Испытание и сертификация пищевой продукции

    — культивирование дрожжей;

    — сбраживание осахаренной массы;

    — перегонка бражки;

    — ректификация спирта.

    Стадия  разваривания крахмалосодержащего  сырья паром повышенного давления может быть заменена гидроферментативной  обработкой замеса с помощью бактериальной  осамилазы при температурах клейстеризации крахмала 60...90 °С.

    Получение спирта из мелассы включает меньше технологических стадий:

    — подготовка мелассы к сбраживанию;

    — культивирование дрожжей;

    — сбраживание мелассного сусла;

    — извлечение спирта из бражки;

    — очистка спирта.

    Основное  различие технологического процесса при  переработке крахмало- и сахаросодержащего  сырья состоит в подготовке сырья  и приготовлении питательной  среды (субстрата) для сбраживания  дрожжами в спирт.

    Технологический процесс на брагоректификационных  установках дифференцирован по стадиям, которые осуществляются последовательно  в отдельных колоннах:

    — в бражной (перегонка бражки с получением бражного дистиллята и отводом барды в виде отхода производства);

    — в эпюрационной (выделение из бражного дистиллята или спирта-сырца и концентрирование головных примесей и их отбор с фракцией головного этилового спирта — побочным продуктом производства);

    — в ректификационной (концентрирование спирта и его пастеризация, а также выделение в процессе концентрирования спирта промежуточных примесей в виде сивушных фракций);

    — в сивушной или экстрактивно -ректификационной (концентрирование сивушного масла и выделение его в виде товарного побочного продукта производства);

    — в колонне окончательной очистки (дополнительная очистка ректификационного спирта с отводом на повторную ректификацию спиртовых фракций с примесями);

    — в колонне для выделения спирта из головной фракции (выделение из головной фракции и концентрирование метанола, альдегидов и сложных эфиров).

    Характеристика  комплексов оборудования. Линия начинается с комплекса оборудования для мойки, очистки и измельчения крахмалосодержащего сырья, в состав которого входят картофелемойки, камнеловушки, водоотделители, барабанные камнеловушки, дробилки для измельчения картофеля и зерна, а также измельчители для тонкого измельчения зернового сырья.

    В состав линии входят комплекс, состоящий  из установок для тепловой обработки  крахмалосодержащего сырья —  смесителей предразварников, варочных аппаратов и паросепараторов, аппаратов  гидродинамической обработки замеса, обеспечивающих различные схемы  разваривания.

    Следующим в линии является комплекс оборудования для охлаждения и осахаривания заторов, в состав которого входят аппараты с непрерывным осахариванием  и вакуум -охлаждением, аппараты с  двухступенчатым вакуум -охлаждением, а также аппараты с непрерывным  охлаждением и осахариванием  при атмосферном давлении.

    Комплекс  оборудования для брожения и культивирования  дрожжей состоит из бродильных аппаратов  и устройств для мойки, спиртоловушек  и дрожжевых аппаратов.

    В линии для производства спирта из мелассы комплекс оборудования состоит  из рассиропников, аппаратов для  размножения дрожжей и пеноловушек, а также устройств для отбора проб, измерения расходов мелассы  и контроля плотности рассиропки.

    Ведущий комплекс оборудования в линии предназначен для перегонки и ректификации спирта. В его составе имеются  брагоректификационные и ректификационные установки, установки для получения  безводного спирта, холодильники и  кипятильники брагоперегонных аппаратов, вспомогательное оборудование ректификационных установок, а также оборудование для учета и хранения спирта.

    На  рис. представлена машинно-аппаратурная схема линии производства спирта из крахмалосодержащего сырья с  использованием механико-ферментативной обработки.

    Рис. Машинно-аппаратурная схема линии  производства этилового ректификационного  пищевого спирта

    Устройство  и принцип действия линии. Измельченное зерно после молотковой дробилки 3 поступает в смеситель 5 через  лоток 2, где смешивается с теплой водой температурой 60...65 °С и α -амилазой ферментативного препарата, поступающего из расходного сборника 1. Соотношение  зерна и воды, поступающих в смеситель, составляет 1 : 3, а температура замеса поддерживается на уровне 50...55 °С. Продолжительность пребывания замеса в смесителе 5 составляет 10... 12 мин. В смесителе 5 происходит начальная стадия разжижения крахмала и растворения сухих веществ, а также обеспечивается нормальная текучесть массы за счет действия α-амилазы.

