Конспект урока по дисциплине "Организация и технология отрасли" на тему "Технология спиртового производства"

Тема «Технология спиртового производства»

Цель занятия:

Образовательная: ознакомиться с технологией спиртового производства, ценностью продукта.

Развивающая: развивать умение обобщать информацию

Воспитательная: воспитать в учащихся интерес к совершенствованию знаний

Форма организации  урока: комбинированный урок

Программно-дидактическое обеспечение: лекция, видео, презентация, схемы

Межпредметные связи: экономика, маркетинг, организация производства, менеджмент

Ход занятия

Организация группы:  поприветствовать группу, провести перекличку, подготовка группы к занятию.

Мотивация познавательной деятельности: тема урока «Технология спиртового производства»

Задача урока: ознакомить с технологией спиртового производства, областями применения его продукции.

Актуализация: 

1.сырье для спиртового производства.

2 классификация спирта и продукции из него

3.технологический процесс производства спирта

4.видеофильм

ФОРМИРОВАНИЕ НОВЫХ ПОНЯТИЙ И СПОСОБОВ ДЕЙСТВИЯ

Спиртовая отрасль - одна из важнейших отраслей народно­хозяйственного комплекса страны. Спирт этиловый из пищево­го сырья широко используется в различных отраслях народно­го хозяйства, а пищевая промышленность является его главным потребителем. Только на производство алкогольных напитков расходуется до 95 % всех объемов производимого в республике спирта. Кроме того, он используется в кондитерской, парфю­мерной промышленности, в производстве уксуса, а также меди­цине и ветеринарии для получения лекарственных средств. В небольших количествах спирт расходуется в химической, ма­шиностроительной, автомобильной и других отраслях про­мышленности.

Этиловый спирт - бесцветная жидкость со жгучим вкусом, температурой кипения при 760 мм рт.ст. 78,3 ⁰С и температурой замерзания -117 ⁰С .

Сырье спиртового производства

Основным видом сырья в производстве пищевого спирта яв­ляется растительное сырье, богатое крахмалом (зерновые куль­туры, картофель), сахаром (меласса, сахарная свекла) и клет­чаткой (древесина).

Картофель - лучший вид сырья для производства спирта. С единицы посевной площади из картофеля можно получить в среднем в 3 раза больше крахмала, чем из зерновых культур, а, следовательно, и больше спирта. Кроме того, картофельный крахмал дает более высокий выход спирта. На спиртовых заво­дах перерабатывают технические сорта картофеля, удовлетво­ряющие следующим требованиям: высокая крахмалистость, вы­сокая урожайность, стойкость к заболеваниям, устойчивость при хранении.

Зерновые культуры используются в спиртовом производстве, во-первых, для получения солода, необходимого для осахаривания крахмала, и, во-вторых, непосредственно перерабатываются на спирт. Для приготовления солода используют ячмень, овес, просо, рожь, удовлетворяющие целому ряду требований (влаж­ность, содержание сора и зерновой примеси, способность и энер­гия прорастания). Качество зерна, поступающего на непосред­ственное получение спирта, не регламентируется, но желательно, чтобы оно имело высокую крахмалистость. Для получения спир­та используются рожь, пшеница, ячмень, кукуруза, овес и просо.

Как сырье для производства спирта, хлебопекарных дрожжей и других продуктов бродильных производств используется ме­ласса, являющаяся побочным продуктом свеклосахарного про­изводства.

Предприятия спиртовой промышленности потребляют значи­тельное количество воды. Источниками водоснабжения спирто­вых заводов являются реки, пруды, артезианские скважины. Качество воды оказывает большое влияние на технологические процессы. Важным показателем качества воды является жест­кость, окисляемость, бактериальная чистота

Классификация спирта

Виды спирта в зависимости от сырья: картофельный, пшеничный, ржаной, кукурузный, просяной, овсяный, свекловичный, сахарно-мелассовый.

Сорта спирта в зависимости от степени очистки: люкс - 96,3%, экстра - 96,5% , высшей очистки - 96,2 и 1-го сорта - 96% . Для производства алкогольных напитков используется спирт "Люкс", "Экстра" и высшей очистки.

