Самые разные отзывы заслужил самогон из картофеля. На первый взгляд – это напиток странный: картошка – далеко не так ароматна, как фрукты ил ягоды, да и сахаров в ней совсем нет. Однако в картошке есть крахмал, который может в определенных условиях разложиться на сахара, необходимые для получения спирта.
Если урожай картофеля превзошел все ожидания, или клубни подмерзли во время хранения, вы можете попробовать поэкспериментировать и выгнать самогон из картошки.
Особенности картофельного самогона
Те, кто уже делал данный напиток, уверяют, что лучшая картофельная брага получается из подмерзших клубней (при подмерзании часть крахмала распадается на сахара). Говоря откровенно, для браги подойдет любой имеющийся в наличии картофель, за исключением гнилого.
Технология приготовления алкоголя из картошки сложнее, чем из ягодно-фруктового сырья, так как картофельный крахмал требует осахаривания. Поэтому он обычно готовится на ферментах, которые содержит солод (любое пророщенное зерно, в том числе и не просушенное – «зеленый солод»). При помощи дрожжей, конечно, возможно и чистый крахмал превратить в спирт, но выход такого самогона будет крайне мал. Чтобы осахаривание произошло как положено, надо соблюдать все указанные в рецепте температурные режимы.
Чтобы самогон из картофеля имел более благородный вкус, в состав вводятся: солод, злаки, хмель, подсластители, специи и т.п. В общем, комбинированный самогон на основе картофеля будет ярче и приятнее по вкусу.
За простотой составляющих картофельный дистиллят скрывает один из своих главных недостатков – содержание вредных веществ в нем крайне высоко. Здесь присутствуют сивушные масла, метиловый спирт и даже синильная кислота. Поэтому перегонку браги нужно осуществлять два, а лучше 3 раза, при этом каждый раз отделяются «головы» (первые 10-15% алкоголя). По окончании каждой дистилляции самогон необходимо очищать. Кстати, присутствие солода, зерновых и других составляющих снижает концентрацию вредностей в конечном продукте.
Выход самогона из одинакового количества картофеля будет различаться. Это зависит от процентного содержания крахмала в определенном сорте.
Самогон из картофеля «Бабка»
Это один из самых популярных в народе рецептов алкоголя из картошки. Простая технология, доступное сырье – что еще надо для эксперимента? Выход самогона по этому рецепту примерно 4-4,5 литра, с использованием сахара – 5-5,8 литра.
Сахар необязательная составляющая рецептуры, чаще всего он добавляется, чтобы повысить выход алкоголя. В рецепте указано 20 кило картофеля, однако не будет серьезной проблемы, если ее будет на 1,5-2 килограмма больше или меньше.
Есть рецепты, в которых при сохранении технологии вводится только одна замена – вместо солода берется мука (из любого зерна). Если в процессе создания алкоголя используется ржаной солод или мука, то полученный в итоге продукт зовется «картофельная водка».
Приготовьте:
- картошки – 20 кило
- солода (ячменного, пшеничного, ржаного и т.д.) – 1 кило
- дрожжей – 500 граммов прессованных или 100 граммов сухих
- воды – 30 литров (и + по 4 литра на каждое дополнительное кило сахарного песка)
- сахара (можно не добавлять) – 1 кило
Готовить надо так:
- Если картошка хранилась в тепле, подержите ее сутки-двое на морозе, или хотя бы ночь в морозилке (из мороженого картофеля алкоголя выйдет больше). Дайте клубням согреться при комнатной температуре, вымойте наилучшим образом и измельчите их блендером до состояния пюре.
- Нагрейте воду (20 литров) до температуры 70°C и залейте ею сырое картофельное пюре. Тщательно размешайте состав.
- Внесите солод, перекрученный на мясорубку и еще раз вымешайте массу.
- Накройте емкость и доведите температуру сусла до 65°C. Поддерживая эту температуру (плюс-минус 2°C – но не выше 72°C) в течение часа. Это осуществляется медленным нагреванием с регулярным (каждые 10 минут) помешиванием.
- Далее сусло нужно быстро охладить до 30°C. На это не должно быть затрачено более получаса. Для этого емкость с суслом опустите в ванну, заполненную ледяной водой или льдом.
- Охлажденный состав нужно отделить от осадка, поэтому его процеживаем, переливая полученную жидкость в бродильный чан.
- Отделенный осадок залейте оставшимися 10 литрами воды, предварительно нагрев их до 50°C. Тщательно перемешайте и оставьте на 15-20 минут, затем снова процедите и полученную жидкость долейте в чан для брожения.
- Дрожжи разводятся по описанию, данному на этикетке к ним, и вводятся в картофельную жидкость.
- Если вы решите добавлять сахар, то 1 кило нужно развести в дополнительных 4-х литрах теплой воды и влить в бродильный чан. Если сахар вводиться в рецептуру не будет – то просто опустите этот пункт.
- Сформированная брага из картофеля закрывается крышкой с гидрозатвором (можно самодельным) и отправляется в теплое темное помещение на 5-15 дней. За это время брожение завершиться и брага будет готова к перегонке. В ее вкусе должна полностью исчезнуть сладость, выпадет осадок, бульканье прекратится.
- Перед дистилляцией брага из картошки фильтруется, осадок выбрасывается, а жидкость отправляется в перегонный куб.
- Первая перегонка. Чаще всего производится без разделения на фракции. Дистиллят гонится до 30% крепости. Мы рекомендуем отделять на этом этапе 10% «голов» из-за повышенной концентрации вредных веществ в подобном алкоголе. Очистку полученного напитка нужно провести непременно.
- Вторая перегонка. Весь полученный на прошлом этапе спирт разводится водой до 20% крепости. На этом этапе обязательно разделить выход на фракции, слив при этом 15% «голов». При падении крепости ниже 45-40% дистилляцию прекращаем. Полученный в середине дистиллят — «тело» — еще раз очищаем и только после этого разводим до 45% крепости.
Порой проводится еще и третья перегонка, что значительно увеличивает чистоту напитка, но уменьшает его выход.
- После разбавления водой, самогон оставляют на пару дней в прохладном месте для стабилизации напитка. После этого он пригоден для пития или приготовления настоек.
Возможные варианты картофельного самогона
У любителей самогоноварения можно встреть множество других рецептов алкоголя, созданного на основе картошки. Технология приготовления любого из них практически полностью дублирует описанную выше, поэтому в приведенных далее рецептах процесс приготовления будет описан кратко.
Все пропорции в рецептах можно увеличивать, т.к. здесь описан приемлемый минимум, так сказать – для пробы.
Самогон из овса и картофеля
Приготовьте:
- Картофеля – 5 кило
- Овса — 3 кило
- Дрожжей прессованных – 0,75 кило
- Воды бутилированной – 17,5 литров
Готовить надо так:
- Картофель вымыть и натереть, зерно перемолоть и залить 2,5 л. кипятка.
- При непрерывном помешивании ввести картофельную массу и выдержать под крышкой на протяжении 3-х часов.
- Ввести с состав распущенные дрожжи и воду, отправить на брожение.
- Через 1-1,5 недели – перегнать методом двойной дистилляции с очисткой и отделением «голов» и «хвостов».
Самогон «Быстрый» из хлеба и картошки
Приготовьте:
- Картофеля – 2 кило
- Хлеба ржаного (темного) – 4 буханки
- Дрожжей– 0,5 кило прессованных или 0,1 кило сухих
- Сахарного песка – 5 кило
- Воды бутилированной – 25 литров
- Молока – 0,75 литра
Готовить надо так:
- Картошку отварить в части воды, растолочь (не сливая воду) и добавить перетертый в крошку хлеб, молоко, сахарный песок и распущенные дрожжи.
- Оставшуюся воду подогреваем до 28-30°C и соединяем с картофельно-хлебной массой.
- Эта брага готова уже через 24 часа. Ее фильтруют и перегоняют дважды,
Самогон из пророщенных зерен (зеленого солода) и вареной картошки
Приготовьте:
- Картошки – 8 кило
- Проросших злаков (пшеницы, овса, ржи, ячменя) – 4 кило
- Прессованных дрожжей – 100 граммов
- Воды – 25 литров
Готовить надо так:
- Картошку отварить в части воды, растолочь (не сливая воду).
- Смешать пюре и половиной перекрученного на мясорубке зеленого солода.
- Оставшейся частью измельченного солода посыпать сверху на картофеле-зерновую смесь.
- Через 12 часов состав вымешать и введите в него теплую (28-30°C) воду и распущенные дрожжи.
- Через 1-1,5 недели бражку профильтровать, и перегнать два раза с очисткой и отделением «голов».
Самогон из картофельного крахмала
Чтобы создать картофельный самогон не обязательно обладать запасами картошки. Его вполне можно сделать из крахмала. Наличие солода в рецепте – обязательно.
Приготовьте:
- крахмала (картофельного или даже кукурузного) –5 кило
- солода (любого) – 1,75 кило
- воды чистой – 20 литров
- дрожжей – 250 гр. прессованных или 50 гр. сухих.
Готовить надо так:
- Измельчить солод до состояния крупы.
- Крахмал развести в 15 литрах воды и проваривать на протяжении 2-х часов избегая образования комочков. Остудить до 60°C.
