fabricarea alcoolului din porumb

8/17/2019 Fabricarea alcoolului din porumb

1/33

Universitatea “Vasile Alecsandri” BacauDisciplina: Tehnologii si utilaje in industria fermentativa

Grupa: IPA 1031

PROIECT

Student: Aldea Mihai

2016

Coordonator: S.l. dr. ing. Mirela

Suceveanu


2/33

OBTINEREA

ALCOOLULUI DINMATERII PRIME

AMIDONOASE

(Porumbul)


3/33

CUPRINS

1. Memoriu justificativ .............................................................................................................. 1

2. Tehnologia fabricaţiei ............................................................................................................... 3

2.1 Alcoolul etilic rafinat ............................................................................................................ 3

2.1.1 Importantă şi domenii de utilizare .................................................................................. 3

2.1.2 Caracteristici de calitate, depozitare, transport ............................................................... 4

2.1.3 Caracterizare fizico-chimică şi tehnologică ................................................................... 4

2.2 VARIANTE TEHNOLOGICE DE OBTINERE A ALCOOLULUI ETILIC RAFINAT ... 5

2.2.1 FABRICAREA ALCOOLULUI DIN CEREALE FĂRĂ FIERBERE SUBPRESIUNE ................................................................................................................................................. 5

2.2.2 ALEGEREA SCHEMEI TEHNOLOGICE DE FABRICAŢIE .................................... 7

2.3 MATERII PRIME SI AUXILIARE ...................................................................................... 9

2.3.1 Porumbul ........................................................................................................................ 9

2.3.2 MATERII AUXILIARE ŞI UTILITĂŢI FOLOSITE LA FABRICAREAALCOOLULUI ETILIC ........................................................................................................ 11

2.4 PROCESUL TEHNOLOGIC ADOPTAT .......................................................................... 15

3. Bilanţul de materiale............................................................................................................... 22

3.1 Stabilirea regimului tehnologic ........................................................................................... 22

3.2 Bilant de materiale – Tabelat .............................................................................................. 28

3.3 Calculul consumurilor specifice si a randamentului de fabricatie ...................................... 29

Bibliografie .................................................................................................................................. 30


4/33

1

1. Memoriu justificativ

Lucrarea are ca obiectiv prezentarea unei tehnologii de fabricare a alcoolului din materii

prime amidonoase.Structura lucrării urmăreşte succesiv procesul tehnologic de obtiberea alcoolului din

materii prime amidonoase, cu prezentarea materiilor prime şi auxiliare necesare, prezentarea

variantelor tehnologice de obţinere alcoolului că produs finit care permite astfel justificarea

metodei aplicate.

Procedeul utilizat pentru realizarea producţiei este procedeul de fabricaţie fără fierbere

sub presiune, sub influenţa preparatelor enzimatice, care accelerează procesul de fermentare,

realizându-se randamente ridicate în alcool, datorită faptului că acestea hidrolizează la glucide

fermentescibile, substanţele care în mod normal la zaharificarea cu malţ nu suferă transformări.

Industria fermentative ocupa un loc important în ramura industriei alimentare. Ea se

bazează pe însuşirea unor microorganism selecţionate (drojdii, bacterii, mucegaiuri) de a

transforma, în anumite condiţii tehnologice, substanţele utile din materii prime de origine

vegetală în alte substanţe care constituie produse finite.

Prin procese fermentative se obţine o gamă largă de produse. Astfel cu ajutorul drojdiilor

se obţine: alcoolul care rezultă din prelucrarea porumbului, cartofilor, sau a melasei; drojdia de

panificaţie rezultată din melasă, drojdia furajeră din melasă sau cereale.

În present industria alcoolului ocupa un loc important în rândul industriilor prelucrătoare

de materii prime agricole. Alcoolul se poate obţine fie pe cale fermentative fie pe cale sintetică.

Pe plan mondial cea mai mare cantitate de alcool se obţine prin fermentaţie; m ateriile prime

frecvent utilizate fiind: melasă, cereale (porumb), cartofi, etc.Industria alcoolului valorifica importante calităţi de produse agricole alterate, ce nu mai

pot constitui produse alimentare, că de exemplu: porumb necopt, cereal depreciate din cauza

depozitarii necorespunzătoare.

Alcoolul se foloseşte în scopuri industrial, drept combustibil, precum şi în industria

alimentară, la prepararea băuturilor.

Alcoolul etilic se foloseşte şi la fabricarea oţetului pe cale fermentative şi a alcoolulu i

sanitar; din cozile de la rafinare se prepară alcoolul denaturant. Alcoolul de calitate a II-a se

utilizează la fabriacarea lichidului antigel, astfel împiedicând că apa să îngheţe în radiatoarele

autoturismelor.Subprodusele rezultate de la fabricarea alcoolului etilic sunt: dioxidul de carbon, alcool

ethnic rezultat din amestecul alcoolului frunţi cu alcoolul cozi şi uleuil de fuzel, subproduse care

pot fi valorificate. Dioxidul de carbon are utilizări multiple în diferite domenii de activitate. În

cea mai mare măsură este folosit în industria pentru fabricarea băuturilor racoritoarte şi la

asomarea porcilor în abatoare. Mai este folosit în industria alimentară pentru fabricarea gheţii

carbonice.


5/33

2

Deşeul rezultat este borhotul de cereal sau melasă care are multiple utilizări cum ar fi:

recuperarea drojdiilor din plămezile fermentate. Drojdia recuperate din plămezi poate fi folosită

în panificaţie sau că furaj pentru animale. Borhotul din melasă fiind bogat în substanţe organice,

săruri minerale şi conţinând unele vitamine, constituie o sursă de materie primă pentru fabricarea

drojdiei furajere.

Valorificarea integrală a borhotului pe lângă avantajele arătate mai sus simplifica în mare

măsură problema epurării apelor reziduale, care este o problemă majoră a oricărei întreprinderi

ce deversează în bazine şi cursuri de apă, apele uzate rezultate în procesul de producţie.


6/33

3

2. Tehnologia fabricaţiei

2.1 Alcoolul etilic rafinat

2.1.1 Importantă şi domenii de utilizare

Industria alcoolului se bazează în principal pe activitatea fermentativă a drojdiilor, care

transforma glucidele fermentescibile din substrat în alcool etilic că produs principal de

fermentaţie. Cuvântul alcool provine de la cuvântul arab “al -kohol” care înseamnă lucru, obiect

subtil şi este pentru prima oară citat în Europa în secolul al XII-lea de alchimistul italian Tadeeo

Aldoretti.

În secolele XIV- XVI, obţinerea alcoolului devine din ce în ce mai obişnuită şi apar o

serie de denumiri cum ar fi cele de alcool din vin sau spirto di vino, având semnificaţia părţii

celei mai subtile a vinului reprezantata prin alcool. În secolul al XVIII-lea se fac primele studii

privind formarea alcoolului prin fermentarea plămezilor zaharoase, sfârşitul acestui secolmarcând un deosebit progress al cunoştinţelor despre natura alcoolului, formarea şi constituţia să

precum şi în privinita controlului său analitic. Secolul al XVIII-lea marchează aprofundarea

fenomenelor de transformare a amidonului în glucide şi apoi a acestora în alcool.

Studiile effectuate în secolul al XIX-lea, cu privire la fermentaţia alcoolică, au condus la

obţinerea alcoolului pe scara industrial din diferite materii prime. Tot în secolul al XIX-lea se

produce pentru prima oară alcoolul pe cale sintetică sau prin compunerea elementelor obţinute

din substanţe minerale. În present se produc cantităţi mari de alcool atât pe cale naturală cât şip e

cale sintetică.

