Спирт өндіру технологиясы

Спирт өндіруде оңай өніп-өсетін беттік ашытқы саңырауқұлақтарды қолданады. Қазір ашу процесі жүретін барлық ендірістерде микроағзалар «таза» күйінде, яғни басқа микроағзалардың қоспасынсыз қолданылады. Бұл өндірістің өнімділігін арттырады.

Құрғату дақылдық сұйықтықты қайта өңдеудің қарапайым әдістерінің бірі болып табылады. Құрғату өнімді таза түрінде бөліп алмай-ақ вакуум-буландырушы құрылғыларда жасалынады. Дақылдық сұйықтық паста тәріздес күйге немесе құрғақ затқа дейін концентрленеді. Бұл әдіс мал шаруашылығында лизин - азықтық аминқышқылын және азықтық В₂ және В₁₂ витаминдер концент-раттарын алуда, өсімдік шаруашылығында биотыңайтқыштар және биопестицидтерді, тері өңдеу өнеркәсібінде ферменттер және т.б. алуда қолданылады [6].

                                                                                                                                                                                                            7 
2.2 Спирттің ашытқыларын дайындау

 

 

Ашытылу мен тыныс  алуы бұл диссимиляциялық екі  түрі. Ашыту көмірсутектер біртіндеп  спиртпен СО2 айналғанда ашытқы жасушаларының  анаэробты зат алмасуы болып  табылады, және тыныс алудан ерекшелігі-ол сол субстрат тотығымен СО2 мен  Н2О дейін тотығуы.

Амин қышқылдарынан  пайда болған амиакпен ашытқы саңырауқұлақтар  қоректенеді де ортада сивуш майлары  жинала береді. Ашытқы саңырауқұлақтарымен  қатар, кейбір мукор тобына жататын  зең саңырауқұлақтар мен бактериялар  спирттік ашу процесін жүргізеді. Алайда олардың әрекетінен пайда болған спирт мөлшері, ашытқы саңырауқұлақтары қолданғандарға қарағанда, анағұрлым аз болады.

Ашытқыш саңырауқұлақтарын  адам баласы қолданөсіріп, өте ерте кезеден өз мақсатына пайдалана  білген. Осымен қатар табиғатта жабайы ашытқыш саңырауқұлақтар да кездеседі. Олар ауыл шаруашылық өнімдерін зақымдап едәуір зиянын тигізеді. Ашытқыш саңыруауқұлақтарының адам баласына пайдакелтіретін түрлерін мәдени ашытқыш саңырауқұлақтар деп атаймыз. Бұлар өнеркәсіпте кеңінен қолданылады. Олар қантты ашытып, көмір қышқыл газы менспирт түзеді. Олардың бұл қасиеті нан және түрлі спирт, түрлі шараптарды, сыраларды, сүт тағамдарын даярлаудақазір кеңінен қолдануда.

Ашытқыш саңырауқұлақтарда  белок пен витаминдер (В, Д, Е) мол болады. Сондықтан оларды қазір тамақ және мал азығы мақсатында кеңінен қолданады.

Ашытқыш саңырауқұлақтар көбінесе бүршіктену арқылы көбейеді. Бұлар  спора түзу және жәй бөліну арқылы сирек көбейеді. Олардың кейбір тпотары  жыныстық жолмен көбейе береді.   

Бүршіктеніп көбейгенде, алдымен аналық тошадан төмпешік пайда болады да, кейіннен ол үлкейіп бүршікке айналады. Бұдан кейін жас клетка аналық организмнен мүлдем бөлініп кетеді. Қолайлы жағдайда бүршіктену ек сағатқасозылады. Көмірсу мен азот қоректік заттарына бай ортада ашытқыш саңырауқұлақтардың бүршіктенуін жәй биологиялық микроскоппен де көруге болады. Спорамен көбею оларда жынысты  және жыныссыз жолдармен жүреді. Ашытқыш саңырауқұлақтар торшасындағы споралардың саны екіден он екіге дйеін барады.

Спирттік ашу технологиясында ашытқының таза дақылы қолданылады. төменгі және жоғарғы ашыту рассаларын ажыратады. Төменгі ашыту рассасына көптеген шарап және сыра ашытқылары жатады, ал жоғарғы ашыту рассасына -спирттік, наубайханалық және кейбір сыра ашытқылары жатады. Төменгі ашытқылар 6-10°С активті, ал жоғарғылары 14-25°С тем-ператураға бейімделген. Ашытқылар қышқыл ортада (рН 4-6) жақсы дамиды және активтігін 10-15% спирт ерітіндісінде сақтайды. Жоғарғы ашытқылар ашыту процесі кезінде жоғары мөлшерде көбік түзеді, СО₂ бөлінеді, ашытқы массасы өзі көпірген сұйықтықтың үстіне шығады. Төменгі ашытқылардың                                                                

қатысуы арқылы ашыту  процесі бірқалыпты жүреді, ашытқы клеткасының массасы ыдыстың  төменгі жағында қалады. [7]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                                                                                     9 
                                                           2.3 Спирттің жіктелуі

 

Спирттер гомолгтық қатардың алғашқылары  - метанол мен этанол – қолданыста кең таралған спирттер. Эколог мамандарының қөқарастары бойынша бұл қосылыстар болашақта энергия көзі болып, көлік отындарын ауыстырады. Себебі, метанол мен этанол көлік двигательдерінде жанғанда, моторлы отындарға қарағанда зиянды заттарды өте аз бөледі. 