- В полученный клейстер всыпать солод, вымешать и выдержать 45 минут, поддерживая температуру 60°C (плюс-минус 2-3 градуса) – укутать, держать на печке и т.п.
- Быстро охладить сусло (не более чем за 30 минут), влить оставшиеся 5 литров воды и распущенные дрожжи. Крахмальная брага готова, осталось только выждать 3-9 дней. Пока она перебродит. Это должно происходить в темном теплом помещении под крышкой с гидрозатвором.
- Перелить жидкость в перегонный куб стараясь не потревожить осадок. Первая дистилляция проводится без деления спирта на фракционные составляющие до начала выхода 30% самогона.
- Разбавить алкоголь водой до 20% крепости и сделать повторную дистилляцию, собрав «головы» (первые 10-15% выхода) в отдельную емкость. Серединную часть отбираем до падения крепости в пределах 45%. «Хвосты» также собираем отдельно.
- Алкоголь второй перегонки («тело») разбавляем водой до 40-45% и даем ему стабилизироваться 2-3 дня.
Картофель является основным видом крахмалосодержащего сырья для получения спирта. Кроме картофеля, сырьём для производства спирта могут служить кукуруза, рожь, овёс и другие злаки, содержащие углевод - крахмал.
Картофель распаривают в больших закрытых котлах водяным паром и превращают в полужидкую кашицу (затор). В больших запарных чанах эту кашицу смешивают с проросшими и затем высушенными зёрнами ячменя - солодом. Под действием содержащегося в солоде диастаза - биохимического катализатора очень сложного и ещё невыясненного строения (биохимические катализаторы называются ферментами, или энзимами), крахмал, содержащийся в картофеле (в количестве около 20%) присоединяет воду и превращается в сахаристые вещества (главным образом в дисахарид мальтозу):
Коэффициенты при формулах показывают необходимое количественное соотношение реагируемых веществ и продукта реакции: на определённое число молекул крахмала (m) расходуется половинное количество молекул воды m/2 и получается такое же количество молекул сахара.
Гидролиз крахмала под действием солода с образованием мальтозы открыл в 1814 г. русский академик Кирхгоф *. Эту операцию винокуры называют «осахариванием затора». Кашица становится сладкой и более жидкой. Образуется «сусло». К нему прибавляют культуру низших грибков - дрожжи - и переводят в большие открытые бродильные чаны, где в течение приблизительно трёх суток происходит винное брожение: сахаристые вещества под влиянием дрожжей превращаются в этиловый спирт-Сущность брожения заключается в следующем. Быстро размножаясь в питательной среде, грибки дрожжей вырабатывают два энзима, два различных по действию и сложных по строению катализатора: мальтазу и зимазу. Первый катализатор производит гидролиз дисахарида мальтозы на две частицы глюкозы:
а второй, зимаза, производит собственно брожение: он разлагает глюкозу на углекислый газ и этиловый спирт:
Из полученной бражки, содержащей около 10% спирта, перегонкой на колоннах выделяют 90-96-процентный спирт-сырец, который и идёт на получение бутадиена. Из 12 г картофеля можно таким путём получить 1 т этилового спирта. Остатки после отгонки спирта (барда) состоят из азотистых веществ, жиров, минеральных веществ и служат прекрасным кормом для скота. Подсчитано, что отходы от каждого литра спирта могут дать два литра молока.
Итак, мы получили спирт из картофеля. Его получают в огромных количествах и до сих пор. Плохо только одно: на производство такого спирта нужно затрачивать пищевое сырьё. Но нельзя ли получать спирт для технических целей, не расходуя пищевых продуктов?
* В истории науки известен также его однофамилец, немецкий физик Г. Кирхгоф, родившийся в 1824 г. и открывший в 1859 г. вместе с Р. Бунзеном спектральный анализ - способ обнаружения химических элементов по их спектру.
Московский государственный университет инженерной экологии
Кафедра «Экологическая и промышленная биотехнология»
Курсовая работа по дисциплине «Пищевые производства»
«Производство этилового спирта из картофеля»
Студент: Смирнова Анастасия
Группа Н-58
Преподаватель: Поляков А.Н.
Москва 2010
Введение. Современное состояние производства этилового спирта из картофеля
Материальный баланс процесса
Выбросы в атмосферу загрязняющих веществ
Список литературы
Введение.
Современное состояние производства этилового спирта из картофеля
Когда средневековые алхимики впервые отогнали спирт из виноградного вина, они назвали полученную жидкость Spiritus vini, т. е. духом вина. Отсюда и возникло название «спирт», которое вошло во многие языки мира. Долгое время спирт получали исключительно из вина. Затем был найден способ сбраживания зерна, а по мере распространения картофеля в дело пошел и он. В настоящее время картофель занимает видное место в сырьевом балансе спиртовой промышленности наряду с зерном и мелассой и даже считается наиболее распространенным и экономичным сырьем для получения спирта. Картофельный крахмал легко разваривается, клейстеризуется и осахаривается. Кроме того, картофель отличается от зерновых повышенной урожайностью - с единицы посевной площади картофеля можно получить спирта в 2-3 раза больше, чем с такой же площади зерновых.
Поэтому в настоящее время лучшим видом растительного сырья для спиртовой промышленности признан картофель. В современных производствах для переработки на спирт применяют высокоурожайные технические сорта картофеля, обладающие высокой крахмалистостью, устойчивые при хранении.
Данное сырьё используют и в зарубежном производстве. Например, в Польше водка в большинстве своем производится из картофеля, о чем честно сообщается на этикетке.
Спирт из картофеля незаменим в фармацевтической, парфюмерной и ликероводочной промышленности.
Характеристика этилового спирта
Этиловый спирт (этанол) – это бесцветная прозрачная жидкость с резким запахом и жгучим вкусом. Этанол смешивается с водой в любых соотношениях, в больших дозах ядовит. Спирт и его крепкие водные растворы легко воспламеняются и горят некоптящим пламенем. Пары спирта вредны для человека, предельно допустимая их концентрация в воздухе 1 мг/л. Спирт взрывоопасен. Этиловый спирт гигроскопичен, поглощает влагу из воздуха, из растительных и животных тканей, вызывая их разрушение. Химически чистый спирт имеет нейтральную реакцию (рН = 7). Пищевой спирт из-за присутствия органических кислот имеет слабокислую реакцию. Пищевой спирт производится только из пищевого сырья.
Рис. 1. Виды и способы получения этилового спирта.
этиловый спирт картофель
В зависимости от степени очистки спирт этиловый ректификованный бывает четырех сортов:
ü люкс - 96,3%,
ü экстра - 96,5% об.,
ü высшей очистки - 96,2
ü и 1-го сорта - 96% об.
Для производства алкогольных напитков используется спирт "Люкс", "Экстра" и высшей очистки. Спирт "Люкс" и "Экстра" вырабатывают из различных видов зерна (кроме бобовых культур) и смеси зерна и картофеля. Количество крахмала картофеля в смеси не должно превышать 35% при выработке спирта "Люкс" и 60% при выработке спирта "Экстра".
Спирт высшей очистки в зависимости от исходного сырья вырабатывают:
♦ из зерна, картофеля или из зерна и картофеля;
♦ из смеси зерна, картофеля, сахарной свеклы и мелассы сахара-сырца и другого сахаро- и крахмалосодержащего пищевого сырья в различных соотношениях;
♦ из мелассы.
В спирте высшей очистки и 1-го сорта количество примесей допускается соответственно до 0,1 и 0,15 г/дм3. Помимо крепости в ректификованном спирте всех трех сортов нормируется содержание альдегидов (соответственно не более 2, 4 и 10 мг в 1 л безводного спирта), сивушного масла (не более 3, 4 и 15 мг/дм3), эфиров (не более 25, 30 и 50 мг/дм3), свободных кислот (не более 12, 15 и 20 мг/дм3). Он должен выдерживать пробу на метиловый спирт с фуксинсернистой кислотой. Содержание фурфурола не допускается.
Этиловый спирт всех сортов должен быть бесцветным и прозрачным, без посторонних частиц. Вкус и запах должны быть характерными для этилового спирта, изготовленного из соответствующего сырья. Посторонние привкусы и запахи не допускаются.
Характеристика используемого сырья
Картофель…
Было время, когда ни в Европе, ни в Северной Америке, ни в Азии не знали о существовании картофеля. Теперь даже трудно себе представить, как люди могли обходиться без него. Ведь среди всех продовольственных культур, за исключением разве пшеницы, нет ни одной, которая занимала бы столь важное место в жизни человека, как картофель.
Использование картофеля на технические цели имеет очень большое значение. Он является ценным сырьем для пищевой промышленности. Из него вырабатывают крахмал и спирт, из которых в свою очередь производят патоку и глюкозу, клей, витамин С, синтетический каучук, медикаменты и десятки других ценных продуктов.
Из 1 т картофеля можно получить 170 кг крахмала или 80 кг глюкозы. При переработке в крахмал 1 т картофеля дает 1 т мезги, используемой на корм скоту. Из той же тонны картофеля можно выработать 112 л этилового спирта, 55 кг жидкой углекислоты и в качестве отхода получить еще 1500 кг барды, тоже используемой на корм.
Картофельный крахмал дает более высокий выход спирта.