Пищевой спирт производится только из пищевого сырья. Наиболее распространенным и экономичным сырьем для получения спирта является картофель. Картофельный крахмал легко разваривается, клейстеризуется и осахаривается. Кроме картофеля для производства спирта используются зерновые - пшеница, рожь, ячмень, овес, кукуруза, просо, а также сахарная свекла, сахарная патока или меласса. Значительно реже используются плодово-ягодные, виноградные материалы, топинамбур и другое богатое углеводами сырье.
Технический спирт получают из древесины (древесных опилок, соломы, торфа, мха), отходов целлюлозно-бумажного производства или нефтепродуктов, подвергаемых кислотному гидролизу. Технический спирт содержит повышенное количество вредных примесей, поэтому использование его для пищевых целей запрещено.

Технология производства спирта

Производство спирта состоит из трех этапов:

1. Подготовительный этап - очистка сырья от примесей, приготовление солода или культур плесневых грибов

Качество зернового сырья не нормируется, основная его ха­рактеристика - содержание крахмала. Чем больше эта величи­на, тем выше эффективность производства.

Качество картофеля для спиртового производства определяется нормативным документом. Важнейшей его характеристикой также является содержание крахмала.

Меласса свекловичная, тростниковая является отходом сахарного производства с высоким содержанием сухих веществ (74-84 %), до 60 % которых составляет сахароза.

Для перевода крахмала в углеводы проводят с помощью ферментных препаратов или солода. Солод готовят на спиртовых заводах из различных злаков, чаще из ячменя и проса.

Подготовка сырья включает его очистку и измельчение. Зерно из зернохранилища очищается от сорных и металлических примесей, измельчается на молотковых или вальцовых дробилках до частиц размером менее 3 мм. Эффективность процесса разваривания увеличивается при более тонком измельчении.

Картофель очищают от примесей. Затем его моют в картофелемоечных машинах, измельчают на молотковых дробилках или в картофелетерках.

Культивирование спиртовых дрожжей.

2.Основной этап - разваривание крахмалистого сырья, осахаривание крахмала, сбраживание осахаренной массы, перегонка бражки и получение сырого спирта.

Разваривание крахмалсодержащего сырья осуществляется при непосредственном введении в него водяного насыщенного (острого) пара под давлением не менее 0,4-0,6 МПа. Этот процесс называется также водно-тепловой обработкой сырья.

Осахаривание разваренной массы.

Брожение сусла. На стадии брожения основным процессом является сбраживание сахаров с образованием спирта и диоксида углерода (углекислого газа). По окончании процесса зрелую бражку с объемной долей спирта 8-8,5 % направляют на брагоректификацию.

3.Завершающий этап - ректификация

Сырой спирт (спирт-сырец), получаемый на основном этапе производства, не может быть использован для пищевых целей, так как содержит много вредных примесей (сивушные масла, метиловый спирт, сложные эфиры). Многие примеси ядовиты и придают спирту неприятный запах, поэтому сырой спирт подвергают очистке — ректификации.
Удаление вредных примесей осуществляется в процессе ректификации, основанном на разной температуре кипения этилового, метилового и высших спиртов, сложных эфиров. При этом все примеси условно делят на головные, хвостовые и промежуточные.
Головные примеси имеют более низкую температуру кипения, чем этиловый спирт. К ним относятся уксусный альдегид и отдельные сложные эфиры (этилацетат, этилформиат и др.), образующиеся при перегонке.
Хвостовые примеси отличаются повышенной температурой кипения по сравнению с этиловым спиртом. В их состав входят в основном сивушные масла и метиловый спирт.
Наиболее трудноотделяемой фракцией являются промежуточные примеси (этиловый эфир изомасляной кислоты и другие сложные эфиры). При очистке спирта-сырца на ректификационных аппаратах производится отделение вредных примесей и повышается концентрация спирта в готовом продукте (с 88 % в спирте-сырце до 96-96,5 % в ректификате).

Оценка качества спирта

 Различия в сырье и степени очистки спирта обуславливают формирование его определенных органолептических и физико-химических показателей.

При органолептической оценке ректификованного спирта устанавливаются цвет, прозрачность, вкус, запах, отсутствие посторонних частиц. Этиловый спирт должен быть бесцветным, прозрачным, без посторонних частиц. Вкус и запах - характерные для каждого вида спирта, выработанного из соответствующего сырья, без посторонних привкуса к запаха. Чем выше сорт этилового спирта, тем меньше примесей он содержит и выше его крепость.

