Tehnologie de Fabricare a Alcoolului

UNIVERSITATEA BACU

FACULTATEA DE INGINERIE

SPECIALIZAREA:INGINERIA PRODUSELOR ALIMENTAREPROIECT

TEHNOLOGII FERMENTATIVE COORDONATOR: STUDENT:

PROF. DR. ING. ADRIANA DABIJA GRUPA:1032

-2008-

Cuprins

1.Tehnologia fabricrii alcoolului etilic................................................................pag.41.1.Generalitai......................................................................................................pag.41.2. Variante tehnologice de fabricare a alcoolului din cereale.......................pag.52. Materii prime amidonoase...............................................................................pag.82.1. Porumbul......................................................................................................pag.82.2.Secara............................................................................................................pag.92.3.Grul..............................................................................................................pag.92.4.Orzul.............................................................................................................pag.92.5.Ovzul........................................................................................................pag.102.3.Materii prime auxiliare..............................................................................pag.102.3.1. Malul verde...........................................................................................pag.102.3.2.Preparate enzimatice microbiene............................................................pag.112.3.3.Substane nutritive i factori de cretere.................................................pag.122.3.4.Acid sulfuric............................................................................................pag.132.3.5.Substane antispumante...........................................................................pag.142.3.6.Substane antiseptice i dezinfectante....................................................pag.14

2.3.7.Alte materii auxiliare..............................................................................pag.153. Procesul tehnologic adoptat..........................................................................pag.153.1.Recepia materiilor prime...........................................................................pag.153.2.Depozitarea materiilor prime......................................................................pag.153.3.Pregtirea cerealelor....................................................................................pag.163.4.Fluidificarea materiilor prime.....................................................................pag.163.5. Zaharificarea materiilor prime...................................................................pag.173.5.1.Procesul tehnologic de zaharificare a plmezilor de cereale..............pag.183.6.Fermentarea plmezilor din materii prime.................................................pag.213.6.1.Consideraii generale...............................................................................pag.213.6.2. Fermentarea iniial................................................................................pag.223.6.3. Fermetarea principal.............................................................................pag.223.6.4. Fermentarea secundar sau final........................................................pag.233.7.Distilarea plmezilor fermentate................................................................pag.233.8. Rafinarea alcoolului brut...........................................................................pag.244.Calculul bilanului de materiale.....................................................................pag.26Bibliografie......................................................................................................pag.31Memoriu justificativ

Lucrarea are ca obiect prezentarea unei tehnologii de fabricare a alcoolului din materii prime amidonoase i anume din cereale.

Structura lucrrii urmrete succesiv procesul tehnologic de obinere a alcoolului din materii prime amidonoase , cu prezentarea materiilor prime i auxiliare necesare, prezentarea variantelor tehnologice de obinere a alcoolului ca produs finit care permite justificarea metodelor aplicate. Procesul utilizat pentru realizarea produciei este cel de fabricare cu fierbere sub presiune.

Industria spirtului ocup un loc important n cadrul industriei fermentative prelucrtoare de materii prime agricole vegetale(cartofi, cereale, melas etc.).

Aceste industrii se bazeaz pe nsuirea unor microorganisme (drojdii selecionate) care prin enzimele ce le conin, transform substanele utile din materii prime prelucrate, n anumite condiii tehnologice n alcool sau mas de drojdii ca produse principale i dioxid de carbon ca produs secundar. Alcoolul produs pe cale industrial este denumit spirt, acesta avnd n componen, n principal, alcool etilic (95-96,6% din volum), ali alcooli, aldehide, eteri, esteri i ap.

Alcoolul se obine fie pe cale fermentativ, fie sintetic. Pe plan mondial cea mai mare parte din alcool se obine prin fermentaie, materiile prime frecvent folosite fiind: melasa, cereale(porumb), cartofi, sfecl de zahr etc. Pe cale industrial alcoolul se obine din gaze naturale fiind ntrebuinate n scopuri tehnice. Industria alcoolului valorific importante cantiti de pierderi agricole alterate (ex: porumb necopt, cereale depreciate i melasa rezultat la fabricile de zahr).Alcoolul se folosete n scopuri industriale, drept combustibil, precum i n industria alimentar la prepararea buturilor. El reprezint materia prim pentru prepararea unor produse ca: eterul etilic, eterii etilici ai acizilor formici, butirici, lactic, ftalic, la fabricarea esenelor cu arom de fructe, precum i parfumerie, mai este folosit i n industria farmaceutic i la prepararea cloruri de etil. Apele de toalet, cosmeticele i spunurile transparente utilizeaz mari cantiti de alcool. Este folosit i la fabricarea de insecticide n industria celulozei, a explozivilor, a lacurilor, a cloroformului, a iodoformului i a cauciucului sintetic. Alcoolul etilic se mai folosete la fabricarea oetului pe cale fermentativ i a alcoolului sanitar. Din cozile de la rafinare se prepar alcoolul denaturat. Alcoolul de calitate a II a este utilizat la fabricarea lichidului antigel, care mpiedic apa din radiatoarele mainilor s nghee. O larg utilizare are alcoolul etilic n buturile industriei alimentare, a rachiurilor, lichioruri, vinuri lichioroase etc. Subprodusele rezultate de la fabricarea alcoolului etilic: CO2 cu utilizri diferite n industria alimentar la fabricarea buturilor rcoritoare i asomarea porcilor. Amestecul de alcool fruni i cozi numit i alcool tehnic este utilizat n industria de lacuri i vopsele i la fabricarea alcoolului denaturat. Uleiul de fuzel este utilizat pentru determinarea grsimilor din lapte i la fabricarea de esteri. Deeul rezultat este borhotul de cereale care este utilizat ca furaj pentru hrana animalelor. Spirtul absolut, la concentraia de 99,8 volume, se utilizeaz n rile lipsite de zcminte petroliere, drept carburant, n amestec de 20-30% cu benzin cruia i mrete totodat i cifra octanic.1. TEHNOLOGIA FABRICRII ALCOOLULUI ETILIC

1.1 Generaliti Industria alcoolului se bazeaz n principal pe activitatea fermentativ a drojdiilor , care transform glucidele fermentescibile din substrat n alcool etilic ca produs principal de fermentaie i respectiv n biomas. Cuvntul alcool provine de la cuvntul arab ,,al-kohol care nseamn lucru, obiect subtil i este pentru prima oar citat n Europa n secolul al XIII-lea de alchimistul italian Taddeo Aldoretti. Adoptarea cuvntului alcohol, respectiv alcool este apoi completat de Arnoldo da Villanova. n secolele XIV-XVI, obinerea alcoolului devine din ce n ce mai obinuit i apar o serie de denumiri cum ar fi cele de alcool din vin sau spirito di vino, avnd semnificaia prii celei mai subtile a vinului reprezentat prin alcool. n secolul al XVIII-lea se fac primele studii privind formarea alcoolului prin fermentarea plmeziior zaharoase, sfritul acestui secol marcnd un deosebit progres al cunotinelor despre natura alcoolului, formarea i constituia sa precum i n privina controlului su analitic. Secolul al XVIII-lea marcheaz aprofundarea fenomenelor de transformare a amidonului n glucide i apoi a acestora n alcool, un rol deosebit avnd vestitul chimist Lavoisier.

Studiile efectuate de Fabroni, Thenard, Appert, Gay-Lussac, Cagniari de Latour, Schwan, Turpin, Liebig i de celebrul Pasteur, n secolul al XlX-Iea, cu privire la fermentaia alcoolic, au condus la obinerea alcoolului pe scar industrial din diferite materii prime.

Tot n secolul al XlX-Iea se produce pentru prima oar alcoolul pe cale sintetic sau prin compunerea elementelor obinute din substane minerale. n prezent se produc cantiti mari de alcool att pe cale natural ct i pe cale sintetic. Alcoolul etilic se produce n prezent pe plan mondial, n cea mai mare parte prin fermentarea plmeziior care conin glucide fermentescibile, cu ajutorul drojdiei. Alcoolul etilic obinut pe cale biotehnologic mai poart denumirea de bioalcool, deosebindu-se astfel de alcoolul etilic de sintez. Alcoolul etilic rafinat are multiple utilizri n diferite industrii. n industria alimentar este folosit pentru fabricarea buturilor alcoolice i a oetului, n industria chimic pentru obinerea cauciucului sintetic i ca dizolvant, n industria farmaceutic pentru prepararea anumitor substane (eter, cloroform, .a.), iar n medicin ca dezinfectant.

