Sa Se Dimensioneze O Sectie de Obtinerea Alcoolului Rafinat

CUPRINS

1.Obiectivul proiectului

1.1.Denumirea obiectivului proiectului și capacitatea de productie

1.2.Profilul de producție pe sortimente sau grupe de sortimente

1.3.Justificarea necesității și oportunității realizării producției proiectate

2.Elemente de inginerie tehnologică

2.1.Analiza comparativă a tehnologiilor similare din țară și străinătate

pentru realizarea producției proiectate

3.Principalele caracteristici ale materiilor prime, auxiliare și a produselor finite

3.1.Materia prima utilizată este grâul

3.1.1.Caracteristici fizico-chimice

3.1.2.Caracteristici tehnologice

3.2.Preparate enzimatice microbiene

3.3.Drojdia

3.4.Săruri nutritive și factori de creștere

3.5.Acidul sulfuric

3.6.Hidroxidul de sodiu și permanganatul de potasiu

3.7.Antispumanți

3.8.Antiseptici și dezinfectanți

3.9.Apa

3.10.Aerul tehnologic

3.11.Energia electică și aburul

4.Shema tehnologică de obținere a alcoolului rafinat

4.1.Recepția materiilor prime și auxiliare

4.2.Depozitarea materiilor prime și auxiliare

4.3.Pregătirea materiilor prime

4.4.Obținerea plămezii dulci

4.4.1.Teoria procesului de plămădire

4.4.2.Instalații de plămădire

4.4.3.Conducerea și controlul fermentației

4.5.Zaharificarea materiilor prime amidonoase

4.5.1.Procese biochimice și enzimatice ce au loc la zaharificare

4.5.2.Procesul de zaharificare

4.5.3.Instalații de zaharificare

4.6.Fermentarea plămezii dulci

4.6.1.Pregătirea drojdiei pentru fermentare

4.6.2. Prepararea și prefermentarea plămezii speciale de drojdii

4.6.3.Utilizarea drojdiei comprimate la fermentare

4.7.Fermentarea plămezii principale

4.7.1.Fazele fermentației

4.7.2.Conducerea fermentației

4.7.3.Controlul fermentației

4.7.4.Linuri de fermentare

4.7.5.Spălarea CO2

4.7.6.Prinderea spumei

4.8.Distilarea și rafinarea

4.8.1.Distilarea plămezii

4.8.1.1.Compoziția plămezii

4.8.1.2.Bazele teoretice ale procesului de distilare

4.8.1.3.Distilarea plămezii fermentate

4.8.1.4.Instalații de distilare

4.8.2.Rafinarea alcoolului brut

4.8.2.1.Compoziția chimică a alcoolului brut

4.8.2.2.Rafinarea chimică

4.8.2.3.Rafinarea fizică – rectificarea

4.8.2.4.Procedee de rafinare

4.8.3.Depozitarea alcoolului rafinat și subprodusele

4.8.4.Caracteristici ale alcoolului rafinat și subproduselor

4.9.Schema controlului de fabricație

4.10.Plan HACCP pentru fluxul tehnologic

5.Bilanț de materiale

5.1.Calculul bilanțului de materiale pe fiecare operație, pierderi specifice

5.2.Calculul bilanțului termic pe fiecare operație, pierderi specifice

5.3. Calculul bilanțului energetic

6.Utilaje tehnologice

6.1.Dimensionarea utilajelor

6.1.1.Dimensionarea aparatului de plămădit

6.1.2.Dimensionarea zaharificatorului

6.1.3.Dimensionarea linului de fermentare

6.1.4.Dimensionarea coloanei de distilare

6.1.5.Dimensionarea coloanei de rafinare

6.2.Lista utilajelor tehnologice

6.2.1.Caracteristicile utilajelor tehnologice

7.Eficiența economică

8.Echipamente și norme de protecția muncii

9.Concluzii

Bibliografie

1.OBIECTIVUL PROIECTULUI

Tehnologia obtinerii alcoolului rafinat.

1.1. Denumirea obiectivului proiectului si capacitatea de productie

Sa se dimensioneze o sectie de obtinerea alcoolului rafinat de 96,6% volume ce are o capacitate de 2800 l/24 h, ce proceseaza alcool.

1.2.Profilul de productie pe sortimente sau grupe de sortimente

Productia urmareste obtinerea de alcool brut in vederea folosirii acestuia pentru productia de bauturi alcoolice.

1.3.Justificarea necesității și oportunității realizării producției proiectate

Obținerea alcoolului alimentar a atras atenția oamenilor încă din cele mai vechi timpuri. Încă de la începuturi industria alcoolului alimentar și-a îndreptat atenția înspre obținerea alcoolului alimntar de calitate din ce în ce mai bună. Acest scop a atras după sine dorința de perfecționare a utilajelor. Cu ajutorul unei game largi de utilaje existente, în ultimele decenii s-a urmărit creșterea randamentului de obținere a alcoolului alimentar prin folosirea de sușe noi de drojdii, preparate enzimatice speciale și diversificarea materiilor prime.

În ultimii ani se urmărește obținerea alcoolului alimentar într-un timp cât mai scurt, cu un preț cât mai mic posibil în condițiile unei calități a produsului care să corespundă cerințelor la nivel modial. Aceasta se poate realiza prin introducerea de noi metode și tehnici. Un astfel de procedeu este procedeul prin dispersia plămezii și recircularea borhotului care este una dintre cele mai noi metode folosite în industria fermentativă în vederea obținerii alcoolului alimentar de calitate superioră în condițiile reducerii duratei de fermentare a plămezii și reducerii de energie termică și electrică.

Procedeul presupune introducerea unei operații speciale – dispersia plămezii în scopul reducerii timpului de fermentare a acestei. Prin acest procedeu se urmărește și obținerea unei economii de energie electrică cu implicații directe asupra costului produsului.

Aparatul de dispersie introdus în procesul tehnologic nu prezintă pericol de infecție a plămezii, este ușor de igienizat și supravegheat. Volumul său este redus, are posibilități de cuplare directă la cazanul de plămădire, este ușor de reparat și permite adaptarea la diferite materii prime amidonoase.

Procedeul prin dispersia plămezii cu recircularea borhotului este un procedeu ecologic deoarece nu se produc substanțe ce afectează mediul înconjurător, respectiv viața. Procedeul permite perfecționarea și modernizarea în viitor pentru a se asigura tot timpul calitatea produsului finit obținut care să corespundă nivelului calitativ mondial.

2.ELEMENTE DE INGINERIE TEHNOLOGICĂ

2.1.Analiza comparativa a tehnologiilor similare din țară și străinătate pentru realizarea producției proiectate

Alcoolul etilic se produce pe plan mondial, în cea mai mare parte prin fermentarea lichidelor care conțin zahăr cu ajutorul drojdiei. Alcoolul etilic obținut pe cale biotehnologică mai poartă denumirea de bioalcool deosebindu-se astfel de alcoolul etilic de sinteză.

Alături de celelalte ramuri ale industriei alimentare și industria spirtului a cunoscut o dezvoltare puternică dupa 1994. Astfel producția de spirt a fost in 1979 de peste șapte ori mai mare decat in 1944, căutând să se satisfacă mai mult cerințele industriale și să se reducă consumul de băuturi tari. Creșterea producției de spirt s-a realizat în special prin modernizarea și extinderea vechilor fabrici de spirt din București, Bacău, Rădăuți, Arad, Iași.

Datorită multiplelor utilizări și a noilor cerințe ale pieței a fost necesară o creștere a producției care s-a realizat ca o consecință a unei bune concepții economice și a unei retehnologizări. Astfel în cazul fabricării alcoolului din cereale, acum pe lângă procedeul clasic de fabricare care se baza pe fierberea sub presiune a materiei prime, există și procedee de prelucrare fără presiune, care se bazează pe faptul că energia termică necesară fierberii sub presiune, este înlocuită, în mare parte, prin energia de mărunțire a materiei prime. Aplicarea procedeelor de prelucrare fără presiune necesită o marunțire a materiei prime, astfel încat să se obțină randamente maxime în alcool, cu un consum minim de energie.

Tipurile și construcția instalațiilor de distilare si rectificare care utilizează materii prime sub formă lichidă depinde de proprietățile fizice și chimice ale amestecurilor distilate la temperatura de fierbere, de presiunea la care se efectuează distilarea și de procesul de încălzire.

Pentru distilarea cu plamadă fermentată cu concentrația în alcool 8-10% a spirtului brut se utilizează instalații de distilare cu coloane suprapuse sau cu coloane alăturate.

La aceste instalații procesul este următorul: plămada fermentată preîncălzită este introdusă pe la partea superioară a instalației de plămădire sau de epuizare și circulă descendent în coloana în contracurent cu aburul introdus pe la baza coloanei. Pe măsură ce coboară în coloană, plămada se epuizează în alcool, la baza acesteia obținându-se un rezidiu fără alcool care se numește borhot.

În același timp vaporii din coloană se concentrează treptat în alcool, prin condensare de componenți mai puțin volatili care rezultă în vârful coloanei de plămadă. Vaporii de alcool sunt trecuți într-o coloană de concentrare numită “coloană de alcool” unde se concentrează până la tăria alcoolului brut de 80-85% vol. alcool.

Instalațiile cu coloane suprapuse se caracterizează prin aceea că coloana de concentrare este montată deasupra coloanei de plămadă. Acest tip de instalații este cel mai mult folosită în practică, deoarece extragerea si concentrarea alcoolului are loc într-o singură operație. Instalația se manipulează ușor, se consumă abur puțin, iar pierderile în alcool sunt mici.

Dezavantajele acestei instalatii sunt: coloana este înalta, borhotul rezultat este diluat.

Instalațiile cu coloane alăturate sunt practice deoarece elimină cele două dezavantaje de mai sus.

În schimb instalațiile cu coloane alăturate prezintă alte dezavantaje: deservirea instalației este mai greoaie deoarece trebuie supravegheate două coloane, un consum de abur mai ridicat, pierderi în alcool mai mari, pierderi în borhot și pierderi în apa de luter.

Ca avantaje:au înalțime mică, se obține un borhot mai concentrat, din 100 litri plămadă rezultă în prima coloană 110 litri borhot, iar din a-2-a coloană rezultă 100 litri apă de luter, prin folosirea încălzirii indirecte a coloanei de distilare se reduce și mai mult concentrația în borhot.

Se mai pot utiliza instalații de distilare simplă sau diferențială folosite la separarea amestecurilor formate din lichide cu temperaturi de fierbere depărtate. Funcționarea lor este discontinuă.

În instalațiile de distilare tip coloană pentru distilarea plămezii pentru obținerea spirtului brut, flegma obținută în deflegmator poate să fiarbă împreună cu plămada în coloana de plămadă sau poate să fiarbă separat în coloana de luter. Uneori aceste tipuri de instalații pot funcționa și cu selecția uleiului de fuzel. Se folosesc antrenări cu vapori pentru separarea amestecurilor practic nemiscibile. Antrenarea se poate realiza cu vapori de apă sau cu gaz care nu reacționează cu componentele amestecului. Pentru mărirea vitezei de distilare si micșorarea temperaturii de fierbere a amestecului se poate folosii și aburul. Separarea substanțelor care nu suportă temperaturi ridicate și cu masă moleculară mare se face prin distilări moleculare.

Pentru distilare cele mai utilizate în practică sunt instalațiile de distilare cu coloane suprapuse. Instalațiile de rafinare discontinue sunt prevăzute cu separare de aldehide și ulei de fuzel. Pentru reducerea consumului de energie la distilare și rafinare se pot utiliza metodele:

-Recuperarea căldurii din borhot prin recomprimarea termică sau mecanică a vaporilor (procedeul Klisch)

-Distilarea si rectificarea cu efect multiplu (Tegtmeier si Braunn);

-Folosirea pompelor de căldură.

3. PRINCIPALELE CARACTERISTICI ALE MATERIILOR PRIME, AUXILIARE ȘI A PRODUSELOR FINITE

3.1.Materia primă utilizată este grâul

Grâul este principala cereală cultivată atât in țara noastră cât și în lume, are o importanță deosebită in hrana oamenilor și a animalelor și constituie materia primă de bază pentru multe subramuri ale industriei alimentare.

Potrivit unei statistici FAO, producția mondială de grâu, distribuită pe continente este arătată in tabelul următor :

Grâul este o plantă din familia Gramineea, genul Triticum. Cele mai cunoscute specii sunt Triticum vulgare, Triticum durum și Triticum turgidurum.

Boabele diferitelor soiuri de grâu se deosebesc prin forma, culoarea și aspectul lor.

3.1.1. Caracteristici fizico-chimice suprapuse se caracterizează prin aceea că coloana de concentrare este montată deasupra coloanei de plămadă. Acest tip de instalații este cel mai mult folosită în practică, deoarece extragerea si concentrarea alcoolului are loc într-o singură operație. Instalația se manipulează ușor, se consumă abur puțin, iar pierderile în alcool sunt mici.

Dezavantajele acestei instalatii sunt: coloana este înalta, borhotul rezultat este diluat.

Instalațiile cu coloane alăturate sunt practice deoarece elimină cele două dezavantaje de mai sus.

În schimb instalațiile cu coloane alăturate prezintă alte dezavantaje: deservirea instalației este mai greoaie deoarece trebuie supravegheate două coloane, un consum de abur mai ridicat, pierderi în alcool mai mari, pierderi în borhot și pierderi în apa de luter.

Ca avantaje:au înalțime mică, se obține un borhot mai concentrat, din 100 litri plămadă rezultă în prima coloană 110 litri borhot, iar din a-2-a coloană rezultă 100 litri apă de luter, prin folosirea încălzirii indirecte a coloanei de distilare se reduce și mai mult concentrația în borhot.

Se mai pot utiliza instalații de distilare simplă sau diferențială folosite la separarea amestecurilor formate din lichide cu temperaturi de fierbere depărtate. Funcționarea lor este discontinuă.

În instalațiile de distilare tip coloană pentru distilarea plămezii pentru obținerea spirtului brut, flegma obținută în deflegmator poate să fiarbă împreună cu plămada în coloana de plămadă sau poate să fiarbă separat în coloana de luter. Uneori aceste tipuri de instalații pot funcționa și cu selecția uleiului de fuzel. Se folosesc antrenări cu vapori pentru separarea amestecurilor practic nemiscibile. Antrenarea se poate realiza cu vapori de apă sau cu gaz care nu reacționează cu componentele amestecului. Pentru mărirea vitezei de distilare si micșorarea temperaturii de fierbere a amestecului se poate folosii și aburul. Separarea substanțelor care nu suportă temperaturi ridicate și cu masă moleculară mare se face prin distilări moleculare.

Pentru distilare cele mai utilizate în practică sunt instalațiile de distilare cu coloane suprapuse. Instalațiile de rafinare discontinue sunt prevăzute cu separare de aldehide și ulei de fuzel. Pentru reducerea consumului de energie la distilare și rafinare se pot utiliza metodele:

-Recuperarea căldurii din borhot prin recomprimarea termică sau mecanică a vaporilor (procedeul Klisch)

-Distilarea si rectificarea cu efect multiplu (Tegtmeier si Braunn);

-Folosirea pompelor de căldură.

3. PRINCIPALELE CARACTERISTICI ALE MATERIILOR PRIME, AUXILIARE ȘI A PRODUSELOR FINITE

3.1.Materia primă utilizată este grâul

Grâul este principala cereală cultivată atât in țara noastră cât și în lume, are o importanță deosebită in hrana oamenilor și a animalelor și constituie materia primă de bază pentru multe subramuri ale industriei alimentare.

Potrivit unei statistici FAO, producția mondială de grâu, distribuită pe continente este arătată in tabelul următor :

Grâul este o plantă din familia Gramineea, genul Triticum. Cele mai cunoscute specii sunt Triticum vulgare, Triticum durum și Triticum turgidurum.

Boabele diferitelor soiuri de grâu se deosebesc prin forma, culoarea și aspectul lor.

3.1.1. Caracteristici fizico-chimice

Înfățișarea și structura anatomică a bobului de grâu.

Bobul de grâu, în funcție de soi, poate avea formă alungită, eliptică, ovală sau rotunjită. Culoarea variază de la alb-galbui, galben până la roșu de diferite nuanțe. Suprafața poate fi aspră, netedă sau zbârcită pe porțiuni mai mult sau mai puțin intinse.

Partea bombată a bobului se numește dorsală, iar cea adâncită parte ventrală.

Pe partea ventrală o adâncitură numită șanț. La partea superioară bobul de grâu prezintă un smoc de perișori scurți numită bărbiță, iar la partea inferioară se află embrionul.

Bobul de grâu este format din înveliș sau pericarp, strat aleuronic, embrion, bărbiță și cop făinos sau endosperm. Pericardul este format la rândul său din trei straturi suprapuse și anume: epicardul, mezocardul și endocarpul.

În tabel se prezintă proporția diferitelor părți anatomice ale bobului de grâu .

Compoziția chimică a bobului de grâu depinde de mai mulți factori între care cei mai importanți sunt: soiul, gradul de maturitate a boabelor de grâu, compoziția solului, clima.

În ceea ce privește compoziția chimica a boabelor de grâu se au în vedere următoarele aspecte: conținutul în glucide, substanțe proteice, lipide, substanțe minerale, vitamine si enzime.

Glucidele – ocupă cea mai mare parte a bobului de grâu, având funcție fie ca meterial de construcție a învelișului celular și al scheletul învelișului protector al bobului (celuloza si hemicelulozele), fie ce substanța de rezerva(amidon în cantitate mai mare, zaharuri si dextrine în cantităti mai mici).Alături de amidon se află mici cantități de glucoza 0,1…0,37%

Substanțele proteice – există în întregul bob dar cele mai multe sunt localizate spre periferia acestuia. În compoziția boabelor intră urmãtoarele categorii principale de proteine: albumine, globuline, prolamine, gluteine.

– albuminele – conținutul în albumine variză între 0,3- 0,5% în bob fiind mai mare în germene, aproximztiv 10%

– globulinele – se găsesc in cantități mici și concentrate în mare parte în germene dar și în stratul aleuronic, globulinele reprezintă 10…20% din conținutul de proteine al bobului

– prolamina-glianina – se găsește numai in endospermul bobului și împreună cu gluteina formează glutenul

Grăsimile(lipidele) – se găsesc cocentrate în germene și în stratul aleuronic .

Substanțele minerale – se găsesc în tot bobul în proporții diferite : circa 0,78% în endosperm, până la 7% în stratul aleuronic și scade în straturile periferice ale învelișului la circa 3,5%. Germenele conține aproximativ 5% substanțe minerale. Conținutul mediu de substanțe minerale ale bobului de grâu este de 1,7…2%.

Vitaminele – în proporția cea mai mare se găsesc vitaminele B1 ,B2 si PP. Alături de acestea se mai găsesc vitaminele E si A. Repartiția vitaminelor în masa bobului este neuniforma si anume: vitaminele din complexul B se găsesc în proporție mai mare în stratul aleuronic, în germene și înveliș, iar în endosperm în proporție mai redusă.Vitaminele A si E se găsesc în germene și mai puțin în stratul aleuronic.

Enzimele – numărul de enzime din bobul de grâu este mai mare și important. Acestea fac parte din clasele : hidrolaze, transferaze, oxidoreductaze, ligaze, sintetaze, izomeraze. În procesul tehnologic de fabricare a pâinii unele dintre aceste enzime intervin în hidroliza amidonului dând naștere maltozei necesare fermentației. Repartiția enzimelor în bob este neuniformă, acestea găsindu-se localizate la limita dintre germene și endosperm, în germene și la periferia endospermului.

În tabelul urmãtor sunt prezentate valorile celor mai importante componente ale bobului de grâu:

3.1.2. Caracteristici tehnologice

Caracteristicile tehnologice ale grâului influențează direct procesele de prelucrare și consum de energie.

Principalele proprietăți ale masei de boabe sunt: masa hectolitică, masa a 1000 boabe și masa specifică, proprietăți care interesează în mod deosebit industrializarea și proprietăți ce interesează conservarea cum ar fi: capacitatea de curgere, rezistenta stratului de boabe la trecerea aerului, capacitatea de plutire, autosortarea, densitatea și porozitatea, capacitaea de absorție și adsorție, proprietăți termofizice, suprafața specifică, etc.

Masa hectolitică – reprezintă greutatea exprimată în kilograme, a unui hectolitru de boabe. Valoarea acestei proprietăți este influențată de: continutul în umiditate, conținutul de corpuri străine, forma boabelor, greutatea specifică a acestora.

Masa specifică (densitatea) – este raportul dintre masa a 1000 de boabe (exprimata in grame) și volumul acestora.

În tabel se prezintă indicii ponderali ai grâului:

Densitatea aparentă (în vrac) ρv (kg/m3) – reprezintă raportul dintre masa boabelor de cereale cu impurități, la volumul total pe care îl ocupa acesta.

Umiditatea u,% – reprezintă cantitatea de apa conținută

în masa de boabe, exprimata procentual față de umiditatea maxima posibilă(100%). Din punct de vedere al valorii umiditatii,grâul se clasifica coform tabelului:

Clasificarea cerealelor în funcție de umiditate %

Higroscopicitatea – reprezintă proprietatea masei de boabe de a face schimb de umiditate cu mediul inconjurator. În funcție de umiditatea relativa a aerului, există tendințe de a sa stabili un echilibru între acestea și umiditatea masei de boabe.

Umiditatea de echilibru la grâu variaza în limite foarte largi și este prezentată în tabelul urmãtor:

Duritatea grâului – este un indiciu privind modul în care acesta rezista la operațiile de pregătire si măcinare.În funcție de duritatea boabelor se apreciază consumul de energie la măcinare.

Caracteristicile unui kg de grâu:

Capacitatea de curgere – este definită de deplasarea în stare libera a masei de boabe. Aceasta este influențată de: forma si dimensiunile boabelor, starea suprafetei acestora, cotinutul în umiditate si corpuri straine, forma si natura materialului pe care se deplaseaza. Capacitatea de curgere a masei de boabe se caracterizează prin unghiul taluzului natural și unghiul de frecare.