Alcoolul se produce în present pe plan mondial, în cea mai mare parte prin fermentarea plămezilor care conţin glucide fermentescibile, cu ajutorul drojdiei. Alcoolul etilic obţinut pe

cale biotehnologică mai poartă denumirea de bioalcool, deosebindu-se astfel de alcool etilic de

sinteză.

Alcoolul etilic rafinat are multiple utilizări în diferite industrii. În industria alimentară

este folosit pentru fabriacarea băuturilor alcoolice şi a oţetului, în industria chimică pentru

obţinerea cauciucului sintetic şi că dizolvant, în industria farmaceutică pentru prepararea

anumitor substanţe, iar în medicină că dezinfectant.

Alcoolul absolut, la concentraţia de 99.8% vol, se utilizează în ţările lipsite de zăcăminte

petrolifere, drept carburant, în amestec de 20-30% cu benzină căreia îi măreşte cifra octanica.

Cel mai ambiţios program privind folosirea alcoolului în scopuri energetice îl are Brazilia care,

sub denumirea de PROALCOOL, urmăreşte a înlocui 15-21% din cantitatea de benzină cu alcool

obţinut din trestie de zahăr. În Japonia s-a elaborate programul RAPAD (Research Association

for Petroleum Alternatives Developments) care urmăreşte realizarea de etanol şi acetone-

butanol-etanol prin Carburol, urmăreşte realizarea alcoolului etilic din sfecla şi a butanolului din

paie. Noua Zeelandă a efectuat studii pentru obţinerea etanolului din lactoserum.


7/33

4

2.1.2 Caracteristici de calitate, depozitare, transport

Se referă la alcoolul etilic rafinat, obţinut prin fermentarea alcoolică a lichidelor

zaharoase obţinute din materii prime agricole de origine vegetală, urmată de distilare şi rafinare.Alcoolul se fabrică în 2 tipuri: A şi tip B.

Proprietăţi organoleptice: Alcoolul etilic rafinat se prezintă ca un lichid incolor, limpede,

complet volatil, cu miros pătrunzător şi gust arzător. Este inflamabil şi arde fără fum , cu o

flacără albăstruie. Trebuie să se distile în întregime, între 78oC şi 79oC. Este miscibil, de

asemenea, cu acetone, chloroform, eter, glicerina, şi ulei de ricin.

2.1.3 Caracterizare fizico-chimică şi tehnologică

Tabel 1. Caracteristici şi condiţii de admisibilitate ale alcoolului etilic rafinat

Caracteristici Alcool etilic rafinat Metode de verificare

Tip A Tip B

Conditii de admisibilitate

Concentratia alcoolica la 20oC, %vol,

min.

96.0 95.0 STAS 184/2

Aciditatea totala, g acid acetic la 1hl

alcool etilic anhidru, max.

1.5 3.0 STAS 184-5

Aldehide, g aldehida acetica la 1hl


0.5 2.0 STAS 184/7

Esteri, g acetat de etil la 1hl alcool etilic

anhidru, max.

1.3 3.0 STAS 184-6

Alcooli superiori, g alcool izoamilic la

1hl alcool etilic anhidru, max.

0.5 2.5 STAS 184/8

Alcool metilic, g alcool metilic la 1hl

alcool etilic anhidru, max

50,0 STAS 184/10

Furfural, g la 1hl alcool etilic anhidru,

max.

absent STAS 184/9

Extract sec total, g la 1hl alcool etilicanhidru, max.

1.5 - STAS 184/3

Amoniac si abaze azotate, g azot la 1hl


0.1 - STAS 184-25

Reactia cu permanganate (determinarea

Lange), minute, min.

- 20 STAS 184/12


8/33

5

Analiza fizico-chimică a alcoolului etilic rafinat

a. Examinarea culorii, transparentei şi impurităţilor

Într-un cilindru de sticlă incoloră şi perfect transparentă se toarnă proba de analizat şi se

observa în lumina difuză culoarea, transparenta şi prezenta impurităţilor.

În cazul alcoolului etilic se examinează în lumina difuză şi transparenta unui amestec de 30 ml

alcool etilic şi 70 ml apa distilată, introdus într -un cilindru de sticlă incoloră.

b. Examinarea mirosului şi gustului

Într-un vas Erlenmeyer cu dop şlefuit de 100-200 ml, bine spălat şi fără mirosuri străine, se

introdul 20-25 ml produs de analizat. Alcoolul etilic rafinat are un miros characteristic şi gust

arzător.

2.2 VARIANTE TEHNOLOGICE DE OBTINERE A ALCOOLULUI

ETILIC RAFINAT

Fabricarea alcoolului din cereal se poate face prin două grupă de procedee:

-cu fierbere sub presiune a materiei prime (HDV)

-fara fierbere sub presiune (DSA)

Procedeele clasice de producer a alcoolului din cereale se bazează pe fierberea sub

presiune a materiei prime, care se face în scopul gelificării şi solubilizării amidonului, astfel încât

acesta să poată fi atacat de către amilaze la zaharificare.

Aceste procedee prezintă următoarele dezavantaje:

-consumul de energie termică este ridicat ( 600-800 MJ/hl alcool absolut);

-modul de lucru este, de regulă, discontinuu iar posibilităţile de recuperare a căldurii sunt reduse; -datorita solicitării termice ridicate a materiei prime (150…165oC) se formează melanoidine şi

caramel;

- plamezile obţinute nu sunt omogene, iar borhotul rezultat are o valoare furajeră mai scăzută.

Aplicarea procedeelor de prelucrare fără presiune necesita o mărunţire optimă a materiei

prime, astfel încât să se obţină randamente maxime în alcool, cu un consum minim de energie.

2.2.1 FABRICAREA ALCOOLULUI DIN CEREALE FĂRĂ FIERBERESUBPRESIUNE

Procedeele de prelucrare fără presiune se bazează pe faptul că energia termică necesară

pentru fierbere sub presiune este înlocuită, în mare parte, prin energia de mărunţire a materiei

prime, astfel încât amidonul granular să poată fi fluidificat şi zaharificat. Necesarul de energie

electrică pentru mărunţire, variază în funcţie de gradul de mărunţire dorit şi de procedeul folosit,


9/33

6

între 16 şi 30 kWh/t cereal, fiind mult mai scăzut decât necesarul de energie termică de la

fierberea sub presiune.

În funcţie de modul inc are se realizează mărunţirea materiilor prime, diferitele procedee

de obţinere fără presiune (DSA) a plămezilor din cereal se pot clasifica astfel:

- procedee DSA cu măcinare uscată;

- procedee DSA cu măcinare umedă.

Procedeele DSA cu măcinare uscată şi umedă

Deoarece printr-o simplă măcinare uscată sau umedă nu se poate obţine întotdeauna în practică,granulaţia dorită,multe dintre procedeele DSA de prelucrare a cerealelor şi cartofilorfolosesc atât măcinarea uscată,cât şi măcinarea umedă. Pe lângă avantajul obţinerii granulaţieioptime,mai rezultă şi avantaje în privinţa consumului de energie. Astfel,necesarul de energie lamăcinare se poate reduce până la 16 kWh/t cereale. Din această grupă se pot menţiona procedeele concepute de către Dinglinger şi Klisch.

Figura 1. Schema procedeului DSA cu funcţionare continuă

1-alimentare cu abur;2-apă,borhot;3-α-amilază;4-materie primă;5-moară cu ciocane;6-

schimbător de căldură în spirală;7-apă de răcire;8-schimbător de căldură cu plăci;9-apă caldă;10-

omogenizator;11-spre fermentare;12- plămadă de drojdie;13-fierbător Henze;14-vas de leşie;15-

vas de fluidificare finală;16-amiloglucozidază,17-ejector;18-dispozitiv pentru măsurarea şireglarea temperatuCrii.