Alcoolul absolut, la concentraia de 99,8% vol., se utilizeaz n rile lipsite de zcminte petrolifere, drept carburant, n amestec de 20-30% cu benzina creia i mrete totodat i cifra octanic. Cel mai ambiios program privind folosirea alcoolului n scopuri energetice l are Brazilia care, sub denumirea de PROALCOOL, urmrete a nlocui 15-21% din cantitatea de benzin cu alcool obinut din trestie de zahr. n Japonia s-a elaborat programul RAPAD (Research Association for Petroleum Alternatives Developements) care urmrete realizarea de etanol i aceton-butanol-etanol prin procedee biotehnologice, folosind ca materie prim celuloza. n Frana programul Carburol urmrete realizarea alcoolului etilic din sfecl i a butanolului din paie. Noua Zeeland a efectuat studii pentru obinerea etanolului din lactoserum.1.2.Variante tehnologice de fabricare a alcoolului din cereale

Fabricarea alcoolului din cereale se poate face prin dou procedee i anume:

- cu fierbere sub presiune a materiei prime (HDV);

- fr fierbere sub presiune (DSA).

Procedeele clasice de producere a alcoolului din cereale se bazeaz pe fierberea sub presiune a materiei prime, care se face n scopul gelificrii i solubilizrii amidonului, astfel nct acesta s poat fi atacat de ctre amilaze la zaharificare. Aceste procedee prezint urmtoarele dezavantaje:

- consumul de energie termic este ridicat;

- modul de lucru este discontinuu, iar posibilitile de recuperare a cldurii sunt reduse;

- datorit solicitrii termice ridicate a materiei prime (150...165o C) se formeaz melanoidine i caramel;

- plmezile obinute nu sunt omogene, iar borhotul rezultat are o valoare furajer mai sczut.

Procedeele de prelucrare fr presiune se bazeaz pe faptul c energia termic necesar pentru fierberea sub presiune este nlocuit, n mare parte, prin energia de mrunire a materiei prime, astfel nct amidonul granular s poat fi fluidificat i zaharificat. Necesarul de energie electric pentru mrunire variaz, n funcie de gradul de mrunire dorit i procedeul folosit, ntre 16 i 30 kWh/ t cereale, fiind mult mai sczut dect necesarul de energie termic de la fierberea sub presiune. Fabricarea alcoolului din cereale cu fierbere sub presiune a materiilor prime Fabricarea alcoolului din materii prime amidonoase (cereale) se desfoar dup schema tehnologic prezentat n figura 1. n ordinea succesiunii lor, fazele procesului tehnologic i operaiile care se execut n cadrul acestora sunt urmtoarele :1) Curirea materiei prime const n ndeprtarea din cereale cu instalaii speciale a prafului, a corpurilor metalice, a corpurilor strine (bulgri de pmnt, piatr, paie, coceni etc.) care au dimensiuni mai mari dect ale bobului de porumb.2) Fierberea cerealelor se realizeaz n recipieni cu regim de funcionare sub presiune (4-4,5 at), n scopul eliberrii granulelor de amidon din celulele endospermului (bobului de cereale) pentru a putea fi zaharificate.3) Zaharificarea amidonului din cerealele se realizeaz cu ajutorul laptelui de slad, care conine o enzim specific numit diastaz sau amilaz, cu nsuirea de a scinda amidonul pn la maltoz i dextrine. Zaharificarea se efectueaz cu ajutorul utilajului numit zaharificator.Sladul se fabric dup schema tehnologic inclus n figura 1.4) Fermentarea plmezilor zaharificate n care maltoza i dextrinele rezultate din procesul de zaharificare sunt scindate de ctre enzimele specifice din drojdiile de fermentare, n glucoz, iar aceasta din urm n alcool i bioxid de carbon. Utilajul specific pentru realizarea fermentrii se numete lin de fermentare. Drojdiile pentru fermentare(cuibul de drojdie) se prepar dup o tehnologie stabilit, n vase de construcie special, denumite i lidnere. Din procedeul de fermentare rezult ca produs secundar bioxidul de carbon care, la cele mai multe fabrici, este captat, purificat i mbuteliat, fiind apoi folosit n scopuri alimentare sau industriale.5) Distilarea este faza procesului tehnologic n care se separ alcoolul etilic i ali produi volatili folosind cldura vaporilor de ap. Aceast operaie se efectueaz n instalaii complexe de distilare (coloane de distilare i anexele respective).Lichidul alcoolic obinut prin distilare se numete spirt brut. Plmada dezalcoolizat se numete borhot, acest subprodus fiind un furaj valoros pentru animale, atunci cnd provine de la fabricarea spirtului din porumb.6) Rafinarea este ultima faz a procesului tehnologic prin care, n instalaii speciale, se realizeaz separarea alcoolului etilic care este componentul principal (minimum 96%) din spirtul rafinat. Din procesul de rafinare rezult ca produse secundare spirtul fruni, alctuit din produi mai uori volatili i spirtul cozi, compus din produi mai greu volatili (alcooli superiori) dect alcoolul etilic.Amestecul de spirt fruni i spirt cozi este cunoscut sub denumirea de alcool (spirt) tehnic.

Fig.1. Schema tehnologic de fabricare a spirtului din cereale cu fierbere sub presiune

2. MATERII PRIME UTILIZATE LA FABRICAREA ALCOOLULUI

n funcie de natura substanelor utile pe care le conin, materiile prime folosite la fabricarea alcoolului se pot clasifica astfel: 1. Materii prime amidonoase:

-cereale: porumb, secar, gru, orz, ovz, orez, sorg, etc;-cartofi;

-rdcini i tuberculi de plante tropicale: rdcini de manioc, tuberculi de batate, etc.

2.Materii prime zaharoase:-sfecla i trestia de zahr;

-melasa din sfecla i trestie de zahr;

-struguri, fructe, tescovine dulci, etc.

3.Materii prime celulozice:

-deeuri din lemn de brad, molid, fag, etc.;

-leii bisulfitice rezultate de la fabricarea celulozei.

4.Materii prime care conin inulin i lichenin: -tuberculi de topinambur; -rdcini de cicoare; -muchi de Islanda.

Materiile prime prezentate nu epuizeaz totalitatea materiilor prime posibile a fi folosite la fabricarea alcoolului i drojdiei, se fac cercetri pentru descoperirea de noi surse de materii prime din care s se poat obine n condiii economice alcool. Materiile prime amidonoase folosite n ara noastr la fabricarea spirtului sunt porumbul i cartofii. Secara sau grul se utilizeaz rar, atunci cnd, din cauza unor degradri suferite, nu li se pot da alte ntrebuinri (n alimentaie sau la furajarea animalelor). Orzul este materia prima pentru fabricarea sladului necesar zaharificrii plmezilor de porumb sau cartofi.

2.1 Porumbul Porumbul este o plant suprateran care crete n zonele temperate, limita nordic a culturii fiind paralela 50. Dup coninutul n amidon i randamentul n alcool, porumbul este materia prim cea mai valoroas din acest punct de vedere. Fructul plantei l constituie coceanul de porumb cu boabele mplantate n el. Din fruct, utilizabile pentru fabricarea spirtului sunt boabele (seminele). Bobul de porumb conine dou elemente principale :- germenele, care constituie 12-15/o din masa bobului ;- endospermul (rezerva de amidon, zahr, proteine) care ocup circa 84% din masa bobului. Amidonul din porumb conine ca principali componeni 10-15% amiloz i 85 -90% amilopectin. n germene, se afl concentrate grsimi sub form de acizi grai, grsimi ce pot fi valorificate, fie n ulei comestibil de porumb, dac germenii sunt prelucrai n fabrici de ulei, fie prin borhotul de porumb rezultat de la fabricile de spirt, subprodus cu mare valoare nutritiv furajer. Porumbul, recoltat, depozitat i conservat corespunztor, are urmtoarea compoziie chimic: substane neazotoase 68%, substane azotoase 10%, substane grase 5%, celuloz brut 2%, cenu 1%, umiditate 14%. Porumbul este deci o materie prim foarte valoroas, datorit posi-bilitilor de a se obine alcool, ulei vegetal i borhot cu valoare nutritiv ridicat.2.2 Secara Secara face parte din familia gramineelor, cu tulpin nalt i frunze subiri avnd lungimea de 13-20 cm .Este o secar puin pretenioas la sol i climat. Bobul de secar are unele trsturi comune cu cele ale grului, are ns bobul mai alungit dect acesta. Bobul de secar se caracterizeaz prin: culoarea nveliului verde, galben i uneori cenuie. Din punct de vedere a legturii straturilor, secara prezint unele deosebiri fa de gru: nveliul secarei are o concretere mai avansat cu aleuronul i corpul finos. Suprafaa exterioar a bobului de secar privit cu lupa apare cu striuri transversale fine, iar nuleul ventral este mai puin evident dect la gru. nveliul bobului de secar este mai gros i mai elastic, de aceea secara se macin greu i rezult mai mult tr.