Перечень физико-химических показателей этилового спирта в соответствии с ГОСТ Р 51652-00 «Спирт этиловый ректификованный из пищевого сырья. Технические условия» включает в себя: полноту налива; объемную долю этилового спирта; пробу на чистоту с серной кислотой (выдерживает); пробу на окисляемость при 20°С; массовую концентрацию уксусного альдегида, сивушного масла, сложных эфиров, метилового спирта, свободных кислот (без СО₂), сухого остатка; массовую концентрацию азотистых летучих оснований; наличие фурфурола (не допускается).

Из показателей безопасности в этиловом спирте нормируется содержание токсичных элементов (свинца, мышьяка, кадмия, ртути) и радионуклидов (цезия-137 и стронция-90).

Области применение спирта
Топливо. Может использоваться для ракетных двигателей, двигателей внутреннего сгорания в чистом виде, в смеси с классическими нефтяными жидкими топливами. Применяется для выработки высококачественного топлива и компонента бензинов.
Химическая промышленность. Служит сырьем для получения многих химических веществ (ацетальдегид, диэтиловый эфир, тетраэтилсвинец, уксусная кислота, хлороформ, этилацетат, этилен и др.). Применяется как растворитель (в лакокрасочной промышленности, в производстве товаров бытовой химии и многих других областях). Является компонентом антифриза и стеклоомывателей. А в бытовой химии используют в чистящих и моющих средствах.
Медицина. Используют как растворитель, экстрагент, антисептик, консервант настоек и экстрактов, пеногаситель при подаче кислорода, противоядие при отравлении некоторыми токсичными спиртами.
Парфюмерия и косметика. Является универсальным растворителем различных веществ и основным компонентом духов, одеколонов, аэрозолей, ходит в состав разнообразных средств (зубная паста, шампунь, средства для душа).
Пищевая промышленность. Является необходимым компонентом спиртных напитков (водка, виски, джин и др.), а также в небольших количествах содержится в ряде напитков, получаемых брожением, но не причисляемых к алкогольным (кефир, квас, кумыс, безалкогольное пиво и др.). Используется как растворитель для пищевых ароматизаторов, консервант для хлебобулочных изделий, а также в кондитерской промышленности. Также спирт зарегистрирован в качестве пищевой добавки E1510.

Вредные свойства спирта:
- обладает наркотическим, наркозным и токсическим действием в зависимости от дозы, концентрации и пути попадания в организм, а также длительности воздействия;
- приводит к острому отравлению и смерти (в зависимости от определенных доз к массе тела и концентрациях). Смертельная разовая доза – 4-12 г этанола на килограмм веса. Однако этанол является естественным метаболитом человеческого организма, и в определенных дозах используется в медицине как самостоятельное лекарственное средство, а также как растворитель фармацевтических препаратов, экстрактов и настоек;
- вызывает гастрит, язву желудка, рак желудка и рак пищевода при длительном употреблении;
- вызвает оксидативное повреждение нейронов головного мозга, а при длительном употреблении - их гибель.
- злоупотребление алкогольными напитками может привести к алкоголизму.

Изделия на основе спирта

Ликеро-водочные изделия представляют собой смеси различ­ных спиртованных соков, морсов, настоев, ароматных спиртов, получаемых из плодово-ягодного и ароматического сырья с до­бавлением сахарного сиропа, эфирных масел, вин, коньяка, ли­монной кислоты и других пищевых продуктов, а также спирта и воды.

В каждой стране принята своя классификация ликеро-во­дочных изделий на основании целого ряда индивидуальных факторов. Одним из примеров может быть классификация по видам сырья или по содержанию основных компонентов, в час­тности спирта и сахара.

В нашей стране ликеро-водочную продукцию классифици­руют на 15 групп в зависимости от крепости, массовой концен­трации общего экстракта, сахара, кислотности и цвета:

ликеры крепкие, десертные, эмульсионные

кремы

наливки

пунши

настойки сладкие, полусладкие, полусладкие слабоградусные, горькие, горькие слабоградусные, десертные слабоградусные газированные и негазированные

аперитивы

бальзамы

кок­тейли

Ассортимент ликеро-водочных изделий, выпускаемых оте­чественными и зарубежными предприятиями, разнообразен и велик. Только официальный сборник рецептур насчитывает бо­лее 280 наименований.

Этап информации о домашнем задании.