Метанол. Метанол целлюлозды-қағаз өнеркәсібі (58г/л), фенолформальдегидті смола (25г/л), лак, бояу өндірістері қолданған су құрамынан табуға болады. Алкагольсіз сусындарды көп пайдаланғанда ағзада күніне 250 г метанол түзілуі мүмкін. Өйткені, бұл сусындарды тәттілендіру үшін сахароза орнына аспартам (сластилин) қосады, ол ағзада биотрансформацияланып метанол түзеді [4].

Метанол су көздеріне  түскен жағдайда тотығып, судағы ерігішті оттегінің мөлшерін азайтады. Метанол концентрациясы 4 мг/мл-ден асқанда өзен - күлдердің экологиялық жағдайына әсер етеді, ал 200 мг/л-ден асса биологиялық белсенді микроағзалардың белсенділігін төмендетеді.

Метанол – нерв жүйесіне, көз жүйкелеріне және тор қабығының қантамырына әсер ететін әте күшті у болып табылады. Ағзаға түссе тотығып, формальдегид пен құмырсқа қышқылы түзіледі, соның әсерінен ацидоз пайда болып, қан оттегімен толық қанықпай, көптеген тотығу - тотықсыздану процестері бұзылады. Бұл затпен уланған жағдайда метанол ағзадан 5-8 күн ішінде шығады, оның 50-70% -ы өкпе арқылы өзгеріссіз шығарылады.

Өндірістік масштабта спирттер химиялық, фармацевтикалық және тағамдық өнеркәсіптерде қолданылады, биоотын ретінде энер-гетикалық ресурс тұрғыдан да маңызды.

Тағамдық  саласында спирттік ашыту процесі  шарап жасау, сыра дайындау, этанол өндіру, нан пісіру негізіне жатады.

Этил. Этил спиртінің жергілікті, рефлекторлы және резорбтивті әсерлері бар. Медициналық практикада негізінен жергілікті әсеріне орай қолданады. Кейбір жағдайларда сырқаттардың реконвалесценция кезінде тәбетін күшейтіп, ас жолдарының жұмысын қалпына келтіру үшін ас шарабы, сыра, қымыз түрінде аз мөлшерде береді. Кризистік жағдайларда этил спиртін парентералды қоректендіру қоспасымен (тәулігіне 50-70г) береді [6]. Ағзада тотығу барысында 100г этанолдан 700ккал энергия бөлінетіні белгілі. Қызыл шарапты аз мөлшерде (50мл абсолютті спирт күніне 2-3 рет есептеу бойынша) тромбоциттердің агрегациясын азайтып, төмен тығыздықты атерогенді липопротеиндер, 2 типті қант диабетінде қант деңгейі азайып, атеросклерозға қарсы тұратын жоғары тығыздықты липопротеиндер көлемін арттырады.

 

 

 

 

                                                                                                                                                                                        10

 

Бензоспирт. Биоэтанол немесе бензоспирт автокөліктер үшін жанармайы ретінде қолданылады. Оның өндірісі үшін көмірсуға бай ауыл шаруашылық өсімдіктер қолданылады. Крахмал және қант кіретін шикізаттар спирт өндіру технологиясында алғашқы болып қолданылды.

Мысалы, тәулігіне 1 млн. литр биоэтанол өндіру үшін зауытқа 200 жұмыс күніне ауданы 40 мың га. қант құрағының өнімі керек. АҚШ-та шамамен  жыл сайын 100 млн. тонна қағаз қалдығы қайта өндіріледі, егер де оны мотор спиртін алуға жұмсағанда, онда сол елдің бензинге сұранысы 15% төмендейтін еді.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                                                                                          11

 

3 Ашытқыдан таза спиртті алу технологиясы

 

Ашытқыда спирттің концентрациясы аз болады және ол  8…10% қана құрайды. Әртүрлі себептерге байланысты таза спиртті бірден алу мүмкін болмай отыр. Сондықтан да үй жағдайында немесе спирт шығаратын зауыттарда ашытқыдан таза спирт алудың негізгі екі кезеңі қарастырылған.