Materia primă cântărita este trimisă la moară cu ciocane (5), unde se adauga enzima de

fluidificare şi apa de process. Plămada rezultată este trecută apoi în schimbătorul (8), în care se

preîncălzeşte până la temperature de 70…80oC, în cazul graului, cu ajutorul plămezii fluidificate

care circulă în contracurent. Gelifierea plămezii are loc în ejectorul (17), iar fluidificarea în


10/33

7

fierbătorul Henze (13). Plămada este apoi omogenizata în moară cu discuri (10), conţinându-se

fluidificarea în vasul (15). Plămada fluidificată este răcită, apoi, în schimbătorul de căldură în

spirală (6), până la temperature de zaharificare, conţinându-se răcirea până la 20…25oC, în

schimbătorul de căldură cu plăci (8).

Prin folosirea acestui procedeu, necesarul de energie electrică, inclusive la pompare şi

agitare, s-a readus până la 13-15 kWh/hl alcool absolut, obţinându-se o economie totală de

energie de 70-75% faţă de procedeul HDV.

2.2.2 ALEGEREA SCHEMEI TEHNOLOGICE DE FABRICAŢIE

Am ales următoarea schemă tehnologică de fabricare a alcoolului etilic din materii prime

amidonoase (porumb) prin procedeul fără fierbere sub presiune, deoarece acest procedeu suscita

din ce în ce mai mult interes în condiţiile crizei energetice şi a creşterii costului ei. Procedeul de

dezagregare fără fierbere sub presiune a materiilor prime amidonoase, a devenit realizabil şiactual, datorită posiblilitatii fluidificării masei amidonoase cu preparate enzimatice microbiene.

Procedeul a fost pus la punct pentru materii prime fin mărunţite dar sunt făcute experimente şi

epntru material prima boabe întregi de cereale. În principal procedeul ar consta în următoarele

etape: introducerea amateriei prime maruntitte în fierbător şi încălzirea la 70 -85oC. În piureul

format se dozează o enzimă fluidifianta (o α-amilaza de origine bacteriană, termostabila) şitemperature în fierbător se ridică la 90 -93oC, menţinându-se 15-30 minute. Se pompează

plămada în zaharificator şi se răceşte până la temperature de însămânţare cu drojdie. Când

plămada are 55-65oC, se dozează în plămada o enzimă de zaharificare (o amiloglucozidaza),

conţinându-se răcirea. Cantitatea de enzima adăugată depinde de durata fermentării, pentruacelerarea ei putându-se suplimenta doza de preparat enzimatic. Când plămada a atins

temperature optimă se însămânţează cu cucltura de drojdie.

Pe lângă o serie întreagă de avantaje economice, întrebuinţarea preparatelor enzimatice

pentru înlocuirea totală a malţului conduce şi la creşterea randamentului în alcool cu 0.5-3%.


11/33

8

Enzime de

zaharificare

Enzime de

fluidificare

APA CEREALE ABUR Acid

sulfuric

Drojdie

Curatire

Cantarire

Macinare

Fluidificare

Racire 55oC

Zaharificare

Racire30oC

Insamantare

Fermentare

Distilare

Rafinare

ALCOOL

RAFINAT

Multiplicare

laborator

Prefermentare

Acidulare

Plamada dedrojdie

ULEI DE

FUZEL

BORHOTALCOOL

TEHNIC

APA DE

LUTERCO2

Fig. 2. Schema tehnologică a

fabricării alcoolului din materii

prime amidonoase fără fierbere sub

presiune


12/33

9

2.3 MATERII PRIME SI AUXILIARE

2.3.1 Porumbul

Porumbul reprezintă o cereal de bază folosită în economia ţării noastre atât în alimentaţie,

ca furaj cât şi în industrie. Ţara de origine a porumbului este Mexicul, la noi în ţară a fost

introdus în a doua jumătate a secolului al XVII-lea. În present suprafaţa cultivate de porumb

ocupa locul doi după grâu, dar din punct de vedere al recoltei obţinute, el se situează pe primul

loc, având o producţie mare la hectar.

Se cunoaşte un număr mare de soiuri de porumb, acestea deosebindu-se între ele după

caracteristici botanice şi economice. După timpul de vegetaţie se disting soiuri tardive şi precoce

cu producţie mare şi mai mică, cu forme şi mărimi diferite a boabelor, cu boabe diferit decolorate, cu structura făinoasa, semisticloasa sau sticloasă.

Pentru fabricarea alcoolului se preferă porumbul cu boabe făinoase (specia Zea mays

dentiformis), cae se caracterizează printr -un conţinut ridicat în amidon şi mai scăzut în substanţe

proteice.

P{artile component ale bobului de porumb sunt endospermul sau miezul făinos, învelişul

şi germenele (embrionul). Proporţia medie a părţilor component se prezintă astfel: -81-85%

endosperm, 5-11% înveliş, şi 8-14% embrion.

Compoziţia chimică a porumbului Compoziţia chimică a bobului de porumb este variabilă de la un soi la altul şi chiar în

cadrul aceluias soi în funcţie de condiţiile de clia şi soi.

Boabele conţin:

-apa……………………………11-15%

- proteina brută…………………9.5-11.5%

-grasime brută…………………4.1-4.9%

-substanta extractive neazotoase…68-72%

-celuloza brută……………….4.9-2.5%

-cenusa………………………1.4-1.8%a. Umiditatea porumbului este variabilă în funcţie de modul de uscare de după recoltare

(naturală sau artificială).

La porumbul uscat artificial, umiditatea este de 12-15%, fiind cea mai indicate pentru

conservarea în bune condiţii.


13/33

10

După recoltare de obicei, boabele de porumb au o umiditate de aproximativ 25%. În anii

cu toamne ploioase, fabricile de alcool etilic sunt aprovizionate cu porumb care depăşeşte

umiditatea de 25%. În aceste condiţii, conservarea porumbului şi lupta împotriva pierderilor de

amidon constituie una dintre cele mai grele problem ale fabricilor de acool.

b.Hidraţii de carbon alcătuiţi în majoritate din amidon sunt componentul principal a

bobului de porumb. Conţinutul în amidon al porumbului reprezintă circa 70% din substanţa

uscată a bobului. Datorită conţinutului ridicat în lipide, care sunt localizate în special în embrion,

plămezile din porumb fermentează liniştiţi aproape fără spumă, ceea ce permite utilizarea la

maximum a capacităţilor de fermentare, iar borhotul rezultat de la distilare are o valoare furajeră

ridicată. Pe lângă amidon, care se afla în totalitate în endosperm, constituind circa 85% din

substanţa uscată a acestuia, se mai găsesc şi alţi hidraţi de carbon, cum sunt zaharurile şi

dextrinele (circa 3%), pentozani (cir ca 6%) şi celuloză (3%). Amidonul se prezintă sub formă de

granule închise în cellule. Dintre zaharurile solubile ale bobului, circa 70% se găsesc în amidon.

c.Substanţele proteice intra în majoritate în constituţia endospermului şi embrionului,

reprezentând, circa 95% din compuşii cu azot ai bobului de porumb. d.Substanţele grase, în proporţie de 4-6% din substanţa uscată a bobului, sunt accumulate

în cea mai mare parte în germen. Germenii de porumb sunt utilizaţi ca materie primă pentru

fabricarea uleiului, recomandat în alimentaţia dietetică.

e.Cenuşa, care reprezintă circa 1.7% din substanţa uscată a bobului, este constituită din

saruri de fosfor, de potasiu şi magneziu. Cea mai mare parte din aceste saruri (80%) se găsesc în

embrion, în timp ce în înveliş sunt în proporţie de 16%, iar în endosperm de 4%.

