Особенности производства этилового спирта из зернового сырья

Особенности производства этилового спирта При производстве этилового спир­та из зернового сырья большое значе­ние имеет соблюдение техусловий процесса водно-тепловой обработки сырья, его брожения. Изменение кислотности замесов при изготовлении эти­лового спирта может кардинально повлиять на весь дальнейший ход техно­логического процесса. Так, уже на стадии замеса в слабокислой среде при набухании изменяются структур­но-механические свойства дроблёного зерна. Кислота растворяет белки, входящие в состав полупроницаемых семенных оболочек, и превращает их в проницаемые.

Условия ускорения диффузии растворимых веществ

Проникая внутрь час­тичек зерна, кислота дезагрегирует молекулы белков, частично переводя их из нерастворимого состояния в растворимое, в связи с чем ускоряется диффузия растворимых веществ из частичек сырья в раствор. Белковая часть кремнистого эндосперма куку­рузы при этом теряет кристалличес­кую структуру (ориентированное рас­положение молекул) и превращается в гель, что сопровождается размягчени­ем частичек сырья и способствует выс­вобождению крахмальных зёрен, сцементированных белком.

Известно, что оптимальной кислот­ностью при разваривании и стерили­зации для сохранения Сахаров являет­ся рН 3,5. При этом значении рН в «жё­стких» условиях режима разваривания разлагается только 5% глюкозы и 26% фруктозы от их исходного содержания, а при естественном рН замеса, со­ставляющем 6,5, разлагается 80% глюкозы и 90% фруктозы. В условиях «мягкого» разваривания глюкоза почти полностью сохраняется, фруктоза разлагается на 9%. Следовательно, сни­жение рН замеса приведёт к сниже­нию потерь сахаров при разваривании. Кроме того, снижение рН способству­ет снижению температуры разварива­ния вследствие прохождения кислот­ного гидролиза.

Процесс осахаривания – условия снижения расхода ферментных препа­ратов

Положительное влияние подкисления отмечается и при осахаривании. Оптимизация кислотности приводит к снижению расхода ферментных препа­ратов или к сокращению сроков броже­ния. При брожении повышенная началь­ная кислотность сусла приводит к подавлению развития посторонней мик­рофлоры в инфицированной среде. Несмотря на теоретические пред­посылки, требующие подкисления за­месов или сусла в производственных условиях, до настоящего времени не было найдено эффективного способа подкисления.

Использование серной кислоты или органических кислот при­водит к усложнению технологического процесса и коррозии оборудования. Помимо дополнительных расходов, требуется соблюдение жестких требо­ваний по технике безопасности и ох­ране труда в связи с использованием концентрированных кислот. При разработке и изучении энерго- и ресурсосберегающей технологии водно-тепловой обработки зернового сырья отмечено изменение кислотно­сти замесов при их гидродинамичес­кой обработке. Дальнейшее изучение зарегистрированного явления привело к неожиданным результатам. Стоит это учесть при изготовлении паспорта на продукцию.

Исследования по изменению кис­лотности замесов

из зернового сырьяИсследования по изменению кис­лотности замесов проводились на различных видах сырья: пшенице, ржи и кукурузе при разном гидромодуле (помол-вода) — 1:4; 1: 3,5; 1: 2,5 и раз­ных режимах водно-тепловой обработ­ки сырья. Температура обработки из­менялась от 52 до 90С, а длительность — от 1 до 8 ч. Концентрация сусла при «мягком» режиме обработки соответ­ствовала 17, 19, 22% сухих веществ. При «мягком» режиме температу­ра разваривания замеса не превыша­ла 90-95С, а продолжительность об­работки составила 1 ч. В ходе лабораторных и заводских исследований установлена зависи­мость изменения кислотности замесов от технологического режима водно-тепловой обработки. Изучение изменения количества фитина в сырье и в сусле до и после обра­ботки в аппаратах ГДФО показало путь накопления фосфорной кислоты.

Раз­работан способ подкисления замесов с использованием фосфорной кисло­ты

В результате исследований, прове­денных специалистами Научно-произ­водственного экспертно-сертификационного центра технологического аудита и аттестации производств, раз­работан способ подкисления замесов с использованием фосфорной кисло­ты, содержащейся в сырье в связан­ном состоянии. (Возможно, это будет полезно знать при оформлении сертификата ТР ТС)

При водно-тепловой обработке по классической «жёсткой» схеме фи­тин практически не гидролизуется и титруемая кислотность сусла не пре­вышает 0,05-0,15. Это объясняется малой длительностью нахождения за­месов при благоприятных условиях и низкой температурой (45С). При гидродинамической и фер­ментативной обработке появилась возможность использовать фермент­ный комплекс сырья путём подбора технологического режима обработки в аппаратах ГДФО1 и ГДФО2. Прове­дённые собственные исследования показали возможность использования фитазы (как в виде вносимого фер­ментного препарата, так и содержа­щейся в сырье) для расщепления фи­тина и подкисления замесов высвобо­дившейся фосфорной кислотой. Изменением технологического режима водно-тепловой обработки можно в широких пределах регулиро­вать кислотность замесов и сусла. Настоятельно рекомендуем отмечать это свойство при разработке технической документации.

Таким образом, наиболее технологичным и приемле­мым в производстве является способ подкисления с ис­пользованием фосфорной кислоты, высвобождающейся при гидролизе фитина.

В.С. Моисеенко, кандидат технических наук, А.Б. Дячкина, Научно-производственный экспертно-сертификационный центр технологического аудита и аттестации производств, Москва