Очеретяна меляса
Культура цукрової тростини, як теплолюбної рослини, поширена в Азії (Китай, Індія), Австралії, на Кубі, Яві, Гавайських островах. Так, у 1956/57 р. перероблено цукрову тростину (тис.т):на Кубі 5350, у Бразилії 2438, в Австралії 1240.
У СРСР у ряді районів Таджикистану та Узбекистану вирощують цукрову тростину для виробництва рому.
Цукрову тростину переробляють на місці зростання, як правило, на цукор-сирець і рідше - на білий цукор.
За кордоном і особливо в таких країнах, як Голландія, Англія, Бельгія, США, Австрія, здавна переробляють велику кількість тростинного цукру-сирцю, що привіз, в рафінад.
У СРСР також перероблялося щорічно в білий цукор від 160 до 250 тис.тімпортного тростинного цукру-сирцю. Було заплановано подальше різке збільшення переробки тростинного сирцю, зокрема одержуваного з Кубинської Республіки (1 млн. т на рік).
У процесі переробки очеретяного сирцю на білий цукор виходить відхід виробництва — очеретяна меляса.
Отримання очеретяної меляси.
Тростинний цукор-сирець складається з двох компонентів — кристалів сахарози і плівки, що їх покриває, міжкристальної патоки, яка, крім цукру, містить несахара і барвники.
За інструкцією ЦИНСа, очеретяний сирець піддається афінації, центрифугування, клеювання на сироп, очищення методом карбонатації (додаванням до клеювання вапна) з подальшим сатуруванням СO2, фільтрації та сульфітації. Потім очищений сироп варять у вакуум-апаратах, після чого з утфелю I продукту при центрифугуванні одержують білий цукор, а відтіки піддають триразовій обробці з отриманням утфелів II, III і IV продуктів і останнього відтіку - меляси,що є відходом виробництва.
Склад очеретяної меляси.
Тростникова меляса, одержувана при переробці очеретяного цукру-сирцю, є складною сумішшю, що містить цукру, що зброджуються, органічні та азотисті речовини, а також неорганічні сполуки. За своїм складом очеретяна меляса близька до меляси очеретяного виробництва.
На склад меляси впливають застосовуваний метод очищення клерувань. Але в середньому до складу меляси, отриманої при рафінуванні цукру-сирцю, входить: сахарози 25-40%, що редукують Сахаров 12-30%, азоту 0,3-0,5% (азота в очеретяній мелясі в багато разів менше, ніж у буряковий).
З органічних нецукорів у мелясі міститься найбільше аконітової кислоти – близько 5%.
До складу редукуючих речовин входять: глюкоза, фруктоза, іноді рафінозу, а також редагуючі речовини, що не зброджуються. Ці редукуючі компоненти, що не зброджуються, складаються з карамелів і меланоїдинів (останні виходять з продуктів конденсації Сахаров і амінокислот).
Незброджуваних редукуючих речовин у мелясі може містити до 17%.
Вказують, що кількість незброджуваних речовин у мелясі збільшується під впливом високої температури обробки цукрової тростини. Так, до 10% редукуючої здатності меляси пояснюють наявністю продуктів розпаду цукрів: гідрометилфурфуролу, мурашиної кислоти, левулінової кислоти.
Таблиця 1. Склад очеретяної меляси (в %), отриманої при переробці очеретяного цукру-сирцю.
Склад зольних елементів очеретяної меляси (%) представлений в табл. 2.
Тростинна меляса багатша цукробуряковими вітамінами, За Уайтом, в рафінованій очеретяній мелясі міститься (вмкг/100 г)біотину 100—180, пантотенової кислоти1600, інозиту 250000.
тіаміну 8,3
Використання очеретяної меляси. Тростникова меляса використовується в основному як сировина в бродильних виробництвах для вироблення спирту, рому, розчинників - ацетону та бутанолу, дріжджів, лимонної, молочної та аконітової кислот та гліцерину; вона застосовується також частково для кормових цілей.
На відміну від цукробурякової очеретяна меляса не може бути піддана сепарації для вилучення цукру за Стеф-феном через високий вміст у ній інвертного цукру.
