VALORIFICAREA SUBPRODUSELOR SI A DESEURILOR DE LA FABRICAREA ALCOOLULUI

VALORIFICAREA SUBPRODUSELOR SI A DESEURILOR DE LA FABRICAREA ALCOOLULUI

Din procesul tehnologic de fabricare a alcoolului din melasa si materii prime amidonoase rezulta ca principale subproduse dioxidul de carbon, alcoolul tehnic (frunti si cozi) si uleiul de fuzel, iar ca deseuri recuperabile borhoturile de cereale, cartofi si melasa.

Prin valorificarea integrala si complexa a subproduselor si deseurilor rezultate, fabricile de alcool beneficiaza de avantaje economice apreciabile, rezolvandu-se partial sau chiar integral si problema apelor reziduale.

1. DIOXIDUL DE CARBON

In timpul fermentarii plamezilor din materii prime amidonoase sau melasa se degaja dioxid de carbon, care antreneaza si cantitati mici de alcool, produse secundare de fermentatie cat si apa din plamada, impuritati care formeaza 0,5÷1% din cantitatea de gaz degajata.

Cantitatea de dioxid de carbon care rezulta teoretic prin fermentare reprezinta 48,8% din masa glucozei fermentate, 50,3% din masa maltozei si 54,3% din masa amidonului prelucrat. Daca se admite ca randamentul practic in alcool reprezinta 90% din cel teoretic vor rezulta urmatoarele cantitati de dioxid de carbon:

- din 100 kg glucoza sau fructoza 43,9 kg CO₂;

- din 100 kg maltoza sau zaharoza     45,5 kg CO₂;

- din 100 kg amidon sau dextrine    48,9 kg CO₂.

Cantitatea recuperabila de dioxid de carbon depinde de materia prima folosita, procesul tehnologic aplicat si marimea linurilor de fermentare. Astfel, la prelucrarea cartofilor si cerealelor prin procedeul discontinuu, dioxidul de carbon este recuperat in proportie de circa 70%, iar la prelucrarea melasei prin procedeul discontinuu in proportie de circa 50%. In cazul fermentarii continue a plamezilor cantitatea recuperata este mult mai mare.

Dioxidul de carbon poate fi prelucrat in urmatoarele moduri:

prin purificare, comprimare si eventual lichefiere pentru fabricarea bauturilor racoritoare carbogazoase si in alte industrii;

pentru fabricarea carbonatului de calciu sau a carbonatului de amoniu.

Procesul tehnologic de purificare, comprimare si lichefiere a dioxidului de carbon se realizeaza cu ajutorul unor instalatii speciale prezentate la fermentarea berii.

Dioxidul de carbon lichid trebuie sa aiba o puritate de minimum 98%, sa contina maximum 0,1% apa, sa nu contina urme de ulei si alte gaze si sa nu prezinte mirosuri straine. El se livreaza in butelii speciale din otel cu capacitatea de incarcare de 10 si 20 kg, rezistente la presiune ridicata pana la 100 at.

Dioxidul de carbon se mai foloseste in industria carnii pentru asomarea porcilor, la fabricarea ghetii carbonice (prin evaporarea dioxidului de carbon lichid in aparate speciale, cand are loc o racire puternica si solidificarea la temperatura de -78,9⁰C), care se utilizeaza la transportul alimentelor cu perisabilitate ridicata, in industria metalurgica la turnarea metalelor, in industria constructoare de masini la sudura in atmosfera de dioxid de carbon, in medicina, cercetare, etc.

Carbonatul de calciu se obtine in fabricile de alcool, folosind ca materii prime varul si dioxidul de carbon rezultat de la fermentatie. Stingerea varului se efectueaza cu apa calda cu temperatura de 65÷70⁰C, care sa permita obtinerea unei temperaturi optime de stingere de 85÷90⁰C, in stingatoare rotative, din care se obtine un lapte de var cu 18÷20% s.u. Dupa stingere laptele de var este filtrat grosier si fin pentru separarea sterilului (partii insolubile) si introdus in vase de carbonatare, in care se introduce pe la partea inferioara sub agitare dioxid de carbon.

