Винокурение

Винокурение

ВИНОКУРЕНИЕ, производство спирта, основывается на спиртовом брожении гексоз С6Н12О6, вызываемом различными видами дрожжей (см. Брожение). Главным сырьем для производства спирта в СССР служат крахмалистые материалы (припасы): картофель (Solanum tuberosum L.) - в центральных и западных губерниях, рожь (Secale L.) - в северо-восточных губерниях и кукуруза (Zea mays L.) на юге, а также содержащие крахмал отбросы крахмального производства - мезга, ямный крахмал. Кроме того применяются: сахаристые материалы - кормовая патока свекло-сахарных заводов (меласса) и свекловица (Beta L.) (последняя гл. обр. во Франции); материалы, содержащие инулин, - земляная груша (Helianthus tuberosus L.) и цикорий (Cichorium L.) - и другие растительные материалы, содержащие гексозы или полисахариды, способные давать гексозы при гидролизе, - клубни, плоды и ягоды, торф и древесина.

Так как крахмал картофеля и зерновых продуктов, обычно применяемых для винокурения, не сбраживается дрожжами непосредственно (дрожжи не имеют энзимов, способных превращать крахмал в гексозы), то это превращение (осахаривание) необходимо произвести предварительно. Обычно оно производится посредством солода, т. е. проращенного известным образом зерна, в котором при прорастании накопляется диастаз, способный переводить крахмал в растворимую форму и осахаривать его. Но чтобы осахаривание могло идти быстро и совершенно, необходимо предварительно перевести крахмал припаса в раствор или в состояние жидкого клейстера, что достигается запариванием припасов в железных котлах под давлением 3 atm.

Если применяется картофель, то работа начинается с его мытья в мойках для удаления земли, соломы, камней. Мойка (фиг. 1) представляет собой длинный ящик Б, кирпичный цементированный, бетонный или железный, вдоль которого идет вал с косо поставленными овальными билами а.

Мойка для картофеля

Снизу вал с билами окружен полуцилиндрической решеткой б из продольных железных прутьев.  В один конец ящика поступает чистая вода, в другой - картофель. Получая толчки от бил, клубни картофеля трутся друг о друга, обмываются водой и, благодаря косому положению бил, передвигаются к другому концу мойки, откуда вычерпываются продырявленными черпаками в, укрепленными на том же валу, и выбрасываются ими на наклонный желоб. Грязная вода удаляется из другого конца мойки, сверху. Грязь проваливается через решетку и скапливается на дне ящика, которое имеет коническую форму или наклон к одной стенке ящикам. Через люк г в этой стенке или в нижней части конического дна грязь, по ее накоплении, удаляется. Камни, вследствие своей относительно большой тяжести, остаются на решетке или проваливаются в углубления - карманы, устраиваемые под черпаками. Солома же и легкие примеси удаляются с поверхности воды, что особенно легко сделать, если била совсем погружены в воду. Часто мойка делится поперечными перегородками д на отделения. В этом случае чистая вода не смешивается с грязной, и картофель, перебрасываемый черпаками е из одного отделения в другое, встречает в каждом из них все более и более чистую воду. На фиг. 1 мойка соединена с предварительной мойкой А, имеющей форму цилиндра, внутри которого вращается вертикальный вал с мешалками Б (фиг. 1а); Г - грабли для захватывания соломы; Д - наклонное дно для спуска грязи.

Предварительная мойка картофеля

Вымытый картофель поднимается элеватором кверху и высыпается в парник Генце, называемым просто «генц». Парник представляет собою железный вертикальный котел конической формы (фиг. 2).

Парник Генце

Иногда он делается вверху цилиндрическим, приблизительно на 1/4 высоты. Парник имеет люк для загрузки а, паровые трубы, приводящие пар в верхнюю и нижнюю часть парника б, манометр в, воздушный кран г наверху и кран д внизу для спуска конденсационной воды, предохранительный клапан е и выдувную трубу ж, в расширение которой вставлена решетка з (фиг. 2 а).

Парник Генце

Для распаривания зерна применяются такие же парники, но с мешалками внутри, или цилиндрические горизонтальные котлы, тоже с мешалками.

