Утилізація відходів спиртової галузі

Меляса. Мелясою називають останній маточний розчин – відтік, що утворюється при відокремленні кристалів сахарози на центрифугах. В мелясі

містяться цукрі соку цукрового буряка чи цукрового тросику, що не видаляються при її хімічній очистці, та сахароза, яку виділяти класичним методом кристалізації вже економічно невигідно. При видобутку цукру з буряку вихід меляси у перерахунку на безводну коливається від 3,5 до 5% від її маси. З мелясою відходить від 10 до 15% усього цукру, що міститься в буряку, який перероблюється [8].

Відповідно до виду вихідної сировини для виробництва цукру розрізнюють бурячну та тросникову мелясу. В нашій країні цукровий тросник не вирощується, проте на цукрових заводах після буряку на білий цукор перероблюють імпортований цукор-сирець. Мелясу, що при цьому отримують називають сирцевою.

Меляса являє собою густу в’язку рідину темно-коричневого кольору зі специфічним запахом карамелі та меланоїдинів; бурячна меляса має також запах три метиламіну та інших летких амінів, що утворюються при розпаді бетаїну.

Для спиртового виробництва меляса – найкраща сировина. Цінність її в тому, що поряд з високим вмістом цукру в ній знаходяться всі речовини, необхідні для нормальної життєдіяльності дріжджів.

При переробці меляси спрощується технологічна схема, тому що виключається операції розварювання сировини та осахарювання крохмалю ферментами солоду чи культур плісеневих грибів. В меляснім суслі відсутні декстрини та неосахарений крохмаль, тому воно швидше зброджується, при

цьому зменшуються витрати вуглеводів, що зброджується, та збільшується вихід спирту у перерахунку на умовний крохмаль, знижується собівартість спирту та підвищується виробничисть праці. До того ж з мелясної барди можна отримувати великий асортимент цінних для народного господарства продуктів, які ідуть як побічні продукти при виробництві етилового спирту і на їх виробництво не потребується додаткових витрат. Що також робить економічно привабливим виробництво спирту з бурячної меляси [4].

Бурякова меляса виробляється відповідно до вимог стандарту

ДСТУ 3696-98  (ГОСТ 30561-98) "Меляса бурякова", і " Техніині умови" та згідно з "Інструкцією по веденню технологічного процесу цукрового виробництва" [6].

За органолептичними показниками бурякова меляса повинна відповідати вимогам, зазначеним у табл. 1.2

 

Таблиця 1.2

Органолептичні показники меляси

 

Назва  показника	Характеристика	Метод випробовування
Зовнішній вигляд	Густа вʹязка непрозора рідина	7.2
Колір	Від коричневого до темно-бурого	7.2
Запах	Властивий буряковоцукровій мелясі без стороннього запаху	7.2
Смак	Солодкий з гіркуватим присмаком	7.2
Розчинність у воді	Повна, розчиняється у будь-яких співвідношеннях у гарячій і холодній воді	7.2

 

       

 

  За фізико-хімічними показниками бурякова меляса повинна відповідати вимогам, зазначеним у табл. 1.3

 

 

 

 

 

Таблиця 1.3

Фізико-хімічні показники меляси

Назва показника	Норма	Метод Випробування
Масова частка сухих речовин, %, не менше	75,0	7.3
Масова частка сахарози, %, не менше	43,0	7.4
Масова частка суми цукрів, що зброджуються, %, не менше	44,0	7.5
Величина рН	6,5-8,5	7.6
Примітка. Масова частка суми цукрів, що зброджуються, регламентується для бурякової меляси, яка використовується для виробництва

 

 

За мікробіологічними показниками бурякова меляса повинна відповідати вимогам, зазначеним у табл.  1.4

 

Таблиця 1.4

Мікробіологічні показники меляси

Назва показника	Норма	Метод Випробування
Загальна кількість мезофільних аеробних і факультативно-анаеробних мікроорганізмів, КУО в 1 г, не більше	1,0х105	7.7   7.7
Плісняві гриби, КУО в 1 г, не більше	1,5х104	7.7

 

Вміст токсичних елементів і пестицидів у буряковій мелясі не повинен перевищувати допустимих рівнів, установлених «Медико-биологическими требованиями и санитарными нормами качества продовольственного сырья

 и пищевых продуктов»  СанПиН 42-123-4540 і наведених у табл. 1.5.

