producerea alcoolului etilic din cereale
DESCRIPTION
Producerea alcooluluiTRANSCRIPT
O SCURTA ISTORISIRE
**Un dar de la arabi**
*La sfârşitul primului mileniu al erei noastre, cel mai mare centru cultural al Europei nu a
fost nici Roma, nici Bizanţul, nici Londra. A fost Cordoba, capitala Andaluziei arabe, in sudul
Spaniei de astăzi. Acolo existau parcuri, palate, drumuri pavate, lămpi cu ulei care luminau
străzile, şapte sute de moschei, trei sute de băi publice şi un vast sistem de canalizare. Cea mai
impresionantă dintre toate acestea era insă biblioteca publică, terminată în jurul anului 970,
care continea aproape un milion de cărţi (mai multe decât orice bibliotecă europeană).
Aceasta era doar cea mai mare dintre cele şaptezeci de biblioteci ale oraşului. Nu este de
mirare că Hroswitha, un cronicar german din secolul al X-lea, a descris Cordoba ca
fiind ,,bijuteria lumii”*.
Cordoba a fost unul dintre cele mai mari centre de studiu din lumea arabă, care se întindea de
la nord de Pirinei, din Franţa, pâna la munţii Pmir din Asia Centrală şi în sud, până la Valea
Indusului, in India. În timp ce înţelepciunea greacă începea sa se piardă in majoritatea
regiunilor din Europa, învăţaţii arabi îşi continuau studiile în Cordoba, Bagdad şi Damasc, în
domenii ca astronomia, matematica, medicina, şi filozofia, preluând cunoştinţele greceşti,
indiene şi persane.Ei au inventat astrolabul, au descoperit algebrasi sistemul actual de numere,
au folosit pentru prima dată plante ca anastezice şi au creat noi tehnici de navigaţie, folosind
busola (a fost adusă din China), trigonometria şi hărţile de navigaţie. Printre numeroasele lor
realizări se numără şi perfecţionarea şi răspândirea unei tehnici care a dat naştere unor noi
sortimente de băuturi: DISTILAREA
Acest proces, care constă în vaporizarea şi condensarea unui lichid pentru a separa şi purifica
părţile sale componente, are origini stăvechi. O instalaţie simplă de distilare, datând tocmai
din mileniul al II-lea î.Hr, a fost descoperită in nordul Mesopotamiei, unde, potrivit
inscripţiilor cuneiforme de mai târziu, era folosită la obţinerea parfumurilor. Grecii şi romanii
cunoşteau şi ei această tehnică, Aristotel, de exemplu, a observat că lichidul obţinut prin
1
condensarea vaporilor degajaţi la fierberea apeii sărate era nesărat. De abia mai târziu, însă,
începând cu lumea arabă, distilarea a devenit o tehnică folosită frecvent pentru vin, mai ales
de catre învăţatul arab Jabir ibn Hayyan, care a trăit în secolul al VIII-lea şi care este cunoscut
ca unul dintre părinţii chimiei. El a creat o instalaţie de distilare îmbunătăţită, numită şi
alembic, cu ajutorul căruia el şi alţi alchimişti arabi au distilat vinul şi alte substanţe pe care le
foloseau în experimentele lor.
Prin distilare, vinul devine mai tare, pentru că punctul de fierbere al alcoolului (78 °C) este mai
coborît decat al apei (100°C). Când vinul se încălzeşte, de pe suprafaţa lui se ridică aburi cu
mult înainte ca lichidul să înceapă să fiarbă. Datorită punctului de fierbere scăzut al
alcoolului, aceşti vapori conţin o cantitate mai mare de alcool decât lichidul original. Prin
colectarea şi condensarea acestor vapori bogaţi in alcool, se obţine un lichid cu un conţinut de
alcool mai ridicat decât al vinului, deşi nu este nici pe departe alcool pur, deoarece o parte a
apei şi alte impuritaţi se evaporă chiar şi la temperaturi sub 100°C.
Conţinutul de alcool poate fi ridicat prin distilări repetate, precedeu numit şi purificare.
Cunoştinţele despre distilare, care, bineînţeles, au reprezentat doar o mică parte a moştenirii
lăsate de arabi, consemnate şi aprofundate de învăţaţi, au fost traduse din arabă în latină şi au
aprins dorinţa de studiu în vestul Europei. Termenul “alembic”, care denumeste vasul cu
formă specială folosit la distilare, cuvântul “alcool” arată originea băuturilor obţinute prin
distilare în laboratoarele alchimiştilor arabi. El provine din “al-koh’l’’, numele dat prafului
negru rămas după purificarea antimoniului care era folosit ca produs cosmetic pentru
machiajul pleoapelor.
Termenul a fost folosit apoi de către alchimişti pentru a denumi, in general, substanţele
purificate prin distilare, astfel că vinul distilat a ajuns să fie cunoscut ca “alcool de vin’’.
De la originile sale obscure, in laboratoarele alchimiştilor, noile băuturi obţinute prin distilare
au devenit foarte importante in epoca marilor descoperiri geografice, pe măsură ce
exploratorii europeni au întemeiat noi colonii şi apoi, adevarate imperii în întreaga lume.
Băuturile astfel obţinute, în afara faptului că aveau o mulţime de întrebuinţări, reprezentau o
formă de alcool mai puţin perisabil şi mai uşor de transportat pe mare. Aceste băuturi au
devenit bunuri economice atât de importante, încat impozitarea şi contolul acestora au fost
considerate chestiuni de importanţă politică şi au influenţat cursul istoriei. Învăţaţi arabi, care
2
au distilat vinul pentru prima dată, au considerat produsul obţinut mai degrabă un ingredient
alchemist sau un leac, decât o băutură destinată consumului obişnuit. Doar cînd procedeul s-a
raspîndit în Europa creştina, aceste băuturi au început să fie consummate.
2.TEHNOLOGIA FABRICĂRII ALCOOLULUI ETILIC
2.1. GENERALITATII
Industria spirtului se bazează în principal pe activitatea fermentativă a drojdiilor, care
transformă glucidele fermentescibile din substrat în alcool etilic ca produs principal de
fermentaţie şi respectiv în biomasă.
Noţiunea de spirt reprezintă denumirea uzuală a alcoolului produs pe cale industială, prin
aceasta întelegându-se un amestec de alcool etilic (pâna la o concentraţie de 96,5% volum),
apă şi alte elemente. El este un lichid incolor, cu miros specific, gust arzător, miscibil în orice
proporţie cu apa şi inflamabil. Astfel alcoolul etilic rafinat denumit şi spirt rafinat, care se
obţine ca produs principal în fabricile de spirt are o concentraţie alcoolică de aproximativ
96% vol. În tehnologia spirtului mai întâlnim noţiunea de alcool etilic absolut sau anhidru prin
care se înţelege de fapt substanţa chimică ca atare (alcoolul etilic 100%).