Unghiul taluzului natural unghiul (unghiul pantei) este unghiul dintre diametrul bazei și generatoarea conului format prin cadere libera a masei de boabe pe o suprafata orizontala.

Unghiul de frecare este unghiul minim sub care masa de boabe începe să alunece pe o suprafata oarecare.

Unghiul de taluz natural pentru grâu φ este intre 24 – 48

Compoziția chimica a materiilor prime folosite în industria spirtului sunt redate in tabel:

Conținutul în substanțe proteice este foarte variabil depinzând de zona de cultură.Proteina medie din soiurile de grâu cultivate la noi în țară este de 13,5-15,2% și este influențată de agrotehnologia cultivării. Structura proteinelor este următoarea: gliadină 40-50%, gluteină 30-40%, globulină 6-10%, albumină 3-5%.Gliadina si glutenina formează glutenul grâului care confera însusirile de panificatie ale bobului de grâu.

Substantele grase variaza în limite foarte strânse (1,5-2%), grâul fiind sarac în grasimi; acestea sunt depozitate în embrion.

Celuloza se găsește în cantitati reduse (2-2,5%) fiind localizată în părtile periferice.

Substantele minerale (1,5-2,3%) sunt reprezentate de fosfor, potasiu, magneziu, compusi ai clorului, sodiului etc. Cenușa bobului de grâu este saraca in calciu.

Boabele de grâu mai contin cantități însemnate de vitamine (B1,B2 ,E, PP) care sunt localizate la periferia bobului.

3.2. Preparate enzimatice microbiene

Anumite mucegaiuri și bacterii au proprietatea de a produce enzime amilolitice. Pentru obținerea preparatelor enzimatice se folosesc de regulă surse de mucegaiuri ca: Aspergillus oryzae, Aspergillus niger, Aspergillus awamori și bacterii – Bacillus subtilis. Ele se cultivă pe medii de cultură ieftină: tărâțe de grâu sau orez, borhotul rezultat de la fabricile de spirt, din materii prime amidonoase; ele dau o activitate amilolitică ridicată.

Preparatele enzimatice microbiene se obțin plecându-se de la o cultură pură de mucegai sau bacterii ce se multiplică în laborator și apoi în instalații industriale, în mai multe faze.

În laborator, ca mediu de cultură se folosește tărâța de grâu umezită sterilizată și răcită la temperatura optimă de dezvoltare a mucegaiului până se ajunge la o cantitate de cultură de circa 1 % față de substratul ce urmează a fi însămânțat.

Se folosesc două procedee de cultură a mucegaiului:

Procedeul de suprafață – tărâțele de grâu se umezesc ca apă sau borhot, se sterilizează prin barbotare cu abur și se răcesc înainte de însămânțare până la 30°C, după care se însămânțează în tăvi cu stratul de 30 mm.

Principalele dezavantaje sunt:

– mediul de cultură are o umiditate relativ mică și din această cauză se sterilizează și se manipulează greu;

– înainte de uscare, mucegaiul sporulează intens, în timpul uscării, ambalării și depozitării sporii se răspândesc ușor, infectând mediul înconjurător.

Procedeul submers – se caracterizează printr-o productivitate ridicată, eliminându-se dezavantajele de mai sus. Se folosesc sușe de Aspergillus niger, care se dezvoltă bine submers și produc o cantitate mare de enzime. Procedeul se poate realiza: discontinuu, semicontinuu și continuu.

Fermentatorului de inoculare i se introduce soluția nutritivă, se sterilizează, se răcește și se însămânțează cu cultură pură de laborator. Multiplicarea mucegaiurilor are loc sub aerare și agitare continuă. De aici, cultura obținută este trecută într-un fermentator intermediar de capacitate mai mare, unde se continuă multiplicarea mucegaiurilor și formarea de enzime în condiții asemănătoare. Cultura ce s-a obținut în fermentatorul intermediar se folosește la însămânțarea mediului de cultură din fermentatorul de producție. În acesta, se obține preparatul enzimatic brut, care apoi se filtrează, precipită sau se extrage în vederea purificării, concentrării și/sau uscării.

Scopul folosirii preparatelor enzimatice microbiene este:

degradarea amidonul în zaharuri fermentescibile;

scăderea parametrilor tehnologici de prelucrare hidrotermică din materiile prime amidonoase în vederea zaharificării;

înlocuirea parțială a malțului;

înlocuirea totală a malțului.

De regulă, preparatele enzimatice termostabile sunt folosite pentru lichefierea materiilor prime înaintea tratamentului termic. În această fază are loc gelatinizarea și fluidificarea amidonului din materiile prime amidonoase. Se folosește Termamyl care va acționa la 90-92°C producând lichefierea amidonului după care temperatura se scade și se continuă fierberea realizând astfel economii de abur și înregistrând ulterior randamente mai mari în alcool.

Prin combinarea preparatelor enzimatice cu malț se poate înlocui o parte din malțul verde, atunci când acesta are o activitate enzimatică redusă. Procentul de înlocuire poate ajunge până la 80 %, deci pentru o tonă de amidon se pot folosi 80 – 100 kg malț verde.

Dacă se înlocuiește complet malțul verde cu preparate enzimatice vor fi următoarele avantaje:

comoditate în păstrarea și utilizarea preparatelor enzimatice;

se folosesc doze mici cu un preț de cost inferior malțului verde;

preparatele enzimatice nu infectează plămada;

preparatele enzimatice produc o fluidificare (dextrinizare) și fluidificare-zaharificare funcție de produsul folosit.

Preparatele enzimatice cele mai utilizate în industria spirtului sunt redate în tabelul:

Preparate enzimatice folosite în industria alcoolului ale firmei

NOVO-NORDISK și AMB

Enzime pentru lichefiere

TERMAMYL 120L este un preparat enzimatic bacterian, termostabil, care se obține prin cultivarea unei tulpini de Bacillus licheniformis. Această enzimă este utilizată în vederea dextrinizării și gelatinizării amidonului la temperaturi ridicate. Descompune legăturile -1,4 din amiloză și amilopectină cu formare de dextrine și oligozaharide, cu scăderea vâscozității.

Condițiile optime de activitate sunt la 80-85°C și pH = 6-6,5.

TERMAMYL 120L își păstrează calitățile pe o perioadă scurtă de timp și la temperaturi mai mari de 100°C, enzima fiind specifică mai ales pentru lichefierea prealabilă a amidonului. Doza recomandată este de 150-400 ml pentru o tonă de amidon convențional, în funcție de aspectul materiei prime și de condițiile de desfășurare a procesului tehnologic.

BAN 240L este un preparat enzimatic bacterian care se obține prin cultivarea unei tulpini de Bacillus amyloliquefaciens și care acționează asemănător cu TERMAMYL 120L, diferind puțin doar condițiile optime de activitate și anume temperatura 65-75°C, pH=6-7. Doza recomandată este de 200 – 500 ml pentru o tonă de amidon convențional.

Adeseori, preparatul enzimatic BAN 240L se utilizează împreună cu preparatele enzimatice pentru zaharificare, după răcirea plămezilor în vid la 55-60°C.

FUNGAMYL 800L este un preparat enzimatic maltogen, care se obține prin cultivarea unei tulpini de Aspergillus oryzae. Descompune legăturile -1,4 din amidon, formând dextrine, oligozaharide și maltoză. Se folosește atât pentru dextrinizarea și gelatinizarea amidonului cât și pentru zaharificare.

Condițiile optime de activitate sunt la 50-60°C și pH=5-6. Doza recomandată este de 100 – 150 ml pentru o tonă de amidon convențional.

FUMAGYL 800L este activ la temperaturi și valori ale pH-ului relativ scăzute, îmbunătățește zaharificarea și reduce timpul de fermentare.

Enzime pentru zaharificare

SPIRIZYM 300L este un preparat enzimatic care se obține prin cultivarea unei tulpini de Aspergillus niger. Preparatul este capabil să rupă atât lagăturile -1,4 cât și legăturile -1,6 din amidon, dextrine și oligozaharide, cu formare de glucoză.

Condițiile optime de activitate sunt la 55-60°C și la pH=4,5-5,5. Doza recomandată este de 0,8 – 1,2 litri pentru o tonă de amidon convențional dextrinizat.

SPIRIZYM 300L este activ chiar și la temperaturi relativ scăzute.

Avantajele folosiri preparatelor enzimatice microbiene sunt următoarele:

au o activitate enzimatică standard, în timpul depozitării nu își modifică proprietățile și permit o dozare rațională a preparatului;

-amilaza bacteriană se caracterizează printr-o termorezistență mai ridicată (până la 85°C);

sunt mai sărace în microorganisme dăunătoare, deci infecția din timpul zaharificării este mai redusă;

se obțin randamente în alcool cu 1-2% mai ridicate în comparație cu malțul verde;

se reduce spațiul de depozitare și transport;

se economisesc cheltuielile legate de obținerea și mărunțirea malțului verde (investiții, manoperă).

Preparatele enzimatice brute se adaugă în proporții de 10% în plămada ce se zaharifică și care se răcește la 60°C. La această temperatură se menține o pauză de zaharificare de o oră, după care se răcește plămada dulce la 25-30°C și se însămânțează cu drojdie.

3.3. Drojdia

Pentru fermentarea plameziilor se pot folosii lichide, drojdii speciale pentru alcool sau drojdii de panificatie. În ultimul timp se folosesc pe scara larga drojdii uscate, în locul celor lichide, deoarece acestea pot fi imediat utilizate dupa o prealabilă hidratare, au o buna conservabilitate si se dozează mult mai usor.

În cazul drojdiilor lichide se folosesc de regula, 1-3 l drojdie cultivata la 1 hl plamada, în cazul drojdiei uscate 10-20 g/hl plamada.Într-un gram de drojdie uscata se afla, de regula, 20-25 miligrame de celule de drojdie.

Drojdia utilizata trebuie sa îndeplineasca urmatoarele conditii: sa aiba o putere alcooligenic ridicata, sa se poata acomoda la plameziile acide din cereale, sa declanseze rapid fermentatia, sa formeze o cantitate redusa de spuma la fermentare si sa produca o cantitate cat maimica da hidrogen sulfurat si alta substante de gust si aroma nedorite.

În tabelul următor sunt prezentate caracteristicile câtorva preparate de drojdii.

Puterea alcooligenica si toleranta la alcool a unor preparate de drojdie (dupa Jager, 1985)

Observatie: Primele 6 preparete sunt sub forma uscată.

Drojdiile lichide și drojdia comprimată au o putere alcooligenă mai scazută decât majoritatea drojdiilor uscate, astfel încât costurile ceva mai ridicate pentru drojdiile uscate se compensează în timp scurt prin randamente mai ridicate în alcool (11-12% vol.)

3.4. Săruri nutritive și factori de creștere

La fabricarea alcoolului rafinat și a drojdiei, în procesul de fabricație este necesar adaosul de substanțe nutritive, care aduc în compoziția mediului azot, fosfor, magneziu etc., imprimând și completând substratul cu aceste substanțe necesare nutriției drojdiilor.

Deficitul de azot se completează prin adaos de sulfat de amoniu, îngrășăminte complexe, amoniac sau uree. Necesarul de fosfor se asigură din superfosfatul de calciu din îngrășămintele complexe. Factorii de creștere se asigură prin adăugare de autolizat de drojdie, extract de radicele de malț sau de porumb.

Sulfatul de amoniu – conține 20-21% azot și se adaugă sub formă de soluție apoasă, acidulată cu acid sulfuric în concentrație de 5-7°Bllg.

Îngrășămintele complexe sunt formate din 60% fosfat de amoniu dibazic (diamerinofosfat) și 40% fosfat de amoniu monobazic (monoaminofosfat), care conține 16% azot și 46-48% pentaoxid de fosfor. Concentrația soluției limpezi folosite este de 5-7°Bllg ce se obține prin agitare, folosind apă fierbinte la 75-85°C, urmată de o decantare în vederea limpezirii timp de 12-20 ore.

Amoniacul se găsește sub formă de soluție concentrată de 24-24% amoniac, în care azotul din amoniac este de circa 82%. Se prepară o soluție de amoniac cu apă în raport de 1:5.

Ureea este o sare ce conține 46% azot din substanță uscată. Se prepară o soluție cu apă (10-12 l apă la 1 kg uree).

Superfosfatul de calciu se obține prin tratarea făinii de oase cu acid sulfuric, fiind un amestec format din trei moli de fosfat monocalcic și 7 moli sulfat de calciu. Se găsesc două produse și anume: superfosfat de calciu calitatea I – cu 18% pentaoxid de fosfor și superfosfat de calciu calitatea II – cu 16-17% pentaoxid de fosfor, ambele au o umiditate de 15%.

Se folosesc sub formă de soluție limpede, care se obține prin fierbere cu apă, în cantitate de 10-12 l/kg în vase speciale sub agitare continuă; acidularea se face cu acid sulfuric în proporție de 0,1% față de apă și sedimentare 3-4 ore.

De regulă superfosfatul este înlocuit de îngrășămintele complexe, care conțin atât azot cât și fosfor și care formează o cantitate mai redusă de depozit insolubil.

Sulfatul de magneziu este o sare solubilă ce se adaugă în melasă în proporție de 20-80g sulfat de Mg/tonă pentru fabricarea alcoolului rafinat și 0,8-1 kg/tonă pentru obținerea drojdiei de panificație. Se solubilizează împreună cu superfosfatul de calciu și sulfatul amoniu.

Autolizatul de drojdie se obține din drojdiile separate din plămada fermentată, drojdie de bere sau drojdie comprimată. Se amestecă cu apa în proporție de 1:1 la temperatura de 45°C timp de 24-48 ore, urmată de acidulare cu acid sulfuric în proporție de 2-3% și de o sterilizare. Autolizatul de drojdie se adaugă în proporție de 0,5% față de melasă în vederea îmbogățirii mediului cu factori de creștere.

Extractul (infuzia) de radicele de malț se obține prin amestecarea radicelelor de malț cu apă în raport de 1:20 într-un vas cu agitator și cu sistem de încălzire-răcire; acidularea se face cu acid sulfuric până la pH de 5-5,5, urmat de încălzirea până la 80-85°C timp de 60 minute. Apoi se răcește la 30°C, radicelele se decantează după 2-3 ore, iar extractul obținut se adaugă în masă de melasă sau cereale, la începutul fermentării.

Extractul de porumb se folosește în proporție de 20-40 kg/tona de melasă la fabricarea drojdiei înainte de sterilizare și de limpezirea masei de fermentare. Se obține în fabricile de amidon prin concentrarea apelor de înmuiere a porumbului până la minim 48% substanță uscată și are un conținut în azot de minim 42% la substanță uscată.

3.5.Acidul sulfuric

Se folosește pentru neutralizarea și acidularea plămezii până la un pH optim activității drojdiilor, dar și pentru dezinfecția laptelui de drojdie. Diluarea acidului sulfuric se face în vase de materiale antiacide prin amestecarea cu apă în raport de 1:3 sau 1:10.

În industria fermentativă, la fabricarea alcoolului rafinat și a drojdiei de panificație, se folosește numai acidul sulfuric de contact care nu trebuie să conțină mai mult de 0,001% arsen. În ultimul timp nu se mai folosește acid sulfuric pentru acidifierea plămezilor deoarece în urma fermentației se formează compuși cu sulf care împidică dezvoltarea drojdiilor. El este înlocuit cu succes de acidul clorhidric.

3.6. Hidroxid de sodiu și permanganat de potasiu

Hidroxidul de sodiul și permanganatul de potasiu sunt substanțe folosite în procesarea alcoolului rafinat pentru tratarea chimică a alcoolului brut în scopul transformării sau fixării unur produși care diminuează calitatea alcoolului rafinat.

Rolul hidroxidului de sodiu este acela de a neutraliza acizii, iar cel al permanganatului de potasiu de a oxida aldehidele din substrat. Ele se adaugă în cantități determinate anticipat.

3.7.Antispumanți

În procesul de fermentare de la fabricarea alcoolului rafinat, se formează cantități mari de spumă datorită coloizilor care se depun la suprafața bulelor de aer care barbotează în mediu, stabilizând spuma formată. Cu cât plămda este mai bogată în coloizi, cu atât cantitatea de spumă formată este mai mare.

În vederea reducerii cantității de spumă se pot folosii substanțe antispumante. Dintre acestea amintim acizii grași vegetali rezultați din procesul de rafinare a uleiurilor vegetale. Aceste uleiuri vegetale conțin acizi grași până la 75% din compoziție, restul fiind format din ulei neutru, apă și alte substanțe negrase.

Ca antispumanți se pot folosi și uleiuri siliconice care au o eficiență mai mare la distrugerea spumei. Siliconii sunt substanțe policondensate în constituția cărora intră siliciul, oxigenul și radicali organici (metil, fenil etc.).

Alegerea antispumanților se face în funcție de calitatea plămezii folosite, de procesul tehnologic și de sistemul de aerare aplicat. Se urmărește ca antispumantul folosit să nu fie vătămător pentru drojdie, să nu producă murdărirea utilajelor și conductelor.

3.8. Antiseptici și dezinfectanți

Antisepticii se folosesc pentru combaterea microorganismelor de infecție în cursul procesului fermentării plămezii, în doze bine stabilite, care nu influențează negativ activitatea de fermentare a drojdiilor. Între cele două categorii de substanțe nu există o delimitare precisă. O serie de substanțe chimice folosite ca dezinfectante pot fi și antiseptce când sunt folosite în doze care omoară microorganismele.

Cei mai folosiți antiseptici sunt: acidul sulfuric și formaldehida.

Acidul sulfuric adăugat în plămada de drojdie creează o aciditate ridicată ce inhibă dezvoltarea bacteriilor de infecție.

Formaldehida se folosește la fermentarea plămezii de cereale sau cartofi unde se adaugă în cantități de 0,015-0,020% față de plămadă. Se adaugă de regulă la zaharificare, fiind eficientă în primele ore de fermentare, protejând drojdia ce se multiplică împotriva infecțiilor cu bacterii. În continuare formaldehida, prin oxidare, se transformă în acid formic sau, prin reducere, în alcool metilic, substanțe ce nu au acțiune dezinfectantă.

Dintre dezinfectanții folosiți amintim: formaldehida, clorura de var, laptele de var, soda caustică și soda calcinată (cu acțiune detergentă puternică).

Formaldehida se folosește în soluții de concentrație de 3-5% pentru dezinfecția mediului nutritiv și de 10% pentru dezinfecția conductelor și utilajelor tehnologice. Pentru a mări eficiența acestei substanțe, este indicată introducerea de aburi după tratamentul cu formaldehidă. Formaldehida poate avea și o acțiune nocivă din cauza combinării directe cu proteina din protoplasmă paralizând astfel funcțiile celulei de microorganisme.

Clorura de var se folosește sub formă de suspensie în apă având concentrația de 1-3%, cu care se șterge suprafața utilajelor și încăperile tehnologice.

Soda caustică și soda calcinată se utilizează în concentrații de 1,5-5%, cu ele se stropesc suprafețele utilajelor tehnologice.

Alți dezinfectanți, cum sunt compușii de amoniu cuaternari se folosesc în soluții cu o concentrație de 0,1%, recomandându-se o bună spălare și clătire prealabilă deoarece substanțele organice și detergenții pot inhiba acțiunea acestora.

3.9. Apa

În vederea desfășurării unui proces tehnologic eficient se urmărește asigurarea fabricii cu necesarul de apă. Apa necesară este de două feluri: apă tehnologică și apă de răcire.

Apa tehnologică participă la obținerea produsului finit având rol de material auxiliar. Este folosită la formarea plămezii, la obținerea mediilor necesare preparării cuibului de drojdie, la spălarea utilajelor și a conductelor tehnologice. Apa tehnologică trebuie să aibă o puritate bacteriologică, adică să aibă calitățile apei potabile, fără germeni patogeni.

Apa tehnologică sau apa industrială se poate procura din trei surse: apă de suprafață provenită din fluvii, râuri, izvoare sau lacuri, apă freatică de puț și apă de conductă din sistemul de alimentare urban.

Fabricile de alcool și drojdie se alimentează cu apă potabilă de conductă care de regulă este cea mai curată. Cele mai infectate ape sunt cele obținute din apele de suprafață., uneori și cele de puț pot fi infectate prin scurgeri directe de la suprafață sau prin infiltrații de lichide cu mare încărcătură microbiană.

Prin folosirea rezervoarelor colectoare de apă potabilă deschise în acestea pătrund cu ușurință praful și alte impurități care pot infecta apa. Infecția se transmite din apă în plămadă agenții patogeni ajungând în produsul finit – cazul drojdiei comprimate. Se poate întâmpla la fel dacă se neglijează spălarea și dezinfectarea periodică a rezervoarelor colectoare și distribuția apei potabile în unitățile de producție.

Apa de răcire reprezintă ponderea cea mai mare din consumul de apă industrială la procesarea alcoolului rafinat. Ea nu intră în contact cu produsul, deci nu este nevoie să îndeplinească condițiile de calitate a apei potabile, dar trebuie să aibă temperatura și duritatea cât mai scăzută. Consumul de apă de răcire este direct proporțional cu mărirea durității și temperaturii acesteia. De multe ori este nevoie de o dedurizare a apei de răcire care nu este economică.

Pentru a împiedica depunerea pietrii de pe pereții serpentinelor și a conductelor este suficient adăugarea de 5 g polifosfat la 1m3 de apă de răcire. Consumul de apă industrială variază între 75-150 hl pentru 1hl alcool absolut.

La fabricarea alcoolului rafinat se folosesc 7,5-15 m3 apă/hl alcool absolut.

Apa tehnologică trebuie să îndeplinească aceleași condiții ca și apa potabilă. În zona de șes se folosește apa de adâncime, care are o compoziție și o temperatură aproape constantă și un număr mic de germeni.