Строение и химический состав клубня картофеля
Если разрезать клубень, можно невооруженным глазом различить несколько слоев, состоящих из различных тканей. Молодой клубень покрыт тонкой кожицей, которую называют эпидермисом. По мере созревания растения на клубне образуется многослойная покровная ткань – перидерма (кожура). Она состоит из нескольких слоев (от 9 до 17) омертвевших клеток, пропитанных жироподобным пробковым веществом – суберином. Благодаря этому кожура надежно защищает клубень от высыхания и проникновения микроорганизмов. Но клубень - это живой организм. Он дышит, в нем постоянно протекают процессы обмена веществ. При дыхании клубень поглощает кислород, а выделяет углекислый газ и воду. Для этого в пробке клубня имеются особые отверстия» так называемые чечевички. Через них осуществляются газообмен и испарение воды. Далее, под кожурой, расположена особая ткань - кора. Она состоит из плотно прилегающих одна к другой клеток без больших межклеточных пустот. Кора заполнена основным питательным веществом картофельного клубня – крахмалом.
Под корой расположен камбиальный слой или, как иногда говорят, камбиальное кольцо. В этом слое находятся сосудистые пучки, по которым во время роста растения питательные вещества из надземной части растения – стебля и листьев – поступают в клубень. И, наконец, внутреннюю часть клубня составляет так называемая сердцевина. Сердцевина неоднородна: различают внешнюю и внутреннюю сердцевину. Внешняя граничит с камбиальным кольцом. По своему строению эта ткань сходил с корой клубня. Внутренняя сердцевина отличается меньшей плотностью; в ней содержится меньше крахмала и других сухих веществ и соответственно больше воды.
Из всего сказанного выше следует, что для промышленной переработки важно, чтобы кожица клубней была возможно тоньше, но достаточно опробковевшей, а внутренняя сердцевина - минимальной.
Очень большое значение имеют также форма и размеры клубней. Чем больше клубни, тем меньше отходов получается при их переработке и, прежде всего, при очистке. Форма играет существенную роль при механической очистке клубней - желательна округлая, шаровидная форма.
Важным показателем качества клубней является также число глазков и глубина их залегания. Клубни тем лучше, чем меньше на них глазков и чем менее глубоко они залегают. Нормальным считается наличие на клубне не более пяти глазков. Цвет кожицы практического значения не имеет, так как она при подготовке картофеля удаляется.
Химия клубня
И все же главным показателем качества и ценности картофеля является его химический состав, т. е. содержание в нем основных питательных веществ.
Химический состав клубней колеблется в довольно широких пределах и зависит от ряда факторов: сорта, степени зрелости, почвенных и климатических условий, количества и качества удобрений и т. д. Так, содержание воды в клубнях колеблется от 64 до 86%, соответственно содержание сухих веществ равно 14-36%. Такие же колебания наблюдаются и в отношении отдельных компонентов. Поэтому я приведу средние и округленные данные - их вполне достаточно для суждения о пищевой ценности картофеля.
Из сухих веществ клубня можно выделить следующие основные компоненты: 18,5% крахмала, 0,8% сахара, 1,5% пентозанов и пектиновых веществ, 1,0% клетчатки, 2,0% азотистых веществ, 0,2% жира и 1,0% золы (минеральные соли). Крахмал, сахара, пентозаны, пектиновые вещества и клетчатка относятся к одной группе химических соединений - к углеводам.
Сахара картофеля представлены главным образом глюкозой (виноградный сахар). Меньше в картофеле сахарозы (свекловичный сахар) и совсем немного фруктозы (плодовый сахар). Повышенное содержание сахаров в клубнях нежелательно. Во-первых, они ухудшают вкус картофеля, во-вторых, при переработке ведут к увеличению потерь, так как растворяются в воде, и, в-третьих, соединяясь с продуктами распада белков (с аминокислотами), образуют темноокрашенные соединения – меланоидины.
Клетчатка – тоже высокомолекулярный углевод – образует кожицу картофеля.
Азотистые вещества картофеля состоят, прежде всего, из белков. К сожалению, содержание белка в картофеле очень мало (примерно 1,5%). Жира в картофеле содержится настолько мало, что он практически не имеет значения для характеристики пищевой ценности клубней.
И, наконец, о минеральных солях, вернее о золе, поскольку при сжигании картофеля все органические вещества сгорают и только минеральные соли остаются, образуя золу. В золе картофеля найдено более 20 минеральных элементов. Некоторые из них (например, фосфор, калий, магний, железо, кальций и др.) играют большую роль в процессе обмена веществ. Особое физиологическое значение имеют такие элементы, как фосфор и калий. Кроме того, в золе картофеля найдено около 10 микроэлементов (медь, марганец и др.), менее 1 мг каждого из них в 100 г сухого вещества картофеля.
Ферменты (биологические катализаторы, вещества белковой природы, регулирующие ход химических реакций в растительных и животных продуктах) играют очень важную роль как в обмене веществ клубня, так и в других процессах, происходящих, например, при хранении картофеля. Всем известно, что если разрезать клубень картофеля, то он на срезе быстро темнеет. Этот процесс происходит под влиянием фермента тирозиназы, которая вызывает окисление аминокислоты тирозина кислородом воздуха и образование темноокрашенного соединения.
Соланин – сложное вещество, состоящее из молекулы сахара (глюкозы) и физиологически очень активного вещества – алкалоида соланоидина. Достаточно съесть за один раз 200 мг соланина (всего 0,2 г!), как наступит отравление. Однако содержание соланина в нормальных здоровых клубнях не превышает 2-10 мг в 100 г картофеля. Значит, чтобы отравиться картофелем, надо за один раз съесть не менее 3,5-4 кг. Но надо учитывать, что количество соланина резко увеличено в зеленых частях клубня, образующихся при неправильном хранении картофеля. Потому все позеленевшие части клубней необходимо тщательно удалять еще до начала тепловой обработки.
Природный полимер…
Итак, самым главным веществом картофеля является крахмал. Он составляет около 80% всего сухого вещества клубня и, естественно, определяет пищевую ценность картофеля, а также его свойства как сырья для технической переработки. Крахмал необходим организму человека как источник энергии. Он легко переваривается в желудочно-кишечном тракте человека, отличается сравнительно высокой калорийностью (около 4 ккал в 1 г вещества). При сгорании в организме 1 г крахмала дает 16,75 кДж энергии.
Содержание крахмала в клубнях тоже колеблется в довольно широких пределах: от 8 до 29%, в среднем составляет 18%. Крахмал находится в клетках коры и сердцевины клубней в виде круглых или овальных зерен. Зерна картофельного крахмала наиболее крупные (от 0,05 до 0,1 мм). Крахмал в картофеле (как, впрочем, и повсюду) легко обнаруживается йодной реакцией. Если на срез клубня капнуть йодом, крахмал сразу же окрашивается в синий цвет.
По своей химической природе крахмал относится к классу углеводов. Его формула (С 6 Н 10 О 5) n . Это значит, что каждая молекула крахмала состоит из n (число это точно не определено) групп(С 6 Н 10 О 5) n . Группа (С 6 Н 10 О 5) n – это глюкоза, лишенная молекулы воды (Н 2 О). Таким образом, можно сказать, что молекула крахмала состоит из некоторого количества соединенных между собой глюкозных остатков. Из этого следует, что крахмал - природный полимер. Слово «полимер» образовано из двух греческих слов: poll - много и meros - частица.
Установлено, что крахмал неоднородное вещество, оно состоит из двух компонентов: амилозы и амилопектина. Они различаются строением молекулы и тем, что амилопектин содержит фосфор. Эти различия определяют разные физические и химические свойства амилозы и амилопектина. Амилоза легко растворяется в воде и при нагревании со щелочью полностью распадается. Амилопектин в воде не растворим, а образует студень, или суспензию. В картофельном крахмале содержится от 17 до 25% амилозы и от 75 до 83% амилопектина. От соотношения этих частей зависят физические свойства картофельного крахмала.
В целом крахмал в воде не растворяется, а при нагревании с водой при температуре около 65°С клейстеризуется. При этом сильно увеличивается вязкость образованного клейстера. Клейстер удерживает значительное количество влаги.
В результате разложения воды образовались водород и кислород. Водород вступил в реакцию с углекислым газом, а кислород выделился в окружающую атмосферу, а образовавшийся в листьях сахар (глюкоза) полимеризуется и превращается в крахмал. По мере накопления в листьях избытка крахмала последний разлагается, превращается в сахар, который по бесчисленным каналам стеблей спускается вниз, под землю. Здесь в подземных стеблях (столоны) сахар снова преобразуется в крахмал и накапливается в клубнях. Так непрерывно в летнее время совершается в растении процесс образования сахара и крахмала.
Картофель как сырьё для производства спирта
На спиртовых заводах перерабатывают технические сорта картофеля, удовлетворяющие следующим требованиям:
ü высокая крахмалистость,
ü высокая урожайность,
ü стойкость к заболеваниям,
ü устойчивость при хранении.
К основным сортам, перерабатываемым на спирт, относятся:
ü Лохвицкий,
ü Немешаевский юбилейный,
ü Остботе,
ü Вольтман и другие.
Картофель, поступающий на спиртовые заводы, сортируют на полноценные клубни, закладываемые на хранение, и поврежденные, отправляемые на переработку. Хранят картофель преимущественно в буртах.