Смотря по характеру припаса, запаривание ведут различно: с прибавкой воды (для зерна) или без нее (для картофеля) и более или менее долгое время. Для картофеля запаривание ведут около 1 часа при давлении в 3 atm [более высокого давления следует избегать, так как при нем сахар начинает разлагаться (карамелизоваться), превращаясь в горькие продукты - карамель]. Под действием высокого давления в присутствии воды крахмал картофеля превращается в клейстер и отчасти растворяется, а клетки картофельной ткани, вследствие растворения межклеточного вещества, разъединяются. По окончании запаривания открывают вентиль выдувной, трубы и выдувают давлением пара сваренную массу в заторный чан, причем она измельчается, продавливаясь через узкие отверстия решетки. Как только картофель, находившийся внутри парника под высоким давлением, попадает в наружную атмосферу, его клетки разрываются, их содержимое освобождается и становится доступно действию диастаза.

Заторный чан предназначается для осахаривания сваренной массы, для чего последняя д. б. охлаждена до температуры, наиболее благоприятной для действия диастаза (50—62°). С этой целью заторный чан (фиг. 3) снабжается эксгаустером а, охлаждающим змеевиком б и мешалкой в.

Заторный чан

Предварительно в заторный чан задается дробленый зеленый солод (в количестве около 4%) и мешалкой размешивается с водой в солодовое молоко. Выдуваемая масса падает в заторный чан из конца выдувной трубы в виде струи брызг. Этот конец заключен в высокую вытяжную трубу (эксгаустер), по которой кверху устремляется, в силу естественной тяги, ток воздуха, слегка охлаждающий выдуваемую массу. Дальнейшее охлаждение до 50—62° производится змеевиком, по которому течет холодная вода, при постоянном размешивании массы мешалкой. Крахмал под действием диастаза переходит в декстрин и мальтозу, причем осахаривание никогда не доходит до конца, потому что эта реакция обратимая. Химическое равновесие наступает тогда, когда в мальтозу перейдет около 80% всего крахмала, последние 20% остаются в форме несбраживаемого декстрина. Впоследствии при брожении, по мере того как мальтоза исчезает, превращаясь под действием дрожжей в спирт, равновесие нарушается, и из декстрина образуются новые количества мальтозы, если в жидкости сохранился диастаз. Поэтому при осахаривании избегают перегрева жидкости выше указанной температуры, чтобы не разрушить диастаза. По окончании осахаривания, которое определяется йодной пробой (отсутствие синего окрашивания), жидкость охлаждают до 20°, прибавляют дрожжи и спускают бражку через спускную трубу г в квасильный (бродильный) чан, обычно деревянный, открытый, где бражка бродит в течение 2—3 суток. Для полноты сбраживания и устранения посторонних брожений применяют чистые культуры дрожжей специальных рас, которые предварительно разводят в условиях усиленного азотистого питания и в кислой среде (для устранения вредных микроорганизмов). Для создания последней дрожжевое сусло заквашивают, оставляя его на сутки при температуре 50—55°. При этом в нем размножаются молочнокислые бактерии, дающие молочную кислоту.

Молочнокислое брожение прекращают нагреванием сусла, когда кислотность его достигнет 1,5—2° по Дельбрюку (1 градус Дельбрюка соответствует одному см3 нормального раствора едкого натра, употребленному для нейтрализации 20 см3 профильтрованного сусла). Иногда вместо заквашивания просто прибавляют соответственное количество серной кислоты, которая вытесняет органические кислоты из их солей, находящихся в бражке. Заданные дрожжи тотчас же начинают размножаться; размножение, смотря по температуре бражки, идет б. или м. быстро, продолжаясь около 10—12 ч.

За этим первым периодом, в течение которого жидкость остается сравнительно спокойной, наступает период бурного брожения. Жидкость сильно бурлит и пенится вследствие обильного выделения углекислоты и при этом нагревается. При температуре выше 25—27° жизненная энергия дрожжей ослабевает. Поэтому при повышении температуры выше указанного предела бражку охлаждают, вводя внутрь чана подвижные холодильники в виде различно изогнутых труб, по которым пропускается холодная вода. Далее жидкость опять успокаивается, и наступает период медленного брожения, или дображивания, при котором декстрины под действием диастаза постепенно переходят в сахар и сбраживаются. Углекислота, выделяясь прямо в воздух помещения, уносит с собой значительное количество спирта, особенно в период поднятия температуры бражки. Для устранения этой потери квасильные чаны накрывают крышками, пропускающими углекислоту только через промывной прибор, находящийся в центре крышки и наполненный водой. Спирт остается в воде, и этот спиртовой раствор спускается потом в бражку. Благодаря этому выход спирта увеличивается на 2—4%.