2.3. Grul Grul este folosit n principal la fabricarea finii de diferite tipuri, a crupelor sub form de gri i arpaca, a expandatelor i aplatizatelor de tipul pufarinului i a fulgilor, a pastelor finoase, glucozei i alcoolului. Principalele pri componente ale bobului de gru sunt: endospermul, nveliul i embrionul. Endospermul este format din dou pri: corpul finos i stratul aleuronic.2.4. Orzul Orzul este o plant cultivat din cele mai vechi timpuri. n ara noastr, orzul este a treia cultur dup gru i porumb, iar din ntreaga suprafa folosit pentru cultura orzului, peste 25% este ocupat cu orz de toamn. Orzul obinuit (Hordeum L) este o graminee i are 4 sau 6 rnduri de boabe pe spic. Este folosit la fabricarea sladului pentru spirt. Planta de orz este constituit din rdcin, tulpin, frunze i fruct. Fructul sau bobul de orz este constituit din trei pri principale:coaj sau tegument, miezul sau endospermul i embrionul bobului. Endospermul este separat de embrion printr-un strat de celule numit scutelum i prin epiteliu absorbant. n endosperm se mai afl un strat de celule aleuronic, unde se produc o parte din enzimele ce solubilizeaz n prezena apei o parte din substanele de rezerv. Printre aceste enzime se deosebesc diastazele, proteazele, citazele, fitazele, lipazele i altele care au un rol important n zaharificarea plmezilor de porumb.2.5. Ovzul Ovzul este o plant anual din familia gramineelor cu fructul fusiform, mbrcat n palee, cu un an pe faa inferioar, acoperit pe toat suprafaa cu periori scuri i fini. Prile componente ale ovzului cuprind urmtoarele proporii medii: 25% pleav, 3-4% nveli, 1,4% stratul aleuronic, 3% embrion, 54% endosperm. n afar de industria alcoolului, ovzul este folosit la fabricarea crupelor sub form granular, sau fulgi i mai rar la fabricarea unor sorturi de fin care mpreun cu fina de gru, secar sau orz intr n compoziia unor sortimente de panificaie. Produsele de ovz sunt destinate n special copiilor, vrstnicilor i n unele cazuri intr n dieta unor persoane suferinde.2.3. MATERII AUXILIARE I UTILITI FOLOSITE LA FABRICAREA ALCOOLULUI Principalele materii auxiliare care intervin n procesul tehnologic de fabricare a alcoolului sunt: malul verde, preparatele enzimatice microbiene, substanele nutritive, acidul sulfuric, factorii de cretere, antispumanii, substanele antiseptice i dezinfectante. Dintre principalele utiliti se pot meniona apa i aerul tehnologic.2.3.1. Malul verde Malul verde este folosit n tehnologia alcoolului din materii prime amidonoase ca agent de zaharificare, datorit enzimelor amilolitice acumulate n timpul germinrii. Fabricarea malului verde pentru alcool este mai simpl n comparaie cu producerea malului pentru bere, deoarece n acest caz intereseaz n principal obinerea unei activiti amilazice ct mai ridicate. Procesul tehnologic de obinere a malului verde este asemntor cu malul pentru bere, dar durata de germinare este mai mare. Se folosete pentru coninutul su n enzime amilolitice, enzime de lichefiere i zaharificare a plmezilor. Din punct de vedere al calitii, malul verde se apreciaz dup:- aspectul exterior;

- activitatea amilazic (uniti SKB care reprezint grame de amidon solubil, dextrinizat de ctre 1 g mal verde, timp de 60 minute, la 20C, n prezena unui exces de amilaza);

- activitatea amilazic (uniti Windisch-Kolbach - WK), care reprezint grame

de maltoz rezultat prin aciunea extractului provenit din 100 g mal verde asupra

unei soluii de amidon solubil 2%, n timp de 30 minute, la 20C i la pH = 7,4. Dozarea raional a malului verde la zaharificarea plmezilor din materii

prime amidonoase trebuie s se fac n funcie de capacitatea sa amilolitic. Mrunirea malului verde nainte de utilizarea sa la zaharificare, malul verde trebuie s fie ct mai bine mrunit, astfel nct enzimele s fie trecute integral n soluie i s poat aciona ct mai repede asupra amidonului n cadrul operaiei de zaharificare.

Mrunirea malului se poate efectua n dou moduri:- n stare uscat cu ajutorul zdrobitoarelor cu valuri i a mainilor de tocat cu cuite;- n stare umed cu ajutorul morilor centrifugale sau a morilor cu ciocane, cnd seadaug ap la mcinare. Mcinarea uscat este un procedeu mai vechi, care nu se mai practic n prezent n fabricile de alcool datorit manoperei ridicate i faptului ca n timpul mcinrii produsul se nclzete, favorizndu-se dezvoltarea microorganismelor aderente. Aceste dezavantaje se elimin prin mrunirea umed a malului prin care se realizeaz, n afar de operaia de mrunire propriu-zis i trecerea enzimelor n soluie. Pentru mcinarea a 100 kg mal verde sunt necesare 250-300 l ap. Pentru a se evita contaminarea cu microorganisme n cursul zaharificrii datorit ncrcturii microbiologice a malului verde, laptele de slad obinut se poate dezinfecta prin adaos de soluie de formalina 10% n cantitate de circa 3 litri la 1000 l lapte de slad cu cel puin 30 minute nainte de utilizare. Aldehida formic este eficient numai n primele ore de fermentare, deoarece n continuare este oxidat pn la acid formic sau redus pn la metanol.2.3.2. Preparate enzimatice microbiene nsuirea anumitor mucegaiuri i bacterii de a produce n cursul dezvoltrii lor, ca de altfel i cerealele care germineaz, enzime amilolitice este de mult timp cunoscut n rile din Asia, n special Japonia i China. Astfel pentru prepararea buturii sake din orez se folosete un amestec de mucegaiuri productoare de enzime.

Primul procedeu de zaharificare a porumbului pentru obinerea alcoolului, care s-a bazat pe folosirea enzimelor microbiene, procedeul Amylo, a aprut la sfritul secolului trecut n Frana, servindu-se de o cultur pur din mucegai Amylomyces rouxii, ca agent de zaharificare n locul malului. La scurt timp, japonezul Takamin a obinut pe un mediu cu tre de gru prin cultivarea mucegaiului Aspergillus oryzae, a unui preparat enzimatic brut, din care, prin extracie cu ap i precipitare cu etanol, a rezultat un preparat enzimatic brut cu activitatea amilazic ridicat denumit takadiastaz. Aceste rezultate au reprezentat nceputul fabricrii enzimelor tehnice din microorganisme. Odat cu apariia procedeelor submerse de cultivare a mucegaiurilor

i bacteriilor dup 1945 s-a creat posibilitatea de a se obine enzime microbiene la scar industrial mare.

Preparatele enzimatice de origine microbian care trebuie s conin enzimele de degradare a amidonului la glucide fermentescibile, se pot utiliza n urmtoarele scopuri:

- pentru lichefierea prealabil a materiilor prime n vederea zaharificrii;- pentru nlocuirea parial a malului;- pentru nlocuirea total a malului. n comparaie cu malul verde, ele prezint urmtoarele avantaje:

- activitate enzimatic standardizat, care se modifica puin la depozitare;

- sunt mai srace n microorganisme duntoare;- se obin randamente mai ridicate n alcool deoarece pot hidroliza i alte

poliglucide;- sunt necesare spaii mai reduse de depozitare i transport;

- se economisesc cheltuieli legate de producerea i mrunirea malului verde.

Pentru obinerea de preparate enzimatice se folosesc microorganisme din genul Bacillus cu speciile Bacillus subtilis, Bacillus coagulans, care produc -amilaze termorezistente, active chiar la 90-100C, astfel fermentaia este protejat i sunt inactivate microorganismele contaminante. Mucegaiurile selecionate pot produce -amilaze si glucoamilaze folosite pentru zaharificarea plmezilor amidonoase sub form de preparate brute. Se folosesc mucegaiuri din genul Aspergillus. Preparatele enzimatice brute se adaug n proporie de circa 10% n plmada ce urmeaz a fi zaharificat, care trebuie rcit la temperatura de 60oC. La aceast temperatur se menine o pauz de zaharificare de o or dup care se rcete plmada la 25-30C i se nsmneaz cu drojdie.

