В основе получения этилового спирта из зернового сырья лежат два процесса – гидролиз полисахаридов зерна до сбраживаемых углеводов и превращение последних в спирт под действием ферментной системы дрожжей.Классически производство этанола осуществляется по следующим стадиям – измельчение сырья, водно-тепловая обработка полученного помола, осахаривание разваренной массы, сбраживание сусла, выделение этанола из бражки и его очистка.
При разработке современных технологических процессов с минимальными ресурсными затратами необходимо предварительно изучать состав предполагаемого к переработке зернового сырья. Исходный биохимический состав отдельных видов зерновых культур определяет характер и глубину изменений, происходящих в сырье при различных способах обработки и режимных параметрах воздействия на него.
Зная особенности состава зерна, можно предлагать грамотные технологические схемы для его переработки.
В настоящее время наиболее распространены три принципиальные схемы водно-тепловой обработки
- Высокотемпературная («Мичуринская», «Мироцкая») – гидролиз полисахаридов происходит за счет воздействия высокой температуры до 146°С, высокого давления до 3-5 атм и последующего воздействия мезофильных ферментных препаратов.
- Низкотемпературная «мягкая»- гидролиз полисахаридов происходит при температуре до 95°С под действием термостабильных ферментных препаратов и гидродинамической обработки.
- Комбинированная – представляет собой вариант «мягкой» схемы с участком высокотемпературной обработки.Эта схема может быть реализована в двух принципиально разных вариантах – участок высокотемпературной обработки располагается между двумя аппаратами ГДФО (двухстадийное разжижение) или после аппаратов ГДФО (стерилизация).
В зависимости от задач, стоящих перед производителем, можно подобрать наиболее оптимальную схему водно-тепловой обработки с учетом индивидуальных требований.
Прошедшую водно-тепловую обработку массу необходимо «осахарить» -т.е. завершить процесс конверсии полисахаридов в простые сахара.
Процесс «осахаривания» происходит при температуре ниже 65°С, для чего предварительно охлажденную разваренную массу подвергают воздействию ферментного препарата глюкоамилазы (оптимальная температура определяется выбранным ферментным препаратом).
Процесс «осахаривания» может проводиться на выделенной стадии – в отдельном аппарате при оптимальной температуре и времени воздействия или совмещаться с брожением, при этом скорость сбраживания лимитируется скоростью гидролиза декстринов до глюкозы. При правильном подборе соотношения дозировки ферментного препарата и количества дрожжевых клеток совмещение стадий осахаривания и сбраживания дает хорошие результаты, брожение протекает интенсивно, направлено на образование этанола, риск инфицирования в ходе процесса минимален.