Биоэтанольные, спиртовые заводы

Производство этилового спирта (этанола) является важной составляющей в мировом промышленном производстве. Производят из любого сырья, которое содержит полисахариды, дисахариды и моносахариды. Этанол разделяют по видам в зависимости от конечной цели дальнейшего использования: ректификат, дегидратированый, спирт-сырец, дистилляты. Ректификованный этанол используют для производства алкогольных напитков (водка, настойки), фармацевтике, парфюмерии. Дегидратированый спирт используют в основном для производства топлива (Е5-Е85). Спирт-сырец и дистилляты используют для производства виски, коньячных спиртов, бренди, коньяка, текилы, рома и т.д. Качество этанола (концентрация примесей и органолептическая оценка) регламентируется соответствующими нормативными актами (EN, ГОСТ, ДСТУ и т.д.)

Ниже приведен пример технологии производства этанола из крахмалсодержащего сырья.

Приемка и подготовка зерна к переработке

Зерно принимается на выгрузочное устройство. Все сырье, которое поступает на предприятие, очищается от органических и минеральных примесей. Этот процесс осуществляют на зерноочистительных машинах различного типа.

Измельчение зерна

Эффективность переработки сырья при гидроферментативной обработке зависит от степени его деструкции. Для измельчения зерна рекомендованы к применению устройства (дробилки), гарантирующие помол 96…98 % — проход через сито с диаметром отверстий 1 мм.

Приготовление замеса

Эта операция производится путем смешивания полученного помола с водой в специальном устройстве, которое установлено непосредственно над сборником для приготовления замеса. В этом сборнике происходит активное перемешивание среды при помощи перемешивающего устройства (мешалки) различной конструкции и конфигурации. Температура замеса поддерживается путем использования для его приготовления фильтрата барды и/или горячей воды. На этой стадии начинается процесс набухания крахмальных зерен и разрежения крахмала сырья вследствие действия разрежающего ферментного препарата — Альфа-Амилаза, содержащего термостабильную α-амилазу.

Гидродинамическая и ферментативная обработка замеса

Основной процесс распада и декстринизации крахмала проводится в двух последовательно соединенных аппаратах, снабженных устройствами для перемешивания. Температурный режим обработки замеса на этой стадии поддерживается автоматически путем подачи пара в барботер аппарата ГДФО №1. С аппарата ГДФО №1 через переливной трубопровод сусло поступает в аппарат ГДФО №2 и далее в отделение ферментации.

Дрожжегенерация

Данный процесс состоит из двух этапов:

  • разведение чистой культуры (сухих) дрожжей (лабораторная стадия);
  • выращивание производственных дрожжей

Также возможно использование сухих дрожжей непосредственно в процессе ферментации.
Выращивание производственных микроорганизмов длится до накопления продукта в них в пределах 3,0-4,5% об., что соответствует видимой плотности производственных микроорганизмов - 2/3 - 1/2 от начальной концентрации сухих веществ в сиропе.
Перемешивание среды в производственных аппаратах при выращивании - сокращает продолжительность процесса почти вдвое.
сева, а оставшийся объем передают на ферментацию.

Ферментация

Основными продуцентами спирта при переработке крахмалосодержащего сырья являются микроорганизмы Sacharomyces cerevisiae. Для выращивания производственных микроорганизмов используют охлажденную разваренную массу после гидродинамической ферментативной обработки добавляют ферментный препарат глюкоамилазного действия.

Ферментация предусматривает процесс накопления алкоголя в бражке в специальных аппаратах (ферментерах) и реализовывается в батарее ферментеров периодического или непрерывного действия.

Продолжительность ферментации зависит от способа ее проведения, вида и качества сырья, концентрации сусла, температуры среды, дозирования ферментного препарата и составляет 48…72 часа.

Дистилляция и ректификация

Бражку после подогрева в подогревателе бражки и отделения углекислого газа в сепараторе СО2 направляют на питательную тарелку бражной (дистилляционной) колонны, далее — БК.

В БК происходит отделение летучей части бражки от нелетучей. Бражка, освобожденная от летучей части, выводится с нижней части БК в виде послеспиртовой барды. С ней отводятся экстрактивные вещества, взвешенные, значительное количество воды и хвостовых примесей. Летучая часть бражки, содержащая этиловый спирт, воду, сопутствующие летучие примеси, в виде бражного дистиллята направляют на тарелку питания эпюрационной (гидроселекционной) колонны, далее —ЭК.

В ЭК выделяются головные примеси в виде ФГЭС (фракция головная этилового спирта) и из нижней части выводят эпюрат, который подают на питательную тарелку ректификационной колонны, далее — РК.

В РК происходит дальнейшая очистка с выделением головных, концевых примесей — в виде непастеризованого спирта, и промежуточных примесей — в виде сивушного масла и укрепления (концентрация) этанола до нормируемых показателей.. Из нижней части РК выводится лютерная вода, обогащенная хвостовыми примесями, а из верхней части отбирают ректифицированный спирт

Для получения спирта высокого качества («Люкс») ректификованый спирт направляют на питательную тарелку колонны окончательной очистки (метанольную)– далее ККО. В ККО происходит окончательная очистка спирта от концевых примесей в виде непастеризованого спирта и промежуточных примесей в виде части спирта, отбираемого из куба ККО. Из верхней части ККО отбирают ректификованный спирт.

Для увеличения выхода спирта, относительно теоретического, сивушную фракцию, ФГЭС, непастеризованый спирт направляют в сборник и затем на питательную тарелку разгонной колонны – далее РзК.

В РзК спирт извлекается из смеси сивушной фракции и ФГЭС и концентрируют примеси в виде СЭАК – сивушно-эфиро-альдегидного концентрата. Кубовый остаток РзК (содержанием алкоголя 6…12% об.) направляют в БК.

Дегидратация

Для получения дегидратованого этанола используют процесс адсорбции на молекулярных ситах. Спирт сырец направляю поочередно в специальные емкости, заполненные специальной насадкой. Проходя через слой насадки этанол, освобождается от влаги и конечное содержание воды сокращается до 0,05% об.

Мебранная очистка послеспиртовой барды (DDGS)

Вся барда из БК последовательно поступает на:

  • декантерную установку, где происходит ее разделение на фильтрат барды и кек
  • мембранную установку, где происходит выделение из фильтрата барды дрожже-белкового концентрата (ДБК)

Отсепарарованый кек и ДБК смешивают с получение белково-витаминного концентрата (БВК).
БВК далее сушат и в сухом виде направляют в склад и на реализацию, а очищенный фильтрат барды после рН коррекции используют для приготовления замеса.

Сушка БВК

Для сушки БВК использовать воздушно-сушильный агрегат, использующий в качестве теплоносителя острый пар, природный газ или твердое топливо.