Análisis del proceso de producción de alcohol industrial
1 Tipos de alcohol
El alcohol producido industrialmente en mi país se divide en alcohol de alta pureza, alcohol comestible y alcohol industrial de acuerdo con las normas nacionales promulgadas por el Ministerio. de Industria Ligera y el Ministerio de Salud. Alcohol de alta pureza, la concentración de alcohol no debe ser inferior al 99,5% (en volumen), estrictamente neutro, sin olor, especialmente utilizado en la industria de defensa, industria electrónica y reactivos químicos. Para el alcohol comestible, la concentración de alcohol no debe ser inferior al 95,0 % (en volumen) y el contenido de impurezas debe ser pequeño. Utilizado principalmente en la industria alimentaria, industria farmacéutica e industria de química fina para preparar bebidas y vino. El alcohol industrial solo requiere que la concentración de alcohol alcance el 95,0% (en volumen) y no tiene otros requisitos. Se utiliza principalmente en la producción industrial, como dilución de pinturas y caucho sintético, o como combustible.
2 Métodos de producción de la industria alcohólica.
2.1 Método de fermentación. El alcohol se produce a partir de materias primas de almidón o azúcar bajo la acción de microorganismos. Según las diferentes materias primas, se puede dividir en: fermentación de materias primas de almidón para producir alcohol, que actualmente es el principal método de producción de alcohol en mi país. Utiliza materias primas con almidón, como patatas, cereales y plantas silvestres, y hidroliza el almidón en glucosa bajo la acción de microorganismos, que luego se fermenta aún más para producir alcohol. Todo el proceso de producción incluye la cocción de las materias primas, la preparación del agente sacarificante, la sacarificación, la preparación de la levadura, la fermentación y la destilación. La materia prima de melaza se fermenta para producir alcohol. El azúcar de la melaza se utiliza directamente, se diluye y se le añaden algunos nutrientes y se fermenta bajo la acción de la levadura para producir alcohol. Fermentación de líquidos residuales de suspensión de sulfito para producir alcohol. Después de cocinar las materias primas para la fabricación de papel con sulfito, el líquido residual contiene azúcares de seis carbonos, que la levadura puede fermentar hasta obtener alcohol, principalmente alcohol industrial.
2.2 Método de síntesis química para producir alcohol. El alcohol se produce mediante reacciones de síntesis química a partir de gases residuales producidos por la fundición de coque y el craqueo del petróleo. El método de producción se puede dividir en método de hidratación indirecta y método de hidratación directa, y este último se utiliza actualmente ampliamente en la industria. El método de hidratación indirecta también se denomina método de hidratación con ácido sulfúrico. El proceso de producción consiste en agregar etileno y ácido sulfúrico para generar hidrogenosulfato de etilo, que luego se hidroliza para generar etanol y ácido sulfúrico. La desventaja de este método es que corroe gravemente el equipo y consume mucho ácido. Las ventajas de este método son que la pureza del gas bruto no es alta, el equipo se simplifica y es fácil de poner en marcha. La hidratación directa, en presencia de un catalizador de ácido fosfórico, el etileno y el vapor de agua pueden sufrir directamente una reacción de adición a alta presión y temperatura para generar alcohol. Este método requiere que la pureza del etileno en el gas de alimentación sea superior al 98% y requiere un método especial para separar y agrietar los diversos componentes, lo que impone mayores requisitos a los equipos y materiales. Sin embargo, este método tiene pasos simples y no presenta problemas de corrosión. .
3 Características de la producción de etanol a partir de materias primas amiláceas
Las materias primas son patatas, cereales y plantas silvestres, que deben triturarse antes de la producción. En la actualidad, hay algunas plantas de alcohol con pequeña producción en China que utilizan cocción intermitente y las materias primas rápidas o granulares se ponen en producción directamente sin trituración. En la mayoría de las plantas de etanol de tamaño mediano y superior, las materias primas se trituran dos veces y luego se cocinan continuamente a alta presión, lo que favorece el aumento de la superficie de calentamiento de las materias primas y el cumplimiento más eficaz de los requisitos de cocción. Las materias primas deben cocinarse, de modo que el tejido de las células de la materia prima se rompa durante el proceso de alta temperatura y alta presión, de modo que el almidón presente en las células se convierta en azúcares fermentables. La temperatura de cocción varía según la variedad y las especificaciones de las materias primas, generalmente entre 130 y 150 grados, pero la temperatura requerida para cocinar las materias primas trituradas es más baja, entre 120 y 130 grados. El tratamiento a alta temperatura no sólo gelatiniza el almidón, sino que también mata las bacterias dañinas adheridas. Para producir alcohol a partir de materias primas amiláceas, el almidón gelatinizado en estado disuelto debe transformarse en azúcares fermentables mediante sacarificación con levadura de destilería.
