ПАБВ

Спирт-сирець містить велику кількість домішок, які повинні бути видалені в процесі ректифікації.

Очищення спирту від супутніх домішок проводиться на установках періодичного та безперервної дії. Установки періодичноїдії як правило мають малу продуктивність і не забезпечуують такої високої якості спирту як установки безперервної дії. На спиртових заводах вони працюють паралельно з сирцевими ректифікаційними установками. При реконструкції заводів періодично діючі установки замінюють багаторектифікаційними установками.

3.1 Установки для ректифікації спирту-сирцю періодичної дії.

В цих установках використовується принцип фракціонування, суть якого полягає в тому, що із суміші летючих компонентів проводять послідовну відгонку компонентів (або групи компонентів) в залежності від їх летючості. Проста перегонка не дає можливості провести чітке розділення суміші летючих компонентів на достатньо чисті компоненти, особливо якщо вони мало відрізняються летючістю. Щоб збільшити чіткість розділення засосовують часткову дефлегмацію а також ректифікацію. Така установка складається з куба 1 (ємності) з поверхнею нагріву, ректифікаційної колони 2 з 36-60 ситчастими або багатоковпачковими тарілками, дефлегматора 3, холодильника 4 та сортирувального крану 5.

Спирт-сирець попередньо обробляють гідроксидом натрію, в результаті чого проходить часткове омилення ефірів, нейтралізація кислот, окислення альдегідів та ненасичених з’єднань. Потім спирт-сирець завантажують в куб і підігрівають, вводячи гріючу пару в змієвики, а частково через барботер. Пари спирту та летючих домішок з куба поступають в колону та проходячи вверх по колоні, в початковий момент повністю конденсуються утворюючи флегму. При

взаємодії потоку пари з флегмою в ректифікаційній колоні проходить розділення летючих речовин (у відповідності до коефіцієнтів їх випаровування), відбір яких проводять пофракційно крізь холодильник за допомогою сортувального крану.

Рисунок - Схема ректифікаційної установки періодичної дії.

Головні домішки, які мають більшу летючість, концентруються у верхній частині колони першими і відбираються першими у вигляді так званої головної фракції (ГФ). Її кількість складає 3-5% від загальної кількості завантаженого в куб спирту-сирцю. Потім відбирають фракцію спирту ІІ начального сотру (6-12%), яка в значній мірі забруднена головними домішками. Як тільки спирт буде відповідати вимогам стандарта на ректифікований спирт, починають відбирати фракції І сорта (або відповідно вищого очищення). Вихід фракції ректифікованого спирту коливається в межах 65-80%.

Коли аналіз проби покаже що в ректифіковану спирті з’являються проміжні домішки, переходять до відбору фракції спирту ІІ кінцевого сорту. При цьому концентрація спирту поступово знижується до 80% об.

Після відбору фракції ІІ кінцевого сорту з колони виходить фракція, збагачена сивушним маслом (суміш пропиового, ізобутилового та іоамілового спиртів).

Фракції спирту ІІ початкового та ІІ кінцевого сортів змішують зі спиртомсирцем і подають знову на завантаження в куб, що веде до дотаквої витрати пари. Витрата пари і води для очищення спирту на установках періодичної дії коливається в широких межах, причому вона тим більше, чим вища концентрація спирту який отримується і менше кількість тарілок в ректифікаційній колоні.

3.2 Установки для ректифікації спирту-сирцю безперервної дії.

Ці установки мають ряд переваг: забезпечують більш високий вихід ректифікованого спирту (92-97%), побічні фракції головних і проміжних продуктів отримуються в концентрованому виді (виключається повторна переробка нижчих сортів), легше піддаються автоматизації.

Рисунок - Принципи побудови схем установок для очищення спирту. Принципи побудови схем установок. Спирт-сирець може бути

представлений п’ятью основними компонентами або групами компонентів: етиловим спиртом (С), головними домішками (Г), проміжними домішками (П), кінцевими домішками (К) та хвостовими (Х). Кінцеві і проміжні домішки можуть бути віднесені до головних або до хвостових, тому суміш можна привести до трьохкомпонентної (С, Г, Х). Для розділення трьохкомпонентної суміші достатньо мати 2 колони, з’єднані по одному з варіантів наведених на рис. .