В 3ападной Европе применяют также закрытые железные вертикальные или горизонтальные бродильные чаны, снабженные промывалками для углекислоты. В этом случае не только устраняется потеря спирта, но и получается возможность утилизировать углекислоту, нагнетая ее после достаточного охлаждения в стальные баллоны. По окончании брожения готовая бражка спускается или перекачивается в сборный чан, откуда направляется в перегонные аппараты для отгонки из нее спирта.

Вертикальный бродильный чан

На фиг. 4 изображен вертикальный бродильный чан, в котором а - труба для отвода углекислоты, б - труба для охлаждения поверхностным орошением, в - труба, подводящая пар, г - воздушный кран, д - предохранительный клапан, е - манометр, ж - термометр, з - спускная труба.

Горизонтальный бродильный чан

На фиг. 5 изображен горизонтальный бродильный чан, в котором: а - люк для загрузки, б - охладительные трубы, в - смотровое стекло, г - термометр, д - люк, е - труба для поверхностного орошения, ж - манометр, предохранительный клапан и воздушный кран, з - спускная труба, и - «улавливатель спирта», к - смотровое стекло, л - отвод углекислоты.

Успешность брожения, т. е. выход спирта из единицы крахмала, зависит от целого ряда условий: концентрации бражки, чистоты и силы дрожжей, температуры заданных дрожжей, температуры брожения, продолжительности брожения, кислотности бражки и пр. Различают работу с двухсуточным и трехсуточным брожением. В первом случае бражке дают бродить двое, во втором - трое суток. При укорочении срока брожения часть находящегося в бражке неоклейстерованного крахмала (из солода) не успевает осахариться диастазом до конца и теряется. Зато суточная производительность завода повышается. Чтобы уменьшить потери при двухсуточном брожении, понижают концентрацию бражки (для трехсуточного брожения) с 21—20° до 19—20° Баллинга и повышают температуру заданных дрожжей градуса на 3, т. е. с 16—19° (при трехсуточном брожении) до 19—23°, что ускоряет размножение дрожжей в первой стадии. Однако при двухсуточном брожении выход спирта уменьшается сравнительно с трехсуточным на 2—3%.

При применении иных материалов вместо картофеля ход работ при винокурении несколько изменяется в зависимости от характера этих материалов. Так, при употреблении зернового хлеба в «генц» добавляется вода в таком количестве, чтобы затор имел плотность в 16—20° Баллинга. При винокурении из свекловицы отпадает операция осахаривания, так же как и при применении мелассы. Материалы, содержащие инулин, осахаривают кипячением с 0,1—0,2% соляной или серной кислоты. При использовании на спирт древесных отбросов (опилок и т. д.) их подвергают обработке в автоклавах с сернистой кислотой (по Классену) или с серной кислотой (по Эвену и Томлинсону) под давлением 9—10 atm. При этом клетчатка переходит в глюкозу. Нейтрализовав кислоту мелом и отфильтровав жидкость от гипса и остатков древесины, прибавляют к ней питательные соли и сбраживают специальными дрожжами. Осахаривание торфа производится простым кипячением с кислотами, без применения давления. Так как при производстве клетчатки по сульфитному способу дерево варится под давлением с сернистой кислотой, то отбросные щелока этого производства всегда содержат глюкозу и могут также служить для производства спирта. Такое производство особенно распространено в Швеции, Америке и Германии. Спирт из дерева, торфа и сульфитных щелоков всегда содержит примесь метилового алкоголя и потому годен лишь для технического применения. В СССР из всех перечисленных материалов применяются только картофель, зерновые хлеба и меласса.

В настоящее время производство спирта осуществляется также и синтетическим путем из угля, извести и воды: сначала из угля и извести получается карбид кальция; при реакции с водой он дает ацетилен С2Н2; последний, при пропускании в разбавленный нагретый раствор серной кислоты в присутствии ртутных соединений, присоединяет воду и дает альдегид С2Н2 + Н2О = С2Н4О, который водородом восстановляется в спирт C2H4О + Н2 = С2Н6О. На 1 т абсолютного спирта требуется 2 т карбида и 500 м3 водорода. Т. к. для выработки 1 т карбида надо затратить 8000 kWh и для получения 500 м3 водорода еще 3000 kWh, а в 1 т спирта содержится около 100 ведер, то, следовательно, на 1 ведро спирта требуется 110 kWh. Ясно, что такое производство экономически возможно лишь там, где имеется очень дешевая электрическая энергия (не дороже 1 коп. за kWh), как, например, в Швейцарии. Действительно, в 1927 г. Швейцарское электрическое общество получило от правительства концессию на 20 лет на производство спирта по этому способу. У нас такое производство пока невозможно.

