Производство этилового спирта

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Откуда берется этиловый спирт

Пищевой спирт образуется при сбраживании простых сахаров дрожжами (приготовление бражки). Аналогичный процесс происходит при изготовлении вина, поэтому первое имя этилового спирта - винный спирт.

САХАР (1кг) + ДРОЖЖИ > СПИРТ (0, 639л)

Если спирт получают не из сахара, а из сахаросодержащего сырья (виноград, сахарная свекла, топинамбур и т.д.), то, зная сахаристость продукта (процентное содержание сахара в продукте), можно легко определить и выход спирта.

Чаще спирт получают из крахмалосодержащего сырья (зерно, картофель и т.д.). Тогда в технологическую цепочку приготовления спирта добавляется процесс осахаривания крахмала - превращения крахмала, содержащегося в сырье, в сахар под воздействием температуры и определенных ферментов (например, солода - пророщенного зерна, или промышленных ферментов - альфаамилазы, глюкоамилазы, амилосубтилина Г3х или Г18х совместно с глюкаваморином).

КРАХМАЛ (1кг) + ФЕРМЕНТ > САХАР (1,11кг)

Практический выход спирта на 10…15% меньше теоретического. Такие потери считаются нормальными и связаны, главным образом, с «недобродом» (неполным сбраживанием) сахара, с «неправильным» брожением (образованием при сбраживании кроме спирта различных побочных веществ), а также с прямыми потерями спирта при перегонке и ректификации.

Выход спирта из различных видов сырья при 15%-ных потерях

2. Как извлекают чистый спирт

Концентрация спирта в бражке мала и составляет 8…10%. По многим причинам сразу извлечь из нее чистый спирт невозможно. Поэтому в домашних условиях, как и на промышленных спиртовых заводах, чистый спирт из бражки получают в два этапа:

1 этап - дистилляция. Получение 30…40% спирта-сырца («самогона») из бражки с помощью обычных самогонных аппаратов - «грубое» выделение спирта из бражки с сопутствующими ему летучими примесями.

2 этап - ректификация. Получение чистого спирта-ректификата из 30…45% спирта-сырца на ректификационных колоннах - четкое выделение фракции этилового спирта из многокомпонентной самогонной смеси.

3. Устройство и работа дистиллятора

Рис. 1

Принципиальная схема простейшего дистиллятора представлена на рис. 1. Дистиллятор состоит из испарительной емкости - куба 1 и конденсатора-охладителя 4, которые соединены между собой наклонным патрубком. Куб заполнен перерабатываемой жидкостью 2, нагрев и испарение которой осуществляется нагревателем 3. Через конденсатор-охладитель постоянно протекает охлаждающая вода (показана стрелками). Для удобства работы с дистиллятором в вертикальной части патрубка может быть установлен термометр 7, который регистрирует температуру паров, направляющихся на конденсацию.

Дистиллятор работает следующим образом. С помощью нагревателя кубовая жидкость доводится до кипения. Образовавшийся в кубе пар по патрубку попадает в конденсатор-охладитель 4, где происходит его конденсация и охлаждение. Полученный дистиллят 6 стекает в приемную емкость 5.

Даже среди специалистов, давно занимающихся самогоноварением, часто бытует заблуждение, что, повторив этот процесс многократно, можно в конечном итоге получить чистый спирт. Действительно, после минимум 9-кратной перегонки можно получить спиртосодержащую жидкость с показаниями по спиртомеру 94-95%. Однако после разбавления такого «спирта» водой Вы опять получите тот же самогон. Весь фокус заключается в том, что многократная перегонка только уменьшает количество воды в дистилляте - повышает его крепость, но не способна провести отделения спирта от сопутствующих ему вредных примесей с температурой кипения, близкой к спиртовой.

Список аналогичных заблуждений, относящихся к «хитростям», «тонкостям» и «секретам» процесса самогоноварения, можно продолжать до бесконечности: стабилизация температуры в кубе, водяная баня, «гусь» перед охладителем и т.п.; но все равно получение действительно пищевого и чистого спирта-ректификата возможно только в ректификационной колонне.

