Получение спирта

Введение

     Когда средневековые алхимики впервые  отогнали спирт из виноградного вина, они назвали полученную жидкость Spiritus vini, т. е. духом вина. Отсюда и  возникло название «спирт», которое  вошло во многие языки мира. Долгое время спирт получали исключительно из вина. . Затем был найден способ сбраживания зерна. В настоящее время зерно  занимает видное место в сырьевом балансе спиртовой промышленности наряду с картофелем и мелассой¹ и даже считается наиболее распространенным сырьем для получения спирта. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Характеристика  зернового сырья.

     На  спирт можно перерабатывать любое  зерно- здоровое, а также малоценное, дефективное и непригодное для  пищевых целей. Наиболее часто поступает  на переработку  рожь и пшеница  –преимущественно дефективные ячмень кукуруза, просо, овес, реже гречиха ,вика, горох, рис.

     Основную  ценность зерна в спиртовом производстве определяет крахмал. Наиболее выгодным сырьем из зерновых культур в производстве спирта является кукуруза. Содержание крахмала в кукурузе наибольшее(56-65%),а содержание клетчатки наименьшее(2%),больше жира (что повышает кормовое достоинство барды). Урожайность кукурузы в 2...3 раза выше урожайности других зерновых культур.В России кукурузу возделывают на Северном Кавказе, Нижней Волге, в Воронежской и Курской областях.

     Рожь, пшеница, ячмень и овес. Рожь (Secale), пшеница (Triticum), ячмень (Hordeum) и овес (Avena) широко возделыва-ются в России: рожь (преимущественно  озимая) - в северных, северо-западных и центральных районах, во многих районах Сибири и Урала; пшеница - в Западной и Восточной Сибири, Поволжье; ячмень (преимущественно яровой) и овес - повсеместно - от субтропиков до Заполярья.

     В здоровом зрелом зерне пшеницы содержится крахмала 48-57%,в зерне ржи 46-55%,ячменя 42-55%, овса 43-40%,проса 42-60%. Кроме крахмала в зерне содержится сахар от 2 до 4%(во ржи 4-7%), клетчатка до 6%,пентозаны 9%,азотистые вещества 11%. Содержание воды в зерне колеблется в широких пределах от 7 до 30%.

     Содержание  влаги зависит от свойств зерна, его зрелости и условий хранения.  Зерно во влажности (%) классифицируют следующим образом: сухое -до 13,5-14,0 ; средней сухости – от 13,5 -14,0 до 15-16; влажное –от 15-16 до 17-18; сырое свыше 17-18.

     Засоренность  товарного зерна (содержание в нем  сорной примеси) характеризуется следующими величинами (в %); чистое - до 1-2; средней частоты от 1-2 до 2-4; сорное выше 2-4. Предельные показатели влажности и сорности даны для различных культур зерна. 
 
 
 
 

     Базисные  кондиции зерновых культур

     Таблица 1.

 

     Зерно состоит из трех основных частей: зародыша, эндосперма и оболочки. Внешнюю оболочку зерна образуют плодовая и семенная оболочки, далее лежит алейроновый слой, богатый белками и жиром. Под ним расположены эндосперм (крахмалистая часть зерна) и зародыш. Зерна ржи, пшеницы и кукурузы не содержат цветочных пленок и относятся к голозерным культурам, зерна овса, проса и большинства сортов ячменя имеют цветочные пленки- эти культуры называются пленчатыми.

     Соотношение основных частей зерна, % масс.

     Таблица 2.

 

     Химический  состав зерна зависит от культуры, сорта, почвенно-климатических условий , агротехники, срока  и условий  хранения и других факторов.

     Средний химический состав зерна, %масс

     Таблица 3.

 

     Безазотистые  экстрактивные вещества в зерне

     В зернах злаков наиболее велико содержание безазотистых экстрактивных веществ. Оно колеблется для разных злаков от 56 до 70% от веса зерна. Основную массу безазотистых веществ в зерне, как и в картофеле, составляют крахмал, сахар, декстрины. Содержанием этих веществ и определяется ценность зерна для спиртового производства. Под понятием «крахмалйстость» зерна объединяют процентное содержание в нем крахмала, сахаров и декстринов.

     К группе безазотистых экстрактивных  веществ наряду с углеводами, переходящими в процессе осахаривания разваренного зерна в осахаренную массу, относятся и другие несбраживаемые вещества: пентозы, пентозаны, камеди, пектиновые вещества, кислоты и красящие вещества

     Переработанные  за последние годы на спиртовых заводах  виды зерна имели следующую крахмалистость 
 

Азотистые вещества зерна

     Азотистые вещества зерна подразделяются на неорганические и органические. Неорганические азотистые вещества — аммиачные соли и соли азотной кислоты — содержатся в зерне в очень небольшом количестве. Основное количество составляют органические азотистые вещества.

     Содержание  азотистых веществ в хлебном  зерне в среднем 11 — 12% (причем наиболее велико оно у пшеницы) и так же, как и количественный состав растения, оно сильно изменяется в зависимости от сорта и климатических и почвенных условий. Высокое содержание азотистых веществ определяет хлебопекарную ценность данного зерна. Особый интерес при этом представляют нерастворимые в воде белки, объединяемые для пшеницы под названием клейковины, главную массу которой образуют глиадин (проламин) и глютенин (глютелин).

     Кроме нерастворимых белков, составляющих 98,2% всех белков, находящихся в хлебном  зерне, в его состав входит растительный альбумин (1,8% от веса белка зерна), коагулирующий подобно животному альбумину при нагревании водного раствора.

     В табл. 5 приведены данные о содержании этих групп белков в зернах некоторых хлебных злаков.

     Белковый  состав зерна злаков (в %)

     Таблица 5.

 

     Жиры, являющиеся триrлицеридами жирных кислот, содержатся в зерне в относительно небольших количествахот 1,8 до 2,5% (в кукурузе 5-7%, OBce 5-6%, просе 3,5-5%) и сосредоточены главным образом в зародыше.

     В зерне содержатся следующие важнейшие  ферменты, имеющие значение для технолоrии спирта: карбогидразы, гидролизующие yглеводы (-амилаза и появляющаяся при прорастании зерна а-амилаза, сахараза, мальтаза); протеазы, гидролизующие белковые вещества (протеин азы, полипептидазы); липазы, расщепляющие жиры на rлицерин и жирные кислоты.

     В зерне различных культур содержатся витамины А, В и О, в небольшом количестве имеются витамины С, Е и РР. Содержание минеральных веществ (золы, остающейся после полнoгo сжигания зерна) колеблется у разных культур от 1,24 до 2,95%

     

     В зерне имеются также незначительные количества микроэлементов: 1, Со, Ag, Ni, Ti, В, Си, Se, Мп и др. Из органических кислот в зерне содержатся щавелевая, яблочная,молочная. Общая титруемая кислотность зерна составляет 1,5-2,5 мл 1 н. раствора NaOH на 100 г зерна, активная кислотность соответствует величине рН 5,56,5. В некондиционном зерне при caмocoгpeванин, плесневении, прорастании кислотностьповышается.