Apa de suprafață trebuie supusă tratării prin filtrare, aerare, clorinare, ozonificare etc. Prin aerare are loc precipitarea fierului și magneziului ce influențează negativ culoarea drojdiei de panificație. Clorinarea apei se face cu atenție, în așa fel încât clorul adăugat să fie deja consumat în momentul introducerii drojdiei în plămezi.

3.10. Aer tehnologic

Aerul tehnologic are dublu scop, acela de agent de transport și sursă de oxigen. Aerul în unitățile de alcool se folosește fie la transportul pneumatic, fie pentru a asigura necesarul de oxigen al drojdiei în cursul fermentării plămezii sau a multiplicării drojdiei.

Aerul comprimat se obține cu ajutorul compresoarelor, suflantelor de aer, turbosuflantelor și ventilatoarelor. Dimensionarea se face astfel încât necesarul de aer să fie satisfăcut în orele de vârf.

Aerul obținut este trecut prin filtre grosiere, după care se sterilizează printr-un filtru cu vată și ulei bactericid. Este necesar ca în secția de cultură pură să se folosească aer steril.

3.11. Energie elecrică și abur

Unitățile de procesare a alcoolului alimentar sunt alimentate cu energie electrică din sistemul național. Pentru acționarea motoarelor electrice se folosește curent electric la tensiunea de 380 V, iar pentru iluminat tensiunea de 220V.

Aburul este produs fie în centralele termice proprii, fie livrat de la cea mai apropiată centrală de termoficare. Aburului este folosit la fierberea materiilor prime amidonoase, la distilarea plămezii și rafinarea spirtului brut. Debitul de abur este înregistrat cu ajutorul unui debitmetru. În vederea eliminării pierderilor de abur, conductele și utilajele se vor izola termic.

4.Schema tehnologică de obținere a alcoolului rafinat

4.1. Recepția materiilor prime și auxiliare

Recepția grâului se face pe baza condițiilor de calitate prevăzute de stantard, în special a umidității și conținutului de corpuri străine în funcție de care se stabilește valoare de facturare. Conținutul în amidon al grâului se determină în practică prin metoda polarimetrică, metodă care dă erori în cazul în care grâul conține cantități mai mari de zaharuri simple.

4.2.Depozitarea materiilor prime și auxiliare

La depozitarea grâului se ține seama de umiditatea și temperatura boabelor, de condițiile de păstrare, precum și pierderile de substanțe utile (amidon). Depozitele de cereale sunt necesare deoarece de existența lor depinde în mare măsură asigurarea unei producții continue și a unei calități constante a produselor finite pe o anumită prioadă. Pentru asigurarea unei producții continue și omogene este necesar ca depozitul să aibă o capacitate de stocare de minimum 30 zile pentru a avea posibilitatea preîntâmpinării oricărei dereglări intervenite în aprovizionarea cu cereale.

Toate cerealele se păstrează în silozuri sau în magazii prevăzute cu instalații care să permită aerisirea lor și îndepărtarea dioxidului de carbon precum și a apei rezultate în urma respirației.

Depozitarea în magazii se face în straturi de anumită grosime sau sub formă de grămadă. Acest sistem de depozitare are următoarele dezavantaje: se pretează la o mecanizare restrânsă a operațiilor de înmagazinare și evacuare, iar cerealele nu pot fi compartimentate după criterii calitative. Depozitarea în silozuri celulare de metal sau beton permite o compartimentare riguroasă a cerealelor pe calități și prezintă și avantajul că realizează o capacitate mare de depozitare pe o suprafață relativ redusă. Echiparea silozurilor se face cu utilaje și instalații aferente operațiilor tehnologice de descărcare a cerealelor, de transport în interiorul silozului, de sortare, de separare a impurităților, aparate de măsură gravimetrice (cântare automate), aparate de măsură volumetrice (aparate de procentaj), instalații de desprăfuire etc.

Cerealele folosite ca materii prime amidonoase sunt de cele mai multe ori de slabă calitate și de multe ori alterate. De aceea, la depozitarea lor trebuie avut în vedere stoparea alterării astfel ca pierderile în amidon să fie minime. Umiditatea potrivită este de 10-12%; la această umiditate, embrionul din bob este în stare latentă, iar pierderile prin respirație sunt foarte mici.

Este recomandat ca toate cerealele să fie vânturate înainte de înmagazinare, să fie depozitate în strat subțire și lopătate des funcție de umiditatea lor. Se evită creșterea temperaturii din spațiile de dpozitare printr-o aerisire bună. Cerealele prea umede vor fi uscate în prealabil în uscătoare speciale până la o umiditate de 10-12% după care se depozitează.

4.3.Pregătirea materiilor prime

Precurățirea cerealelor

Cerealele folosite se supun operației de precurățire cu ajutorul separatoarelor aspiratoare și magneților. Cu ajutorul acestora se îndepărtează pleava, nisipul, paiele, pietrișul, corpurile metalice etc. În cazul cerealelor foarte murdare îndepărtarea nisipului, paielor și prafului aderent se face prin spălare cu apă. Apoi cerealele se cântăresc și se introduc în vasul de plămădire. Cereala cea mai folosită este porumbul, iar ocazional se mai folosesc secara, grâul sau orzul.

Măcinarea grâului

Aplicarea procedeelor de prelucrare fără presiune necesită o mărunțire optimă a materiei prime, astfel încât să se obțină randamente maxime în alcool cu un consum minim de energie. În cadrul acestor procedee energia termică necesară pentru fierberea sub presiune este înlocuită cu o cantitate mai mică de energie electrică pentru mărunțire.

O mărunțire insuficientă a materiei prime poate conduce la pierderi în alcool de până la 20 l/tonă cereale sau chiar mai mult.

Pentru mărunțirea cerealelor în industria alcoolului se folosesc trei procedee: măcinare uscată, măcinare umedă și măcinare uscată și umedă (în două trepte).

Măcinarea uscată prezintă următoarele dezavantaje: se formează praf care nu este igienic și prezintă pericol de explozie, iar la plămădire se formează cocoloașe ce reprezintă o sursă de pierderi.

Măcinarea umedă se realizează cu ajutorul unor mori speciale cu ciocane alimentate cu cereale și apă de plămădire. În comparație cu măcinarea uscată, măcinarea umedă prezintă avantajul că nu se formează praf și cocoloașe; acest procedeu se pretează și și pentru mărunțirea cerealelor cu umiditate ridicată.

Fabricarea spirtului din materii prime amidonoase cuprinde următoarele faze principale:

1. Obținerea plămezii dulci din materia primă prin transformarea amidonului în zahăr fermentescibil (glucoză, maltoză);

2. Fermentarea plămezii dulci de către drojdii;

3. Distilarea plămezii fermentate;

4. Rafinarea spirtului brut.

4.4.Obținerea plămezii dulci

Amidonul conținut de materiile prime amidonoase nu este atacat de amilazele din malț dacă în prealabil nu este supus gelificării (cleificării) și solubilizării mediului, lucru ce se realizează prin fierbere sub presiune.

Dintre cereale doar secara și grâul se pot solubiliza și zaharifica parțial la 55-57°C fără o fierbere sub presiune, datorită faptului că aceste cereale conțin o cantitate mai mare de amilază. Cartofii și porumbul nu sunt bogate în aceste enzime, deci ele vor fi supuse fierberii sub presiune.

4.4.1.Teoria procesului de plămădire

Gelificarea amidonului se face prin îmbibare cu apă și încălzirea de gelificare, care se alege în funcție de felul amidonului: pentru amidonul din grâu temperatura de gelificare este de 79-80°C, iar pentru amidonul din orez și orz temperatura de gelificare este de 80°C.

Chiar dacă temperatura de gelificare și timpul de fierbere este de 1-2 ore, nu se poate realiza o solubilizare completă a amidonului. Odată cu ridicarea temperaturii la 100°C, prin fierbere sub presiune are loc eliberarea granulelor de amidon din celule, gelificarea și solubilizarea amidonului, care poate fi atacat în continuare de amilază.

În timpul fierberii, hemicelulozele din pereții celulari suferă și ele o serie de transformări, transformări ce continuă în timpul zaharificării. Proteinele sunt coagulate, iar la 100°C sunt solubilizate și parțial hidrolizate, obținându-se fracțiuni proteice și o cantitate redusă de aminoacizi.

În urma reacțiilor dintre zaharurile simple și aminoacizi se formează la temperaturi ridicate substanțele melanoidinice, iar prin condensarea acestor zaharuri simple cu eliminarea apei se obține caramelul. Melanoidinele și caramelul sunt substanțe nefermentescibile, deci formarea lor este nedorită. De asemenea, ele sunt antiseptice pentru drojdii.

În vederea evitării acestor neajunsuri se va avea în vedere ca procesul de fierbere să fie condus ca durată și presiune, astfel încât să obținem cantitatea minimă din melanoidine și caramel, dar să nu rămână nici amidon negelificat.

4.4.2.Instalații de plămădire

Se folosesc instalații de fierbere tip Henze, de formă cilindro-conică, confecționate din tablă de oțel ce poate rezista la 6-7 atm. Partea conică este mai înaltă, reprezentând 2/3-3/4 din înălțime, pentru ca la sfârșitul fierberii să se poată golii întreaga instalație. Fierbătoarele se alimentează cu abur pe la partea superioară sau pe la partea inferioară.

Capacitatea fierbătorului variază între 500-15000 l, iar cantitatea de materii prime folosite între 150-160 l/100 kg cartofi și 400-450 l/100 kg porumb (cu umiditatea de 12-14%). Capacitatea utilă a fierbătorului este de 90% din volumul total.

Consumul de abur la fierbere pentru producerea a 1 hl alcool absolut este de 430-480 kg la fierbătoarele neizolate și 300-350 kg abur la cele izolate.

Există mai multe tipuri de instalații de fierbere continuă, care diferă între ele prin modul în care se realizează operația:

a) instalații cu coloană de fierbere;

b) instalații cu cap de contact și serpentine sau vase de menținere a temperaturii de fierbere;

c) instalații prin pulverizare;

Instalațiile din prima grupă au de obicei două coloane: în prima coloană, terciul de materii prime preîncălzit este supus fierberii timp de 20-30 minute, materia primă circulă în contracurent cu aburul introdus pe la partea inferioară, iar temperatura este de 150°C; în cea de-a doua coloană, are loc gelificarea și solubilizarea amidonului

Instalațiile din a doua grupă au specific așa-numitul cap de contact, format dintr-o țeavă prin care circulă materia primă mărunțită cu apa sub formă de terci și în care se introduce lateral, printr-un orificiu, abur la presiune ridicată (8-9 atmosfere), ce încălzește materia primă până la temperatura de fierbere. Fierberea continuă 2-7 minute cu ajutorul unei serpentine de menținere, iar durata de fierbere este în funcție de presiunea aburului.

Instalațiile de fierbere prin pulverizare sunt formate din două fierbătoare asemănătoare cu fierbătorul discontinuu de tip Henze. Materia primă foarte bine mărunțită se introduce în fierbător cu ajutorul aburului de 6 atm, continuu, pe la partea superioară a primului fierbător, unde se încălzește 1-2 minute la temperatura de fierbere necesară, după care iese pe la partea inferioară și se introduce tot pe la partea inferioară în al doilea fierbător, unde se realizează fierberea timp de 35-38 minute. Masa fiartă se trece apoi în zaharificator, iar aburul rezultat se captează la preîncălzitorul de amidon.

4.4.3.Conducerea și controlul fermentației

În funcție de calitatea și felul materiei prime, fierberea are un regim de durată diferit, la fel temperatura, presiunea și cantitatea de apă adăugată la fierbere, precum și modul de introducere a aburului în fierbător.

Pentru o gelificare completă a amidonului se va evita închiderea la culoare prin formarea melanoidinelor și caramelului, de aceea este necesar ca în timpul fierberii să existe suficientă apă. Astfel, pentru 100 kg grâu este necesar să se adauge 290 l apă, iar pentru 100 kg secară 300 l apă. La stabilirea cantității de apă este necesar să se țină seama și de concentrația dorită în extract a plămezii dulci obținută. În cazul cerealelor, aburul se introduce numai pe la partea inferioară a fierbătorului. Aburul are avantajul de a permite o amestecare cât mai bună a materiei prime.

Practic, operația de fierbere decurge în două faze:

a) încălzirea produsului până la temperatura de fierbere;

b) menținerea temperaturii maxime de fierbere.

Este recomandat ca la prelucrarea cartofilor și a cerealelor întregi, încălzirea produsului până la temperatura de fierbere să se facă mai lent, iar presiunea sau temperatura maximă de fierbere, să se mențină un timp cât mai scurt.

Regimul de lucru este redat în tabelul urmator

Procedeul clasic de fierbere cupride următoarele etape:

introducem apă în fierbător în funcție de calitatea materiei prime, după care introducem abur până aproape de fierbere; se folosește apă caldă rezultată de la răcirea plămezii în zaharificator;

închidem ermetic gura de încărcare și introducem abur pe la partea inferioară a aparatului, lăsând ventilul de aer parțial deschis. Se ridică presiunea la 3 atmosfere, apoi la 3,5 atmosfere și în final se ajunge la 4 atmosfere unde se menține alte 30 minute;

golim fierbătorul brusc, iar prin trecerea de la presiunea de fierbere la cea atmosferică realizăm o explozie a boabelor și obținem un terci uniform.

Scopul operației de fierbere este obținerea unei plămezi omogene în care amidonul este gelificat, amidon care urmează a fi degradat în operația de zaharificare. Obținerea unei plămezi mai omogene în care amidonul se află sub formă de gel se poate realiza printr-un procedeu de dispersie a plămezii cu ajutorul aparatelor de dispersat.

4.5.Zaharificarea materiilor prime amidonoase

Amidonul existent în materia primă este gelificat prin fierbere sau dispersiei, iar masa obținută este supusă operației de zaharificare în care amidonul este transformat în zaharuri fermentescibile de către drojdii.

4.5.1.Procesele biochmice și enzimatice ce au loc la zaharificare

Asupra celor două componente ale amidonului solubil (amiloza și amilopectina) acționează și -amilaza, pe care le transformă în zaharuri fermentescibile. -Amilaza are o capacitate mare de fluidizare (dextrinizare) și o capacitate relativ scăzută de zaharificare, formând dextrine și în mică măsură maltoză. -Amilaza are o capacitate mică de fluidizare, dar o mare capacitate de zaharificare, formând în proporție mare maltoza.

Se va ține seama de condițiile optime de temperatură și pH necesar pentru ca cele două enzime să acționeze, dar nu în ultimul rând și de termorezistența lor.

La grăbirea zaharificării se pot adăuga diferite preparate enzimatice microbiene (-amilaza, amiloglucozidaza etc.) la care trebuie să se țină seama de recomandările firmelor producătoare (temperatura și pH-ul plămezii).

Hidroliza amidonului este catalizată de cele două enzime din slad și are loc în mai multe etape obținându-se produse intermediare din clasa amilodextrinei, eritrodextrine, achrodextrine, maltodextrine. Toate dau colorație cu soluția de Lugol. Zaharificarea este determinată și în plămadă au rămas doar achrodextrine și maltoză, când nu mai apare colorația cu soluția de Lugol.

Hidroliza nu este completă datorită legăturilor – 1,6 glugozidice din structura amilopectinei. Se obțin următoarele produse:

– maltoză 65%

– glucoză (preexistentă) 4%

– maltotrioză 10%

– dextrine limită (oligozaharide) 20%.

Primele trei zaharuri sunt fermentescibile de către drojdii.

4.5.2.Procesul de zaharificare

Factorii care influențează procesul de zaharificare sunt:

temperatura de zaharificare;

pH-ul optim al plămezilor;

infectarea plămezilor cu microorganisme;

activitatea enzimatică a plămezii;

starea fizică a substanțelor: acțiunea enzimelor amilolitice va fi maieficiență dacă plămada este fin mărunțită, dacă gelatinizarea și lichefierea sunt mai complete;

consistența plămezii, care este dependentă, în principal de raportul măcinătură/apă.

Zaharificarea se poate realiza la 55-62°C, mai ridicată decât temperatura optimă, în vederea eliminării infecțiilor microorganismelor termofile (bacterii lactice). De asemenea, se poate efectua zaharificarea și la 55°C în prezența formaldehidei ca dezinfectant. Temperaturi mai mari de 60°C duc la inactivarea parțială sau totală a amilazelor. pH-ul trebuie să fie cuprins între 5,3-5,7; dacă este mai scăzut de 5,3 se recomandă adaosul de lapte de var, iar dacă depășește 5,8 aciditatea se corectează cu acid sulfuric.

În vederea evitării infecției cu microorganisme străine se execută de regulă o spălare și o dezinfecție foarte atentă a zaharificatorului. De asemenea vom dezinfecta și traseele de plămadă dulce, inclusiv pompa de plămadă. Dezinfecția se face cu formaldehidă 0,02%.

Descărcarea fierbătorului sau fierbătoarelor în zaharificator se poate face astfel:

a) la temperatura de zaharificare: 55-60°C;

b) la temperatura de fluidificare: 75-80°C;

c) la temperaturi superioare: 95-100°C.

Se deosebesc 2 moduri de zaharificare:

1. procedee de zaharificare în timpul descărcării fierbătorului,

2. procedee de zaharificare după descărcarea fierbătorului.

Procedeul de zaharificare în timpul descărcării fierbătorului este mai simplu și decurge astfel: zaharificatorul este umplut 1/3 cu lapte de slad introdus peste condens, care are temperatura maximă de 55°C. Apoi, se procedează la golirea fierbătorului sub agitare, iar când masa fiartă ajunge la serpentina de răcire, se dă drumul la apa de răcire. Temperatura masei fierte este de 55-60°C.

Vom adăuga 1/3 din laptele de slad când zaharificatorul este umplut pe jumătate, se continuă apoi umplerea, iar după ce zaharificatorul este umplut se lasă plămada în repaus 10-20 minute la 55°C, controlându-se zaharificarea cu soluție Lugol.

Se răcește plămada sub agitare până la 30°C, după care se face însămânțarea cu drojdie, continuându-se răcirea masei de plămadă până la 18-20°C, după care se pompează în linurile de fermentare.

Procedeele de zaharificare după descărcarea fierbătorului sunt răspândite deoarece prin acest procedeu se evită inactivarea amilazei. Se execută în două feluri:

prin descărcarea fierbătorului la temperatura de fluidizarea masei fierte 75-80°C;

prin descărcarea fierbătorului la temperatura de fierbere 95-100°C.

În primul caz, în zaharificator se introduce condensul 1/2 din volumul său, peste care se adaugă 1/10 lapte de slad din cantitatea totală, după care se descarcă fierbătorul sub agitare continuă, menținându-se temperatura optimă de fluidificare de 75-80°C.

Masa fiartă fluidificată se răcește la 55-60°C, care este de fapt temperatura optimă de zaharificare. Peste masa fiartă se adaugă restul de lapte de slad, după care se zaharifică timp de 10-30 minute, apoi se răcește plămada la 30°C și se însămânțează cu drojdii.

În al doilea caz, zaharificarea decurge astfel: în zaharificator se introduce 5-7% din cantitatea totală de lapte de slad peste o cantitate de apă sau condens. Apoi se golește rapid fierbătorul sub agitare și răcire, ținându-se seama de temperatură. Masa fiartă se răcește până la 72-73°C, peste care se adaugă 1/3 din laptele rămas. Se continuă răcirea sub agitare continuă, până la 63-64°C, după care se adaugă restul de slad; temperatura va scădea până la 60-62°C sub agitare. Zaharificarea propriu-zisă va avea loc la 55°C, 30 minute, dar fără agitare, apoi plămada dulce se răcește până la 30°C și se însămânțează cu drojdii.

După zaharificare, o parte din plămada dulce (5-10%), este trecută într-un vas unde se introduce și drojdia, în vederea preparării plămezii de drojdie prefermentate.

Întreaga cantitate de plămadă dulce este răcită la 30°C, peste care vom adăuga plămada de drojdie prefermentată preparată în timp scurt. Se continuă răcirea plămezii până la 18-20°C, după care se pompează în linurile de fermentare.

În urma zaharificării se obține o plămadă dulce de 18-19°Bllg. Prin adăugarea plămezii de drojdie concentrația acestora scade aproximativ cu 2°Bllg.

În timpul zaharificării se urmăresc următoarele elemente: gradul de zaharificare, coeficientul calitativ al plămezii și gradul Balling, aciditatea și pH-ul plămezii dulci, puterea amilolitică a plămezii și controlul microbiologic.

Gradul de zaharificare se face cu ajutorul soluției Lugol și se controlează atât reziduul cât și filtratul limpede obținut dintr-o cantitate de plămadă; reziduul trebuie să dea o colorație gălbuie sau roșiatică, iar filtratul trebuie să aibă o culoare galbenă deschis și un gust dulce și nu dă colorație cu soluție Lugol. Extractul plămezii se determină cu ajutorul zaharometrului Balling. Gradele zaharometrice (°Bllg) indică procente masice totale ale substanțelor existente în plămada limpede: maltoză, glucoză, maltotrioză, dextrine (ce sunt substanțe fermentescibile), substanțe azotoase, minerale etc. (ce sunt substanțe nefermentescibile).

Coeficientul calitativ al plămezii reprezintă procentul de zaharuri fermentescibile din extractul plămezii, având aceleași semnificații cu gradul final al fermentației utilizat în industria berii. Coeficientul calitativ al plămezii Q este determinat fie pe cale chimică, fie printr-o probă de fermentare și este de 89-90% pentru plămezi din porumb sau grâu .

Aciditatea plămezii se exprimă în °Delbrucki (°D) ce reprezintă ml de NaOH 0,1n necesari neutralizării acizilor din 20 ml plămadă. pH-ul plămezii este cuprins între 5,3-5,7;

Puterea amilolitică a plămezii dulci se face pentru a cunoaște proporția de amilaze necesare din faza secundară de zaharificare. Controlul se face cu ajutorul soluției de I2 n/10;

Controlul microbiologic se face în vederea depistării unor eventuale infecții.