Бірінше кезең – дистилляциялау. Бұл процесс арқылы ашытқыдан 30…40% спирта-сырца алуға болады.

Екінші кезең –  ректификациялау. Ректификациялаудың колондары арқылы  30…40% спирта-сырцадан 96% таза спирт алуға болады.

 

 

 

 
 
 
1- сурет. Дистиллятордың құрылымы мен жұмыс істеуі

 

 

 

Дистиллятор 1- булауға  арналған куба ыдыстан және 4-салқындатушы-конденсатордан тұрады. Куба 2-өңдеуге жіберілген сұйықтықпен  толтырылады. Бұл өңдеуге арналған өнім 3-қыздырғыш аппараттармен жұмыс істейді. Салқындатушы-конденсатордан үнемі салқындатқыш су тамшылайды. Жұміс істеудің тиімділігін арттыру үшін патрубканың тік жағында 7-термометр орналастырылған. Термометр будың температурасын өнемі көрсетіп отырады.

Дистиллятор келесідегідей процесс бойынша жұмыс істейді. Кубадағы өңдеуге жіберілген шикі өнім қайнағанға дейін қыздырылады. Кубадан шыққан бу салқындатқыш-конденсаторға жіберіледі. Алынған 6-дистиллет, 5-қабылдау ыдысына  құйылады [7].

 

                                                                                                                                                                                         12

 

 

3.1 Ректификация қондырғысы және оның жұмыс істеу принциптері

 

Ректификация – коллондық  аппараттар арқылы жылу алмасу процесі. Коллонды процесте сұйықтық тізбектеліп түтікше арқылы жүреді. Ректификациялауды басқаша айдау арқылы тазарту деп те айтады. Ректификацияны жүргізудің негізгі мақсаты таза өнім алу. Ректификация арқылы ашыртқыдан 90-95 пайыз таза өнім алуға болады. Ректификациядағы ең маңызды бөлік – ректификациялық колондар болып табылады. Ректификациялық қондырғының сызбасы төмендегі 2-суретте көрсетілген.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2-сурет. Ректификациялауға арналған аппарат: 1-куба және ректификациялық коллоналар; 2- конденсатор; 3- патрубков; 4- сұйықтық; 5-жылытушы; 6-термометр; 7- дистиллятор; 8- қабылдаушы ыдыс; 9-ректификациялық бөлік; 10- колонаның басың; 11- түтік; 12- жылуды сақтаушы; 13- ішкі элеметтер; 14-салқындатқыш; 15- реттегіш

 

Дистилляторда өңделген сұйықтықтың көлемі 120 мл жетсе, онда кубадағы қалған сұйықтықтың (судың) көлемі 80 мл құрайды. Спиртті алуда, яғни ректификациялау процесіндегі температуралардың өзгерісі 7-суретте көрсетілген. 3-суретте 4-көлделең аумақта (tД=const) өзгерісін қарауға болады [8].

 

 

 

3-сурет. 4-компонентті сұйықтықты ректификациялауда температураның өзгеруі

 

Ректификациялық процесс  атмосфералық 760мм.рт.ст қысыммен жүреді. Алайда оның әртүрлі компонентерегі қысымы әртүрлі өзгеріске ұшырайды.Мәселен:

№ Жеке компоненттер                 tк,Со     Саны мл      Саны, %

1  ацетон                                       56,2          20               16,7  
2  метил спирті                            64,7          30                25,0  
3  этил спирті                               78,1          50                41,7  
4  су                                              100         20+80             16,7

Сондықтан да әртүрлі компонетті ректификациялағанда жеке-жеке жасау барынша таза өнім алуға мүмкіндік берері қақ [9].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                                                                                                        14

 

3.2 Ректификациялы камералы  аппараттың қызметі

 

Бұл құрылым аз ғана көлемдегі (1-1,5л) спиртті ректификациялауға

арналған. Аталған құрылым 1-шикі (тазаланбаған) спирттен; 3-спирттің буын салқындатын тоңазыт- қыштан, 2-ректифика-

циялық камерадан, 8- байланыстырушы

турбалық зажимнан, 5-спиртке  арналған балаудан, 9-жоғарғы қақпақ, 10-зажим, б-термометр; 7-шлангтен тұрады

 

 

 

 

 

 

 

4-сурет. Ректификациялық камералық аппарат

Қайнатылған спирттен шыққан бу жоғарыға көтеріліп тоңазытылып және ректификацияланады да конденсирацияланады. Ректификациялық камерадан шыққан сұйықтық арнайы тесік арқылы төменде орналасқан ыдысқа құйылады. Камерадан 1 және 2 спирттік ертінділер бірнеше мәрте төмен-жоғары жіберіледі. Бұл өз кезегінде спирттің ректификациялану процесін жоғарлатады. Ректификациялық процесс 10-12 сағаттарға созылады.