2.2.VARIANTE TEHNOLOGICE DE FABRICARE A ALCOOLULUI DIN CEREALE
Fabricarea alcoolului din cereale se poate face prin doua procedee şi anume:
cu fierbere sub presiune a materiei prime (HDV)
fără fierbere sub presiune (DSA)
Procedeele clasice de producere 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:
3
consumul de energie termică este ridicat
modul de lucru este discontinuu, iar posibilităţile de recuperare a căldurii sunt reduse
datorită solicitării termice ridicate a materiei prime (150…165°) se formează
melanoidine şi caramel, plămezile obţinute nu sunt omogene, iar borhotul rezultat are
o valoare furajeră mai scazută
Procedeele de prelucrare fără presiune se bazează pe faptul că energia termică necesară
pentru fierberea sub presiune este înlocuită, in mare parte, prin energia de mărunţire a
materiei prime, astfel încât amidonul granular să poată fi zaharificat. Necesarul de energie
electrica pentru mărunţire variază, în funcţie de gradul de mărunţire dorit şi procedeul
folosit, intre 16 şi 30 kW / t cereale, fiind mult mai scăzut decât necesarul de energie
termică de la fierbera sub presiune.
2.3. FABRICAREA ALCOOLULUI DIN CEREALE CU FIERBERE SUB PRESIUNE A MATERIILOR PRIME
Fabricarea alcoolului din materii prime amidonoase (cereale) se desfăşoară dupa schema
tehnologică prezentată in figura 1.
În ordinea succesiunii lor, fazele procesului tehnologic şi operaţiile care se execută în cadrul
acestora sunt următoarele:
1. Curăţirea materiei prime constă în îndepartarea din cereale cu instalaţii speciale a
prafului, a corpurilor metalice, a copurilor străine (bulgări de pământ, piatră, paie,
coceni etc.) care au dimensiuni mai mari decât ale bobului de porumb.
2. Fierberea cerealelor se realizează în recipienţi cu regim de funcţionare sub presiune
(4-4,5 at), în scopul eliberării granulelor de amidon din celulele endospermului
(bobului de cereale) pentru a putea fi zaharificate.
3. Zaharificarea amidonului din cerealele se realizează cu ajutorul laptelui de slad, care
conţine o enzimă specifică numită diastază, cu însuşirea de a scinda amidonul până la
maltoză şi dextrin. Zaharificarea se efectuează cu ajutorul utilajului numit
zaharificator.
Sladul se fabrică după schema tehnologică inclusă în figura 1.
4
4. Fermentarea plămezilor zaharificate în care maltoza şi dextrinele rezultate din
procesul de zaharificare sunt scindate de către enzimele specifice din drojdiile de
fermentare, in glucoză, iar aceasta din urmă în alcool şi bioxid de carbon. Utilajul
specific pentru realizarea fermentării se numeşte lin de fermentare.
Drojdiile pentru fermentare (cuibul de drojdie) se prepară după o tehnologie
stabilită, in vase de constructie specială, denumite şi lidnere.
Din procedeul de fermentare rezultă ca produs secundar bioxidulde carbon care, la
cele mai multe fabrici, este captat, purificat şi îmbuteliat, fiind apoi folosit în
scopuri alimentare sau industriale.
5. Distilarea este faza procesului tehnologic în care se separă alcoolul etilic şi alţi
produşi volatili folosind căldura vaporilor de apă. Această operaţie se efectuează în
instalatii complexe de distilare ( coloane de distilare şi anexele respective). Lichidul
alcoolic obţinut prin distilare se numeşte spirt brut. Plămada dezalcolizată se numeşte
borhot, acest subprodus fiind un furaj valoros pentru anumale, atunci când provine de
la fabricarea spirtului din porumb.
6. Rafinarea este ultima fază a procesului tehnologic prin care, în instalaţii speciale, se
realizează separarea alcoolului etilic care este componentul principal (minimum 96%)
din spirtul rafinat.
Din procesul de rafinare ca produse secundare se obtin spirtul frunţi, alcătuit din produşi mai
uşori volatili şi spirtul cozi,compus din produşi mai greu volatile(alcooli superiori) decât
alcoolul etilic.Amestecul de spirt frunţi şi spirt cozi este cunoscut sub denumirea de
alcool(spirt) tehnic.
5
Materii prime amidonoase(cereale)
Curăţire separare (spălare)
Curăţire Sortare ImpurităţiImpurităţi
Cântărire Cântărire
Fierbere sub presiune
Spălare
Zaharificare Înmuiere
Însămânţare Germinare CO2
Fermentare Măcinare cu apă- lapte de
sladDistilare spirt
brut
Rafinare
Spirt rafinatFrunţi Cozi Apă de luter
CO2
Borhot
Ulei de
fuzel
6
Fig 1.Schema tehnologică de fabricare a spirtului din cereale cu fierbere sub presiune
7
Depozitare
Transport
Precuratire
Cantarire
Macinare
Fluidificare
Racire la 55 ºC
Enzime zaharificatoare
Enzime de Fluidificare
Apa Cereale Abur H2SO4 Drojdie
Receptie
Zaharificare
Racire la 30º C
Fermentare
Distilare
Alcool brut
Rafinare
Depozitare
Alcool rafinat
Insamantare
Racire la 18-20ºC
Multiplicare in laborator
Prefermentare
Acidulare
Ulei de Fuzel
Plamada de drojdie
Frunti BorhotApa de luter
CoziCO2
Spalare
Ape de spalare
CO 2
MATERII PRIME UTILIZATE LA FABRICAREA ALCOOLULUI
În funcţie de natura substanţelor utile pe care le conţin, materiile prime folosite la
fabricarea alcoolului se pot clasifica astfel:
1. Materii prime amidonoase
Cereale: porumb, secară, grâu, orz, ovăz, sorg, etc.
Cartofi
Rădăcini şi tuberculi de plante tropicale :rădăcini de manioc, tuberculi de batate etc.
2. Materii prime zaharoase
Sfecla şi trestia de zahăr
Melasa din sfeclă şi trestie de zahăr
Struguri, fructe, tescovine dulci etc.
3. Materii prime celulozice
Deşeuri din lemn de brad, molid, fag etc.
Leşii bisulfatice rezultate de la fabricarea celulozei
4. Materii prime care conţin inulină şi lichenină:
Tuberculi de topinambur
Rădăcini de cicoare
Muşchi de Islanda
Materiile prime prezentate nu epuizează totalitatea materiilor prime posibile a fi folosite la
fabricarea alcoolului şi drojdiei, se fac cercetări pentru descoperirea de noi surse de materii
prime din care să se poată obţine în condiţii economice alcool.
8
Materiile prime folosite în ţara noastră la fabricarea spirtului sunt porumbul si cartofii. Secara
sau grâul se utilizează rar, atunci când, din cauza unor degradări suferite nu li se pot da alte
întrebuinţări ( în alimentaţie sau la furajarea animalelor).
Orzul este materia primă pentru fabricarea sladului necesar zaharificarii plămezilor de porumb
sau cartofi.
PORUMBUL
Porumbul este o plantă supraterană care creşte in zonele temperate, limita nordică a culturii
fiind paralela 50.
După conţinutul de amidon şi randamentul în alcool, porumbul este materi primă cea mai
valoroasă din acest punct de vedere.
Fructul plantei îl constituie coceanul de porumb cu boabele împlantate în el.
Din fruct, utilizabile pentru fabricarea spirtului sunt boabele (seminţele). Bobul de porum
conţine două elemente principale:
Germenele,care constitue 12-15% din masa bobului
Endospermul (rezerva de amidon,zahăr,proteine) care ocupă circa 84% din masa
bobului.