Требования основным и вспомогательным материалам и готовой продукции
Вода – один из основных компонентов сырья для получения спирта. Вода, должна удовлетворять требованиям, предъявляемым к питьевой воде (СанНиП 2.1.4.559-96), кроме того, нежелательно использовать воду с высокой карбонатной жесткостью и щелочностью.
Ферментные препараты: Амилосубтилин Г3х, Амилосубтилин Гх, Амилоглюкаваморин Гх, Глюкаваморин Гх.
Формалин технический (ГОСТ 1625-89Е)
Кислота серная техническая (ГОСТ 2184-77* или ГОСТ 667-73)
Монохлорамин ХБ технический (взамен хлорной извести) (ГОСТ 14193-78)
Карбамид (мочевина) (ГОСТ 2081-75**Е)
Гибберелловая кислота
Фракция головная этилового спирта (ОСТ 18-121-80)
Масло сивушное
Вспомогательные материалы – серная кислота, формалин и хлорная известь - расходуются соответственно для подкисления дрожжевого сусла, асептирования солодового молока и суспензии микробных ферментных препаратов, для общесанитарного пользования.
Описание технологического процесса производства спирта
Система производства спирта из картофеля несколько отличается от зерновой, и поэтому полученные спирты отличаются по органолептике.
Производство спирта состоит из трех основных этапов:
1. подготовительного – очистка сырья от примесей, приготовление солода или культур плесневых грибов;
2. основного – разваривание крахмалистого сырья, осахаривание крахмала, сбраживание осахаренной массы, перегонка бражки и получение сырого спирта;
3. завершающего – ректификация.
Этиловый спирт из пищевого сырья и древесины получают по одному и тому принципу путем сбраживания сахаров под действием ферментов дрожжей. Отличие состоит лишь в способах гидролиза полисахаридов сырья до сбраживаемых сахаров: крахмал пищевого сырья гидролизуют биохимическим путем с помощью ферментов (амилаз), а целлюлозу древесины - химическим способом, воздействуя на нее минеральными кислотами. Процесс же сбраживания гексоз в том и другом случае одинаков и может быть представлен следующей схемой:
гексозы-фосфорные эфиры-гексоз-фосфотриозы-фосфоглицериновая кислота-пировиноградная кислота-уксусный альдегид-этиловый спирт.
В основе производства этилового спирта из клубней картофеля лежат два биохимических процесса:
ü гидролиз (осахаривание) крахмала, содержащегося в сырье, и сбраживание образующихся сахаров в спирт и углекислый газ,
ü и физический процесс разделения жидкостей по точкам кипения.
Производство спирта из крахмалистого сырья складывается из следующих основных технологических процессов:
1. ♦ подготовки сырья - мойки, очистки от посторонних примесей;
2. ♦ тепловой обработки (разваривания) с водой при температуре 120-150°С и давлении не менее 588 кПа (6 атм) для разрушения клеточной структуры и растворения крахмала;
3. ♦ охлаждения разваренной массы;
4. ♦ осахаривания крахмала под действием амилолитических ферментов - а- и (З-амилаз и олиго-1,6-глюкозида-зы (декстриназы), содержащихся в солодовом молоке или чистой культуре плесневых грибов, в течение 5-10 мин при температуре 57-58°С;
5. ♦ сбраживания мальтозы и декстринов (после превращения их в мальтозу) в этиловый спирт и углекислый газ под действием ферментов дрожжей для получения зрелой бражки, содержащей 7-10% спирта;
6. ♦ выделения из бражки путем ее перегонки с паром в специальных колонках спирта-сырца, содержащего 88% об. этилового спирта и получаемые в процессе брожения примеси;
7. ♦ повторной перегонки спирта-сырца на ректификационном аппарате периодического или непрерывного действия для получения ректификованного спирта крепостью 96- 96,5% об. Спирт-ректификат получают также непосредственно из бражки на непрерывно действующих брагоректификационных аппаратах, где из спирта-сырца выделяют примеси.
Примеси являются вторичными и побочными продуктами спиртового брожения. Большинство их оказывает вредное воздействие на организм человека, и поэтому остаточное количество и состав примесей влияют на качество спирта-ректификата и вырабатываемых из него ликеро-водочных изделий. При общем содержании примесей в спирте-сырце 0,3-0,5% в их составе идентифицировано более 50 соединений, которые могут быть отнесены к одной из четырех групп химических веществ: альдегидам и кетонам, эфирам, высшим спиртам (сивушные масла) и кислотам.
Очистка (ректификация) спирта-сырца от примесей является обязательным условием последующего использования спирта для приготовления водок и ликеро-водочных изделий. Ректификация путем перегонки спирта-сырца основана на различных точках кипения при нагревании этилового спирта и загрязняющих его примесей. В зависимости от степени летучести эти примеси бывают головными, хвостовыми и промежуточными.
Головные примеси кипят при температуре ниже температуры кипения этилового спирта. Это альдегиды (уксусный и др.), эфиры (муравьиноэтиловый, уксуснометиловый, уксусноэтиловый и др.), метиловый спирт. К хвостовым относят примеси, кипящие при температуре выше температуры кипения этилового спирта. Это в основном сивушные масла, т. е. высшие спирты - пропиловый, изо-пропиловый, бутиловый, изобутиловый, амиловый, изоа-миловый и др. К хвостовым примесям относятся также фурфурол, ацетали и некоторые другие вещества.
Промежуточные примеси представляют собой наиболее трудноотделимую группу соединений. В зависимости от условий перегонки они могут быть и головными, и хвостовыми. В эту группу примесей входят изомасляноэтиловый, изовалерианоэтиловый, уксусноизоамиловый, изова-лерианоизоамиловый эфиры.
В некоторых случаях спирт-сырец перед ректификацией предварительно подвергают химической обработке для освобождения от примесей: раствором NaOH омыляют сложные эфиры и превращают их в соли летучих кислот; раствором КмnO 4 окисляют альдегиды в непредельные соединения.
Технологическая схема производства спирта-сырца из картофеля
Хранение и транспортировка картофеля
Под буртовое поле отводится ровная площадка с низким уровнем стояния грунтовых вод, имеющая естественную защиту от господствующих холодных (главным образом, северных) ветров.
Тип, размеры, способ укрытия буртов определяются местными условиями, а также качеством картофеля, закладываемого на хранение.
Подача картофеля из рештака на производство осуществляется гидротранспортом. Гидранты устанавливаются с интервалом 8¸15 м.
Картофелехранилище состоит из подработочного отделения и рештака.
Подработочное отделение – многоэтажное здание с подвалом, выполняется в железобетонном, металлическом каркасе или в кирпиче.
Рештак – бункерная заглубленная конструкция открытого или закрытого типа.
Рис. 2. Схема механизации картофелехранилища: а - загрузка хранилища; б - разгрузка хранилища; 1 - самосвал; 2 - приёмный бункер; 3 - лопастной транспортёр; 4 - загрузчик; 5 - выгрузной транспортёр (помещен в вентиляционном канале); 6 - сортировальная машина; 7 - ленточные транспортёры.
Подработка картофеля
Подработка картофеля заключается в отделении и удалении мусора от сырья, мойке и дроблении.
На транспортировку и мойку расходуется 700 – 800 %* воды по весу сырья.
Расход может быть снижен при повторном использовании воды.
Продолжительность пребывания картофеля в мойке – 10¸14 минут, остаточная загрязненность после мойки - 0,25 %.
Транспортировку картофеля на стадии подработки рекомендуется вести следующим оборудованием:
ü ленточными и винтовыми конвейерами,
ü элеваторами,
ü гидротранспортом.
Угол наклона ленточного транспортера не должен превышать 24°.
Степень измельчения картофеля должна характеризоваться полным отсутствием частиц, остающихся после промыва кашки на сите с диаметром отверстий 3 мм.
Потери на стадии подработки – 0,2 %.
Разваривание, осахаривание и охлаждение сырья
Водно – тепловая обработка сырья на действующих заводах принята непрерывным способом в агрегатах колонного типа.
Приготовление замеса предусматривается в смесителе – предразварнике. В смесителе поддерживается температура 40 – 45° - в предразварнике – 60 - 65° с выдержкой замеса 6 - 7 мин. Картофельная кашка нагревается не выше 45°.
При приготовлении замеса расход воды 2,5 - 3 литра на 1 кг зерна, что обеспечивает концентрацию сусла 16 - 17° по сахарометру.
Режим разваривания картофеля
Температура = 138°С
Продолжительность = 40 мин.
Осахаривание принято непрерывное с одноступенчатым вакуум-охлаждением.
Первая ступень охлаждения до температуры 60 - 62° происходит в испарителе при вакууме в пределах 0,08 - 0,081 МПа.
Для осахаривания крахмала применяется солодовое молоко или ферментные препараты.
Продолжительность осахаривания 15 мин. при температуре 58 - 60°.
Расход солодового молока на осахаривание составляет 15 - 16 % от массы крахмала сырья.
Вторая ступень охлаждения до температуры складки 18 - 20° производится в теплообменнике холодной водой с температурой 10 - 12°.
Применяются препараты микробных ферментов: α-амилазы и глюкоамилазы на стадиях разжижения, осахаривания и брожения.
В качестве осахаривающих материалов используются жидкие глубинные культуры микроорганизмов - продуцентов амилолитических ферментов, которые выращиваются в ферментных цехах при спиртовых заводах по соответствующим регламентам.