Теоретически 1 кг крахмала дает 71,612 литр-процентов спирта, или 5,816 градусов   (см. Алкоголеметрия). На практике получаются, вследствие ряда причин, потери спирта. Так, часть крахмала солода остается нерастворимой (не подвергается запариванию), часть сахара остается несброженной (недоброд), часть расходуется на посторонние брожения (масляно-кислое, молочно-кислое, уксусное и другие) и, наконец, часть спирта улетучивается вместе с углекислотой. Эти потери в значительной степени устраняются применением способа амило или способа чистого брожения (Reingahrverfahren), при которых выход спирта повышается до 93,7% теоретического. По способу амило осахаривание производят не солодом, а культурой плесневых грибов: Amilomyces β или культурой Mucor Delimar, вырабатывающих диастатические энзимы.

Осахаривание и брожение ведут в одном и том же закрытом чане

Осахаривание и брожение ведут в одном и том же закрытом чане (фиг. 6), снабженном мешалкой (а и б - вал и крылья мешалки, в - неподвижные брусья) и арматурой: для продувания воздуха (г - воздушный фильтр), нагревания (д - паро- и воздухопровод), охлаждения (е - перфорированная труба для орошения чана водой, ж - термометр), для задачи культур плесеней и дрожжей (з - штуцер для загрузки заторной массы, и - штуцер для ввода культур); чан соединен с сосудом к для промывания углекислоты. Распаренную массу выдувают в чан и охлаждают до температуры 35—40°при продувании стерильного воздуха; затем задают культуру плесени, а по окончании осахаривания - культуру дрожжей. Осахаривание при продувании воздуха и работе мешалки продолжается около 20 час. Мукоровые дрожжи (Mucor Delimar) производят также и сбраживание образовавшегося сахара, но так как они дают сравнительно слабое сбраживание, то, по достижении осахаривания, прибавляют настоящих дрожжей и поддерживают температуру 30°. Весь процесс продолжается 5—6 суток. Благодаря стерильным условиям работы устраняются посторонние брожения, устраняется также потеря алкоголя промыванием углекислоты, отсутствует крахмал солода, обычно не успевающий осахариться. При способе чистого брожения осахаривание и сбраживание производят также в одном и том же железном чане, снабженном мешалкой и охлаждаемом до требуемой температуры орошением его поверхности. Осахаривание производится солодовой вытяжкой, стерилизуемой прибавлением формалина. Эту вытяжку приготовляют, настаивая солод с водой в небольшом фильтрационном чане, снабженном внутри вторым, дырчатым дном. Вытяжку сливают в особый чан и, прибавив к ней формалин, выщелоченную дробину спускают по желобу в бродильный чан в тот момент, когда температура массы в нем понижается до 75°. При этой температуре крахмал, оставшийся в дробине, клейстеризуется и быстро разжижается остатками диастаза, благодаря чему при последующем действии солодовой вытяжки он также нацело осахаривается. Солодовую вытяжку прибавляют тогда, когда температура в чане понизится до 60°. Эту температуру поддерживают до конца осахаривания, продолжающегося около 1 ч. Затем охлаждают дальше до 25° и задают дрожжи, обычно прессованные, предварительно обработанные разбавленной серной кислотой для уничтожения бактерий. Далее брожение идет как обычно, и заканчивается в течение трех суток, причем углекислота промывается водой, улавливающей спирт. Благодаря тому, что брожение ведется в стерильных условиях, солод и дрожжи применяются тоже стерилизованные, и весь крахмал солода используется, - выхода получаются максимальные, при минимальных расходах солода и дрожжей. Способ амило применяется пока только к зерновым материалам, гл. образом к кукурузе; с картофелем он дает худшие результаты. Способ чистого брожения можно применять ко всяким крахмалистым материалам.