Amidonul din porum conţine ca principali componenţi 10-15% amiloză şi 85-90%
amilopectină.În germene, se află concentrate grăsimi sub formă de acizi graşi, grăsimi ce
pot fi valorificate în ulei comestibil de porumb rezultat de la fabricile de spirt, subprodus
cu mare valoare nutritivă furajeră.
Porumbul, recoltat, depozitat şi conservat corespunzător, are următoarea compoziţie
chimică: substanţe neazotoase 68%, substanţe azotoase 10%, substanţe grase 5%,celuloză
brută 2% cenuşă 1%, umiditate 14%.
Porumbul este deci o materie primă foarte valoroasă, datorită posibilitaţilor de obţinere a
alcoolui,a uleiului vegetal şi a borhouluit cu valoare nutritivă ridicată.
3.2. SECARA
9
Secara face parte din familia gramineelor, cu tulpină înaltă şi frunze subţiri având
lungimea de 13-20 cm. Este o secară puţin pretenţioasă la sol şi climat.
Bobul de secară are unele trăsături comune cu cele ale grâului, are însă bobul mai alungit
decât acesta. Bobul de secară se caracterizează prin: culoarea învelişului verde, galbenă şi
uneori cenuşie
Din punct de vedere a legaturii straturilor, secara prezintă unele deosebiri faţă de grâu:
învelişul secarei are o concreştere mai avansată cu aleuronul şi corpul făinos. Suprafaţa
exterioară a bobului de secară privită cu lupa apare cu striuri transversale fine, iar
şănţuleţul ventral este mai puţin evident decât la grâu. Învelişul bobului de secară este mai
gros şi mai elastic, de aceea secara se macină greu şi rezultă mai multă tărâţă.
3.3. GRÂUL
Grâul este folosit în principal la fabricarea făinii de diferite tipuri,a crupelor sub formă de griş
şi arpacaş, a expandatelor şi aplatizatelor de tipul pufarinului şi a fulgilor, a pastelor făinoase,
glucozei şi alcoolului. Principalele părţi componente ale bobului de grâu sunt: endospermul,
învelişul şi embrionul. Endospermul este format din două părţi: corpul făinos şi stratul
aleuronic.
3.4. ORZUL
Orzul este o plantă cultivată din cele mai vechi timpuri. În ţara noastră, orzul este a treia
cultură după grâu şi porumb, iar din întreaga suprafaţa folosită pentru cultura orzului, peste
25% este ocupată cu orz de toamnă. Orzul obişnuit (Hordeum L) este o graminee şi are 4 sau
6 rânduri de boabe pe spic. Este folosit la fabricarea sladului pentru spirt. Planta de orz este
constituită din rădăcină, tulpină, frunze şi fruct. Fructul sau bobul de orz este constituit din
trei părţi principale: coajă sau tegument, miezul sau endospermul şi embrionul bobului.
Endospermul este separat de embrion printr-un strat de celule aleuronic, unde se produc o
parte din enzimele ce solubilizează în prezenţa apei o parte din substanţele de rezervă. Printre
aceste enzime se deosebesc diastazele, citazele, fitazele, lipazele şi altele care au un rol
important în zaharificarea plămezilor de porumb.
3.5. OVĂZUL
10
Ovăzul este o plantă anuală din familia gramineelor cu fructul fusiform, îmbrăcat în palee,
cu şanţ de faţa inferioară, acoperit pe toată suprafaţa cu perişori scurţi şi fini. Părţile
componente ale ovăzului cuprind următoarele proporţii medii: 25% pleavă, 3-4%înveliş,
1,4% stratul aleuronic, 3% embrion, 54% endosperm. In afară de industria alcoolului,
ovăzul este folosit la fabricarea crupelor sub formă granular, fulgi şi mai rar la fabricarea
unor sorturi de făină care împreună cu faina de grâu,secară sau orz intră în compoziţia
unor sortimente de panificaţie. Produsele de ovăz sunt destinate în special copiilor,
vârstnicilor şi în unele cazuri intră in dieta unor persoane suferinde.
4. MATERII PRIME AUXILIARE ŞI UTILITĂŢI FOLOSITE LA FABRICAREA ALCOOLULUI
Principalele materii auxiliare care intervin în procesul tehnologic de fabricare a
alcoolului sunt: malţul verde, preparatele enzimatice microbiene, substanţele nutritive,
acidul sulfuric, factorii de creştere, antispumanţii, substanţele antiseptice şi dezinfectante.
Dintre principalele utilităţi se pot menţiona apa şi aerul tehnologic.
4.1. MALŢUL VERDE
Malţul verde este folosit în tehnologia alcoolului din materii prime amidonoase
ca agent de zaharificare, datorită enzimelor amilolitice acumulate în timpul
germinări. Fabricarea malţului verde pentru alcool este mai simplă în
comparaţie cu producerea malţului pentru bere, deoarece în acest caz
interesează în principal obţinerea unei activităţi amilazice cât mai ridicate.
Procesul tehnologic de obţinere a malţului verde este asemănator cu malţul
pentru bere, dar durata de germinare este mai mare.
Se foloseşte pentru conţinutul său în enzime amilolitice, enzime de lichefiere şi zaharificare a
plămezilor. Din punct de vedere al calităţi, malţul verde se apreciează după:
Aspectul exterior;
Activitatea α-amilazică (unităţi SKB care reprezintă grame de amidon solubil,
dextrinizat de către 1g malţ verde, timp de 60 minute, la 20C, în prezenţa unui exces
de β-amilază);
11
Activitatea β-amilazică (unităţi Windisch-Kolbach-WK) care reprezintă grame de
maltoză rezultată prin acţiunea extractului provenit din 100g malţ verde asupra unei
soluţii de amidon solubil 2%, în timp de 30 minute, la 20C şi la pH 7,4.
Dozarea raţională a malţului verde la zaharificarea plămezilor din materii prime
amidonoase trebuie să se facă în funcţie de capacitatea sa amilolitică.
Mărunţirea malţului verde
Înainte de utilizarea sa la zaharificare, malţul verde trebuie să fie cât mai bine
mărunţit, astfel încât enzimele să fie trecute integral în soluţie şi să poată acţiona cât
mai repede asupra amidonului în cadrul operaţiei de zaharificare.
Mărunţirea malţului se poate efectua în două moduri:
În stare uscată cu ajutorul zdrobitoarelor cu valţuri şi a maşinilor de tocat cu cuţite.
In stare umedă cu ajutorul morilor centrifugale sau a morilor cu ciocane, când se
adaugă apă la măcinare.
Măcinarea uscată este un procedeu mai vechi, care nu se mai practică în prezent în
fabricile de alcool datorită manoperei ridicate şi faptului că în timpul măcinării
produsul se încălzeşte, favorizandu-se dezvoltarea microorganismelor aderente.
Aceste dezavantaje se elimină prin mărunţirea umedă a malţului prin care se
realizează, în afară de operaţia de mărunţire propriu zisă şi trecerea enzimelor în
soluţie. Pentru măcinarea a 100kg malţ verde sunt necesare 250-300 l apă.
Pentru a se evita contaminarea cu microorganisme în cursul zaharificării datorită
încărcăturii microbiologice a malţului verde, laptele de slad obţinut se poate
dezinfecta prin adaos de soluţie de formalina 10% în cantitate de circa 3 litri la
1000 litri lapte de slad cu cel puţin 30 minute înainte de utilizare. Aldehida
formică este eficientă numai în primele ore de fermentare, deoarece în continuare
este oxidată până la acid formic sau redusă până la metanol.
