22.2. Основна сировина та допоміжні матеріали спиртового виробництва

Сировина, з якої виробляють спирт і яка має високий вміст крохмалю або цукру і добре зберігається, забезпечує економічну доцільність виробництва. Це картопля, зернові культури, цукрові буряк і тростина, різни види меляси. Найкращим технологічним вимогам спиртового виробництва відповідає рослинна сировина – картопля. Із картоплі одержують в 3–4 рази більше крохмалю, ніж із зернових культур. Але в останні роки картопля в Україні на виробництво спирту не використовується в зв’язку з низькими об’ємами її вирощування.

На спирт переробляють будь-яке зерно. Кращою зерновою культурою для виробництва спирту є кукурудза, врожайність якої в 2–3 рази вища врожайності інших зернових культур. Крім кукурудзи, на спирт переробляють жито, пшеницю, ячмінь, овес, тритікале та ін.

В середньому зерно складається з 14 % води і 86 % сухих речовин. Сухі речовини містять 84 % органічних і 2 % мінеральних речовин, в тому числі %: крохмаль – 52, цукри – 3, клітковина – 6, пентозани і пектинові речовини – 9, азотні речовини – 11, жир – 3. Крохмаль – основна складова частина зернових культур, що переробляється на спирт. Його вміст становить, %: у пшениці – 48…57, в житі – 46…53, в ячмені – 43…55, у вівсі – 34…40, в просі – 42…60, в кукурудзі – 61…70.

У спиртовій промисловості як сировина використовується також меляса – відходи цукрової галузі. Меляса – це густа в’язка рідина темно-коричневого кольору із специфічним ароматом карамелі та меланоїдинів. Поряд з високим вмістом цукру в мелясі містяться майже всі речовини, необхідні для нормальної життєдіяльності дріжджів у процесі бродіння сусла.

Меляса, яка надходить на спиртові заводи повинна відповідати вимогам ДСТУ 3696 – 98, які наведені в табл. 22.3.

Таблиця 22.3 – Фізико-хімічні показники бурякової меляси

Показник	Норма
Вміст сухих речовин, %, не менше	75,0
Вміст цукрози, % , не менше	43,0
Вміст суми зброджуваних цукрів, %, не менше	44,0
Вміст інвертного цукру в %, не більше	0,5
рН середовища	6,7-8,5
Вміст азоту в %, не менше	1,3
рН	6,5-8,5

Вода, що використовується для технологічних цілей, входить до складу напівпродуктів спиртового виробництва, і тому її хімічний склад суттєво впливає на протікання технологічних процесів та якість продукції. Вода для технологічних цілей повинна відповідати таким самим вимогам, що і до питної води, відповідно до ГОСТ 2874–73.

Для технологічних потреб використовують артезіанську воду або із міського водопроводу, а для технічних цілей - воду з відкритих джерел водопостачання (річок, ставків).

У виробництві спирту із крохмалевмісної сировини обов’язково використовують оцукрюючи матеріали, які містять, як правило, комплекс ферментів для гідролізу полімерів: крохмалю, білків, пектинових речовин, пентозанів, целюлози та ін. Як оцукрюючи матеріали, донедавна, на підприємствах спиртової промисловості використовували солод, але на заміну йому з’явилися концентровані ферментні препарати мікробного походження і їх суміші. Проте на сьогодні спиртова промисловість ще не повністю відмовилась від використання солоду. На деяких підприємствах частину оцукрюючого матеріалу вносять у вигляді солодового молока, а іншу – у вигляді розчинів концентрованих ферментних препаратів.

У разі застосування солоду використовують його суміш одна частина якої (70…75 %) становить солод із пшениці, жита або ячменя, багатий на - і -амілази, які гідролізують крохмаль до декстринів і невеликої кількості зброджуємих мальтози і глюкози. Інша частина (30…25 %) – це солод із проса або вівса, багатий на декстриназу, яка гідролізує декстрини до зброджуємих вуглеводів.