Debido a los diferentes métodos de producción de koji, se puede dividir en método de sacarificación de salvado de koji, método de sacarificación de koji líquido, método de sacarificación de enzima de raíz (método de Amirault), método de mezcla de levadura de enzima de raíz, método de maltosa, etc. En la actualidad, la sacarificación de salvado de koji y la sacarificación de koji líquido son los principales métodos en China. Los métodos extranjeros para producir alcohol a partir de materias primas de almidón se pueden dividir a grandes rasgos en: método de malta, que utiliza malta, yemas de grano y yemas de grano como agentes sacarificantes; método: gelatinizar el puré Cuando el líquido se enfría a 30-40 grados, se inoculan y cultivan mohos como Rhizopus o Mucor. Durante el crecimiento del moho, el almidón se convierte en azúcares fermentables y luego se agrega levadura para la fermentación; en el método de elaboración de koji, se utiliza koji sólido o líquido como agente de sacarificación, utilizando amilasa en lugar de koji; Durante el proceso de gelatinización y disolución de la suspensión de almidón, la viscosidad cambia constantemente. Cuando los gránulos de almidón se disuelven, la viscosidad aumenta gradualmente. Después de alcanzar el valor máximo, la viscosidad del puré disminuye gradualmente a medida que la temperatura continúa aumentando. Durante el proceso de cocción, las materias primas están expuestas a altas temperaturas y presiones, lo que puede producir caramelo fácilmente. Debido a que el almidón es el principal carbohidrato contenido en las batatas, una materia prima amilácea, también hay una pequeña cantidad de dextrina y azúcar, los azúcares contenidos en las patatas son principalmente glucosa y fructosa, y una pequeña cantidad de sacarosa en los cereales, domina la glucosa; . Los diferentes azúcares sufren diferentes cambios químicos durante la cocción. Por ejemplo, el azúcar se vuelve a convertir y la aldosa se vuelve a convertir en cetosa (isomerización); varios azúcares se caramelizarán para formar caramelo; la hexosa se descompondrá en hidroximetilfurfural, y el hidroximetilfurfural puede reaccionar fácilmente con nuevas moléculas de aminoácidos para formar melanina. El caramelo no puede fermentar y también dificultará la fermentación de la levadura, afectará la fermentación y reducirá la producción de alcohol. Por lo tanto, se debe prestar atención a controlar la temperatura y presión adecuadas al cocinar. Debido a que la formación de caramelo es generalmente más fácil en soluciones de alta concentración que en soluciones de baja concentración, al cocinar materias primas con almidón, si las materias primas contienen más azúcar, se formará fácilmente materia negra y caramelo. Cuanto mayor sea la concentración del puré, más fácil será formar caramelo. Por lo tanto, la proporción de humedad de las materias primas secas de batata en algunas fábricas de alcohol nacionales es generalmente de 1: 3-1: 3,4 y, a veces, es un poco más fina para aumentar el rendimiento de almidón.
4 Flujo del proceso de producción de alcohol con materia prima amilácea
Cuando se utilizan materias primas amiláceas para producir alcohol, las materias primas rápidas o granulares deben molerse hasta convertirlas en polvo, cocerse, sacarificarse, fermentarse y destilarse en condiciones alta presión, para obtener alcohol terminado. En una planta de alcohol donde las materias primas se trituran y cocinan continuamente, las materias primas se trituran primero y luego se ponen en producción después de ser enviadas fuera del almacén. Casi todas las fábricas utilizan molinos de martillos para moler las materias primas hasta convertirlas en polvo. Muchas fábricas utilizan el método de trituración secundaria. Antes de ingresar a la trituradora de martillos, las materias primas grandes y rápidas primero se dividen en materias primas pequeñas y rápidas, y luego la trituradora de martillos rompe las materias primas pequeñas y rápidas en materias primas en polvo fino para facilitar la cocción continua. La cocción y la gelatinización agregan agua a las materias primas en polvo molidas para precalentarlas y aumentar la temperatura de las materias primas y prepararlas para la precocción para una cocción continua. Los gránulos de almidón de las materias primas se descomponen gradualmente y tienden a disolverse después de la cocción a alta presión, y el puré cocido se convierte en una pasta. Aspergillus sacarifica el puré después de cocinarlo y gelatinizarlo, y usa Aspergillus amilasa para sacarificarlo. La amilasa producida por Aspergillus puede convertir el almidón contenido en las materias primas en azúcar fermentable para que lo utilice la levadura. Aspergillus es un microorganismo aeróbico y necesita suficiente aire durante su proceso de reproducción y crecimiento. Al mismo tiempo, la formación de amilasa también depende del suministro de aire. La fermentación por levaduras y la fermentación alcohólica son ambas fermentaciones anaeróbicas. Durante la fermentación se produce respiración anaeróbica. Durante este proceso, se producen cambios bioquímicos complejos. El almidón y la dextrina del puré son hidrolizados por la amilasa para producir azúcar, y la proteína es hidrolizada por la proteasa de Aspergillus para producir péptidos y aminoácidos. Algunas de estas sustancias son absorbidas por la levadura y sintetizadas en células bacterianas, mientras que otras partes se fermentan para producir alcohol y CO2. Después de la destilación y purificación, la levadura convierte el azúcar en alcohol. El mosto de fermentación maduro no sólo contiene alcohol y una gran cantidad de agua, sino también sólidos y muchas impurezas. La destilación es la purificación del alcohol contenido en el mosto de fermentación. Mediante destilación bruta y rectificación finalmente se obtiene alcohol calificado y al mismo tiempo se obtiene el subproducto aceite de fusel y una gran cantidad de vinaza (también llamada desecho). puré) se elimina.
5 Conclusión
Las diferentes materias primas de alcohol tienen características diferentes. En la producción de alcohol, se deben adoptar procesos tecnológicos específicos basados en las características específicas de las materias primas para garantizar la calidad de la producción de alcohol.