Презентация «Польза и вред алкоголя»

Презентация «Виноделие в Казахстане»

Презентация «Области применения спирта»

Подведение итогов:  оценки по пройденному уроку

Этап рефлексии: ответить на вопрос «Что нового узнали на уроке?»

Приложение к теме

История возникновения (происхождения) спирта

Действие алкогольных напитков и способы их получения известны человечеству еще с библейских времен. Согласно Ветхому Завету, Ной случайно выпил перебродивший фруктовый сок и опьянел. После этого случая культура виноделия развивалась, а рецептура спиртных напитков стала очень разнообразной.
              Получение спирта в чистом виде основано на процессе дистилляции. Теперь уже невозможно установить, кто и когда открыл процесс брожения. Ученые предполагают, что идея химической дистилляции жидкостей возникла еще в I тысячелетии до н.э. Впервые процесс дистилляции описал Аристотель (384-320 гг. до н.э.).

Совершенствованием техники перегонки занимались многие алхимики того времени. Среди них наиболее известны Зосим де Панополис из Александрии и Жа-бир, алхимик при дворе калифа Гаруна Аль-Рашида (766-809 гг.) в Египте, подробно охарактеризовавшие работу дистилляционного аппарата. Они считали, что путем дистилляции им удалось выделить душу вина, поэтому продукт дистилляции был назван «дух вина» (лат spiritus vini). От этого слова берут начало старинный русский термин «спиритус» и широко распространенный сегодня «спирт».

Наибольший вклад в развитие виноделия внес знаменитый французский ученый Луи Пастер. Именно он первым открыл биохимическую основу процесса ферментации. Поскольку любая жидкость, содержащая углеводы, начинает бродить при температуре 12-14°С и может превратиться в алкогольный напиток с различным содержанием спирта, человек мог получать такие напитки задолго до появления глиняной посуды (т. е. в VIII тысячелетии до н.э.), использовав более простые и доступные емкости - бурдюки. Крепкие напитки люди научились делать из самого разного сырья: ром - из сахарного тростника, коньяк и чачу из винограда, кальвадос  из яблочного сока, тутовку из ягод шелковицы, сливовицу из слив, и т. д.

Процесс получения спирта был открыт в различных регионах земного шара практически одновременно. В 1334 г. врач-алхимик из Прованса Арно де Вилльгер (г. Монпелье, Франция) впервые получил винный спирт из виноградного вина и пропагандировал его в качестве целительного средства. В 1360 г. ряд французских и итальянских монастырей уже производили винный спирт под названием aquavitae («вода жизни»). В 1386 г. генуэзские купцы привезли спирт в Москву, чтобы продемонстрировать его достоинства великому князю, боярам, аптекарям.
              Несколько веков этиловый спирт почти не применяли в чистом виде, разве что в лабораториях алхимиков. Но в 1525 году знаменитый Парацельс заметил, что эфир, получающийся при нагревании спирта с серной кислотой, обладает снотворным действием. Он описал свой опыт с домашними птицами. А 17 октября 1846 года хирург Варрен усыпил эфиром первого пациента.
              Постепенно спирт разделился на пищевой и технический, получаемый путем расщепления древесных отходов. В Англии технический спирт был освобожден от повышенных налогов на продажу, так как рыночная стоимость спиртных напитков окупала государственные сборы, а вот врачам и промышленникам такая стоимость была не под силу. Для предотвращения пищевого употребления токсичного промышленного спирта его смешивали с метанолом и другими неприятными на запах добавками.
              Впоследствии спирт получил мгновенное распространение в медицине в связи с постоянными войнами. В 1913 году на территории бывшего СССР было зафиксировано около 2400 заводов, производивших в основном водку и вино. Позже произошло обособление производств спирта и водки.
              С началом первой мировой войны производство водки фактически прекратилось, выработка спирта так же снизилось. Производство начало восстанавливаться лишь в 1925-1926 годах. Грандиозное восстановление промышленности было начато в 1947 году, начали интенсивно применять новые научно-технические технологии и достижения. В 1965 году работало 428 заводов с годовым выпуском 127,8 млн. дал спирта. В 1975 году выпуск спирта возрос до 188,1 млн. дал. Из-за увеличившегося выпуска напитков с меньшей крепостью, расход спирта в ликеро-водочной промышленности упал.
              В настоящее время, спиртовая промышленность, представляет собой одну из крупнейших и наиболее развитых отраслей.