При тривалому зберіганні очеретяної меляси у ній відбуваються значні втрати цукру. Для зменшення цих втрат рекомендується заливати поверхню меляси в резервуарах шаром мінеральної олії.
Очеретяна меляса була донедавна рідкісною сировиною в нашій промисловості і тому технологія її переробки у нас майже не вивчена.
Враховуючи майбутню найближчим часом переробку значної кількості очеретяної меляси, ми наводимо опис її переробки на спирт і ром як найбільш перспективні галузі її подальшого застосування.
Переробка очеретяної меляси на спирт.
Тростникова меляса відрізнялася високою доброякісністю, містила майже в 10 разів менше азоту і в 1,5—2 менше золи, ніж цукробурякова меляса, проте фосфорної кислоти в її золі було більше, ніж у золі цукробурякової меляси.
Стосовно складу очеретяної меляси розроблено режим ведення дріжджів з додаванням в якості додаткового харчування для них сірчанокислого амонію в кількості 0,8% і суперфосфату 1,0% до ваги.меляси, що зброджується; концентра-
Отримання рому з очеретяної меляси.
З очеретяної меляси, як і з соку цукрової тростини, виробляють ром.
У СРСР було організовано виробництво високоякісного радянського рому на базі цукрової тростини, що культивується у південних районах Таджицької та Узбецької РСР.
Ром є міцним алкогольним напоєм з приємним ароматом, що готується з ромового спирту.
Вартість рома, що виробляється з тростинної меляси, значно нижча, ніж із соку цукрової тростини; крім того, він має більш характерний смак і аромат, який цінується в цьому напої; для дозрівання цього рому потрібно менший термін.
У мелясі, що переробляється на ром, важливим є співвідношення вмісту цукру до золи. Вважають, що найбільш сприятливим ставленням кількості цукру до вмісту золи має бути 6,5: 1 або вище.
Виробництво рому з очеретяної меляси включає наступні основні стадії:
приготування затора з меляси
перегонка ромової бражки,
витримка та дозрівання рому.
Для приготування затора мелясу, розведену до концентрації 55% сухих речовин, стерилізують нагріванням до 80°С, додають сірчанокислий амоній, а також барду і доводять середовище до вмісту Сахарів, що зброджуються, 12-14%.
Для приготування радянського рому як збудливий бродіння застосовують дріжджі шизосахароміцети (5-10% до обсягу затору). Бродіння ведуть при температурі 25-27 ° С в герметично закритих бродильних апаратах.
Отриману бражку, що містить 48-58% про. спирту, сепарують для відділення дріжджів і переганяють на кубовому перегінному апараті, з ректифікаційною колоною, дефлегматором і холодильником. Отриманий ромовий спирт-сирець міцністю60% про. розбавляють теплою дистильованою водою до міцності 50% об., заливають у нові дубові бочки (ємністю 200 л) і зберігають протягом 4 років на складах при температурі 18-23 °С для старіння рому.
Витриманий ром зливають з бочки в купажний чан, розбавляють дистильованою водою до міцності 45% об;, підфарбовують відтінком, фільтрують і розливають у пляшки.
Виробництво аконітової кислоти з очеретяної меляси.
Як зазначено вище, у очеретяній мелясі міститься значна кількість аконітової кислоти (від 3 до 7% у перерахунку на суху речовину).
Аконітова кислота використовується в основному як пом'якшувач при додаванні її у формі молекулярного ефіру.
До останнього часу аконітову кислоту отримували в невеликих кількостях як дорогий продукт дегідратацією лимонної кислоти.
У мелясі містяться іони кальцію та магнію. При додаванні необхідної кількості кальцію аконітова кислота осідає з меляси у вигляді її кальцій-магнієвої солі.
Застосування очеретяної меляси в ацетоно-бутиловому виробництві.
Тростникова меляса застосовується в ряді країн як основне джерело вуглеводів для ацетоно-бутилового бродіння. У меласовий затор задають додатково азотисте і фосфорне харчування у вигляді сірчанокислого амонію, карбонату кальцію і суперфосфату, стерилізують його розварюванням при 107° і перекачують стерильними трубопроводами через теплообмінник в стерильні бродильні чани. Для бродіння застосовують культуру бактерій, що зброджує очеретяну мелясу, Clostridium saccharo-butyl-acetonicum-liquefaciens.
