Технология пищевых производств

Извлечение спирта из бражки и его очистка

Получаемая в результате брожения зрелая бражка имеет сложный состав. Кроме воды и спирта она содержит различные органические и неорганические соединения: сахара, декстрины, минеральные вещества, летучие соединения (эфиры, спирты, альдегиды, кислоты) и др. Состав и содержание примесей за­висит от вида сырья, его качества, режимов его переработки в ходе технологического процесса.

Для выделения спирта из бражки и его очистки применяется ректификация. Ректификацией называется процесс разделения смеси, состоящей из двух или большего числа компонентов, ки­пящих при разных температурах. При кипении такой смеси ком­понент с более высокой упругостью пара (более летучий) пере­ходит в паровую фазу в относительно больших количествах, и паровая фаза обогащается более летучим компонентом. Тем­пература кипения этого компонента при постоянном давлении ниже. Поэтому при кипении смеси летучих компонентов паровая фаза обогащается компонентом, имеющим более низкую темпе­ратуру кипения. В водно-спиртовом растворе упругость паров спирта при любой температуре значительно выше упругости на ров воды. Вследствие этого содержание спирта в парах больше чем в кипящем водно-спиртовом растворе.

При кипячении зрелой бражки и конденсации выделяющихся паров (перегонка) получают продукт, называемый спиртом-сыр цом. Спирт-сырец содержит около 0,5% различных летучих при месей (спирты, альдегиды, эфпры и кислоты). Процесс ОЧИСТКІ спирта-сырца от примесей называется ректификацией. Примесі спирта-сырца по степепи летучести можно разделить на тр группы: головные, хвостовые и промежуточные. К ГОЛОВНЫМ ОТ­НОСЯТСЯ более летучие, чем этиловый спирт, компоненты, темпе ратура кипения которых ниже температуры кипения этилового спирта (уксусный альдегид, уксуспометиловый и уксусноэтило вый эфпры). Хвостовыми примесями называют менее летучи компоненты, чем этиловый спирт, имеющие более высокую тем пературу кипения. К хвостовым относится ряд спиртов (пропи ловый, изопропиловый, изобутиловый, амиловый и др.), полу­чивших название сивушных масел. Промежуточными считаются примеси, которые в зависимости от условий ректификации могут быть или головными или хвостовыми (изомасляноэтиловый, изо - валерианоэтиловый эфиры).

Очистка спирта от примесей путем перегонки основана на различии коэффициентов их испарения. Коэффициентом испаре­ния называется отношение концентрации данного вещества в па­ровой фазе к концентрации в жидкой фазе. Коэффициенты ис­парения отдельных примесей отличаются один от другого и из­меняются в зависимости от содержания этилового спирта. Для •определения возможности очистки этилового спирта от примесей необходимо сравнить коэффициент испарения примесей с коэф­фициентом испарения этилового спирта. Отношение коэффици­ента испарения какой-либо примеси, содержащейся в спирте - сырце Кп, к коэффициенту испарения этилового спирта Кэ. с на зывается коэффициентом ректификации

При коэффициенте ректификации, равном единице, перегонка неэффективна, так как дистиллят после нее остается без изме нения. Если коэффициент ректификации больше единицы, то в дистилляте больше примесей, чем в первоначальной смеси Если коэффициент ректификации меньше единицы, то в дистил ляте меньше примесей, чем в перегоняемой смеси. Для головных примесей коэффициент ректификации больше единицы, для хво стовых — меньше.

Получение спирта-сырца из бражки осуществляется на перё гоиной установке, состоящей из ректификационной колонны, де флегматора и холодильника. Установки могут быть одно - ил двухколонными. Колонна представляет собой вертикальный ци­линдр, разделенный по высоте горизонтальными перегородками (тарелками). В нижней части колонны, называемой бражной, происходит выделение спирта из бражки, а в верхней части (спиртовой) укрепляются водно-спиртовые пары. Процесс идет следующим образом. Зрелая бражка подается в дефлегматор, нагревается и стекает на верхнюю тарелку бражной части ко­лонны, в которую снизу поступает пар для нагрева бражки. Образующиеся пары поднимаются вверх и обогащаются спир­том, а бражка по мере стекания освобождается от спирта. Браж­ка, выходящая из нижней части колонны и не содержащая спирта, называется бардой. Поднимающиеся в колонне водно - спиртовые пары проходят через тарелки, обогащаются спиртом и с верхней тарелки спиртовой колонны поступают в дефлегма­тор, где частично конденсируются. Полученный в дефлегматоре конденсат, называемый флегмой, стекает па тарелки спиртовой колоины. Таким образом, водно-спиртовые пары из бражной колонны проходят через слой флегмы, находящейся на тарелках спиртовой колонны. Спиртовые пары, несконденсировавшиеся в дефлегматоре, поступают в холодильник и конденсируются.