4. Устройство ректификационной колонны

Рис. 2

Ректификационная установка периодического действия (принципиальная схема представлена на рисунке 2) состоит из испарительной емкости (куба) 1 и ректификационной колонны, установленной вертикально на горловине куба. Куб заполнен перерабатываемой жидкостью 2, темп испарения которой задается нагревателем 3. Ректификационная колонна включает в себя высокую ректификационную часть (царга или царги) и головку с системой теплообменников, охлаждаемых проточной водой. Царга ректификационной колонны представляет собой трубу 4, покрытую снаружи теплоизоляцией 5 и заполненную внутри контактными элементами 6. Головка колонны состоит из системы патрубков, к которой в соответствии со схемой рисунка подсоединены: термометр 7, дефлегматор (конденсатор паров) 8, регулятор отбора 9 и концевик (охладитель дистиллята) 10.

Штуцер 14 предназначен для выхода неконденсирующихся газов и подключения ректификационной установки к вакуумной системе.

Манометрическая трубка 13 предназначена для измерения перепада давления (?P) на ректификационной колонне во время ее работы. По перепаду давления удобно определять момент захлебывания колонны и определять оптимальную паровую нагрузку.

5. Работа ректификационной колонны

Ректификационная колонна работает следующим образом. Нагреватель 3 обеспечивает постоянный темп испарения кубовой жидкости 2 (самогона). Образующийся в кубе пар проходит сквозь контактные элементы 6 царги и попадает в дефлегматор 8, где происходит его полная конденсация. Основная доля этого конденсата (называемого флегмой) возвращается в ректификационную часть колонны для смачивания (орошения) контактных элементов 6. А малая часть конденсата отбирается, проходит через концевик 10 и в виде охлажденного дистиллята 12 стекает в приемную емкость 11. Соотношение между флегмой и отбираемым дистиллятом называется флегмовым числом и является одним из главных режимных параметров ректификационной колонны.

По всей высоте ректификационной царги на ее контактных элементах происходит процесс тепломассообмена между стекающей вниз флегмой и поднимающимся вверх паром. В результате этого в головке колонны накапливается в виде пара и флегмы самый легкокипящий (с наименьшей температурой кипения) компонент перерабатываемой жидкости, а следом за ним сверху вниз по высоте ректификационной колонны сама собой выстраивается «номерная очередь» из разных веществ. «Номер» в этой очереди - температура кипения каждого компонента, возрастающая вниз по ректификационной царге.

Способность колонны организовать такую очередь с четкими границами между компонентами зависит от числа теоретических тарелок (ТТ), реализованных в царге. Количество ТТ зависит от типа контактных элементов 6 и, естественно, от высоты ректификационной царги.

Так, например, для получения спирта-ректификата из бинарной (двойной) смеси чистых компонентов спирт+вода требуется всего 9-10ТТ. Но для выделения чистого (без сопутствующих примесей) спирта-ректификата из многокомпонентной - самогонной смеси (более 200 разных веществ) требуется не менее 35ТТ, а это 70-160 сантиметров высоты ректификационной царги.

С помощью регулятора 9 осуществляется медленный и последовательный отбор веществ из колонны в соответствии с их очередностью. Номером отбираемого в каждый момент вещества является его температура кипения, которая регистрируется с помощью термометра 7. При ректификации спирта для гарантированного сохранения «порядка» в «очереди» рекомендуется не менее трех частей конденсата отправлять в качестве флегмы обратно в колонну, и только одну его часть в виде дистиллята отбирать. Так реализуется флегмовое число, равное 3. При случайном или намеренном увеличении отбора флегмовое число уменьшается, тепломассообменный процесс нарушается, а сложная ректификационная установка начинает работать как банальный «самогонный аппарат».

Рис. 3

На рисунке представлен типовой график изменения температуры по времени при правильно проводимой ректификации спирта из самогона. От 60°C до 78°C - отбор головных фракций (эфиры, ацетоны, альдегиды, легкие спирты). Затем четкая «полка» температуры 78°C соответствует отбору чистого спирта-ректификата. От 78°C до 100°C - отбор хвостовых фракций (сивушные масла, тяжелые спирты, вода). Последняя часть графика обычно не реализуется, т.к. для экономии времени и энергии процесс ректификации прерывают на окончании спиртовой «полочки», а все хвостовые фракции с водой оставляют в кубе.

