Studiu Comparativ Privind Asigurarea Conditiilor DE Igiena LA Fabricarea Alcoolului

STUDIU COMPARATIV PRIVIND ASIGURAREA CONDIȚIILOR DE IGIENĂ LA FABRICAREA ALCOOLULUI

CUPRINS:

Introducere

Capitolul I: TEHNOLOGIA DE OBȚINERE A ALCOOLULUI

OBȚINEREA ALCOOLULUI ÎN SISTEM INDUSTRIAL

Obținerea alcolului în sistem industrial

I.1.1. Recepția materiilor prime

Depozitarea și conservarea cerealelor

Pregătirea cerealelor

Fierberea materiilor prime amidonoase

Fierberea porumbului

Zaharificarea materiilor prime

Procesul tehnologic de zaharificare a plămezilor de cereale

Controlul zaharificării

Distilarea

Obținerea alcoolului în sistem tradițional

Capitolul ii: norme de igienă în OBȚINERea ALCOOLULUI

Capitolul III: CERCETĂRI PROPRII

Scopul și obiectivele lucrării

Cadrul organizatoric

Metode de analiză

Capitolul IV: REZULTATE ȘI DISCUȚII

Concluzii

Bibliogarafie

CAPITOLUL I

Tehnologia de obținere a alcoolului

OBȚINEREA ALCOOLULUI ÎN SISTEM INDUSTRIAL

Obținerea alcolului în sistem industrial

Caracteristicile alcoolului etilic

Formula moleculară restrânsă a alcoolului etilic este C2H6O, fiind întâlnit sub diverse denumiri ca etanol, etanol absolut, hidrat de etil, hidroxid de etil și spirt.

Alcoolul etilic este un lichid incolor, inflamabil,cu gust amar, solubil atât în apă dar și în solvenți organici. Acesta este utilizat pentru obținerea a mai multor băuturi spirtoase, ca și dizolvant în industria lacurilor și vopselelor, în industria coloranților, la fabricarea explozivilor și în industria farmaceutică, fiind folosit și ca antiseptic, solvent și agent de deshidratare. Alcoolul se obține din fermentarea zahărului și amidonului din cereal, cartofi, fructe.

Distilarea plămezii fermentate

Rafinarea alcoolului brut

Recepția materiilor prime

Recepția se face cantitativ și calitativ.

Recepția cantitativă se face prin cântărire și permite verificarea greutăți iînscrise în actulde transport. Totodată se asigură și integritatea gestiunii, precum și o corectă urmărire aconsumului specific.Recepția calitativă are în vedere alimentarea secției de fabricație cumaterie primă de calitate corespunzătoare.

Recepția calitativă constă în determinarea principalelor caracteristici de calitate ale materiei prime:

umiditate;

conținut de corpuri străine;

conținut de amidon.

Indicatorii de calitate ai cerealelor au o mare importanță asupra modului de desfășurare a procesului tehnologic, precum și a calității produsului finit.

Materiile prime folosite la producerea alcoolului prin fermentatie se pot clasifica astfel :

1.      Materii prime amidonoase (cereale, cartofi, radacini si tuberculi de plante tropicale);

2.      Materii prime zaharoase (sfecla si trestia de zahar, melasa dib sfecla si trestie de zahar, struguri, fructe);

3.      Materii prime celulozice (deseuri din lemn de brad, lesii bisulfitice).

4.      Materii prime care contin inulina si lichenina (radacini de cicoare, tuberculi de topinambur).

Din grupa materiilor prime amidonoase fac parte : cerealele (porumbul, secara , orzul, ovazul , orezul etc.) , cartofii , radaacinile si tuber 15115o1422p culii unor plante tropicale (radacini de manioc, tuberculi de batate etc.). Din grupa materiilor prime zaharoase fac parte sfecla si trestia de zahar , melasa din sfecla si trestie de zahar, strugurii , fructele, tescovinele dulci etc.În grupa materiilor prime celulozice intra deseuri de brad , molid, fag etc. precum si lesiile bisulfitice rezultate de la fabricarea celulozei. În grupa materiilor prime care contin inulina si lichenina intra tuberculii de topinambur ,radacinile de cicoare, muschii de Islanda. În ciuda existentei acestei game de materii prime , în practica cele mai folosite materii prime sunt cerealele ,cartofii si melasa.

Compozitia chimica a materiilor prime influenteaza rezultatele procesului de productie astfel ca este necesara cunoasterea compozitiei chimice a fiecarei grupe de materii prime. În cele ce urmeaza este prezentata compozitia chimica a materiilor prime.

1.     Cerealele.

Compozitia chimica a cerealelor variaza în functie de soi , conditiile pedoclimatice si agrotehnica aplicata. În tabelul 1. este prezentata compozitia chimica medie a principalelor soiuri de cereale folosite la producerea alcoolului ,iar in tabelul 2. compozitia chimica a cartofilor.

Tabelul 1. Compozitia chimica medie a unor cereale folosite la fabricarea etanolului.

La receptia cerealelor si cartofilor se determina continutul în amidon prin metoda polarimetrica , în cazul cerealelor, si cu ajutorul balantelor de amidon ,în cazul cartofilor. În locul continutului în amidon se foloseste , în prezent, substanta fermentescibila , prin hidroliza totala a materiei prime cu enzime adecvate si determinarea glucozei prin metoda enzimatica.

Cerealele

Compozitia cerealelor, cultivare in tara

Sunt folosite pe scară largă pentru producția de alcool etilic alimentar și biocarburant,având în vedere suprafețele mari cultivate și producția mare la hectar în condițiile uneiagriculturi performante și folosirii unor soiuri productive, cu conținut ridicat în amidon.Compoziția chimică a cerealelor este relativ diferită, mai ales în ceea ce priveșteconținutul de amidon, proteine, lipide și fibră, fiind influențată de soi, condițiile pedoclimaticeși agrotehnica aplicată.Cerealele utilazate cel mai des în scopul fabricării alcoolului sunt: orz, grâu, secară, porumb, sorg.Compoziția chimică a unor cereale:

Com

ponentulOrzGrâuSecarăPorumbSorg

APĂ1414141413,5PROTEINE11,511,6-12,79,910,311,1GRĂSIME2,412,11-2,312,184,854,42AMIDON50,152,4-53,754,054,3-56,956,0FIBRĂ:-hemiceluloză-celuloză6,74,15,3-7,72,4-2,56,92,64,22,14,03,5CENUSĂ1,71,71,71,22,2

b) Cartofii

Cartofii constituie o materie primă deosebită pentru producția de alcool, deoarece producțiaexprimată în amidon este dublă față de cea a porumbului, reprezentând 3000-4000 kgamidon/ha față de porumb, la care se obțin 1500-2000 kg amidon/ha.

Compoziția chimică medie a tubercurilor de cartofi

c) Melasa (de trestie și de sfeclă)

reprezintă um subpodus al industriei zahărului și se prezintă ca un fluid vâscos, de culoare brun-închis până la negru, cu masa specifică 1,3-1,45g/cm³, cu miros de cafea prăjită și gust dulceag. Melasa are reacție neutră sau ușor alcalină(pH=7-7,5).

1.6.2. Materiile auxiliare

Materiile auxiliare folosite în industria alcoolului sunt reprezentate de:-preparatele enzimatice pentru lichefiere (dextrinizare), care pot fi:-preparate enzimatice de alfa-amilze termostabile-preparate emzimatice de alfa-amilaze normale-preparate enzimatice ajutătoare care se folosesc în două scopuri:-pentru mărirea concentrației de aminoacizi utilizați de drojdie de fermentare-pentru reducerea vâscozității plămezii-preparate emzimatice pentru zaharificarea plămezilor lichefiate-dextrinizate-substanțe antispumante-acidulanți pentru pentru plămada din cereale și cartofi sau melasă: acid surfiric-săruri nutritive: fosfat de amoniu mono și dibazic-factori de creștere: vitamine din grupul B, acid pantotenic, biotină-substanțe antiseptice și dezinfectante

Drojdii pentru fermentare

Drojdiile pentru fermentarea plămezilor zaharificate aparțin genului

Saccharomycescerevisiae

și

Saccharomyces bayanus

. Se poate utiliza drojdie lichidă pregătită în fabrică,drojdie uscată și drojdie comprimată.

1.7. Porumbul

ComponentulValori medii (% față de

produsul ca atare)Limite de variație

APĂ77,563-86Substanță uscată, din care:-GLUCIDE-PROTIDE-LIPIDE-CENUȘĂ22,519,42,00,11,013-3613-300,7-4,60,02-0,960,4-1,98

După conținutul de amidon și randamentul în alcool, porumbul este materia primă ceamai valoroasă pentru fabricarea alcoolului.Porumbul reprezintă o cereală de bază folosită în economia țării noastre atât înalimentație, furajare cât și în industrie.Există multe specii de porumb care se deosebesc între ele după forma și culoarea bobului cât și după aspectul endospermului: sticlos sau fainos. Pentru fabricarea spirtului se preferă porumbul cu boabe făinoase, mai ales speciaDentiformis (Figura1.7.1.), care se caracterizează printr-un conținut ridicat în amidon și maiscăzut în substante proteice. Conținutul în amidon al porumbului reprezintă circa 70% dinsunbstanța uscată a bobului. Alături de amidon se găsesc și cantități mai reduse de zahărurisimple, dextrine si pentozani.

 Figura 1.7.1. Zea mays dentiformis

Dintre soiurile industriale de porumb cele mai răspandite sunt:-Zea mays dentiformis (porumbul dinte de cal);-Zea mays amilaceae (porumbul amidonos);Porumbul folosit în industria spirtului trebuie să îndeplinească următoarele condiții:-să aibă un conținut mare de hidrați de carbon, în special de amidon;-să conțină o cantitate redusă de substanțe proteice;-bobul să fie moale și cu coajă cât mai subțire;-să fie ajuns la maturitate;-să aibă un conținut redus de umiditate.

2.     Melasa

Compozitia chimica a melasei variaza în functie de materia prima folosita la fabricarea zaharului (sfecla sau trestie de zahar) si de procesul tehnologic aplicat în fabricile de zahar . În tabelul 3. este prezentata ,comparativ, compozitia chimica a celor doua tipuri de melasa.

Tabelul 3. Compozitia chimica a melasei din sfecla si trestie de zahar.

3.     Materiile auxiliare.

Materiile auxiliare folosite la fabricarea alcoolului sunt maltul verde, preparatele enzimatice microbiene, sarurile nutritive si factorii de crestere, acidul sulfuric,antispumantii ,antisepticele si dezinfectantii.

Maltul verde este folosit ca agent de zaharificare a plamezilor din cereale si cartofi , datorita continutului sau în enzime amilolitice. Se obtine dupa o tehnologie asemanatoare cu cea de producere a maltului pentru bere, cu deosebirea ca durata de germinare e mai lunga , urmarindu-se acumularea unei cantitati maxime de amilaze.

Preparatele enzimatice microbiene se obtin prin cultivarea în conditii absolut pure a unor tulpini de bacterii si mucegaiuri pe medii de cultura adecvate, urmata de purificarea preparatului brut rezultat. În comparatie cu maltul verde, ele prezinta urmatoarele avantaje:

–          activitate enzimatica standardizata ,care se modifica putin la depozitare ;

–          α-amilaza bacteriana se caracterizeaza printr-o termorezistenta mult mai ridicata (pâna la 110°C)

–          sunt mai sarace în microorganisme daunatoare

–          se obtin randamente mai ridicate în alcool , deoarece pot hidroliza si alte poliglucide

–          sunt necesare spatii mai reduse la depozitare si transport

–          se economisesc cheltuielile legate de producerea si maruntirea maltului verde.

2.       Fabricarea alcoolului din cereale si cartofi

Fabricarea alcoolului din cereale si cartofi se poate face prin doua grupe de procedee: cu fierbere sub presiune a materiei prime (HDV) sau fara fierbere sub presiune (DSA). Procedeele clasice de producere a alcoolului din cereale si cartofi se bazeaza pe fierberea sub presiune a materiei prime, care se face în scopul gelificarii si solubilizarii amidonului , astfel încât acesta sa poata fi atacat de catre amilaze la zaharificare. Aceste procedee prezinta o serie de dezavantaje . Acestea sunt :

–          consumul de energie termica ridicat (600 – 800 MJ/hL alcool absolut)

–          modul de lucru este , de regula , discontinuu cu posibilitati reduse de recuperare a caldurii

–          datorita solicitarii termice ridicate a materiei prime ( 150…165°C) se formeaza melanoidine si caramel

–          plamezile obtinute nu sunt omogene , iar borhotul rezultat are o valoare furajera mai scazuta .

Procedeele de prelucrare fara presiune se bazeaza pe faptul ca energia termica necesara pentru fierberea sub presiune este înlocuita , în mare parte,prin energia de maruntire a materiei prime, astfel încât amidonul granular sa poata fi fluidificat si zaharificat. Necesarul de energie electrica pentru maruntire variaza , în functie de gradul de maruntire dorit si de procedeul folosit , între 16 si 30 kWh/ tona de cereale, fiind mult mai scazut decât necesarul de energie termica de la fierberea superare a caldurii

–          datorita solicitarii termice ridicate a materiei prime ( 150…165°C) se formeaza melanoidine si caramel

–          plamezile obtinute nu sunt omogene , iar borhotul rezultat are o valoare furajera mai scazuta .

Procedeele de prelucrare fara presiune se bazeaza pe faptul ca energia termica necesara pentru fierberea sub presiune este înlocuita , în mare parte,prin energia de maruntire a materiei prime, astfel încât amidonul granular sa poata fi fluidificat si zaharificat. Necesarul de energie electrica pentru maruntire variaza , în functie de gradul de maruntire dorit si de procedeul folosit , între 16 si 30 kWh/ tona de cereale, fiind mult mai scazut decât necesarul de energie termica de la fierberea sub presiune. În figura 1. este prezentata schema-bloc a unui procedeu de fabricare a alcoolului din cereale si cartofi fara fierbere sub presiune. Depozitarea cerealelor si a cartofilor se poate face în silozuri sau magazii. În timpul depozitarii au loc pierderi masice si în amidon , care sunt cu atât mai mari cu cât cresc umiditatea materiei prime si temperatura de de pastrare. În tabelul 4. se prezinta pierderile masice care apar la depozitarea cerealelor în functie de temperatura ,iar în tabelul 5. pierderile masice si în amidon care intervin la depozitarea cartofilor.