 

 

Таблиця 1.5

Допустимі рівні вмісту токсичних елементів і пестицидів у мелясі

Назва показника	Норма	Метод випробовування
Вміст токсичних елементів, мг/кг, не більше:
Ртуть	0,02	ГОСТ 26927
Мишʹяк	1,0	ГОСТ 26930
Мідь	25,0	ГОСТ 26931
Свинець	1,0	ГОСТ 26932
Кадмій	0,05	ГОСТ 26933
Цинк	50,0	ГОСТ 26934
Вміст пестицидів, мг/кг, не більше:
Гексахлоран ГХЦГ гама	0,005	СанПиН 42-123-4540
Фостоксин	0,01	СанПиН 42-123-4540
ДДТ	0,005	СанПиН 42-123-4540

 

Для виробництва спирту етилового ректифікованого повинна використовуватися сировина крохмалевмісна або цукровмісна, яка має сертифікат якості та за показниками відповідає вимогам ДСТУ 2316, ДСТУ 3357, ДСТУ 3696, ДСТУ 3768, ДСТУ 3769 та іншої чинної в Україні нормативної документації. Для виробництва спирту етилового ректифікованого не повинна використовуватися крохмалевмісна або цукровмісна сировина, яка оброблена хімічними речовинами, що можуть негативно впливати на життєдіяльність дріжджів та якісні показники кінцевого продукту [7].

Сировина та допоміжні матеріали, що надходять у виробництво,                    повинні супроводжуватися документом, що підтверджує їх безпеку та якість, та зберігатися партіями з дотриманням санітарно-гігієнічних вимог, що

 

забезпечують збереження їх якості.

Кожну партію крохмалевмісної або цукровмісної сировини, що надходить на підприємство, приймає матеріально відповідальна особа, за кількістю, в присутності особи, яка доставила сировину, і за якістю, що контролює ВТЛ заводу в особі хіміка по сировині.

Категорично забороняється сумісне зберігання сировини та нехарчових матеріалів, а також харчових продуктів та матеріалів, які не мають відношення до виробництва.

Всі речовини, що застосовуються та зберігаються на виробництві, повинні мати показники пожежної небезпеки згідно з ГОСТ12.1.044 з вказівкою вогнегасильних речовин, які слід застосовувати при їх гасінні та засобів індивідуального захисту.

Підприємство з виробництва спирту етилового ректифікованого забезпечує приймання, переміщення, транспортування, зберігання, оброблення та облік сировини і допоміжних матеріалів таким чином, щоб не допустити умов, що можуть призвести до їх забруднення, з дотриманням санітарних норм і правил, які забезпечують безпеку та якість готового продкукту - спирту етилового ректифікованого [6].

Дріжджі. Для зброджування мелясних розсиропок разом з суслом з крохмалевмісної сировини використовують дріжджі раси ХП (хлібопекарські). Сусло для дріжджів готують з крохмалевмісної сировини. Приготування дріжджів ведеться методом, прийнятим в технологічному регламенті по виробництву спирту з крохмалевмісної сировини[2].

Кількість дріжджів береться з розрахунку 8% об'єму сусла з крохмалистої сировини в суміші з мелясою. Вимоги до дріжджів, які використовують у виробництві спирту: висока бродильна енергія (дріжді повинні швидко і повністю зброджувати цукри), анаеробний тип дихання, стійкість до продуктів свого обміну та продуктів обміну сторонніх мікроорганізмів, а також до змін складу середовища, здатність переносити велику концентрацію солей та сухих речовин сусла, при переробці меляси повністю зброджувати рафінозу. Якщо дріжджі виділяють із дозрілої бражки і використовують їх як хлібопекарські, то вони повинні мати високу регенеративну здатність і відповідати вимогам до хлібопекарських дріжджів по стійкості при зберіганні, підйомній силі, зимазній та мальтазній активності. Техологічні показники зрілих дріжджів вказані в табл. 1.6.

 

Таблиця 1.6

Технологічні показники зрілих дріжджів

1. Концентрація, в % сухих речовин	4,5 – 5,5
2. Кислотність, 0 к-ті	0,55 – 0,65
3. Температура, 0С	20 - 22 0С
4. Вміст спирту % об  по  спиртоміру	4,0 – 4,5
5. Кількість дріжджових  клітин	160 – 180 млн/мл

 

У спиртовому виробництві як збудників бродіння використовуються дріжджі сімейства сахароміцетів. Вони продукують комплекс ферментів, під дією якого цукру сусла перетворюються на етиловий спирт і діоксид вуглецю. У спиртовому виробництві застосовують раси (різновиди, що відрізняються кількома особливостями) дріжджів верхового бродіння, що володіють високою енергією бродіння. Вони утворюють максимальну кількість спирту, зброджують моно-і дисахариди і частина декстринів. Дріжджі, що використовуються у виробництві спирту з меляси, повинні швидко зброджувати субстрат в середовищі з високим осмотичним тиском (осмофільние дріжджі).