Способ получения ректификованного спирта

Изобретение относится к спиртовой промышленности. Способ предусматривает вываривание спирта из бражки в бражной колонне с переходом этилового спирта и сопутствующих примесей в бражной дистиллят с паром из этой колонны, очистку бражного дистиллята от головных и промежуточных примесей, включая компоненты сивушного масла, в эпюрационной колонне с подачей горячей воды на ее верхнюю тарелку, ректификацию эпюрата в спиртовой колонне с отбором фракций сивушного масла, сивушного спирта и непастеризованного спирта, разгонку фракций головных и промежуточных примесей этилового спирта в разгонных колоннах. Этиловый спирт дополнительно очищают в отгонных частях эпюрационной и разгонной колонн путем отбора фракций сивушного масла из паровой фазы тарелок их средних зон, а также от органических кислот и других хвостовых примесей, которые отводят с лютерной водой из кубов эпюрационной и разгонной колонн, эпюрат укрепляют, отбирают из жидкой фазы нижних тарелок выварной части эпюрационной колонны и направляют на тарелку питания ректификационной колонны, из жидкой фазы нижних тарелок выварной части разгонной колонны выводят фракцию этилового спирта и подают на питательную тарелку эпюрационной колонны, фракции из конденсаторов ректификационной, метанольной колонн и спиртоловушки чистых погонов направляют на тарелку питания дополнительной колонны, из конденсатора которой отбирают концентрат головных примесей, а кубовую жидкость подают на тарелку питания ректификационной колонны. Изобретение обеспечивает получение ректификованного спирта повышенного качества и снижение затрат на его производство, рис. 4, табл. 1.

Изобретение относится к способам получения пищевого ректификованного спирта.

Известен способ получения ректификованного спирта, предусматривающий вываривание этилового спирта из бражки в брагоэпюрационной колонне с переходом этилового спирта и сопутствующих примесей в бражной дистиллят с паром из этой колонны и жидкими фракциями из конденсатора сепаратора диоксида углерода и спиртоловушки, выделение примесей из бражного дистиллята в эпюрационной колонне с подачей горячей воды в среднюю зону ее концентрационной части и отбором боковой фракции из зоны гидроселекции, которую совместно с фракциями сивушного масла и сивушного спирта из спиртовой колонны ректификуют в сивушной колонне (В.Л. Яровенко, Б.А. Устинников, Ю.П. Богданов, С.И. Громов. Справочник по производству спирта. Сырье, технология и технохимконтроль. Москва: Легкая и пищевая промышленность, 1981. - С. 138).

Однако этот способ не обеспечивает возможность повышения качества ректификованного спирта, так как в процессе эпюрации имеет место неполное выделение метанола, компонентов сивушного масла и других промежуточных примесей. Указанные примеси переходят с эпюратом в спиртовую колонну и частично попадают в конечный продукт, снижая его качество.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения ректификованного спирта, предусматривающий очистку бражного дистиллята от головных и промежуточных примесей, включая компоненты сивушного масла, в эпюрационной колонне с подачей горячей воды на ее верхную тарелку, ректификации эпюрата с отбором фракций сивушного масла, сивушного спирта и непастеризованного спирта, разгонки фракции, содержащих смеси головных и промежуточных примесей, в первой разгонной колонне с последующим выделением концентрата головных примесей в верхней части второй разгонной колонны, сивушного масла и концентрата пропиловых спиртов в нижней части этой колонны и возратом в бражку фракции этилового спирта из ее средней зоны (В.М. Перелыгин, Н.А. Порохова. Способ получения ректификованного спирта. Патент РФ № 2166346 по заявке № 99125833/13, 15.12.1999. В01D 3/14).

Однако этот способ не обеспечивает глубокой очистки спирта от изопропилового спирта, органических кислот и требует дополнительных затрат на оборудование и обогрев двух разгонных колонн, что ограничивает возможности повышения качества и увеличивает затраты на получение ректификованного спирта.