    При переработке картофеля измельченная на молотковой дробилке 4 картофельная кашка также подается в смеситель 5, где смешивается в нем с  жидким ферментным препаратом.

    Из  смесителя 5 зерновой замес насосом 7 подается на контактную головку 6, где  подогревается из распределителя 10 паром до 70...72 °С, и далее в аппараты 8 и 13 гидродинамической и ферментативной обработки I ступени, объем которых  обеспечивает выдержку в нем замеса не менее 3,5...4,0 ч. После заполнения аппарата примерно на 1/3 подключается циркуляционный контур, включающий центробежные насосы 14 и 15, обеспечивающие перемешивание  массы в аппарате при ее температуре 65...70 °С. Во время гидродинамической  обработки сырья происходит дальнейшее разжижение, растворение крахмала и  сухих веществ зерна за счет действия α-амилазы.

    При переработке измельченный картофель, смешанный с α-амилазой, закачивается насосом 7 через контактную головку 6 в аппараты 8 и 13. Далее процесс  осуществляется по параметрам, применяемым  при переработке зерна.

    Ферментативно-тепловая обработка сырья осуществляется следующим образом. Замес или  картофельная кашка из аппаратов I ступени 8 и 13 с помощью дозировочных устройств 9 и 12 отводится в горизонтальный, разделенный на три отсека аппарат 11 гидродинамической и ферментативной обработки II ступени, снабженный мешалками 16.

    В первой секции аппарата 11 крахмалосодержащая масса выдерживается при перемешивании 15... 16 мин при 65...72 °С, после чего перетекает через переливное отверстие во второй отсек, нагревается в нем острым паром из распределителя 10 до 72...75 °С и выдерживается 15... 16 мин. В третьем  отсеке температура массы путем  подачи в нее пара поднимается  до 85...95 °С.

    Хорошо  разжиженная и гидролизованная  крахмалосодержащая масса из аппарата 11 насосом 17 закачивается через трубчатый  стерилизатор 20 и регулирующий клапан 19 в паросепаратор 25, из которого отводится  на осахаривание. Учитывая, что на заводах  часто перерабатывается некачественное дефектное сырье, требующее более  высокой температуры стерилизации, предусматривается контактная головка 18. В этом случае вторичный пар  из паросепаратора 25 направляется в  первый отсек аппарата 11.

    В процессе осахаривания стерилизованная  масса в испарителе -осахаривателе 23 смешивается с глюкоамилазой, поступающей  из расходного сборника 22 через дозатор 21, и выдерживается при 55 °С в течение 30...35 мин. Основное количество формалина, подавляющее развитие кислотообразующих  бактерий при сбраживании, подается из сборника 24.

    Сусло из испарителя - осахаривателя 23 плунжерным насосом 26 закачивается в теплообменный  аппарат 27 и после охлаждения до температуры складки 18...20 °С поступает в бродильные аппараты 31 и 33, где сбраживается непрерывно-поточным способом. При этом способе приготовленные в дрожжанках 28 дрожжи поступают во взбраживатель 29, откуда подаются в головной бродильный аппарат 31. Сбраживаемое сусло из головного бродильного аппарата 31 последовательно по переточным трубам поступает в бродильные аппараты 33. Из последнего бродильного аппарата зрелая бражка насосом 38 подается на перегонку в дефлегматор ректификационной колонны 43. Насосами 30 и 32 сусло удаляется из бродильных аппаратов на случай дезинфекции. Из выделившегося при брожении диоксида углерода спирт улавливается в спиртоловушке 34.

    Выделение спирта из бражки и очистка спирта-сырца (ректификация) от примесей производится в брагоректификационном вакуумном  аппарате, который состоит из трех колонн: брагоэпюрационной 55, эпюрационной 48 и ректификационной 42, теплообменкой  аппаратуры, сборных емкостей, насосного  хозяйства и системы КИПиА.