4.2. Preparate enzimatice microbiene
12
Însuşirea anumitor mucegaiuri şi bacterii de a produce în cursul dezvoltării lor, ca
de altfel şi cerealele care germinează, enzime amilolitice este de mult timp
cunoscută în ţările din Asia, în special Japonia şi China. Astfel pentru prepararea
băuturii sake din orez se foloseşte un amestec de mucegaiuri producătoare de
enzime.
Primul procedeu de zaharificare a porumbului pentru obţinerea alcoolului, care s-a
bazat pe folosirea enzimelor microbiene, procedeul Amylo, a apărut la sfârşitul
secolului trecut în Franţa, servindu-se de o cultură pură din mucegai Amylomyces
rouxii, ca agent de zaharificare în locul malţului. La scurt timp, japonezul Takamin
a obţinut pe un mediu cu tărâţe de grâu prin cultivarea mucegaiului Aspergillus
oryzae, a unui preparat enzimatic brut, din care, prin extracţie cu apă şi precipitare
cu etanol, a rezultat un preparat enzimatic brut cu activitatea amilazică ridicată
denumit takadiastază. Aceste rezultate au reprezentat începutul fabricării
enzimelor tehnice din microorganisme. Odată cu apariţia procedeelor submerse de
cultivare a mucegaiurilor şi bacteriilor după 1945 s-a creat posibilitatea de a se
obţine enzime microbiene la scară industrială mare.
Preparatele enzimatice de origine microbiană care trebuie să conţină enzimele de
degradare a amidonului la glucide fermentescibile, se pot utiliza în următoarele
scopuri:
- pentru lichefierea prealabilă a materiilor prime în vederea zaharificării;
- pentru înlocuirea parţială a malţului;
- pentru înlocuirea totală a malţului.
În comparaţie cu malţul verde, ele prezintă următoarele avantaje:
- activitate enzimatică standardizată, care se modifica puţin la depozitare;
- sunt mai sărace în microorganisme dăunătoare;
- se obţin randamente mai ridicate în alcool deoarece pot hidroliza şi alte
poliglucide;
- sunt necesare spaţii mai reduse de depozitare şi transport;
13
- se economisesc cheltuieli legate de producerea şi mărunţirea malţului verde.
Pentru obţinerea de preparate enzimatice se folosesc microorganisme din genul
Bacillus cu speciile Bacillus subtilis, Bacillus coagulans, care produc -amilaze
termorezistente, active chiar la 90-100°C, astfel fermentaţia este protejată şi sunt
inactivate microorganismele contaminante. Mucegaiurile selecţionate pot produce
-amilaze si glucoamilaze folosite pentru zaharificarea plămezilor amidonoase
sub formă de preparate brute. Se folosesc mucegaiuri din genul Aspergillus.
Preparatele enzimatice brute se adaugă în proporţie de circa 10% în plămada ce
urmează a fi zaharificată, care trebuie răcită la temperatura de 60oC. La această
temperatură se menţine o pauză de zaharificare de o oră după care se răceşte
plămada la 25-30°C şi se însămânţează cu drojdie.
Creşterea de randament în alcool care se obţine prin folosirea preparatelor
enzimatice microbiene se datorează faptului că acestea hidrolizează până la
glucide fermentescibile, substanţe care în mod normal la zaharificare cu malţ nu
suferă transformări. Este însă necesar ca la utilizarea lor să se ţină seama de
condiţiile optime de acţiune (pH, temperatură) în funcţie de tipul de enzime pe
care le conţin, astfel încât potenţialul lor enzimatic să fie folosit integral.
4.3. Substanţe nutritive şi factori de creştere
La fabricarea alcoolului este necesară adăugarea de substanţe nutritive care conţin
azot, fosfor, magneziu, cât şi factori de creştere pentru a compensa deficitul
substratului în aceste substanţe necesare în cantităţi bine determinate pentru
nutriţia drojdiei.
Sulfatul de amoniu, (NH4)2S04, se utilizează ca sursa de azot asimilabil. Este o
pulbere alb-gălbuie, cristalină, solubilă în apă, care se prepară industrial prin
tratarea acidului sulfuric cu amoniac gazos. Conţinutul de azot variază între 20-
21%.
FosfatuI diamoniacal tehnic (îngrăşământul complex), se utilizează ca sursa de
fosfor şi azot asimilabil în procesul de multilplicare a drojdiei. Este un amestec de
mono şi diamonofosfaţi, (NH4)H2P04 şi (NH4)2HP04, cu un conţinut foarte ridicat
14
de fosfor (54% P205) şi de azot (21% N2). Este solubil în apă (42 g/100 ml la 25°C,
47,5 g/100 ml la 50°C şi 51,5 g/100 ml la 70°C). Este insolubil în alcool etilic.
Sulfatul de magneziu (MgS04 • 7H20), se utilizează ca sursa de magneziu la
multiplicarea drojdiei. Produsul pulbere trebuie să conţină 16,3% MgO şi să nu
conţină arsen mai mult de 0,0005%.
Amoniacul se comercializează sub formă de soluţie de amoniac de sinteză dizolvat
în apă, cu o concentrate minimă de 25%. Se utilizează ca sursa de azot şi pentru
corectarea pH-ului. Amoniacul se adaugă, de regulă, sub formă de apă amoniacală
obţinută prin diluarea amoniacului cu apă în raport de 1:5.
Superfosfatul de calciu se obţine prin tratarea făinii de oase cu acid sulfuric şi
este un amestec format din 3 moli de fosfat monocalcic şi 7 moli sulfat de calciu.
Este o sursă de fosfor ce conţine 16-18% P205. Conţinutul în arsen trebuie să fie de
maximum 0,006.
Ureea este o sare solubilă în apă ce conţine circa 46% azot din s.u., utilizându-se
sub formă de soluţie prin diluare cu apă în cantitate de 10-12 litri la 1 kg de
substanţă.
Factori de creştere. Pentru multiplicare, drojdiile sunt dependente de prezenţa în
mediul de cultură a unor substanţe numite factori de creştere, ca:
-biotina intervine în multe din reacţiile metabolismului glucidelor şi azotului şi în
biosinteza proteică (în carboxilarea acidului piruvic, în sinteza acizilor nucleici, în
formarea bazelor purinice şi pirimidinice) şi în sinteza acizilor graşi.
-riboflavina este sintetizată de către toate drojdiile. Derivaţii riboflavinei, cum ar
fi flavinadenindinucleotidul(FAD), flavinmononucleotidul(FMN) şi alţii,sunt
cofactorii multor oxidoreductaze şi joacă un rol important în reacţiile de
oxidoreducere.
15
Produse biostimulatoare. Extractul de porumb.
Extractul de porumb obţinut prin concentrarea apelor de înmuiere ale porumbului
şi obţinerea de amidon poate fi o sursă de microelemente şi vitamine din grupul B.
În extract se află aminoacizi cu rol de biostimulatori şi vitamine, dintre care biotina
este prezentă în cantităţi apreciabile (150-200 mg/100 g).
.
Germenii de cereale (grâu şi porumb)
Germenii de porumb se caracterizează şi prin conţinut deosebit de valoros în substanţe
minerale, cu rol de biostimulatori.