Задачей изобретения является получение ректификованного спирта повышенного качества с пониженными затратами на его производство. Указанная задача достигается тем, что наряду с вывариванием этилового спирта из бражки в бражной колонне с переходом этилового спирта и сопутствующих примесей в бражной дистиллят с паром из этой колонны, очисткой бражного дистиллята от головных и промежуточных примесей, включая компоненты сивушного масла, в эпюрационной колонне с подачей горячей воды на ее верхнюю тарелку, ректификацией эпюрата в спиртовой колонне с отбором фракций сивушного масла, сивушного спирта и непастеризованного спирта, разгонкой фракций, содержащих смеси головных и промежуточных примесей, в разгонных колоннах, согласно предлагаемому способу этиловый спирт дополнительно очищают в отгонных частях эпюрационной и разгонной колонн отбором фракций сивушного масла из паровой фазы тарелок их средних зон, а также от органических кислот и других хвостовых примесей, которые отводят с лютерной водой из кубов эпюрационной и разгонной колонн, эпюрат укрепляют, отбирают из жидкой фазы нижних тарелок выварной части эпюрационной колонны и направляют на тарелку питания ректификационной колонны, из жидкой фазы нижних тарелок выварной части разгонной колонны выводят фракцию этилового спирта и подают на питательную тарелку эпюрационной колонны, фракции из конденсаторов ректификационной, метанольной колонн и спиртоловушки чистых погонов направляют на тарелку питания дополнительной колонны, из конденсатора которой отбирают концентрат головных примесей, а кубовую жидкость подают на тарелку питания ректификационной колонны.

Исходную бражку нагревают до 80-85°С в бражном подогревателе 4 и подают в сепаратор 2, где из нее выделяют диоксид углерода, содержащий пары летучих веществ бражки. Диоксид углерода очищают конденсацией паров в конденсаторе 3 и выводят из брагоректификационной установки, а образовавшийся конденсат, содержащий значительные количества метанола, сложных эфиров, альдегидов, сивушного масла и других примесей, направляют совместно с жидкостью из спиртоловушки грязных погонов на питательную тарелку разгонной колонны 28. Отсепарированную бражку подают на верхнюю тарелку бражной колонны 1, где из нее вываривают этиловый спирт и летучие примеси. Пар с верхней тарелки бражной колонны 1 направляют в бражную 4 и водяную 5 секций ее дефлегматора, где в процессе конденсации осуществляют концентрированно головных и промежуточных примесей, которые выводят с фракцией из конденсатора 6 и направляют на питательную тарелку разгонной колонны 28. Бражным дистиллятом из теплообменников 4, 5 и фракцией этилового спирта из жидкой фазы нижних тарелок выварной части колонны 28 питают эпюрационную колонну 7, снабженную дефлегматором 8, конденсатором 9 и кипятильником 10. На верхнюю тарелку колонны 7 подают из бака 15 горячую воду в таком количестве, чтобы компоненты сивушного масла и другие промежуточные примеси приобрели головной характер и совместно с головными примесями эффективно вываривались и концентрировались на тарелках этой колонны, ее дефлегматоре 8, выводились с фракцией из конденсатора 9 и подавались на тарелку питания разгонной колонны 28.

В отгонной части эпюрационной колонны 7 осуществляют дополнительную очистку спирта от органических кислот и других хвостовых примесей, которые отводят из ее куба с лютерной водой, из паровой фазы тарелок отгонной части колонны 7 отбирают фракцию сивушного масла и подают в сивушный конденсатор 17, а из жидкой фазы нижних тарелок выварной части колонны 7 отбирают эпюрат и направляют на тарелку питания ректификационной колонны 19.