Чисту культуру посівного матеріалу вводять з інокулятора в бродильний чан у кількості від 2 до 4% і бродіння ведуть при 30-31 ° С протягом 40-45год.маса - бражка, що містить 1,7-2,4гсуміші бутанолу, ацетону і трохи етанолу, надходить для перегонки в безперервно діючу бражну колону з 30 сітчастими тарілками.
Вихід суміші розчинників становить від 29 до 33% за вагою вуглеводів, що зброджуються.
У барді міститься значна кількість рибофлавіну та інших вітамінів, які є цінним кормом для худоби.
Отримання молочної кислоти з очеретяної меляси.
Тростинну мелясу використовують як основну сировину для виробництва молочної кислоти. При цьому одержують вихід близько 90% від теоретичного.
З індійської очеретяної меляси отримували найвищий вихід (96%) молочної кислоти.
У США на 4 заводах виробляють з очеретяної меляси 2300тмолочної кислоти на рік.
Суміш очеретяної та бурякової меляси успішно застосовується на дріжджовому заводі в Довенкурті (Англія) для виробництва хлібопекарських дріжджів за безперервним способом Ольсена та Чима.
Працюючи за безперервним методом з використанням лише 60% ємності дріжджоростильної апаратури продуктивність заводу збільшилася на 8,5% порівняно з роботою за періодичним способом.
Процес виробництва організований за наступною технологічною схемою: безперервне автоматизоване приготування та освітлення та стерилізація суміші меляс (рис. 22а); безперервне автоматизоване приготування розчинів поживних солей (рис. 226); безперервне автоматизоване вирощування та виділення товарних дріжджів (рис. 23).
Зі сховищ2і1очеретяна та бурякова меляси у певних співвідношеннях (див. рис. 22а) подаються дозуючим насосом4з мотором3в змішувач 5, де відбувається розведення мелясу до заданої щільності імиттєва стерилізація їх парою
Мал. 22а. Схема установки для безперервного дозування, розведення та стерилізації меляси.
Мал. 226. Схема установки безперервного приготування азотного харчування.
Стерилізована меляса потім надходить у збірник постійного рівня 7 із запобіжним клапаном6і звідти в безперервно діючий кларифікатор8для освітлення. Освітлений розчин надходить у змішувач9,куди подається гаряча вода і через прилад10— регулятор щільності (питомої ваги) знову подається до збірки постійного рівня )/ і через витратоміри та дозатор12безперервно подається в дріжджоростільні апарати.
Кристалічний сульфат амонію безпосередньо зі складу подається (рис. 226) в сатуратор 1, куди безперервно надходить вода, і виходить насичений розчин сульфату амонію, який у збірнику2безперервно розбавляється водою через регулятор щільності3до необхідної концентрації та насосом4подається до збірки 5.
Розчин сульфату амонію зі збірки 5 за допомогою дозованого триступеневого насоса8 змотором 7 змішується з 25%-ним розчином аміаку, що надходить зі сховища6,розбавляється водою, подається до збірки постійного рівня9і через дозатор10надходить у дріжджоростільні апарати.
Мал. 23. Схема безперервного процесу вирощування дріжджів.
У невеликих кількостях застосовуються як поживні речовини діамонійфосфат і сірчанокислий магній.
Вирощування дріжджів ведеться в батареї (рис. 23), що складається з 5 дріжджорослинних апаратівА, Б, В, Г, Д (2)і дображувачаЕ (3). послідовно за допомогою дозуючих насосів4тазмонтовані на відкритому повітрі, за винятком верхньої частини їх, в якій розміщена контрольно-вимірювальна та регулююча апаратура, що знаходиться всередині будівлі.
Дріжджами чистої культури з апарату 1 засівається дріжджоростильний апарат Л, куди подається вода (хлорована), мелассовий розчин і сольове харчування та проводиться зброджування при безперервній аерації.
Після закінчення цієї стадії припиняється подача живлення до Дрожжерастильному апарату А, тоді як середовище з дріжджами з цього апарату продовжує передаватися в апарат Б і далі по всій батареї.
Після випорожнення апарату А поступово звільняються дріжджорослинні апарати Б, В, Г, Д та Е. Це заключна стадія процесу.