În bobul de porumb se mai găsesc vitamienle: A, E, B1 şi B6, care îi măresc valoarea

alimentară.

Păstrarea porumbului şi pierderi în timpul depozitarii Depozitarea şi păstrarea corespunzătoare a porumbului constituie una dintre problemele

principale şi uneori dintre cele mai dificile ale unei fabric de alcool etilic.

Balanţa activităţii fabric de alcool este complete şi reflectă realitatea, dacă cuprinde pe de

o parte cât amidon s-a introdus în fabrica cu material prima şi cât alcool etilic s-a produs din

aceasta, într-o anumită perioadă. Un randament bun în alcool dovedeşte că, începând de la

depozitarea materiei prime şi până la ultima fază a procesului tehnologic, activitattea de

producţie s-a desfăşurat corespunzător, în sensul obţinerii randamentului maxim din amidonul

supus prelucrării. La depozitarea porumbului, în funcţie de umiditate şi temperature boabelor, precum şi de

condiţiile de păstrare, pierderile de substanţă utilă (amidon) pot fi min ime sau foarte mari, în

acest ultim caz rezultate economice ale fabricii de alcool pot fi grav afectate. COnţinutul de

umiditate ale boabelor poate să crească sau să scadă, în finctie de mediu dacă este mai bogat mai

sărac în umiditate. Ca urmare, respiraţia bobelor se va intensifica sau diminua în funcţie de


14/33

11

gradul de umdititate a mediului. Embrionul bobului de cereala se afla în stare de viaţă latent până

la 14.5-15.5% umiditate, numită şi umiditate critică, iar peste această limită începe viaţa activă a

embrionului. Este important ca umiditatea critică a porumbului şi în general a cerealelor, să nu

fie depăşită, deoarece la umidititate ridicată, procesul de respiraţie creşte progresiv, sic a urmare

se produc pierderi de amidon. Reducerea temperaturii ca şi urmare a intensificării procesului de

respiraţie determina dezvoltarea bacteriilor şi a mucegaiurilor care grăbesc procesul de alterare a

porumbului.

Depozitarea porumbului boabe se face în magazii sau silozuri. Cel mai potrivit pentru

depozitare este porumbul cu umiditate până la 14%, care poate fi depozitat în strat cu înălţime de

3-4m. La umiditatea de 14016%, înălţimea stratului trebuie să fie de 2-2.5m, iar la umiditatea de

16-18%, înălţimea stratului nu trebie să depăşească 1.5m.

Pentru a se evita pierderile mari de amidon, la depozitarea porumbului boabe trebuie să

se respecte următoarele reguli:

- înainte de depozitare, porumbul să fie supus unei operaţii de curăţire (vânturare), pentru

îndepărtarea plevei şi a mătăsii care împiedică o aerisire corespunzătoare;- să fie depozitat, în strat subţire şi pe toată suprafaţa magaziei

- să se controleze periodic temperatura porumbului depozitat iar când aceasta depăşeşte

20-25°C, să se procedeze la lopătarea lui, care trebuie să se în func4e de gradul de umiditate. La

temperaturi ridicate, pierderile în amidon sunt foarte mari iar cerealele intră în procesul de

putrezire.

- când din cauza umidităţii prea ridicate a porumbului se ajunge încingerea unei zone şi

acest proces nu poate fi frânat, porumbul din zona periclitată se izolează şi se trece imediat în

fabricaţie;

- pentru reducerea la minimum a pierderilor de depozitare este porumbul să fie în prealabil uscat până la umiditatea de 10-12%:

- umiditatea relativă a aerului din spaţiul de depozitare trebuie să cu ajutorul

higrometrului;

- nu este admisă depozitarea la un loc a cerealelor umede cu cele uscate, deoarece

umiditatea migrează, crescând astfel şi umiditatea cere&elof care au fost uscate.

2.3.2 MATERII AUXILIARE ŞI UTILITĂŢI FOLOSITE LA FABRICAREA

ALCOOLULUI ETILIC

Principalele materii auxiliare care intervin în procesul tehnologic de fabricare a

alcoolului sunt: preparate enzimatice microbiene, substanţe nutritive. acidul sutfuric, factorii de

creştere, antispumanţi, substanţe antiseptice şi dezirrfectante. Dintre utilităţi se pot menţiona apă

şi aerul tehnologic.


15/33

12

Preparatele enzimatice microbiene

Însuşirea anumitor mucegaiuri şi bacterii de a produce în cursul dezvoltării lor, ca de

altfel şi cereale care germinează, enzime amilolitice este de mult timp cunoscută în ţările din

Asia, în special Japonia şi China. Preparatele enzimatice de origine microbiană care trebuie să

conţină enzimele de degradare a amidonului la glucide fermentescibile, se pot uttliza în

următoarele scopuri:

-pentru lichefierea prealabilă a materiilor prime în vederea zaharificării

- pentru înlocuirea parţială a malţului;

- pentru înlocuirea totală a malţului.

Creşterea de randament în alcool care se obţine prin folosirea preparatelor enzimatice

microbiene se datoareaza faptului că acestea hidrolizează până la glucide fermentesibile,

substanţe care în mod normal la zaharificare cu malţ nu suferă transformări.

Substanţe nutritive şi factori de creştere La fabricarea alcoolului este necesară adăugarea de substanţe nutritive care conţin azot,

fosfor magneziu s.a., cât şi factori de creştere pentru a compensa deficitul substratului în aceste

substanţe necesare în cantităţi bine determinate pentru nutriţia drojidiei.

Sulfatul de amoniu (NH4)2ŞO4, se utilizează ca sursa de azot asimilabil. Este o pulbere

alb-gălbuie, cristalină, solubilă în apă,a care se prepară industrial prin tratarea acidului sulfuric

cu ammoniac gazos. Conţinutul de azot variază între 20-21%.

Sulfatul de magneziu, se utilizează ca sursa de magneziu la multiplicarea drojdiei.

Produsul pulbere trebuie să conţină 16.3% MgO şiş a nu conţină arsen mai mul de 0.0005%.

Amoniacul se comercializează sub formă de soluţie de ammonia de sinteză dizolvat înapă, cu o concentraţie minimă de 25%. Se utilizează ca sursa de azot şi pentru corectarea pH-

ului. Amoniacul se adăuga, de regulă, sub formă de apă amoniacală obţinută prin diluarea

amoniacului cu apă în raport 1:5.

Alte substanţe nutritive şi factori de creştere utilizaţi: fosfatul diamoniacal ethnic,

superfosfatul de calciu, urea, acidul ortofosforic, clorura de potasiu, biotina, acidul pantothenic,

tiamina.

Acidul sulfuric

Acidul sulfuric se utilizează pentru corectarea ph-ului mediilor de cultură. Are o

concentraţie de circa 96-98% substanţa pură. Se foloseşte acid sulfuric obţinut prin procedeul decontact care o conţine o cantitate redusă de arsen de max. 10mg/kg. Întrucât la diluarea acidului

sulfuric se dezvolta o cantitate mare de căldură este interzis să se toarne apa în acid, ci în mod

treptat acid în apă, sub agitare.


16/33

13

Substanţe antispumante La fabricarea alcoolului se formează cantităţi mari de spumă datorită coloizilor din

melasa care se dispun la surprafata bulelor de aer care barbotează în mediu, stabilizând spuma

formată. Cu cât melasa este mai bogată în substanţe coloida şi deci insufficient limpezita cu atât

cantitatea de spumă formată este mai mare.

