Схема производства спирта из картофеля и зерна

Сырье -----® отделение -----® разваривание -----® разваренная -----® примесей масса ----® осахаривание ---- солодовое размножение молоко дрожжей Осахаренная м а с с а зрелые дрожжи б р о ж е н и е зрелая бражка барда спирт

Картофель предварительно распаривают под давлением в автоклаве /запарнике/, при этом происходит разрыв клеточных оболочек и зерна крахмала превращаются в клейстер. Полученную массу переносят в заторные чаны и прибавляют дробленый солод - проросшие зерна ячменя, содержащее амилолитические ферменты - a и b - амилазы, под влиянием которых крахмал осахаривается, образуя декстрины и мальтозу.

H₂O,

ферменты

(C₆H₁₀O₅)_n ------------® амило-, эритро-, ахродекстрины ---® C₁₂H₂₂O₁₁

крахмал мальтоза

Осахаренную жидкость сбраживают, прибавляя для этого к ней чистую культуру винных дрожжей, которые в растворе сахара быстро размножаются. Дрожжевые грибки содержат ферменты, под действием которых мальтоза в процессе брожения превращается в конечном итоге в спирт и углекислый газ.

ферменты, H₂O

C₁₂H₂₂O₁₁ ---------------------® 2 C₆H₁₂O₆ (глюкоза)

ферменты

C₆H₁₂O₆ --------------® 2 СO₂ + 2 C₂H₅OH (этанол)

Дальнейший процесс состоит в фракционной перегонке перебродившей жидкости. Перегнанные фракции многократно конденсируют с помощью ректификационных колонн и дефлегматоров - получают спирт - сырец 90 % концентрации. Остаток, называемый бардой, содержит янтарную кислоту, белки, жиры и глицерин. Барду применяют в качестве корма для скота. Полученный спирт-сырец подвергают дробной перегонке. Первый погон содержит ацетальдегид и ацетали, а главная фракция представляет собою 90-95 % этиловый спирт. В состав последней фракции входят сивушные масла, о которых говорилось выше, немного высших спиртов, жирных кислот и фурфурола. Чистый спирт имеет температуру кипения 78,3^OC и содержит 95,5 % спирта.

Из спирта готовят ликеры добавляя воду, эссенции, сахар.

Продукты содержащие	Спиртные напитки
сахара	до перегонки	после перегонки
1. Виноград	вино	коньяк
2. Фрукты	фруктовое вино	-
3. Патока	-	ром
4. Вишни	вишневая настойка	вишневая водка
5. Сливы	вино	сливовая водка

Продукты содержащие	Спиртные напитки
крахмал	до перегонки	после перегонки
1. Ячмень	пиво	виски
2. Пшеница	пиво, квас	хлебная водка
3. Рожь	квас	хлебная водка
4. Картофель	-	водка, спирт
5. Маис	-	виски
6. Просо	буза	аррак

Спирт находит широкое применение в химической промышленности для синтеза каучука и других веществ, в пищевой промышленности для изготовления вин, в фармацевтической промышленности, в органических синтезах душистых веществ, лаков, красителей полимеров и т.д.

Кроме спиртового брожения существуют и другие виды брожения: молочнокислое, лимонно-кислое, масляно-кислое и т.д. Эти реакции рассмотрены ниже.

Молочнокислое брожение

Д, L- молочная и левовращающая молочная кислоты образуются из декстрозы, из тростникового сахара и из мальтозы при действии бактерий Bacillus Delbriickii. Этот способ применяется для промышленного получения молочной кислоты. Процесс проводят при 50^OC. К бродильной жидкости добавляют мел, так как кислотность отрицательно влияет на рост бактерий. Сахар сладкой сыворотки - молочный сахар превращается в молочную кислоту под действием бактерий.

Молочная кислота содержится в кислой капусте, огурцах, кислом молоке. Дисахариды сперва подвергаются гидролизу:

C₁₂H₂₂O₁₁ + HOH ---------® 2 C₆H₁₂O₆

дисахарид моносахариды

Реакция молочнокислого брожения глюкозы:

C₆H₁₂O₆ -------® 2 CH₃-CH(OH)-COOH + 22,5ккал

глюкоза молочная кислота 1ккал=4,19кДж

Маслянокислое брожение

Масляная кислота получается из крахмала, из сахара, при различных бактериальных процессах брожения, как например, в присутствии бактерий Bacillus factisacidi и др.

Уравнение реакции маслянокислого брожения глюкозы:

C₆H₁₂O₆ ------® 2 CO₂ + 2H₂ + CH₃-CH₂-CH₂-COOH + 18 ккал

глюкоза масляная кислота

Лимонокислое брожение

При действии плесневых грибков (цитромицетов) углеводы (глюкоза, мальтоза) превращаются в лимонную кислоту.

цитромицеты OH

31-37^OC ½

C₆H₁₂O₆ +3 O --------------------® HOOC-CH₂-C-CH₂-COOH

½

COOH

Лимонная кислота применяется в пищевой промышленности.

Изучению биохимических процессов и, в частности, процессов брожения посвящены труды советских ученых - биохимиков: А.Н.Баха, А.И.Опарина, В.Н.Шапошникова, С.П.Костычева, В.С.Буткевича и др. Большая заслуга в изучении химии сахаров и глюкозидов принадлежит ученым - П.П.Шорыгину, Б.Н.Степаненко и др.