4.4. Acidul sulfuric
Acidul sulfuric se utilizează pentru neutralizarea melaselor şi acidularea acestora,
până la un pH optim activităţii drojdiilor.
În industria fermentativă, la fabricarea spirtului din cereale se foloseşte numai
acidul sulfuric de contact care nu trebuie să conţină mai mult de 0,001% arsen.
Acidul sulfuric este un lichid vâscos, incolor sau slab colorat, având o
concentraţie de 96-98%. Se dizolvă în apă în orice proporţie, degajând foarte
multă căldură. Din cauza energiei reacţiei dintre acidul sulfuric şi apa, nu trebuie
să se toarne niciodată apa în acid sulfuri
4.5 Substanţe antispumante
La fabricarea alcoolului şi în special a drojdiei de panificaţie şi furajere se
formează cantităţi mari de spumă datorită coloizilor din melasa care se dispune la
suprafaţă bulelor de aer ce barbotează în mediu, stabilizând spuma formată.
Substanţele antispumante se utilizează pentru împiedicarea formării spumei sau
pentru distrugerea spumei deja formate. Ca antispumanţi se utilizează acidul oleic,
uleiul siliconic, octadecanolul, hidrocarburi parafinice, ş.a.
16
Substanţele antispumante folosite trebuie să fie inofensive pentru drojdie sau chiar
asimilabile, să nu producă murdărirea utilajelor şi conductelor tehnologice şi să nu
influenţeze negativ asupra aspectului exterior, gustului şi mirosului drojdiei de
panificaţie.
. 4.6. Substanţe antiseptice şi dezinfectante
Atât la fabricarea alcoolului cât şi a drojdiei sunt folosite o serie de substanţe cu
acţiune antiseptică sau dezinfectantă. Substanţele antiseptice se folosesc pentru
combaterea microorganismelor de contaminare în cursul fermentaţiei plămezilor,
în doze bine stabilite, la care să nu fie influenţată negativ activitatea fermentativă
a drojdiei. Dintre antisepticii mai des utilizaţi sunt acidul sulfuric, formalina şi
pentaclorfenolatul de sodiu. Prin adăugare de acid sulfuric în plămezile de drojdie
se creează o aciditate ridicată care inhibă 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
cereale, fiind utilizată în doze de 0,015-0,02% faţă de plămadă.
Pentaclorfenolatul de sodiu se utilizează ca antiseptic la fermentarea plămezilor
de melasă în cantităţi de 60-90 g/tona de melasa, sub forma unei soluţii alcoolice
cu concentrate de 12-17% substanţă pură. Prin adaos de pentaclorfenolat de sodiu
se pot fermenta plămezile din melasa fără sterilizare termică. Nu se recomandă
folosirea acestui antiseptic atunci când din borhotul obţinut de la fabricarea
alcoolului din melasă urmează să se producă drojdie furajeră, deoarece
antisepticul se acumulează în drojdie şi este dăunător pentru animale şi păsări.
Substanţele dezinfectante cele mai des utilizate pentru combaterea microflorei de
contaminare la fabricarea alcoolului şi a drojdiei sunt: formalina, clorura de var,
laptele de var, soda caustică şi soda calcinată.
4.7. Alte materii auxiliare
- acid lactic concentrat (90%)
- acid ascorbic
17
- acid acetic concentrat (96%)
- acidul formic
- apa oxigenată
- clorura de amoniu
- clorura de magneziu
4.8.Apa
Este folosită în cantităţi mari atât ca apă tehnologică pentru diluarea melasei şi a
acidului sulfuric, dizolvarea substanţelor nutritive şi spălarea biomasei de drojdie,
spălarea utilajelor, cât şi ca apă de răcire a linurilor de fermentare şi multiplicare a
drojdiilor.
Apa tehnologică trebuie 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 apă influenţează negativ înmulţirea drojdiei.
Apa este supusă şi unui control microbiologic pentru stabilirea conţinutului în
germeni dăunători fermentaţiei: bacterii lactice, drojdii salbatice, bacterii
coliforme, ş.a. În ceea ce priveşte apa de răcire, care ocupă o pondere foarte mare
în consumul de apă în fabricile de alcool şi drojdie, aceasta nu trebuie să
îndeplineasca condiţiile apei potabile. Se cere însă să aibă o temperatură şi o
duritate cât mai scăzute. Cu cât temperatura apei de răcire este mai scăzută cu atât
este necesar un consum mai mic de apă. Apa cu duritate mare depune piatră pe
suprafeţele de schimb de căldură micşorând astfel coeficientul de transfer de
căldură, ceea ce necesită mărirea debitului de apă.
4.9. Aerul tehnologic
În fabricile de alcool şi drojdie aerul este folosit în primul rând pentru asigurarea
necesarului de oxigen al drojdiei în cursul fermentării plămezilor din melasă sau a
multiplicării drojdiei de panificaţie sau a drojdiei furajere.
18
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.
Pentru obţinerea aerului comprimat se folosesc compresoare, suflante de aer,
turbosuflante. Ele trebuie să fie dimensionate încât să poată acoperi necesarul de
aer în orele de vârf de consum. Aerul este aspirat din zone cu aer mai curat şi
trecut mai întâi printr-un filtru grosier, după care este sterilizat prin trecerea printr-
un filtru cu vată şi ulei bactericid, în cazurile în care nu se poate purifica întreaga
cantitate de aer, este necesar ca cel puţin aerul folosit în secţia de culturi pure să
fie steril.
4.10. Energia electrică şi aburul
În general, fabricile de alcool sunt alimentate cu energie electrică din sistemul
naţional. Pentru acţionarea motoarelor electrice se întrebuinţează curentul electric
la tensiunea de 380 V, iar pentru iluminat la tensiunea de 220 V. În fabricile de
alcool, aburul este produs în centralele termice proprii, sau este livrat de către cea
mai apropiată centrală electrică.
Aburul se utilizează pentru sterilizarea melasei, a utilajelor şi a conductelor
tehnologice, la fierberea materiilor prime amidonoase, precum şi la distilarea
plămezilor fermentate şi rafinarea spirtului brut. Pentru folosirea raţională a
aburului este necesar ca la fiecare consumator să fie montat câte un debitmetru.
De asemenea, în vederea reducerii consumului, toate conductele şi aparatele care
utilizează abur trebuie să fie izolate termic.
5.Procesul tehnologic adoptat
5.1. Recepţia materiilor prime
Porumbul care se livrează fabricilor de spirt se recepţionează în baza condiţiilor de
calitate prevăzute în standard. Fabricile de spirt sunt aprovizionate şi cu porumb
degradat care nu are alte utilizări. Elementele care stau la baza stabilirii valorii de
facturare a porumbului sunt umiditatea şi corpurile străine care se determină de
19
către laboratorul fabricii, după metodele prevăzute în standard. În afară de
umiditate şi corpuri străine, fabricile de spirt determină, în mod obligatoriu, la
loturile de porumb recepţionate cât şi la cele introduse în fabricaţie, conţinutul de
amidon care este elementul principal pentru calculul consumului specific sau al
randamentului. Conţinutul de amidon se determină în laboratorul fabricii după
metoda Ewers.
5.2. Depozitarea şi conservarea cerealelorDepozitarea şi păstrarea corespunzătoare a cerealelor constituie una dintre
problemele principale şi uneori dintre cele mai dificile ale unei fabrici de spirt.