Operatia de carbonatare are loc la temperaturi de 50÷60⁰C timp de 20÷60 minute, obtinandu-se o suspensie de carbonat de calciu care este concentrata mai intai prin filtrare sub vid pana la 50% s.u. si apoi prin uscare in instalatii tip tunel pana la o umiditate finala de 0,4÷0,6%.

Dupa uscare produsul este macinat intr-o moara cu discuri, ambalat in saci, depozitat si livrat la beneficiari.

Carbonatul de calciu se fabrica in mai multe tipuri: A, B, C, I, in functie de gradul de puritate si destinatie. Astfel, tipurile A si I sunt folosite in industria de cosmetice, antibiotice si industria electrotehnica, tipul B in industria materialelor plastice si a cauciucului, iar tipul C de puritate mai redusa este destinat altor utilizari.

In functie de tipul de carbonat de calciu fabricat, consumul specific de dioxid de carbon variaza intre 1000÷3500 kg/tona de produs finit.

Carbonatul de amoniu se obtine in urma reactiei dintre dioxidul de carbon si amoniac. Pe aceasta cale se pot obtine teoretic 2,17 tone carbonat de amoniu la o tona de CO₂, randamentul practic este de 2 t/t de CO₂.

Carbonatul de amoniu se foloseste ca adaos la furajarea animalelor, in cazul hranei sarace in proteine, avand un coeficient ridicat de asimilare de circa 80%.

2. ALCOOLUL TEHNIC

Alcoolul tehnic (frunti si cozi) reprezinta amestecul de alcool frunti si cozi rezultat in instalatiile de rafinare, in care predomina fruntile. Alcoolul tehnic este folosit in industria lacurilor si vopselelor sau la fabricarea alcoolului denaturat.

In compozitia chimica a fruntilor intra:

alcool etilic 93÷97%

aldehide 0,3÷0,5%

esteri 0,3÷2,6%

metanol 0,4÷1,5%

acizi organici volatili 0,07÷0,09%

Fruntile obtinute de la rafinare se pot intoarce la fermentare sau la distilare. Prin reintoarcerea fruntilor in plamezi la inceputul fermentarii se limiteaza formarea de noi produse secundare de fermentatie ce conduce la cresterea randamentului in alcool, iar prin intoarcerea lor la distilare se franeaza procesul de formare a esterilor, iar unii acizi trec in borhot.

La rafinarea alcoolului brut din cereale si cartofi in instalatii periodice, cantitatea de frunti este de 3,5%, iar in cele continue 2,6% fata de alcoolul absolut. La prelucrarea melasei rezulta cantitati mai mari de frunti de 4,2% in cazul instalatiilor periodice si 3,2% in cazul celor continue (Hopulele, T., 1980).

3. ULEIUL DE FUZEL

Uleiul de fuzel este un produs rezultat de la rafinarea alcoolului brut, format din impuritati cu volatilitate mai redusa din care predomina alcoolii superiori: amilic, izoamilic, izobutilic, propilic. Alaturi de alcooli superiori, se gasesc cantitati mai mici de esteri ai acestora, acizi organici volatili si furfural. Pentru livrare, el trebuie sa aiba o puritate de minimum 85%. Se intrebuinteaza ca dizolvant, ca atare, sau dupa esterificare cu acizi organici. In industria alimentara, se utilizeaza esterii alcoolilor amilic si butilic pentru aromatizarea bomboanelor.

Compozitia chimica a uleiului de fuzel variaza in functie de materia prima folosita astfel:

Componentele, % masic Cereale Cartofi

alcool n-propilic 9,1 14,7

alcool izobutilic 19,2 14,2

alcool n-butilic 0,3 1,1

alcool n-amilic 19,0 13,8

alcool izoamilic 52,4 56,2

4. BORHOTUL DIN CEREALE SI CARTOFI

Borhotul din cereale si cartofi rezultat de la distilarea plamezilor fermentate contine atat substante nefermentescibile din materia prima (celuloza, proteine, pectine, grasimi, acizi nevolatili, substante minerale), resturi de amidon, dextrine si uneori chiar maltoza nefermentata, produse secundare nevolatile ale fermentatiei alcoolice (glicerina, acid lactic) cat si celule de drojdii. Borhotul din cereale si cartofi, rezultat de la distilarea plamezilor fermentate, prezinta compozitia chimica prezentata in tabelul 1