В колонне 19, оснащенной дефлегматором, включающем секции 20 и 21, конденсатором 22 и кипятильником 16, осуществляют концентрирование эпюрата и очистку спирта от сопутствующих примесей. Из паровой фазы нижних 5-11-й тарелок этой колонны отбирают фракцию сивушного масла и подают в сивушный конденсатор 17, из жидкой фазы нижних тарелок укрепляющей части колонны 19 выводят фракцию сивушного спирта и направляют на верхнюю тарелку колонны 28, из конденсатора 22 отбирают фракцию непастеризованного спирта и подают на тарелку питания колонны 11, а из жидкой фазы верхних тарелок укрепляющей части колонны 19 отбирают ректификованный спирт и направляют на тарелку питания метанольной колонны 24 с дефлегматором 25, конденсатором 26 и кипятильником 23. Колонна 24 предназначена для глубокой очистки спирта от метанола и головных примесей, которые отбирают с метанольной фракцией из конденсатора 26 и подают на тарелку питания колонны 11. Разгонная колонна 28 с дефлегматором 29, конденсатором 30 и кипятильником 31 предназначена для выделения головных и промежуточных примесей, содержащихся в фракциях из конденсаторов 3, 6, 9, спиртоловушки грязных погонов и сивушного спирта. На верхнюю тарелку колонны 28 подают горячую воду, что повышает коэффициенты испарения головных и промежуточных примесей и улучшает их вываривание и концентрирование в этой колонне. Из конденсатора 30 отбирают фракцию головных и промежуточных примесей (ФГПП) и выводят из системы брагоректификации, фракцию этилового спирта из жидкой фазы нижних тарелок выварной части колонны 28 направляют на тарелку питания эпюрационной колонны 7, фракцию сивушного масла из паровой фазы тарелок отгонной части колонны 28 подают в сивушный конденсатор 27, а лютерную воду из ее куба выводят из брагоректификационной установки.

Жидкость из сивушных конденсаторов 17 и 27 направляют в декантатор 18, из верхней части которого отбирают сивушное масло, а подсивушную жидкость подают на верхнюю тарелку отгонной части колонны 28.

Колонна 11 с дефлегматором 12, конденсатором 13 и кипятильником 14 предназначена для извлечения метанола, альдегидов, сложных эфиров и других головных примесей, содержащихся в фракциях, из конденсаторов 22, 26 и спиртоловушки чистых погонов. Указанные фракции подают на тарелку питания колонны 11, вываривают из них метанол и головные примеси, концентрируют на верхних тарелках этой колонны, ее дефлегматоре 12 и отбирают из конденсатора 13 в виде концентрата головных примесей (КГП), а кубовую жидкость колонны 11 направляют на тарелку питания ректификационной колонны 19.

По известному способу не производят дополнительную очистку эпюрата от сивушного масла, органических кислот и других хвостовых примесей в эпюрационной колонне, что сокращает возможности повышения качества ректификованного спирта.

По предлагаемому способу осуществляют дополнительную очистку спирта от сивушного масла отбором его фракции из паровой фазы тарелок отгонной части эпюрационной колонны, а также от органических кислот и других хвостовых примесей отбором лютерной воды из куба этой колонны, что повышает качество ректификованного спирта по сравнению с известным способом.

По известному способу ректификационную колонну питают разбавленным эпюратом, содержащим 17-20 об.% этилового спирта, что обусловливает увеличение расхода пара на ее обогрев и вызывает повышение затрат на производство ректификованного спирта.

По предлагаемому способу ректификационную колонну питают эпюратом, содержащим более 20 об.% этилового спирта, что уменьшает расход пара на ее обогрев и снижает затраты на производство ректификованного спирта по сравнению с известным способом.

Сравнительные показатели процесса получения ректификованного спирта согласно прототипу и предлагаемому способу отражены в примерах 1, 2 и представлены в таблице.

Пример 1. Ректификованный спирт получают согласно прототипу.

Пример 2. Ректификованный спирт получают согласно предлагаемому способу.

Как следует из приведенных примеров, предлагаемый способ позволяет выводить из системы брагоректификации больше примесей, получать ректификованный спирт лучшего качества и с меньшими затратами по сравнению с известным методом.

Таблица 1

6. Формула изобретения

Способ получения ректификованного спирта путем вываривания спирта из бражки в бражной колонне с переходом этилового спирта и сопутствующих примесей в бражной дистиллят с паром из этой колонны, очистки бражного дистиллята от головных и промежуточных примесей, включая компоненты сивушного масла, в эпюрационной колонне с подачей горячей воды на ее верхнюю тарелку, ректификации эпюрата в спиртовой колонне с отбором фракций сивушного масла, сивушного спирта и непастеризованного спирта, разгонки фракций головных и промежуточных примесей этилового спирта в разгонных колоннах, отличающийся тем, что этиловый спирт дополнительно очищают в отгонных частях эпюрационной и разгонной колонн отбором фракций сивушного масла из паровой фазы тарелок их средних зон, а также от органических кислот и других хвостовых примесей, которые отводят с лютерной водой из кубов эпюрационной и разгонной колонн, эпюрат укрепляют, отбирают из жидкой фазы нижних тарелок выварной части эпюрационной колонны и направляют на тарелку питания ректификационной колонны, из жидкой фазы нижних тарелок выварной части разгонной колонны выводят фракцию этилового спирта и подают на питательную тарелку эпюрационной колонны, фракции из конденсаторов ректификационной, метанольной колонн и спиртоловушки чистых погонов направляют на тарелку питания дополнительной колонны, из конденсатора которой отбирают концентрат головных