La o gospodărire bine chibzuită, balanţa activităţii fabricii de spirt este completă
şi reflectă realitatea, dacă cuprinde pe de o parte cât amidon s-a introdus în
fabrică, ca materie primă, şi cât spirt s-a produs din acesta, într-o anumită
perioadă. Un randament bun în spirt dovedeşte că, începând de la depozitarea
materiei prime şi până la ultima fază a procesului tehnologic, s-a manifestat
preocuparea necesară pentru desfăşurarea corespunzătoare a activitaţii de
producţie, în sensul obţinerii randamentului maxim din amidonul supus
prelucrării. La depozitarea porumbului, în funcţie de umiditatea şi temperatura
boabelor, precum şi de condiţiile de păstrare, pierderile de substanţă utilă
(amidon) pot fi minime sau foarte mari, în acest ultim caz rezultatele economice
ale fabricii de spirt putând fi grav afectate.
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 bună.
- Să fie depozitat, în strat subţire şi pe toată suprafaţa magaziei.
- Să se controleze periodic temperatura porumbului depozitat cu ajutorul
termometrelor cu tijă lungă şi, când aceasta depăşeşte 20- 25 °C, să se procedeze
la lopătarea lui, care trebuie să se efectueze în funcţie de gradul de umiditate.
După 25 °C (între 25-30 °C) se consideră prima fază de autoîncălzire a cerealelor,
după care apare cea de-a doua, între 34 -38 °C, când boabele se închid la culoare
şi încep să acţioneze microorganismele, iar în faza a III-a, temperatura creşte şi
peste 50 °C. Aceasta este starea cea mai gravă a autoîncălzirii porumbului şi
cerealelor. La temperaturi ridicate, pierderile de amidon sunt foarte mari. Aceasta
20
este starea cea mai gravă a autoîncălzirii porumbului şi cerealelor. La temperaturi
ridicate, pierderile de amidon sunt foarte mari, iar cerealele intră în procesul de
putrezire.
- când, din cauza umidităţii prea ridicate a porumbului, se ajunge la 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 indicat ca porumbul să fie în prealabil uscat până la
umiditatea de lO—12%.
- umiditatea relativă a aerului din spaţiul de depozitare trebuie să fie urmărită cu
ajutorul higrometrului.
- nu este admisă depozitarea la un loc a cerealelor umede cu cele uscate, deoarece
umiditatea migrează, crescând astfel şi umiditatea cerealelor care iniţial au fost
uscate.
5.3.Pregătirea cerealelor
Înainte de introducerea în fabricaţie este necesar ca cerealele (porumb, secară, grâu
sau orz) să fie curăţate de impurităţile pe care în mod obişnuit le conţin.
Cel mai des întâlnite sunt bucăţi de coceni, pleavă, paie, praf, nisip, pietriş, cuie,
bucăţi de sârmă etc. Prezenţa acestora poate duce la deteriorarea instalaţiilor
(pompe, ventile) şi la înfundarea conductelor, a ventilelor, fierbătoarelor, precum
şi a coloanelor de distilare. Îndepărtarea prafului, a plevei, nisipului, pământului şi
pietrişului se realizează cu ajutorul separatoarelor (tararelor), iar a impurităţilor
metalice cu ajutorul magneţilor sau al electromagneţilor, ale căror principii de
funcţionare au fost descrise la curăţirea orzului.
5.4. Fierberea materiilor prime amidonoase
Amidonul ca atare, din boabele de cereale nu poate fi transformat de catre
drojdii în alcool. Din această cauză, materiile prime amidonoase folosite la
fabricarea spirtului, înainte de faza de fermentare, se supun unor prelucrări
spe-ciale, în scopul transformării amidonului pe care îl conţin în zaharuri
fermentescibile (maltoză, glucoză), prin fierbere şi apoi prin zaharificare.
21
Pentru a putea fi zaharificate sub acţiunea diastazei din malţ, este necesar ca
granulele de amidon să fie mai întâi cleificate şi solubilizate. Aceasta se realizează
prin fierberea cerealelor sub presiune.
Tehnica de fierbere este marcată în evoluţia sa de două etape :
Prima etapă corespunde începutului perioadei de fabricare a spirtului pe scară
industrială, când fierberea cerealelor se realiză la presiunea ambiantă, şi deci la
temperatura de 100 °C. Cerealele se fierbeau în apă în vase deschise. În aceste
condiţii, pe de o parte fierberea materiilor prime amidonoase necesită foarte mult
timp, iar pe de altă parte, aceasta nu se realiză complet. Ca urmare, pierderile de
amidon din materia primă supusă prelucrării se ridicau până la 10%, diminuându-
se corespunzător şi randamentul în spirt.
A doua etapă în evoluţia tehnicii şi a metodelor de fabricare începe cu anul 1873,
când s-au folosit pentru prima dată în industria spirtului autoclave sub presiune.
Fierberea sub presiune a cerealelor a diminuat dezavantajele fierberii la presiunea
normală, fiind reduse în măsură importantă timpul de prelucrare şi pierderile de
amidon.
În prezent, atât în ţara noastră cât şi pe plan mondial, la prelucrarea materiilor
prime amidonoase se aplică în exclusivitate procedeul de fierbere sub presiune.
Superioritatea acestuia constă în faptul că dezagregarea avansată a materiei prime
se realizează nu numai prin ridicarea temperaturi care creşte prin creşterea
presiunii, ci şi printr-un efect mecanic. Acesta se produce în momentul golirii
fierbătorului. Trecerea bruscă a masei din fierbător de la 3-4 at la presiunea
ambiantă (1 at) în momentul golirii acestuia determină plesnirea celulelor din care
se eliberează granulele de amidon (care se cleifică şi se solubilizează), precum şi
fărâmiţarea prin detentă (destindere) a boabelor de cereale întregi. În autoclavă
(fierbător), materia prima este fiartă cu abur sub presiune.
Pentru dezagregarea cerealelor două elemente sunt hotărâtoare : temperatura şi
durata de fierbere.
a) Temperatura
Deoarece temperatura şi presiunea aburului stau într-un raport determinat, în
practică se indică şi se urmăreşte numai presiunea de fierbere. În acest scop, la
fiecare autoclavă este montat câte un manometru.
22
b) Durata de fierbere
În ceea ce priveşte durata de fierbere trebuie să se reţină că nerespectarea acesteia,
care se stabileşte în raport cu felul şi starea materiei prime, duce la pierderi mai
mari de substanţă utilă (amidon) decât cele normale.
5.5.Fierberea porumbului
Regimul de fierbere a porumbului este diferenţiat, în funcţie de starea în care se
află. Astfel, porumbul sănătos se fierbe la o presiune mai ridicată decât cel care s-
a degradat parţial în timpul depozitării. La fierberea porumbului uscat se adaugă
mai multă apă decât pentru porumbul cu umiditate ridicată.De asemenea, regimul
de fierbere este influenţat şi de starea integrităţii boabelor (procentul de boabe
sparte).