Tabelul 17

Compozitia chimica medie a borhotului din cereale si cartofi

Datorita substantelor nutritive pe care le contine, in special a substantelor azotoase asimilabile, borhotul din cereale si cartofi constituie un furaj valoros. Acesta se poate folosi in stare proaspata, imbogatit in vitamine sau in lactat de amoniu sau sub forma de borhot uscat. Digestibilitatea principalelor componente ale borhotului pentru animale si pasari este prezentata in tabelul 18. El mai poate fi folosit la obtinerea preparatelor enzimatice fungice, a drojdiei de panificatie si furajere, a unor antibiotice (biomicina), a cleiului de borhot.

Tabelul 18

Digestibilitatea borhotului din porumb pentru animale si pasari

Prin prelucrarea fara presiune a cerealelor si cartofilor rezulta un borhot cu o valoare furajera mai ridicata decat in cazul fierberii sub presiune, la care au loc procese importante de degradare termica a unor substante valoroase din borhot. Astfel, in cazul folosirii procedeului de dispersie, valoarea furajera a borhotului creste cu circa 45%, iar digestibilitatea substantei organice cu circa 24% fata de procedeul de fierbere sub presiune.

5. BORHOTUL DIN MELASA

Borhotul din melasa contine substantele nefermentescibile din melasa, cantitati mici de zahar rezidual, produse ale fermentatiei alcoolice (glicerina, acizi) cat si celule de drojdie.

Desi valoarea nutritiva a borhotului din melasa este mai ridicata decat a celui din cartofi si cereale, folosirea lui la furajarea animalelor este limitata, datorita continutului ridicat in substante minerale, cu actiune laxativa. Nu se recomanda folosirea lui pentru furajarea vacilor gestante, porcilor si cailor.

Borhotul din melasa se utilizeaza pentru:

obtinerea drojdiei de panificatie si a celei furajere;

cultivarea microorganismelor producatoare de vitamina B₁₂ (cianocobamida);

obtinerea betainei si acidului glutamic, a glicerinei;

obtinerea cleiului din borhot.

Drojdia de panificatie se poate obtine prin separarea drojdiei din plamezile de fermentare din melasa, spalarea si presarea ei pana la 27÷29% s.u. Drojdia comprimata astfel obtinuta are o buna putere de fermentare, insa conservabilitatea ei este scazuta. Din aceasta cauza ea se conserva prin uscare pana la umiditatea de 7÷7,5 % la temperaturi scazute de 40÷55⁰C. In acest mod se pot obtine circa 50 kg drojdie cu 25% s.u. la o tona de melasa sau 15÷17 kg/m³ plamada fermentata.

Drojdia furajera se poate obtine atat prin separarea drojdiei din plamezile fermentate sau din borhotul rezultat de la distilare si folosirea ei in forma lichida sau dupa uscare pentru furajarea animalelor cat si prin cultivarea drojdiilor atipice pe borhot de melasa in amestec cu melasa in instalatii speciale.

Vitamina B₁₂ se obtine prin cultivarea submersa sub agitare si aerare a unor microorganisme pe borhot, rezultand 0,7÷1,1 mg vitamina B₁₂/l borhot si o biomasa bogata in proteine.

Betaina si acidul glutamic se pot obtine cu ajutorul schimbatorilor de cationi sau prin hidroliza acida. In primul caz borhotul este trecut printr-o instalatie cu schimbatori de ioni, in care betaina este retinuta pe cationit iar acidul glutamic pe anionit, obtinandu-se dupa regenerarea rasinilor ionice clorhidratul de betaina si acidul glutamic, care se concentreaza si se cristalizeaza in vederea obtinerii produselor finite. Prin cea de-a doua metoda se concentreaza borhotul pana la 75% s.u. si se hidrolizeaza cu acid clorhidric concentrat timp de 30÷40 minute la 105÷106⁰C. Hidrolizatul se purifica, se concentreaza si se cristalizeaza betaina, iar din filtrat se obtine acidul glutamic sau glutamatul de sodiu.