Creterea de randament n alcool care se obine prin folosirea preparatelor enzimatice microbiene se datoreaz faptului c acestea hidrolizeaz pn la glucide fermentescibile, substane care n mod normal la zaharificare cu mal nu sufer transformri. Este ns necesar ca la utilizarea lor s se in seama de condiiile optime de aciune (pH, temperatur) n funcie de tipul de enzime pe care le conin, astfel nct potenialul lor enzimatic s fie folosit integral.2.3.3. Substane nutritive i factori de cretere La fabricarea alcoolului este necesar adugarea de substane nutritive care conin azot, fosfor, magneziu, ct i factori de cretere pentru a compensa deficitul substratului n aceste substane necesare n cantiti bine determinate pentru nutriia drojdiei.

Sulfatul de amoniu, (NH4)2S04, se utilizeaz ca sursa de azot asimilabil. Este o pulbere alb-glbuie, cristalin, solubil n ap, care se prepar industrial prin tratarea acidului sulfuric cu amoniac gazos. Coninutul de azot variaz ntre 20-21%. FosfatuI diamoniacal tehnic (ngrmntul complex), se utilizeaz ca sursa de fosfor i azot asimilabil n procesul de multilplicare a drojdiei. Este un amestec de mono i diamonofosfai, (NH4)H2P04 i (NH4)2HP04, cu un coninut foarte ridicat de fosfor (54% P205) i de azot (21% N2). Este solubil n ap (42 g/100 ml la 25C, 47,5 g/100 ml la 50C i 51,5 g/100 ml la 70C). Este insolubil n alcool etilic. Sulfatul de magneziu (MgS04 7H20), se utilizeaz ca sursa de magneziu la multiplicarea drojdiei. Produsul pulbere trebuie s conin 16,3% MgO i s nu conin arsen mai mult de 0,0005%.

Amoniacul se comercializeaz sub form de soluie de amoniac de sintez dizolvat n ap, cu o concentrate minim de 25%. Se utilizeaz ca sursa de azot i pentru corectarea pH-ului. Amoniacul se adaug, de regul, sub form de ap amoniacal obinut prin diluarea amoniacului cu ap n raport de 1:5.

Superfosfatul de calciu se obine prin tratarea finii de oase cu acid sulfuric i este un amestec format din 3 moli de fosfat monocalcic i 7 moli sulfat de calciu. Este o surs de fosfor ce conine 16-18% P205. Coninutul n arsen trebuie s fie de maximum 0,006.

Ureea este o sare solubil n ap ce conine circa 46% azot din s.u., utilizndu-se sub form de soluie prin diluare cu ap n cantitate de 10-12 litri la 1 kg de substan. Factori de cretere. Pentru multiplicare, drojdiile sunt dependente de prezena n mediul de cultur a unor substane numite factori de cretere. Biotina intervine n multe din reaciile metabolismului glucidelor i azotului i n biosinteza proteic (n carboxilarea acidului piruvic, n sinteza acizilor nucleici, n formarea bazelor purinice i pirimidinice) i n sinteza acizilor grai. Riboflavina este sintetizat de ctre toate drojdiile. Derivaii riboflavinei, cum ar fi flavinadenindinucleotidul(FAD), flavinmononucleotidul(FMN) i alii, sunt cofactorii multor oxidoreductaze i joac un rol important n reaciile de oxidoreducere. Produse biostimulatoare. Extractul de porumb. Extractul de porumb obinut prin concentrarea apelor de nmuiere ale porumbului i obinerea de amidon poate fi osurs de microelemente i vitamine din grupul B. n extract se afl aminoacizi cu rol de biostimulatori i vitamine, dintre care biotina este prezent n cantiti apreciabile (150-200 mg/100 g)..

Germenii de cereale (gru i porumb) Germenii de cereale sunt subproduse rezultate din procesul de mcinare, n proporie de pn 10% din greutatea cerealelor supuse prelucrrii. Germenii de cereale conin pe lng lipide, protide, numeroase substane care ndeplinesc rolul de factori de cretere pentru drojdii (vitamine i aminoacizi), i conin n cenu, microelemente cu rol de activatori ai enzimelor celulare participante la metabolismul fermentativ/oxidativ al drojdiei. Germenii de gru sunt utilizai i ca surs de vitamina E. Valorificarea principal a germenilor de porumb o constituie extragerea uleiului care are un coninut ridicat de acid linoleic i, prin aceasta, proprieti dietetice.Germenii de porumb se caracterizeaz i prin coninut deosebit de valoros n substane minerale, cu rol de biostimulatori.2.3.4. Acidul sulfuric Acidul sulfuric se utilizeaz pentru neutralizarea melaselor i acidularea acestora, pn la un pH optim activitii drojdiilor. n industria fermentativ, la fabricarea spirtului din cereale se folosete numai acidul sulfuric de contact care nu trebuie s conin mai mult de 0,001%arsen. Acidul sulfuric este un lichid vscos, incolor sau slab colorat, avnd o concentraie de 96-98%. Se dizolv n ap n orice proporie, degajnd foarte mult cldur. Din cauza energiei reaciei dintre acidul sulfuric i apa, nu trebuie s se toarne niciodat apa n acid sulfuric.

2.3.5. Substane antispumante La fabricarea alcoolului i n special a drojdiei de panificaie i furajere se formeaz cantiti mari de spum datorit coloizilor din melasa care se dispun la suprafa bulelor de aer care barboteaz n mediu, stabiliznd spuma format. Substanele antispumante se utilizeaz pentru mpiedicarea formrii spumei sau pentru distrugerea spumei deja formate. Ca antispumani se utilizeaz acidul oleic, uleiul siliconic, octadecanolul, hidrocarburi parafinice, .a. Substanele antispumante folosite trebuie s fie inofensive pentru drojdie sau chiar asimilabile, s nu produc murdrirea utilajelor i conductelor tehnologice i s nu influeneze negativ asupra aspectului exterior, gustului i mirosului drojdiei de panificaie.2.3.6. Substane antiseptice i dezinfectante Att la fabricarea alcoolului ct i a drojdiei sunt folosite o serie de substane cu aciune antiseptic sau dezinfectant. Substanele antiseptice se folosesc pentru combaterea microorganismelor de contaminare n cursul fermentaiei plmezilor, n doze bine stabilite, la care s nu fie influenat negativ activitatea fermentativ a drojdiei. Dintre antisepticii mai des utilizai sunt acidul sulfuric, formalina i pentaclorfenolatul de sodiu. Prin adugare de acid sulfuric n plmezile de drojdie se creeaz o aciditate ridicat care inhib dezvoltarea bacteriilor de contaminare, n timp ce activitatea drojdiei este puin influenat. Prin tratarea laptelui de drojdie cu acid sulfuric pn la un pH sczut de 2,0-2,4 se realizeaz, de asemenea, o purificare a drojdiei n vederea nsmnrii.

Formalina se folosete ca antiseptic n special la fermentarea plmezilor din cereale, fiind utilizat n doze de 0,015-0,02% fa de plmad. Pentaciorfenolatul de sodiu se utilizeaz ca antiseptic la fermentarea plmezilor de melas n cantiti de 60-90 g/tona de melasa, sub forma unei soluii alcoolice cu concentrate de 12-17% substan pur. Prin adaos de pentaclorfenolat de sodiu se pot fermenta plmezile din melasa fr sterilizare termic. Nu se recomand folosirea acestui antiseptic atunci cnd din borhotul obinut de la fabricarea alcoolului din melas urmeaz s se produc drojdie furajer, deoarece antisepticul se acumuleaz n drojdie i este duntor pentru animale i psri. Substanele dezinfectante cele mai des utilizate pentru combaterea microflorei de contaminare la fabricarea alcoolului i a drojdiei sunt: formalina, clorura de var, laptele de var, soda caustic i soda calcinat. 2.3.7. Alte materii auxiliare- acid lactic concentrat (90%)- acid ascorbic- acid acetic concentrat (96%)

