Produkcja Etanolu


Chcę napisać kilka słów o substancji, która jest podstawowym składnikiem napojów alkoholowych. Uważam, że  nie mogę pominąć tego tematu na blogu dotyczącym alkoholi i zakładam, że choć nie wszystkich zainteresuje, to jednak znajdą się osoby, które będą chciały zgłębić te informacje, nie tylko polegając na Wikipedii. Swoją wiedzę czerpię w dużej mierze z doświadczenia, ale przede wszystkim z materiałów archiwalnych zdobytych w pocie czoła :) podczas studiów i praktyk w katedrze Biotechnologii AR w Poznaniu, dziś Uniwersytetu Przyrodniczego. Mówię o etanolu, którego  wzór chemiczny zapisujemy jako C2H5OH. 


Do celów konsumpcyjnych uzyskuje się go na drodze  mikrobiologicznej z surowców skrobiowych takich jak ziemniaki, żyto, pszenica, ryż, kukurydza, winogron, buraki, maniok...
Tradycyjne gorzelnictwo wykorzystuje w procesie fermentacji drożdże  Saccharomyces cerevisiae. Drożdże te wytwarzają wewnątrzkomórkowy kompleks enzymów oraz niektóre enzymy pozakomórkowe / inwertaza, maltaza/ dzięki czemu mogą rozkładać cukry maltozę i sacharozę. Większość substratów charakteryzuje się wysokim stopniem polimeryzacji. Pierwszy etap produkcji polega na przygotowaniu substratu do fermentacji. Surowiec, który przychodzi do gorzelni podlega myciu w płuczkach a następnie kierowany jest  do parnika, gdzie ulega parowaniu. Natywna skrobia jest przez enzymy praktycznie nierozkładalna , aby mogła być zhydrolizowana musi ulec kleikowaniu i przejściu w formę rozpuszczalną. Kleikowanie skrobi ziemniaczanej odbywa się w temp. 50-60 stopni C co znacznie poprawia dostępność skrobi dla enzymów. Skrobia wiąże wodę w proporcji 1:4 co oznacza ,że do parowania trzeba wprowadzić dodatkowe porcje wody. W przypadku ziemniaków nie są to duże ilości, natomiast w przypadku zboża na 100 kg ziarna  potrzeba 250 litrów wody /około 60-65 kg skrobi - 250 l. wody/. Proces parowania trwa około 90 min przy 4 atmosferach ciśnienia co odpowiada 150 stopniom C. Surowiec ulega stopniowemu podgrzaniu , następuje pęcznienie ziaren skrobi, rozpuszczenie skrobi i jej częściowa hydroliza. Po uparowaniu gorąca masa kierowana jest do kadzi zaciernej gdzie pod wpływem enzymów zachodzi hydroliza skrobi. W tradycyjnych gorzelniach źródłem enzymów jest słód, czyli skiełkowane ziarno jęczmienia. Proces słodowania prowadzi się przez okres 2 tygodni. Ziarno jest moczone w wodzie w temp 14 stopni C i podlega kiełkowaniu. W trakcie kiełkowania zachodzi synteza enzymów α-amylazy i β-amylazy. Proces kiełkowania prowadzi się tak długo aż długość kiełka będzie równa około 1,5 długości ziarna. Tak długie kiełkowanie jest niezbędne dla zgromadzenia dużej ilości enzymów potrzebnych do rozłożenia skrobi ziemniaków i jęczmienia. Gotowy słód jest dezynfekowany a następnie mielony  - powstaje mleczko słodowe. Aktualnie słód został zastąpiony preparatami enzymatycznymi pochodzenia mikrobiologicznego z takich organizmów jak bakterie Bacillus subtilis, czy grzyby Aspergillus niger. W przypadku słodu na 100 kg skrobi dodaje się 12 kg mleczka , w przypadku preparatów mikrobiologicznych wystarczy 2 litry substratu na tonę surowca. W przypadku stosowania enzymów słodowych konieczne jest schłodzenie uparowanej masy ziemniaczanej aby nie doszło do denaturacji białek /ścinania/. Następuje proces zacierania, który zwykle trwa 1-1,5 h. W wyniku działania enzymów uzyskujemy zacier słodki, który zostaje wymieszany z drożdżami i przechodzi do fermentacji w kadziach fermentacyjnych gdzie w warunkach beztlenowych zachodzi fermentacja etanolowa. Po od fermentowaniu cukrów mieszanina zostaje poddana destylacji dzięki, której uzyskuje się etanol. Najczystszą postacią etanolu jest spirytus czyli mieszanina 95,6% etanolu i wody. 100 % etanol nazywany jest alkoholem absolutnym i ma silne właściwości higroskopijne. Pochłania wodę z powietrza więc należy przechowywać w szczelnie zamkniętych pojemnikach. Alkohol etylowy znany od tysiącleci pełnił rozmaite funkcje związane z tradycją, wierzeniami, kulturą i obyczajami. Na podstawie licznych zachowanych dokumentów wyodrębnia się cztery podstawowe funkcje :
- fizjologiczną, czyli trawienną, przeciwbólową, energetyczną i odżywczą;
- psychologiczną , rozładowująca napięcie , dodającą odwagi, usuwającą lęki i pobudzającą wiarę w siebie;
- ekonomiczną, jako źródło dochodów;
- polityczną - jako,że alkohol może być instrumentem władzy , mógł służyć do walki politycznej.

Najstarszymi i najbardziej rozpowszechnionymi napojami alkoholowymi były miód, wino i piwo, których produkcja opierała się na procesie fermentacji. Wynalezienie procesu destylacji przypisuje się Chińczykom na kilkaset lat p.n.e. Jest też mowa o Arabach, którzy prawdopodobnie mieli opracowane receptury destylacji już przed X w.p.n.e.W Europie na dobre destylacja rozpowszechniła się w XI w i wykorzystywana była do celów medycznych. Dziś alkohol pełni głównie funkcję konsumpcyjną.



Wydajność produkcji etanolu

Surowiec             Ilość wytworzonego etanolu (l/t)
pszenica                         354,7
kukurydza                     350,5
jęczmień                        330,5
żyto                                328,8
owies                             265,4
ziemniaki                  95,6
buraki cukrowe              92,2
winogrona                       63,0

E.D.

Komentarze

Popularne posty z tego bloga

Truskawki z Martini - letni , orzeźwiający, smaczny i prosty drink na upalny dzień

Mamajuana dobra na wszystko .

Atrakcje weselne - Barman