Способ получения ректификованного спирта

Авторы патента:

Смирнова Галина Георгиевна (RU)

Сидоров Сергей Иванович (RU)

Леонтьев Владимир Савельевич (RU)

Способ получения ректификованного спирта (RU 2412252):

C12P7/06 - этанол (как химический продукт)

Изобретение относится к способу получения ректификованного этилового спирта путем его очистки от органических примесей методом ректификации, в частности, получению этилового спирта с низким содержанием метанола, который используется в пищевой, фармацевтической, парфюмерной промышленности.

Известен способ ректификации этилового спирта (П.С. Цыганков, С.П. Цыганков. Руководство по ректификации спирта. М.: Пищепромиздат, 2001, с. 57-61), когда освобожденный от головных и частично концевых примесей в эпюрационной колонне бражной дистиллят - эпюрат - поступает на питание спиртовой колонны. Ректификованный (пастеризованный) спирт отбирается с 4-14-й тарелок, считая сверху спиртовой колонны, проходит холодильник и направляется в спиртоприемное отделение. Промежуточные примеси выводятся из спиртовой колонны в виде двух продуктов: сивушной фракции и сивушного спирта. Освобожденная от этанола сивушная фракция - сивушное масло выводится как товарный побочный продукт. Сивушный спирт выводится как товарный продукт - крепкий сивушный технический спирт или возвращается в промышленный цикл.

Известен способ ректификации спирта (В.Н. Стабников. Перегонка и ректификация этилового спирта. М.: Пищевая промышленность, 1969, с. 291-293), который проводится на 2-х колонной установке, состоящей из эпюрационной и ректификационной колонн. Подогретый спирт-сырец через смеситель поступает в эпюрационную колонну, в которой выделяются головные продукты, а освобожденный от большей части примесей эпюрат направляется из нижней части эпюрационной колонны в ректификационную колонну. Спирт-ректификат отбирается в ректификационной колонне с одной из верхних тарелок, 4-й или 5-й, в жидком виде и направляется на холодильник спирта-ректификата. Непастеризованный спирт концентрируется в ректификационной колонне и отводится из конденсатора в эпюрационную колонну. Из ректификационной колонны отбираются пары сивушного масла, которые поступают в холодильник, где они конденсируются и далее подаются на маслоотделитель. В ректификационной колонне отбираются также промежуточные продукты (крепкий сивушный спирт), которые направляются через холодильник в сборник.

Для снижения содержания метанола в спирте-ректификате используют прием пастеризации, когда ректификованный спирт отбирают в виде бокового погона с верхней части ректификационной колонны, а непастеризованный спирт отбирают из конденсатора ректификационной колонны или линии флегмы в количестве 0,5-5% и возвращают в эпюрационную колонну, как правило, на верхнюю тарелку. Увеличение отбора непастеризованного спирта, предпринимаемое с целью улучшения удаления остаточных легколетучих примесей и метанола, приводит к повышению удельных энергетических затрат и снижению производительности установки. Метанол, благодаря зоне пастеризации, концентрируется в непастеризованном спирте, но при возврате непастеризованного спирта в эпюрационную колонну метанол частично выводится с головной фракцией эпюрационной колонны, а частично "проваливается" в эпюрат, зацикловывается и накапливается в промышленном цикле, что приводит к ухудшению качества товарного продукта. Увеличение отбора головной фракции эпюрационной колонны более 5% не решает проблему и экономически нецелесообразно.

Техническим результатом предлагаемого способа является повышение качества и сортности спирта путем снижения содержания метанола в ректификованном спирте без увеличения суммарного количества головных фракций, выводимых из промышленного цикла.