- acidul formic

- apa oxigenat

- clorura de amoniu

- clorura de magneziu

3.Procesul tehnologic adoptat3.1. Recepia materiilor prime Porumbul care se livreaz fabricilor de spirt se recepioneaz n baza condiiilor de calitate prevzute n standard. Fabricile de spirt sunt aprovizionate i cu porumb degradat care nu are alte utilizri. Elementele care stau la baza stabilirii valorii de facturare a porumbului sunt umiditatea i corpurile strine care se determin de ctre laboratorul fabricii, dup metodele prevzute n standard. n afar de umiditate i corpuri strine, fabricile de spirt determin, n mod obligatoriu, la loturile de porumb recepionate ct i la cele introduse n fabricaie, coninutul de amidon care este elementul principal pentru calculul consumului specific sau al randamentului. Coninutul de amidon se determin n laboratorul fabricii dup metoda Ewers.3.2. Depozitarea i conservarea cerealelor Depozitarea i pstrarea corespunztoare a cerealelor constituie una dintre problemele principale i uneori dintre cele mai dificile ale unei fabrici de spirt. La o gospodrire bine chibzuit, balana activitii fabricii de spirt este complet i reflect realitatea, dac cuprinde pe de o parte ct amidon s-a introdus n fabric, ca materie prim, i ct spirt s-a produs din acesta, ntr-o anumit perioad. Un randament bun n spirt dovedete c, ncepnd de la depozitarea materiei prime i pn la ultima faz a procesului tehnologic, s-a manifestat preocuparea necesar pentru desfurarea corespunztoare a activitaii de producie, n sensul obinerii randamentului maxim din amidonul supus prelucrrii. La depozitarea porumbului, n funcie de umiditatea i temperatura boabelor, precum i de condiiile de pstrare, pierderile de substan util (amidon) pot fi minime sau foarte mari, n acest ultim caz rezultatele economice ale fabricii de spirt putnd fi grav afectate. Pentru a se evita pierderile mari de amidon, la depozitarea porumbului boabe trebuie s se respecte urmtoarele reguli :- nainte de depozitare, porumbul s fie supus unei operaii de curire (vnturare), pentru ndeprtarea plevei i a mtsii care mpiedic o aerisire bun.- S fie depozitat, n strat subire i pe toat suprafaa magaziei.- S se controleze periodic temperatura porumbului depozitat cu ajutorul termometrelor cu tij lung i, cnd aceasta depete 20- 25 C, s se procedeze la loptarea lui, care trebuie s se efectueze n funcie de gradul de umiditate. Dup 25 C (ntre 25-30 C) se consider prima faz de autonclzire a cerealelor, dup care apare cea de-a doua, ntre 34 -38 C, cnd boabele se nchid la culoare i ncep s acioneze microorganismele, iar n faza a III-a, temperatura crete i peste 50 C. Aceasta este starea cea mai grav a autonclzirii porumbului i cerealelor.La temperaturi ridicate, pierderile de amidon sunt foarte mari, iar cerealele intr n procesul de putrezire.- Cnd, din cauza umiditii prea ridicate a porumbului, se ajunge la ncingerea unei zone i acest proces nu poate fi frnat, porumbul din zona periclitat se izoleaz i se trece imediat n fabricaie.- Pentru reducerea la minimum a pierderilor de depozitare este indicat ca porumbul s fie n prealabil uscat pn la umiditatea de lO12%.- Umiditatea relativ a aerului din spaiul de depozitare trebuie s fie urmrit cu ajutorul higrometrului.- Nu este admis depozitarea la un loc a cerealelor umede cu cele uscate, deoarece umiditatea migreaz, crescnd astfel i umiditatea cerealelor care iniial au fost uscate.3.3.Pregtirea cerealelor nainte de introducerea n fabricaie este necesar ca cerealele (porumb, secar, gru sau orz) s fie curate de impuritile pe care n mod obinuit le conin. Cel mai des ntlnite sunt buci de coceni, pleav, paie, praf, nisip, pietri, cuie, buci de srm etc. Prezena acestora poate duce la deteriorarea instalaiilor (pompe, ventile) i la nfundarea conductelor, a ventilelor, fierbtoarelor, precum i a coloanelor de distilare. ndeprtarea prafului, a plevei, nisipului, pmntului i pietriului se realizeaz cu ajutorul separatoarelor (tararelor), iar a impuritilor metalice cu ajutorul magneilor sau al electromagneilor, ale cror principii de funcionare au fost descrise la curirea orzului.3.4. Fierberea materiilor prime amidonoase Amidonul ca atare, din boabele de cereale nu poate fi transformat de catre drojdii n alcool. Din aceast cauz, materiile prime amidonoase folosite la fabricarea spirtului, nainte de faza de fermentare, se supun unor prelucrri spe-ciale, n scopul transformrii amidonului pe care l conin n zaharuri fermentescibile (maltoz, glucoz), prin fierbere i apoi prin zaharificare. Pentru a putea fi zaharificate sub aciunea diastazei din mal, este necesar ca granulele de amidon s fie mai nti cleificate i solubilizate. Aceasta se realizeaz prin fierberea cerealelor sub presiune. Tehnica de fierbere este marcat n evoluia sa de dou etape: Prima etap corespunde nceputului perioadei de fabricare a spirtului pe scar industrial, cnd fierberea cerealelor se realiz la presiunea ambiant, i deci la temperatura de 100 C. Cerealele se fierbeau n ap n vase deschise. n aceste condiii, pe de o parte fierberea materiilor prime amidonoase necesit foarte mult timp, iar pe de alt parte, aceasta nu se realiz complet. Ca urmare, pierderile de amidon din materia prim supus prelucrrii se ridicau pn la 10%, diminundu-se corespunztor i randamentul n spirt. A doua etap n evoluia tehnicii i a metodelor de fabricare ncepe cu anul 1873, cnd s-au folosit pentru prima dat n industria spirtului autoclave sub presiune. Fierberea sub presiune a cerealelor a diminuat dezavantajele fierberii la presiunea normal, fiind reduse n msur important timpul de prelucrare i pierderile de amidon. Pentru dezagregarea cerealelor dou elemente sunt hotrtoare : temperatura i durata de fierbere.a) Temperatura Deoarece temperatura i presiunea aburului stau ntr-un raport determinat, n practic se indic i se urmrete numai presiunea de fierbere. n acest scop, la fiecare autoclav este montat cte un manometru.b) Durata de fierbere n ceea ce privete durata de fierbere trebuie s se rein c nerespectarea acesteia, care se stabilete n raport cu felul i starea materiei prime, duce la pierderi mai mari de substan util (amidon) dect cele normale.