Substanţele antispumante se utilizează pentru împiedicarea formării spumei sau pentru

distrugerea spumei deja formate. Ca antispumanţi se utilizează acidul oleic, uleiul siliconic,

octadecanolul, poilipropilengliconul, hidrocarburi parafinice, s.a.

Substanţele antispumante folosite trebuie să fie inoffensive pentru drojdie sau chiar

asimilabile, sau să nu producă murdărirea utilajelor şi conductelor tehnologice şiş a nu

influenţeze negative asupra aspectului exterior, gustului şi mirosului alcoolului.

Substanţe antiseptic şi dezinfectante La fabricarea alcoolui sunt folosite o serie de substanţe cu acţiune antiseptic sau

dezinfectanta.Substanţele antiseptic se folosesc pentru combaterea microorganismelor de contaminare

în cursul fermentaţiei plămezilor, în doze bine stabilite, la care să nu fie influenţată negativ

activitatea fermentative a drojdiei. Dintre antiseptic mai des utilizaţi sunt acidul sulfuric,

formalina şi pentaclorfenolatul de sodium.

Prin adăugare de acid sulfuric în plămezile de drojdie se creează o aciditate ridicată care

inhiba dezvoltarea bacteriilor de contaminare, în timp ce activitatea drojdiei este puţin

influenţată. Prin tratarea laptelui de drojdie cu acid sulfuric până la un pH scăzut de 2.0 -2.4 se

realizează, de asemenea, o purificare a drojdiei în vederea însămânţării.

Formalina se foloseşte ca antiseptic în special la fermentarea plămezilor din cereal, fiindutilizată în doze de 0.015-0.02% faţă de plămadă.

Substanţele dezinfectante cele mai des utilizate pentru combaterea microflorei de

contaminare la fabricarea alcoolului sunt: formalina, clorura de văr, laptele de văr, soda caustic şi

soda calcinată.

Formalina se foloseşte ca dezinfectant în soluţii cu concentraţia de 3-5% aldehida formică

şi chiar până la 10% pentru dezinfectarea conductelor şi utilajelor tehnologice. Fiind o substanţă

volatile, se sporeşte eficienta ei prin introducerea de abur în urma tratamentului cu formalina.

Clorura de var se foloseşte sub formă de suspensie în apă cu concentraţia de 1-3%, cu

care se stropeşte suprafeţele utilajelor şi încăperilor tehnologice. Celelalte substanţe se folosescîn concentraţii asemantoare de 1.5-5%.

Apă Este folosită în cantităţi mari atât ca apa tehnologică pentru diluarea melasei şi a acidului

sulfuric, dizolvarea substanţelor nutritive şi spălarea biomasei de drojdi, spălarea utilajelor, cât

sic a apa de racier a linurilor de fermentare şi multiplicare a dr ojdiilor.


17/33

14

Apa tehnologică trenuie să îndeplinească condiţiile unei ape potabile. Apa folosită în

operaţii fără transfer de căldură, îndeosebi la spălări, fără tratare cu dezinfectanţi trebuie să aibă

un grad de puritate microbiologică ridicat. Conţinutul mare de săruri din apa influenţează

negative înmulţirea drojdiei.

În industria alcoolului, concentraţia impurităţilor din apă şi proprietăţile lor influenţează

decisive prodcesul tehnologic al producerii alcoolului. Apa este supusă unui control

microbiologic pentru stabilirea conţinutului în germeni dăunători fermentaţiei: bacterii lactice,

drojdii sălbatice, bacterii coliforme.

Apa de racier are pndererea cea mai amre dinc onsumul de apă industrial la fabricarea

alcoolului, aceasta nu trebuie să îndeplinească condiţiile apei potalbile. Se cere însă să aibă o

temperature şi o duritate cât mai scăzută. Cu cât temperature apei de racier este mai scăzută cu

atât este necesar un consum mai mic de apă. Apa cu duritate mare depune piatra pe suprafeţele

de schimb de căldură micşorând astfel coeficientul de transfer de căldură, ceea ce necesită

mărirea debitului de apă. Fabricile care dispun apa de racier cu duritate mare este necesară, fie o

dedurizare a apei, fie împiedicarea depuenrii petrei calcaroase. Pentu împiedicarea depunerilorde piatră pe pereţii serpentinelor şi ai ţevilor este uneori sufficient să se adauge 5g polifosfati la 1

m3 de apă de racier.

Consumul de apă industrial este variabil de la întreprindere la intrepridere depinzând de

temperature şi duritatea apei, de starea instalaţiilor de racier, de procesul tehnologic şi material

prima prelucrată.

Aerul tehnologic

În fabricile de alcool aerul tehnologic este folosit în primul rând pentru asigurarea

necesarului de oxygen al drojdiei în cursul fermentării plămezilor din melasa sau a multiplicării

drojdiei.Aerul comprimat mai este utilizat pentru aerarea grămezilor în cursul germinării orzului

pentru alcool şi pentru transportul pneumatic al porumbului, orzului şi a acidului sulfuric.

Energia electrică şi aburul Fabricile de alcool sunt alimentate cu energie electica din reţeaua de energie electrică

naţională. Pentru acţionarea motoarelor electrice se întrebuinţează curentul electric la tensiunea

de 380V, iar pentru iluminat la tensiunea de 220V.

În fabricile de alcool, aburul este produs în centralele termice proprii, sau este livrat de

către cea mai apropiată central electrică. Aburul se utilizează pentru sterilizarea melasei, a

utilajelor şi a conductelor tehnologice, la distilarea plămezilor fermentate şi rafinarea alcoolului brut. Pentru folosirea raţională a aburului este necesar ca la fiecare consummator să fie montat un

debimetru. De asemenea, în vederea reducerii consumului, toate conductele şi aparatele care

utilizează abur trebuie să fie izolate termic.


18/33

15

2.4 PROCESUL TEHNOLOGIC ADOPTAT

Recepţia porumbului Recepţia cantitativă a cerealelor se face prin cântărire, funcţie de modul şi mijlocul încare se afla cerealele în momentul recepţiei. Înainte de descărcare basculele auto se cântăresc pe

cantarul fabricii sau în cazul vagoanelor CFR pe cântare pod-bascula, pentru a se stabili

greutatea brută. După descărcarea cerealelelor, bascule se cântăreşte pentru verificarea greutăţii

proprii.

Recepţia calitativă corectă a cerelalelor, da indicia asupra calităţii produselor finite ce

urmează a se obţine din prelucrarea lor. La determinarea calităţii cerealelor se efectuează o serie

de analize prevăzute în standard şi care se împart în 2 grupe:

-analize organoleptice care cuprind: examinearea aspectului, culorii, gustului, mirosului

-analize fizico-chimice: masa hectolitrica, determinarea conţinutului de umiditate, a cantităţii decorpuri străine, determinarea conţinutului de gluten, determinarea conţinutului de cenuşă şi

conţinutului de proteină.

Pregătirea porumbului Aplicarea procedeelor de prelucrare fără presiune necesita o mărunţire optimă a materiei

prime, astfel încât să se obţină randamente maxime în alcool, cu consum minim de energie. În

cadrul acestor procedee, energia terminca necesară pentru fierberea sub presiune, care este de

circa 700MJ/hl, este înlocuită cu o cantitate mai mică de energie electrică pentru mărunţire, de

20-40 MJ= 5-10kWh/hl alcool. Pentru obţinerea unor randamente maxime în alcool este necesarca, la măcinarea cerealelor, proporţia de fracţiuni rezultate de la sortarea pe site a măcinişului să

fie următoarea:

Dimensiunea particulelor (μm) Procentul (%)

710 0,1

Fluidificarea porumbului

La fabricarea alcoolului, alături de porumbul ce conţine zaharuri, sunt utilizate în mare

măsură şi materii prime ce conţin amidon că substanţa alcooligena. Deoarece drojdia de alcool

nu posedă achipament enzymatic prin care să poată metaboliza amidonul, la prelucrarea

http://www.utorrent.com/http://www.utorrent.com/http://www.utorrent.com/


19/33

16

materiilor prime amidonoase este necesară fluidizarea şi zaharificarea amidonului, la zaharuri

fermentescibile, cu enzime amilolitice.