Начальная стадия разжижения крахмала происходит в смесителе при температуре 55 - 60° за счет действия α -амилазы ферментного препарата амилосубтилина Гх, дозируемого из расчета 1,5 ед. АС на 1 г условного крахмала.
Дальнейшее разжижение крахмала производится в аппаратах гидроферментативной обработки 1 ступени - ГДФО-1 при температуре 65 - 70° (при переработке кукурузы при 75°).
Продолжительность выдержки - 3 - 4 часа. Величина рН массы составляет 5,5 - 6,0.
Интенсивная клейстеризация крахмала происходит в аппарате гидроферментативной обработки 2-ой ступени ГДФО-2, разделенном на 3 отсека.
Первая секция - температура 68 - 70°,
время выдержки 15 - 16 мин.
Вторая секция - температура 72 - 75°,
время выдержки 15 - 16 мин.
Третья секция - температура 85 - 95°,
время выдержки 15 - 16 мин.
Осахаривание стерилизованной массы происходит в испарителе-осахаривателе, где масса смешивается с ферментным препаратом α -амилазы - амилосубтилином Гх.
Дозировка α -амилазы составляет 0,5 - 1,0 ед. АС/г условного крахмала сусла, продолжительность выдержки сусла при температуре 58 - 60° составляет 30 - 35 мин.
Приготовление дрожжей и сбраживание сусла
Производственные дрожжи
На спиртовых заводах при внедрении механико-ферментативного способа обработки крахмалистого сырья процесс дрожжегенерации заключается в разведении производственных дрожжей из чистой культуры или захоложенных засевных дрожжей.
Сбраживание
После подготовки бродильного аппарата начинается приток сусла, осахаренного a-амилазой и одновременно подача зрелых дрожжей. По заполнении бродильного аппарата на 20 - 25 % спускают всю глюкоамилазу, рассчитанную на бродильный аппарат.
Подачу глюкоамилазы производят в испаритель-осахариватель. Затем бродильный аппарат заливают суслом полностью и оставляют на брожение.
Сбраживание сусла, приготовленного по способу механико-ферментативной обработки сырья, осуществляется периодическим способом.
Расход дрожжей составляет 8 - 10 % по объему сбраживаемого сусла.
Брагоректификация и хранение спирта
Аспирация
Для обеспечения безопасности условий труда; а также пожаровзрывобезопасности при хранении и подработке зерна необходимо предусматривать аспирацию пылевыделяющего оборудования.
При проектировании аспирационных систем необходимо руководствоваться СНиП 2.04.05-91. Расчет и компоновка аспирационных систем выполняется согласно «Указаниям по проектированию обеспыливающих установок на элеваторах, зерноскладах и сушильно-очистительных башнях» и «Указаниям по проектированию аспирации мельниц, комбикормовых и кукурузообрабатывающих заводов» ЦНИИПромзернопроекта.
При аспирации зерноочистительных машин и транспортного оборудования средняя концентрация пыли в воздухопроводе до пылеотделителя - 3 - 6 г/м3.
При аспирации силосов, бункеров, весового оборудования средняя концентрация пыли в воздухопроводе - 0,5 г/м3.
Коэффициент пылеотделения циклонов типа ЦОЛ - 95 %,
типа БЦШ – 98 %.
Исключить возможность работы пылевыделяющего оборудования без пылеудаления, предусматривая обязательную блокировку электродвигателей вентилятора и аспирируемого оборудования с тем, чтобы пуск вентиляторов осуществлялся с опережением на 15 сек. от пуска технологического оборудования и на 2 - 3 мин. позднее его остановки.
Перечень используемого оборудования
1. Дробилка для картофеля: А1-ВДК; ДБ-6
II. Варочное отделение
2. Смеситель ВЛ.4-591.04
3. Аппарат гидроферментативной обработки ГДФО1 (1,2)
4. Аппарат ферментативной обработки ГДФО2
5. Трубчатый стерилизатор А2-ВРА-3000/5
6. Паросепаратор
7. Испаритель-осахариватель
8. Теплообменник 101М-01
III. Бродильно-дрожжевое отделение
9. Бродильный чан
Бродильный чан с выносным теплообменником F = 70 м2 10-1М-01
10. Дрожжанка
IV. Брагоректификационное отделение
11. Брагоректификационная установка производительностью дал/сут. условного спирта-сырца.
Технологическое оборудование и цеха спиртового завода
1. Приемное устройство для клубней картофеля с автотранспорта и ж. д. и весовая.
2. В производственном корпусе:
Подработочное отделение картофеля
Отделение разваривания и осахаривания
Бродильно-дрожжевое отделение
Брагоректификационное отделение
Спиртоприемное отделение
3. Спиртохранилище:
Спиртоотпускное отделение
Спиртохранилище
4. Цех ферментных препаратов:
Склад сырья
Отделение приготовления питательной среды
Ферментационное отделение
Отделение готовой культуры
5. Бардораздаточная
6. Хранение и подработка картофеля:
Буртовое поле
Отделение мойки картофеля
Дробильное отделение
Отделение приготовления замеса
7. Лаборатория
8. Административно-бытовой корпус
9. Подсобно-вспомогательные производства
Установка для извлечения спирта (ректификации)
Состав линии
ü Бражная колонна
ü Конденсаторы
ü Эпюрационная колонна
ü Ректификационная колонна
Холодильники
Материальный баланс процесса
Материальный баланс спиртового брожения имеет следующий вид:
СnН 2 nОn + 0,005 NН 3 - 0,04 X + 0,49 С 2 Н 5 ОН + 0,47 СО 2 .
биомасса
Энергия субстрата в процессе брожения распределяется так:
90% переходит в этанол и по 5% - в биомассу и теплоту.
Выход этилового спирта из картофеля, как правило, составляет 166 л/га.
Выход спирта в декалитрах из 1 т усл. крахмала картофеля
По схемам производства:
ü Периодической – 64,7
ü Полунепрерывной – 65,0
ü непрерывной – 65,7
ü непрерывной с мех.-фермент. Обработкой – 66,1.
Следует отметить идею японского ученого Ямомото – создание замкнутой безотходной системы получения этанола из картофеля. Ямомото экспериментально доказал, что полученный из микромицетов рода Rhizopus комплексный ферментный препарат, обладающий амилазной и пектиназной активностью, при добавлении к дрожжам хорошо конвертирует крахмал растертой массы катофеля в этанол. Процесс реализуется при рН 4,2 и температуре 25 ?С. В этой технологии не требуется разваривать картофель и отдельно осахаривать массу.
После мойки картофель измельчают на терке и проводят одностадийную ферментацию (рис. 3). Этанол дистиллируют, а барду вместе с ботвой направляют на метановое брожение. Биогаз используют для дистилляции этанола, а ферментированную жидкую фракцию после метанового брожения со всеми минеральными компонентами урожая возвращают на поле в качестве удобрения. Согласно данной технологии с 1 га поля можно получить 270 л этанола за один цикл. Из ферментированного субстрата с содержанием этанола 6-10% об. последний выделяют в перегонных аппаратах, получая технический продукт (сырец) с содержанием этанола 85 % об. После ректификации получают продукт, содержащий 96,5% этанола. В среднем для получения 1 л этанола тратится 4 кг пара. В скором будущем предполагается снизить расход пара до 2,2 кг.
| № | Содержание информации | Условное обозначение | Единица измерения | Принятые значения |
| 1 | g011 | доля по объему | 0,96 | |
| 2 | Содержание С2Н5ОН в ректификате | g401 | доля по массе | 0,945 |
| 3 | Норма расхода пара | К | моль Н2О / моль С2Н4 | 0,7 |
| 4 | Конверсия этилена | c | доля единицы | 0,055 |
| 5 | Селективность | j1 | доля единицы | 0,955 |
| 6 | Степень превращения конвертированного этилена в - диэтиловый эфир- ацетальдегид | доля единицы | ||
| 7 | Содержание инертов в циркуляционном газе | g51и | доля по объему | 0,16 |
| 8 | Количество свежей этиленэтановой фракции (базис расчета) | П | кг | 7900 |
| 9 | Доля отдуваемого газа, выходящего из сепаратора | g35и | доля по объему | 0,15 |
Характеристика и очистка сточных вод спиртового производства
Каждое спиртовое производство в зависимости от своей специализации характеризуется своими, присущими только данному производству, источниками образования сточных вод.
Поэтому, прежде чем описывать схемы очистки данной категории производств, приведу классификацию самих производств в зависимости от перерабатываемого и выпускаемого сырья.
По виду перерабатываемого сырья спиртовые заводы делятся на:
1. Перерабатывающие крахмалосодержащее сырье (картофель и зерновые культуры). Назовем условно эту категорию первой группой.
2. Ко второй группе относятся заводы, перерабатывающие мелассу (отход свекольного производства).
На спиртовых заводах, перерабатывающих крахмалосодержащее сырье (первая группа), организуют производство ферментных препаратов, кормовых дрожжей и сжиженной пищевой углекислоты.
Источники образования сточных вод на различных видах производств и системы производственной канализации
На спиртовых заводах первой группы сточные воды образуются:
1. при промывке и замочке зерна на солод;
2. при гидротранспортировке зеленого солода;
3. при увлажнении воздуха в увлажнительной камере солодовни;
4. при мойке солодовенных сит;
5. при мойке технологического оборудования;
6. при промывке фильтров установок химической водоочистки.