Этот результат достигается тем, что способ получения ректификованного спирта предусматривает подачу спирта-сырца (или бражного дистиллята) в эпюрационную колонну, очистку его от головных примесей в эпюрационной колонне, ректификацию эпюрата в ректификационной колонне с отбором фракций сивушного масла, сивушного спирта, непастеризованного спирта и ректификованного спирта, который отбирается с 22-30-й тарелок, считая сверху, ректификационной колонны, а непастеризованный спирт выводится из промышленного цикла.

Увеличение зоны пастеризации и вывод потока непастеризованного спирта из промышленного цикла играют существенную роль в обеспечении снижения содержания метанола в товарном продукте - ректификованном спирте. При увеличении числа тарелок в зоне пастеризации метанол концентрируется в непастеризованном спирте более эффективно, что способствует более полному извлечению метанола из ректификованного спирта при пастеризации. Вывод непастеризованного спирта из промышленного цикла без увеличения общего количества головных фракций, отбираемых с эпюрационной и ректификационной колонн, дает возможность избежать зацикловки метанола и его накапливания в промышленном цикле, приводящего к ухудшению качества товарного продукта, без увеличения расходных коэффициентов, энергетических и эксплуатационных затрат. При этом обеспечивается снижение содержания метанола в товарном продукте в 2-4 раза по сравнению с прототипом и при одинаковых условиях работы с прототипом обеспечивается выпуск продукции более высокого качества.

На рисунке представлена технологическая схема ректификации спирта, поясняющая предлагаемый способ.

Спирт-сырец, разбавленный до 30% объемных, или бражной дистиллят (БД) крепостью 30% объемных поступает на 24-ю тарелку, считая снизу, эпюрационной колонны 1, которая имеет 39 колпачковых тарелок. Пары спирта и головные примеси из колонны 1 поступают в дефлегматор 3, где конденсируются и в виде флегмы возвращаются на верхнюю тарелку колонны 1. Несконденсировавшиеся пары поступают в конденсатор 4. Головные примеси концентрируются в верхней части эпюрационной колонны 1, в дефлегматоре 3 и конденсаторе 4 и выводятся из конденсатора 4 или линии флегмы 5 в виде головной фракции этилового спирта (ГФЭС) в количестве 4,5% от выпуска товарного спирта. Эпюрационная колонна 1 по предлагаемому способу может работать как без гидроселекции, так и с ее использованием. При работе с гидроселекцией в верхнюю часть эпюрационной колонны 1 подается вода в таком количестве, чтобы крепость эпюрата составляла 20% объемных. Эпюрат, освобожденный от большей части головных примесей, поступает на 16-ю тарелку, считая снизу, ректификационной колонны 2, которая имеет 102 колпачковые тарелки. В ректификационной колонне 2 происходит концентрирование спирта, его дополнительная очистка (пастеризация) от головных примесей и метанола, очистка от сивушных спиртов. Пары спирта из колонны 2 поступают в дефлегматор 6, где конденсируются и в виде флегмы возвращаются на верхнюю тарелку колонны 2. Несконденсировавшиеся пары поступают в конденсатор 7. Отбор ректификованного спирта в жидком виде производится с 22-30-й тарелки, считая сверху, ректификационной колонны 2, который направляется в холодильник ректификованного спирта 8 и далее в товарную емкость 9. Головные примеси, выделенные из эпюрата, концентрируются в верхней части колонны 2, в дефлегматоре 6 и конденсаторе 7 и отбираются из конденсатора 7 или линии флегмы 10 в виде фракции непастеризованного спирта (НС) в количестве 0,5% от выпуска товарного спирта и выводятся из промышленного цикла. Пары сивушного масла 11 отбираются с 6-11-й тарелок, считая снизу, ректификационной колонны 2 и направляются на узел промывки и выделения сивушного масла (на схеме не указан). Фракции сивушных спиртов 12, 13 отбираются из жидкой фазы с 17-21-й и 30-35-й тарелок, считая снизу, ректификационной колонны 2 и направляются на дальнейшую переработку. Обогрев эпюрационной колонны 1 и ректификационной колонны 2 производится через выносные кипятильники 14 и 15.

Качество и сортность ректификованного спирта, полученного по предлагаемому способу и прототипу, представлены в табл. 2.