В парктиці ректифікації спирту-сирцю застосовують схеми, побудовані як за першим, так і за другим варіантом, однак переважне розповсюдження отримав перший з них. В даному випадку в колоні А проходить виділення головних домішок; цей процес отримав назву епюрації, а колона – епюраційною. Спиртсирець, звільнений від головних домішок називається епюратом. Епюрат, який складається з компонентів С та Х поступає у другу колону, де поділяється на практично чистий верхній компонент С (етиловий спирт) та нижній компонент Х (лютерну воду). Виділення проміжних домішок можливо тільки в колоні Б першого варіанта схеми або в колоні А другого варіанта схеми, як показано на рис ,б. Ці колони називаються спиртовими.

Для отримання етилового спирту, вільного від кінцевих домішок, по першому варіанту схеми необхідно встановити додаткову колону (рис. ,в). Очищення спирту по другому варіанту не вимагає встановлення додаткової колони, так як в колону вводиться концентрований спирт (звільнений від води). Колона В отримала назву колони кінцевого очищення.

Іноді схеми установок доповнюють колоною Д (рис. ,г), яка за принципом дії подібна до колони Б, але в колону Д вводиться фракція, збагачено проміжними фракціями, і тут вона піддається подальшій концентрації. Колона Д дає можливість розвантажити колону Б від проміжних домішок за рахунок збільшення відбору фракції; при цьому покращуються умови її роботи по відділенню хвостових домішок.

Верхній продукт з колони Д містить цільовий продукт – етиловий спирт, який забруднений кінцевими та головними домішками. Він може бути використаний як товарний (нижчий сорт) для технічних потреб, обо направлений на додаткове очищення. В зв’язку з тим що проміжні домішки складають основу сивушного масла, колона Д для виділення (концентрування) цих домішок отримала назву сивушної.

Лабораторна робота № Тема: Методами отримання дріжжів.

Мета: Вивчити і ознайомитися з методами отримання дріжжів, з техногічним обладнанням, яке при цьому використовується.

Технологія отримання дріжжів має багато різних варіантів. 1. Отримання дріжжів з меласи.

Поживне середовище для вирощування хлібопекарських дріжжів готують з меласи з додаванням солів фосфору та нітрогену виходячи з того, що готова продукція повинна містити 6-7% нітрогену та 3,6-4,4 % Р2О5 в перерахунку на суху речовину.

Меласу розбавляють водою у співвідношенні 1:1-1:4, підкислюють сірчаною кислотою до рН 5,0, освітлюють центрифугуванням в спеціальних кларифікаторах. При центрифугуванні з середовища видаляють речовини, які можуть погіршити колір та якість дріжжів. Отриманий 20-45% розчин меласи перекачують в резервуари.

Врозмноженні культури дріжжів розрізняють наступні стадії: лабораторну, чистої культури, естественно чистої культури, товарних дріжжів.

Влабораторії розмноження дріжжевої культури йде в три етапи в 10-12% солодовому середовищі при використанні колб на 100, 1000, 8000 мл, в яких вирощування дріжжів триває по 24 години. Межі оптимальної температури 28320С, реакція середовища рН 4,5 – 5,5.

Для обмеження бактеріальної інфекції на початкових стадіях використовують більш низьку реакцію середовища. Допускається також спиртове бродіння.

На стадії чистої культури (ЧК) дріжжі розмножуються в двох герметичних апаратах на 12% меласному середовищі, яку збагачено солодовим екстрактом та фосфатом амонія. Ємність першого апарату 80-100 л, другого – 800 – 820 л. Середовище періодично аерується. Отримують 2-4 кг дріжжів в перерахунку на суху речовину.

На наступній стадії естественно чистої культури отримують посівний матеріал на 7-8% меласному середовищі в умовах безперервної аерації. На останніх стадіях дріжжі сепарують та пресують. Отриманий посівний матеріал, який називається технічною чистою культурою, зберігають при 40С і використовують в якості посівного матеріалу при виробництві товарних дріжжів. З метою покращення якості товарних дріжжів, зменшення супутною бактеріальної мікрофлори бачано чисту культуру перед засіванням обробити кислотній обробці. Для цього пресовану чисту культуру суспендують у воді (1:1) і додають 100% молочну кислоту, в кількості 2% від маси дріжжів, перемішують і витримують 1 годину. Для цієї ж мети можна використовувати фуразолідон та витримувати 1 годину.