Amidonul native nu este pregătit pentru atacul enzimelor, de aceea granulele de amidon

trebuie să fie distruse şi tratate termic. Materialul amidonos este măcinat şi amestecat cu apă,

apoi supus gelificării. Temperatura şi durata tratamentului vor depinde de natura materiei prime

şi de echipamentul disponibil. La instalaţia aleasă procesul poate fi condus la temeperatura de

80oC, caz în care se poate utiliza o α-amilaza netermostabila (NERVANASE series).

Amidonul gelificat este hidrolizat de către α-amilaze, formându-se dextrin şi

oligozaharide. Prin acţiunea α-amilazelor se produc cantităţi mici de zaharuri fermentescibile.

O modificare a pH-ului sau a conţinutului de ioni de calciu pot fi avantajoase în scopul de

a mări termostabilitatea şi performanţă enzimei în faza de lichefiere. În cazul utilizării enzimei

NERVANASE, domeniul optim de ph se situează între 5.0-6.0.

Zaharificarea porumbului

Operaţia de zaharificare mai este denumită plămădire, întrucât se obţine o plămadă careconţine toate componentele insolubile ale porumbului. Zaharificarea se poate realizează cu acizi

minerali şi enzime de zaharificare.

Pentru zaharificare se utilizează preparate enzimatice microbiene care pot înlocui parţial

sau în totalitate malţul verde. În acest scop se folosesc preparate cu conţinut de α-amilaza

batcteriana pentru lichefiere şi de amilogucozidaza pentr u zaharificare. Utilizarea preparatelor

enzimatice a condus la obţinerea plămezilor din materii prime amidonoase fără a se mai utiliza

fierberea acestora sub presiune.

Zaharificarea este un process care implică descompunerea amidonului dextrinizat de cătr e

glucoamilaza, care hidrolizează în primul rând legăturile α-1.4 şi mai puţin legăturile α-1.6glicozidice, din dextrin şi oligozaharide.

Procedeul simplificat cu acid sulfuric.

După acest procedeu pregătirea plămezii de drojdie se face astfel: o porţiune mică (4 -5%)

din plămada principal se insamnateaza cu o cultură pură de drojdie obţinută în laborator, se

aciduelaza cu acid sulfuric până la pH 3.5 şi se prefermenteaza timp de 20 -24 ore la temperature

de 26-28oC. Plămada de drojdie astfel obţinută, cu un extract de 6-8o Bllg serveşte apoi pentru

însămânţarea plămezii dulci răcită la 30oC.


20/33

17

Fig.3 Schema zaharificatorului

În figura 3 este redată în secţiune construcţia zaharificatorului. Principalele părţi

constructive ale zaharificatorului sunt următoarele: corpul zaharificatorului 1, construit din tabla

de fier, din cupru, oţel inoxidabil sau aluminiu; agitatorul 2, cu un rând sau două rânduri de

palete; motorul cu reductor 3, care antrenează agitatorul cu o turaţie de 100 rot/min.; conducta 4,

de descărcare a masei fierte din fierbător; clopotul de suflare 5, pe a cărui suprafaţa interioară

este proiectată masa fiartă sub presiune; conducta 6, de introducere a apei de răcire în

serpentinele zaharificatorului; serpentină de răcire 7; conducta 8 de ieşire a apei din sistemul derăcire a zaharificatorului.

Alte părţi componente: exhaustorul 9 pentru evacuarea aburului care se degaja intens în

timpul descărcării fierbătoarelor; conducta de abur 10, pentru mărirea tirajului şi sterilizarea

exhaustorului; conducta 11 pentru evacuarea condensului care se formează în exhaustor; ventilul

şi conducta 12, pentru golirea zaharificatorului; termometrul 13.

În conducerea practică a operaţiei de zaharificare trebuie să se aibă în vedere următoarele:

- să se creeze condiţii optime de temperatura pentru acţiunea de fluidificare şi de zaharificare

produsă de amilaze;

- termorezistenta celor două amilaze la temperatura de zaharificare; - pH-ul optim al plămezilor;

- evitarea contaminărilor cu microorganisme străine;

- simplificarea pe cât posibil a operaţiei.

În timpul operaţiei de zaharificare se controlează:

- gradul de zaharificare;


21/33

18

- gradul Balling şi coeficientul calitativ al plămezii;

- aciditatea şi pH-ul;

- puterea amilolitica a plămezii dulci.

În vederea controlului zaharificării se filtrează o porţiune din plămada dulce,

examinându-se atât reziduul cât şi filtratul limpede obţinut. În reziduul spălat bine cu apă trebuie

să se găsească numai coji, fără amidon aderent şi să se obţină cu iodul o coloraţie gălbuie sau

roşiatică. Filtratul trebuie să aibă o culoare galbenă deschisă şi gust dulce şi să nu dea coloraţie

cu iodul, care ar indica o zaharificare incompletă.

Însămânţarea Fermentarea plămezilor dulci din materii prime amidonoase se realizează cu ajutorul

drojdiilor, care datorită complexului enzimatic conţinut, transforma zahărul din plămada în

alcool etilic şi dioxid de carbon.

Drojdiile utilizate trebuie să îndeplinească următoarele condiţii: să aibă o puterealcooligena ridicată, să se poată acomoda la plămezile acide din cereale, să declanşeze rapid

fermentaţia, să formeze o cantitate redusă de spumă la fermentare şi să producă o cantitate cât

mai mică de hydrogen sulfurat şi alte substanţe de gust şi aroma nedorite.

Drojdiile utilizate la fermentarea plămezilor din industria alcoolului se pot folosi sub

formă de:

-drojdii lichide

-drojdii uscate

-drojdii comprimate.

Fermentarea plămezilor Fermentarea repreznta una din operaţiile tehnologice cele mai importante de la fabricarea

alcoolului în care se pot reflecta atât neajunsurile produse anterior la fierbire şi zaharificare cât şi

deficienţele care pot să apară în timpul acestei operaţii.

Principalele cerinţe care se impugn la fermentare sunt următoarele:

-sa se lucreze cu o drojdie viguroasă la temperature optime de fermentare;

-sa se realizeze un grad de fermentare corespunzător într -un timp cât mai scurt posibil;

- plamada să fie ferită de contaminări cu microorganism străine. Fermentarea plămezilor din

cereal şi cartofi este de durată mai îndelungată de circa 72h, datorită zaharificării secundare a

dextrinelor limită şi comporta trei faze care se întrepătrund: Faza iniţială, care durează 18-20h, se caracterizează ins pecial prin multiplicarea drojdiei

şi prin fermentarea a circa 40% din maltoza. Prin folosirea unor culture pure de drojdie

viguroasă, fermentaţia maltozei se instalează rapid, astfel încât se modifica deja în faza iniţială

echilibrul stabilit la zaharificarea între maltoza şi dextrin.