При переработке картофеля дополнительно образуются транспортерно-моечные воды.
На крахмалопаточном заводе сточные воды образуются:
1. при транспортировании и мойке клубней картофеля;
2. в результате многократной промывки крахмала и мезги;
3. при мойке технологического оборудования, сит;
4. при смыве фильтр-прессной грязи;
5. в процессе выпаривания и уваривания сиропа (конденсат вторичного пара):
6. при охлаждении продуктов, полупродуктов и машин.
В настоящее время сточные воды, образующиеся в производственных процессах на перечисленных заводах, отводят по двум раздельным сетям канализации:
ü По сети отработавших вод (от охлаждения производственных сред в аппаратах через поверхность теплообмена, подшипников, компрессоров и воздуходувных машин). При условии, что данная вода не подверглась в процессе теплообмена загрязнению посторонними примесями, ее используют повторно в системе оборотного водоснабжения после охлаждения и профилактической дезинфекции.
ü По сети производственных загрязненных сточных вод отводят воды со значительной концентрацией растворимых, коллоидных и взвешенных органических веществ, которые быстро забраживают и загнивают. Сюда относятся воды от мойки технологического оборудования и трубопроводов, полов, замачивания зерна на солод, его мойки и дезинфекции, лютерная вода, продувочный сброс транспортерно-моечных вод после многократного использования.
Кроме того, на заводах, перерабатывающих картофель, дополнительно устраивают канализационную сеть транспортерно – моечных вод, куда направляются сточные воды от гидравлического транспортера и от мойки клубней картофеля. Основными видами загрязнений этих вод являются взвешенные вещества (песок, земля и т.п.), а также растворимые составляющие почвы и поверхностные органические вещества клубней, количество которых резко возрастает при транспортировании и мойке поврежденных, загнивших или подмороженных клубней картофеля.
Характеристика сточных вод и методы их очистки.
Сточные воды спиртовых и ликероводочных производств
Сточные воды спиртовых и ликероводочных производств характеризуются следующими показателями, сведенными в таблицы 1,2.
Табл. 1. Характеристика сточных вод спиртовых заводов, перерабатывающих крахмалосодержащее сырье
| Вид производства | Т, ºC | Взвешенные вещества, Мг/л | ХПК, мг О 2 /л | БПКполн., мг О2/л | рН |
| При прямоточной системе водоснабжения | |||||
| 16 | 8800 | 1200 | 430-760 | 6,8 | |
| 37 | 450 | 600-1100 | 300 | 6,6 | |
| При оборотной системе водоснабжения | |||||
| Производство спирта из картофеля | 30 | 500 | 1300 | 700 | 6,5 |
| Производство спирта и зерновых культур | 36 | 430 | 600 | 500 | 5,8 |
Объем и концентрация производственных сточных вод при получении спирта представлены в табл. 22, составленной на основании «Рекомендаций по замкнутому циклу очистки и использования в обороте производственно-загрязненных сточных вод по бессточной схеме водоиспользования для спиртовых заводов, перерабатывающих крахмалосодержащее сырье».
Таблица 2
| Показатели | Размерность | Производство спирта из картофеля |
| Количество воды | м 3 /1000 дал | 146 |
| Взвешенные вещества | мг/л | 500 |
| Окисляемость | мг/л | 1900 |
| БПК5 | мг/л | 600 |
| БПКполн. | мг/л | 900 |
| рН | - | 7,0 |
| Температура | °С | 35 |
Как видно из приведенных выше данных, сточные воды спиртовых заводов характеризуются высоким содержанием взвешенных веществ и большим содержанием органических загрязнений.
На спиртовых заводах, перерабатывающих картофель, очистка воды осуществляется по двум самостоятельным линиям. Это линия по очистке транспортерно-моечных вод (сооружения механической очистки) и линия очистки производственных и бытовых сточных вод (сооружения биологической очистки).
В некоторых случаях производственные сточные воды крахмалопаточных заводов используют для орошения сельскохозяйственных угодий после предварительной механической очистки.
Очистка транспортерно-моечных вод
Очистка подобного рода сточных вод осуществляется путем отстаивания в сооружениях механической очистки. Для ускорения процесса осветления, осаждения взвешенных веществ и коррекции реакции среды в очищаемую воду периодически добавляют известь. После осветления сточные воды многократно возвращаются в гидротранспортер и используются для транспортирования клубней картофеля или сахарной свеклы. Для обновления транспортерно-моечных вод и восполнения их объема в мойку подают отработавшие воды в количестве 0,6-0,7 м2 на 1т перерабатываемого картофеля. Набор сооружений механической очистки стоков в данном случае представлен сборником загрязненных стоков, смесителем для добавления гашеной извести, песколовки и отстойника. При этом осадок из отстойника периодически удаляют гидростатическим напором или насосом в накопитель земли. Вода из накопителя земли собирается в колодцах и насосом подается на сооружения биологической очистки из расчета 10% находящейся в обороте, избыток воды возвращается в гидрогранспортер.
Очистка производственных загрязненных сточных вод
Сточные воды спиртовых заводов подвергают биологической очистке в естественных или искусственных условиях.
Схема биологической очистки спиртовых заводов, перерабатывающих крахмалосодержащее сырье:
Сточные воды предварительно поступают в биоочиститель, представляющий собой блок песколовки и биокоагулятора, куда непрерывно подается избыточный активный ил из вторичных отстойников и осветленная транспортерно-моечная вода из накопителя земли. Осветленная вода из первичных отстойников с концентрацией взвешенных веществ 100-120 мг/л поступает в двухступенчатые аэротенки, сблокированные со вторичными отстойниками каждый. При необходимости доочистки сточная вода из третичного отстойника подается на гравийно-песчанный фильтр (или фильтр с плавающей загрузкой из полиуретанового наполнителя) и далее в каскад биологических прудов с естественной или искусственной аэрацией.
Обеззараживание сточных вод производится жидким гипохлоритом натрия, получаемым из хлористого натрия (поваренной соли) путем электролиза.
Избыточный активный ил из вторичного и третичного отстойника и контактного резервуара подается насосом в биоочиститель и илоуплотнитель. Продолжительность уплотнения 7-8 часов. Уплотненные осадок и ил подаются на обезвреживание в дегельминтератор для обезвреживания их термической обработкой при температуре 70-75 ºС. Иловая вода из дегельминтезатора и илоуплотнителя подается в аэротенки, обезвоженный осадок подается в накопитель, а затем используется в качестве удобрения.
Отходы производства спирта из картофеля
Наряду со спиртом образуется ряд побочных спиртопродуктов и отходов производства:
Барда, представляющая собой водную суспензию органических остатков;
Головная фракция – этиловый спирт;
Сивушной масло;
Лютерная вода;
Шлам от промывок оборудования;
Углекислый газ.
Направление использования побочных продуктов решается в зависимости от места привязки типового проекта.
Барда используется на откорм сельскохозяйственных животных, используется для получения глицерина, бетаина, глютаминовой кислоты, а также в качестве питательной среды для выращивания кормовых дрожжей и получения кормового витамина В12. Из зрелой мелассной бражки отделяют сепарированием дрожжи, используемые в хлебопекарной промышленности.
Зернокартофельная барда является ценным кормовым продуктом, так как в ее состав входят белковые вещества, углеводы, органические кислоты, жиры, витамины, минеральные вещества и др. Ее используют на кормовые цели в натуральном виде, в качестве добавок к комбикормам и т. д.
Побочные продукты ректификации - головная фракция и сивушное масло - содержат ценные вещества. Головная фракция содержит до 90 об.% этилового спирта и около 2 - 6% примесей (в основном эфиры и альдегиды). В настоящее время из головной фракции получают ректификованный спирт и концентрат головной фракции, используемый в качестве источника углерода при выращивании кормовых дрожжей.
Сивушное масло является ценным продуктом, в состав которого входят в основном высшие спирты (изоамиловый, изобути-ловый, пропиловый). Сивушное масло разгоняют на составные компоненты и затем используют для синтеза душистых веществ и медицинских препаратов, в лакокрасочной, фармацевтической промышленности и др.
На спиртовых заводах также предусмотрено комплексное использование сырья и побочных продуктов производства. Наряду со спиртом выпускают жидкий или твердый диоксид углерода. Жидкий диоксид углерода находит широкое применение в производстве безалкогольных напитков, минеральных и газированных вод; его применяют при сварке, механической обработке металлов, для взрывных работ, огнетушителей и других целей. Твердый диоксид углерода (сухой лед) используется в качестве хладагента.
Основные вредные вещества, выделяющиеся в помещениях на спиртовых заводах:
ü Зерновая пыль,
ü углекислый газ,
ü пары спирта
Техногенное влияние – тепло.