Tabelul 4. Pierderile masice la depozitarea cerealelor în functie de umiditate.

Tabelul 5. Pierderile la depozitarea cartofilor.

3.       Maruntirea cerealelor si a cartofilor

Aplicarea procedeelor de prelucrare fara presiune necesita o maruntire optima a materiei prime , astfel încât sa se obtina randamente maxime în alcool , cu un consum minim de energie. Pentru obtinerea acestor randamente maxime în alcool este necesar ca , la macinarea cerealelor, proportia de fractiuni rezultate de la sortarea pe site a macinisului sa fie urmatoarea :

La maruntirea cartofilor ,marimea finala a particulelor trebuie sa fie de 50 – 100 μm , iar procentul de particule cu marimea de peste 1 μm trebuie sa fie de maximum 3 %. O maruntire insuficienta a materiei prime poate conduce la pierderi în alcool de pâna la 20 L/ tona de cereale sau chiar mai mult.

Pentru maruntirea cerealelor se folosesc în practica trei grupe de procedee :

–          macinarea uscata

–          macinarea umeda

–          macinarea uscata si umeda ( în doua trepte)

Macinarea uscata. Acest procedeu se bazeaza pe folosirea unor mori cu ciocane cu sita de 1 – 2 mm. De la moara , faina ajunge într-un buncar de faina , din care este trecuta în cazanul de zaharificare. Necesarul de energie electrica este de 20 – 25 kWh/tona de cereale. Acest procedeu se preteaza pentru fabricile mici de alcool si prezinta dezavantaje precum : formarea prafului care nu este igienic si prezinta pericol de explozie , necesitatea de a avea un siloz pentru faina si formarea unor cocoloase la plamadire care pot reprezenta o sursa de infectie si de pierderi.

Macinarea umeda. Se realizeaza cu ajutorul unor mori speciale cu ciocane, alimentate cu cereale ,apa de plamadire si enzime de fluidificare. Firma Westphal din Germania a patentat un procedeu care se bazeaza pe folosirea unei mori cu ciocane fixe si a unei site cu orificii mai mari , având o constructie speciala care permite reducerea consumului de energie electrica pentru macinare. În comparatie cu macinarea uscata , macinarea umeda prezinta avantajul ca nu se formeaza praf si cocoloase, procedeul pretându-se si pentru maruntirea cerealelor cu umiditate ridicata , conservate în silozuri ermetice. Necesarul de energie electrica este insa destul de ridicat, de circa 30 kWh / tona de cereale.

Macinarea uscata si umeda (2 trepte). Printr-o simpla macinare uscata sau umeda nu se poate obtine , de regula , granulatia dorita a macinisului , ceea ce conduce la o zaharificare incompleta si la micsorarea randamentului în alcool. Din acest motiv se recomanda mai întâi o macinare uscata cu ajutorul unei mori cu ciocane, cu sita cu ochiuri mai mari, urmând ca cea de a doua maruntire umeda sa se faca, dupa fluidificare, într-o moara cu discuri. Prin aceasta maruntire în doua trepte, necesarul de energie se poate reduce pâna la 16 kWh /tona de cereale.

4.       Procedee de obtinere fara presiune a plamezilor din cereale si cartofi.

În functie de modul în care se realizeaza maruntirea, diferitele procedee de obtinere fara presiune (DSA) a plamezilor din cereale si cartofi se pot clasifica astfel :

–          procedee DSA cu macinare uscata

–          procedee DSA cu macinare umeda

–          procedee DSA cu macinare uscata si umeda

–          procedeul prin dispersie DMV.

Aceste procedee pot fi folosite cu recircularea borhotului (SRV) sau fara recircularea borhotului.

Procedeele DSA cu macinarea uscata. În figura 2. este prezentat procedeul Grosse – Lohmann – Spradau, care a fost folosit initial pentru cartofi . El ofera avantajul ca procesul de plamadire are loc concomitent cu cel de hidratare si de racire. Ca vas de plamadire se foloseste fierbatorul Henze existent, care, de regula, nu are agitator. Pentru o amestecare optima a fainii cu apa si enzima de fluidificare, este necesara folosirea unei pompe de recirculare.

Cartofii spalati sunt trecuti printr-o moara cu ciocane tip Mahl – Jet S, iar terciul rezultat este pompat apoi in fierbatorul Henzel, unde are loc fluidificarea la 82° C cu Termamyl. Plamada este trecuta apoi în zaharificator, în care se face racirea si zaharificarea cu SAN si Fungamyl, dupa care se lucreaza ca la procedeul clasic.

Procedeele DSA cu macinare umeda. Procedeul Westphal prezentat în figura 3. foloseste o moara cu ciocane care este alimentata cu cereale si apa de plamadire si un schimbator de caldura special, prin care se reduce si mai mult necesarul de energie. Cerealele maruntite în moara 2 trec printr-un schimbator de caldura special 5 , în care plamada fierbinte, care vine de la zaharificatorul 9 , cedeaza cea mai mare parte din caldura plamezii ce se preîncalzeste. În fierbatorul existent 8 , care nu necesita agitator, se mai introduce abur direct pentru cresterea temperaturii plamezii la 90°C . Conform variantei 12- recuperare dubla de caldura, se preia suplimentar caldura borhotului prin intermediul ejectorului 16 si a vasului de destindere 15 , caldura care este utilizata la încalzirea plamezii în fierbator. Plamada fierbinte din zaharificatorul fara agitator 9 este trimisa cu pompa 10 ,în schimbatorul de caldura 5, în care transmite cea mai mare parte din caldura plamezii proaspete , astfel încât necesarul de apa de racire este foarte scazut. Dozarea enzimei de zaharificare se face , de regula, în mod continuu în fluxul de plamada, care trece la fermentare.

Aceste procedee prezinta avantajul ca se preteaza la macinarea cerealelor cu umiditate ridicata conservate în silozuri ermetice , existând si posibilitatea folosirii apei calde la macinare( circa 50°C ). Ca dezavantaj s-ar putea mentiona necesarul ridicat de energie la macinare ( circa 30 kWh / tona de cereale).

Procedeele DSA cu macinare uscata si umeda. Deoarece printr-o simpla macinare umeda sau uscata nu se poate obtine întotdeauna în practica ,granulatia dorita, multe dintre procedeele DSA de prelucrare a cerealelor si cartofilor folosesc atât macinarea uscata , cît si macinarea umeda. Pe lânga avantajul obtinerii granulatiei optime , mai rezulta si avantaje în privinta consumului de energie. Astfel , necesarul de energie la macinare se poate reduce pâna la 16 kWh / tona de cereale. Din aceasta grupa se pot mentiona procedeele concepute de catre Dinglinger si Klisch. Deoarece procedeul Dinglinger este destul de cunoscut , se va prezenta în continuare un procedeu cu functionare continua în figura 4. elaborat relativ recent de catre Klisch (1993). Materia prima cântarita este trimisa la moara cu ciocane 5 , unde se adauga enzima de fluidificare si apa de proces. Plamada rezultata este trecuta apoi în schimbatorul de caldura 8, în care se preîncalzeste pâna la temperatura de 70 – 80°C, în cazul grâului, cu ajutorul plamezii fluidificate care circula în contracurent. Gelificarea plamezii are loc în ejectorul 17 , iar fluidificarea în fierbatorul Henze 13. Plamada este apoi omogenizata în moara cu discuri 10 , continuându-se fluidificarea în vasul 15. Plamada fluidificata este racita , apoi, în schimbatorul de caldura în spirala 6 ,pâna la temperatura de zaharificare, dupa care se adauga enzime de zaharificare, continuându-se racirea pâna la 20 – 25°C în schimbatorul de caldura cu placi 8.

Prin folosirea acestui procedeu, necesarul de energie electrica , inclusiv la pompare si agitare, s-a redus pâna la 13 – 15 kWh / hL alcool absolut, obtinându-se o economie totala de energie de 70 – 75 % fata de procedeul HDV. În tabelele 6. si 7. se prezinta necesarul si economia de energie care se obtin prin folosirea procedeelor DSA, în comparatie cu fierberea sub presiune.

Tabelul 6. Comparatie între consumurile energetice la producerea alcoolului prin recircularea borhotului (SRV) si prin celelalte procedee ( fara distilare)

Tabelul 7. Necesarul de energie al procedeelor de prelucrare fara presiune (DSA) si cu recirculare a borhotului (SRV) în comparatie cu fierberea sub presiune (HDV)

*Abur 6 bar, lν =2,085 MJ/kg

**Abur 2 bar, lν =2,202 MJ/kg

Procedeul prin dispersie (DMV). Acest procedeu elimina dezavantajul maruntirii prealabile a materiei prime deoarece , în acest caz, se face maruntirea boanelor chiar în timpul operatiei de plamadire cu ajutorul unui dispergator tip ULTRA TURRAX, montat direct în zaharificator. Procedeul se foloseste în combinatie cu recircularea borhotului, obtinându-se astfel o economie suplimentara de energie. În figura 5. este reprezentat schematic procedeul prin dispersie cu recircularea borhotului, în varianta cu vas de sedimentare a borhotului.

În aparatul de plamadire si dispersie 4 se introduce mai întâi cantitatea de apa si borhot fierbinte, procentul de borhot putând sa varieze între 30 % si 90 % din lichidul de plamadire. Dupa corectia de pH cu lapte de var se introduc cerealele boabe si enzima de fluidificare si are loc dispersia si fluidificarea plamezii la temperatura optima de 60°…85°C (în functie de materia prima) , controlându-se gradul de dispersie cu ajutorul unui aparat simplu, conceput în mod special pentru acest procedeu. Dupa terminarea dispersiei , plamada se raceste la 55°C, se face o noua corectie de pH cu acid sulfuric , se adauga enzimele de zaharificare si se raceste în continuare plamada pâna la temperatura de însamântare cu drojdie. Pentru porumb, durata dispersiei este de circa 120 de minute, iar durata întregului proces de obtinere a plamezii dulci este de circa 200 de minute. În scopul reducerii duratei de dispersie se poate face o premaruntire grosiera a materiei prime cu ajutorul unei mori cu ciocane.

Borhotul rezultat din coloana de distilare 14 este trecut într-un vas de sedimentare17, în care se separa un borhot diluat si unul mai concentrat. Borhotul diluat este folosit ca lichid de plamadire , iar cel mai concentrat este valorificat ca furaj. Pentru obtinerea unui borhot foarte concentrat, cu peste 30 % substanta uscata se poate folosi si un decantor cu toba ( de exemplu , Alfa – Laval ), care este însa costisitor . O separare buna a borhotului se poate obtine si cu ajutorul sitelor curbate, care sunt mult mai ieftine si nu necesita un consum de energie electrica. Din experientele practice de aplicare a acestui procedeu au rezultat urmatoarele avantaje :

Ø      se pot prelucra fara probleme toate materiile prime amidonoase (porumb, grâu, secara , triticale, orz etc.), obtinându-se randamente ridicate în alcool , de pâna la 66 L alcool absolut / 100 kg amidon, daca se foloseste combinatia de enzime recomandata, sau alte combinatii de enzime (NOVO, ABM/EDR etc.)

Ø      se poate obtine gradul de maruntire optim prin controlul granulatiei cu ajutorul dispozitivului de sortare hidrodinamica MAK

Ø      la obtinerea plamezii rezulta o economie de energie de circa 80 % fata de procedeul de fierbere sub presiune HDV si de circa 30 % fata de celelalte procedee de prelucrare fara presiune DSA.

Ø      fierbatoarele Henze disponibilizate pot fi folosite ca rezerva de apa calda sau ca spatiu de fermentare

Ø      se reduce cantitatea de borhot si de emisii în mediul ambiant, iar borhotul obtinut are o valoare furajera mult mai ridicata

Ø      prin recircularea borhotului are loc o accelerare a fermentatiei , iar pericolul de infectie este mai scazut în comparatie cu alte procedee DSA

Ø      se micsoreaza consumul de apa de racire, în special în cazul folosirii schimbatoarelor de caldura cu placi în locul serpentinei de racire

În tabelul 8. se prezinta consumul de energie la producerea alcoolului prin procedeul de dispersie cu recircularea borhotului , pentru diferite materii prime, comparativ cu procedeul de fierbere sub presiune.

Tabelul 8. Consumul de energie la producerea alcoolului prin procedeul de dispersie DMV cu recircularea borhotului , în comparatie cu procedeul clasic de fierbere sub presiune HDV:

*La distilare s-a luat în calcul un consum de abur de 250 kg = 700 MJ/hL alcool absolut

**Valorile prezentate se refera la prelucrarea grâului prin procedeul de firebere sub presiune HDV.

5.       Fermentarea plamezilor din cereale si cartofi

Pentru fermentarea plamezilor se pot folosi drojdii lichide ( cultivate în fabrica) , drojdii speciale pentru alcool (uscate sau comprimate) sau drojdii de panificatie.În ultimul timp se folosesc pe scara tot mai larga drojdiile uscate în locul celor lichide, deoarece acestea pot fi imediat utilizate dupa o prealabila hidratare, au o buna conservabilitate si se dozeaza mult mai usor.

În cazul drojdiilor lichide se folosesc , de regula, 1 – 3 L drojdie cultivata la 1 hL plamada , în cazul drojdiilor uscate 10 – 20 g /hL plamada, iar în cazul drojdiilor comprimate 100 – 200 g/hL plamada. Într-un gram de drojdie uscata se afla , de regula, 20 – 25 miliarde celule de drojdie.

Drojdiile utilizatetrebuie sa îndeplineasca urmatoarele conditii: sa aiba o putere alcooligena ridicata, sa se poata acomoda la plamezile acide din cereale si cartofi, sa declanseze rapid fermentatia, sa se formeze o cantitate redusa de spuma la fermentare si sa produca o cantitate cât mai mica de H2S si alte substante cu gust si aroma nedorite.

În tabelul 9. se prezinta puterea alcooligena si toleranta la alcool a unor preparate de drojdie uscata, lichida si comprimata.

Tabelul 9. Puterea alcooligena si toleranta la alcool a unor preparate de drojdie.