Полученный спирт-сырец должен удовлетворять определен­ным требованиям по органолептической оценке (внешний вид, вкус, запах), по содержанию примесей и этилового спирта. Кре­пость спирта-сырца должна быть не менее 88 об.%.

Очистку спирта-сырца от примесей производят в настоящее время преимущественно на ректификационных установках не­прерывного действия, в которых спирт-сырец освобождается от примесей в соответствии со значеннями коэффициентов испаре­ния. Такие установки используются на ликеро-водочных заводах, где основным сырьем является спирт-сырец.

Ректификованный спирт в настоящее время на спиртовых заводах получают непосредственно из бражки на брагоректифи - кациопных установках косвенного действия. В установку входят три колонны: бражная, эпюрациоиная и ректификационная, В бражной колонне из бражки выделяют этиловый спирт и лету­чие примеси, в эпюрацнонной отделяют головные примеси, в рек­тификационной получают ректификованный спирт. В состав установки входят две дополнительные колонны — сивушная н окончательная. Сивушная колонна предназначена для выделения фракции высших спиртов (сивушное масло) и их концентрации, а окончательная колонна — для дополнительного освобождения этилового спирта от примесей.

На установке косвенного действия процесс ректификации осуществляется следующим образом. Бражку подогревают до 90°С в бражном подогревателе и подают на верхнюю тарелку бражной колонны, в которую снизу поступает греющий пар. Пары, поднимающиеся из бражной колонны, поступают в кон - деисатор через бражный подогреватель, где отдают тепло по­ступающей в бражную колонну зрелой бражке. В конденсаторе пар полностью конденсируется и полученный конденсат крепо­стью 45—55 об.% поступает в эпюрационную колонну.

Пары из эпюрационной колонны поступают в дефлегматор, где частично конденсируются, флегма (конденсат) возвращается в колонну, а несконденсировавшиеся пары поступают в конден­сатор, в котором полностью конденсируются. Полученный кон­денсат (головная фракция) выводят через холодильник. Из ниж­ней зоны эпюрационной колонны отводят спирт-эпюрат крепо­стью 40 об. о/о и направляют его в ректификационную колонну. Спиртовые пары направляются в верхнюю часть колонны, а жидкий ректификованный спирт крепостью 96,2—96,5 об.% отбирают с четвертой—шестой тарелок (считая сверху), подают на холодильник, а затем через контрольный снаряд — в спирто - лриемное отделение. С нижних тарелок ректификационной ко­лонны отбирают сивушные масла.

Для улучшения качества ректификованного спирта устанав­ливают колонну окончательной очистки, на которой выделяют из ректификованного спирта остатки примесей. В этом случае ректификованный спирт из ректификационной колонны подают на шестую тарелку (считая сверху) колонны окончательной очистки. Поднимающиеся в колонне пары поступают в дефлег­матор и конденсатор. Конденсат, содержащий выделенные го­ловные примеси, направляют в верхнюю часть эпюрационной колонны, а ректификованный спирт отбирают из нижней части колонны окончательной очистки и через холодильник и конт­рольный снаряд направляют в спиртоприемиое отделение.

Количество выработанного спирта в спиртовом производстве определяют по объему безводного спирта при температуре + 20°С. При помощи мерников объемом от 250 до 1000 дал[2] определяют объем спирта и по содержанию этилового спирта, т. е. крепости, находят количество безводного спирта. Содержа­ние этилового спирта в водно-спиртовых растворах определяют специальными ареометрами-спиртомерами.

В зависимости от степени очистки спирт этиловый ректифи­кованный, предназначенный для пищевых целей, выпускается I сорта, высшей очистки и экстра. Спирт I сорта и высшей очистки вырабатывают из зерна, картофеля и мелассы. Спирт экстра вырабатывают из кондиционного зерна. В ректификован­ном спирте I сорта содержание этилового спирта не менее 96,0 об.°/о, примесей — 0,1 г/л. Спирт высшей очистки содержит этилового спирта не менее 96,2 об.%, примесей — 0,05 г/л. Рек­тификованный »спирт экстра должен содержать не менее 96,5об. % этилового спирта и не более 0,01 г/л примесей.