Перегонный аппарат обычной системы с одной колонной

Из перебродившей бражки, приготовленной тем или иным способом, отгоняют спирт на медных колонных перегонных аппаратах. На фиг. 7 показан перегонный аппарат обычной системы с одной колонной А. Устройство колонны изображено на фиг. 7а.

Устройство колонны перегонного аппарата

Она разделяется поперечными перегородками, тарелками, а на ряд отделений (13 и более). Каждая тарелка имеет в середине отверстие с горловиной б, прикрытой сверху колпаком в, края которого немного не доходят до тарелки, а сбоку - сливную трубу г; верхний конец трубы немного выступает над тарелкой, а нижний опускается до следующей нижней тарелки. В нижнее отделение колонны пускают пар, который нагревает до кипения находящуюся здесь жидкость. Образующийся спирто-водяной пар поднимается кверху через средние отверстия тарелок, и так как прикрывающие колпаки погружены краями в находящуюся на тарелках жидкость, то пар из-под колпака должен пройти через эту жидкость. При этом он отчасти конденсируется и, нагревая жидкость, вызывает новое парообразование; новый пар богаче спиртом. Т. о., поднимаясь кверху, пар все более и более обогащается спиртом. По выходе из колонны он поступает в дефлегматоры Б (фиг. 7), где немного охлаждается протекающей через эту часть аппарата из холодильника В водой и бардой, направляющейся через дефлегматор в колонну. При охлаждении конденсируется гл. образ, вода, и, следовательно, пар еще более обогащается спиртом. Сгустившаяся здесь часть, флегма, стекает в верхнюю часть колонны, а пар идет в холодильник, где сгущается в сырой спирт, и через контрольный снаряд, определяющий количество спирта, поступает в спиртовой подвал. Бражка, дойдя до нижнего отделения колонны, лишается спирта и в этом виде называется бардой. Барда из нижнего отделения колонны поступает в бардяной регулятор Г, имеющий выпускное отверстие, закрываемое шарообразным поплавком. Когда в регуляторе есть барда, шар всплывает и дает ей возможность выйти через отверстие. Когда она выйдет, отверстие закрывается шаром, и пар из колонны не может выйти вместе с бардой. Барда из аппарата поступает в бардяной ларь и отсюда раздается скоту в корм. Бардяные регуляторы часто снабжаются аппаратом Салерона для контроля барды на содержание спирта. В этом аппарате имеется охлаждаемый водой змеевик, через который проходят бардяные пары. Здесь пары сгущаются в жидкость, которая идет в эпруветку с волчком, показывающим содержание спирта. Колонка, имеющая обычно очень большую высоту, иногда разделяется для удобства на 2 части, устанавливаемые рядом. Существует много систем брагоперегонных аппаратов, отличающихся различными конструктивными особенностями деталей и особенно дефлегматоров. Дефлегматоры новейшей системы Вагенера (г. Кюстрин) и Гольцерна (г. Гримма в Саксонии) дают возможность получать из аппарата спирт большей крепости, чем обычно. Обыкновенно сырой спирт получается крепостью в 90°. Т. к. он содержит еще много воды и кроме того различные примеси, как уксусный альдегид и высшие спирты (сивушное масло), то для питьевого и медицинского применения он обычно подвергается ректификации на особых ректификационных аппаратах, периодически действующих (Саваля) или непрерывно (Барбе, Гильома и др.). В сыром виде он идет для различных технических надобностей (освещение, нагревание и пр.), причем во избежание злоупотреблений денатурируется.

Производство спирта у нас до войны было широко развито, и Россия стояла по абсолютному количеству выработанного спирта на первом месте. В 1913/14 г. на 3000, приблизительно, заводах было выкурено 139,5 млн. ведер 40°-ного спирта. Но по душевому потреблению Россия стояла на одном из последних мест, так как в среднем на одну душу приходилось 0,59 ведра (в 40°); около 10% выработанного спирта вывозилось за границу (1912 г.), глав. обр. в Турцию и Германию. В 1924/25 г. работало около 60 заводов, в 1925/26 г. - 367 заводов с выработкой 4038400 гл, а в 1926/27 году - 4673000 гл 40%-ного спирта. Торговля спиртом у нас монополизирована государством.