    В дефлегматоре 43 бражка нагревается  теплом конденсации спиртовых паров  ректификационной колонны 42 до 40...50 °С. Из теплообменника бражка поступает  в дефлегматор эпюрационной колонны 46, догревается в нем водно-спиртовыми парами эпюрационной колонны 48 до 50...55 °С и переходит в дополнительный подогреватель бражки 49, где ее температура  за счет утилизации тепла не сконденсировавшихся  в дефлегматоре-испарителе 56 водно-спиртовых  паров брагоэпюрационной колонны 55 доводится до 70...75 °С. Окончательный  догрев бражки до 85...90 °С осуществляется в подогревателе бражки 50.

    Нагретая  бражка из теплообменника 49 поступает  в сепаратор 52, освобождается от диоксида углерода в конденсаторе 53 и из него дополнительным насосом 51 подается на верхнюю тарелку брагоэпюрационной  колонны 55. Колонна 55 состоит из 34 тарелок, 18 из которых расположены в отгонной части колонны, 11 — в эпюрирующей  и 5 (пеноулавливающие) — над эпюрирующей  частью колонны. Эпюрирующая и отгонная части брагоэпюрационной колонны 55 разграничены между собой цилиндрической-обечайкой  с патрубком для отбора эпюрированных  водно-спиртовых паров.

    В эпюрирующей части колонны 55 из бражки отгоняется часть спирта с сопутствующими спирту головными и промежуточными примесями, который в виде парового потока поступает в межтрубное пространство испарителя, испаряет лютерную воду, конденсируется и поступает в коллектор бражного дистиллята 56.

    Эпюрированная бражка переходит в отгонную часть  брагоэпюрационной колонны 55, где  из нее полностью отгоняется спирт. Барда отводится в теплообменник 58, где отдает тепло бражке и охлаждается  до 70...75°С. Колонна 55 работает при давлении 150... 170 кПа.

    Эпюрированные водно-спиртовые пары из брагоэпюрационной  колонны 55 через пеноловушку 54 поступают  в кипятильник 50, обогревая при  этом эпюрацион-ную колонну. Конденсат  эпюрированных паров и кипятильника 50 направляется на 10-ю или 15-ю тарелку  эпюрационной колонны 48. Бражной дистиллят из коллектора 56 поступает на 20-ю и 25-ю тарелки эпюрационной колонны 48.

    Эпюрационная  колонна 48 содержит 39 многоколпачковых тарелок, из которых 20...25 работают в  режиме выварки примесей, 6...11 — в  режиме гидроселекции примесей и 8 —  на концентрирование примесей. Работает колонна при давлении 50...65 кПа. Конденсат  с дефлегматора 46 и избыток дистиллята из конденсатора 47 и спиртоловушки 45 возвращаются на верхнюю тарелку  колонны для ее орошения флегмой. Лютерная вода в колонну 48 подается насосом 41 из сборника лютерной воды 40.

    Эпюрат  из эпюрационной колонны 48 поступает  на 16-ю тарелку ректификационной колонны 42. Ректификационная колонна 42 состоит из 81 многоколпачковой тарелки, 16 из которых работают на отгонку  спирта, 10... 15 — на пастеризацию спирта и 55 — на укрепление спирта. Колонна  снабжена дефлегматором 43, конденсатором 44 и спиртоловушкой 39. Не выделенные в эпюрационной колонне 48 примеси  конденсируются в нижней части ректификационной колонны 42 и отводятся с 7... 10-й  тарелки из паровой фазы. Ректификационная колонна 42 орошается флегмой из дефлегматора и конденсаторов 44 и 39. Отбор ректификационного  спирта производится с 72...75-й тарелок  ректификационной колонны 42. Ректификационная колонна 42 работает при давлении 50... 70 кПа. Отбор головной фракции этилового  спирта производится из дополнительного  конденсатора 45 эпюрационной колонны 48, откуда фракция отводится в  сборник головных фракций.

    Вакуум  в колоннах 55, 46 и 42 создается вакуум-насосом 35. В вакуумную систему входит барометрический конденсатор 37, где  в качестве абсорбера используется 10-тарельчатая царга с многоколпачковыми  тарелками. Вода, поступающая на орошение в барометрический конденсатор 3 7, отводится в сборник барометрической  воды 36. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Заключение