4.5.3.Instalații de zaharificare

Se cunosc două tipuri de instalații și anume: instalații cu funcționare discontinuă și instalații cu funcționare continuă.

Instalații cu funcționare discontinuă

Din fierbătoarele (1) Henze, masa fiartă ajunge în zaharificator (2) care este prevăzut cu o serpentină de răcire din cupru și agitator. În partea inferioară se găsește racordul de evacuare a plămezii dulci. Pe zaharificator este încastrată o teacă necesară protejării unui termometru sau cu un termocuplu. La partea superioară a acestuia se observă un rezervor(3) pentru plămada de drojdie. Tot la partea superioară se găsește țeava pentru evacuarea vaporilor secundari.

Distingem următoarele faze din zaharificator:

răcirea masei fierte de la temperatura de fierbere la temperatura optimă de zaharificare de 55C;

răcirea urmată de adăugarea laptelui de slad și zaharificarea la temperatura optimă;

răcirea plămezii zaharificate până la temperatura de însămânțare cu drojdii care este de 30°C;

însămânțarea cu drojdii;

răcirea plămezii până la temperatura de pornire a fermentării (18-20);

trecerea plămezii în linul de fermentare.

Zaharificatorul trebuie să asigure o răcire foarte rapidă a plămezii cu un consum redus de apă de răcire. Deci, avem nevoie de o suprafață de răcire de 3,5 –5 m² pentru un m³ de plămadă.

Într–un zaharificator se pot descărca unul sau mai multe fierbătoare Henze.

2.Instalații cu funcționare continuă

Se întâlnesc două tipuri și anume:

instalații de zaharificare în două etape care folosesc în prima etapă un zaharificator obișnuit, iar în a doua etapă, un zaharificator prevăzut cu o serpentină de menținere a temperaturii de zaharificare.

zaharificatoare sub formă de transportoare cu șnec la care printr-un capăt se introduce masa de plămadă fiartă și răcită, peste care se adaugă laptele de slad, iar la celălalt capăt rezultă plămada dulce.

Masa fiartă intră în zaharificatorul (1) în care se răcește până la temperatura optimă de zaharificare (55-60°C), după care se introduce 30% din laptele de slad din vasele (2) cu ajutorul dozatorului (3). În zaharificatorul (1) are loc zaharificarea în prima etapă, timp de 30-40 minute, după care masa fiartă este evacuată din zaharificator și se amestecă cu restul de 70% de lapte de slad în conductă și e aspirată cu pompa (4) care o pompează prin serpentina (5) de menținere a temperaturii. În această serpentină are loc a doua etapă a zaharificării, timp de 2-5 minute. De aici plămada este trecută în schimbătorul de căldură de tip țeavă în țeavă (6) unde are loc răcirea ei până la temperatura de însămânțare cu drojdii.

4.6.Fermentarea plămezii dulci

Atât plămada dulce din materii prime amidonoase, cât și melasa sunt supuse procesului de fermentare cu ajutorul drojdiilor. Acestea transformă zahărul din plămadă, cu ajutorul complexului enzimatic, în alcool etilic și bioxid de carbon. În industria alcoolului alimentar se folosesc culturi pure de drojdii obținute prin multiplicare plecându-se de la o singură celulă de drojdii. Comparativ cu industria berii unde se recoltează drojdii și se refolosesc, în industria alcoolului din cereale este necesar ca de fiecare dată să se obțină plămada de drojdie prefermentată folosită la însămânțare.

4.6.1.Pregătirea drojdiei pentru fermentare

Comparativ cu industria berii unde se recoltează drojdii și se refolosesc, în industria alcoolului din cereale este necesar ca de fiecare dată să se obțină plămada de drojdie prefermentată folosită la însămânțare.

În industria alcoolului se lucrează cu culturi pure, plecând de la o singură celulă de drojdie, care se multiplică, în condiții sterile, în două faze:

a) în faza de laborator;

b) în faza din secția de culturi pure.

Se obține astfel o cantitate de suficientă de plămadă (cuib) de drojdie, necesară însămânțării plămezii dulci principale sau a melasei.

De obicei, se folosesc drojdii de fermentație superioară din specia Saccharomyces cerevisiae, cu putere alcooligenă ridicată, ce sunt capabile să transforme repede și complet zahărul fermentescibil în alcool etilic și să-l poată suporta, în concentrații ridicate de 10-12% vol.

Drojdia trebuie să se acomodeze la plămezile acide din cartofi sau cereale și să fermenteze la 28-30°C. Ea trebuie să formeze o cantitate redusă de spumă în vederea folosirii la maxim a capacității specifice a vaselor de fermentare.

În urma unor separări riguroase s-au obținut diferite rase de drojdii:

Rasa II – are putere mare de fermentație, dar prezintă dezavantajul că produce prea multă spumă.

Rasa XII – are putere mare de fermentație, formează spumă mai puțină. Poate fermenta galactoza prezentă în leșiile bisulfitice rezultate de la fabricile de celuloză.

Rasa M – are putere mare de fermenteție. Este un amestec de patru rase de drojdii. În funcție de condițiile de mediu, în timpul folosirii, raportul dintre ele se poate modifica atât de mult încât în final să rămână numai o singură rasă.

Rasa D – poate fermenta plămezi mai concentrate permițând creșterea productivității instalațiilor

Rasa Я – este drojdie de fermenteție inferioară care este capabilă de a fermenta integral rafinoza (zahărul prezent în melasa din sfeclă de zahăr).

Factorii care influențează activitatea fermentativă a drojdiei:

compoziția plămezii – trebuie să asigure necesarul de substanțe nutritive pentru drojdii (zaharuri, aminoacizi, substanțe minerale, vitamine);

concentrația plămezii – în condiții normale este de 14-15°Bllg, dar pentru economisirea spațiului de fermentare se lucrează cu concentrații de 18-19°Bllg;

temperatura – optimul este de 30-35°C, dar în practică se conduce la temperaturi mai scăzute de 28-30°C din cauza pericolului de infecție cu microorganisme străine și pierderi în alcool prin evaporare;

aciditatea plămezii – în unele cazuri oprește complet dezvoltarea bacteriilor din cauza înmulțirii și activității fermentative intense a drojdiilor. La pH 3,3-3,5 obținut prin adăugare de acizi, drojdiile se multiplică înlăturând pericolul de infecții. Se știe că drojdiile suportă mai bine acizii organici (acid lactic) decât acizii anorganici (acid sulfuric);

alcoolul acumulat în plămadă de peste 4-5% încetinește înmulțirea drojdiilor, dar activitatea fermentescibilă a drojdiei poate avea loc până la 15% vol;

aerisirea plămezii permite procesul de multiplicare a drojdiilor (efectul Pasteur). În industria alcoolului, acest lucru nu se efectuează decât când se folosește ca materie primă melasa;

amestecarea plămezii favorizează nutriția drojdiilor ce vin în contact cu noi cantități de substanțe nutritive. Prin degajarea de bioxid de carbon din timpul fermentației are loc o convecție naturală a mediului, deci nu este necesară o amestecare specială. Deci, prin aerisire, se asigură și amestecarea plămezii;

antisepticii pot împiedica dezvoltarea microorganismelor de infecție deoarece drojdiile sunt mai puțin sensibile la aceștia în comparație cu bacteriile. Se folosește, în general formaldehida în doze de 0,015-0,020%

bacteriile de infecție existente în plămezi sunt dăunătoare deoarece consumă zahărul pentru metabolismul propriu și formează acizi organici nedoriți. Cele mai periculoase sunt bacteriile butirice deoarece acestea sintetezează în final acid butiric care este foarte toxic pentru drojdii. De asemenea, bacteriile lactice sunt nedorite deoarece acidul lactic sintetizat de acestea este toxic pentru drojdii Bacteriile acetice se dezvoltă mai rar deoarece plămezile sunt acoperite de opernă de CO2. De exemplu Lactobacillus Delbruckii se folosește pentru acidifierea biologică a plămezii

4.6.2. Prepararea și prefermentarea plămezii speciale de drojdii

Drojdiile se cultivă în plămada acidulată cu suficiente cantități de substanțe nutritive necesare dezvoltării și multiplicării acestora. Astfel se obține o drojdie viguroasă, cu putere de fermentare ridicată.

La prepararea și prefermentarea plămezii de drojdii sunt folosite două procedee de obținere:

1. procedeul clasic;

2. procedeul simplificat cu acid sulfuric;

Procedeul clasic

Din totalul de plămadă dulce, se scoate o porțiune de 5-10% plămadă dulce, care se acidulează și se adaugă substanțe nutritive. Plămada cu drojdie este supusă pregătirii în 3 faze principale:

a) prepararea plămezii dulci;

b) acidularea plămezii speciale;

c) prefermentarea.

Plămada dulce (5-10%) se filtrează, după care se combină cu 4-6% malț verde, sub formă de lapte de slad în cazul cartofilor și de cca. 10% la prelucrarea porumbului, în vederea îmbunătățirii cu substanțe nutritive. Zaharificarea plămezii se face la 60-62°C, 60 minute, după care se răcește rapid până la temperatura de fermentare a drojdiilor de 28-30°C. Plămada obținută trebuie să aibă o concentrație de 20-22°Bllg.

Acidularea plămezii se face cu acizi organici sau anorganici. Procedeul clasic se caracterizează prin acidularea prin fermentare lactică a plămezii timp de 20-24 ore la 50-55°C prin însămânțare cu Bacillus Delbrucki. Se urmărește atingerea unei acidității de 1,8-2°D. O aciditate mai mică de 1,8°D favorizează și dezvoltarea bacteriilor de infecție, în timp ce o aciditate mai mare de 2°D slăbește activitatea drojdiilor.

Din plămada acidulată cu bacterii lactice se reține o porțiune, iar restul plămezii se pasteurizează la 75-80°C, 30 minute în vederea distrugerii bacteriilor lactice. Plămadă specială se poate acidula cu acid sulfuric diluat cu apă 1:3 până când se realizează o plămadă de 1-1,3°D.

În funcție de materia primă folosită la obținerea plămezii, cantitatea de acid sulfuric poate fi de 0,10-0,16/100 l plămadă. Adaosul de acid se efectuează la temperatura de 55°C în scopul obținerii unui pH de 4,3-4,7. Drojdiile nu preferă acid sulfuric, de aceea se are în vedere ca aciditatea să nu depășească 1,3°D. Odată acidulată, plămada specială se răcește la 28-30°C, după care se face însămânțarea cu drojdii.

Prefermentarea. Plămada se însămânțează cu cultură pură de laborator (circa 5 l). Drojdia se obține din celula inițială, prin multiplicare în condiții sterile pe must malț sau chiar de melasă. Plămada specială se însămânțează cu o porțiune de 1/10 din plămada de drojdie obținută anterior. Porțiunea reținută poartă numele de drojdie matcă.

Plămada însămânțată se răcește la 18-20°C și începe prefermentarea, iar după 20-24 ore se ajunge la 29-30°C. Drojdiile în această fază se multiplică de 7 ori formând 7-8% alcool în volum, iar concentrația plămezii scade de la 20°Bllg la 5-6°Bllg. În acest stadiu de activitate, plămada de drojdie prefrementată servește pentru însămânțarea plămezii principale.

Procedeul clasic de obținere a drojdiei necesare fermentării este următorul: se prepară o plămadă specială cu drojdii, ce se acidulează prin fermentație lactică sau adăugare de acid sulfuric, după care se prefermentează 20-24 ore, apoi se reține 1/10 din plămada de drojdie sub formă de drojdie matcă, necesară însămânțării unei noi plămezi speciale acidulate. Procedeul este lung și durează 48 ore și necesită un număr mare de vase de drojdie.

Procedeul simplificat cu acid sulfuric

Procedeul constă în adăugarea întregii cantității de plămadă de drojdie prefermentată (matură) în plămada dulce principală la o temperatură de 3°C. Apoi plămada se răcește la 18-20°C, iar din întreaga cantitate se scoate 5-10% pentru o nouă șarjă. Plămada scoasă se acidulează cu acid sulfuric și se prefermentează pentru a fi folosită într-un nou ciclu.

Prepararea plămezii de drojdie, în cazul procedeului simplificat decurge astfel:

– plămada dulce este însămânțată cu drojdie de panificație (dacă nu dispunem de drojdie dintr-o șarjă anterioară);

– se însămânțează plămada dulce și cu drojdie de cultură pură obținută în laborator (0,3 kg drojdie/100 l plămadă), se acidulează cu acid sulfuric până la pH = 3,5 sub o agitare continuă și intensă, după care se prefermentează 20-24 ore la 25-26°C (pH-ul plămezii va ajunge la 3,2-3,3 și un extract de 6-8° Bllg);

– plămada prefermentată servește unei noi șarje de plămadă dulce;

– plămada principală însămânțată se răcește la 18-20°C prin scoaterea a 5-10% din volumul de plămadă cu drojdie. Această plămadă cu drojdie se acidulează și se prefermentează din nou, intrând în circuit;

în perioada de transmutare a plămezii vasele se dezinfectează.

Avantajele acestui procedeu sunt următoarele:

– se realizează simplu;

– se folosește un singur vas de drojdie în loc de trei vase de drojdie;

– acidularea se face rapid și simplu;

– nu este nevoie de noi substanțe nutritive.

Ca dezavantaj se poate enumera acela că la prelucrarea cerealelor în timpul fermentației plămezii se formează cantități mari de hidrogen sulfurat în urma reducerii enzimatice a sulfaților. La distilare acesta produce coroziunea cuprului. Pentru evitarea acestui neajuns, acidularea se face cu acid clorhidric și un adaos de formaldehidă, în doze moderate.

Hidrogenul sulfurat se obține mai rar în cazul plămezii de melasă și aproape deloc în cazul plămezii de cartofi, datorită capacității lor de tampon mai ridicate în comparație cu plămada de porumb. De aceea plămada de porumb se va acidula cu acid clorhidric.

4.6.3. Utilizarea drojdiei comprimate la fermentare

În cazul defectării instalațiilor de preparare a drojdiei de cultură, în fabricile de spirt mari, sau chiar în fabricile mici, se poate folosi drojdia comprimată de panificație sau drojdia de bere.

Pentru 1000 l plămadă dulce se folosesc 1-1,5 kg drojdie comprimată de panificație sau 1,5-2,5 kg drojdie de bere. Procedeul folosit este următorul: drojdia comprimată se introduce în apă (în raport de 1:4) obținându-se astfel în final un amestec omogen (5 l) ce se pune în 20 l plămadă dulce scoasă din zaharificator, se ține 30 minute la zaharificare și se răcește la 25°C. Apoi, plămada de drojdie se lasă la prefermentare, până ce plămada principală din zaharificator se răcește la 30°C, după care se face însămânțarea plămezii principale.

De regulă, se procedează la purificarea acestei drojdii comprimate prin acidularea mediului cu acid sulfuric până la o aciditate de 1,8-2°D și pH = 3,2, respectiv la 20 l plămadă dulce se adaugă 75 ml acid sulfuric diluat în apă în proporție de 1:10 și se menține în contact cu drojdia timp de 60 minute. Apoi, cei 25 l plămadă dulce prefermentată se adaugă peste restul de plămadă principală.

Trebuie amintit faptul că drojdia de panificație nu are putere mare de fermentare, deci ea se pretează la a lucra cu concentrații mai scăzute ale plămezii dulci de până la 15% ceea ce prezintă un dezavantaj economic. De asemenea, drojdia de panificație nu poate fermenta complet zaharurile din plămadă în timpul normal de fermentare de 72 ore, fiind necesară prelungirea acestei perioade.

În ultimul timp se folosesc pe scară tot mai largă drojdiile uscate în locul celor lichide, deoarece acestea pot fi imediat utilizate după o prealabilă hidratare, au o bună conservabilitate și se dozează mult mai ușor. Drojdiile utilizate trebuie să îndeplinească următoarele condiții: să aibă o putere alcooligenă ridicată, să se poată acomoda la plămezile acide din cereale și cartofi, să declanșeze rapid fermentația, să formeze o cantitate redusă de spumă, și să producă o cantitate cât mai mică de hidrogen sulfurat și alte substanțe de gust și aromă nedorite.

În tabelul următor sunt prezentate caracteristicile câtorva preparate de drojdii.

4.7. Fermentarea plămezii principale

Reprezintă una dintre cele mai importante operații a procesului tehnologic. În această fază se pot regăsi unele operații anterioare executate greșit: fierberea incompletă și insuficientă, zaharificarea insuficientă, drojdie de însămânțare slăbită, dezinfecția și sterilizarea insuficientă etc. De aceea, se va avea grijă ca:

fermentația să se realizeze cu drojdii riguroase și libere de infecții bacteriene;

fermentația să fie condusă la concentrații și temperaturi optime ale plămezii;

la finele fermentației să se atingă un grad de fermentație cât mai ridicat.

Fermentarea durează 72 ore în cazul folosirii materiilor prime amidonoase și 24-30 ore în cazul folosirii melasei ca materie primă. Timpul lung de fermentare al plămezii din materii prime amidonoase se datorează faptului că zaharificarea secundară a dextrinei până la maltoză necesită un timp îndelungat. În cazul folosirii procedeelor moderne de preparare a plămezii, cum ar fi dispersarea plămezii obținută din materii prime amidonoase, această operație își scurtează durata cu până la 30 de ore.

4.7.1.Fazele fermentației

În funcție de transformările predominante care au loc în procesul de fermentare se diferențiază trei faze: faza inițială care durează 22 ore, faza principală (tumultoasă) ce durează 18 ore și faza finală cu o durată de 32 ore.

Faza inițială se caracterizează prin multiplicarea celulelor de drojdie având loc fermentarea a circa 40% din maltoză. Multiplicarea drojdiilor este stimulată de oxigenul absorbit în plămadă în timpul răcirii, dar și a acidității reduse a plămezii principale față de aciditatea ridicată a plămezii de drojdie.

Fermentația începe la 18-20ºC pentru a proteja plămada principală împotriva infecțiilor bacteriene. Această plămadă încă nu conține alcool, iar temperatura optimă de dezvoltare a bacteriilor este mai ridicată. Odată începută fermentarea, plămada începe să se încălzească treptat datorită degajării din procesul de fermentare, ajungând la finele acestei faze la o temperatură de 30ºC.

Temperatura de pornire a fermentației depinde de: concentrația plămezii în extract, mărimea linului de fermentare, sistemul de răcire, temperatura mediului ambiant. Cu cât plămada este mai concentrată folosim o temperatură de pornire a fermentației mai ridicată, astfel că pentru fiecare grad Balling folosim o temperatură mai ridicată cu un grad Celsius. De asemenea, cu cât timpul de fermentație este mai mare cu atât se face o răcire mai slabă; deci vom efectua o pornire a fermentației la temperatură cât mai căzută (apropiată de 18ºC). Dacă temperatura din încăperea linurilor de fermentare este scăzută, pornirea fermentației o facem la o temperatură cât mai ridicată (aproape de 22-23ºC).

Faza principală se caracterizează prin fermentatrea intensă a maltozei și formarea de alcool etilic, CO2 și căldură. La începutul acestei faze temperatura ajunge la temperatura optimă pe care o menținem în continuare la această valoare cu ajutorul sistemului de răcire. Acestă răcire se face cu atenție pentru a prelua doar căldura formată prin fermentație, fără ca să se modifice temperatura plămezii, deoarece drojdiile sunt sensibile la șocurile de temperatură. Tehnologia clasică de fementare indică folosirea de temperaturi optime de 28-30ºC, iar tehnologiile recente care folosesc preparate enzimatice microbiene folosesc temperaturi mai ridicate de 35-36ºC. La acestă temperatură ridicată are loc acțiunea amilazelor care pun la dispoziție drojdiilor mari cantități de glucide fermentiscibile. Faza durează până în momentul consumării întregii cantități de maltoză din plămadă, lucru desemnat prin cantitatea de spumă acumulată la suprafața plămezii. Culoarea spumei indică cantitatea de celule de drojdie antrenată. Spuma capătă aspectul unor valuri care se rostogolesc pe suprafața plămezii și poartă denumirea de fermentație ondulată și arată normalitatea fermentației.

Faza finală are durata cea mai lungă care este de 32 ore. În această fază are loc o zaharificare secundară a dextrinelor limită rămase. Acest lucru începe de fapt în prima fază a fermentării datorită modificărilor raportului dintre maltoză și dextrine limită, lucru evidențiat prin consumarea unei cantități mai mari de maltoză de către microorganisme. Se evidențiază în această fază acțiunea amilazelor care prin zaharificare transformă dextrinele limită, proces cunoscut sub numele de dezaharificare, obținându-se maltoză ce este concentrată de către drojdii.

4.7.2. Conducerea fermentației

Temperatura optimă din cursul procesului de fermentare este de 27ºC. Dacă temperatura este mat ridicată are loc o epuizare rapidă a maltozei din plămadă și se produce flocularea drojdiilor. Procesul de fermentare se termină în momentul în care extractul aparent rămâne valoric constant timp de 4 ore. Plămada fermentată este pompată într-un rezervor tampon ce alimentaeză instalația de distilare sau poate fi trecută direct la distilare.

Pentru a scurta durata de fermentare până la 48 ore putem folosi următoarele metode:

se pornește fermentația la temperaturi mai ridicate (25-26ºC) permițând realizarea fazei inițiale a fermentației;

conducerea fermentării la temperaturi mai ridicate (35-36ºC) prin care scurtăm faza principală de fermentare;

folosind preparate enzimatice microbiene vom produce o hidroliză mai avansată a amidonului, deci va dispare faza de zaharificare din faza final;

folosind metoda prin dispersie a plămezii când se obțin sisteme disperse ușor atacabile de către enzime.