Иоварні дріжжі отримують у три етапи. Спочатку розмножують перший посівний матеріал (задаточні дріжжі),потів другі задаточні дріжжі і з них отримують товарні дріжжі. Отримання перших задаточних дріжжів йде без притоку середовища; тривалістьпроцесу 6-7 г. на другому етапі повністю виключають можливість спртового бродіння, тому дріжжі вирощують в умовах інтенсивної аерації,обмежуючи концентрацію сахару в середовищі, за проточним методом культивування. Частіше всього тривалість цього етапу 10-12 г. Останній етап виробництва товарних дріжжів триває 10-24 г.

Розглянемо подробно останній етап вирощування дріжжів, який триває 12 г. В чистий аппарат вводять 70-80% теплої води від необхідного для кінцевого розведення меласи (1:17-1:30) кількості, додають 10% меласи і розчину солей, встановлюють отпимальні для культури дріжжів рН середовища, температуру і починають помірну аерацію (1:1 за об’ємом). В таке середовище вводять посівний матеріал, тобто другі задаточні дріжжі – 8-15% за сухою масою від кількості цукру який засвоюється. На протязі першої години середовище не додають, але в наступні 10 годин його вводять безперервним потоком у кількості 5; 6; 7,2; 8,2; 9,2; 10,2; 11,4; 12,8; 11; 9% за годину від загальної кількості середовища.

Аерація на протязі всього часу ферментації також змінюється. В перший і останній час культивування вона менше а в період інтенсивного розмноження вона більше.

В таких умовах культура дріжжів проходить усі фази розвитку і відповідно цьому змінюється і технологічний режим.

Для високих виходів дріжжевої біомаси важливо забезпечити в середовищі не тільки оптимальні концентрації цукру, нітрогену фосфору та інших елементів але і вітамінів групи В, в першу чергу біотіну. Якщо в меласі цих речовин недостатньо то до неї додають кукурудзяний екстракт, витяжку з солодових ростків та інші добавки.

Розроблені різні методи інтенсифікації процесу ферментації. На деяких заводах для продовження процесу ферментації останньої стадії практикують після 6-7-ї години ферментації відбір кожної години культуральної рідини в об’ємі 1530% і додавання такої ж кількості свіжого середовища.Для припинення процесу розмноження відібрану культуральну рідину витримують 1-2 години в резервуарах а потім сепарують.

Для підвищення концентрації клітин дріжжів в культуральній рідині іноді практикують повернення сепарованих дріжжів в ферментатор.

Біомасу дріжжів відокремлюють від культуральної рідини, використовуючи сепаратори, продуктивність яких 16-35 м3/год. Сепарування йде в три етапи, при двократній промивці суспензії клітин водою для усунення залишків середовища, бактерій та домішок. Отримують концентрат дріжжів, який містить 80-120 г/л сухої біомаси. Його охолоджують до 8-100С, фільтрують на вакуум-фільтрах або фільтр-пресах і отримують дріжжеву пасту з 70-75% вологістю.

Вирощування дріжжів в етанольному середовищі.

Ряд культур дріжжів в умовах недостатнього забезпечення середовища киснем і при наявності вуглеводнів отримують енергію шляхом анаеробного розщеплення цукру (гліколіз); при цьому утворюється етанол. Як тільки в середовищі з’являється кисень, клітини дріжжів зразу переключаються на

енергетично більш вигідний аеробний метаболізм і здатні метаболізувати не тільки глюкозу але і етанол, що накопичився в середовищі. Засвоювати етанол дріжжі можуть дякуючи наявності в їх клітинах ферменту алькогольдегідрогенази.

Вирощування дріжжів на етанольному середовищі являє цікавість в звязку з тим, що хімічна промисловість виробляє етанол на основі гідратації етилену. Синтетичний етанол порівняно дешеве джерело вуглецю. Технічний етанол містить мало шкідливих домішок, що дає можливість використовувати вирощену на ньому біомасу дріжжів не тільки для кормових потреб. Велику роль у виборі сировини для мікробіологічного синтезу відіграє стабільність його якості.