Выбросы в атмосферу загрязняющих веществ
Таблица 3. Перечень загрязняющих веществ, взбрасываемых производством в атмосферу
| Наименование вредных веществ | ПДК ОБУВ мг/м3 | Класс опасности |
| Органическая пыль (зерновая) | 0,5 | 4 |
| Этиловый спирт | 5,0 | 4 |
| Пыль абразивов и металлов (по окислам железа) | 0,4 | 3 |
| Фреон | 100 | 4 |
| Аммиак | 0,2 | 4 |
| Окислы марганца | 0,01 | 2 |
| Формальдегид | 0,035 | 4 |
| Окись углерода | 5,0 | 4 |
| Окислы азота (по двуокиси азота) | 0,085 | 4 |
| Сернистый ангидрид | 0,5 | 3 |
| Сажа | 0,15 | 4 |
Таблица 4. Ориентировочные удельные величины загрязняющих веществ, отходящих от технологических процессов производства спирта.
| № | Наименование производственных отделений | Наименование загрязняющего вещества | Удельные показатели выбросов |
| 1 | Элеватор | органическая пыль | 0,0172 г/сек. на 1000 дал спирта |
| 2 | Производство спирта Дробильное отделение Приготовление спирта Обработка оборудования | органическая пыль этиловый спирт формальдегид | 0,18 кг/тыс. дал спирта 31,34 кг/тыс. дал спирта 0,0002 г/сек |
| 3 | Спиртохранилище с приемным и отпускным отделениями | этиловый спирт | 4,6 кг/тыс. дал спирта |
| 4 | Вспомогательное производство Холодильно-компрессорная станция Механические мастерские Сварочное отделение | аммиак (фреон) И кипящую при температуре 78,10С. В виде такого ректификата этиловый спирт обычно и употребляют в технике. 4.Физико-химическое обоснование основных процессов производства этилового спирта До недавнего времени производство этилового спирта основывалось на пищевом сырье – сбраживание крахмала из некоторых зерновых культур и картофеля с помощью ферментов, вырабатываемых дрожжевыми грибками. Этот...
Процесса, более высокий выход спирта. Недостатками прямой гидратации является частая замена катализатора и использование более дорогих концентрированных этиленовых фракций. Процесс синтеза этилового спирта прямой гидратацией этилена технически более прогрессивен, чем сернокислотной гидратацией, поэтому он получил значительно большее распространение в промышленности. Характерной особенностью...
Пищевой продукции, Главное управление федеральных таможенных доходов разъясняет следующее. В соответствии с Федеральным законом от 07.01.99 N 18-ФЗ "О государственном регулировании производства и оборота этилового спирта, алкогольной и спиртосодержащей продукции" (далее - Закон) предусмотрено лицензирование такого вида деятельности, как хранение этилового спирта, алкогольной и... Время является создание на каждом предприятии оборотного водоснабжения, которое позволит максимально снизить, потребление свежей воды из поверхностных и подземных источников. 3. ТЕХНОЛОГИЯ ВОДКИ 3.1. Принципиальная схема производства водки В настоящее время отечественные ликерно-водочные заводы вырабатывают следующие виды водок: Старорусская, Русская, Посольская, Пшеничная крепостью 40 ... |
В очень холодные зимы даже в хорошем погребе картошка подмерзает. Чтобы не выбрасывать овощи, можно приготовить брагу из картофеля, рецепт которой издавна применяется в российских деревнях. Известна такая технология и в Европе: знаменитый немецкий шнапс представляет собой не что иное, как продукт перегонки картофельного сырья.
Как подготовить картошку к сбраживанию?
При хранении овощей в клубнях происходит естественный процесс расщепления сложных сахаров (крахмала) до простых (глюкоза, фруктоза). Такие же процессы происходят и в зерне при прорастании. Осахаривание крахмала и заложено в процесс производства браги из картошки, хотя имеется ряд мнений, что самогон из такого сырья выйдет более низкого качества, чем зерновой.
При подмерзании клубней в погребе они становятся сладковатыми и практически не годятся в пищу. Вкус овоща меняется как раз из-за расщепления крахмалистых веществ: в картошке резко возрастает содержание глюкозы. Но если картофель свежий, без ярко выраженного сладковатого вкуса, для браги он не подойдет, так как дрожжи не смогут самостоятельно расщепить молекулы крахмала.
Обычное замораживание клубней проблемы не решает, так как расщепление крахмала начинается при медленном снижении температуры от примерно +5 °C до небольших отрицательных значений (-2 °C). Искусственно воспроизвести такой процесс довольно сложно, но при избытке картофеля можно использовать и клубни, благополучно перенесшие зимнее хранение.
Часть крахмала осахаривается даже в них, а остальное помогают расщепить ферменты солода, который добавляют в сусло.
Перед приготовлением браги овощи нужно тщательно вымыть и измельчить в кашицу. Этот процесс можно выполнить вручную, на терке, но легче использовать мясорубку. Перед тем как начинать измельчение овощей, нужно подготовить другие ингредиенты для браги:
- солод, пророщенное зерно;
- сахар (применяется не в каждом рецепте);
- дрожжи;
- кипяченую воду.
Желательно определить наличие нужных составляющих заранее, чтобы не пришлось отвлекаться при производстве сусла.
Приготовление браги традиционным способом
В деревнях для приготовления самогона всегда использовали только непригодную в пищу, подмороженную картошку из зимних запасов. Выбрасывать плоды своего нелегкого труда крестьяне не привыкли, поэтому даже такие овощи утилизировали с толком. Для традиционного картофельного самогона нужна именно перезимовавшая, немного подмороженная, сладковатая на вкус картошка из погреба. Купить такую можно ближе к весне на рынке.
Ведро картошки нужно хорошо промыть и удалить испорченные клубни. Если повреждения незначительны, можно срезать все потемневшие места до здоровой ткани. Позеленевшие картофелины использовать нельзя. Взвесить подготовленные овощи. Взять в 2 раза большее количество пророщенного зерна или солода. Вес дрожжей для браги должен составить примерно 10% от массы картофеля. Брожение в данном случае будет происходить без добавления сахара.
В большую емкость засыпать солод, измельченный картофель, влить столько воды, чтобы получилась жидкая масса. Консистенция ее должна напоминать кисель.
Воду нужно предварительно вскипятить и охладить до температуры около +70 °C.
Подготовленное сусло должно остыть до едва теплого состояния.
После этого в массу можно ввести дрожжи, растворенные в небольшом количестве теплой воды. Обычно используют хлебопекарные брикетированные, в свежем или замороженном виде. Быстродействующие дрожжи (в пакетиках) для этой цели не подходят.
Важным нюансом при постановке браги является выбор емкости. Она должна быть примерно на 1/3 больше, чем объем полученного сусла. Картофельная брага активно бродит в течение 7-10 дней, образует много пены и способна перелиться через край посуды. О ее готовности можно судить по прекращению выделения пены, осветлению жидкости и характерному вкусу, присущему продуктам брожения. Если используется бутыль с гидрозатвором, то прекращается выделение пузырей газа из трубки.
Другие рецепты картофельной браги
Если картофель не подмерз, крахмалистые вещества можно превратить в декстрины. Это достигается путем воздействия высоких температур, то есть клубни нужно просто сварить до готовности. Для этой цели подходит и вполне пригодная в пищу картошка, и немного испорченные овощи, которые можно обрезать и очистить. При желании можно утилизировать и мелкие клубни, которые не используются для приготовления блюд.
На основе вареной картошки готовят немецкий шнапс. Нужны следующие ингредиенты:
- картофель — 5 кг;
- солод — 1 кг;
- вода кипяченая, горячая — 4–5 л;
- дрожжи хлебопекарные — 50 гг.;
- сахарный песок — 1,5–2 кг.
Картофель моют и ставят варить «в мундире» и без соли. После того как клубни будут готовы, надо слить с них воду и раздавить в пюре, не остужая. Развести картофельную массу кипятком до получения жидкой болтушки. Остудить примерно до +50 °C и всыпать солод. Перемешать и оставить настояться в течение 2–3 часов, не позволяя остыть. Перелить в бутыль, наполняя ее только на 2/3 объема.
Охладить до едва теплого состояния (+25…+30 °C).
Дрожжи растворить в небольшом количестве теплой воды и ввести в сусло. Брожение развивается примерно через 12 часов, но может вскоре ослабеть. При желании получить более крепкую брагу на выходе, следует добавлять сахар порциями по 0,5 кг через день. За 7–8 дней бражка достигнет крепости около 15% об. Перегнать ее можно обычным способом, получив на выходе около 1,5 л самогона крепостью примерно 60% об. Продукт рекомендуется очистить древесным углем (не активированным), легче всего пропустить жидкость через фильтр «Барьер».
Еще один рецепт браги из картофеля основан на действии ферментов проросшего зерна. Для его изготовления нужно за 2–3 дня до постановки браги прорастить овес, ячмень или пшеницу. Зерно хорошего качества нужно сильно смочить чуть теплой водой, тонким слоем выложить в противень или ящичек, накрыть влажной салфеткой и поставить в теплое место (+30 °C).
Если зерно будет подсыхать сверху, то нужно добавлять совсем немного теплой воды, чтобы оно оставалось влажным. Прорастание начнется примерно через сутки, но для самогона необходимо, чтобы появились белые ростки длиной около 2 мм и множество корешков. Такое зерно будет активно способствовать разложению крахмала и декстринов.
На 1 ведро картофеля (примерно 8 кг) потребуется:
- проростков — 4 кг;
- воды — 25 л;
- дрожжей — 150–200 гг.
Если зерна получилось больше чем нужно для приготовления самогона из картофеля, то его можно высушить и смолоть в кофемолке.
Это обычный зерновой солод, который часто используется для добавления в домашний квас.