Ținând seama de materia primă folosită, de modul de conducere a operațiilor de fierbere și zaharificare, în timpul fermentării plămezilor din cartofi și cereale pot apărea unele anormalități, dintre care amintim:

a) fermentația cu ridicarea și coborârea plămezii;

b) fermentația cu formarea intensă a spumei;

c) fermentația cu formarea de strat superficial.

Fermentația cu ridicarea și coborârea plămezii se întâlnește la obținerea plămezii vâscoase, de regulă din cereale (secară sau orz) care au un conținut mare de coji. Se observă o ridicare a suprafeței plămezii în timpul fermentației cu 10-15% peste nivelul normal din cauza acumulărilor excesive de dioxid de carbon. Dioxidul de carbon, în timp, este degajat în exterior iar nivelul va scădea până la normal.

Dezavantaje acestui fenomen sunt: neutilizarea la capacitate a linurilor de fermentare și la înrăutățirea activității fermentative a drojdiei care nu se poate distribui uniform în plămadă. În acest caz se recomandă fluidizarea plăcii cu o plămadă mai fluidă – de regulă cea obținută din porumb.

Fermentația cu formarea intensă de spumă se caracetrizează prin formarea unei cantități mari de spumă încă din faza inițială când temperatura ajunge la 22-23°C, spumă care se stratifică ajungând la grosimi de 1-1,5 m care deversează din linul de fermentație cu pierderi de plămadă.

Se întâlnește de regulă în cazul folosirii plămezilor din cartofi care sunt bogate în substanțe azotoase sau plămada la prelucrată prin fierberea sub presiune (plămadă din secară). În unele cazuri există și neșansa ca în plămadă să se găsească unele sușe de drojdie (rasa II) care se multiplică rapid din faza principală a fermentației producând o mare cantitate de spumă.

În vederea contracarării acestui defect se va proceda la:

fierberea îndelungată a cartofilor;

zaharificarea la temperaturi ridicate pentru a obține o plămadă fluidă;

folosirea unor sușe de drojdie ce produc spumare scăzută;

adăugarea de antispumați la fermentare (acizi grași sau grăsimi lichide).

Fermentare cu formare de strat superficial (capac) când are loc apariția unui strat de coji la suprafața plămezii încă din prima fază de fermentație. Grosimea stratului poate ajunge până la 1-1,5 m, iar acest strat rămâne până la finele fermentației deoarece CO2 format nu poate să-l străbată rămânând înglobat în masa plămezii.

Defectul apare când vom folosi cereale cu coajă groasă (orz, ovăz, mei etc.) și fierberea se face în fierbătoarele Henze, iar boabele în majoritatea lor sunt întregi.

Datorită prezenței aerului în acest strat, în stratul imediat inferior se pot dezvolta o serie de microorganisme – bacterii acetice ce consumă o parte din zaharuri creând aciditate ridicată care inhibă activitatea amilazelor, ceea ce duce la nezaharificarea unei părți ridicate de dextrine. Temperatura formată în acest strat poate ajunge până la 40°C deoarece el se găsește deasupra serpentinei de răcire.

Acest neajuns apare în cazul când producem o fierbere mai rapidă a materiei prime, plămada are un extract scăzut sau când drojdiile folosite sunt cele comprimate. Dacă vom folosi drojdia de cultură, stratul superficial nu mai apare pe plămadă fiindcă aceasta intră mai repede în fermentație și deci nu poate să se separe.

4.7.3. Controlul fermentației

În timpul fermentației se urmăresc următoarelor elemente: concentrația în extract a plămezii, aciditatea plămezii, temperatura plămezii în toate fazele fermentației, natura microbiologică a mediului fermentației.

Concentrația în extract a plămezii scade treptat în timpul fermentației datorită consumului de zahăr și fiindcă în mediu apare alcool.

Extractul aparent (%) al diferitelor plămezi provenite din cereale în cazul unei fermentații normale, este următorul:

– plămezi din cartofi 0,3 – 1,5%

– plămezi din porumb 0,1 – 0,2%

– plămezi din ovăz 0,9 – 1,1%

– plămezi din orz 1,0 – 1,3%

– plămezi din secară 1,1 – 1,4%

Pentru plămada provenită din porumb extractul aparent poate avea și valori negative datorită alcoolului acumulat de aceasta și influenței lui asupra substanțelor nefermentescibile.

Gradul de fermentare (Gf) aparent sau real al plămezii fermentate se calculează cu următoarea formulă:

unde:

Ef – gradul aparent sau real al fermentației (%);

e – extractul aparent sau real al plămezii fermentate (%);

Ep – extractul inițial al plămezii (%).

Gradul de fermentare aparent trebuie să fie apropiat de gradul final al fermentației denumindu-se coeficient calitativ sau coeficient de plămădire.

Dacă cunoaștem ea (extractul aparent) al plămezii fermentate, dar și concentrația în alcool (% vol) putem calcula extractul real al plămezii er cu formula:

er = 0,3A + ea + 0,4

în care:

er – extractul real al plămezii fermentate (%);

A – concentrația alcoolică (% vol);

ea – extractul aparent al plămezii fermentate (%).

Aciditatea plămezii crește dacă fermentația decurge normal cu 0,1-0,2°D, iar în cazul unei fermentații mediocre cu 0,3°D. Dacă aciditatea va crește cu valori mai ridicate de 0,3°D, avem un indiciu că plămada este infectată.

Pentru simplificare în locul acidității putem folosi pH-ul ce scade mai repede în faza inițială a fermentației. Valorile sunt cuprinse între 4,5-4,6 (plămada de cartofi) și 4,2-4,3 (plămada de porumb). Valori mai scăzute indică infectarea plămezii cu microorganisme nedorite.

Controlul activității amilolitice se face în plămada de fermentație în vederea determinării acidității acestor enzime. Putem considera că plămada fermentată conține amiloză suficientă dacă în 1,5-2 ml din plămada filtrată sunt zaharificați complet (60 minute la 55°C) cei 10 ml soluție de amidon solubil 2%.

Natura microbiologică a mediului fermentației este un factor important în desfășurarea procesului de fermentație. Plămada este supusă unui control microbiologic pentru caracterizarea stării fiziologice a drojdiilor și stabilirea prezenței bacteriilor de infectare care pot dăuna procesului de acumulare a alcoolului. După acest control putem interveni pentru înlăturarea bacteriilor și a altor microorganisme din plămadă.

Controlul drojdiilor poate duce la stabilirea temperaturilor de fermentare prin stabilirea turgescenței și granulației celulelor de drojdie. Prezența unui număr mare de celule granulate ne arată o fermentare la temperaturi ridicate. Prezența unor celule turgescente și puțin granulate ne indică o fermentare normală.

4.7.4. Linurile de fermentare

Linurile de fermentare sunt vase în care are loc fermentarea plămezii din cereale sau cartofi. În general, acestea sunt amplasate în încăperi speciale, în apropierea liniei de zaharificare și instalației de distilare astfel încât drumul conductelor să fie cât mai scurt.

Linirule de fermentare pot fi închise sau deschise. Pentru fermentarea plămezii din materii prime amidonoase și din maltoză, de regulă se folosesc linuri închise de fermentare. Aceste linuri de fermentare sunt prevăzute cu sisteme de răcire și cu conducte de captare a dioxidului de carbon și prezintă unele avantaje:

– curățirea și dezinfectarea rapidă și ușoară;

– pierderile în alcool prin evaporare sunt reduse;

– infecțiile cu microorganisme patogene sunt înlăturate;

– randamentul în alcool este de regulă cu 2-4 l/100 kg amidon mai mare față de linurile deschise.

Linurile de fermentare închise sunt construite din tablă de oțel inoxidabil sau aluminiu saudin rășini sintetice. Ele se protejează în interior cu lac acidorezistent care să reziste la pH-urile scăzuteale plămezii. Linurile din oțel inoxidabil sunt cele mai recomandate deoarece nu necesită o protecție interioară și se igienizează foarte ușor. Linurile din aluminiu sunt rezistente deoarece la suprafața lor se formează o peliculă de oxid de aluminiu. Nu rezistă la acțiunea substanțelor alcaline și la desinfectați pe bază de clor. Linurile din rășini sintetice de tip Polistiren se pot folosi și la fermemtare, au un preț de cost scăzut, sunt mai ușoare, nu sunt atacate de către substanțe specifice plămezii. Dezavantajul este că prin folosire suprafața lor devine poroasă constituind un pericol potențial de infecții.

Forma linurilor este cilindrică (verticală sau orizontală) sau paralelipipedică (casetă).

Dintre linurile cilindrice, cele mai bune sunt cele verticale deoarece permit o golire completă a plămezii. În practică se folosesc și linuri paralelipipedice cu muchjile rotunjite care permit o mai bună utilizare a spațiului de fermentare. De la această formă s-a ajuns la forma de vas cu fundul rotunjit.

Omogenizarea plămezii din interiorul linului de fermentare se poate face cu un agitator portabil care se introduce prin partea superioară în lin cu puțin timp înainte de trecerea plămezii la distilare sau în tancul de odihnă.

Sistemele de răcire interioară sunt constituite din serpentină de cupru pentru linurile cilindrice. În cazul linurilor cilindrico-verticale, răcirea se poate face și prin stropirea exterioară cu apă.

Linurile de fermentare sub formă de vană se răcesc cu ajutorul unor registre de răcire montate în interior. Suprafața de răcire necesară variază între 0,3 – 0,6 m2/m3 plămadă.

Capacitatea linurilor de fermentare de regulă este de 50-100 m3 deoarece pentru 1 hl de spirt rafinat este necesar un volum util de lucru de 12,5-13 hl sau volumul total de 16 hl.

Volumul linului de fermentare VL se calculează cu formula:

VL= (m3)

Unde: Vpl – volumul plămezii

n – numărul de linuri care se încarcă în 24 ore

1,15 – coeficient care ține seama de gradul de umplere

Numărul de linuri de fermentare necesar se calculează cu formula:

N=+1

Unde: τ – durata de fermentare (~72 ore)

n – numărul de linuri ce se încarcă în 24 ore

1 – linul de rezervă necesar pentru igienizare

La numărul de linuri rezultat din calcul se adaugă încă unul de rezervă care este folosit în perioada de curățire și dezinfectare.

Înainte de folosire, linurile de fermentare se spală, se desinfectează cu o soluție de formaldehidă 5% sau cu un alt desinfectant. Apoi se sterilizează prin introducerea în interior de abur, timp de 30 minute, lăsându-se capacul de vizionare ușor deschis pentru a se evita vacumarea linului de fermentare. Prin cuplarea linurilor de fermentare sub forma unor baterii de 6-7 aparate putem realiza o fermentare continuă, astfel încât însămânțarea de drojdie o facem numai dacă apar infecții nedorite. În acest caz plămada dulce și cu drojdia necesară începerii fermentării se introduce în primul lin al bateriei (cap), după care, din acesta circulă în următoarele ș.a.m.d., în ultimul lin fiind plămada fermentată.

În cazul plămezilor din cereale și cartofi, încercările de fermentare continuă a plămezilor prin legare în serie a linurilor de fermentare nu au dat rezultate optime datorită procentului ridicat de coji existente în plămadă și a pericolului de infecții cu bacterii acetice în cazul plămezilor provenite din cartofi.

4.7.5. Spălarea dioxidului de carbon

Chiar și în cazul folosirii linurilor închise de fermentare are loc o pierdere de alcool datorită dioxidului de carbon degajat care este saturat cu alcool. Pierderile de alcool sunt cu atât mai mari cu cât plămada are o concentrație alcoolică mai ridicată, este mai caldă, mai agitată, raportul dintre volumul plămezii și suprafața linului de fermentasre este mai mare. Pierderile în alcool sunt de regulă de 0,7% și pot ajunge până la 1,4%.

Pentru evitarea acestor pierderi se folosesc spălătoare de CO2 care funcționează după principiul coloanelor de distilare cu talere sau umplutură. Cantitatea recuperabilă de dioxid de carbon depinde de materia primă folosită, de procesul tehnologic aplicat și de mărimea linurilor de fermentare. În cazul prelucrării materiilor prime amidonoase prin procedeul discontinuu, dioxidul de carbon este recuperat în proporție de 70%, procent care este mai mare în cazul prelucării continue.

Dioxidul de carbon poate fi prelucrat prin purificare, comprimare și eventual lichefiere pentru fabricarea băuturilor răcoritoare carbogazoase și în alte industrii sau pentru fabricarea carbonatului de calciu sau a carbonatului de amoniu. Dioxidul de carbon se mai folosește în industria cărnii pentru asomarea porcilor, la fabricarea gheții carbonice care se utilizează la transportul alimentelor foarte perisabile, în industria metalurgică la turnarea metalelor, în industria constructoare de mașini la sudura în atmosferă de carbon, în medicină, cercetare etc.

4.7.6. Prinderea spumei

În cazul șarjelor la care se produce o spumare abundentă există riscul ca aceasta să intre în spălătorul de dioxid de carbon. De aceea, între linul de fermentare și spălătorul de dioxid de carbon se intercalează un prinzător de spumă.

4.8.Distilarea și rafinarea

Atât plămada fermentată provenită din materii prime amidonoase cât și cea provenită din melasă este supusă operației de distilare. În urma distilării, din plămadă se extrage alcoolul etilic și substanțele volatile sub formă de alcool brut. În continuare alcoolul etilic este supus operației de concentrare și purificare-care poartă numele de rafinare – în final obținându-se alcoolul rafinat.

4.8.1. Distilarea plămezii

4.8.1.1. Compoziția plămezii fermentate

În plămada fermentată există un amestec apos de substanțe sub forma de suspensii sau soluții. O parte dintre acestea sunt formate din substanțe fermentescibile ce provin fie din materiile auxiliare introduse, fie din materia primă folosită. Plămada fermentată conține cantități mici de zahăr rezidual, dextrine nezaharificate, grăsimi, acizi organici, substanțe azotoase neasimilate de microorganisme, săruri minerale etc. De asemenea, în suspensie se găsesc proteine coagulate și coji.

După procesul de fermentare se formează în principal alcool etilic și bioxid de carbon, iar ca produse secundare: esteri, aldehide, alcooli superiori, glicerină, alcool metilic etc. Distingem în plamadă si drojdii, bacterii și mucegaiuri.

Plămada fermentată conține aproximativ 6-12% alcool, în funcție de materia primă folosită și procesul tehnologic aplicat. De obicei, concentrația alcoolică obținută este de 8-9 % alcool vol.

Separarea alcoolului etilic și a componenților volatili din plămadă (aldehide, esteri, alcooli superiori, furfurol, acizi volatili etc.) se face prin distilare.

4.8.1.2 Bazele teoretice ale procesului de distilare

Ca proces tehnologic, distilarea are loc prin încălzirea până la fierbere urmată de fierberea plămezii fermentate. Această prefierbere și fierbere are loc în instalații speciale unde se separă sub formă de vapori alcoolul etilic și alți componenți volatili. Apoi, aceștia sunt condensați obținându-se în final alcool etilic și componenți volatili. Condensarea se face prin efectul apei de răcire.

Deci, plămada fermentată este de fapt un amestec binar miscibil format din alcool etilic și apă. Concentrația alcoolului este egală cu cea a plămezii fermentate.

Alcoolul etilic îl separăm ținând cont de diferența de volatilitate dintre amestec și apă. Se știe că alcoolul etilic este mai volatil decât apa; temperatura de fierbere a acestuia este de 78,39°C, iar temperatura de fierbere a apei este de 100°C la presiunea atmosferică.

Separarea alcoolului din amestec se face la presiunea rezultată din solubilizarea reciprocă a alcoolului etilic și apei. Presiunea parțială a vaporilor de alcool (pi) din amestec este dată de produsul dintre fracțiunea molară a alcoolului în amestec (xi) și presiunea de vapori a alcoolului etilic pur (Pi), conform legii lui Raoult:

pi = xi * Pi

Separarea componentelor amestecului prin distilare se face ținând seama de ordinea volatilității acestora: se vor separa mai întâi componentele care au o volatilitate mai ridicată și o temperatură de fierbere mai scăzută, deci vaporii rezultați prin fierberea amestecului alcool și apă vor fi mai bogați în alcool etilic, iar amestecul supus distilării se va epuiza treptat în alcool. Deoarece Pi este constant, fracțiunea molară xi a alcoolului etilic scade treptat în timpul distilării, are loc și o scădere a presiuni parțiale a vaporilor de alcool (pi), dar va crește proporțional temperatura de fierbere a amestecului, de la 78,39°C până la 100°C, când amestecul este epuizat de alcool.

Pentru a vedea în ce măsură se realizează o concentrație în alcool, este necesar să se cunoască diagrama de echilibru a amestecului binar dintre alcoolul etilic și apă care ne indică corelația dintre concentrația în alcool a lichidului (X) și a vaporilor în alcool rezultat din acest lichid (Y).

Această diagramă indică relația ce există între compoziția lichidului în alcool (x) și vaporii rezultați din lichid (y). Sunt redate mai multe puncte unde rapoartele dintre x și y au valori diferite; în punctul A, unde y > x are loc o concentrare în alcool prin distilare.

Coeficientul de distilare sau constanta de echilibru este definit ca fiind raportul k = y/x. Dacă k=y /x> 1, se realizează concentrarea componentului volatil în faza de vapori.

Prin distilarea unui amestec format din alcool și apă cu concentrație alcoolică x0 vom obține vapori ce au concentrație în alcool (y0) Aceștia se supun condensării rezultând un lichid cu concentrație alcoolică x1>x0 ce se condensează; se obține un lichid care are o concentrație alcoolică ridicată x2>x1.

În urma distilărilor și condensărilor repetate ale vaporilor de alcool se obține un lichid mai bogat în alcool, procedeu denumit rectificare.

Distilând repetat plămada fermentată ce are o concentrație alcoolică de 10% vol., obținem următoarele distilate bogate in concentrații alcoolice (% vol) având următorii coeficienți de distilare (Kn):

Deci, este necesară distilarea repetată în vederea creșterii conținutului de alcool în lichidul supus distilării, se obține o cantitate din ce în ce mai redusă, până când se ajunge la punctul A unde x = y punct azeotropic (A).

Punctul azeotropic A pentru un amestec apă și alcool, este de 97,17 % vol sau 95,57 % masic, lucru ce se obține la o temperatură de 78,15°C (temperatura mai scăzuta decât cea realizată în cazul alcoolului etilic care este de 78,39°C). Din acest motiv se obține un alcool de o concentrație maximă de 97,2 % vol.

În urma distilării în amestec vor trece și alte substanțe volatile, alcooli superiori, alcool metilic etc. Aceste substanțe volatile conferă alcoolului un gust un miros neplăcut de aceea acest “alcool brut” se supune procesului de rafinare. După epuizarea plămezii, reziduul obținut, adică borhotul este eliminat și depozitat sau în procedeele moderne, o parte din borhot este recirculat.

Borhotul rezultat de la distilarea plămezilor din cereale fermentate conține atât substanțe nefermentescibile din materia primă (celuloză 3,4% s.u., proteine 34,8% s.u., pectine, grăsimi 2,2 % s.u., acizi volatili, substanțe minerale 8,6%s.u., resturi de amidon, dextrine și uneori chiar maltoză nefermentate (ulimele trei categorii de substanțe pot ajunge până la 3,5%), produse secundare nevolatile ale fermentației alcoolice (glicerină, acid lactic) sau celule de drojdii. Substanța uscată poate ajunge până la 26% (Pieper și Senn). Pe lângă aceste substanțe, borhotul mai conține și vitamine, în special din grupul B, care provin parțial din materia primă și parțial sunt sintetizate de drojdii în timpul fermentației.

Datorită substanțelor nutritive pe care le conține, borhotul constituie un furaj valoros. Pentru furajarea animalelor se poate folosi borhot în stare proaspătă îmbogățit în vitamine sau în lactat de amoniu sau borhot uscat. Uscarea borhotului se face după o prealabilă separare a părților solide prin filtrare, care se folosesc tot ca furaj.

Astăzi nu se recomandă concentrarea sau uscarea borhotului deoarece pentru această operație este necesară o cantitate mare de energie. De asemenea folosirea borhotului ca furaj pentru animale are caracter sezonier și nu este profitabilă din punct de vedere economic.

Tehnologiile de ultimă oră propun utilizarea borhotului proaspăt la obținerea gazului metan și/sau la recircularea borhotului în procesul de plămădire. Datorită compoziției chimice, în special datorită conținutului ridicat în substanțe azotoase asimilabile și vitamine, borhotul consituie un substrat important în nutriția și dezvoltarea drojdiilor din plămadă în timpul fermentării.

Borhotul mai poate fi utilizat pentru obținerea preparatelor enzimatice fungice, a drojdiei de panificație și furajere, a unor antibiotice furajere (ex. biomicină), a vitaminei B12 etc. (Hopulele T 1980).

4.8.1.3. Distilarea plămezii fermentate

Odată cu creșterea concentrației alcoolice, are loc scăderea temperaturii de fierbere și a căldurii latente de evaporare a amestecului. În cazul apei aceasta este de 537 kcal/kg, iar a alcoolului etilic este de numai 209 kcal/kg, lucru ce va permite realizarea distilării cu vaporii de alcool rezultați din operația precedentă. Acest lucru se realizează în coloanele de distilare și rectificar ce sunt încălzite la bază cu abur, vaporizarea amestecului realizându-se pe talere. Astfel, pe talerul inferior pe care se obține o temperatură și o entalpie ridicată, se realizează o evaporare mai intensă. Pe talerul superior, lichidul alcoolic în contact cu lichidul rece se condensează. Aceasta condensare este mai intensă deoarece vaporii de apă au o presiune de vapori mai scăzută, iar vaporii bogați în alcool sunt captați pe talerele superioare. Această operație se numește deflegmare.