Observatie: primele 6 preparate sunt sub forma uscata.

Din tabel se observa ca drojdiile lichide si drojdia comprimata au o putere alcooligena mai scazuta decât majoritatea drojdiilor uscate, astfel încât costurile ceva mai ridicate pentru drojdiile uscate se compenseaza în timp scurt prin randamentele mai ridicate în alcool (11 – 12 % vol. )

Cultivarea în continuare a drojdiei în fabrica se face prin procedeul simplificat cu acid sulfuric , conform schemei-bloc prezentate (vezi figura 1.) , astfel încât se poate lucra timp de mai multe luni fara a se procura o noua drojdie.

Fermentatia plamezii principale are o durata de circa 72 de ore si cuprinde cele 3 faze:

–          faza initiala , circa 22 de ore

–          faza principala, circa 18 ore

–          faza finala , circa 32 de ore

Pentru scurtarea duratei de fermentare pâna la 48 de ore , se pot folosi urmatoarele metode:

Ø      pornirea fermentatiei la temperaturi mai ridicate de 24 …25°C, prin care faza initiala se reduce la 4 – 6 ore

Ø      folosirea de borhot lichid recirculat (maximum 60 %) la obtinerea plamezii prin care se declanseaza mai rapid fermentatia , scurtându-se faza initiala pâna la 2 – 3 ore

Ø      utilizarea unei cantitati mai mari de lapte de slad pentru a asigura cantitati suficiente de amilaze , pentru zaharificarea secundara

Ø      folosirea unei cantitati mai mari de plamada de drojdie de 10 – 15 %

Ø      conducerea fermentatiei la temperaturi mai ridicate de 35…36°C

Ø      folosirea preparatelor enzimatice microbiene, care produc o hidroliza mai avansata a amidonului pâna la glucoza , fara formare de dextrine limita, scurtându-se, astfel, faza finala a fermentatiei.

În functie de materia prima prelucrata si de procesul tehnologic aplicat , extractul aparent al plamezilor fermentate trebuie sa prezinte urmatoarele valori:

–          pentru plamezi din cartofi : 0,3 – 1,5 %

–          pentru plamezi din porumb: < 0

–          pentru plamezi din orez: 1,0 – 1,3 %

–          pentru plamezi din secara : 1,1 – 1,4 %

–          pentru plamezi din ovaz: 0,9 – 1,1 %

Controlul microbiologic al plamezilor din cereale si cartofi este important pentru stabilirea starii fiziologice a drojdiei si pentru depistarea microorganismelor de infectie. Astfel , în plamezile de drojdie, numarul de celule de drojdie trebuie sa varieze intre 50 si 300· 106 /mL de plamada. Valori sub 50·106 celule /mL denota o multiplicare slaba a drojdiilor. Determinarea concentratiei în celule de drojdie, în plamezile principale, cu ajutorul camerei Thoma trebuie sa se faca numai dupa prima zi de fermentare, deoarece ulterior are loc o sedimentare a drojdiei în linurile de fermentare. Drojdiile cu o buna stare fiziologica nu trebuie sa contina mai mult de 5% celule moarte.

Infectiile cu bacterii sunt periculoase deoarece consuma zahar pentru metabolismul propriu , iar prin acizii organici formati (lactic , butiric etc) inhiba activitatea drojdiei. De asemenea, în urma infectiilor cu bacterii are loc o crestere a continutului în acroleina al alcoolului produs. Astfel , în Germania, continutul în acroleina al alcoolului brut nu trebuie sa depaseasca 0,2 mg / 100mL ; în caz contrar se fac scazaminte de la pretul de livrare al alcoolului produs. Pentru scaderea continutului în acroleina se recomanda o acidulare speciala a plamezii de drojdie si a plamezii principale.

În functie de numarul de germeni de infectie, se poate face o apreciere a gradului de infectie al plamezii conform datelor din tabelul 10:

Tabelul 10. Aprecierea gradului de infectie al plamezii.

Aceasta scara poate fi folosita pentru aprecierea gradului de infectie al plamezii de drojdie sau al plamezii principale. Astfel, o plamada de drojdie poate fi folosita , daca s-au gasit la examenul microscopic maximum (1 – 2)·106 germeni /mL , iar o gramada principala poate sa contina , dupa 24 de ore de fermentare, maximum (4 –15 )·106 germeni/mL.

6.       Instalatii de distilare si rectificare

Instalatiile de distilare a plamezilor fermentate sunt prevazute cu 2 coloane , de plamada si de concentrare,care pot fi amplasate suprapus sau alaturat.

Cele mai utilizate în practica sunt instalatiile de distilare cu coloane suprapuse. În figura 6. este prezentata o instalatie de distilare a plamezilor fermentate, prevazuta cu încalzire indirecta, care permite obtinerea unui borhot mai concentrat.

Instalatiile de rafinare discontinua sunt prevazute cu separare de aldehide si ulei de fuzel (figura 7.). Pentru capacitati mai mari se folosesc instalatii de distilare – rafinare continua, care permit obtinerea alcoolului rafinat direct din plamezile fermentate.

În figura 8. este reprezentata schematic o instalatie de distilare – rafinare continua cu 3 coloane, care se bazeaza pe antrenarea fruntilor direct din plamada fermentata. Consumul de abur pentru instalatia de distilare – rafinare continua (figura 8.) este de circa 5 kg/ L alcool absolut. Pentru reducerea consumului de energie la distilare si rafinare se pot folosi urmatoarele metode :

–          recuperarea caldurii din borhot prin recomprimare termica sau mecanica a vaporilor

–          distilarea si rectificarea cu efect multiplu

–          folosirea pompelor de caldura.

Prin recomprimarea directa a vaporilor alcoolici rezultati din coloana de rectificare si refolosirea lor la încalzirea coloanei de plamada si hidroselectie, este posibila o reducere drastica a consumului de energie la distilare – rafinare. În acest caz ( figura 9.) , vaporii alcoolici rezultati din coloana de rectificare cu temperatura de circa 78°C si concentratia alcoolica de 94 – 95 % masice sunt comprimati în 2 trepte, într-un turbocompresor, pâna la temperatura de 118 – 120°C si refolositi ca agent de încalzire a coloanei de plamada si hidroselectie.

Tabelul 11. Consumul de energie pentru sistemele moderne de distilare

*La actionarea electrica a compresorului.

7.       Borhotul din cereale si cartofi

Borhotul din cereale si cartofi , rezultat de la distilarea plamezilor fermentate , prezinta compozitia chimica data în tabelul 12. :

Tabelul 12. Compozitia chimica medie a borhotului din cereale si cartofi.

Prin substantele pe care le contine , borhotul din cereale si cartofi reprezinta un furaj pretios. Prin prelucrarea fara presiune a cerealelor si cartofilor rezulta un borhot cu o valoare furajera mai ridicata decât în cazul fierberii sub presiune, la care au loc procese importante de degradare termica a unor substante valoroase din borhot.

8.       Randamente practice obtinute la fabricarea alcoolului.

În tabelul 13. se prezinta randamentele practice obtinute la fabricarea alcoolului din materii prime amidonoase :

Tabelul 13. Randamente practice obtinute la fabricarea alcoolului (litri alcool

absolut/ 100 kg)

Tema Proiectului

Sa se dimensioneze o instalatie de obtinere a alcoolului etilic din cereale ,stiind ca parametrii implicati sunt:

–          Cantitatea de porumb prelucrata pe an este de : 1000 + 20 · N tone , unde N = 17.

–          Compozitia porumbului în prelucrare este : umiditate, u % = 10,8 + 0,1· N (N = 17); impuritati , ip % = 2% ; amidon, a % = 56,6 + 0,1·56 N (N = 17); substanta uscata, S.U. % = (100 – u + a + ip) %

La fluidizare se foloseste un abur cu caracteristicile :

Ø      5 kg abur / kg debit porumb intrat

Ø      Lν = 2100 MJ/ kg

Ø      Temperatura , t = 110°C

În faza de precuratire se elimina continutul de 2% impuritati , iar reactiile de zaharificare si fermentare decurg cu randamentul η = 90 %. Sa se afle toti parametrii implicati în bilantul de materiale si în cel termic; sa se aleaga utilajele tehnologice si sa se calculeze costul de fabricatie si cel de vânzare pentru un litru de alcool rafinat stiind ca toate cheltuielile de investitie trebuie amortizate în 5 ani.

Calculul parametrilor initiali

1.      Cantitatea de porumb prelucrata pe an

1000 + 20· 17 = 1340 tone porumb/an

2.      Debitul de porumb prelucrat pe ora

1340 ∙ 1000 ∕ 300 ∙ 24 =186,1111 kg/ora

3.      Umiditatea ( u%)

u% = 10,8 + 0,1 ∙ 17 = 12,5 %

4.      Procentul de amidon (a%)

a% = 56,6 + 0,1 ∙ 17 = 58,3 %

5.      Impuritatile ip % = 2%

6.      Substanta uscata (s.u.%)

s.u.% = 100 – (12,5 + 58,3 + 2); s.u.% = 27,2 %

Bilantul de materiale

1.Receptie

D0 = 186,1111 kg/ora

P1 = 0,1 % ∙ D0 0,001 ∙ 186,1111 = 0,1861111 kg/ora

D0 = D1 + P1 => D1 = D0 – P1 186,1111 – 0,1861111 = 185,9249 kg/ora

2.Depozitare

P2 = 0,1% ∙ D1 0,001 ∙ 185,9249 = 0,1859249 kg/ora

D1 = D2 + P2 => D2 = D1 – P2 185,9249 – 0,1859249 = 185,7389 kg/ora

3.Transport

P3 = 0,1% ∙ D2 0,001 ∙ 185,7389 = 0,1857389 kg/ora

D2 = D3 + P3 => D3 = D2 – P3 185,7389 – 0,1857389 = 185,5531 kg/ora

4.Precuratire

P4 = 0,1% ∙ D3 0,001 ∙ 185,5531 = 0,1855531 kg/ora

D3 – P4 185,5531 – 0,1855531 = 185,3675

Dprecuratire = 2% ∙ (D3 – P4) 0,02 · 185,3675 = 3,7073

D3 = D4 + P4 + Dprecuratire => D4 = D3 – P4 – Dprecuratire 185,3675 – 3,7073 = 181,6602 kg/ora

Compozitia de baza înainte de precuratire:

Ø      u% = 12,5 %

Ø      a% = 58,3 %

Ø      ip% = 2 % 100

Ø      s.u.% = 27,2 %

Compozitia de baza dupa precuratire:

Ø      u% = 12,7551 % (x)

Ø      a% = 59,4897 % (y) 98

Ø      s.u.% = 27,7551 %(z)

x = 100 ∙ 12,5/98 = 12,7551

y = 100 ∙ 58,3/98 = 59,4897

z = 100 · 27,2/98 = 27,7551

5.Cântarire

P5 = 0,1% · D4 0,001 · 181,6602 = 0,1816602 kg/ora

D4 = D5 + P5 => D5 = D4 – P5 181,6602 – 0,1816602 = 181,4785 kg/ora

6.Macinare

P6 = 0,2% · D5 0,002 · 181,4785 = 0,362957 kg/ora

D5 = D6 + P6 => D6 = D5 – P6 181,4785 – 0,362957 = 181,1155 kg/ora

7.Fluidizare

În aceasta etapa se folosesc aburi cu o presiune de 2 atmosfere si o temperatura de 110°C. Debitul de aburi (Ab″7) este dat de relatia : Ab″7 = 5 · D6

P7 = 0,1% ∙ D6 0,001 · 181,1155 = 0,1811155 kg/ora

Ab″7 = 5 ∙ D6 5 · 181,1155 = 905,5775 kg/ora

D6 + Ab″7 = P7 + D7 => D7 = D6 + Ab″7 – P7 181,1155 + 905,5775 – 0,1811155 = 1086,5118 kg/ora

Compozitia de baza dupa precuratire

Ø      u % = 12,7551 %

Ø      a % = 59,4897 % 100 + Ab″7 =100 + 905,5775 1005,5775

Ø      s.u. = 27,7551 %

în 1005,5775 kg ……..918,3326 kg u…….59,4897 kg a……..27,7551 kg s.u.

în 100 kg………………………………x…………………y……………………z

x = 91833,26/1005,5775 x = 91,3239 % u

y = 5948,97/1005,5775 y = 5,9159 % a

z = 2775,51/1005,5775 z = 2,7601 % s.u.

Compozitia dupa fluidizare:

u % = 91,3239 %

a % = 5,9159 %

s.u. % = 2,7601 %

8.Racire la 55°C

P8 = 0,1%· D7 0,001· 1086,5118 = 1,0865118 kg/ora

D7 = D8 + P8 => D8 = D7 – P8 1086,5118 – 1,0865118 = 1085,4252kg/ora

9.Zaharificare

P9 = 0,1% · D8 0,001 · 1085,4252 = 1,0854252 kg/ora

D8 = D9 + P9 => D9 = D8 – P9 1085,4252 – 1,0854252 = 1084,3397 kg/ora

Compozitia înainte de zaharificare:

u % = 91,3239 %

a % = 5,9159 %

s.u. % = 2,7601 %

100 kg ……………… 91,3239 u…………..5,9159 a…………2,7601 s.u.

1084,3397……………x……………………..y………………….z.

x = 1084,3397· 91,3239/100 x = 990,2613 kg/ora u

y = 1084,3397 · 5,9159/100 y = 64,1484 kg/ora a

z = 1084,3397· 2,7601 /100 z = 29,9288 kg/ora s.u.

(C6H10O5)n + nH2O =>nC6H12O6

Din 64,1484 kg amidon ……..90 % => zahar (η = 90 %)

90/100 · 64,1484 = 57,7335 kg amidon trecut in zahar

64,1484 – 57,7335 = 6,4149 kg amidon nereactionat

C6H10O5 + H2O => C6H12O6

162 …………………….18…………………….180

57,7335……………….X………………………Y

X = 57,7335· 18/162 = 6,4148 kg apa consumata în reactia de zaharificare

Y = 57,7335· 180/162 = 64,1483 kg zahar format

Initial avem :

1084,3397 kg………..990,2613 kg apa………….64,1484 kg amidon…….29,9288 kg s.u.