3.5. Zaharificarea materiilor prime n industria spirtului, transformarea amidonului n zaharuri fermentescibile poart denumirea de zaharificare. Aceast faz din procesul tehnologic este necesar, deoarece, drojdiile nu conin enzimele care s desfac amidonul n zaharuri mai simple pe care apoi s le fermenteze. Zaharificarea amidonului se poate executa pe cale chimic cu ajutorul acizilor minerali (acid clorhidric sau acid sulfuric) i pe cale enzimatic cu ajutorul enzimelor din slad sau a preparatelor enzimatice. Metodele de zaharificare pe cale chimic se aplic n industria glucozei. Din cauza inconvenientelor pe care le prezint (efectuarea zaharificrii sub presiune, durata mare de zaharificare, necesitatea neutralizrii excesului de aciditate etc.), zaharificarea pe cale chimic nu se folosete n fabricile de spirt n care se practic n exclusivitate zaharificarea cu ajutorul sladului sau a preparatelor enzimatice. n fabricile de spirt care prelucreaz materii prime amidonoase, operaia de zaharificare se mai numete i plmdire. Aceasta const din amestecarea intens, la o anumit temperatur, a masei fierte cu lapte de slad (slad mcinat amestecat cu ap), adugarea drojdiilor de fermentare dup o prealabil rcire i apoi rcirea n continuare pn la temperatura la care masa zaharificat se pompeaz n vasele de fermentare. Prin urmare, plmezile sunt lichide care conin toate componentele materiei prime i ale sladului, spre deosebire de musturi, care sunt medii de fermentare filtrate clar sau limpezite, cum sunt, spre exemplu, musturile de bere sau cele de melas. Pentru o nelegere mai uoar a proceselor fizice i chimice care au loc n timpul zaharificrii, n cele ce urmeaz se prezint principalele consideraii teoretice, a cror cunoatere are o importan deosebit n activitatea practic.Structural, amidonul, care din punctul de vedere al compoziiei chimice, este format din unirea unui numr necunoscut nc de molecule de glucoz (C6 H10 O5)n nu este o substan omogen. El este alctuit din doi componeni principali, amiloza si amilopectina. Deosebirea dintre acesti doi componeni este de ordin structural, i anume de felul cum sunt alctuite moleculele rezultate prin unirea (condensarea) mai multor molecule de glucoz. Amiloza este format din unirea a circa 60-300 de molecule de glucoz, care sunt angajate linear sau n form de spiral. Amiloza este solubil n ap cald, find o soluie coloidal, opalescent, fr s cleifice. Reacioneaz cu iodul dnd o coloraie albastr. Este complet lipsit de fosfor. Amilopectina are molecula format din unirea a circa 300-6000 de molecul de glucoz . Spre deosebire de amiloz, molecula amilopectinei prezint o puternic ramificare, n sensul c la lanul continuu sunt ataate lanuri laterale mai scurte, de amiloz. n ap cald, amilopectina formeaz un clei gelificndu-se. Viscozitatea masei fierte de cereale, nainte de zaharificare, se datoreaz amilopectinei. Cu iodul d o coloraie violet. Sub aciunea amilazei din slad rezult o cantitate mai redus de maltoz i n majoritate dextrine.3.5.1. Procesul tehnologic de zaharificare a plmezilor de cereale Procesul de zaharificare a masei fierte de cereale const n executarea urmtoarelor operaii :- splarea i dezinfectarea zaharificatorului ;- pregtirea laptelui de slad pentru zaharificare ;- zaharificarea propriu-zis a plmezilor ;- rcirea plmezii, nsmnarea cu cuibul de drojdii i pomparea plmezilor zaharificate n vasele de fermentare.a)Splarea i dezinfectarea zaharificatorului Splarea i dezinfectarea zaharificatorului sunt operaii deosebit de importante. Orict de contiincios s-ar aplica msurile de combatere a infeciilor nainte i dup zaharificare, infectarea plmezilor n aceast faz a procesului tehnologic poate cauza pagube prin diminuarea randamentului n spirt. Operaia de dezinfectare a zaharificatorului cu formalin sau cu clorur de var. Se stropesc pereii zaharificatorului cu 4-5 l soluie de formalin 10%, dup care se introduce abur n zaharificator timp de 10-15 min. Condensul format se evacueaz la canal. Cea mai eficient metod este ns dezinfectarea cu clorura de var. Aceasta se execut astfel: se umple un fierbtor cu ap, care se nclzete pn la fierbere. n zaharificator se introduc 7-8 kg clorur de var, peste care se descarc apa din fierbtor. Se pune n micare agitatorul zaharificatorului, timp de circa 10 min. Apa cu clorur de var este trecut prin conducta de golire, prin pompa de plmad (care n prealabil sunt splate) i se evacueaz la canal prin conducta de ncrcare a linurilor de fermentare, dup care tot sistemul se cltete cu ap potabil.c) Pregtirea laptelui de slad pentru zaharificare Necesarul de slad pentru zaharificare. La fabricarea spirtului din cereale sunt necesare 7-8 kg orz, ca slad verde, la 100 kg materie prim, ceea ce corespunde la 12-13kg orz, ca slad verde pentru 100 kg amidon.Cantitatea de slad verde prescris se calculeaz nmulind cantitatea de orz cu coeficientul 1,4. La fabricile de spirt din ara noastr, consumul de orz pentru slad este stabilit pentru 1 hl spirt rafinat absolut. Astfel, la 1 hl spirt rafinat din cereale, norma de consum este de 24-25 kg orz cu 87% putere de germinare. Mcinarea sladului Prin mcinarea sladului se urmrete ca diastaza s fie eliberat din bobul de orz ncolit i prin trecerea ei n soluie s poat aciona ct mai rapid asuora amidonului.

n ntreprinderile de spirt din ara noastr, pentru mcinarea sladului sunt folosite, cu bune rezultate, morile cu ciocane. d) Dezinfectarea sladului Sladul constituie una din principalele surse de infectare a plmeziilor zaharificate cu bacterii lactice. Pe lng celelalte msuri de dezinfecie i sterilizare aplicate in diferite faze ale procesului tehnologic, dezinfectarea sladului este absolut necesar. Aceasta se realizeaz cu formalin de concentraie 40%. n mod obinuit, n fabricile de spirt din ara noastr se adaug pentru dezinfecie 3I formalin n soluie de 10% concentraie la 1000 1 lapte de slad. Pentru ca aciunea formalinei s fie ct mai eficient, sladul trebuie mcinat fin.. Formalina diluat n soluie de 10% se introduce n laptele de sladcu cel puin 30 min nainte de folosire i se disperseaz uniform n masaacestuia cu ajutorul agitatorului cu palete cu care este prevzut rezer-vorul-tampon de lapte de slad. Pentru combaterea infeciilor n timpul fermentrii, plmezile zaharificate trebuie s conin 0,0150,020% formalin.e) Zaharificarea plmezilor La prelucrarea materiilor prime amidonoase s-au practicat mai multe metode de zaharificare. Cu timpul au fost abandonate acelea care prezentau mai puin sigurant, fiind meninute procedeele de zaharificare cele mai eficiente. n fabricile de spirt din cereale se aplic unul din urmtoarele procedee :- zaharificarea n timpul descrcrii fierbtorului;- zaharificarea dup descrcarea fierbtorului la 60-61 C sau la 57 C; Procedeul de zaharificare n timpul descrcrii fierbtoarelor. Acesta const n urmtoarele : o treime din cantitatea necesar de slad se introduce n zaharificator, n puin ap, inainte de descrcarea fierbtorului. Agitatorul este pus n stare de funcionare i se ncepe evacuarea lent a masei fierte din fierbtor. Cnd plmada ajunge la serpentina de rcire i temperatura din zaharificator nu trece de 55C, se intensific descrcarea fierbtorului. Ventilul de golire a fierbtorului se manipuleaz astfel ca temperatura plmezii s se menin ntre 55 i 60C. A doua treime de lapte de slad se introduce n plmad, cnd zaharificatorul este umplut pe jumtate. n timpul introducerii sladului n plmad se oprete descrcarea fierbtorului pentru a se evita oprirea diastazei. Ultima treime de lapte de slad se adaug dup golirea complet a fierbtoarelor.Dup omogenizarea plmezii, agitatorul este oprit i se oprete ircirea, plmada fiind lsat n repaus pentru zaharificare timp de10-20 min. Se verific dac zaharificarea este terminat (dup metoda ce se va descrie n cele ce vor urma), apoi se reia rcirea plmezii. La temperatura de 30C se adaug cuibul de drojdie, iar rcirea secontinu pn la 18C, cnd plmada zaharificat se pompeaz n linul defermentare.. Procedeul de zaharificare dup descrcarea fierbtoarelor

Acest procedeu este cel mai rspndit, deoarece pe de o parte riscul distrugerii diastazei este mult mai redus, iar pe de alt parte este mai simplu i necesit o durat mai redus. Zaharificarea plmezilor dup descrcarea fierbtoarelor se execut astfel : Se introduce n zaharificator o cantitate redus de ap (pn la paletele agittorului), n care se adaug 5-7% din cantitatea de lapte de slad pregtit. Dup ce s-a nchis gura de vizitare de pe capacul zaharificatorului, se ncepe descrcarea fierbtoarelor, care se execut fr ntrerupere i fr a urmri temperatura n zaharificator. Concomitent cu descrcarea fierbtoarelor sunt puse n funciune agitatorul i sistemul de rcire a zaharificatorului. Dup acest procedeu, o baterie de trei fierbtoare este descrcat n circa 15 min, fa de 45-50 min, n cazul procedeului de zaharificare descris anterior. Cnd descrcarea fierbtoarelor este terminat, se ncepe urmrirea temperaturii. La 72-73 C se adaug circa 1/3 din laptele de slad rmas, iar agitarea i rcirea plmezii continu pn la temperatura de 63-64C, la care se adaug restul de lapte de slad, temperatura scznd dup o agitare de circa 5 min la 60-62 C. La aceast temperatur se oprete agittorul i rcirea, plmada fiind lsat n pauz de zaharificare timp de 30 min. Dup expirarea timpului pentru zaharificare se execut proba de zaharificare. Plmada se rcete apoi la 30C, temperatur la care se adaug cuibul de drojdie, i n continuare pn la temperatura de 18C, apoi este pompat la linurile de fermentare.