Pentru distilarea plămezii fermentate se folosesc numai instalații cu funcționare continuă la care procesul este următorul: plămada fermentată este preîncălzită prin introducerea acesteia pe la partea superioară a coloanei de plămadă. Coloana de plămadă este prevăzută cu talere cu clopote și plămada se scurge prin aceasta cu o viteză constantă în contracurent cu aburul necesar procesului de încălzire. Aburul se introduce pe la baza coloanei de distilare. Pe măsură ce coboară în coloană, plămada se epuizează în alcool, la baza acesteia obținându-se un reziduu fără alcool care se numește borhot. În același timp vaporii din coloană se concentrează treptat în alcool prin condensare de componenți mai puțin volatili care rezultă în vârful coloanei de plămadă. Aici, vaporii de alcool au concentrația Y0 în echilibru cu concentrația plămezii fermentate X0. Apoi acești vapori de alcool sunt trecuți într-o „coloană de concentrare“ unde se concentrează până la tăria alcoolului brut de 80-85%vol alcool.

4.8.1.4. Instalații de distilare

Instalațiile de distilare a plămezii fermentate se împart în două grupe:

instalații cu coloane suprapuse

instalații cu coloane adăugate

Principiul de funcționare a unei instalații este următorul: plămada preîncălzită se introduce la partea superioară a primei coloane fiind dirijată să se scurgă pe fiecare taler prin conducta de preaplin. Aburul circulă de jos în sus barbotând prin masa de plămadă pe care o aduce la fierbere. Ca urmare, aburul se îmbogățește în alcool, iar plămada se dezalcoolizează, astfel că la baza coloanei se scurge sub formă de borhot. Vaporii colectați la partea superioară a coloanei trec în a doua coloană, ce se numește coloană de concentrare sau de Lutter. Aceasta se deosebește de prima numai prin faptul că are talere cu site. În această coloană, amestecul de vapori alcool-apă circulă de jos în sus. Are loc o răcire treptată în ascensiunea lor de pe un taler pe altul. Pe măsură ce se ajunge la un compartiment superior, are loc concentrarea în alcool a vaporilor ca urmare a separării alcoolului mai volatil de apa mai puțin volatilă. Coloana este prevăzută cu un deflegmator care are rolul de a răci parțial amestecul alcool-apă și a-l trimite în contracurent cu amestecul care urcă în coloana de Lutter. În urma răcirii parțiale se condensează un amestec slab alcoolic, denumit flegmă, realizându-se o concentrație în alcool a amestecului. Vaporii bogați în alcool vor da prin condensare un lichid cu o concentrație alcoolică mai mare și mai pur.

Deflegmatoarele sunt răcite cu apă sau cu plămadă, operația realizându-se prin deflegmare simplă sau treptată. Deflegmarea simplă constă în condensarea instantanee a vaporilor alcoolici. Deflegmarea treptată sau diferențiată realizează condensarea treptată, lichidul obținut prin condensare rămânând în contact cu vaporii. Metoda este superioară deflegmării simple.

Flegma obținută se introduce în coloană și se realizează o răcire a vaporilor cu care vine în contact, favorizând separarea vaporilor de apă de cei alcoolici respectiv concentrarea amestecului cu vapori de alcool.

La exploatarea deflegmatoarelor se va ține seama de următoarele principii:

flegma trebuie să circule în contracurent cu vaporii, astfel ca aceștia să treacă din zone mai reci spre zone mai calde;

flegma trebuie să aibă un contact cât mai intim cu vaporii.

Punerea în funcțiune a coloanei de distilare se face astfel: coloana de distilare se umple cu apă după care se introduce abur pe la partea inferioară a coloanei. Acest lucru se face pentru a verifica etanșeitatea instalației. Apoi demontăm vizoarele din dreptul fantelor pentru scurgerea apei după care le montăm din nou.

Umplem coloana cu plămadă prin intermediul pompei, după care se introduce prin partea inferioară a coloanei abur la 4-5 atm. Aburul are rolul de încălzi plămada, lucru care se realizează abia după ce conducta de spirt de la condensator-răcitor la felinarul de control se încălzește.

Coloana se alimentează cu plămadă, iar în paralel se deschide robinetul cu apă de răcire a condensatorului-răcitor și a deflegmatorului; astfel putem regla debitul de alimentare cu plămadă pentru a respecta regimul de lucru la 93-94°C și presiune de 0,12-0,13 atm ce se măsoară cu un manometru.

În momentul când în felinarul de control se realizează un debit constant de alcool de 80-85° alcoolice la 15-17°C, atunci este corelat debitul de plămadă, aburul introdus și apa de răcire folosită. Principalii parametrii care se pot regla sunt concentrația alcooli la felinar și intensitatea procesului de distilare.

Prin măsurarea temperaturii vaporilor de spirt deflegmați putem să reglăm concentrația spirtului care se modifică cu 0,25°C la 1% alcool masic. Aceste modificări de temperatură se pot regla cu ajutorul unui termoregulator care mărește sau micșorează debitul de alimentare a coloanei cu plămadă.

Intensitatea distilării se determină cu ajutorul presiunii din spațiul de deasupra talerului de alimentare cu plămadă. Prin mărirea debitului de abur al coloanei vom micșora productivitatea coloanei sub valoarea optimă. Trebuie avut în vedere că creșterea exagerată a debitului de plămadă poate conduce la epuizarea incompletă a borhotului. Din acest motiv pe talerul al doilea al coloanei de plămadă (numărînd de jos în sus) este amplasat un manometru care în cazul epuizării complete a borhotului indică o temperatură de 102ºC. În cazul scăderii presiunii din coloană vom mării debitul de abur și invers.

Instalațiile moderne de distilare sunt prevăzute cu sisteme automate și senzori legați la un calculator. Principalii parametrii ce se reglează permanent sunt: concentrația alcoolului brut, intensitatea distilării (volumul de alcool brut în unitatea de timp) și temperatura alcoolului brut.

Reglarea temperaturii alcoolului brut se face prin măsurarea temperaturii acesteia cu ajutorul unei termorezistențe la ieșirea din răcitor, fiind montată în conducta de evacuare a răcitorului. Astfel, se poate acționa corespunzător asupra debitului de apă de răcire.

La oprirea instalației pe o scurtă durată se procedează astfel: oprim pompa de plămadă, oprim aburul, după scăderea presiunii din coloană oprim și alimentarea cu apă de răcire. La opririle de lungă durată după oprirea pompei de alimentare cu plămadă, introducem în continuare abur până când concentrația de la felinarul de control ajunge aproape la zero, apoi oprim aburul și apa de răcire.

La terminarea procesului de distilare vom proceda în prima fază la oprirea alimentării cu plămadă după care stopăm accesul aburului.

4.8.2 Rafinarea alcoolului brut

4.8.2.1. Compoziția chimică a alcoolului brut

Alcoolul brut are o concentrație alcoolică de 80-85%vol alcool și conține o serie de impurități provenite fie din plămada fermentată, fie formate în timpul distilării.

Aldehidele sunt reprezentate de aldehida acetică care se formează ca produs secundar în timpul fermentației alcoolice, iar în timpul distilării prin oxidarea alcoolului etilic. În cantități mai mici, se întâlnesc aldehidele acizilor grași superiori și furfurol. Furfurolul rezultă prin descompunerea pentozanilor.

Esterii rezultă în urma esterificării dintre alcoolul etlic și alți alcooli și diferiți acizi volatili: acid acetic, acid formic și acizi nevolatili. Dintre esterii formați predomină acetatul de etil.

Alcoolii superiori se pot forma prin reacția de transaminare a aminoacizilor sau prin sinteza intermoleculară plecându-se de la glucide și trecându-se prin faza de cetoacizi. Dintre alcoolii superiori amintim alcoolul izoamilic – care rezultă din leucină, alcoolul amilic normal – care rezultă din izoleucină. Ei sunt componenți principali ai uleiului de fuzel alături de cantități mici de alcool izobutilic, izopropilic și alcool metilic (care este un alcool superior) care rezultă prin metoxilarea substanțelor pectice.

Acizi volatili dintre care cel mai reprezentativ este acidul acetic alături de care se găsesc în cantități mai mari acid sulfhidric și acid sulfuros.

Bazele azotate, amoniacul, aminele sunt legate de acid și în mediu alcalin sunt puse în libertate astfel ajungând în alcoolul brut. Aceste impurități formează 0,5-1% din alcoolul etilic conferindu-i acestuia opalescență, un miros și gust străin, impropriu consumului fiind dăunător sănătății.

Îndepărtarea acestor impurități se face în două moduri și anume: prin rafinare chimică și prin rafinare fizică sau rectificare.

4.8.2.2. Rafinarea chimică

Rafinarea chimică constă în neutralizarea acizilor volatili, saponificarea esterilor și oxidarea substanțelor volatile rău mirositoare ca acetaldehida.

Neutralizarea acizilor volatili se realizează cu o soluție de hidroxid de sodiu 1-3% la rece, timp de 10-12 ore stabilindu-se cu exactitate cantitățile necesare, în funcție de conținutul în acizi volatili a alcoolui etilic determinat în prealabil în laborator.

CH3-COOH + NaOH → CH3-COONa + H2O

compus compus

volatil nevolatil

Saponificarea esterilor se realizează cu hidroxid de sodiu 10%. Pentru oxidarea aldehidelor și a altor substanțe reducătoare se folosește o soluție de premenganat de potasiu 1%, iar durata de contact va fi între 2 și 3 ore.

CH3-COOC2H5 NaOH→ CH3-COONa + C2H5OH

compus compus

volatil nevolatil

Se va evita excesul de NaOH care poate produce oxidarea alcoolului etilic.

Oxidarea aldehidelor are la bază reacția:

6CH3-CHO+4KMnO4+Na2CO3→4CH3-COOK+2CH3-COOH+4MnO4+CO2+3H2O

volatil nevolatil nevolatil

Tratamentul se face cu o soluție de KMnO4 1% în mediu ușor alcalinizat cu Na2CO3, timp de 1,5 ore. Se stabilesc cu exactitate cantitățile de reactvi necesari, funcție de conținutul de aldehide din alcoolul brut.

Folosind rafinarea chimică eliminăm o parte din acizii volatili, esteri, aldehide, dar nu se îndepărtează alcoolii superiori și alcoolul etilic astfel încât rafinarea fizică (rectificarea) este absolut necesară.

4.8.2.3. Rafinarea fizică – rectificarea

Prin rafinare fizică se înțelege operația de purificare și concentrare a alcoolului brut prin eliminarea impurităților în vederea obținerii de alcool etilic rafinat de puritate superioară.

În urma rafinării fizice-rectificării dispare gustul și mirosul străin a alcoolului brut, acesta devine limpede și cu un conținut redus de impurități. Alcoolul etilic rafinat nu trebuie să conțină alcool metilic și furfurol, iar concentrația în celelalte elemente, esteri, aldehide, alcooli superiori trebuie să fie foarte scăzut. Concentrația în alcool trebuie să fie de 96%vol. alcool.

În vederea îndepărtării cât mai avansate a compușilor din alcoolul brut este necesar să se țină seama de temperatura de fierbere, de impurități, cât și de nivelul lor în amestecul de alcool etilic și apă. Temperatura de fierbere a impuritățlor variază într-un domeniu foarte larg cuprins între 202ºC, în cazul aldehidei acetice și 165,6ºC, în cazul furfurolului. Cu toate acestea, separarea impurităților se face într-un domeniu mai restrâns datorită amestecului azeotropic pe care-l formează cu apa. Astfel, alcoolul izoamilic cu o temperatură de fierbere ca substanță pură de 131,3ºC, formează un amestec azeotrop cu temperatura de fierbere de numai 95,2ºC în alcoolul amilic normal cu temperatura de fierbere la 129ºC. Astfel, se explică trecerea alcoolilor superiori la distilare în alcoolul brut, deși aceștia au temperatura de fierbere de peste 100ºC.

Referitor la solubilitatea impurităților în amestecul de alcool etilic și apă s-a constatat că impuritățile sunt mai stabile în alcool concentrat și mai puțin stabile în cel diluat. Din acest motiv alcoolul brut se dizolvă înainte de rafinare până la o concentrație de 50%vol. alcool. Deoarece pierderile coloanei de rafinare în alcool etilic se repartizează în concentrații crescânde de la baza coloanei spre vârful coloanei, impuritățile se vor repartiza de-a lungul coloanei, în funcție de temperatura de fierbere și de solubilitatea lor în amestecul de alcool etilic și apă. Astfel, impuritățile mai volatile decât alcoolul etilic vor tinde să se ridice spre vârful coloanei, iar cele mai puțin volatile se vor retrage la baza coloanei. Pentru a vedea cum se comportă fiecare impuritate este necesar să se cunoască coeficientul ei de distilare Ki – dat de concentrația în zona de vapori (Yi) și faza lichidă din care provin vaporii (Xi) de pe taler.

Ki=

unde: Yi – concentrația din zona de vapori;

Xi – faza lichidă din care provin vaporii situați pe taler.

Dacă acest coeficient Ki>1, impuritățle se concentrează în faza de vapori; dacă Ki=1, impuritățile se repartizează egal în faza ce vapori și în faza lichidă; dacă Ki<1, impuritățile se concentrează în faza lichidă.

Pentru a se vedea cum se comportă diferitele impurități, funcție de concentrația alcoolică de pe taler, este necesar să se calculeze și coeficientul de rectificare

unde: – coeficient de rectificare;

Ki – coeficient de distilare a impurităților;

Ki – coeficient de distilare a alcoolului etilic în concentrația respectivă de pe taler.

Pentru a elimina împuritățle trebuie ca acest coeficient de rectificare >1, în domeniul 90-95ºC. Dintre impuritățile care se acumulează la vârful coloanei antrenate de vaporii alcoolici amintim: aldehida acetică, acetatul de metil, acetatul de etil. Ele colectează și se elmină ca atare.

Impuritățile mai puțin volatile decât alcoolul etilic ca de exemplu alcoolii superiori se concentrează la început pe suprafața talerului devenind subunitari (<1) astfel încât aceste impurități nu se pot ridica în coloană, ci se vor retrage la baza acesteia formînd cozile și uleiul de fuzel. Deci în urma rafinării se obțin trei fracțiuni: frunțile, uleiurile de fuzel și alcoolul rafinat.

4.8.2.4.Procedee de rafinare

Rafinarea spirtului brut se face în instalații speciale care în funcție de construcție și funcționare pot fi clasificate în:

instalații cu funcționare discontinuă;

instalații cu funcționare continuă.

Rafinarea discontinuă se realizează la fel ca distilarea periodică prin încălzirea blazei cu spirt brut si descărcarea lichidului dezalcoolizat (apa de luter) după terminarea rafinării.

Rafinarea continuă are la bază fenomenul de transformare a amestecurilor fizice în amestecuri mecanice, în funcție de concentrația alcoolică. Alcoolii superiori nu sunt solubili decât în soluții alcoolice concentrate și ca urmare, la o concentrație de 40% apare o tulbureală datorită separării alcoolilor superiori din soluție. Concomitent cu diluarea, la rafinarea continuă are loc distilarea în vederea obținerii concentrației dorite.

Instalații de rafinare discontiuă

Alcoolul brut se preîncălzește și se trece printr-o coloană numită coloana de purificare inițială sau coloana de frunți. În zona de pătrundere în coloană alcoolul brut suferă o diluare cu apă, reglată astfel încât lichidul să ajungă la partea inferioară a coloanei ca să aibă o concentrație de 20% alcool. Ca urmare, are loc separarea alcoolilor superiori, iar temperatura de fierbere a soluției alcoolice se reduce permițând eliberarea substanțelor cele mai volatile, acetaldehida și esterul etilic, sub forma de frunți.

În această coloană are loc concentrarea frunților până la 90-92%. Alcoolul diluat la 20% este eliminat pe la partea inferioară și este trecut în coloana de fierbere sau epurare, unde are loc separarea spirtului rafinat. Procedeul decurge ca la distilarea alcoolului din plămadă prin fierbere cu abur direct. Vaporii de alcool și apă se adună în partea superioară a coloanei în timp ce lichidul dezalcoolizat este eliminat prin parte inferioară. Concentrarea alcoolului are loc în coloana de concentrare prevăzută cu deflegmator. Separarea și eliminarea alcoolilor superiori are loc în momentul în care concentrația alcoolică a lichidului din coloana de concentrare a ajuns la 40% vol.alcool.

Din coloana de concentrare, vaporii trec în deflegmator și apoi în concentrator unde se realizează o tărie alcoolică de 96-97%.

Lichidul care conține alcooli superiori este dirijat spre coloana de cozi, unde se realizează o încălzire cu abur de joasa presiune, ceea ce favorizează separarea alcoolului etilic si o creștere a concentrațiilor coloizilor care se colectează sub forma de ulei de fuzel.

Procedeele de rafinare discontinuă pot fi:

procedeul cu încărcare simplă cu alcool brut diluat care constă în diluarea alcoolului brut înainte de rafinare la 40-50% alcoolice realizând astfel o separare a impurităților obținerea de alcool rafinat de o calitate superioară;

Introducem la bază alcool brut și diluăm cu apă sau cu apă de lutter până la 40-50%vol. alcool. Apoi, se introduce abur direct prin barbotor timp de 10-12 minute și apoi abur indirect prin serpentină până se încălzește 2/3 din coloană, ceea ce înseamnă că vaporii de alcool au ajuns în deflegmator. În acest moment se dă drumul la la debitul maxim de apă de răcire la deflegmator astfel încât vaporii de alcool rezultați din coloană să se reîntoarcă sub formă de reflux exterior. Această etapă a rafinării care poate dura 1-3 ore are rolul de a produce o concentrație în alcool în coloana de rectificare și o acumulare de frunți la vârful acesteia. Se micșorează apoi debitul de apă de răcire în deflegmator și se începe distilarea frunților care durează 2-3 ore. La început ele au o concentrație alcoolică mai mică și se concentrează treptat în alcool și devine incoloră.

Urmează apoi distilarea alcoolului etilic timp de 40 ore după care alcoolul ajunge la o concentrație de 96%vol. alcool. La început se lucrează la capacitatea maximă de umplere a coloanei, ca pe măsură ce lichidul din blază se epuizează în alcool, este necesar să mărim refluxul pentru a menține o concentrație alcoolică astfel încât să nu aibă loc o scădere a producivității coloanei.

În momentul când concentrația alcoolică la felinarul de control scade, constatăm organoleptic apariția cozilor pe care le colectăm timp de 1-2 ore. Frunțile și cozile sunt colectate separat.

Când distilatul devine tulbure înseamnă că apare uleiul de fuzel care este trecut prin aparatul de măsură și control direct într-un rezervor de colectare.

De la rafinarea discontinuă nu rezultă un ulei de fuzel pur, fiind necesară purificarea lui cu o soluție de clorură de sodiu, astfel încât concentrația sa în ulei de fuzel să fie de minim 85%.

La finele rafinării, când concentrația lichidului de la felinarul de control scade sub 2%vol. alcool, golim apa de luter din blază și începem o nouă șarjă. O șarjă obișnuită durează 48 ore, instalațiile mai mari au nevoie de 12 ore, deci se pot face două șarje pe zi.

Acest procedeu permite obținerea unui alcool rafinat de puritate superioară, dar are o productivitate scăzută și necesită un consum mare de abur și apă, adică 350-400 kg/100 l alcool rafinat de abur și 3m3/100 l alcool rafinat de apă la 10ºC.

procedeul cu încărcare simplă cu alcool brut nediluat unde se rafinează alcool nediluat cu apă permițând diminuarea costurilor de producție;

Acest procedeu se desfășoară asemănător cu deosebirea că alcoolul brut nu se mai diluează cu apă înainte de rectificare. Astfel, productivitatea crește și implicit scad consumurile de abur și apă. Ca inconvenient este faptul că alcoolul obținut nu este prea pur.

procedeul cu încărcare repetată a coloanei cu alcool brut nediluat. După încărcarea coloanei cu alcool brut nediluat rafinăm 90% din alcoolul din blază, apoi oprim operația pentru reîncărcarea coloanei cu spirt brut concentrat, apoi procedăm la fel. Operația se repetă de 3 ori după care se separă cozile și uleiul de fuzel.

În acest caz, după introducerea alcoolului brut în blază rafinăm circa 90% din alcool, după care întrerupem operația. Încărcăm din nou cu alcool brut și se procedează la fel ca la prima rafinare. După a treia umplere a blazei cu alcool brut se face și o distilare a cozilor și a uleiurilor de fuzel.

Prin acest procedeu are loc o creștere a productuvității, o scădere a utilitățiilor, însă calitatea alcoolului obținut nu este prea bună.

În vederea obținerii unui produs cu o puritate superioară, la instalațiile mai mari de rafinare discontinuă se practică colectarea alcoolului rafinat de pe talerul cinci de sus în jos din coloana de rafinare. De asemenea, se practică separarea uleiului de fuzel de pa talerul inferior al coloanei de rafinare.

Dezavantajele rafinării discontinue sunt următoarele:

– productivitate scăzută;

– consum ridicat de abur;

– pierderi mari în alcool;

– formarea de componenți nedoriți (etilen, metan, bioxid de carbon);

– fenomenul de azeotropie împiedică separarea completă a

impurităților.

Instalații de rafinare continuă

În general, pentru rafinarea continuă a alcolului brut se folosește o instalație tip Barbet care este prevăzută cu două coloane de distilare din care una pentru frunți numită de epurare și a doua de rectificare sau rafinare. Din această instalație va rezulta un ulei de fuzel pur cu o concentrație de cca 85% care nu mai necesită purificare. Acest mod de colectare a alcoolului rafinat sub formă lichidă de pa talerul superior al coloanei de rafinare se numește metoda pasteurizării, iar alcoolul obținut se numește alcool rafinat pasteurizat.

Altă metodă de extragere este metoda epurării finale: se caracterizează prin aceea că vaporii alcoolici care părăsesc coloana de rafinare sunt trecuți în deflegmator condensator și apoi lichidul se trece într-o coloană de epurare finală prevăzută cu 30 de talere, ce se încălzesc la bază cu abur indirect (cu serpentină). În acest caz, se antrenează ultimele resturi de frunți care se evacuează în timp ce alcoolul rafinat se separă pe la baza coloanei.

