Приготовление посевной культуры дрожжей

Перекачивание сусла

Периодическое, циклическое или непрерывное сбраживание сусла

Перекачивание зрелой бражки

Перегонка бражки

Брагоректификация

Перекачивание барды на раздачу

--------------- I —

Перекачивание спирта в спиртохранилище

Отпуск барды

Отпуск спирта

Рис. 12. Принципиальная технологическая схема получения этилового спирта

из крахмалистого сырья

Разрабатываются методы получения этанола на различных суб­стратах с использованием иммобилизованных клеток микроорганиз­мов.

Меласса — побочный продукт сахарного производства (содержит около 80 % сухих веществ и 20 % воды). Сухие вещества представле­ны сахарами, безазотистыми органическими, азотсодержащими и мине­ральными веществами. Основной сахар мелассы — сахароза (ее 45 — 50 %). Содержится также 0,1 — 0,5 % инвертиого сахара (смесь глю­козы и фруктозы) и 0,5 — 2 % раффинозы. Все остальные сухие вещества объединяют общим названием «несахара». Они определяют свойства мелассы как сырья для спиртового производства. Азотсодер­жащие вещества представлены в основном продуктами распада бел­ковых веществ — аминокислотами и бетаином (органическим осно­ванием, дающим при разложении амины). Содержатся здесь и вита­мины группы В и биотип, необходимые для роста дрожжей. Нормаль­ная доброкачественная меласса имеет слабощелочную или нейтраль­ную реакцию (рН равно 7,2 — 8,9).

К дрожжам, используемым для сбраживания мелассных растворов, предъявляются в основном те же требования, что и к расам для произ­водства спирта на крахмалистых средах. Кроме того, они должны об­ладать способностью переносить высокие концентрации сухих веществ, содержащихся в мелассе, и, возможно, более полно сбраживать раф­финозу. Технологические схемы предусматривают использование выде­ленных после брожения дрожжей в качестве хлебопекарных, поэтому они должны соответствовать требованиям ГОСТа.

В производстве широкое применение нашла раса Sacch. cerevi-siae А, а при использовании дрожжей в качестве хлебопекарных — раса В (венгерская). Их дрожжи хорошо сбраживают сахарозу, глю­козу и фруктозу, раффинозу — только на V₃. При большом содер­жании раффинозы в мелассе недостаток спирта может быть значи­тельным.

Для селекции рас дрожжей с требуемыми свойствами был приме­нен метод гибридизации. В результате скрещивания расы А с дрож­жами,' использующимися в пивоваренном производстве и способными образовывать й-галактозидазу, были получены диплоидные гибриды (67 и 73), применяемые в настоящее время на ряде заводов России. Они сбраживают раффинозу примерно на 60 — 70 %, тогда как дрож­жи рас Я и В — только на 30 %. В последние годы для сбраживания сусла из свеклосахарной и тростниковой мелассы используют расу V-30. Она сбраживает раффинозу на ²/₃, обладает высокой генера­тивной способностью, а получаемые прессованные хлебопекарные дрож­жи — лучшего качества, чем дрожжи расы В.

Сырьем для получения технического спирта могут служить гидро-лизаты древесины и других растительных отходов. Древесина хвой­ных и лиственных пород содержит от 40 до 75 % целлюлозы и геми-целлюлоз. Различают легко- и трудногидролизуемые полисахариды.

Первые состоят из гемицеллюлоз и пектиновых веществ. Вторые со­держат целлюлозу с небольшой примесью гемицеллюлоз.

Растительное сырье под давлением подвергают кислотному гид­ролизу. Полученный гидролизат содержит 3,2 — 3,5 % редуцирующих Сахаров, преимущественно глюкозу, в небольших количествах галак­тозу и маннозу,*а также пентозы — ксилозу, арабинозу, рамиозу.

Для сбраживания древесных гидролизатов используют ряд рас Sacch. cerevisiae и Schizosaccharomyces. Последние более полно сбра­живают галактозу, чем сахаромицеты, и поэтому дают более высокий выход спирта. Брожение проводят непрерывно-поточным способом при высокой концентрации биомассы (17 — 25 г/л).

Присутствующие в гидролизате вредные примеси играют роль антисептиков — подавляют развитие посторонних микроорганизмов. Поэтому на гидролизных спиртовых заводах отсутствуют установки для размножения чистых и производственных культур дрожжей, а одни и те же дрожжи используют на протяжении многих месяцев.

Зрелая бражка содержит 1,0 — 1,5 % этанола и побочные продук­ты брожения, несброженные сахара и другие органические вещества. При ее перегонке и ректификации гидролизного спирта не удается полностью избавиться от этих примесей; гидролизный спирт (ректи­фикат) содержит до 0,05 — 0,1 % метанола и несколько большее количество кислот, сложных эфиров и альдегидов, чем ректификат из пищевого сырья.

При традиционном способе получения этанола из гидролизатов древесины и отходов сельскохозяйственных растений значительная часть моносахаридов, в основном ксилозы, остается неиспользованной. В последние годы выявлены дрожжи Pachysolen tannophilus, Candida shehatae (синоним Pichia stipitis) и другие, способные сбраживать ксилозу с образованием этанола. Использование таких дрожжей мо­жет обеспечить утилизацию до 90 % Сахаров, образующихся при гид­ролизе растительной массы. Разрабатываются промышленные методы производства этанола с применением ксилозосбраживающих дрожжей.

Сульфитные щелока являются отходами целлюлозного произ­водства. Для извлечения целлюлозы древесину обрабатывают при повышенной температуре варочным раствором, обычно представля­ющим смесь сернистой кислоты с водными растворами бисульфитов и моносульфитов - Ca(HSO₃)₂, Mg(HSO₃)₂, NH₄HSO₃и NaHSO₃. При этом целлюлоза не повреждается, а гидролизуются только гемицел-люлозы. Лигнин, входящий в состав древесины, образует с сернистой кислотой водорастворимые лигносульфокислоты. Суммарная концен­трация Сахаров достигает 3,0 — 3,5 %, из них 62 — 68 % сбражи­ваемые, рН — 1,5 — 1,0.

Сульфитные щелока сбраживают расами Sacch. cerevisiae, кото­рые хорошо усваивают галактозу, обладают флокулируюшими свой­ствами и сорбируются волокнами целлюлозы. Благодаря наличию в щелоках ряда антисептических веществ нет необходимости в процес-

се производства размножать дрожжи в специальных аппаратах. От­бродившие дрожжи вновь идут в производство.

В зрелой бражке содержатся 0,5 — 1 % этилового спирта и много летучих примесей (альдегиды, эфиры, высшие спирты, метанол, фур­фурол, сернистый ангидрид, сероводород). В сульфитном спирте оста­ются трудноотделяемые сернистые соединения, значительное количе­ство альдегидов и эфиров, а также 2 — 8 % метанола. Сульфитный спирт является самым дешевым. Его стоимость примерно в три раза ниже пищевого.