Спирт из мелассы

Меласса является побочным продуктом в производстве сахара. В зависимости от вида сырья, перерабатываемого на сахарных заводах, меласса бывает нескольких видов:

· свеклосахарная меласса — при переработке сахарной свеклы;

· тростниковая меласса — при переработке сахарного тростника на сахар-песок;

· рафинадная меласса — при производстве сахара-рафинада из сахара-песка.

В России для производства спирта используется преимущественно свеклосахарная меласса.

Для производства спирта меласса - наилучшее сырье. Ценность ее заключается в том, что наряду с высоким содержанием сахара в ней находятся все вещества, необходимые для нормальной жизнедеятельности дрожжей. При переработке мелассы упрощается технологическая схема, так как исключается операция разваривания сырья и осахаривания крахмала ферментами.

Мелассу принимают по массе в специальном отделении завода, в котором ее перекачивают в специальные аппараты - рассиропники.

При переработке на спирт мелассы подготовка ее сводится к гомогенизации, подкислению, асептированию, добавлению питательных веществ для дрожжей и разбавлению водой. Мелассу, сильно инфицированную микроорганизмами, подвергают тепловой стерилизации. В зависимости от переработки мелассы - одно- или двухпоточной - готовят мелассное сусло одной или двух концентраций сухих веществ.

Гомогенизация (усреднение). Меласса, поступающая от различных сахарных заводов, неоднородна по своему составу и качеству и поэтому неодинаково сбраживается дрожжами. Перед сбраживанием ее рекомендуется усреднять по составу и качеству. Согласно типовой схеме, мелассу из хранилищ при помощи насоса направляют в резервуар для гомогенизации. Усреднение производится смешиванием мелассы из разных хранилищ и циркуляции ее с помощью насоса, которые забирает мелассу из нижней части резервуара и подает ее в верхнюю часть того же резервуара.

Мелассное сусло необходимо сбраживать в условиях, исключающих развитие посторонних микроорганизмов, продукты обмена которых отрицательно влияют на жизнедеятельность дрожжей. Сбраживание мелассного сусла протекает нормально при рН около 5. Для подкисления используют серную или соляную кислоту. Во избежание разрушения сахаров мелассы серную кислоту предварительно разбавляют четырех-пятикратным количеством воды. Оборудование должно быть выполнено из кислотостойкой стали.

Антимикробные препараты для асептирования мелассы должны обладать высоким бактерицидным действием, не влиять отрицательно на жизнедеятельность дрожжей и качество спирта.

Мелассу смешивают с кислотой, антисептиком и питательными веществами в смесителе.

Для мелассы наиболее эффективна кратковременная стерилизация при температуре 140°С.

Для лучшего питания дрожжей при брожении к мелассе в специальном смесителе добавляют ортофосфорную кислоту, сульфат аммония и мочевину.

В условиях непрерывного сбраживания мелассы особое внимание следует уделить непрерывному приготовлению сусла. Для разбавления мелассы применяют непрерывнодействующие смесители двух типов: с механическим размешиванием и без него.

На выход и качество этилового спирта влияет множество факторов: интенсивность аэрирования сбраживаемого сусла, концентрация в нем сахара, кислотность и рН сусла, температура брожения, раса применяемых дрожжей, качество перерабатываемой мелассы и др.

С повышением интенсивности аэрирования сусла в дрожжегенераторах содержание спирта снижается, что связано с увеличением расхода сахара на синтез биомассы дрожжей и образование других продуктов брожения.

При повышении концентрации сахара в зрелой бражке увеличивается количество альдегидов и эфиров. При этом угнетаются ферменты, регулирующие превращения альдегидов в другие продукты.

Мелассное сусло сбраживается различными расами дрожжей, чаще - одновременно двумя.

На спиртовых заводах, перерабатывающих мелассу применяют одно- или двухпоточные схемы сбраживания сусла.

При однопоточном способе сбраживания готовят сусло одной концентрации 22-24 %, вследствие чего упрощается технология и управление процессом. Мелассное сусло сначала используют для культивации дрожжей, а затем непрерывно сбраживают ими. По однопоточному способу меласса сначала гомогенизируется. Дефектная меласса сначала стерилизуется, затем охлаждается в специальном теплообменнике и смешивается с нормальной мелассой. Затем меласса подкисляется, асептируется и обогащается питательными веществами для дрожжей в специальном смесителе. Затем она разбавляется до концентрации сухих веществ 35-40%, очищается от взвешенных примесей и, наконец, окончательно разбавляется до концентрации 22 %.

Сущность двухпоточного способа заключается в том, что основное сусло сбраживается в 4-х последовательно соединенных аппаратах дрожжами, выделенными из зрелой бражки на сепараторах.

При двухпоточном способе гомогенизированная меласса, предназначенная для приготовления дрожжевого сусла, взвешивается как и при однопоточном, подкисляется, асептируется, обогащается питательными веществами разбавляется до концентрации сухих веществ 12%. При этом количество кислоты и питательных солей, рассчитанную на всю мелассу вносят в дрожжевое сусло. Мелассу, предназначенную для приготовления основного сусла, после взвешивания только асептируют и затем разбавляют до концентрации в 32%.

Основная особенность двухпоточного способа - сепарирование дрожжей и возвращение их в начало бродильной батареи для многократного использования. Многократное использование возвращаемых дрожжей ведет к сокращению и устранению лаг-фазы, и приводит к повышению интенсивности брожения.

Брожение мелассного сусла происходит в батарее последовательно соединенных ферментеров периодическим или непрерывным способами. Ферментеры представляют собой цилиндрические аппараты вместимостью 50–100 м3 с перемешивающими устройствами, змеевиками и барботерами для подвода воздуха. Выход спирта с 1 м3 ферментера составляет 2–8 дал/сут. Из 1 т мелассы получают 66,5 дал спирта.

Качество ректификованного спирта при переработке мелассы по обоим способам - идентично. При двухпоточном способе сахар сбраживается полнее, образуется меньше вторичных продуктов, дрожжи находятся в более активном физиологическом состоянии, выход спирта больше.