Fierberea porumbului nsănătos". În cazul porumbului cu umiditate până la 16%,
cu boabele întregi, regimul de fierbere este următorul :
Se introduce mai întâi apa în fierbător, în raport cu cantitatea de porumb care se
supune fierberii. Pentru fiecare 100 kg porumb se adaugă 280-300 l apă. În
perioadele când se fierbe porumbul de calitate aproximativ constantă şi cantitatea
de apă introdusă în fiecare fierbător este constantă, în practică se folosesc rigle
gradate prin care se stabileşte nivelul apei necesare în fierbător. Pentru măsurarea
apei, mai indicat este folosirea de debitmetre de apă care nu necesită spaţii de
producere ca în cazul utilizării de rezervoare-măsurătoare. În cazul fierbătoarelor
mijlocii şi mari, în ultimii ani s-a răspândit practica folosirii apei calde la
fierberea porumbului care provine din altă fază a procesului tehnologic. La
fabricile la care se lucrează cu două zaharificatoare în paralel, de obicei apa
caldă, care rezultă de la răcirea masei fierte provenite de la o baterie de
fierbătoare recent golită, se foloseşte pentru a doua baterie de fierbătoare
pregătită pentru reluarea ciclului de fierbere. Folosirea apei calde la fierbere are
mai multe avantaje, care constă în economie de căldură şi de apă, în reducerea
gradului de încărcare a canalizării etc.
După introducerea apei se potriveşte, la gura fierbătorului, conducta rabatabilă a
buncărului cu porumb cântărit. Prin deschiderea şuberului, porumbul trece în
fierbător. Se închide gura de încărcare, se deschide circa 1/4 ventilul de pe
conducta de aerisire şi se admite aburul în fierbător. La o durată de fierbere care în
23
mod normal este de două ore, în primele 60 min, presiunea se ridică la 3 at, în
următoarele 30 min la 3 1/2at, iar în ultima jumătate de oră la 4 at. Cu circa 10 min
înainte de expirarea timpului de fierbere, se scoate o probă din fierbător. O
porţiune din aceasta se pune pe o sită şi se spală apoi cu apă rece. Când cojile
rămase pe sită sunt transparente şi lipsite de resturi de amidon aceasta este o
indicaţie că fierberea s-a terminat şi se procedează la descărcarea autoclavelor.
La fierberea porumbului nsănătos" cu conţinut ridicat de umiditate, deosebirea
constă în folosirea unei cantităţi mai reduse de apă.
De regulă, la stabilirea cantităţii de apă în raport cu umiditatea porumbului se
urmăreşte ca plămezile zaharificate să aibă un conţinut de 15%—16% substanţă
uscată.
Cantitatea de apă care se foloseste la fierbere pentru 100 kg porumb de diferite
umidităţi este cuprinsă între 260 1, pentru porumb cu 26% umiditate, până la 300 1
pentru porumb cu 14% umiditate.
Fierberea porumbului degradat sau cu procent ridicat de spărturi. Fierberea
porumbului care a suferit din cauza autoîncălzirii în timpul depozitării se
efectuează la o presiune mai redusă, deoarece acesta conţine un procent mai ridicat
de zaharuri, care la presiune ridicată se pierde prin formare de melanine şi
caramel.
Din aceste considerente, presiunea maximă de fierbere este de 3,5 at timp de 2
ore (1 oră până la atingerea presiunii de 2,5 at, 1/2 oră până la 3 at si 1/2 oră până
la 3 1/ 2 at).
5.6. Zaharificarea materiilor primeÎn industria spirtului, transformarea amidonului în zaharuri fermentescibile poartă
denumirea de zaharificare. Această fază din procesul tehnologic este necesară,
deoarece, drojdiile nu conţin enzimele care să desfacă amidonul în zaharuri mai
simple pe care apoi să le fermenteze.
Zaharificarea amidonului se poate executa pe cale chimică cu ajutorul acizilor
minerali (acid clorhidric sau acid sulfuric) şi pe cale enzimatică cu ajutorul
enzimelor din slad sau a preparatelor enzimatice. Metodele de zaharificare pe cale
chimică se aplică în industria glucozei. Din cauza inconvenientelor pe care le
prezintă (efectuarea zaharificării sub presiune, durata mare de zaharificare,
24
necesitatea neutralizării excesului de aciditate etc.), zaharificarea pe cale chimică
nu se foloseşte în fabricile de spirt în care se practică în exclusivitate zaharificarea
cu ajutorul sladului sau a preparatelor enzimatice. În fabricile de spirt care
prelucrează materii prime amidonoase, operaţia de zaharificare se mai numeşte şi
plămădire. Aceasta constă din amestecarea intensă, la o anumită temperatură, a
masei fierte cu lapte de slad (slad măcinat amestecat cu apă), adăugarea drojdiilor
de fermentare după o prealabilă răcire şi apoi răcirea în continuare până la
temperatura la care masa zaharificată se pompează în vasele de fermentare.
Prin urmare, plămezile sunt lichide care conţin toate componentele materiei prime
şi ale sladului, spre deosebire de musturi, care sunt medii de fermentare filtrate
clar sau limpezite, cum sunt, spre exemplu, musturile de bere sau cele de melasă.
Pentru o înţelegere mai uşoară a proceselor fizice şi chimice care au loc în timpul
zaharificării, în cele ce urmează se prezintă principalele consideraţii teoretice, a
căror cunoaştere are o importanţă deosebită în activitatea practică.
Structural, amidonul, care din punctul de vedere al compoziţiei chimice, este
format din unirea unui număr necunoscut încă de molecule de glucoză (C6 H10 O5)n
nu este o substanţă omogenă. El este alcătuit din doi componenţi principali,
amiloza si amilopectina. Deosebirea dintre acesti doi componenţi este de ordin
structural, şi anume de felul cum sunt alcătuite moleculele rezultate prin unirea
(condensarea) mai multor molecule de glucoză.
Amiloza este formată din unirea a circa 60-300 de molecule de glucoză, care sunt
angajate linear sau în formă de spirală. Amiloza este solubilă în apă caldă, find o
soluţie coloidală, opalescentă, fără să cleifice. Reacţionează cu iodul dând o
coloraţie albastră. Este complet lipsită de fosfor.
Amilopectina are molecula formată din unirea a circa 300-6000 de moleculă de
glucoză . Spre deosebire de amiloză, molecula amilopectinei prezintă o puternică
ramificare, în sensul că la lanţul continuu sunt ataşate lanţuri laterale mai scurte,
de amiloză. În apă caldă, amilopectina formează un clei gelificându-se.
Viscozitatea masei fierte de cereale, înainte de zaharificare, se datorează
amilopectinei. Cu iodul dă o coloraţie violetă. Sub acţiunea amilazei din slad
rezultă o cantitate mai redusă de maltoză şi în majoritate dextrine.
25
5.7. Procesul tehnologic de zaharificare a plămezilor de cereale
Procesul de zaharificare a masei fierte de cereale constă în executarea următoarelor
operaţii :
- spălarea şi dezinfectarea zaharificatorului ;
- pregătirea laptelui de slad pentru zaharificare ;
- zaharificarea propriu-zisă a plămezilor ;
- răcirea plămezii, însămânţarea cu cuibul de drojdii şi pomparea plămezilor
zaharificate în vasele de fermentare.
a)Spălarea şi dezinfectarea zaharificatorului
Spălarea şi dezinfectarea zaharificatorului sunt operaţii deosebit de importante.
Oricât de conştiincios s-ar aplica măsurile de combatere a infecţiilor înainte şi
după zaharificare, infectarea plămezilor în această fază a procesului tehnologic
poate cauza pagube prin diminuarea randamentului în spirt.