Винокурение из патоки. На многих сахарных заводах в СССР практикуется винокурение из патоки. Главный продукт, идущий на переработку в спирт, - черная патока, или меласса, являющаяся отбросом свеклосахарного производства. Меласса представляет собой густую, довольно вязкую массу темно-коричневого или черного цвета, содержащую до 45—50% сахара. Химический состав мелассы: воды 19,8% (11—30%), минеральных веществ 9,7% (7—14%), сахара 47,1 % (35—55%), азотистых и других органических веществ 25,6% (15—39%). При переработке мелассы следует отдавать преимущество выдержанной мелассе.

Паточное винокурение слагается из следующих процессов: разбавление мелассы водой, нейтрализация ее кислотами, подогревание полученного раствора, приготовление дрожжей, брожение сусла и перегонка бражки. Неразбавленная меласса имеет 40—43° по Вè, что соответствует 75,2—81,4° по Баллингу, или удельному весу 1,38417—1,42528. Сусло для брожения приготовляется с содержанием сахара 20—22%. Меласса содержит обычно значительное количество извести и имеет поэтому щелочную реакцию, а так как дрожжи не переносят щелочной среды, то полученный раствор приходится нейтрализовать кислотами. Наивыгоднейшее количество серной кислоты при сбраживании нормальных латок составляет 0,1% H24 (что соответствует приблизительно содержанию 0,3—0,4 см3 нормального едкого натра на 20 см3 затора). Определение нейтральности раствора производится при помощи лакмусовой бумажки. Существуют, способы нейтрализации мелассы фосфорной кислотой и измельченным сухим торфом. Кипячение нейтрализованного раствора производится при помощи пара. Лучшие дрожжи для паточных заторов приготовляют из сухого солода и ржаной муки; кроме того, иногда при паточном винокурении применяют дрожжи из зеленого солода и отрубей и пивные дрожжи, а также пивные дрожжи совместно с пшеничными отрубями и паточные дрожжи. Наивысшая допускаемая при брожении температура 23° - иначе происходят значительные потери в выходе спирта. Квасильные чаны для раствора строятся большей частью деревянные, вместимостью от 5000 л и выше. Применяются также квасильные чаны из железа, с поверхностным водяным охлаждением. После сбраживания следует отгон спирта из бражки на перегонных аппаратах.

Отбросом паточного винокурения является паточная барда, представляющая собой малоценное кормовое вещество; но т. к. эта барда содержит до 14,47 г на кг окиси калия К2О, то предпочитают перерабатывать ее путем выпаривания и сожжения на бардяной уголь или удобрительный тук. Содержание К2О в угле, считая на свободный от углекислоты уголь, колеблется между 30 и 34%. Путем рафинирования угля добывают поташ. Барда, как удобрительный тук, содержит в 1000 л 4 кг N и 15 кг К2О.

Винокурение из торфа. Процесс получения винного спирта из торфа сводится главным образом к осахариванию торфа, т. е. к превращению содержащихся в нем целлюлозы и других полисахаридов в сбраживаемые сахара и к сбраживанию последних на спирт. К промежуточным операциям относятся фильтрация и нейтрализация полученных после осахаривания кислых сахаристых растворов и отгонка спирта из перебродившей бражки. Известны опыты по получению спирта из торфа - Фейлитцепа (1898 г.), Мозера (1918—1922 гг.), Философова (1921—1923 гг.) и др.

Фейлитцен, действием слабых минеральных кислот на сфагновый торф в автоклаве при 130° и соответствующем давлении (около 3 atm), получал сахаристые растворы, подвергавшиеся затем сбраживанию пивными дрожжами, причем на 100 кг воздушно-сухого торфа было получено около 5 кг 100%-ного винного спирта. Профессор А. Мозер (Москва) получал наилучшие выходы сахара обработкой торфа 5/10 N соляной или 7/10 N серной кислотами, которых на каждый г торфа прибавлялось 15 см3; вся масса подвергалась варке в продолжение 5—6 часов при 100°. Наилучшие выходы сахара дали молодые сфагновые и осоковые торфа. Осахаривание их составляло 34,1 и 34,3% веса сухого вещества торфа. Проверив свои опыты в полузаводском масштабе, профессор А. Мозер получил выход спирта в 4,9 кг на 100 кг безводного торфа или 50 л 90° спирта на 1000 кг воздушно-сухого торфа. Кроме того, из 1000 кг торфа можно получить не менее 450 кг неразложившегося органически остатка в виде сухих брикетов (4400 Cal). Себестоимость 1 гл спирта из торфа, считая но ценам 1914 года, профессор Мозер определил приблизительно в 14 р. 60 к. против 17 р. за гл спирта из картофеля. С усовершенствованием техники производства имеется возможность достижения выходов до 90 л спирта на 1000 кг безводного торфа. Несмотря на благоприятные опытные данные, как в СССР, так и в Западной Европе, винокурение из торфа дальше опытов не пошло и в промышленном масштабе нигде до сих пор не производилось.