Ферментні препарати порівняно із солодом мають ряд переваг, які зумовлюють їх широке використання:

• висока концентрація й активність, рідкий стан, відсутність завислих частинок, легкість дозування;

• високий ступінь мікробіологічної чистоти;

• тривалий термін зберігання без втрат активності в широкому інтервалі температур;

• незначні питомі витрати на одиницю крохмалю та невеликі транспортні витрати;

• термостабільність та можливість використання в різних варіантах технологічного процесу;

• можливість об’єднати розварювання сировини, розрідження і оцукрення крохмалю та зброджування сусла.

Ферментні препарати з термостабільною α-амілазою типу Termamyl 120l використовують під час гідроферментативною обробки сировини, для зниження її густини внаслідок розрідження крохмального клейстеру. Для оцукрення використовують ферментні препарати з високою глюкоамілозною активністю, що забезпечує наявність в середовищі великою кількості глюкози. Це, зокрема, препарати San-Super 240l, BAN та інші. На жаль, основними постачальниками концентрованих ферментних препаратів є закордонні фірми такі, як Novo Nordiks, Doler та ін.

Цукор, що міститься в суслі, зброджують в спирт дріжджами Saccharomyces cerevisiae, які являють собою одноклітинні мікроорганізми класу аскоміцетів. У виробництві спирту із меляси Дріжджі спиртового виробництва повинні володіти високою бродильною енергією, тобто швидко і найбільш повно зброджувати цукри; мати анаеробний тип дихання, бути стійкими до продуктів свого обміну і до продуктів обміну сторонніх мікроорганізмів, а також до зміни складу середовища; переносити високу концентрацію солей і сухих речовин сусла; найбільш повно зброджувати рафінозу і декстрини. У разі виробництва з них хлібопекарських дріжджів мати високу під‘ємну силу і стійкість при зберіганні.

У виробництві спирту із крохмалевмісної сировини донедавна найбільш поширеними були дріжджі ХІІ раси, яки мають температурний оптимум близько 30^о С. В останні роки знаходять більш широке застосування термотолеранті дріжджами з температурним оптимумом 37…38 ^оС – Schizosaccharomyces pombe 80, Saccharomyces cerevisiae K–81 та ін.

На спиртових заводах, які переробляють мелясу, широко використовують дріжджі раси Я. При використанні дріжджів в якості хлібопекарних поширена раса Лохвицька (Ял) і Венгерська (В). Ці раси добре зброджують сахарозу, глюкозу, фруктозу і лише 1/3 частину рафінози.

Для мелелясноспиртового виробництва отримані і впроваджені дріжджові гібриди: 67,73, Г-112, У-563, У-1330, М-5, які мають переваги над дріжджами рас Я, Ял, В. Всі гібридні раси містять фермент -галактозідазу, за допомогою якої рафіноза меляси перетворюється у зброджувані цукри, що дозволяє отримати більш високий вихід спирту. Осмофільність і спиртостійкість обумовлюють накопичення в дріжджегенераторах 450-500 млн. кл/мл з високою фізіологічною активністю.

Для виробництва спирту із крохмалевмісної сировини використовують такі допоміжні матеріали, як соляну, сірчану та ортофософрну кислоти, карбамід та ін.

В якості антисептиків у виробництві спирту використовують традиційні хлорне вапно й формалін та такі сучасні біоциди, як Каморан, Пілідез, Фріконт та інші. Все більше поширюється застосування антисептиків нового покоління, які розроблені на основі безпечних для людини і довкілля біоцидних полімерних сполуках. Вони мають пролонговану дію і характеризується високою протимікробною активністю проти грам-позитивних, грам-негативних, аеробних і анаеробних мікроорганізмів, спорових форм пліснявих грибів та дріжджів. Їх антимікробна дія проявляється в широкому діапазоні температур, зростаючи з підвищенням температури робочих розчинів.

Такі антисептики, як Каморан, Пілідез, Фріконт не мають запаху, не леткі і не надходить у повітря з повітря після їх знезараження, не агресивні до будь-яких матеріалів, не викликають корозію після дезинфекції, добре змиваються водою.