Reactie avem :

6,4148 kg apa consumata……57,7335 kg amidon reactionat……64,1483 kg zahar

Final avem :

990,2613 kg apa – 6,4148 kg apa = 983,8465 kg apa

64,1484 kg amidon – 57,7335 kg amidon = 6,4149 kg amidon ramas

Total :

1084,3397 kg……..983,8465 kg u…….6,4149 kg a……..29,9288 kg s.u…….64,1483 kg z

100 kg ……………….u%…………………….a%…………………..s.u.%………………….z%

Compozitia amestecului dupa zaharificare este :

u % = 100· 983,8465/1084,3397 u % = 90,7323 % apa

a % = 100· 6,4149/1084,3397 a % = 0,5915 % amidon

s.u.% = 100· 29,9288/1084,3397 s.u.% = 2,7600 % s.u.

z % = 100· 64,1483/1084,3397 z % = 5,9158 % zahar

10.Racire la 30°C

P10 = 0,1 % ∙ D9 0,001 ∙ 1084,3397 = 1,0843 kg/ora

D9 = D10 + P10 => D10 = D9 – P10 1084,3397 – 1,0843 = 1083,2554 kg/ora

11.Însamântare

P11 = 0,1 % ∙ D10 0,001· 1083,2554 = 1,0832 kg/ora

D10 = D11 + P11 => D11 = D10 – P11 1083,2554 – 1,0832 = 1082,1722 kg/ora

12.Racire la 20°C

P12 = 0,1 % · D11 0,001∙ 1082,1722 = 1,0821 kg/ora

D11 = D12 + P12 => D12 = D11 – P12 1082,1722 – 1,0821 = 1081,0901 kg/ora

13.Fermentare

P13 = 0,1 % ∙ D12 0,001· 1081,0901 = 1,0810 kg/ora

D12 = D13 + P13 => Dfermentare = D12 – P13 1081,0901 – 1,0810 = 1080,0091 kg/ora

Compozitia amestecului înainte de fermentare este : 90,7323 % u; 0,5915 % a; 2,7600 % s.u.; 5,9158 % z.

Deci debitul intrat la fermentare va contine înainte de fermentare :

90,7323/100 ∙ 1080,0091 = 979,9170 kg/ora apa

0,5915/100 ∙ 1080,0091 = 6,3882 kg/ora amidon

2,7600/100 ∙ 1080,0091 = 29,8082 kg/ora s.u.

5,9158/100 ∙ 1080,0091 = 63,8911 kg/ora zahar

C6H12O6 2 CH3CH2OH + 2 CO2

180 46 44

Reactia de fermentare decurge cu un randament de 90 % (η = 90 %). Astfel ca din 63,8911 kg/ora zahar 90 % trece în alcool.

90/100 ∙ 63,8911 = 57,5019 kg/ora zahar fermentat la alcool

63,8911 – 57,5019 = 6,3892 kg/ora zahar ramas nereactionat

180 kg zahar………………..2 ∙ 46 kg alcool……………..2 ∙ 44 kg CO2

57,5019 kg zahar……………….X kg alcool……………………Y kg CO2

X = 57,5019 ∙ 92/180 29,3898 kg /ora alcool

Y = 57,5019 · 88/180 28,1120 kg/ora CO2

Din amestecul intrat la fermentare se va elimina CO2 deci dupa fermentare cantitatea de amestec va fi :

D13 =1080,0091 – 28,1120 = 1051,8971 kg/ora

Compozitia dupa fermentare va fi :

1051,8971 kg/ora…………………………………979,9170 kg/ora u

100 kg /ora………………………………………….. u %

1051,8971 kg/ora………………………………….6,3882 kg/ora a

100 kg/ora…………………………………………… a %

1051,8971 kg/ora………………………………….29,8082 kg/ora s.u.

100 kg/ora……………………………………………s.u. %

1051,8971 kg/ora………………………………….6,3892 kg/ora z

100 kg/ora……………………………………………z %

1051,8971 kg/ora………………………………….29,3898 kg/ora alcool

100 kg/ora……………………………………………. alcool %

u % = 100 · 979,9170/1051,8971 u % = 93,1571 %

a % = 100 ∙ 6,3882/1051,8971 a % = 0,6073 % ;

s.u. % = 100 ∙ 29,8082/1051,8971 s.u. % = 2,8337 %

alcool % = 100 · 29,3898/1051,8971 alc. % = 2,7939 %

zahar % = 100 · 6,3892/1051,8971 z % = 0,6073 %

Din fermentare rezulta 28,1120 kg/ora CO2 care în conditii normale (c.n.) ocupa un volum Vc.n. : Vc.n. = 28,1120 kg/44 kg ∙ kmol-1 ∙ 22,42 m3· kmol-1

Vc.n. = 14,3243 m3 = 14324,3 L

La 20°C si p = 100 atm volumul de CO2 va fi calculat din relatia :

p0 · V0/T0 = p · V/T => V = p0 · V0 ∙ T/T0 · p 14324,3 ∙ (273,15 + 20)/273,15 · 100 V = 153,7312 L ( 20°C si 100 atm)

Se considera ca CO2 la 20°C si 100 atm se îmbuteliaza în recipiente cu volume de 50 L. Numarul de recipiente de CO2 obtinute pe ora va fi :

Nr.Recipiente = 153,7312/100 = 1,5373 butelii CO2 alimentar /ora

14. Distilare

P14 = 0,1 % · D13 0,001 · 1051,8971 = 1,0518 kg/ora

Ddistilare = D13 – P14 1051,8971 – 1,0518 = 1050,8453 kg/ora

Dupa etapa de distilare în amestec va ramâne doar alcool si apa, restul elementelor ( amidon, s.u., apa, zahar) trecând în borhot. Acesta contine 90 % apa si 10 % amidon + zahar + s.u.

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

93,1571 kg apa; 0,6073 kg amidon; 0,6073 kg zahar; 2,8337 kg s.u.; 2,7939 kg alcool.

1050,8453 kg …….X kg u……..Y kg a……..Z kg z………….M kg s.u……….N kg alcool

X = 1050,8453 · 93,1571/100 = 978,9370 kg u

Y = 1050,8453 · 0,6073/100 = 6,3817 kg a

Z = 6,3817 kg z

M = 1050,8453 · 2,8337/100 = 29,7778 kg s.u.

N = 1050,8453 · 2,7939/100 = 29,3595 kg alcool

În borhot vor trece: 6,3817 kg amidon; 6,3817 kg zahar; 29,7778 kg s.u.

Totalul componentelor din borhot : 6,3817 + 6,3817 + 29,7778 = 42,5412 kg/ora

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

Y kg borhot………………….42,5412 kg componente…………..X kg apa

Y = 42,5412 · 100/10 = 425,412 kg borhot

X = 42,5412 · 90/10 = 382,8708 kg apa

Borhotul va contine : 382,8708 kg u

6,3817 kg zahar 425,412 kg borhot

6,3817 kg amidon

29,7778 kg s.u.

100 kg borhot……………..u %……………….z %…………………….a %………………….s.u. %

u % = 100 · 382,8708/425,412 u % = 90 %

z % = 100 ∙ 6,3817/425,412 z % = 1,5001 % Compozitia borhotului

a % = 100 ∙ 6,3817/425,412 a % = 1,5001 %

s.u.% = 100 ∙ 29,7778/425,412 s.u. % = 6,9997 %

În alcoolul obtinut dupa distilare va ramîne :

978,9370 – 382,8708 = 596,0662 kg apa si 29,3595 kg alcool

Cantitatea totala de amestec obtinut dupa distilare este de :

596,0662 + 29,3595 = 625,4257 kg /ora

625,4257 kg amestec………596,0662 kg u……………29,3595 kg alcool

100 kg amestec……………..u %………………………….. alc. %

u % = 100 ∙ 596,0662/625,4257 u % = 95,3056 %

alc % = 100 ∙ 29,3595 / 625,4257 alc % = 4,6943 %

Debitele rezultate în etapa de distilare sunt : D14 = 625,4257 kg/ora

Dborhot = 425,412 kg/ora

15. Rafinare

P15 = 0,1% · D14 0,001 ∙ 625,4257 = 0,6254 kg/ora

Drafinare = D14 – P15 625,4257 – 0,6254 = 624,8003 kg/ora

100 kg solutie alcool prelucrata…………95,3056 kg u……………………4,6493 kg alcool

624,8003 kg solutie alcool …………………. x kg u……………………………..y kg alcool

X = 624,8003 · 95,3056/100 x = 595,4696 kg/ora apa

Y = 624,8003 ∙ 4,6943/100 y = 29,3300 kg/ora alcool

100 kg/ora alcool rafinat……………..4 kg/ora apa………………………96 kg/ora alcool

x kg/ora alcool rafinat…………………y kg/ora apa………………………29,3300 kg/ora alcool

y = 29,3300 · 4/96 y = 1,2220 kg/ora apa

x = 29,3300 ∙ 100/96 x = 30,5520 kg/ora alcool rafinat

D15 = 30,5520 kg/ora alcool rafinat

Drezidual = 595,4696– 1,2220 Drezidual = 594,2476 kg/ora apa

16.Stocare

P16 = 0,1 % · D15 0,001 ∙ 30,5520 = 0,0305 kg/ora

D15 = D16 + P16 => D16 = D15 – P16 30,5520 – 0,0305 = 30,5215 kg/ora

17. Îmbuteliere

P17 = 0,1 % · D16 0,001 ∙ 30,5215 = 0,0305 kg/ora

D16 = D17 + P17 => D17 = D16 – P17 30,5215 – 0,0305 = 30,491 kg/ora

Numarul de sticle de 0,5 L îmbuteliate este : 30,491/0,5 = 60,982 sticle/ora

18.Depozitare

P18 = 0,1 % · D17 0,001 ∙ 30,491 = 0,0304 kg/ora

D17 = D18 + P18 => D18 = D17 – P18 30,491 – 0,0304 = 30,4606 kg/ora

19.Livrare

P19 = 0,1 % · D18 0,001 ∙ 30,4606 = 0,0304 kg/ora

D18 = D19 + P19 => D19 = D18 – P19 30,4606 – 0,0304 = 30,4302 kg/ora

Numarul de sticle de 0,5 L îmbuteliate/livrate pe ora este DPf : 30,4302/0,5 = 60,8604 sticle/ora

Bilantul termic

Date folosite în calcule :

Cp u = 4 kJ/kg ∙ K

Cp a = 5 kJ/kg · K

Cp s.u. = 3 kJ/kg ∙ K

Cp z = 2 kJ/kg ∙ K

Cp alc. = 2,5 kJ/kg∙ K

Bilantul termic pentru faza de fluidizare

Ab″7 = 905,5775 kg/ora ;

D6 = 181,1155 kg/ora;

D7 = 1086,5118 kg/ora;

hAb = 420 kJ/kg ∙ K;

P7 = 0,1811155 kg/ora

u6 = 12,7551 % ;

a6 = 59,7897 %;

s.u.6 = 27,7551 %;

u7 = 91,3239 %;

a7 = 5,9159 %;

s.u.7 = 2,7601 %

Qi = Qe

Qi = QD6 +QAb″7 ; Qe = QD7+QP7

Cp6 = 4 ∙ 12,7551/100 + 5 ∙ 59,4897/100 + 3 ∙ 27,7551/100 = 0,5102 + 2,9744 + 0,8326 = 4,3172 kJ/ora

Cp7 = 4 ∙ 91,3239/100 + 5 ∙ 5,9159/100 + 3 ∙ 2,7601/100 = 3,6529 + 0,2957 + 0,0828 = 4,0314 kJ/ora

QD6 = D6 ∙ Cp6 (t6 – t0) = 181,1155 ∙ 4,3172 ∙ (20 – 0) = 15638,2367 kJ/kg∙ K

QD7 = D7 ∙ Cp7 (t7 – t0) = 1086,5118 ∙ 4,0314 ∙ (t7 – 0) = 4380,1636 ∙ t7 kJ/ kg ∙ K

QAb″7 = Ab″7 ∙ hAb = 905,5775 ∙ 420 = 380342,55 kJ/ kg ∙ K

QP7 = P7 ∙ CpD6 (t6 – t0) = 0,1811155 kg/ora ∙ 4,3172 ∙ 20 = 15,6382 kJ/kg ∙ K

QD6 + QAb″7 = QD7 + QP7 15638,2367 + 380342,55 = 4380,1636 ∙ t7 + 15,6382 =>

395980,7867 – 15,6382 = 4380,1636 ∙ t7 395965,1485 = 4380,1636 ∙ t7 => t7 = 395965,1485/4380,1636 = 90,3996°C

Bilantul termic pentru faza de racire la 55°C

Compozitia dupa fluidizare:

u % = 91,3239 %

a % = 5,9159 %

s.u. % = 2,7601 %

P8 = 1,0865 kg/ora ;

D8 = 1085,4252 kg/ora ;

D7 = 1086,5118 kg/ora;

t7 = 90,3996°C;

t8 = 55°C;

tAp8 (1) = 15°C; tAp8 (2) = 55°C

Cp7 = 4,0314 kJ/ora.