22/33

19

Faza principal, care durează 18-20h, se caracterizează prin fermentaţia intense a

maltozei, cu formare de alcool, dioxid de carbon şi căldură. Datorită creşterii concentraţiei

alcoolice a plămezii peste 5%, încetează practic în această fază multiplicarea drojdiei. În timpul

fermentării creşte temperature plămezii şi este necesară răcirea linurilor de fermentare, astfel

încât temperatura de fermentare să nu depăşească 34oC. Faza principal durează atât timp cât în

substrat se afla în maltoza.

Faza finală a fermentaţiei începe dup ace s-a terminat maltoza din plămada şi secaracterizează îndeosebi prin zaharificarea secundară a dextrinelor limita sub acţiunea amilazelor

rămase în plămada şi fermentarea maltozei rezultate,

La sfârşitul fermentaţiei plămada se poate trimite direct la distilare sau într -un rezervor

tampon, iar linul de fermentare se spală şi se dezinfectează, acordându-se o atenţie deosebită

evacuării dioxidului de carbon.

În scopul desfăşurării normale a procesului de fermentaţie se controlează:

-temperatura plămezii;

-concentratia în extract a plămezii; - pH-ul plămezii;

- puritatea microbiologica a fementatiei. La sfârşitul procesului de fermentare se determina

concentraţia alcoolică a plămezii fermentate, prin distilare, aceasta variind între 6-12% vol.

alcool.

Fig. 4. Linuri de fermentare a plămezii zaharificate În figura 4 sunt prezentate în secţiune linurile cilindrice verticale şi cele paralelipipedice.

În general, înzestrarea linurilor paralelipipedice şi a celor cilindrice este identică, cu deosebirea

că linurile cilindrice au uneori în plus şi instalaţie de răcire exterioară.


23/33

20

Linul 1 este prevăzut cu conducta de încărcare cu plămada zaharificată 2, capacul

superior de vizitare 3, capacul inferior de vizitare 4, conducta de evacuare a dioxidului de carbon

5, conducta de abur 6, supapa hidraulică de suprapresiune şi vid 7, tija pentru fixarea

termometrului 8, instalaţia de răcire interioară 9, racordul de apă rece 10 pentru alimentarea

serpentinei de răcire, racordul 11 pentru ieşirea apei de răcire din serpentine şi conducta 12 de

evacuare a plămezii fermentate.

În majoritatea cazurilor când linurile se amplasează într -o construcţie existenţă se alege

forma paralelipipedică, această formă permiţând utilizarea economică a spaţiului de producţie.

Volumul linurilor metalice care se construiesc este corelat cu capacitatea de producţie a

fabricii.

Răcirea linurilor se realizează prin stropirea în exterior a pereţilor în cazul linurilor

cilindrice verticale şi de capacitate mică sau prin serpentine care se montează în interiorul

linurilor de fermentare de mare capacitate.

Sistemul de răcire este alcătuit din serpentine de cupru cu diametrul de 30÷40 mm.

Acestea se montează sub forma unei spirale în linurile cilindrice sau a unor regist re în linurile paralelipipedice. Suprafaţa de răcire necesară este de 0,3÷0,4 m2 pentru 1 m3 de plămada în

fermentare.

Pierderile în alcool prin antrenare cu dioxid de carbon sunt în medie de 0,7% putând să

ajungă până la 1,4 % din alcoolul produs în linul de fermentare. Pentru recuperarea alcoolului

antrenat se folosesc spălătoare speciale de dioxid de carbon, cu talere sau umplutură, care

funcţionează pe principiul coloanelor de distilare.

Distilarea plămezilor fermentate

Plămada fermentată este un amestec apos de diferite substanţe aflate în soluţie sau însuspensie, unele dintre ele fiind substanţe nefermentescibile provenit din materiile prime şi

auxiliare, iar alte produse ale fermentaţiei alcoolice.

Distilarea se realizaeaza prin încălzirea până la fierbere şi fierberea plămezilor fermentate

în instalaţii special, prin care alcoolul etilic şi alţi component volatile ce trec în faza de vapoiri şi

apoi sunt condensaţi prin răcire cu apă.

Separarea alcoolului etilic din acest amestec se bazează pe diferenţa de volatilitate dintre

această şi apă. Astfel, alcoolul etilic este mai volatile decât apă, având o temperature de fierbere

de 78.39oC, în timp ce temperature de fierbere a apei este de 100oC, la presiune atmosferică.

În afară de alcool şi apa prin distilarea plămezii fermentate trec în distilat şi alte substanţevolatile conţinute, cum ar fi : aldehyde, esteri, alcooli superiori, acizi volatili, alcool metilic, s.a.,

care îi conferă un gust şi un miros neplăcut, astfel încât se obţine aşa numitul alcool brut, care

trebuie purificat în continuare prin operaţia de rafinare. Reziduul fără alcool rezultat de la

distilare este denumit borhot.


24/33

21

Rafinarea alcoolului brut

În urma distilării rezultă că produs intermediar alcoolul brut, care are o concentraţie

alcoolică de 80-85% vol. şi conţine o serie de impurităţi, mai mult sau mai puţin volatile, fie

provenite din plămada fermentată, fie formate chiar în cursul procesului de distilare.

Rafinarea reprezintă operaţia de purificare şi concentrare a alcoolului brut, în vederea

obţinerii unui produs de puritate superioară denumit alcool etilic rafinat.

Prin rafinare alcoolul se concetreaza, devine limpede, fără gust şi miros străin. ALcoolul

rafinat trebuie să aibă o concentraţie alcoolică de minimum 96%, nu trebuie să conţină alcool

metilic şi furfural, iar conţinutul său în acizi, esteri, aldehyde şi alcooli superiori trebuie să fie

foarte scăzut.

Pentru a se realiza o purificare avansată a alcoolului este necesar ca la rafinare să se aibă

în vedere două aspect principale: temperaturile de fierbere ale impurităţilor şi solubilităţile lor în

amestecul de alcool – apă.

Impurităţile din alcoolul brut au temperature de fierbere repartizate între 20.2 oC şi

161.6o(furural), însă în realitate distilarea lor se face într-un domeniu de temperaturi mult mairestrains, deoarece majoritatea formează amestecuri azeotrope cu apă, cu temperature de feirbere

mult mai joase decât a substanţei pure.

Impurităţile se vor repartiza în coloana în funcţie de temperaturile lor de fierbere şi

solubilitatea lor, astfel:

-impuritatile mai volatile decât alcoolul etilic vor fi mai ridicate de vaporii alcoolici spre partea

superioară a coloanei, unde vor fi evacuaţi în stare de vapori sub formă de frunţi;

-impuritatile mai puţin volatile se vor concentra spre partea inferioară a coloanei formând cozile.

Aşadar prin rafinarea alcoolului brut se obţin trei fracţiuni:

-frunţile;-alcoolul rafinat;

-cozile.

Operaţia de rafinare al alcoolului brut se execută în instalaţiile special, car e în fucntie de

constructive şi modul de funcţionare, sunt de două tipuri:

-instalatii cu funcţionare discontinuă (periodica);

-instalatii cu funcţionare continuă.


25/33

22

3. Bilanţul de materiale

3.1 Stabilirea regimului tehnologic

Fabrica este proiectată în vederea prelucrării a 10 tone/zi porumb, de unde rezultă că avem

următorul program de producţie:

Capacitatea de prelucrare: 10 tone porumb/ 24h

Zile calendaristice: 365 zile

Zile de repaos legal: 109 zile

Se lucrează în 3 schimburi a câte 8 ore.