Rafinarea continuă are avantajul unei productivități mai ridicate, a unei purități mai bune a alcoolului rafinat, a unei concentrații de frunți și cozi mai mici, consum redus de abur și apă și a unor pierderi mai mici în alcool (0,2%).

Se consumă 30 kg pentru coloana de frunți și 220 kg la 100 litri spirt rafinat la coloana de rafinare, deci 250 kg abur/100 l spirt de 96% vol. alcool.

Instalații de distilare-rafinare

S-au conceput instalații de obținere a alcoolului rafinat direct din plămada fermentată fară o depozitare intermediară a alcoolului brut. Acestea au o capacitate de 500 l/24 ore – în cazul instalațiilor cu trei coloane și mai mare, de 10000 l/24 ore în cazul instalației cu mai multe coloane. Aceste instalații se împart în:

instalații cu acțiune directă

instalații cu acțiune semidirectă

instalații cu acțiune indirectă

instalații cu acțiune combinată

instalații cu consum redus de utilități

Principala deosebire dintre aceste tipuri de instalație constă în starea de alimentare a coloanelor de frunți (fie lichid, fie vapori) și aparatul care alimentează coloana de rafinare.

Instalația cu actiune directă

Alcoolul brut rezultat din coloana de distilare alimentează sub formă de vapori coloana de frunți, iar epuratul rezultat alimentează tot sub formă de vapori coloana de rafinare.

Astfel se elimină o serie de condensatoare permițând reducerea consumului de abur și de apă de răcire, dar se obține un alcool rafinat de caliate inferioară datorită riscului antrenării unor picături de plămadă fermentată în produsul finit.

Instalații cu acțiune semidirectă

Se caracterizează prin faptul că alcoolul brut alimentează sub formă de vapori coloana de frunți, iar epuratul care devine lichid, alimentează coloana de rafinare.

Instalația este neeconomicoasă datorită consumului mare de abur, dar obținem un alcool rafinat de bună calitate.

Instalație cu acțiune directă

Se caracterizează prin faptul că alcoolul brut lichid alimentează coloana de frunți, iar epuratul, tot sub formă lichidă alimentează coloana de rafinare. Este de fapt o combinație între instalația Barbet de distilare continuă și rafinare continuă.

Și această instalație are un consum ridicat de abur și apă de răcire, dar obținem un produs de o puritate superioară.

Instalații cu acțiune combinată

Se caracterizează prin prezența celei de-a doua coloane de rafinare. În acest caz în plămada fermentată mai întâi va fi antrenată aldehidele și componentele acestora rezultând în partea superioară vapori de alcool brut mai pur care vor intra direct în prima coloana de rafinare, din care rezultă un alcool rafinat de puritate superioară în procent de 85% din totalul alcoolului. Cea de-a doua coloană de rafinare lucrează indirect dând un alcool de calitate inferioară.

Instalația are nevoie de un consum mare de abur de circa 5 kg/l alcool produs din cauza încălzirii cu abur a tuturor coloanelor.

Instalații cu consum redus de energie

În urma cercetărilor din ultimul timp s-a ajuns la procedee mai perfecționate de distilare și rafinare prevăzute cu mai multe coloane din care doar una este încălzită cu abur primar. Aceste instalații se bazează și pe separarea frunților direct din plămada fermentată.

4.8.3. Depozitarea alcoolului rafinat și a subproduselor

Alcoolul rafinat și subprodusele se depozitează în rezervoare speciale amplasate în depozite de alcool care sunt situate în clădiri serparate ce comunică numai prin conducte cu secția de producție.

Depozitul de alcool trebuie să fie bine izolat pentru a se reduce cât mai mult pierderile în alcool. Se ține cont și de faptul că alcoolul este foarte inflamabil și toxic pentru organismul uman. Din această cauză se iau măsuri speciale de pază contra incendiilor și protecția muncii.

Rezervoarele de alcool se pot confecționa din tablă de oțel inoxidabil și pot fi cilindrice sau paralelipipedice. Ele se deosebesc de rezervoarele de colectare și de rezervoarele de depozitare temporară.

Se folosesc separat rezervoare pentru alcoolul rafinat, pentru frunți, pentru cozi și pentru ulei de fuzel. Nu este recomandată schimbarea destinației deoarece alcoolul rafinat preia ușor mirosul și gustul străin de la subproduse.

Aceste rezervoare se amplasează pe un postament de beton la o înălțme de 1,2 m, astfel încât produsul să potă fi trecut în alte vase prin cădere liberă. Ele trebuie să fie prevăzute cu sticle de nivel și cu rigle gradate care permit măsurarea cantității de alcool. Etalonarea rezervorului se face prin introducere de apă și calibrarea acestuia, iar volumul corespunzător va fi imprimat pe vas. Rezervoarele de dimensiuni mai mari pot fi amplasate și în aer liber, ele fiind prevăzute cu o serie de accesorii (scări), pentru a ajunge la partea superioară.

Depozitul de alcool este dimensionat astfel încât să asigure producția pe circa 15 zile de fabricație.

4.8.4. Caracteristicile alcoolului rafinat și a subproduselor

Alcoolul rafinat este un lichid limpede, incolor cu miros caracteristic și gust arzător, nu prezintă opalescența la amestecatea cu apă distilată în raport de 3:7.

În urma rafinării se poate obține o gamă largă de sortimente prezentată în tabelul următor

Concentația alcoolică se măsoară cu areometrul la temperatura de 20ºC – se bazează pe diferența dintre densitatea relativă a alcoolului etilic dizolvat (=0,79425) și a apei este de 1.

Determinarea concentrației alcoolice se face prin măsurarea densității relative d sau d cu ajutorul densimetrelor sau cu picnometru în funcție de care se găsește concentrația alcoolică respectivă. Concentrația alcoolică a alcoolului rafinat se exprimă în procente volumetrice de alcool (ºGay-Lussac) sau în grade dal.

1ºGay Lussac=1 ml alcool absolut/100 ml lichid alcoolic

1ºdal=100 ml alcool absolut

Se mai folosesc procente masice, raportul dintre procentele volumice și cele masice sunt trecute în tabele.

Evidența cantitativă a alcoolului rafinat și a subproduselor se face în grade dal sau mii de grade dal care se obțin cu formula:

ºdal =V(dal)+ C(%vol)

unde: V – cantitatea dealcool, în dal

C – concentrația alcoolică a spirtului, %vol

5000 l alcool rafinat de 96º

5000 l = 500 dal

ºdal = 500×96º = 48000

Alcoolul tehnic este un amestec de frunți și cozi, care pentru comercializare se aduce la o concentrație alcoolică de 90%vol, denatutat cu 2% benzen și se colorează cu roșu de metil în proporție de 0,5mg/100ml alcool tehnic.

Este un lichid limpede sau slab opalescent fără sediment sau particule în suspensie, de culoare violetă, cu miros caracteristic. Se folosește în industrie și în uz gospodăresc. Nu se poate utiliza la prepararea băuturilor.

Ulei de fuzel – rezultat de la rafinare se spală prin agitare cu o soluție saturată de clorură de sodiu, se lasă 24 ore la decantare după care se separă stratul de ulei de deasupra. Este un lichid uleios limpede, fără sediment de culoare galben-brună, cu miros caracteristic, avînd minim 85% ulei de fuzel.

4.9.Schema controlului fabricatiei

4.10.Plan HACCP pentru fluxul tehnologic

5.BILANT DE MATERIALE.

5.1.Calculul bilantului de materiale pe fiecare operatie, pierderi specifice

Consumuri specifice si randandamente de fabricatie.

Productia rezultata la zaharificare.

Calculul bilantului de materiale la macinare

– masa de grau intrata:

1hl alcool brut………………..0.37 t grau

28hl alcool brut………………mi

mi=28×0.37=10.36 t grau

– pierderile sunt de 0.25% din masa intrata

p=0.25% x 10360 kg =25.9 kg

-masa de grau iesita :

me=mi-p=10360-25.9=10334.1 kg grau

Calculul bilantului de materiale la fierbere .

In procesul de fabricatie am introdus grau cu 57% amidon si 13.6%

umiditate.

100 kg grau……………………60kg amidon

10334 kg grau…………………x

x=10334×60/100=6200 kg amidon

1 kg amidon…………………….5 l apa

6200 kg amidon………………y

y=6200 x 5 =31000 l apa adaugata cu o temperatura de 150 C

Calculul necesarului de enzima de lichefiere folosita:

100 l alcool brut……………..0.024 l enzima

2800 l alcool brut……………z

z=2800×0.042/100=1.176 l enzime de lichefiere

-masa intrata la fierbere este:

mi=10334 kg grau+1.17 l enzima de lichefiere +31000 l apa

100 kg grau……………………..14 kg apa

10334kg grau……………….x

x=10334×14/100=1446.76 kg apa in grau

Calculul cantitatii de substanta uscata si substanta uscata nefermentata din grau.

-cantitatea de substanta uscata din grau este:

S.U.=10334-1446.76=8887.24kg

-cantitatea de substanta uscata nefermentata este:

S.U.N.F.=S.U -amidon

S.U.N.F.=8887.24-6200=2687.24 kg

Masa iesita la fierbere este :

m0=10334+1.17+31000=41335 kg fiertura

Calculul bilantului de materiale la zaharificare.

Calculul necesarului de enzima la zaharificare folosit:

100 l alcool brut…………………..0.21 l enzima

2800 l alcool brut…………………..x

x=2800×0.21/100=5.88 l enzima

Se mai introduce apa pentru a acoperii paletele agitatorului si fundul zaharificatorului ,la fiecare umplere si golire a fierbatorului.

Calculul necesarului de apa:

-pentru 41335.17 kg plamada necesarul de apa este:

-consumul de apa raportat la masa totala pentru un zaharificator este de 325-390 l.

Pentru 2 zaharificaroare sunt necesare aproximativ 650 l apa

-masa intrata la zaharificare este:mi=41335kg fiertura+5.88 l enzima de zaharificare+650 l apa

-masa iesita la zaharificare este :

me=41990.88=41991 kg plamada zaharificata

Calculul bilantului de materiale la fermentare .

Calculul necesarului de drojdie .

100 kg plamada………………….0.015 kg drojdie

41991 kg plamada……………..x

x=41991×0.015/100=6.29 kg drojdie uscata

-pierderile sunt 2% :

p=2% x 6.29 = 0.12 kg drojdie

-cantitatea de drojdie folosita este :6.29-0.12=6.17 kg drojdie

-masa intrata la fermerntata este :

mi=41991 plamada +6.17 kg drojdie

-masa iesita la fermentare este :

me=41997.17kg plamada fermentata

Calculul bilantului de materiale la distilare .

Calculul cantitatii de borhot rezultata .

-masa intrata are prin distilare pierderi de 0.1% care se regasesc in borhot.

P=0.1%x41997.17=41.99 l alcool brut in borhot 6-9% vol alcool

Randamentul in borhot se calculeaza astfel :

1 t grau…………………4.66 t borhot

10.36 t grau……………x

x=10.36×4.66=48.27 ~ 48 t borhot

Cantitatea de substanta uscata din borhot va fi :

100 kg borhot………………….6% S.U.

48000 kg borhot……………..x

x=48000×6/100=2880 kg S.U. In borhot

Cantitatea de zaharuri nefermentate este :

Z.N.=S.U.borhot-S.U.N.F.

Z.N.=2880-2687=193kg.

Calculul cantitatii de alcool brut rezultat.

-randamentul in alcool brut este 7 %

100kg plamada ………………..7 l alcool brut

41997.17 kg plamada………….x

x=41997.17×7/100=2939.80~2940 l alcool

-masa iesita la distilatie este :

me=2940 l alcool brut + 48000kg borhot

Bilant de materiale la rafinare.

-masa intarata este :

mi=2940l alcool brut

-masa rafinat=28.5%x10.36=2952.6l

-alcool tehnic (frunt+cozi)=2.1%x10.36=217.5 l

-ulei de fuzel=0.05%x10.36=5.1 l

-masa iesita este:

2952.6 l alcool rafinat+217.5 lalcool tehnic+5.1 l ulei de fuzel

5.2.Calculul bilantului termic pe fiecare operatie ,pierderi specifice.

Calculul bilantului termic la fierberea graului

Consumul de caldura in fierbator se determina din bilantul termic al fierberii;

Qcedat=Qprimit

mx=mg x cm(tg-tg)+ma x ca(tf-ta)

m =

10360 x 1.708 x 103(100-25)+31000 x 4.3 x 103 (100-15)

m =

m = 4129.19×103 kg abur

m = debitul de abur necesar(kg)

i = entalpia aburului (j/kg)

mg = masa graului introdus(kg)

tf = temperatura de fierbere a apei (0c)

tg = temperatura graului

ta = apei intoduse

ma = masa de apa introdusa

ca = caldura specifica a apei

-entalpia aburului la 4 atm si 143 0C este i=2744 j.

Calculul bilantului termic la zaharificare

Consumul de caldura din zaharificare se determina din bilantul termic al zaharificatorului:

Qcedat = Qprimit

Q1 =Q 2 +Q 3+Q4

Q1 = cantitatea de caldura cedata de plamada fiarta (kg)

Q2 = cantitatea de enzima preluata de enzima (kg)

Q3 = cantitatea de caldura preluata de apa de racire (kg)

Q4 = consumul de caldura cedata agentului de racire(kg)

Q1= mp x cp (tf-tt)

Q1= 41.335 x 3.65 x 103(100-60)

Q1= 6834.91×103 kj

p – masa de plamada (g)

q – caldura specifica a plamezii (j/kgK)

tf – temperatura de zaharificare

Q2=me x ce (tf-te)

me = masa de enzima fiarta(g)

ce = cãldura specificã a enzimei(j/kgK)

te = temperatura enzimei de depozitare(0C)

Q2=5.88×4.02×10(100-15)

Q2=2889.196×103 Kj

Q3=ma xca (tf-ta)

ma – masa de apa racitã introdusa in zaharificator(kg)

ca – caldura specifica a apei(j/kgK)

ta – temperatura apei( 0C)

Q3 = 650×4.3×103 +(60-150)

Q3 = 2810×103 kj

Q4 = Q1-Q2-Q3

Q4 = 6834.91×103 -2889.196×103 2810×103

Q4 = 1105×1010 kj

Calculul bilantului termic la fermentare .

Cantitatea de apa de racire sau de apa calda folosita la aceasta faza a procesului tehnologic este relativ neglijabila ,implicit si cantitatea de caldura cedata sau absorbita, deoarece procesul decurge relativ constant la o temperatura de -28 0C pe parcursul fermentarii cu exceptia primelor ore , camd este necesar sa intervina cu o cantitate mica de apa de racire.Apa calda este folosita in cazul cand temperatura din linul de fermentare este sub -28 0C

Calculul bilantului termic la distilare.

Amestecul care distila se introduce in coloana de distilare , este preancalzit in schimbatorul de caldura cu ajutoril vaporilor de alcool rezultzti la rafinarea alcoolului brut.

Cantitatea de caldura necesara preancalzirii.

-cantitatea de caldura necesara preancalzirii se calculeaza cu formula :

Q1 = mp x cp (t1-t2)

mp-masa de plamada fermentata(kg)

cp-caldura specifica a plamezii(j-kgK)

t1-temperatura plamezii preancalzite( 0C)

t2-temperatura plamezii reci( 0C)

Q1 = 41.99×3.65×103 (60-30)

Q1 = 4598.014x 103

Cantitatea de abur.

– cantitatea necesara de abur distilarii se calculeaza cu formula:

Q2=Q3

Q2 – cosumul de caldura necesar distilarii(kg).

Q3 – cantitatea de caldura primita de plamada (kg)

ma xi =mp x cp (td -tl)

i – entalpia aburului Kj/Kg

ma – masa de abur necesara(kg)

td – temperatura de distilare ( 0C)

cp – temperatura specifica a plamezii(j/KgK)

t1 -t emperatura plamezii preancalzite( 0C)

ma =

ma =

ma = 1.117 kg

Calculul bilantului termic la rafinare.

-consumul de caldura in coloana de rafinare cu actiunea continua se calculeaza cu relatia:

Q1=Q2+Q3+Q4

Q1 – cantitatea de caldura adusa de vaporii de alcool si de apa de distilare.

Q2 – cantitatea de caldura iesita cu alcool rafinat

Q3 – cantitatea de caldura iesita cu amestecul de vapori ce preancalzesc plamada rece

Q4 – cantitatea caldura absorbita de frunt

Q2=M2 xC2 xT2

M2 – masa de alcool rafinat(kg)

C2 – caldura specifica a alcoolului rafinat(j/kg)

T2 – temperatura vaporilor de alcool( 0C)

M2 = qxV=790×0.0001×2952.6=2332.5 kg

Q2 = 2332.5×3.35x1000x78.3=2332.5kg

Q2 = 611840576.97kj

Q3 = Mv x Cv x Tv

Mv – masa de vapori(kg)

Cv – caldura specifica a vaporilor(j/kgK)

Tv – temperatura vaporilor( 0C)

Q3 = 1955.7×3.35x100x78.3

Q3 = 512989.8kj

Q4=MfxCf(T2-Tf)

Mf – masa vaporilor de frunt (kg)

Cf – caldura specifica a fruntilor (j/kgK)

Tf – temperatura fruntilor ( 0C)

Mf=800×0.0001×217.5=174.0kg

Q4=170×3.35×1000(78.3-20)

Q4=33031000

Q1=6141840576.97+512989.8+33031000

Q1=64538466.77kj

5.3.Calculul bilantului energetic

E = px d

E – energia consumata (kwh)

P – puterea motorului (kw)

δ – timpul de functionare

Calculul bilantului energetic la precuratire

Consumul de energie al transportului elevator.

E = 1.5×5.5 = 6.64 kwh

Consumul de energie al tarului aspirator.

E = 1.3×1 = 1.3 kwh

Calculul bilantului energetic la macinare.

Consumul de energie al morii.

E = 22×6.89 = 151.6 kwh

Calculul bilantului energetic la fierbere.

Consumul bilantului energetic al pompei.

E = 1.6×0.11 = 0.17 kwh

Consumul de energie al agitatorului.

E = 0.5×6 = 3 kwh

Calculul bilantului energetic la zaharificare.

Consumul de energie al pompei.

E = 1.6×0.11=0.17 kwh

Consumul de energie al schimbatorului de caldura.

E = 1.6×1=1.6 kwh

Calculul bilantului energie la fermentare.

Consumul de energie al pompei.

E = 1.6×0.11= 0.17 kwh

Consumul de energie al agitatorului.

E = 0.5×6 = 3 kwh

Calculul bilantului energetic la distilare.

E = 1.2×2.57 = 3.22 kwh

Calculul bilantului energetic la rafinare.

E = 8 kwh

6.UTILAJE TEHNOLOGICE

6.1. Dimensionarea utilajelor.

6.1.1.Dimensionarea aparatului de plămădit.

Volumul graului prelucrat in 24 ore este :

V = m/ρ-10360/2.14 = 4841.12 = 484.1 m3

Volumul graului prelucrat la fermentare : V = v+ vx 20%

V = 484.1+ 484.1x 20% =580.93 m3 = 581 m3

Volumul necesar pentru un schimb este :

V/3 = 193.64 m3 /8h=194 m3 /8h

Volumul aparatului de plamadire se va lua ca fiind o treime din necesarul pentru un schimb ,dar tinandu-se cont ca volumul util Vu este :

Vu = 0.7x Vp

193.64/3 -0.7 x Vp

Vp = 92.20 m3

Vp -volumul plamaditorului

Volumul aparatului de plãmãdire va fi : Vp –D2/4(H + h/3)

D – diametrul plãmã

H – inãlțimea pãrtii cilindrice

h – inãlțiditoruluimea pãrtii conice

H – 0.35D

H – 0.11 – 0.125D

Vp = D2/4(0.35D+0.21D/3)

6.1.2.Dimensionarea zaharificatorului .

Raportul dintre diametrul si inaltimea partii zaharificatorului(cilindrica si conica) este :

H – 0.35 D

D = 4M h – 0.35x 4 = 0.14 m

h = 0.1…….0.125 D

h = 0.11x 4 – 0.44 m

H – inãltimea pãrtii cilindrice

D – diametrul

h – inãltimea pãrtii conice

Volumul zharificatorului cu fund sferic se calculeazã cu formula:

V =0.785D2H+ 1/3πh2(3r-h)

R = = 4.76 = 5

V = 0.785x 16x 1.4x 1*3x 3.14x 0.193x 13.84 = 20.34 m3

Volumul util al zaharificatorului este 0.7-0.75 din volumul total.

Vutil = 0.7x v- 0.7x 20.34 = 14.24

Dacã partea inferioara a zaharificatorului este conicã volumul total va fi :

V= D2/4x (H+ h/3) = 16/4(1.4x 0.44/3) = 6.18 m3

Volumul geometric total al aparatului de zaharificare pentru 100 dal spirt brut pe 24 h este de 1.08 m3 la un singur fierbãtor pe o operație de 1.21 m3 la 2 fierbãtoare pe o operație si de 1.43 m3 la 3 fierbãtoare pe o operație.

6.1.3.Dimensionarea linului de fermentare.

Numãrul de linurilor se determinã dupã durata de fermentare si numãrul plãmezilor cu care se incarcã linul.

Dacã durata procesului va fi de 72 de ore si se face incãrcarea si descarcarea linului ,vor fi in total 9 incãrcãri in 72 ore deci 3 incarcari in 24 de ore.

Numarul linurilor va fi 3x 3+ 1=10. Capacitatea linilui se va determina cu formula:

V = v1 n/0.87 m3

V =14.24x 3/0.87 = 49.1 m3

In practica dimensiunile principale ale linului se iau astfel :

H – 1.1….. 1.25 D – 1.17x 1.6 – 1.88 m – 2m

h1 – 0.1……0.14 D – 0.24x 1.6 – 0.19 m

h2 – 0.05……0.1 D – 0.07x 1.6 – 0.12 m

H – inaltimea partii cilindrice a linului

D – diametrul linului

h1 – inãlțimea pãrții sferice a fundului

h2 – inãlțimea pãrții sferice a capacului

6.1.4.Dimensionarea coloanei de distilare.