Qi = QD7 + QAp8 (1)

Qe = QP8 + QD8 + QAp8 (2)

QD7 = D7 ∙ Cp7 (t7 – t0) = 1086,5118 ∙ 4,0314 ∙ 90,3996 = 395965,0437 kJ/kg ∙ K

QAp8 (1) = Ap8 ∙ Cp u (tAp8 (1) – t0) = Ap8 ∙ 4 ∙ 15 = Ap8 ∙ 60

QAp8 (2) = Ap8 ∙ Cp u (tAp8 (2) – t0) = Ap8 ∙ 4 ∙ 55 = Ap8 ∙ 220

QP8 = P8 ∙ Cp7 (t7 – t0) = 1,0865 ∙ 4,0314 ∙ 90,3996 = 395,9607 kJ/kg ∙ K

QD8 = D8 ∙ Cp7 (t8 – t0) = 1085,4252 ∙ 4,0314 ∙ 55 = 240668,0733 kJ/kg ∙ K

QD7 + QAp8 (1) = QP8 + QD8 + QAp8 (2) 395965,0437 + 60 ∙ Ap8 = 395,9607 + 240668,0733 + 220 ∙ Ap8 => 220 ∙ Ap8 – 60 ∙ Ap8 = 395965,0437 – 241064,034

160 ∙ Ap8 = 154901,0097 => Ap8 = 154901,0097/160 = 968,1313 kg/ora

Bilantul termic pentru faza de racire la 30°C

D9 = 1084,3397 kg/ora

P10 = 1,0843 kg/ora

D10 = 1083,2554 kg/ora

a9 % = 0,5915 % amidon

s.u.9% = 2,7600 % s.u.

u9 % = 90,7323 % apa

z9 % = 5,9158 % zahar

t9 = 55°C

t10 = 30°C

tAp10 (1) = 15°C ; tAp10 (2) = 30°C

Qi = QD9 + QAp10 (1)

Qe = QAp10 (2) + QP10 + QD10

Cp10 = Cp9 = 3,8598 kJ/kg ∙ K

Cp10 = 5 ∙ 0,5915/100 + 4 ∙ 90,7323/100 + 3 ∙ 2,7600/100 + 2 ∙ 5,9158/100 = 3,8598 kJ/kg ∙ K

QP10 = P10 ∙ Cp10 (t10 – t0) = 1,0843 ∙ 3,8598 ∙ 30 = 125,5554 kJ/kg ∙ K

QD10 = D10 ∙ Cp10 (t10 – t0) = 1083,2554 ∙ 3,8598 ∙ 30 = 125434,4757 kJ/kg ∙ K

QAp10 (1) = Ap10 ∙ 4 (15 – 0) = 60 ∙ Ap10

QAp10 (2) = Ap10 ∙ 4 (30 – 0 ) = 120 ∙ Ap10

QD9 = D9 ∙ Cp9 (t9 – t0 ) = 1084,3397 ∙ 3,8598 ∙ 55 = 230193,3905 kJ/kg ∙ K

QD9 + QAp10 (1) = QAp10 (2) + QP10 + QD10 230193,3905 + 60 ∙ Ap10 = 120 ∙ Ap10 + 125,5554 + 125434,4757 => 120 ∙ Ap10 – 60 ∙ Ap10 = 230193,3905 – 125560,0311

60 ∙ Ap10 = 104633,3594 => Ap10 = 1743,8893 kg/ora

Bilantul termic pentru etapa de racire la 20°C

D11 = 1082,1722 kg/ora

P12 = 1,0821 kg/ora

D12 = 1081,0901 kg/ora

tAp12 (1) = 10°C; tAp12 (2) = 20°C

t12 = 20°C ; t11 = 30°C

Qi = QD11 + QAp12 (1)

Qe = QD12 + QP12 + QAp12 (2)

Cp12 = Cp11 = Cp10 = 3,8598 kJ/kg ∙ K

QD11 = D11 ∙ Cp11 (t11 – t0) = 1082,1722 ∙ 3,8598 ∙ 30 = 125309,0477 kJ/kg ∙ K

QD12 = D12 ∙ Cp12 (t12 – t0) = 1081,0901 ∙ 3,8598 ∙ 20 = 83455,8313 kJ/kg ∙ K

QP12 = P12 ∙ Cp12 ( t11 – t0) = 1,0821 ∙ 3,8598 ∙ 30 = 125,3006 kJ/kg ∙ K

QAp12 (1) = Ap12 (1) ∙ 4 ∙ 10 = 40 ∙ Ap12

QAp12 (2) = Ap12 (1) ∙ 4 ∙ 20 = 80 ∙ Ap12

QD11 + QAp12 (1) = QD12 + QP12 + QAp12 (2) 125309,0477 + 40 ∙ Ap12 = 83455,8313 + 125,3006 + 80 ∙ Ap12 => 80 ∙ Ap – 40 ∙ Ap = 125309,0477 – 83581,1319 40 ∙ Ap = 41727,9158 => Ap12 =1043,1978 kg/ora

Bilantul termic pentru faza de distilare

D13 = 1051,8971 kg/ora

Compozitia dupa fermentare:

u13 % = 93,1571 %

a13 % = 0,6073 %

s.u. % = 2,8337 %

alc.% = 2,7939 %

z % = 0,6073 %

P14 = 1,0518 kg/ora

Dborhot = 425,412 kg/ora

Compozitia borhotului:

u % = 90 %

a % = 1,5001 %

z % = 1,5001 %

s.u. % = 6,9997 %

D14 = 625,4257 kg/ora

Compozitia amestecului dupa distilare:

u % = 95,3056 %

alc.% = 4,6943 %

T14 = 80°C

T13 = 20°C

Aburul:

h″ = 3100 kJ/kg

h′ = 600 kJ/kg

tAb = 115°C

lc = 2500kJ/kg

Qi = QD13 + QAb″14

Qe = QD14 + QP14 + Qborhot + QAb′14

Cp13 = 4 ∙ 93,1571/100 + 5 ∙ 0,6073/100 + 3 ∙ 2,8337/100 + 2,5 ∙ 2,7939/100 + 2 ∙ 0,6073/100 = 3,9234 kJ/kg ∙ K

Cp borhot = 4 ∙ 90/100 + 5 ∙ 1,5001/100 + 3 ∙ 6,9997/100 + 2 ∙ 1,5001/100 = 3,9149 kJ/kg ∙ K

Cp14 = 4 ∙ 95,3056/100 + 2,5 ∙ 4,6943/100 = 3,9295 kJ/kg ∙ K

QP14 = P14 ∙ Cp14 (t13 – t0) = 1,0518 ∙ 3,9295 ∙ 20 = 82,6609 kJ/kg ∙ K

Qborhot = Dborhot ∙ Cp borhot (t14 – t0) = 425,412 ∙ 3,9149 ∙ 80 = 13235,6351 kJ/kg ∙ K

QD14 = D14 ∙ Cp14 (t14 – t0) = 625,4257 ∙ 3,9295 ∙ 80 = 196608,8230 kJ/kg ∙ K

QAb″14 = h″ ∙ DAb″14 = 3100 ∙ Ab″14

QAb′14 = h′ ∙ DAb′14 = 600 ∙ Ab′14

QD13 = D13 ∙ Cp13 (t13 – t0) = 1051,8971 ∙ 3,9234 ∙ 20 = 82540,2616 kJ/kg ∙ K

QD13 + QAb″14 = QD14 + QP14 + Qborhot + QAb′14 82540,2616 + 3100 ∙ Ab14 = 196608,8230 + 82,6609 + 13235,6351 + 600 ∙ Ab14 => 3100 ∙ Ab14 – 600 ∙ Ab14 = 209927,119 – 82540,2616 2500 ∙ Ab = 127386,8574 => Ab14 = 50,9547 kg/ora

Bilantul termic pentru faza de rafinare

D14 = 625,4257 kg/ora

Cp14 = 3,9295 kJ/kg ∙ K

t14 = 80°C

P15 = 0,6254 kg/ora

D15 = 30,5520 kg/ora

Dreziduu = 594,2476 kg/ora apa

t15 = 85°C

Aburul :

h″ = 3100 kJ/

h′ = 600kJ/kg

tAb = 115°C

Qi = QD14 + QAb″15

Qe = QD15 + QP15 + Q reziduu + QAb′15

Cp reziduu = 4 kJ/kg ∙ K

Cp15 = 2,5 kJ/kg ∙ K

QD14 = D14 ∙ Cp14 (t14 – t0) = 625,4257 ∙ 3,9295 ∙ 80 = 196608,8230 kJ/kg ∙ K

QP15 = P15 ∙ Cp14 ( t14 – t0) = 0,6254 ∙ 3,9295 ∙ 80 = 196,6007 kJ/kg ∙ K

Q reziduu = D reziduu ∙ Cp reziduu (t15 – t0) = 594,2476 ∙ 4 ∙ 85 = 202044,184 kJ/kg ∙ K

QD15 = D15 ∙ Cp15 (t15 – t0) = 30,5520 ∙ 2,5 ∙ 85 = 6492,3 kJ/kg ∙ K

QAb′15 = h′ ∙ DAb′15 = 600 ∙ Ab15

QAb″15 = h″ ∙ DAb″15 = 3100 ∙ Ab15

QD14 + QAb″15 = QD15 + QP15 + Q reziduu + QAb′15 196608,8230 + 3100 ∙ Ab15 = 6492,3 + 196,6007 + 202044,184 + 600 ∙ Ab15 => 2500 ∙ Ab15 = 208733,0847 – 196608,8230 Ab15 = 4,8497 kg/ora

Bilantul economic

Dpf = 60,8604 sticle/ora

Costul porumbului

60,8604 sticle/ora………………………….186,1111 kg/ora porumb

1 sticla/ora………………………………….X

X = 186,1111/60,8604 = 3,0579 kg/ora porumb /sticla

Pretul porumbului pentru o sticla : 3,0579 ∙ 0,35 = 1,0702 lei/sticla

Costul apei

Ab″7 = 905,5775 kg/ora

Ap8 = 968,1313 kg/ora

Ap10 = 1743,8893 kg/ora

Ap12 = 1043,1978 kg/ora

Ab14 = 50,9547 kg/ora

Ab15 = 4,8497 kg/ora

Dapa vehiculata = Ab″7 + Ap8 + Ap10 + Ap12 + Ab14 + Ab15 905,5775 + 968,1313 + 1743,8893 + 1043,1978 + 50,9547 + 4,8497 = 4716,6003 kg/ora apa

Papa = 10 % ∙ Dapa vehiculata => 0,1 ∙ 4716,6003 = 471,6600 kg/ora

Dtotal apa = 4716,6003 – 471,600 = 4244,9403 kg/ora apa

60,8604 sticle/ora…………………………………..4244,9403 kg/ora apa

1 sticla ………………………………………………..X

X = 4244,9403/60,8604 = 69,7488 kg/ora apa/sticla

Dapa/sticla = 69,7488/1000 = 0,0697 m3 apa

Costul apei : 0,0697 ∙ 2 = 0,1394 lei/sticla

Costul gazului metan

Necesarul de gaz pentru procesul tehnologic:

QAb″7 = 380342,55 kJ/kg ∙ K

QAb″14 = 3100 ∙ 50,9547 = 157959,57 kJ/kg ∙ K

QAb″15 = 3100 ∙ 4,8497 = 15034,07 kJ/kg ∙ K

Qtotal = QAb″7 + QAb″14 + QAb″15 380342,55 + 157959,57 + 15034,07 = 553336,19 kJ/ora

Pentru un randament al arderii η = 100 % se obtin datele :

35000 kJ/ora……………………..1 m3 gaz metan/ora

553336,19 kJ/ora……………….. X

X = 553336,19/35000 = 15,8096 m3/ora gaz metan

Pentru un randament al arderii η = 70 % se obtin datele :

X = 15,8096 ∙ 100/70 = 22,5840 m3/ora gaz metan

22,5840 m3/ora gaz metan…………..60,8604 sticle/ora

X m3/ora gaz metan……………………1 sticla

X = 22,5840/60,8604 = 0,3710 m3/ora gaz metan pentru o sticla

Costul gazului metan pentru o sticla : 0,3710 ∙ 0,85 = 0,3153 lei/sticla

Costurile energiei electrice

1 ora…………………………………………47,5 kW

60,8604 sticle/ora ……………………….47,5 kW

1 sticla……………………………………….X

X = 47,5/60,8604 = 0,7804 kWh/sticla

Depozitarea și conservarea cerealelor

Depozitarea porumbului este o operație costisitoare, deoarece implică imobilizarea despații, de mijloace circulante, consumuri de utilități și forță de muncă.În timpul depozitării au loc pierderi masice și de amidon, care sunt cu atât mai mari cucât este mai mare umiditatea materiei prime și temperatura de păstrare.Depozitarea porumbului se poate face în magazii cu capacitate de 1500-5000t și însilozuri, cel mai adesea metalice, cu diametrul de 6,5m și înălțime de 26 m, cu capacitate de690 t/celulă.

Pregătirea cerealelor

Pregătirea porumbului destinat fabricării alcoolului etilic constă în precurățire în vederaîndepărtării impurităților mari sau mai mici decât semințele de porumb (paie, pământ,fragmente de spic, nisip, pietre, bucăți de lemn, impurități metalice etc). Precurățirea se facecu tarare-aspiratoare (figura3.4.1.). Curățirea finală se face cu ajutorul trioarelor (cilindrice,simple-lente, rapide sau ultratrioare(figura 3.4.2.), combinate cu discuri. Impuritățile metalice

(cuie, șuruburi, sârme) se îndepărteză cu separatoare magnetice (figura 3.4.3.) după ce s-arealizat precurățirea.

Tararul: este o sită multietajată, prevăzută cu un sistem de separare a particulelor ușoare dinmasa de porumb. Separarea de impuritati se mai face si cu ajutorul separatoarelor magnetice si cu triorul rapid (separarea dupa forma)

Maruntirea materiilor prime

Această operație este necesară atunci când porumbul se prelucreză printr-unul dintre procedeele fără presiune. În acest caz mărunțirea este necesară pentru a se obține randamentemaxime în alcool, cu un consum minim de energie.Dimensiunile măcinăturii influențează temperatura de începere a gelatinizării, producția de alcool etilic și cantitatea de amidon negelatinizat.Corelația dintre dimensiunile măcinăturii și temperatura de începere a gelatinizării

O mărunțire insuficientă a materiei prime poate conduce la pierderi în alcool de pânăla 20l/tonă porumb sau chiar mai mult.Pentru mărunțitea porumbului se folosesc în practică trei grupe de procedee:-a) măcinarea uscată-b) măcinarea umedă-c) măcinarea uscată și umedă (în două trepte

Măcinarea uscată: se realizează cu o moară cu ciocane sau cu moară cu șase valțuri, apa pentru condiționare având temperatura de 30-40°C, iar durata condiționării este de 30-60 s b) Măcinarea umedă:-se poate realiza cu moară cu valțuri (o pereche) în două variante:Cu condiționarea cerealelor cu apă caldă la 50-70C, umectarea cojii ajungând la 20%; cuînmuierea cerealelor în apă timp de 10-30 min și temperatura de 30-50°C. Conținutul deumiditate a cerealelor ajunge la 20-30%.