Выход спирта. Теоретически из 100 г глюкозы получается 51,11 г алкоголя и 48,89 г углекислоты согласно химическому уравнению:

C6H12O6 = 2 С2Н6О + 2 СО2,

но на практике выход этилового алкоголя при винокурении значительно ниже благодаря получению побочных продуктов, понижающих этот выход. На практике расчет приходится производить из сырья, а не из промежуточных продуктов, каким, например, является глюкоза, и поэтому для расчета необходимо знать %-ное содержание крахмала в том или ином продукте, употребляемом для винокурения. Теоретически из 1 кг крахмала получается 71,612 л-% спирта, но надо считать большим успехом при среднем оборудовании завода получение из 1 кг крахмала 60 л-%. Разница между теоретическим и практическим выходом спирта должна быть отнесена к неизбежным потерям при производстве. Эти потери обусловливаются оставшимся без изменения крахмалом, неполнотой сбраживания сусла, испарением спирта и дефектами оборудования. В исключительных случаях удается повысить в заводском производстве получение выхода спирта до 66,5 л-%, т. е. до 93,7% теоретического выхода. Исходя из расчета выхода спирта из крахмала, легко составить рабочую калькуляцию и план снабжения предприятия сырьем.

Приведенные расчеты относятся ко всем крахмалистым материалам, как-то: картофелю, зерновым хлебам (ячмень, пшеница, рожь), кукурузе и т. д. Удельный вес безводного спирта при 15° = 0,7942. Для определения спиртового раствора (например, в водках) в СССР принят ареометр Траллеса, показывающий объемные % спирта, хотя есть ареометры, дающие определения и в весовых % спирта (см. Ареометрия). В сыром спирте содержатся: высшие спирты - от 0,1 до 0,4%, объединяемые под общим именем сивушного масла, глицерин - в картофельном и хлебном заторе от 1,6 до 4,3% и при брожении виноградного сока от 2,5 до 14% - и кислоты,  из которых главные - углекислота и янтарная кислота. По Пастеру, на 100 ч. сахара при брожении получается от 0,5 до 0,7% глицерина.

При винокурении из патоки выход спирта на практике дает на 100 кг патоки 26—30 л безводного спирта, т. к. патока содержит, в среднем, до 48% сахара, способного к брожению. Расчет по производству синтетического спирта, в виду отсутствия в печати точных данных, дается приблизительный. Известно, что в Германии за время войны 1914—18 гг. было добыто синтетического спирта 39 тыс. гл, причем 200 кг кальция и 60 м3 водорода давали 1 гл 40%-ного спирта. Для настоящего времени синтетическое получение спирта является дорогим способом и применимо лишь при утилизации дешевой энергии воды, т. к. каменного угля на 12 л 40%-ного спирта идет 32 кг. При расчете выхода спирта из древесных опилок по способу Эвена и Томлинсона (США) в Швеции, Норвегии и Канаде считают, что 100 кг сухого вещества опилок дают 8,5 л спирта. Некоторые американские заводы перерабатывают свыше 200 т опилок в сутки. По способу Вильштетера из 100 кг сухого вещества дерева лабораторно получают до 35 л спирта. При расчете получения спирта из сульфитных щелоков, представляющих собой отбросы бумажной и целлюлозной промышленности, считают, что при концентрации раствора в 8—9° по Баллингу, при содержании 1—2% сахара и соответствующей обработке из 100 л щелока можно получить 0,8 л спирта. Переработка сульфитных щелоков распространена в Швеции, Норвегии и Германии.

Техника безопасности. Особую опасность в винокурении представляют аппараты Генце, работающие под давлением пара в 3 atm (избыт.). При ненадлежащем уходе и небрежном ремонте они дают взрывы с тяжелыми последствиями для окружающих. Согласно правилам Наркомтруда СССР аппараты Генце подлежат периодическому освидетельствованию технической инспекцией труда.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 3 - 1928 г.