate şi de solubilitate în amestecul alcool etilic-apă.

2. chimice: constă în tratarea alcoolului brut cu substanţe chimice, în vederea transformării unor impurităţi din forma volatilă în forma fixă (nevolatilă).

Spirtul brut obţnut prin distilarea plămezilor fermentate conţine:

- alcool etilic

- impurităţi care sunt produse secundare ale fermentaţiei alcoolice(aldehide, alcooli superiori, esteri) şi produse care se formează ca urmare a fermentaţiei bacteriene cum sunt acizii organici.

Impurităţile din spirtul brut, după punctul lor de fierbere, sunt unele mai volatile decât alcoolul etilic , adică au punct de fierbere mai mic şi altele mai puţin volatile decat acesta deci cu punct de fierbere mai mare. Impurităţile imprimă spirtului brut un miros şi gust neplăcute, din care cauză nu poate fi utilizat la fabricarea băuturilor alcoolice, în parfumerie, cosmetică , precum şi în industria farmaceutică, unde se cere un spirt cât mai pur.

Deci se ridică problema purificării spirtului brut , prin îndepărtarea impurităţilor pe care le conţine. Acestea se separă cu ajutorul instalaţiillor de rectificare, care lucrează pe principiul distilării.

Rectificarea se poate efectua în aparate cu funcţionare discontinuă şi cu funcţionare continuă.

În cele cu funcţionare discontinuă sau periodică se separă "frunţile" în care se găsesc constituenţii care au puncte de fierbere sub aceea a alcoolului etilic; apoi se obţine spirtul rafinat şi la sfârşit "cozile".

În "frunţi" se găsesc, în cea mai mare măsură, aldehidele şi alcoolul metilic iar "cozile" sunt dominate de alcoolii superiori, urmaţi de unii esteri şi acizi volatili.În aparatele cu funcţionare continuă "frunţile", spirtul rafinat şi "cozile" se obţin în mod continuu.

Spirtul rafinat trebuie să îndeplinească următoarele condiţii:

- să fie limpede, incolor, miros caracteristic şi gust arzător; concentraţia alcoolică, la 150C minim 96 vol %; aciditate maxim 0,006 g acid acetic la 100 ml alcool absolut; aldehide maxim 0,002 g la 100 ml alcool absolut; alcooli superiori maxim 0,004 g la 100 ml alcool absolut; alcool metilic şi furfurol absente.