Спочатку дріжджі розмножують за методом чистої культури з однієї дріжджової клітини в стерильних умовах. Спиртові заводи отримують чисту культуру дріжджів і розмножують їх за певною схемою. Далі їх культивують за методом природно чистої культури, при якому створюються оптимальні умови для розвитку дріжджів (температура, рН, аерація та ін) і несприятливі для сторонніх мікроорганізмів, в першу чергу бактерій.

В якості живильного середовища для розмноження дріжджів служить сусло, що містить речовини, необхідні для їх живлення. Іноді в сусло додають подрібнений зелений солод в якості джерела додаткового живлення. Для придушення розвитку сторонніх мікроорганізмів сусло підкисляють сірчаної або молочною кислотою до рН 3,8 - 4,0. Температуру підтримують на рівні 28 - 30 ° С. Розмноження дріжджів здійснюють в апаратах - дрожжанках. Апарат являє собою вертикальний циліндр з конічним днищем, забезпечений двома змійовиками для нагріву та охолодження сусла. Процес-розмноження дріжджів ведуть періодичним або напівбеззупинним способами. При періодичному сусло з осахариватель перекачують у дрожжанку, нагрівають до 70 ° С і витримують при цій температурі 20 хв з метою пастеризації. Потім охолоджують до 50 ° С, підкисляють сірчаної кислотою, перемішують, охолоджують до 30 ° С і вносять 10% дріжджів від обсягу сусла. При розмноженні дріжджів підтримують температуру на рівні 30 ° С, регулюючи її шляхом подачі в змійовики дрожжанкі холодної води. При зниженні концентрації сусла на 1 / 3 від початкової проводять відбір дріжджів. Тривалість розмноження дріжджів близько 20 ч.

Напівбеззупинним спосіб розмноження дріжджів проводять в установці з двох дрожжанок і пастеризатора, в якому пастеризують, підкисляють і охолоджують сусло. Підготовлене сусло подають в одну з дрожжанок, вводять в неї дріжджі і залишають на 6 - 8 год при 28 ° С. Потім половину обсягу дріжджів переводять у другу дрожжанку і обидві доливають суслом з пастеризатора. Через 6 - 8 год зрілі дріжджі з однієї дрожжанкі спускають в бродильний апарат. Вільну дрожжанку миють і стерилізують, після чого половину дріжджів з другої дрожжанкі переводять у вільну, доливають обидва апарати суслом з пастеризатора і процес повторюється.

 

 

1.2 Вимоги до якості кінцевої продукції 

Спирт етиловий ректифікований із цукро- або крохмалевмісної сировини повинен відповідати вимогам чинної нормативної документації за оганолептичними та фізико-хімічними показниками та вироблятися за виробничим технологічним регламентом, затвердженим у встановленому порядку. Визначання показників якості здійснють згідно з ДСТУ 4181[6].

За органолептичними показниками спирт повинен відповідати вимогам, вказаним у табл. 1.7.

Таблиця 1.7

Органолептичні показники спирту

Назва показника	Характеристика і норма
Зовнішній вигляд	Прозора рідина без сторонніх часток
Забарвлення	Безбарвна рідина
Смак і запах	Характерний для спирту етилового, виробленого із відповідної сировини, без присмаку та запаху сторонніх речовин

 

 

За фізико-хімічними показниками спирт повинен відповідати вимогам, вказаним в табл. 1.8.

 

 

 

 

 

Таблиця 1.8 

Фізико-хімічні показники спирту

Назва показника	Норма
Об`ємна частка етилового спирту за температури 20 0С, % , не менше	96,0
Проба на чистоту з сірчаною кислотою	Витримує
Проба на окислюваність за температури 20 0С, хв., не менше	15
Масова концентрація альдегідів, у перерахунку на оцтовий альдегід у безводному спирті, мг/дм3, не більше	4,0
Масова концентрація сивушного масла: пропіловий, ізопропіловий, бутиловий, ізобутиловий та ізоаміловий спирти, у перерахунку на суміш пропілового, ізобутилового та ізоамілового спиртів (3:1:1) у безводному спирті, мг/дм3, не більше	10,0 10,0
Масова концентрація сивушного масла, у перерахунку на суміш ізоамілового та ізобутилового спиртів (1:1) у безводному спирті, мг/дм3, не більше	4,0   4,0
Масова концентрація естерів, у перерахунку на оцтово-етиловий естер у безводному спирті, мг/дм3, не більше	5,0
Масова концентрація вільних кислот (без СО2), у перерахунку на оцтову кислоту у безводному спирті, мг/дм3, не більше	15,0 15,0
Масова концентрація органічних речовин, що омилюються, у перерахунку на оцтово-етиловий естер у безводному спирті, мг/дм3, не більше	30,0   30,0
Об¢ємна частка метилового спирту, у перерахунку на  безводний спирт, %, не більше	0,03
Проба на фурфурол	витримує
Масова концентрація сухого залишку, мг/дм3, не більше	10,0