Diametrul coloanei de distilare a plãmezii fermentate.

Diametrul coloanei de distilare.

V = W (mc/s)

V – debitul de vapori ce se ridicã prin coloanã (mc/s)

D – diametrul coloanei (mm)

W – viteza medie a vaporilor (mc/s)

W = K x v

K – constanta ce depinde de compoziția vaporilor

ρe – densitaea lichidului la temperatura din coloana (kg/mc)

ρv – densitatea vaporilor (kg/mc)

0.790 kg/mc…………70% vol alcool…………………..3.8x 0.0001 kg/mc

ρe ……………………….830%vol alcool………………… ρv

ρe = 0.790x 0.0001x 83/70 = 0.9367 – 936.7x 10-3 kg/mc

ρv = 3.8x 0.0001x 83/70 = 4.5x 10-3 kg/mc

70% vol alcool………..450 mm intre talere………25 mm lichid pe talere

83%vol alcool……………x……………………………..y

x = 83x 45/70 – 534 mm

y = 83x 25/70 – 30 mm

450 mm ………………….. 0.043

534 mm …………………..K

K= 534x 0.043/450 = 0.051

W= 0.051v 936.7x 0.0001= 4.5x 0.0001/4.5x 0.0001

W = 0.051v 206 = 0.732 m/s

70% vol alcool …………… 1500t/h

83% vol alcool …………… x

x = 83x 1500/70 = 1778570

V = 1778570/3600x 936.7x 0.0001 = 0.527 m/s

D = = 0.957 = 1 m

Inaltimea coloanei de distilare.

– înălțimea coloanei se stabilesțe cunoscand numãrul de talere si distanța intre talere dintre ele

-numarul de talere se stabileste prin metoda grafica

L+D = V

L – debitul de lichid care circula sub forma de reflux intern in coloana

D – debitul de distilat in coloana

V – debitul de vapori care se ridica in coloana

Ținând seama de condițiile impuse cei trei termeni sunt constanți.

L + 0.0001 = 0.527

L = 0.527 = 527

i,x Lxi,, dx D+ Qc = i,, x V

Qc – caldura cedata (224 kcalx 103 cal)

i, = =

i, = 1985 kj

L =

Xd – compozița distilatului.

L = = 0.526x 0.0001(534-30)+ 534

Xd = 0.799

L1 = V+ W

L1 = 527+ 2878x 1000 = 2878527

XW = = 0.03

XW – compozitia rezidului de baza

Xfx F =Xdx D+ XWx W

Xf = = 0.196

Xf – compozitia amestecului initial

V = R x D + D

R – raportul de reflux

V = R+ 1

R = v- 1 =527-1 = 526

Numarul de talere

B = x D = 0.0015

B – coeficient specific numarului de talere

Ntalere = 9/0.42 = 14

Nt – numarul de talere teoretice

η – randamentul care e cuprins intre 0.25-0.8

Inaltimea coloanei va fi : 14 x 534 = 64.08 mm = 6.8 m.

6.1.5. Dimensionrea coloanei de rafinare.

Debitul de vapori : Q = 2200 m3/h

Debitul de lichid : L = 1.5 m3 h

Densitatea medie a lichidului pe talere : ρ = 800kg/m3

Denitatea medie a vaporilor : ρ = 0.85 kg/m3

Vascozitatea : η = 7x 10- 5 da Ns/m2

Viteza vaporilor se calculeaza cu formula :

w = 8.47x 10- 5 C (ρe – ρv ) 0.5 m/s

ρe – densitatea fazei lichide

ρv – densitatea fazei vaporilor

C – coeficient care este in functie de distanta dintre talere

H – distanta dintre talere

σ = 3x 10-3 da N/m

σ – tensiunea superficiala a lichidului

H – 300 mm

C – 300

W = 8.47x 10-5 x 300x (800/0.85- 1)0.5 = 0.78 = 0.8 m/s

Diametrul coloanei

Di = √ 44/π = √4/ πQv/w = 1 m

Se alege distanta dintre talere l – 40 mm si diametrul d2 , – 70 mm incat pasul dintre talere este : t = d2 ,+ 1 = 70+ 40 = 110 mm

σ = σ1+ d2 ,/2 = 40 + 70/2 = 75 mm

σ1 = 40 mm

Numarul de talere :

N =

1c – distanta dintre doua talere

D1- diametrul coloanei

N – numarul de talere

Distanta minima dintre doua talere :

Hmin = 2.5x Hdc- hz = 434.5 mm

Hz – inaltimea deversorului

Hdc – inaltimea lichidului in deversor

Inaltimea coloanei de rafinare, este determinat de numarul de talere si distanta dintre ele :

i = 16 x 300 = 4800 m = 4.8 m

6.2.Lista utilajelor tehnologice.

6.2.1.Caracteristicile utilajelor tehnologice

Utilaje pentru receptia cantitativa a graului.

Pentru o recepie cantitativa rapida si precisa, fara a exista o influenta de factori externi se foloseste modul de masurare grosimetric si anume mijlocul

de transport incarcat cu grau este incarcat pe coridoru tip pod care este conectat de un mecanism de inregistrare electrica printr-un dispozitiv magnetic. Aceasta cantarire se face si prin utilajul gol, iar prin diferenta se obtine cantitatea de grau receptionata.

Utilaje pentru curatirea graului de impuritati.

Curatirea graului de impuritati se face cu ajutorul tararului, care se compune din site oblice ventilator exhaustor, tubulatura si turn de spalare. Tot in aceasta faza mai sunt folosite si transportoare elicoidale, cu ajutorul carora porumbul ajunge in buncarele de deasupra fierbatoarelor.

Utilaje folosite la fieberea graului.

Fierbere graului se realizeza in firbatoare tip Henze confectionate din otel inoxidabil si izolate termic cu vata de sticla si tabla zincata.Utilajele pot fi si de tipul autoclavelor prevazute cu agitator.

Utilaje folosite la zaharificare.

Zaharificarea plămezilor se face în zaharificatoare prevăzute și acestea cu izolatie termică, cu serpentina interioară prin care circulă agentul de răcire a lăamezii și cu mecanism de omogenizare a componentelor, format dintr-un motor montat vertical și un ax la capatul căruia sunt montate două palete ce realizează o bună omogenizare a plămezii.

Utilaje folosite la fermentatrea plamezii zaharificate.

Deoarece această fază a procesului tehnologic durează între 47-72 ore, linurile de fermentare sunt confecționate din fibra de material plastic specială pentru scopul pe care îl deservește. În interiorul acestor linuri se găsesc schimbătoare de căldura de tip serpentina care realizeaza temperatura în plămada supusă fermentării egală cu 30C.

Utilaje pentru transportul plamezii și a spirtului.

Transportul plamezii, spirtului si vaporilor in sectii se realizeaza prin conducte cu ajutorul pompelor.

În domeniul conductelor, datorita faptului ca materia prima si finita trebuie transportata rapid,s-a ajuns la perfectionarea acestora, a armaturilor si pompelor. In acest scop se utilizeaza otel inoxidabil care prezinta stabilitate maxima atat la plamada cat si la spirt si la agenti chimici de spalare la temperaturi ridicate.De asemenea conductele de otel inoxidabil sunt rezistente la socuri mecanice. In productie se folosesc conducte cu diametrul intre 20 si 100 mm, realizate prin procedeul de tragere.

Ca element de imbinari, se folosesc coturi, holendere, teuri cu garnituri adecvate din cauciuc, realizand o perfecta etanseizate.

Pentru umplerea mijloacelor de transport cu borhot se utilizeaza furtunul de cauciuc prevazut cu insertie de panza.

Pentru vapori, spirt, plamada sau borhot se folosesc diferite tipuri de pompe, care variaza constructiv :pompa cu piston, pompa centrifugala si pompa cu snic.

Pompa centrifugala este cea mai utilizata pentru lichidele cu vascozitate mica. Aceasta au o constructie simpla, se manipuleaza usor, necesita spatii mici, sunt ieftine si usor de intretinut.Pompele centrifugale pot avea palete drepte, curbe sau sub forma de rotor cu palete curbe. Circulatia fluidelor prin pompa centrifuga se face axial, iar prin forta centrifugala dezvoltata de rotor lichidul este urcat la periferia corpului pompei si evacuat tangential. In general pompele centrifugale lucreaza inecat, dar cand sunt si tipuri de pompe speciale care realizeaza la aspiratie o depresiune astfel incat lichidul este absorbit. Una dintre caracteristicile pompelor este inaltimea de ridicare sau presiunea de refulare, importanta pentru impingerea lichidelor din aparate, in special prin coloana de distilare si racitoare.

Pompa cu sneic este folosita pentru transportul borhotului in tancul tampon de unde este livrat ca furaj in zootehnie.

Utilaje folosite la distilarea plamezii, rafinarea spirtului brut, preancalzirea plamezilor si condensarea vaporilor de alcool.

Preîncălzirea plămezilor rezultate în urma proceselor de fermentare se face în schimbătorul de căldura cu serpentina în care circulă plamada, iar în interiorul schimbătorului vaporii calzi de alcool ce rezultă din rafinare.

Distilarea plamezii se face in coloana de distilare prevazuta cu izolatie din vata de sticla si tabla zincata. Instalatia de distilare este prevazuta cu un anumit numar de talere. Pe primele talere circula plamada, iar in contra curent aburul viu. De pe ultimele talere circula plamada, iar contra curent aburul viu. De pe ultimele talere sunt colectate fractiile de vapori de fuzel, iar deasupra acestora sunt inroduse in ordine cozi de la instalatia de rafinare si colectate fractiile de vapori de alcool si apa ce sunt introduse la rafinare.

Rafinarea vaporilor de alcool se face in coloana de rafinare ce este prevazuta cu un numar mult mai mare de talere.

Vaporii bogati in componenti volatili sunt trecuti in deflegmator unde prin condensare se realizeaza concentrarea componentului usor, ramas in statia vapori, care sunt in continuare trimisi in racoritoare speciale in care vaporii trec in contracurent cu apa de racire. Deci deflegmatorul este instalatia prin care vaporii care contin urme de alcool sunt trecuti pentru a fi reinoculati fie la rafinare, fie direct in depozitul de frunti si cozi.

7.EFICIENTA ECONOMICA

Necesarul fortei de munca.

Personalul necesar sectiei de fabricare a spirtului trebuie sa fie format din persoane calificate corespunzator profilului industriei fermentative.Necesarul de personal pe schimburi si locuri de munca se prezinta in tabelul urmator.

Calculul valoric pentru realizarea productiei propuse

Costul materiei prime

Grau

Cg = cg x Pg

Cg – costul graului lei/zi

cg – cantitaea de grau folosita kg/zi

Pg – pretul graului lei/zi

Cg =10360 x 3500 = 36260 lei

Enzime de lichefiere

Cel = cel x Pel

Cel -costul enzimei lichefiere lei/zi

cel -cantitatea de enzima folosita lei/zi

Pel – pretul enzimei in lei/zi

Cel = 1,17 x 300000 = 351.000 lei

Enzime de zaharificare

Cez = cez x Pez

Cez – costul enzimei de zaharificare lei/zi

cez -cantitatea de enzima folosita lei/zi

Pez – pretul enzimei de zaharificare lei/zi

Cez = 5.8 x 330000 = 1914000 lei

Drojdia

Cdr = cdr x Pdr

Cdr -costul drojdiei lei/zi

cdr -cantitaea de drojdie folosita kg/zi

Pdr -pretul drojdiei lei/zi

Cdr = 6.29 x 52500 = 330225 lei

Costul total al materiilor prime

CT = Cp +Cel +Cez +Cdr = 38855225 lei

Costul materiilor auxiliare

Formaldehida

Cf = cf +Pf

Cf – costul formaldehidei lei/zi

cf – cantitatea formaldehida kg/zi

Pf – pretul formaldehidei

Cf = 0.72 x 2500 = 18000 lei

Clorura de var

Ccv = ccv x Pcv

Ccv – costul clorurii de var lei/zi

ccv – cantitatea clorura de var lei /zi

Pcv – pretul clorurii de var lei/zi

Ccv = 0.72 x 20000 = 14400 lei

Acidul sulfuric

Cas = cas + Pas

Cas – costul acidului sulfuric lei/zi

cas – cantitatea de acid sulfuric in kg/zi

Pas – pretul acidului sulfuric

Cas = 1.37 x 15000= 20550 lei

Costul total al materialelor auxiliare

C,T = Cf +Ccv+Cas = 52950

Costul consumului de energie electrica

Cee = cee x Pee

Cee- costul energiei electrice lei/zi

cee – consumul de energie electrica kw/zi

Pee – pretul energiei electrice lei/kw

Cee = (6.646+1.3+151.6+0.17+3+0.17+1.6+0.17+3+3.22+18)x2300=

Cee = 434401 lei

Costul cosumului de apa

Apa potabila

Cap = cap +Pap

Cap – costul apei potabile lei/zi

cap – consumul de apa mc/zi

Pap- pretul apei potabile lei/zi

Cap = (31000+ 650)x 7000 = 221550 lei

Apa deversata la canal

Cac = cac x Pac

Cac – costul apei deversate la canal lei/zi

cac – consumul de apa deversata la canal mc/zi

Pac- pretul apei deversate la canal lei/zi

Cac =15.8x 1300 = 20540 lei

Costul total al apei

C''T = Cap +Cac

C''T = 221550+ 20540 = 242090 lei

Costul consumului de abur

Ca = ca xPa

Ca – costul aburului lei/zi

ca – costul aburului t/zi

Pa – pretul abutului lei/zi

1t abur = 0.63 Gcal

Ca = (1.08+ 0.65)x 0.63x 760000 = 828324 lei

Costul salariilor

Cs = 36400000: 30 = 1213333 lei

Cs – costul salariilor lei/zi

Costul ajutorului de somaj

Costul ajutorului de somaj pe care trebuie sa-l plateasca intreprinderea este 7% din fondul de salarii .

As = 7% x Cs

As = 7% x 1213333 = 84933.31 lei

C.A.S.

C.A.S. Reprezinta 23.3% din fondul de salarii

C.A.S. = 23.3% x Cs = 23.3% x 1213333 = 282707 lei

C.P.S.

C.P.S. – reprezinta 5% din fondul de salarii.

C.P.S. = 5%x Cs = 5% x 1213333 = 282707 lei

Fond de risc

Fondul de risc reprezinta 2% din fondul de salarii.

Cfr = 2%x Cs = 2% x 1213333 = 24267 lei

Fondul I.T.M.

Fondul I.T.M. Reprezinta 0.75% din fondul de salarii.

Cfm = 0.75% x Cs = 0.75% x 1213333 = 9100 lei

Regia sectiei

Regia sectiei reprezinta 25% din cheltuielile directe si acopera amortizarea utilajelor si instalatiilor din sectie.

Rs =25%x (CT +CT,) = 9727044 lei

Totalul costurilor de productie

Ctot = CT +C,T +C,,T +Cee +Ca +Cs +As +C.A.S.+ C.P.S.+ Cfr +Cfm +Rs

Ctot = 51424980 lei

Calculul beneficiului

Beneficiul reprezinta 10% din totalul costurilor de productie.In consecinta valoarea beneficiului va fii:

B = 10% x Ctot

B = 10% x 51424980 = 51424498 lei

Costul total al productiei

Cproductie =Ctot + B = 51424980+ 5142498 = 56567478

Costul total de productie pe unitatea de produs

Cv =

Cv = 18856 lei

Cv – costul pe unitate de produs in lei/zi

Cspirt – cantitatea de spirt lei/zi

8.ECHIPAMENTE SI NORME DE PROTECTIE A MUNCII

Montajul utilajelor se face respectand normele de protectie a muncii precum si normele de protectie a muncii specifice instructiunilor la montaj. La efectuarea probelor de punere in functiune si in exploatare a instalatiei vor fi respectate normele de tehnica securitatii muncii, precum si norme de departament specifice industriei berii, spirtului, drojdiei si amidonului.

Conform normativului pentru acordarea echipamentului de protectie si de lucru se acordã urmãtoarele:

Lista echipamentului de protecție și de lucru

Instrucțiuni de PM și PSI

Instalațiile de distilare prezintă un grad sporit de pericol datorită posibilității acumulării in atmosfera incăperii in care este amplasată, a unor concentrații sporite de alcool etilic, lucru dăunător sănătății personalului de deservire, dar mai ales particular prin posibilitatea apariției de incedii sau explozii la orice scânteie.

Pentru prevenirea aparitiei unor astfel de situații se impun următoarele măsuri:

1. Orice neetanșare in instalația de distilare(coloane, deflegmatoare, răcitoare, conducte, pompe) care determină o creștere a concentrației de vapori de alcool în atmosferă, va fi imediat anunțată șefului de tură, care după caz va dispune măssurile de remediere imediat sau oprirea instalației.

2. Se va evita funcționarea timp indelungat intr-un astfel de regim în care la aerisirea de după, răcitorul eșapează continuu gaze cu vapori de alcool în atmosferă.

3. Hala instalației va fi prevazută cu ventilație naturală și dacă nu este posibil se va dota cu ventilatoare de evacuare a gazelor.

4. Este strict interzis fumatul în hala instalației, lucrul cu foc deschis, intervenții cu sudură și utilizarea oricăror scule sau dispozitive care pot provoca scântei .La eventualele intervențiise vor utiliza scule din bronz care nu pot provoca scântei .

5. Intervențiile cu sudură electrică sau autogenă sunt permise numai când instalația este oprită, hala bine aerisită, iar utilajele au fost golite, aburite și aerisite.

6. Se interzice lovirea cu obiecte metalice a oricăriei părți a instalației, platformelor de lucru, balustrade, operații care pot provoca scântei și de aici explozii.

7. Manevrarea ventilelor de apă de la coloana de distilare se va face cu atenție, deoarece deschiderea lor bruscă poate cauza prin spargerea garniturilor, suprapresiune in coloane, spargerea sticlelor de nivel sau vizorilor si de aici creșterea concentrației in alcool a atmosferei din hală.

8. Se va evita cu desăvârșire depozitarea in hală a materialelor și obiectelor care nu sunt folosite in procesul de fabricație și mai ales a deșeurilor și materialelor inflamabile.

9. Orice oprire pentru intervenții sau revizie la utilajele instalației va fi precedată de fierberea utilajului respectiv, cu anexele sale, cu scopul de a elimina toți vaporii organici la deschiderea coloanelor sau anexelor acestora. După fierbere se va controla evacuarea presiunii și absența vaporilor organici.

10. Intrarea in utilajul respectiv se admite numai cu mască de gaze cu furtun de admitere de aer.Persoana ce intră in utilajul va fi supravegheată din exterior.Este recomandabil ca persoana ce intră in vas să poarte centură de siguranța legată cu frânghie.

11. Nu se admite desfacerea sticlelor de observare, a sticlelor de nivel sau a altor anexe ale coloanelor precum si repararea acestora atât timp cât utilajele respective se gasesc sub presiune.

12. Se interzice orice intervenție la pompe in timpul funcționării acestora.

13. Hala instalației va fi menținută intr-o stare de perfectă ordine curățenie corespunzător iluminată și dotată cu materiale pentru efectuarea și menținerea curățeniei.

14. Este interzisă incălzirea conductelor cu foc deschis pentru dezghețare pe timp de iarna. Această operație se face cu aburi sau cu apă caldă.

15. Ușile, culoarele de circulație vor fi păstrate in permanență libere pentru circulație nefiind permisă blocarea lor cu materiale, echipamente, sau utilaje de orice fel.

În instalațiile tehnologice de distilare și rafinare a alcoolului etilic pericolul de incendiu este categoria A. Pentru prevenirea pericolului de incendiu și explozie se vor respecta măsurile expuse anterior și de asemenea pe timpul desfășurării procesului de producție se vor respecta parametrii tehnologici prevăzuți in instrucțiunile de lucru.

9.CONCLUZII

Din analiza lucrarii efectuate putem desprinde următoarele idei :

Materiile prime influențează randamentul și calitatea produsului finit;

Timpul de obținere a alcoolului se poate scurta cu 15 ore prin folosirea enzimelor de calitate;

Sușa de drojdie indicată pentru fermentare este cea din clasa Saccharomyces bayanus utilizată sub formă uscată;

Distilarea continuă duce la un randament de alcool mai mare;

Coloana de distilare este indicat să fie confecționată din alamă, iar din punct de vedere constructiv să fie prevăzută cu talere, numărul acestora fiind de maxim 16;

Calitatea spirtului obținut este destinată consumului uman;

În urma calculelor efectuate în capitolul 7.Eficiența economică a rezultat că costul pe unitatea de produs este de 18.856 lei, deci secția de spirt este profitabilă.

BIBLIOGRAFIE

1.Banu Constantin – Manualul inginerului de industrie alimentară, vol I,

Editura Tehnică, București, 2002

2.Banu Constantin – Manualul inginerului de industrie alimentară, vol II,

Editura Tehnică, București, 2002

3.Banu Constantin – Tratat de știința și tehnologia malțului și a berii, vol I,

Editura Agir, 2000

4.Banu Constantin – Tratat de știința și tehnologia malțului și a berii, vol II,

Editura Agir, 2000

5.Iliescu Gh., Vasile Cornelia – Caracteristici termofizice ale produselor

alimentare, Editura Tehnică, București, 1982

6.Modoran Dorel – Tehnologii fermentative – Note de curs

7.Mihaly-Cozmuța Anca, Mihaly-Cozmuța Leonard – Fenomene de transfer,

Editura Risoprint, Cluj

Napoca, 2001

8.Nicolae Filimon – Tehnologia industriei fermentative, Editura Tehnică,

București, 1978

9.Cristina Mihali, Gabriela Oprea – Tehnologie generală în industria

alimentară, Editura Risoprint, Cluj Napoca,

2003