Controlul zaharificrii La operaia de zaharificare se verific urmtorii parametri ai plmezii : gradul de zaharificare, gradul Balling (Bllg), temperatura i aciditatea. Deosebit de acestea, periodic, se efectueaz i controlul microbiologic al plmezilor zaharificate.3.6. Fermentarea plmezilor din cereale3.6.1. Consideraii generale Fermentarea plmezilor zaharificate de cereale constituie o faz foarte important a procesului tehnologic. Se poate spune c prepararea drojdiei i fermentarea sunt centrul de greutate al procesului tehnologic i oglinda mersului fabricaiei ntr-o fabric de spirt. ntr-o fermentaie defectuoas se pot recunoate toate greelile executate n fazele anterioare ale procesului tehnologic (slad de slab calitate cu putere diastatic mic, fierberea incomplet a materiei prime, zaharificarea necorespunztoare a plmezilor, drojdii de nsmnare de cuib slbite, lipsa de preocupare pentru dezinfectri i sterilizri).Importana conducerii corecte a procesului de fermentare este ntrit i de faptul c, chiar dac toate operaiile n fazele precedente ale procesului tehnologic au fost executate ireproabil, cnd se fac anumite greeli la fermentare rezultatele finite pot fi din cele mai defavorabile. Caracteristic unei fermentrii bune este transformarea total a zahrului fermentescibil de ctre drojdii n alcool i bioxid de carbon ca produse principale. Pentru aceasta, toate operaiile din fazele tehnologice premergtoare fermentrii trebuie executate corect, dup cum este obligatorie i respectarea anumitor condiii n timpul fermentrii, care vor fi artate la Conducerea fermentaiei.3.6.2 .Fermentarea iniial Fermentarea iniial dureaz circa 20-22 de ore de la plmezilor zaharificate n lin. n aceast faz a fermentaiei se urmrete, n principiu, nmulirea drojdiei, care trebuie s se acumuleze n asemenea msuri, nct s fie captibil s fermenteze complet tot zahrul n fazele urmtoare.Temperatura iniial a plmezilor se stabi-lete n raport cu mrimea linului, cu concentraia plmezii, cu sistemul de rcire i durata total de f ermentare. ntre aceti factori exist o strns interdependen. Astfel, n cazul plmezilor zaharificate cu o concentraie ntre 16-18 oBllg, care se fermenteaz n linuri cu volum mic, temperatura iniial de fermentare trebuie s fie cuprins ntre 15 i 17 C. n cazul linurilor mijlocii dotate cu sistem de rcire, temperatura iniial a plmezilor se stabilete ntre 17 i 20 C. n situaia linurilor de mare capacitate, n care se introduce coninutul a 10-15 fierbtoare i care sunt prevzute cu o suprafa mare de rcire, temperatura iniial a plmezilor zaharificate poate fi de maximum 22-23.n funcie de concentraia plmezilor dulci, temperatura iniial trebuie s fie mai ridicat la plmezile de concentraie mare i mai sczut la cele mai puin concentrate, n cazul cnd linul de fermentare este prevzut cu instalaie de rcire.n situaia intreprinderilor care nu au instalaii de rcire la linuri, se nsmneaz mai puin drojdie (3-4% fa de volumul plmezii), n cazul plmezilor mai concentrate i mai mult (7-8%), n cazul plmezilor diluate. Motivul acestei inversiuni se explic prin faptul c, n timpul fermentrii iniiale, temperatura se ridic mai mult ntr-o plmad concentrata i totodat se produce i o cantitate mai mare de alcool. Pentru a nu fi frnat dezvoltarea drojdiei n timpul fermentaiei initiale, temperatura plmezii trebuie s fie meninut ntre 24-25 C. Dac se depete aceast limit, fermentarea alcoolic devine mai energic i ca urmare, n mediu se acumuleaz o cantitate de 4-5% alcool, care este limita pn la care drojdiile se nmultesc.

3.6.3. Fermentarea principal Ca urmare a multiplicrii drojdiei n fermentarea iniial, dup 20- 22 de ore urmeaz fermentarea principal, care se caracterizeaz prin creterea intensitii fermentaiei. n aceast faz, concentraia plmezii scade n continuare, ca urmare a transformrii zahrului n alcool, iar temperatura crete. Limita pn la care este permis creterea temperaturii cunoscute ca maxim la 30C este acum admis pn la 32C, deoarece s-a constatat c la aceast temperatur capacitatea fermentativ a drojdiei nu scade. Este ns important s se cunoasc faptul c, n timpul fermentrii principale, pentru meninerea temperaturii optime de 30C trebuie s se intervin moderat n rcirea plmezilor. Rcirea plmezii nu trebuie s se fac brusc atunci cnd temperatura a depit 32C, deoarece prin aceasta se afecteaz capacitatea fermentativ a drojdiei.

Fermentaia principal dureaz atta timp ct n plmad exist cantiti mai mari de maltoz(18-20 de ore).3.6.4 Fermentarea secundar sau final

Fermentarea secundar este perioada cea mai lung a fermentrii, avnd o durat de 30-32 de ore. n timpul fermentrii secundare, drojdiile transform n alcool i bioxid de carbon resturile de maltoz. Fenomenul caracteristic fermentrii secundare este ns zaharificarea de ctre diastaza din plmad a dextrinelor reziduale (zaharificarea secundar) i fermentarea de ctre drojdii a maltozei rezultate. Cu toate c procesul de zaharificare secundar ncepe nc din fermentaia iniiala, acesta este ns desvrit n fermentaia final. Fermentaia secundar trebuie s fie condus cu deosebit grij, mai ales n ceea ce privete asigurarea temperaturii optime de fermentare. n timpul fermentrii secundare, temperatura plmezii nu trebuie s depeasc 27 C. Printr-o temperatura mai ridicat, drojdia fermenteaz mai energic, epuiznd din mediu toat maltoza nainte de a se forma prin zaharificarea secundar alte cantiti de maltoz. n aceste condiii, drojdia slbete, activitatea fermentativ a acesteia se diminueaz sau se ntrerupe, iar temperatura plmezii scade, rmnnd astfel nefermentat o parte din dextrinele reziduale. Acest pericol exist chiar din timpul fermentrii intiale, dac plmezile se fermenteaz la temperaturi mai ridicate dect cele prescrise. Un factor important pentru desfurarea n bune condiii a fermentaiei secundare este existena n plmad a unei suficiente cantiti de diastaz care trebuie s zaharifice dextrinele reziduale. Dac n timpul zaharificrii plmezilor s-a adugat suficient lapte de slad, iar diastaza nu a fost inactivat printr-o temperatur prea ridicat, meninerea acesteia n timpul fermentrii este condiionat de asigurarea unui anumit nivel de aciditate a plmezii. Creterea aciditii se datoreaz, pe de o parte, activitaii drojdiilor, iar pe de alt parte, aciunii microorganismelor infectante. n cazul plmezilor lipsite de infecii, aciditatea plmezilor fermentate poate crete cu maximum 0,3 Dlb fa de cea iniial, adic de la 0,2 la 0,5 oDlb. Aceast cretere de aciditate nu duneaz mersului normal al fermentaiei. Dac plmezile sunt infectate (infeciile frecvente fiind cele cu bacterii lactice), aciditatea mediului este datorit acidului lactic format.3.7.Distilarea plmezilor fermentativ Plmada fermentat este un amestec apos de diferite substane aflate n soluie sau n suspensie, unele dintre ele fiind substane nefermentescibile provenite din materiile prime i auxiliare, iar atele produse ale fermentaiei alcoolice. Din materiile prime rmn n soluie n plmada fermentat cantiti mici de zahr rezidual, dextrine nezaharificate, acizi organici, grsimi, substane azotoase neasimilate de drojdie, sruri minerale, iar n suspensie coji i proteine coagulate.

n timpul fermentaiei alcoolice se formeaz ca produse principale alcoolul etilic i dioxidul de carbon, iar ca produse secundare aldehide, esteri, alcooli superiori, alcool metilic, glicerina, .a. De asemenea, plmada fermentat mai conine drojdii i eventual microorganisme de contaminare. Concentraia alcoolic a plmezii fermentate variaz n limite largi cuprinse ntre 8 i 12% n funcie de felul materiai prime i procesul tehnologic aplicat. Alcool etilic i ali componeni volatiii din plmad ca: aldehide, esteri, alcooli superiori, furfural, acizi volatili, se separ din plmad prin operaia de distilare.