Fierberea materiilor prime amidonoase

Fierberea porumbului

Obținerea etalonului din porumb are ca și etape recepția materiei prime, depozitarea porumbului, pregătirea materiei prime, mărunțirea materiei prime, fierberea materiei prime, gelitinizarea plămezii fluidificate, zaharizarea, prepararea drojdiilor de cultură si fermentarea plămezilor.

Boabele de porumb sunt supuse unor prelucrări speciale, cu scopul obținerii de zahăruri fermentescibile (maltoza, glucoză), pentru ca, ulterior să fie zaharificate sub acțiunea distilazei din malț (fiind necesar întâi, ca granulele de amidon )

ca granulele de amidon să fie mai întâi cleificate și solubilizate, acestea realizându-se prin fierbere.În tehnologiile moderne fierberea materiilor prime se realizează sub presiune (3-4atm). Această metodă prezintă avantajele unei bune fierberi în condiții avantajoase de consumenergetic precum și a dezagregării materiei prime prin plesnirea celulelor, datorită treceriirapide de la presiune de lucru la cea atmosferică.

Parametrii prin care se controlează fierberea sunt: temperatura, presiunea și durata defierbere.

Pentru fierberea porumbului este utilizată autoclava Henze

Zaharificarea materiilor prime

Operația se realizează cu ajutorul enzimelor de lichefiere-dextrinizare (α-amilaze).Temperatura de lichefiere-dextrinizare se alege în funcție de felul preparatelor de de α-amilază și procedeul folosit (fără presiune sau sub presiune). În primul caz se utilizează α-amilaze normale iar în cel al doilea α-amilze termostabile.Cunoaștem următoarele procedee de gelatinizare și lichefiere-zaharificare a porumbului:a) Procedee cu fierbere sub presiune a materiei primeÎn acest caz, eliberarea amidonului din materia primă și gelatinizarea (fluidificarea)acestuia în prezența apei au loc la temperaturi mai mari de 100°C. Materia primă (porumbul)se utilizează ca atare (nemăcinată) în cazul procesului discontinuu și măcinate la fierberea sub presiunea continuă. b)Procedee cu fierbere fără presiune a materiei prime-procedee, care lucrează prin infuzie: procedeul de măcinare și gelatinizare la temperaturi maimari (MMP)-procedee care lucrează cu reciclare: procedeul ci reciclare a borhotului (DMP)-procedee cu recuperarea căldurii în borhot: procedeul Westphal.

3.8. Zaharificarea

După ce amidonul din material primă a fost gelificat și solubilizat prin fierbere sub presiune, masa fiartă obținută este supusă în continuare operației de zaharificare, prin care serealizează transformarea amidonului în zahăruri fermentescibile de către drojdie.Operația de zaharificare mai este denumită și plămădire, întrucât se obține o plămadăcare conține toate componentele insolubile ale materiei prime și a malțului (suspensii,coji).Principalele metode de zaharificare sunt:-metode chimice (cu ajutorul acizilor minerali clorhidric, sulfuric);-metode enzimatice (cu ajutorul enzimelor din slad sau a preparatelor enzimatice).Zaharificarea se desfășoară în două etape: zaharificarea principală în zaharificator șizaharificarea secundară în timpul plămădirii.Pentru a realiza o zaharificare corespunzătoare, trebuie să respecte temperaturile optimeridicate, prin care se urmărește protejarea amilazei.Transformările care au loc la zaharificare

Acțiunea de zaharificare a malțului verde se datorează conținutului său în enzimeamilolitice, în principal α si β–amilaza, care acționează asupra celor două componente aleamidonului solubil (amiloza și amilopectina) pe care la transformă în zahărurifermentescibile.α-amilaza are o capacitate foarte mare de fluidificare și o capacitate relative scazută dezaharificare, caracterizându-se în special prin formarea de dextrine și în mai mică măsură demaltoză.β-amilaza se caracterizează, dimpotrivă, printr-o putere de fluidizare slabă, în schimb printr-o mare capacitate de zaharificare, formând în cea mai mare parte maltoza.La zaharificare trebuie să se țină seamă de condițiile optime de temperatură și pH necesare pentru cele două enzime, cât și de termorezistența lor.

Zaharificatorul

:La construirea zaharificatorului se urmărește asigurarea următoarelor condiții: volumsuficient, evacuarea corespunzătoare a aburului în timpul golirii fierbătoarelor, agitareacorespunzătoare a plămezii, răcirea rapidă a plămezii, curățirea și dezinfectarea ușoară.Zaharificarea se aplică în general unul din următoarele procedee:-zaharificarea în timpul descărcării fierbătorului-zaharificarea după descărcarea fierbătoarelor la 60-61°C sau la 57°C

Procesul tehnologic de zaharificare a plămezilor de cereale

Fermentarea plămezilor se realizează cu ajutorul drojdiilor, care datorită complexuluienzimatic conținut, transformă zahărul din plămadă în alcool etilic și CO2

Drojdiile utilizate trebuie să îndeplinească următoarele condiții: să aibă o puterealcooligenă ridicată, să se poată acomoda la plămezile acide din porumb, să declanșeze rapidfermentația, să formeze o cantitate redusă de spumă la fermentare și să producă o cantitate câtmai mică de hidrogen sulfurat și alte substanțe de gust și aromă nedorite.Drojdiile utilizate la fermentarea plămezilor din industria alcoolului se pot folosi subformă de:- drojdii lichide (cultivate în fabrică)- drojdii uscate- drojdii comprimate (drojdia de panificație)Pentru realizarea de randamente superioare s-a impus obținerea de mutanți prin utilizareade agenți chimici. Aceste tulpini conțin ADN modificat mitocondrial și este inhibată producțiade enzime necesare pentru metabolismul aerob. Sub aspectul capacității de fermentare, drojdia pentru alcool trebuie să fermenteze cât mai complet glucidele din plămezi, într-un timp câtmai scurt, deci cu o viteză mare, pentru ca procesul de fermentare să fie rentabil. Cultura de producție se obține pe plămezi speciale pentru drojdie, preparate din materii primeamidonoase de calitate, prelucrate hidrotermic și zaharificate. Plămezile speciale, în vedereacreării unor condiții de dezvoltare selectivă numai a drojdiilor de cultură, se acidifică prinadaos de acid sulfuric sau prin acidulare biologică prin fermentație lacticã. În ultimul timp auapărut o serie de preparate comerciale de drojdie uscată ce pot fi utilizate drept culturi starter la fabricarea alcoolului care prezintă anumite avantaje în utilizarea lor:- o pornire rapidă a fermentației- un randament optim de transformare a zahărului în alcool- o calitate constantă a produsului obținut.Doza de drojdie uscată este de 10-20 g/hl plămadă, un gram de preparat conținând 20-25×10

9

celulede drojdie. Preparatul uscat, după o scurtă fază de hidratare, se introduce în plămadazaharificată în care trebuie să se distribuie cât mai uniform, pentru ca fermentația să porneascăîn întreaga masă de plămadă. Cercetările efectuate în industria alcoolului au condus lautilizarea drojdiilor imobilizate, realizându-se o creștere cu 20-25% a producției de alcool.Imobilizarea celulelor de drojdie se face prin înglobarea lor în geluri de diferite naturi, carereprezintă materiale inerte în raport cu produsele din mediu.

La pregătirea plămezii de drojdie deosebim două procedee principale:- procedeul clasic- procedeul simplificat cu acid sulfuricProcedeul clasic. Acest procedeu se caracterizează prin scoaterea unei porțiuni din plămadadulce (5-10%) și pregătirea ei în mod special pentru cultivarea drojdiei prin acidulare și adaosde substanțe nutritive. Pregătirea plămezii de drojdie cuprinde trei faze principale: prepararea plămezii speciale, acidularea plămezii speciale, prefermentarea.Porțiunea de plămadă dulce (5-10%), adusă din plămada zaharificată se filtreazã și seadaugă circa 10% la prelucrarea porumbului, pentru îmbogățirea ei în substanțe nutritive. Sezaharifică apoi plămada timp de 60 minute la 60-62ºC și se răcește rapid la temperatura deînsămânțare cu drojdii de 28-30ºC. Plămada astfel obținută are o concentrație de 20-22ºBllg.Acidularea plămezii speciale se poate face cu acizi organici sau anorganici.Caracteristic pentru procedeul clasic este acidularea prin fermentație lactică a plămeziispeciale timp de 20-24 ore la temperatura de 50-55ºC prin însămânțare cu Bacillus Delbrücki.Prin acidulare trebuie să se ajungă în plămadă la o aciditate de 1,8-2ºT. După acidulare plămada specială se răcește repede la temperatura de 28-30ºC, la care se face însămânțarea cudrojdii. La prefermentare, plămada specială acidulată și răcită se însămânțează apoi cu ocultură pură de laborator (circa 5 litri), obținută prin multiplicarea drojdiei în condiții sterile.În timpul prefermentării drojdia se multiplică de circa 7 ori, formându-se 7-8% alcool vol.,astfel încât gradul Balling al plămezii speciale scade de la valoarea inițială de 20ºBllg la 5-6ºBllg.Durata prefermentării este de 20-24 ore.Procedeul simplificat cu acid sulfuric. După acest procedeu pregătirea plămezii de drojdie seface astfel: o porțiune mică(4-5%) din plămada principală se însămânțează cu o cultură purăde drojdie obținută în laborator, se acidulează cu acid sulfuric până la pH 3,5 și se prefermentează timp de 20-24 ore la temperatura de 26-28ºC. Plămada de drojdie astfelobținută, cu un extract de 6-8ºBllg servește apoi pentru însămânțarea plămezii dulci răcită la30ºC.

Procesul de fermantare a plămezii are rolul de a realiza transformarea totală a zahăruluifermentescibil de către drojdii în alcool și bioxid de carbon (ca produse principale). 

Pentru fermantarea plămezilor dulci (zaharificate) se utilizează drojdii lichide cultivate înfabrică, drojdie uscată și drojdie comprimată.Fermentarea alcoolică este influențată de: concentrația plămezii în zahărurifermentescibile; durata de fermantație; puritatea microbiologică a plămezilor; concentrațiaalcoolului etilic acumulat (toleranța în alcool a drojdiilor); prezența/absența oxigenului; pH-ul plămezii (optim 4-6); temperatura plămezilor (optim 30-35°C); conținutul în substanțenutritive și biostimulatoare din plămadă; prezența/absența compușilor inhibitori.Sistemele de fermantare pot fi: fermentare discontinuă (batch); fermentație discontinuă cualimentare (fed batch); fermentare continuă; fermentare continuă cu recirculare de biomasă(borhot).În marea majoritate a fabricilor mici și mijlocii se practică fermentarea discontinuă caredurează circa 72 ore și cuprinde 3 faze:-faza inițială, circa 22 ore;-faza principală, circa 18 ore-faza finală, circa 32 oreSe utilizează fermentator cilindro-conic, cu un volum 10m³. Pentru prevenirea creșterii

˃

 temperaturii în timpul fermentării, fermantatorul este răcit fie prin stropire cu apă (de sus în jos) sau prin intermediul serpentinelor submerse, respectiv prin circularea plămezii prinschimbătoare de căldură exterioare.Pentru scurtarea duratei de fermentare până la 48 h, se pot folosi următoarele metode:-pornirea fermentației la temperaturi mai ridicate (35-36°C) prin care faza inițială este redusăla 4-6 ore-folosirea de borhot lichid recirculat (maxim 60%) la obținerea plămezii prin care sedeclanșează mai rapid fermentația , scurtându-se faza inițială până la 2-3 ore-reutilizarea în proporție de 60-70% a drojdiei de fermentare prin separarea acesteia din plămadă fermentată-folosirea unei cantități mai mari de plămadă de drojdie de 10-15%-folosirea preparatelor enzimatice care să zaharifice complet amidonul (fără formare dedextrine limită), susținându-se astfel faza finală a fermentațieÎn cazul folosirii procedeului cu recirculare a borhotului, extractul real al plămeziifermentate crește treptat odată cu creșterea numărului de recirculări.La fermentarea plămezilor dulci, foarte important este controlul microbiologic alacestora, deoarece prezența microorganismelor de infecție conduce la consum de zahăr pentrumetabolismul propriu, iar prin acizi organici formați (lactic, butiric, etc.) inhibă activitatea

Controlul zaharificării

Plămezile se controlează și în ceea ce privește numărul și starea fiziologică adrojdiilor.Plămada de drojdie trebuie să conțină (50-300)*106celule/ml plămadă, valori sub50*106celule/ml denotând o multiplicare slabă a drojdiilor. Concentrația drojdiilor din plămadă principală se determină numai după prima zi de fermentare, deoarece ulterior are loco sedimentare a drojdiilor în tancurile de fermentare. Drojdiile cu o bună stare fiziologică nutrebuie să conțină mai mult decât 5% celule moarte.Principalul utilaj folosit pentru fermentare este linul de fermentare

Răcirea se realizează prin stropirea în exterior a pereților în cazul linurilor cilindriceverticale și de volum redus sau prin serpentine care se montează în interiorul linurilor defermentare de mare capacitate.Bioxidul de carbon care se degajă din plămadă în timpul fermentării antrenează șialcool. Pentru recuperarea acestui alcool, în sala de fermentare se montează aparate numiterecupeatoare de bioxid de carbon.

Distilarea

Plămada fermantată este un sistem dispers în care în soluția apoasă alcoolică se află însuspensie substanțe provenite din materiile prime, auxiliare și drojdii. Concentrația alcoolică a plămezii fermentate variază între 6-12% volume în funcție de materia primă utilizată și procesul tehnologic aplicat. Separarea alcoolului etilic din acest amestec binar (alcool-apă) se bazează pe diferența de volatilitate dintre alcool și apă, operația fiind denumită distilare

Prin distilare se extrag din plămada fermentată alcoolul și alte substanțe volatile(aldehide, esteri, alcooli superiori, furfural, acizi volatili) sub formă de vapori cu ajutorulcăldurii. Vaporii de alcool sunt condensați prin răcire cu apă și aduși în stare lichidă. Rezidulce rămâne după separarea alcoolului se numește borhot.Pentru a obține un produs cu un conținut ridicat în alcool sunt necesare distilărirepetate și odată cu creșterea conținutului în alcool al lichidului supus distilării se realizează oconcentrare din ce în ce mai redusă până în momentul în care se ajunge la așa numitul punctazeotropic, din care nu se mai poate realiza în continuare o concentrare prin distilare. Pentruamestecul de alcool etilic și apă acest punct azeotropic corespunde unei concentrații alcoolicede 97,17%vol. sau 95,57% masic. Din acest motiv, pe calea distilării repetate se poate obțineun alcool cu concentrația maximă în alcool de 97,2% vol.În afară de alcool și apă prin distilarea plămezii fermentate trec în distilat și altesubstanțe volatile conținute, cum ar aldehide, esteri, alcooli superiori, acizi volatili, alcoolmetilic, ș.a., care îi conferă un gust și un miros neplăcut, astfel încât se obține așa numitulalcool brut, care trebuie purificat în continuare prin operația de rafinare.

