Схема производства спирта из картофеля и зерна

Картофель предварительно распаривают под давлением в автоклаве /запарнике/, при этом происходит разрыв клеточных оболочек и зерна крахмала превращаются в клейстер. Полученную массу переносят в заторные чаны и прибавляют дробленый солод - проросшие зерна ячменя, содержащее амилолитические ферменты - a и b - амилазы, под влиянием которых крахмал осахаривается, образуя декстрины и мальтозу.

H₂O,

ферменты

(C₆H₁₀O₅)_n ------------® амило-, эритро-, ахродекстрины ---® C₁₂H₂₂O₁₁

крахмал мальтоза

Осахаренную жидкость сбраживают, прибавляя для этого к ней чистую культуру винных дрожжей, которые в растворе сахара быстро размножаются. Дрожжевые грибки содержат ферменты, под действием которых мальтоза в процессе брожения превращается в конечном итоге в спирт и углекислый газ.

ферменты, H₂O

C₁₂H₂₂O₁₁ ---------------------® 2 C₆H₁₂O₆ (глюкоза)

ферменты

C₆H₁₂O₆ --------------® 2 СO₂ + 2 C₂H₅OH (этанол)

Дальнейший процесс состоит в фракционной перегонке перебродившей жидкости. Перегнанные фракции многократно конденсируют с помощью ректификационных колонн и дефлегматоров - получают спирт - сырец 90 % концентрации. Остаток, называемый бардой, содержит янтарную кислоту, белки, жиры и глицерин. Барду применяют в качестве корма для скота. Полученный спирт-сырец подвергают дробной перегонке. Первый погон содержит ацетальдегид и ацетали, а главная фракция представляет собою 90-95 % этиловый спирт. В состав последней фракции входят сивушные масла, о которых говорилось выше, немного высших спиртов, жирных кислот и фурфурола. Чистый спирт имеет температуру кипения 78,3^OC и содержит 95,5 % спирта.

Из спирта готовят ликеры добавляя воду, эссенции, сахар.

Спирт находит широкое применение в химической промышленности для синтеза каучука и других веществ, в пищевой промышленности для изготовления вин, в фармацевтической промышленности, в органических синтезах душистых веществ, лаков, красителей полимеров и т.д.

Кроме спиртового брожения существуют и другие виды брожения: молочнокислое, лимонно-кислое, масляно-кислое и т.д. Эти реакции рассмотрены ниже.

Молочнокислое брожение

Д , L- молочная и левовращающая молочная кислоты образуются из декстрозы, из тростникового сахара и из мальтозы при действии бактерий Bacillus Delbriickii. Этот способ применяется для промышленного получения молочной кислоты. Процесс проводят при 50^OC . К бродильной жидкости добавляют мел, так как кислотность отрицательно влияет на рост бактерий. Сахар сладкой сыворотки - молочный сахар превращается в молочную кислоту под действием бактерий.

Молочная кислота содержится в кислой капусте, огурцах, кислом молоке. Дисахариды сперва подвергаются гидролизу:

C₁₂H₂₂O₁₁ + HOH ---------® 2 C₆H₁₂O₆

дисахарид моносахариды

Реакция молочнокислого брожения глюкозы:

C₆H₁₂O₆ -------® 2 CH₃-CH(OH)-COOH + 22,5ккал

глюкоза молочная кислота 1ккал=4,19кДж

Маслянокислое брожение

Масляная кислота получается из крахмала, из сахара, при различных бактериальных процессах брожения, как например, в присутствии бактерий Bacillus factisacidi и др.

Уравнение реакции маслянокислого брожения глюкозы:

C₆H₁₂O₆ ------® 2 CO₂ + 2H₂ + CH₃-CH₂-CH₂-COOH + 18 ккал

глюкоза масляная кислота

Лимонокислое брожение

При действии плесневых грибков (цитромицетов) углеводы (глюкоза, мальтоза) превращаются в лимонную кислоту.

цитромицеты OH

31-37^OC ½

C₆H₁₂O₆ +3 O --------------------® HOOC-CH₂-C-CH₂-COOH

½

COOH

Лимонная кислота применяется в пищевой промышленности.

Изучению биохимических процессов и, в частности, процессов брожения посвящены труды советских ученых - биохимиков: А.Н.Баха, А.И.Опарина, В.Н.Шапошникова, С.П.Костычева, В.С.Буткевича и др. Большая заслуга в изучении химии сахаров и глюкозидов принадлежит ученым - П.П.Шорыгину, Б.Н.Степаненко и др.