Картофель нужно очистить, удалить подгнившие части и повреждения от насекомых. Сварить клубни в небольшом количестве воды до готовности и растолочь в пюре не сливая. Обрабатывать нужно до образования тягучей массы. Охладить до +60…+65 °C.
Проростки смолоть в мясорубке и добавить в охлажденное пюре. Дать смеси настояться в тепле примерно 12 часов. Остудить до +25 °C, влить кипяченую теплую воду, ввести хлебопекарные дрожжи. Перелить в бутыль или другую подходящую емкость. Брожение происходит в течение 7–8 дней, после чего жидкость можно перегнать.
Для изготовления браги традиционно используется картошка низкого качества: подмороженная, мелкая, подгнившая. Из-за особенностей сырья самогон может иметь неприятный запах. Это устраняется при помощи вторичной перегонки или очистки угольным фильтром «Барьер». Продукт, полученный из картофельной браги, по качеству мало отличается от зернового или приготовленного на основе сахара и дрожжей.
На сегодняшний день имеется большое количество рецептов самогоноварения в домашних условиях. На вкус влияет выбранный продукт для приготовления алкогольного напитка. Самогон из картофеля, приготовленный в домашних условиях, считается одним из самых популярных вариантов. Такое сырье содержит высокое количество углеводов, а это свою очередь несет большую пользу.
Если в складском помещении имеется большое количество картофеля, то это станет идеальным вариантом приготовления самогона в домашних условиях. Зачастую дачники собирают много урожая и не знают, куда деть лишнюю продукцию, следовательно, картофель можно применить для изготовления самодельного алкогольного напитка.
Конечно, самогон из картофеля не является каким-то изумительным и новым изобретением. Если же владельцы решили выбросить овощную культуру, то уж лучше использовать в более практичных целях. Свежесть картофеля влияет на вкус самогона, поэтому следует приготавливать напиток только из осеннего урожая . Многие любители самогоноварения не берут этот факт во внимание и занимаются изготовлением напитка из несвежих овощей.
Технология приготовления может быть разной. Все зависит от набора ингредиентов. Существует два рецепта: простой и сложный
. В первом варианте понадобится растительное сырье, сахар и дрожжи - на приготовление этого самогона уйдет минимальное количество времени и средств.
Во втором случае используется овес, хмель, подсластители и пивные дрожжи. Этот процесс изготовления браги для самогона довольно трудоемкий и требует больших затрат времени.
Допускается использовать картошку, которая хранилась в специально отведенном месте, например, в погребе или холодильнике. Это верный путь к успеху приготовления качественного самогона. Потому что в прохладных местах картофель не теряет свои важные элементы и витамины, это очень важно при самогоноварении. Еще один главный фактор - это сладкий вкус хранящихся овощей.
Если нет такой возможности, чтобы хранить картошку в подвале или погребе, то перед самим приготовлением картошка помещается в морозильную камеру на несколько дней. Рецепт имеет свои нюансы, ведь в процессе брожения крахмал преобразовывается в сахар, в этом случае потребуется мука. Тем не менее, не желательно использовать старые овощи. Как говорилось, на вкус влияет свежесть.
Способы приготовления
Существует четыре популярных рецепта, которые используются многими самогонщиками. Для более качественного приготовления желательно применять приведенную ниже дозировку.
На картофеле
Одним из самых знаменитых методов приготовления считается «Бабка» . В этом рецепте картофель является самым основным компонентом. Чтобы приготовить такой самогон, понадобятся следующие ингредиенты:
- полкилограмма дрожжей;
- 25 литров кипяченой воды;
- 1 килограмм муки;
- 20 килограмм картофеля.
Кроме муки, допускается включать в рецепт различный солод, например: рожь, ячмень или пшеницу. Это необходимо для расщепления картофельного крахмала. Далее, вырабатывается сахар, и совместно с дрожжами образовывается спирт. Рецепт браги на картошке :
После полной готовности выполняется перегон браги на самогонном аппарате.
Картофель и овес
Этот рецепт не подразумевает применение сахара . Такой алкогольный напиток получится «на любителя». Самогон не будет иметь сладкий вкус. Для приготовления самогонки на овсе и картофеле понадобится:
- 1,5 кг дрожжей;
- 10 кг картошки;
- 6 кг овса;
- 35 л воды.
Технология приготовления самогона из хлеба в домашних условиях:
После брожения следует перегнать брагу.
С хлебом и сахаром
Этот рецепт не менее популярный и не требует большого количества времени на приготовление. Он несложный и в основном состоит из картофеля, хлеба и сахара.
Потребуются следующие ингредиенты :
- 4 булки;
- 2 кг картофеля;
- 750 грамм молока;
- 5 кг дрожжей;
- 5 кг сахара;
- 25 л кипяченой воды.
Процесс приготовления :
В конце процедить и перегнать на самогонном аппарате.
С пшеничным зерном
Такой интересный рецепт состоит в основном из пшеничного зерна и картофеля . Этот напиток придется по вкусу любителям домашнего алкоголя. Чтобы приготовить низкокачественную водку, следует использовать следующие ингредиенты:
- 8 кг картошки;
- 100 грамм дрожжей;
- 4 кг пшеничного зерна;
- 25 л кипяченой воды.
Кроме пшеницы, допускается применить овсяное и ячменное зерно. Рекомендуется приобрести бутилированную воду, которую необходимо вскипятить. Технология приготовления браги из картошки для самогона:
После недели настаивания выполняется двойной перегон браги.
Процесс перегона браги
Эта процедура необходима для того, чтобы домашний напиток получился качественнее. Процесс помогает снизить концентрацию вредных сивушных масел и вывести мутноватый оттенок.
Первый перегон
Почти все самогонные аппараты имеют одинаковый принцип работы
. В емкость наливается брага, и при кипячении происходит процесс испарения. В дальнейшем брага поступает по змеевику в охладитель.
В отдельную емкость сливаются образовавшиеся пары, которые преобразовываются в конденсат. Для кипения браги приемлемая температура составляет от 78 до 83 градусов. Зачастую вскипяченная брага может выбрасываться в змеевик в большом количестве. Чтобы этого не происходило, самогонный аппарат не стоит полностью заполнять.
Процесс выгонки останавливается тогда, когда в жидкости набралось 50% спирта. Чтобы точно определить спиртовую величину, используется бытовой спиртометр.
Второй перегон
При вторичном перегоне устраняются практически все вредоносные сивушные масла. Первичный перегон не справится с этим делом. Только после второй выгонки можно добиться получения высококачественного напитка с низким содержанием ацетона.
Способы очистки :
- в морозильной камере;
- с помощью обезжиренного молока;
- марганцовкой;
- обычной содой;
- активированным или древесным углем из березы.
Наиболее приемлемый способ очистки - это добавление молока . Рецепт простой: на 3 л самогона пригодится 0,5 л молока. Затем вся масса тщательно перемешивается и помещается в прохладное место, чтобы получившиеся хлопья полностью опустились на дно. В окончании выполняется процеживание с помощью марли.
Разбавление водой
После полной очистки предоставленными выше методами в обязательном порядке образовавшийся спирт надо размешать с водой
. Необходимо получить содержание спирта на 30 градусов. Опытные самогонщики советуют заливать алкоголь в воду, а не наоборот. Только так можно избежать помутнения напитка и снижения градуса.
Вторичный выгон самогона делается в обязательном порядке, и получившаяся жидкость смешивается с водой. Если этого не сделать, то нужного эффекта не добиться. Второй перегон не имеет отличий от первого выгона. Процесс полностью идентичен. Самогон разбавляется только с кипяченой водой. Если влить сырую воду, то все испортится.
Эти выводы были сделаны на многолетнем опыте самогоноварения. Поэтому следует прислушаться к мнениям экспертов:
- Необходимо тщательно перемешивать сахар в бражке. Не стоит наливать сильно горячую воду, иначе дрожжи не дадут достаточного эффекта. Поэтому приемлемая температура составляет 40 градусов.
- Все соединения аппарата проверяются на наличие прочности. Нередко случалось, что самогонщик не придавал этому значению, и в итоге происходила течь.
- Не следует подвергать брагу высокой температуре кипения.
- Самым лучшим средством для очистки самогона считается молоко. Но рекомендуется использовать только обезжиренное.
- Чтобы адсорбировать оставшиеся вредные элементы, в напиток необходимо добавить дубовую кору. Кроме того, алкоголь приобретет цвет коньяка.
Такие рецепты не считаются самыми лучшими среди всех вариантов самогоноварения. Они не блистают отменными вкусовыми показателями. Картофель содержит малое количество сахара, а те способы, в которых он не используется, сказывается на результате приготовленного самогона. Алкоголь на картофеле уступает по вкусу традиционному домашнему напитку, в котором имеется большая концентрация сахара.
Этот самогон не такой плохой, если соблюдать все правила приготовления и дозировку ингредиентов. Рецепт необходимо внимательно изучить и проанализировать. Чтобы повысить вкус и качество алкогольного продукта, следует выполнять метод двойного перегона - так советуют бывалые самогонщики. Помимо этого, качественной должна быть не только картошка, но и самогонный аппарат. Все же лучше применять те рецепты, в которые включен сахар. Он придаст сладости напитку и повысит качество.
Внимание, только СЕГОДНЯ!