 Instalații de distilare

: -cu funcționare periodică-cu funcționare continuă:-cu două coloane suprapuse-cu două coloane alăturateDintre aceștia în cazul porumbului cel mai frecvent utilizat este instalația de distilare cu 2 coloane suprapuse

Fucționarea instalației de distilare: Cu ajutorul pompei cu piston 1 plămada fermentată esteintrodusă în deflegmatorul 4 al coloanei de distilare 2 unde se preîncălzește până în apropierea punctului de fierbere pe seama vaporilor alcoolici care se condensează parțial în deflegmator.Plămada preîncălzită se introduce apoi pe talerul superior al coloanei, plămada este încălzităla bază cu abur direct, în care se realizează epuizarea plămezii în alcool, rezultând pe la parteainferioară borhot, care este evacuat din coloană cu ajutorul regulatorului de borhot 3.Vaporii alcoolici rezultați din coloana de plămadă, care este prevăzută cu 12-16 talerecu clopote, trec apoi în coloana de concentrare, prevăzută de obicei cu talere cu site, în care serealizează concentrarea vaporilor de alcool brut. Vaporii de alcool brut trec apoi îndeflegmatorul 4, în care se realizeazã o condensare parțială a componentului mai puțin volatil, pe seama plămezii care se preîncălzește și eventual a apei de răcire. În acest fel deflegmatorulrealizează o concentrare suplimentară a vaporilor prin condensarea componentului mai puținvolatil care se reîntorc în coloană sub formă de reflux extern printr-o conductă specială.Vaporii de alcool brut deflegmați sunt trecuți apoi în condensatorul răcitor 5, în care seface condensarea în partea superioară multitubulară și răcirea în partea inferioară, alcoolul brut circulând prin serpentină. În scopul economisirii de apă de răcire, aceasta trece încontinuare la răcirea deflegmatorului 4.Alcoolul brut obținut, cu o concentrație alcoolică de 80-85% vol., este trecut apoi lafelinarul de control 6, unde se poate citi tăria alcoolică și temperatura cu ajutorul unuitermoalcoolmetru și în continuare în filtrul de alcool, unde se separă pe bază de diferență dedensitate impuritățile mecanice din alcool. Separarea acestor impurități cât și omogenizareacare se realizează în filtru sunt necesare pentru operația următoare de măsurare a cantității șiconcentrației alcoolului brut, care se realizează cu ajutorul unui aparat special de control. Dela aparatul de control alcoolul brut este trecut prin conducte la rezervorul de colectare aalcoolului brut.Această instalație cu coloanele suprapuse are avantajul că se manipulează mai ușor,deoarece extragerea alcoolului și concentrarea lui se fac într-o singură instalație, iar consumulde abur și pierderile în alcool sunt mai mici. Datorită acestor avantaje este instalația cea mairăspândită de distilare.Ca dezavantaje s-ar putea menționa înălțimea mare a instalației cât și faptul că seobține un borhot mai diluat, cu gust mai puțin plăcut, deoarece refluxul de la deflegmator curge prin coloană și diluează suplimentar borhotul

Rafinarea alcoolului brut

Procesul de rafinare a alcoolului are drept scop eliberarea alcoolului brut rezultat ladistilare de substanțele străine care-l însoțesc și concentrarea alcoolului etilic. Alcoolul brutare o concentrație alcoolică de 80-85% vol. alc. și conține o serie de impurități (aldehide,esteri, alcooli superiori, acizi volatili, baze azotate, amoniac, amine) provenite din plămadafermentată sau formate în timpul distilării.Îndepărtarea acestor impurități se face:-prin rafinare chimică;-prin rafinare fizică sau rectificare

Obținerea alcoolului în sistem tradițional

Calitatea produsului prim depinde foarte mult de către calitatea materiei prime folosite în etapa de fermentare și distilare. Dintre speciile de materiale prime folosite, prunul reprezintă primul loc, ca materie primă de obținere a țuicii, datorită conținutului ridicat de glucide.

Cele mai mari zone producătoare de țuică sunt reprezentate de către partea de N, N-V a țării (Satu Mare, Maramures, Sălaj, Bihor). Producția de fructe pentru obținerea pălincii se face și datorită altitudinii zonelor înalte și deluroase, astfel se explică neexistența culturilor de pruni în zonele de câmpie.

Cantități mai mici de țuică se pot obține și din alte fructe ca și: mere, pere, cireșe, piersici, gutui, dar de asemenea și din fermentarea cerealelor.

Principalul fruct folosit ca și materie primă

Prunele

Datorită conținutului de glucide, prunele reprezintă fructele cele mai des folosite și care în același timp dau adevarata țuica naturală. Cantitatea de glucide variază în funcție de specia fructelor, astfel există mai multe soiuri cu proporții diferite de glucide: de la 7.25 la 15.95%. Există mai multe tipuri de soiuri de prune folosite: Tuleu gras, în medie de 12.54%, Anna Spath – 12.71%, de Bistrița 11.6%, dar soiul autohton folosit este Gras românesc.

Recoltarea fructelor folosite în obținerea rachiurilor naturale

În obținerea unei mai bune cantități de producție este foarte important ca fructele să fie cât mai coapte, cu un conținut ridicat de zahăr, astfel recoltarea fructelor se face atunci când acestea au înmagazinat o cantitate maximă de glucide. Trebuie cunoscută acest nivel maxim de glucide deoarece la o supramaturare, fructele pierd din apă și se uscă. Toamna, recoltarea poate fi amânată, dar tebuie luat în considerare faptul că fructele coapte în contact cu ploaia-apa se creapă și sunt invadate de către mucegaiuri. Drept urmare este foarte important recoltarea optimă a fructelor pentru o mai bună obținere a unui produs finit calitativ.

Metodele de recoltare pot fi automatizate, folosind scuturatorul de fructe, sau la nivelul micilor gospodării, manual prin scuturarea fructelor.

Mașinile de recoltare automatizată, recoltatoare-vibratoare sunt conținute de către un scuturător, acționat de la tractor, fixat pe trunchiul copacului prin care se transmit niște vibrații, facilitând căderea prunelor. Căderea fructelor va avea loc într-o vas colector în formă de pâlnie, de unde, fructele sunt vor ajunge in mijloacele de transport.

Pentru o mai buna calitate a rachiului obținut, este recomandat ca fructele sanatoase să fie separate de cele vătamate (calitatea fructelor stricate este deteriorată de către activitatea unor specii de microorganisme), randamentul în rachiu scăzând cu până la 25%.

Totodată este bine ca recoltarea fructelor să se facă dimineața sau seara, când temperatura este mai scăzută decât cea a fructelor, acestea fiind rău purtătoare de căldură, răcindu-se și încălzindu-se mai greu.

Alte surse de materii prime pot fi: fructe căzute la recoltare, resturi de pulpă, subproduse rezultate de la vinificație, cereale, alte fructe.

Compoziția chimică a materiei prime

În vederea obținerii unei producții de calitate este important calitatea materiei prime, și anume componentele chimice formate în timpul dezvoltării fructelor. În celulele parenchimatice, odata cu maturarea fructelor, se găsesc o serie de substanțe ca: glucide, proteine, acizi, vitamine, lipide.

Glucidele au un rol important în obținerea rachiurilor naturale, prin fermentarea lor rezultă alcoolul etilic. Hexozele (D-glucoza, D-fructoza) reprezintă una dintre monoglucidele prezente în materia primă, dintre oligoglucide-zaharoza.

Glucoza (dextroza), este direct fermentescibilă și ușor de metabolizat de către drojdii în timpul fermentației, în această etapă glucoza se transformă în alcool etilic și dioxid de carbon.

Fructoza, zahărul din fructe se dizolvă destul de ușor în apă rezultând un sirop plăcut, în perioada fermentării comportându-se la fel ca și glucoza.

Zaharoza este un dizaharid format dintr-o moleculă de D-glucoză și D-fructoză și nu fermentează. În prezența acizilor, prin invertire reiese o cantitate egală de fructoză și glucoză și zaharuri fermentescibile.

Conținutul în glucoză și fructoză depinde de soi, la începutul maturării fiind mare, urmând ca la maturitatea deplină să fie un raport egală cu 1. Totodată conținutul fructelor în glucide este determinat și de condițiile agroclimatice, prezența ploilor frecvente duc la scăderea în glucide a fructelor.

În figura de mai jos se poate analiza conținutul unor fructe in glucide. După cum poate fi observat, prunele, după cireșe au cel mai mare conținut de glucoză (2.74%), un conținut destul de ridicat de fructoză: 2.06% și un conținut destul de ridicat de zaharoză de 2.78%

Acizii organici

În compoziția prunelor se afirmă prezența acidului oxalic, acidul malic și acidul citric, aceștia fiind neuniform repartizați în fructe.

Acidul malic este des întâlnit în prune, dând un gust astringent, acumulându-se în cantități mari la începutul maturării, urmând o scădere a acestuia.

Acidul citric se găsește și în prune, cantitatea maximă fiind în lămâi, rolul acestuia este de a interveni în degradarea oxidativă a glucidelor.

Subtanțele pectice sunt localizate în pereții celulelor fructelor, având rol structural și de rezistență. Aceste substanțe au un rol important în conținutul în alcool metilic al fructelor distilate.

Proteinele sunt formate din mai multe lanțuri de aminoacizi, prezenșa acestora în fructe este foarte scăzută.

Fructele crude sunt foarte bogate în taninuri, nivelul taninurilor scade odata cu maturitatea fructelor. Un conținut ridicat în tanin presupune un fruct crud, acest conținut poate încetini desfășurarea normală a fermentației.

Substanțele odorante dau aroma și mirosul caracteristic al fructelor, acestea dau distilatelor un gust plăcut.

CAPITOLUL II

Fabricarea spirtului din cereale a constituit întotdeauna o problemă cu consecințeecologice nefavorabile. Până la 1989. a existat o rezolvare firească și benefică din toate punctele de vedere prin aceea că borhotul a fost utilizat integral ca furaj pentru animale, ceeace fapt și era, fiind transformat astfel în carne și lapte. Odată cu desființarea masivă a marilor complexe zootehnice această posibilitate a dispărut iar producătorii de spirt se confruntă cumari probleme în raport cu legislația de mediu.

ORDIN   Nr. 139 din 23 decembrie 2004

privind aprobarea Normei sanitare veterinare si pentru siguranta alimentelor privind procedura de aprobare sanitara veterinara si pentru siguranta alimentelor a activitatilor desfasurate de persoanele juridice definite conform art. 2 din Legea nr. 359/2004, cu modificarile si completarile ulterioare*)

ACT EMIS DE: AUTORITATEA NATIONALA SANITARA VETERINARA SI PENTRU SIGURANTA ALIMENTELOR

ACT PUBLICAT IN: MONITORUL OFICIAL  NR. 107 bis din  2 februarie 2005

XIV. Activitati de fabricare a bauturilor

    1. Unitati pentru fabricarea bauturilor alcoolice distilate – unitate cu spatii, dotari si instalatii adecvate pentru receptia, depozitarea materiilor prime si semifabricatelor si fabricarea de bauturi alcoolice distilate: whisky, coniac, gin, lichioruri, precum si spatii adecvate pentru imbutelierea, depozitarea si livrarea acestora.
    2. Unitati pentru fabricarea alcoolului etilic de fermentatie – unitate cu spatii, dotari si instalatii adecvate pentru receptia, depozitarea materiilor prime, semifabricatelor si prelucrarea acestora in vederea obtinerii de alcool etilic de fermentatie si a alcoolurilor neutre, precum si spatii adecvate pentru imbutelierea, depozitarea si livrarea acestora.

1591   Fabricarea bauturilor alcoolice         Unitate pentru fabricarea
            distilate                               bauturilor alcoolice
                                                    distilate
     1592   Fabricarea alcoolului etilic de         Unitate pentru fabricarea
            fermentatie                             alcoolului etilic de
                                                    fermentatie

CAPITOLUL III

CERCETĂRI PROPRII

Scopul și obiectivele

În această parte a lucrării se va realiza o analiză comparativă a țuicii obținute în sistem industrial/ sistem tradițional. Această analiză are scopul de a prezenta diferențele în calitatea, tăria și nivelul la care au fost respectate normele de igienă și securitate a consumatorului în procesul de producție a acestei băuturi alcoolice.

Cadrul organizatoric

Se va realiza un studiu de caz folosind ca și fabrică de producție Scandic distilleries. Fabrica este proiectată să funcționeze după procedeul de fermentare continuă Vogelbusch, fiind amplasată în județul Bihor, localitatea Drăgănești. Capacitatea de producție proiectatǎ este de 60.000 Labs alcool/zi.

Unul din punctele forte este funcționarea continuă și nu în sarje precum și sistemul modern de distilare care este economic deoarece se încălzesc cu abur doar 3 coloane, restul fiind încălzite prin schimbătoare de căldura tubulare sau în plăci tip Alfa-Laval de la diferitele tipuri de alcooli ai celor 3 coloane. Un alt punct forte este ultima coloană de distilare care extrage ultimele urme de metanol astfel încât alcoolul este foarte pur.

Metode de analiză

Determinarea tăriei țuicii obținute în sistem traditional a fost realizat în 2014, în cadrul laboratorului de biochimie agroalimentară a Facultății de Protecției Mediului, Universitatea din Oradea. În determinarea calității țuicii obținute în sistem tradițional vor exista mai puțini indicatori, existând doar o apreciere senzorială și o estimare a tăriei produsului obținut.