Таблица 2

Как видно из табл. 2, предлагаемый способ получения ректификованного спирта обеспечивает выпуск продукции более высокого качества. Например, когда по прототипу по содержанию метанола обеспечивается выпуск спирта 1-го сорта, по предлагаемому способу при аналогичных исходных условиях по содержанию метанола обеспечивается выпуск спирта марок "Высшая очистка" или "Экстра" и "Люкс" (при отборе ректификованного спирта с 22-й тарелки) или "Экстра" и "Люкс" (при отборе ректификованного спирта с 30-й тарелки). Когда по прототипу выпускается спирт марок "Экстра" и "Люкс", по предлагаемому способу обеспечивается выпуск спирта марки "Альфа" (при отборе ректификованного спирта с 30-й тарелки). При условиях, когда по прототипу получается некондиционный продукт, по предлагаемому способу обеспечивается выпуск спирта "1-го сорта" (при отборе ректификованного спирта с 22-й тарелки) или спирта марок "Высшая очистка", "Экстра" и "Люкс" (при отборе ректификованного спирта с 30-й тарелки).

Способ получения ректификованного спирта, включающий подачу в эпюрационную колонну спирта-сырца или бражного дистиллята, его очистку от головных примесей в эпюрационной колонне, ректификацию эпюрата в ректификационной колонне с отбором фракций сивушного масла, сивушного спирта, непастеризованного спирта и ректификованного спирта, отличающийся тем, что ректификованный спирт отбирается с 22-30-й тарелок, считая сверху ректификационной колонны, а непастеризованный спирт выводится из промышленного цикла

7. Спиртовое брожение

Спиртовое брожение осуществляется так называемыми дрожжеподобными организмами, а также некоторыми плесневыми грибками. Суммарную реакцию спиртового брожения можно изобразить следующим образом:

Механизм реакции спиртового брожения чрезвычайно близок к гликолизу. Расхождение начинается лишь после этапа образования пирувата. При гликолизе пируват при участии фермента ЛДГ и кофермента НАДН восстанавливается в лактат. При спиртовом брожении этот конечный этап заменен двумя другими ферментативными реакциями - пируватдекарбо-ксилазной и алкогольдегидрогеназной.

В дрожжевых клетках (спиртовое брожение) пируват вначале подвергается декарбоксилированию, в результате чего образуется ацетальдегид. Данная реакция катализируется ферментом пируватдекарбоксилазой, который требует наличия ионов Mg и кофермента (ТПФ):

Образовавшийся ацетальдегид присоединяет к себе водород, отщепляемый от НАДН, восстанавливаясь при этом вэтанол. Реакция катализируется ферментом алкогольдегидрогеназой:

Таким образом, конечными продуктами спиртового брожения являются этанол и СО₂, а не молочная кислота, как пригликолизе.

Процесс молочнокислого брожения имеет большое сходство со спиртовым брожением. Отличие заключается лишь в том, что при молочнокислом брожении пировиноградная кислота не декарбоксилируется, а, как и при гликолизе в животных тканях, восстанавливается при участии ЛДГ за счет водорода НАДН.

Известны 2 группы молочно-кислых бактерий. Бактерии одной группы в процессе брожения углеводов образуют только молочную кислоту, а бактерии другой из каждой молекулы глюкозы «производят» по одной молекулемолочной кислоты, этанола и СО₂.

Литература

сбраживание спирт ректификат дистиллятор

1. П.С. Цыганков, С.П. Цыганков. Руководство по ректификации спирта. М.: Пищепромиздат, 2001, с. 57-61.

2. В.Н. Стабников. Перегонка и ректификация этилового спирта. М.: Пищевая промышленность, 1969, с. 291-293.

3. В.Л. Яровенко, Б.А. Устинников, Ю.П. Богданов, С.И. Громов. Справочник по производству спирта. Сырье, технология и технохимконтроль. Москва: Легкая и пищевая промышленность, 1981. - С. 138.

4. В.М. Перелыгин, Н.А. Порохова. Способ получения ректификованного спирта. Патент РФ № 2166346 по заявке № 99125833/13, 15.12.1999. В01D 3/14.

5. Книга "Технология спирта и спиртопродуктов" под редакцией В.В. Ильинича, Москва, ВО "Агропромиздат", 1987 г., с. 202.

Размещено на Allbest.ru