Infecţiile frecvente în intreprinderile de spirt sunt cele cu bacterii lactice termofile
(Bacillus Delbriicki), care vor fi descrise mai pe larg în cele ce vor urma.
Acestea găsesc un mediu prielnic de dezvoltare în resturile de plămadă rămase în
diferite puncte ale zaharificatorului, creând focare de infecţie. Pentru îndepărtarea
lor se execută spălări şi dezinfectări. Spălările sunt sumare şi de fond. Cele
sumare se execută după fiecare golire a zaharificatorului cu un jet puternic de apă,
care se îndreaptă asupra pereţilor zaharificatorului, asupra capacului, clopotului de
suflare, serpentinelor şi agitatorului. Apa de spălare se evacuează la canal.
Spălarea de fond este obligatorie o dată în 24 de ore şi se execută de obicei în
schimbul III. După spălarea cu furtunul se execută curăţirea tuturor suprafeţelor
interioare ale zaharificatorului şi ale exhaustorului cu o pastă de superfosfat de
calciu, folosind cârpe şi perii. Astfel se îndepărtează orice rest de plămadă, după
care zaharificatorul se clăteşte cu apă curată.
Urmează apoi operaţia de dezinfectare a zaharificatorului cu forma lină sau cu
clorură de var. Se stropesc pereţii zaharificatorului cu 4-5 l soluţie de formalină
10%, după care se introduce abur în zaharificator timp de 10-15 min. Condensul
format se evacuează la canal. Cea mai eficientă metodă este însă dezinfectarea cu
26
clorura de var. Aceasta se execută astfel : se umple un fierbător cu apă, care se
încălzeşte până la fierbere. În zaharificator se introduc 7-8 kg clorură de var, peste
care se descarcă apa din fierbător. Se pune în mişcare agitatorul zaharificatorului,
timp de circa 10 min. Apa cu clorură de var este trecută prin conducta de golire,
prin pompa de plămadă (care în prealabil sunt spălate) şi se evacuează la canal
prin conducta de încărcare a linurilor de fermentare, după care tot sistemul se
clăteşte cu apă potabilă.
b) Pregătirea laptelui de slad pentru zaharificare
Necesarul de slad pentru zaharificare. La fabricarea spirtului din cereale sunt
necesare 7-8 kg orz, ca slad verde, la 100 kg materie primă, ceea ce corespunde la
12-13kg orz, ca slad verde pentru 100 kg amidon.
Cantitatea de slad verde prescrisă se calculează înmulţind cantitatea de orz cu
coeficientul 1,4. La fabricile de spirt din ţara noastră, consumul de orz pentru slad
este stabilit pentru 1 hl spirt rafinat absolut. Astfel, la 1 hl spirt rafinat din cereale,
norma de consum este de 24-25 kg orz cu 87% putere de germinare.
Măcinarea sladului
Prin măcinarea sladului se urmăreşte ca diastaza să fie eliberată din bobul de orz
încolţit şi prin trecerea ei în soluţie să poată acţiona cât mai rapid asuora
amidonului.
În întreprinderile de spirt din ţara noastră, pentru măcinarea sladului sunt folosite,
cu bune rezultate, morile cu ciocane.
la temperatura de 18°C, apoi este pompată la linurile de fermentare.
6. DISTILAREA
Instalatia de distilare continua.
27
CONCLUZII
IMPORTANTA ALCOOLULUI IN ZILELE NOASTRE
Industria spirtului ocupa un loc important in cadrul industriei fermentative prelucrătoare de
materii prime agricole vegetale ( cartofi,cereale,melasa).
Aceste industrii se bazeaza pe însuşirea unor microorganisme (drojdii selecţionate) care prin
enzimele ce le contin, transforma substantele utile din materii prime prelucrate, in anumite
condiţii tehnologice in alcool sau masă de drojdii ca produse principale si dioxid de carbon ca
produs secundar.
28
Alcoolul produs pe cale industrială este denumit spirt, acesta avînd in componenţa, in
principal, alcool etilic (95-96,6% din volum), alţi alcooli, aldehide, esteri, eteri şi apă.
Alcoolul se obţine pe cale fermentativa, s-au pe cale sintetică. Pe plan mondial cea mai mare
parte din alcool se obtine prin fermentarea materiile prime, cel mai frecvent folosite fiind:
melasa, cereale (porumb), cartofi, sfeclă de zahăr etc. Pe cale industrială alcoolul se obţine din
gaze naturale fiind întrebuinţate in scopuri tehnice. Industria alcoolului valorifică importante
cantităti de pierderi agricole alterate ex: (porumb necopt, cereale depreciate si melasa
rezultată de la fabricile de zahăr).
Alcoolul se foloseste in scopuri industriale, drept combustibil, dar şi în industria
alimentară la prepararea băuturilor. El reprezintă materia pentru prepararea unor produse ca:
eter etilic, estrii etilici ai acizilor formici, butirici, lactici, ftalici; la fabricarea esenţelor cu
aromă de fructe, precum si in industria parfumerilor. La apele de toaleta si săpunurile
transparente, dar si la foarte multe cosmetice se utilizeaza mari cantităti de alcool; o foarte
mare importanta o are alcoolul si in industria farmaceutica.
Este folosit şi la fabricarea de insecticide în industria celulozei, a explozivilor, a lacurilor, a
cloroformului, a iodoformului si a cauciucului sintetic. Alcoolul etilic se mai foloseste la
fabricarea otetului pe cale fermentativă şi a alcoolului sanitar.
Din cozile de la rafinare se prepară alcoolul denaturant. Alcoolul de calitate a II a este
utilizat la fabricarea lichidului antigel, care împiedică apa din radiatoarele maşinilor să
ingheţe.O larga utilizare o are alcoolul etilic in băuturile industriei alimentare, a rachurilor,
lichioruri, vinuri lichioroase etc. Subprodusele rezultate de la fabricarea alcoolului etilic: CO2
cu utilizări diferite in industria alimentară la fabricarea băuturilor răcoritoare si asomarea
porcilor.
Amestecul de alcool frunţi si cozi numit şi alcool tehnic este utilizat in industria lacurilor si
vopselelor şi la fabricarea alcoolului denaturat.Uleiul de fuzel este utilizat pentru
determinarea grăsimilor din lapte şi la fabricarea de esteri. Deşeul rezultat este borhotul de
cereale care este utilizat ca furaj pentru hrana animalelor
Spirtul absolut, la concentraţia de 99,8 volume se utilizează in ţările lipsite de zăcăminte
petroliere, drept carburant, in amestec de 20-30% cu benzină căruia îi se măreşte totodată şi
cifra octanica.
29
În ultimii ani alcoolul etilic este utilizat tot mai mult în amesctec cu benzina drept carburant
pentru motoare, ceea ce a dat o noua dezvoltare industriei spirtului in diferite ţări, mai ales în
cele cu agrucultura dezvoltată. 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 elaborat
programul RAPAD ( Reserch Association for Petroleum Alternatives Developments) care
urmăreşte realizarea de etanol şi acetonă-butanol-etanol prin procedee biotehnologice,
folosind ca materie primă celuloza. În Franţa programul Carburol urmăreşte realizarea
alcoolului etilic din sfeclă şi a butanolului din paie. Noua Zeelandă s-au efectuat studii pentru
obţinerea etanolului din lactoserum.
30
31