Totodată, va fi analizată producția în sistem industrial al distilatului de prune, folosind tehnologia de producție a Scandic distleries. Pentru determinarea calității țuicii de prune obținute în sistem industrial, au fost folosite mai multe instrumente pentru a determina produșii secundari negativi consumului, respectarea normelor de igienă, determinarea tăriei pălincii de prune.

Folosind cele două tehnologii de obținere a alcoolului din prune, va fi realizată analiza propusă.

Studiu de caz: Scandic Distlileries

Etapele procesului tehnologic

Materia primă, porumbul, provine din Romȃnia, în cea mai mare parte din vestul țării. După recepția cantitativă și calitativă, este trecut prin mașina de curățire după care se depozitează în 4 silozuri de cȃte 2.500 To .

Măcinare

Din silozuri porumbul este trimis la moară unde are loc măcinarea acestuia cu o moară cu ciocane. Măcinișul după moară este trecut printr-o sită plană vibratoare care-l împarte în cernut și refuz. Refuzul este reintrodus la măcinare, iar cernutul este folosit în proces. Moara macină până la 7 To/h porumb sau grâu.

Materia primă utilizată în obținerea alcoolului este porumbul și grâul. Prin hidroliza enzimatică și apoi fermentare, amidonul din porumb se transformă în alcool.

Pe lângă 57% amidon, porumbul mai conține ~ 9% proteine, ~ 4% grăsimi și ~ 1,5% săruri minerale. Granulația optimă a făinii este de 0,6 – 0,3 mm.

Lichifiere. Zaharizare

Făina de porumb rezultată de la măcinare este cântărită cu un cântar bandă, de unde cade într-un conveior de amestec unde este amestecată cu apă caldă. Debitul de apă caldă se reglează automat cu ajutorul unei valve automate, aflată pe traseul de apă caldă.

Raportul apă – făină de 3:1 se poate regla foarte exact, putându-se stabili un raport optim între ele astfel încȃt substanța uscată a plămezii să fie constantă în jurul valorii de 27%.

Amestecul de făină și apă ajunge în tancul de lichefiere, tanc în care acest amestec este încălzit cu abur până la temperatura de gelificare a amidonului (90ºC). Pentru omogenizarea amestecului din tanc acesta este recirculat permanent și amestecat cu ajutorul unui agitator. Tot aici se introduce preparatul enzimatic de tip alfa-amilază Termamyl folosit pentru lichefierea amidonului. Procesul este controlat prin luarea de probe și verificarea substanței uscate și a pH-ului.

Zaharificarea substratului are loc în două tancuri de zaharificare. Tancurile sunt prevăzute cu agitatoare și pompe pentru recirculare, pentru o bună omogenizare. Temperatura de lucru în zaharificare este de ~ 60ºC. pH-ul optim este 4,5 ± 0,5.

Enzimele în această etapă asigură hidroliza dextrinelor cu formarea zaharurilor fermentescibile. Procesul de zaharificare este controlat prin luarea din oră în oră de probe și determinarea gradelor Bx și pH – ului.

Substratul zaharificat este trimis la fermentare.

Fermentarea

Fermentarea este continuă realizându-se în cinci fermentatoare. Substratul fermentat trece în mod continuu dintr-un fermentator în altul asigurându-se astfel fluxul continuu la fermentare. Fermentarea are loc la 28 – 32ºC și durează 72 de ore.

Reglarea temperaturii la fermentatoare se realizează automat.

Tot în cadrul secției de fermentare avem un prefermentator unde are loc înmulțirea drojdiei necesară pentru fermentare. Aici substratul este aerat pentru formarea biomasei de drojdie. Din prefermentator se introduce continuu biomasă în primul fermentator unde se continuă înmulțirea drojdiei prin aerarea substratului. Fermentarea anaerobă are loc în celelalte fermentatoare

Se monitorizează concentrația de zahăr rezidual din fermentatoare și concentrația alcoolică.

Substratul fermentat trece în tancul intermediar de unde este alimentată distilăria.

Distilarea

Substratul fermentat cu un conținut de alcool de 9 – 10% v/v este introdus în prima coloană de distilare unde are loc separarea alcoolului de substrat, acesta din urmă

părăsește coloana epuizat de alcool și constituie borhotul.

Alcoolul brut, încă din această fază, este separat în două fracțiuni, unul obținut din vârful coloanei, mai bogat în frunți, și unul obținut de la partea superioară a coloanei. Cele două fracțiuni în continuare urmează căi diferite de distilare în funcție de conținutul în alcool etilic..

Borhotul epuizat în alcool trece prin faza de evaporare și centrifugare, apoi este uscat (umiditatea este de max. 10%).

Rectificarea

Rectificarea alcoolului brut are loc în cinci coloane de distilare prevăzute cu talere, indicatoare de nivel, presiune și temperatură..

Trei din aceste coloane funcționează la presiunea de 3 – 4 bari, o coloană funcționează la presiune atmosferică, iar alta la depresiune. Vacuumul este asigurat de o pompă de vid.

Alcoolul rectificat în coloana de rectificare trece în ultima coloană special concepută pentru a îndepărta urmele de metanol, apoi este răcit în două trepte de răcitoare în plăci și se stochează în tancuri din oțel inoxidabil alimentar. Alcoolul rafinat se obține la o concentrație alcoolică de 96,3 ± 0,3% V/V

Toți parametrii procesului tehnologic, începând de la procesul de lichefiere și până la stocare sunt urmăriți pe monitoarele calculatoarelor din camera de comandă, loc de unde se controlează întregul proces.

Alcoolul etilic final se transferă spre liniile de îmbuteliere unde se prepară cu apă demineralizată și diverse arome și alte ingrediente pentru obținerea băuturilor alcoolice. Liniile de îmbuteliere marca Krones – Germania sunt moderne, automatizate și de mare capacitate.

Borhotul rezultat după distilare este centrifugat și apoi uscat într-un uscător de abur tubular produsul astfel obținut este hranǎ pentru animale. Umiditatea maximǎ a acestuia este de 10%, se păstrează în silozuri metalice.

Prin tehnologia de obținere a borhotului uscat – Substanță proteică uscată – se valorifică aceste componente valoroase din porumb și rezultă un produs cu o valoare proteică ridicată:

proteină, min. 26%

grăsimi, min. 7%

De asemenea borhotul uscat are o valoare energetică ridicată ( 4.200 kcal/kg ) putȃnd fi utilizat și ca biomasă în cazane de producere a aburului.

Apele uzate generate sunt dirijate către o stație de epurare modernă cu două trepte ( aerobă și anaerobă ) care produce biogaz.

Standardele de calitate implementate sunt: sistemul de management al calității ISO 9001:2008 și standardele de siguranță al alimentului HACCP și ISO 22000.

CAPITOLUL IV

REZULTATE ȘI DISCUȚII

Conform analizei realizată pălincii de prune obținute în sistem tradițional, la 22°C, a fost obținut 49.5% vol. În practică, volumul de alcool din pălinca de prune este măsurat la 20 °C, cu fiecare grad peste scade tăria alcoolului, după cum demonstrează și tabelul de mai jos:

Tabel IV.1 Determinarea volumului de alcool în funcție de diferite măsurători

În cazul producției tradiționale de țuică de prune, producătorii nu folosesc nici un intrument pentru a verifica calitatea produsului obținut, singura cale este cea senzorială.

Miros:

Mirosul dă aroma produsului obținut, aroma specifică de prune, în cazul pălincii de prune, si alte arome, în cazul distilatelor obținute din alte fructe/cereale.

Gust

Un produs obținut în condiții de respectare a calității, poate influența gustul, calitatea produsului final. Modificarea negativă în gust stă în timpul ciclului de producției, când dintr-o lipsă de neatenție, se poate arde borhotul, dând palincii un gust ars.

CONCLUZII:

Industria spirtului ocupă un loc importantîn cadrul industriei fermentative prelucrătoare dematerii prime agricole vegetale (cartofi, cereale,melasa)

Aceste industrii se bazează pe însușireaunor microorganisme (drojdii selecționate) care prin enzimele ce le conțin, transformă substanțele utile din materii prime prelucrate, înanumite condiții tehnologice, în alcool sau masă de drojdii ca produse principale și dioxid decarbon ca produs secundar.

Pe plan mondial cea mai mare parte de alcool se obține prin fermentarea materilor  prime, cel mai frecvent folosite fiind: melasa, cereale (porumb), cartofi, sfeclă de zahăr etc.Pe cale industrială alcoolul se obține din gaze naturale fiind întrebuințate în scopuritehnice. Industria alcoolului valorifică importante cantități de pierderi agricole alterate ex:(porumb necopt, cereale depreciate și melasă rezultată de la fabricile de zahăr).Pentru a obține 1000 kg de alcool etilic este necesar 6091,91 kg porumb, se consumă8969 kW energie electrică, 65,13 m3gaz metan și 754,49 m 3apă.Conform calculelor mele economice prețul unei sticle de 0,5 l alcool etilic va deveni7,29 lei+adaosul comercial.

Corpul uman este afectat de acțiunea alcoolului etilic în 2 moduri:

Intră în contact cu gura, esofagul, stomacul și intestinele, având o acțiune iritantă și anesteziantă (cauzând lipsa senzației de durere cu sau fără pierderea conștiinței);

Doar 20% din cantitatea de alcool etilic ingerată este absorbită in stomac, restul de 80% fiind absorbită prin pereții intestinali direct în sânge, ajungând în fiecare celulă a corpului.

Fiecare rație de alcool etilic produce o intoxicare, alcoolul încetinind funcționarea celulelor și a organelor până când ajung să își desfășoare activitatea cu mult mai puțină eficiență. El afectează creierul, intervenind în activitatea centrilor care coordonează echilibrul, percepția, vorbirea și gândirea. Astfel, alcoolul etilic produce dificultăți de vorbire și erori în procesul de gândire, fiind afectați centrii coordinării și apărând simptomele clasice: mersul împleticit și căzăturile.

În mod paradoxal, deși încetinește funcțiile organismului, alcoolul etilic duce la dispariția inhibițiilor. De aceea, emoțiile sunt exprimate mult mai ușor, deoarece acea parte a creierului care ne ajută să ne controlăm comportamentul este scoasă din funcție sau se relaxează excesiv astfel încât emoțiile devin exagerate. Dacă se consumă îndeajuns de mult alcool etilic, persoana va adormi sau, în cazuri extreme, va intra în comă.

Consumarea alcoolului etilic în cantități mari mărește riscul apariției cancerului gurii, limbii, faringelui, laringelui, esofagului și stomacului, probabil datorită acțiunii sale iritante. De asemenea, bolile ficatului cauzate de excesul de alcool etilic include inflamarea acestuia, hepatita, ciroza și cancerul. Lipsa acută de anevrină (vitamina B1) poate cauza atacuri de cord combinate cu edeme pulmonare (colectarea de lichid în țesuturi).

Bibliografie:

Andreea Nicoleta Neacșu-Merceologie alimentară, 2012, Editura Universității Transilvaniadin Brașov

2. Constantin Banu-Tratat de industria alimentară, 2009, Editura ASAB București

3. Katherin I, Valorificarea superioară a porumbului, Informații tecnico-economice, COCB nr.9, 1986

4. Manualul inginerului din industria alimentară, 1968, Edituta Tehnică București

5. Nicolae Țane-Mașini și instalații pentru produse de origine vegetală Vol.1, 1998, EdituraUniversității Transilvania din Brașov

http://www.gradinamea.ro/Prunul_3319_548_1.html

http://www.revista-ferma.ro/articole-apicultura/plante-melifere-care-infloresc-in-aprilie-si-mai.html

http://www.ziare.com/stiri/eveniment/palinca-de-salaj-e-marca-inregistrata-1070897 Marti, 25 Ianuarie 2011

http://nutritiondata.self.com/facts/fruits-and-fruit-juices/2032/2#ixzz2smJ71WTK

http://nutritiondata.self.com/facts/fruits-and-fruit-juices/2032/2

http://www.whfoods.com/genpage.php?tname=foodspice&dbid=35

http://www.palinkanemzetitanacs.hu/en/production-palinka

http://ec.europa.eu/transparency/regdoc/rep/1/2010/RO/1-2010-337-RO-F1-1.Pdf

http://www.scritub.com/economie/Industria-alcoolului1511514223.php

http://www.legex.ro/Ordin-139-2004-42393.aspx

http://chimie-biologie.ubm.ro/Cursuri%20on-line/MODORAN%20DOREL/Tehnologia%20Alcoolului%20si%20a%20Drojdiei.pdf

Bibliografie:

Andreea Nicoleta Neacșu-Merceologie alimentară, 2012, Editura Universității Transilvaniadin Brașov

2. Constantin Banu-Tratat de industria alimentară, 2009, Editura ASAB București

3. Katherin I, Valorificarea superioară a porumbului, Informații tecnico-economice, COCB nr.9, 1986

4. Manualul inginerului din industria alimentară, 1968, Edituta Tehnică București

5. Nicolae Țane-Mașini și instalații pentru produse de origine vegetală Vol.1, 1998, EdituraUniversității Transilvania din Brașov

http://www.gradinamea.ro/Prunul_3319_548_1.html

http://www.revista-ferma.ro/articole-apicultura/plante-melifere-care-infloresc-in-aprilie-si-mai.html

http://www.ziare.com/stiri/eveniment/palinca-de-salaj-e-marca-inregistrata-1070897 Marti, 25 Ianuarie 2011

http://nutritiondata.self.com/facts/fruits-and-fruit-juices/2032/2#ixzz2smJ71WTK

http://nutritiondata.self.com/facts/fruits-and-fruit-juices/2032/2

http://www.whfoods.com/genpage.php?tname=foodspice&dbid=35

http://www.palinkanemzetitanacs.hu/en/production-palinka

http://ec.europa.eu/transparency/regdoc/rep/1/2010/RO/1-2010-337-RO-F1-1.Pdf

http://www.scritub.com/economie/Industria-alcoolului1511514223.php

http://www.legex.ro/Ordin-139-2004-42393.aspx

http://chimie-biologie.ubm.ro/Cursuri%20on-line/MODORAN%20DOREL/Tehnologia%20Alcoolului%20si%20a%20Drojdiei.pdf