Distilarea se realizeaz prin nclzirea pn la fierbere i fierberea plmezilor fermentate n instalaii speciale, prin care alcoolul etilic i ali componeni volatili trec n faza de vapori i sunt apoi condensai prin rcire cu ap. Pentru a nelege mai bine procesul de separare a alcoolului din plmada prin distilare se poate asimila plmada fermentat cu un amestec binar miscibil format din alcool etilic i ap, avnd o concentraie alcoolic egal cu a plmezii fermentate. Separarea alcoolului etilic din acest amestec se bazeaz pe diferena de volatilitate dintre acesta i ap. Astfel, alcoolul etilic este mai volatil dect apa, avnd o temperatur de fierbsere de 78,39C, n timp ce temperatura de fierbere a apei este de 100C la presiunea atmosferic. ntruct separarea componenilor din amestec prin distilare se face n ordinea volatltitii lor, distilnd mai nti cei cu volatilitate mai ridicat, deci cu temperatura de fierbere mai sczut, nseamn c vaporii rezultai prin fierberea amestecului de alcool i ap vor fi mai bogai n alcool etilic, iar amestecul supus distilrii se va epuiza treptat n alcool. Pentru a obine un produs cu un coninut ridicat n alcool sunt necesare distilri repetate i odat cu creterea coinutului n alcool al lichidului supus distilrii se realizeaz o concentrare din ce n ce mai redus pn n momentul n care se ajunge la aa numitul punct azeotropic, din care nu se mai poate realiza o continuare o concentrare prin distilare. Pentru amestecul de alcool etilic i ap .acest punct azeotropic corespunde unei concentraii alcoolice de 97,17%vol.sau 95,57% masic. Din acest motiv, pe calea distilrii repetate se poate obine un alcool cu concentraia maxim n alcool de 97,2% vol.

n afar de alcool i ap prin distilarea plmezii fermentate trec n distilat i alte substane volatile coninute, cum ar fi aldehide, esteri,alcooli superiori, acizi volatili, alcool metilic, .a., care i confer un gust i un miros neplcut, astfel nct se obine asa numitul alcool brut, care trebuie purificat n continuare prin operaia de rafinare

Reziduul fr alcool rezultat de la distilare este denumit borhot.3.8.Rafinarea alcoolului brut n urma distilrii rezult ca produs intermediar alcoolul brut, care are o concentraie alcoolic de 80-85% vol. i conine o serie de impuriti, mai mult sau mai puin volatile, fie provenite din plmada fermentat, fie formate chiar n cursul procesului de distilare.

Rafinarea reprezint operaia de purificare i concentrare a alcoolului brut, n vederea obinerii unui produs de puritate superioar denumit alcool etilic rafinat.Prin rafinare alcoolul se concentreaz, devine limpede, fr gust i miros strin. Alcoolul rafinat trebuie s aib o concentraie alcoolic de minimum 96%, nu trebuie s conin alcool metilic i furfural, iar coninutul su n acizi, esteri, aldehide i alcooli superiori trebuie s fie foarte sczut.

Pentru a se realiza o purificare avansat a alcoolului este necesar ca la rafinare s se aib n vedere dou aspecte principale: temperaturile de fierbere ale impuritilor i solubilitile lor n amestecul de alcool- ap. Impuritile din alcoolul brut au temperaturi de fierbere repartizate ntre 20,2C (aldehida acetic) i 161,6 (furfural), ns n realitate distilarea lor se face ntr-un domeniu de temperaturi mult mai restrns, deoarece majoritatea formeaz amestecuri azeotrope cu apa, cu temperaturi de fierbere mult mai joase dect a substanei pure.

Impuritile se vor repartiza n coloan n funcie de temperaturile lor de fierbere i solubilitatea lor, astfel:

- impuritile mai volatile dect alcoolul etilic vor fi ridicate de vaporii alcoolici spre partea superioar a coloanei, unde vor fi evacuai n stare de vapori sub form de fruni;

- impuritile mai puin volatile se vor concentra spre partea inferioar a coloanei formnd cozile. Aadar prin rafinarea alcoolului brut se obin trei fraciuni:

- frunile;- alcoolul rafinat;

- cozile. Operaia de rafinare a alcoolului brut se execut n instalaii speciale, care n funcie de construcie i modu! de funcionare, sunt de dou tipuri:

- instalaii cu funcionare discontinu (periodic);

-instalaii cu funcionare continu.4. Calculul bilanului de materiale Generaliti

Pentru calculul bilanului de materiale se au n vedere urmtoarele dou elemente:

- intrrile de materii prime i auxiliare care sunt prevzute n reetele de fabricaie- ieirile la fiecare faz tehnologic i pierderile tehnologice. Schematic bilanul de materiale arat astfel:

Ecuaia general a bilanului de materiale este: mime + pmimaterii prime i auxiliare intrateme = materii prime i auxiliare ieite

p = pierderi

1. Materia prim recepionatMr=Md=6000 kg Mr-materia prim recepionat

Md-materia prim depozitat

2. Cntrire

Md=Mc=6000kg

Mc-materie prim cntrit

3. Mcinare

Se adaug 30% ap din cantitatea de materie prim cntrit

Mc+A= Mm +PMc+(30/100)*MPc=Mm+(1/100)*McMm =6000+1800-60= 7740 kg

Mc=materia prim cntrit

Mm=materia prim mcinat

A= cantitatea de ap adugat la mcinare

P= pierderi

4. Fluidificare

Se adaug 1% enzime de fluidificare din cantitatea de materie prim mcinat.

MPm+Ef =Pf+P

MPm+(1/100) *MPm=Pf+ (2/100) * MPm

Pf =7740,4+77,4-154,8=7662,6 kgMm= cantitatea de materie prim mcinat,

Ef =cantitatea de enzime de fluidificare,

Pf =cantitatea de plmad fluidificat,

P =pierderi

5. Zaharificare

Se adaug o proporie de 2% enzime de zaharificare i 0,4% H2SO4 din cantitatea de plmad fluidificat:

Pf +Ez+As=Pz+(0,1/100) *Pf

Pz=7662,6+153,2+30,6-7,66=7838,7Pf= plmad fluidificat

Pz= plmad zaharificat

Ez= enzime de zaharificare

As=acid sulfuric

6. nsmnare

Pz+D=P+P

P=7838,7+78,3-7,83=7909,1 kg

7. Fermentare

P= Pf +0,2/100 *P

Pf=7909,1-15,8=7893,3 kgP= cantitatea de plmad nsmnat

Pf =cantitatea de plmad fermentat8. Distilarea

Pf=Ab+B10000 L.......15766 kg materie

X l..............7893,3

X=5005,5 L Ab= 5005,5 LB=7893,1-5005,5=2887,5 kg

Pf =plmad fermentat

Ab = alcool brut

B = borhot

9. Rafinarea

Prin procesul de rafinare se obine 80% alcool etilic rafinat, volumul de alcool etilic rafinat de 96o .Ab=Ar+ At+1,4/ 100 *AbAr=80/100*5005,5=4004,4L

P=1,4/100*5005,5=70 L

At=5005,5-(4004,4+70)=931,1 L

Ab= cantitatea de alcool brutAr= cantitatea de alcool rafinatAt= cantitatea de alcool tehnicBilan global de materialeNr.crt.MaterialeIntrateIesiteU.M

1Materia prim(porumb)6000-kg

2Ap1800-kg

3Enzim fluidificare77,4-kg

4Enzim zaharificare153,2-kg

5Acid sulfuric30,6-kg

6Borhot-2887,5kg

7Drojdii78,3-

8Alcool tehnic-931,3L

9Alcool rafinat-4004,4L

10Pierderi-316,09L

11Total8139,58139,5

Consumul specific : Cs= Cantitate materie prim/cantitate produs finit =1,49 kgBibliografie1. Dabija A., 2002, Tehnologii i utilaje n industria alimentar fermentativ, Ed. Alma Mater, Bacu

2. Rotaru V., Filimon N., 1976, Tehnologii n industria alimentar fermentativ, Ed. Didactic i Pedagogic, Buc.

3.Hopulele T., 1980, Tehnologia berii, spirtului i a drojdiei, vol.II, Universitatea din Galai

4.Banu C., coordonator, Manualul inginerului de industrie alimentar, Ed.Tehnic, Buc., 2002, vol.IIMaterii prime amidonoase(cereale)

9

9

9

Curire separare (splare)

Curire Sortare

Impuriti

Impuriti

Cntrire

Cntrire

Fierbere sub presiune

Splare

Zaharificare

nmuiere

nsmnare

Germinare

CO2

Fermentare

Mcinare cu ap- lapte de slad

Distilare spirt brut

Rafinare

Spirt rafinat

Fruni

Cozi

Ap de luter

CO2

Borhot

Ulei de fuzel

Proces

Materii prime

Materii auxiliare

Produs intermediar

Pierderi

Pierderi (1,4%)

Alcool tehnic

Alcool etilic rafinat

Rafinare

Alcool brut

Borhot

Alcool brut

Distilare

Plmad fermentat

Pierderi (0,2%)

Plmad fermentat

Fermentare

Plmad nsmnat

Pierderi (0,1%)

Plmad nsmnat

Drojdii

(1%)

Plmad zaharificat

nsmnare

Pierderi (1%)

Pierderi (2%)

Plmad fluidificat

Enzim fluidificare

Materie prim mcinat

Fluidificare

Pierderi (0,1%)

Plmad zaharificat

Acid sulfuric

Enzim zaharificare

Plmad fluidificat

Zaharificare

Materie prim mcinat

Ap

Materie prim cntrit

Mcinare

Materie prim cntrit

Materie prim depozitat

Cntrire

Materie prim depozitat

Materie prim recepionat

Depozitare

PAGE 26