Calculul bilanţului de materiale

1. Depozitare

M pr = 10t/zi= 10000kg/zi

M pr= M pd + P1P1=10000 × 0,2%= pd 20 kg/zi

M pd= M pr – P1= 10000 – 20= 9980 kg/zi

Materia prima receptionata

DEPOZITARE

Materia prima depozitata Pierderi (0,2%)


26/33

23

2. Cântărire

M pd=M pc + P2P2= 9980 × 0,2%= 19,96 kg/zi

M pc= M pc- P2= 9980 – 19,96= 9960,04 kg/zi

3. Măcinare

M pc + APA= M pm + P3- Se adauga 30% H2O din cantitatea de M pc

APA= 30% × 9960,04 = 2988,012 kg

P3= 0,2% × (M pc+APA) = 0,2% × 9960,04= 19,92 kg/zi

M pm= (M pc + APA) – P3= (9960,04+2988,012)-19,92 = 12928,132 kg/zi

Materia prima depozitata

CANTARIRE

Materia prima cantarita Pierderi (0,2%)

Materia prima cantarita

MACINARE

Materia prima macinata Pierderi (0,2%)

APA


27/33

24

4. Fluidificare

M pm+ Ef = Pf + P4-se adauga 1% enzime de fluidificare din cantitatea de materie prima macinata.

Ef = M pm × 1% = 12928,132 × 1%= 129,281 kg

P4= M pm × 0,2% = 12928,132 × 0,2%= 25,856 kg

Pf =(M pm + Ef ) – P4= (12928,132 + 129,281) – 25,856= 13031,557 kg/zi

5. Zaharificare

Pf +Ez+ H2SO4= Pz + P5-se adauga 2% enzime de zaharificare si 0,4% H2SO4 din cantitatea de plamada fluidificata

Ez= 2% × 13031,557= 260,63 kg

H2SO4= 0,4% × 13031,557 = 52,126 kg

Pz=(Pf + Ez +H2SO4) – P5P5= 13,0315 kg

Pz= (13031,557 + 260,63 +52,126) – 13,0315= 13331,282 kg/zi

Materia prima macinata Enzima de fluidificare

FLUIDIFICARE

Plamada fluidificata Pierderi (0,2%)

Plamada fluidificata H2SO4 Enzima de zaharificare

Plamada zaharificata Pierderi (0,1%)

ZAHARIFICARE


28/33

25

6. Însămânţare

-cultura de drojdie utilizată la fermentare reprezintă 4-6% din volumul plămezilor supusefermentării (vom folosi 5%).

Pz + D = Pi+ P6 P6 = 13331,282 × 0,1%= 13,331 kg

D= 5% × 13331,282= 666,564 kg

Pz×C pz + D× CD= Pi × CPi + P6

-unde: C pz=concentratia plamezii zaharificate (16-18oBllg)

CPi=concentratia plamezii insamnantate (6-8oBllg)

CD=concentratia drojdiei (5-8oBllg)

13331,282 + 666.564 = Pi + 13,331

Pi= 13986,515 kg/zi

7. Fermentare

Pi= Pf + P7P7= 27,973 kg

Pf = 13986,515 - 27,973=13958,542 kg/zi

Plamada zaharificata Drojdii (5%)

INSAMANTARE

Plamada insamantata Pierderi (0,1%)

Plamada insamantata

FERMENTARE

Pierderi (0.2%)Plamada fermentata


29/33

26

8. Distilare

Dupa etapa de distilare în amestec va ramâne doar alcool si apa, restul elementelor (amidon, s.u.,

apa, zahar) trecând în borhot. Acesta contine 90 % apa si 10 % amidon + zahar + s.u.

-100 kg amestec va contine la intrarea în etapa de distilare:

100kg………………4,0483(componente borhot)…….. 93,1571 apa ……… 2,7939 alcool

13958,542………….y……………………………………x……………………………..z

Y= 13958,542 × 4,0483/100= 565,083 kg (componente borhot)

X=13003,37 apa

Z=389,987 alcool

Totalul componentelor din borhot: 565,083 kg/zi

100 kg borhot .................10 kg componente......................90 kg apa

Y1 kg borhot……………....565,083 kg componente……X1

Y1= 565,083 × 100/10= 5650,83 kg borhot

X1= 565,083 × 90/10= 5085,747 kg apa

În alcoolul obtinut dupa distilare va ramîne:

13003,372 – 5085,747= 7917,625 kg alcool

Cantitatea totala de amestec obtinut dupa distilare este de :

7917,625 + 389,987= 8307,621 kg/zi

Plamada fermentata

DISTILARE

ALCOOL BRUT BORHOT


30/33

27

9. Rafinare

P8= 8307,621 × 1,4%= 116,306 kg/zi

Ar = 80 % × A b= 80% × 8307,621 = 6646,096 kg/zi

= 801 kg/m3

V= m/ = 6646,096/801= 8,297 m3 => Ar= 8297 l/zi

At=A b – (Ar +P8)= 8307,621 – (6646,096+ 116,306)= 1545,219 kg/zi

Alcool brut

RAFINARE

ALCOOL ETILICRAFINAT (96o)

ALCOOL TEHNIC PIERDERI (1,4%)


31/33

28

3.2 Bilant de materiale – Tabelat

Nr

crt

Operaţia Produse intrate Produse ieşite

Denumire

material

Sim

bol

Cantitate Denumire

material

Sim

bol

Cantitate

1. Depozitare Materia primă

recepţionată

(porumb)

Mpr 10000 Pierderi P1 20

Materie primă

depozitată

Mp 9980

2. Cântărire Materia primădepozitată

Mpd 9980 Pierderi P2 19,96

Materia primă

cântărită

Mp

c

9960,04

3. Măcinare Materia primăcântărită

Mpc 9960,04 Pierderi P3 19,92

Materia primă

măcinată

Mp

m

12928,132

Apă APĂ 2988,012

4. Fluidificare Materia primă

măcinată

Mp

m

12928,132 Pierderi P4 25,856

Plămada

fluidificată

Pf 13031,557

Enzima fluidicare Ef 129,281

5. Zaharificare Plămada

fluidificată

Pf 13031,557 Pierderi P5 13,031

Plămada

zaharificată

Pz 13331,282

Enzime

zaharificare

Ez 260,63

Acid sulfuric H2S

O4

52,126

6. Insamnatare Plămada

zaharificată

Pz 13331,282 Pierderi P6 13,331

Plămada

insamnatata

Pi 13986,515Drojdii D 666,564

7. Fermentare Plămada

însămânţată

Pi 13986,515 Pierderi P7 27,973

Plămada

fermentată

Pf 13958,542

8. Distilare Plămada

fermentată

Pf 13958,542 Alcool brut Ab 8307,621

Borhot B 5650,83 9. Rafinare Alcool brut Ab 8307,621 Alcool rafinat Ar 6646,096

Alcool tehnic At 1545,219

Pierderi P8 116,306

TOTAL 100580,302 TOTAL 100580,302


32/33

29

3.3 Calculul consumurilor specifice si a randamentului de fabricatie

Calculul randamentului:

Calculul consumurilor specifice:

Consumul specific de materie prima:

Consumul specific de apa:

Consumul specific de enzime de zaharificare:

Consumul specific de acid sulfuric:

Consumul specific de drojdii:


33/33

Bibliografie

1. Banu, C. – Manualul inginerului de industrie alimentara, vol. I, Bucuresti, Editura Tehnica,1998

2. Banu, C. – Manualul inginerului de industrie alimentara, vol. II, Bucuresti, Editura Tehnica,1998

3. Dabija, A., - Tehnologii si utilaje in industria alimentara fermentative, Bacau, Editura AlmaMater, 2002

4. Dan, Valentina, – Controlul microbiologic al produselor alimentare, Galati, Universitatea

Galati, 19915. www.wikipedia.ro

fabricarea alcoolului din porumb

Documents