Tehnologia alcoolului rafinat alimentar

Cap. 1 INTRODUCERE

1.1 Istoric

Încă din antichitate, prepararea băuturilor alcoolice a fost practicată atât de egipteni, de evrei dar și de greci. Arabii au fost cei care au obținut prin distilare pentru prima dată alcool.

Aparatele de distilat au fost construite începând cu secoul al XII-lea, iar produsele distilate, probabil din vin, se numeau ‘’aqua vitae’’ adică apa vieții sau ‘’aqua ardens’’, adică apa care arde.

Începând cu secolul al XV-lea se generealizează fabricarea alcoolului rafinat din vin alcoolus vini și a alcoolului rafinat din cereale, cu toate că, în aceea perioadă, nu a existat o idee clară despre fermentare.

La mijlocul secolului al XVIII-lea, Mac Bride (1764) stabilește că în cursul fermentației se degajă un gaz care este dioxidul de carbon. Apoi Lavoisier studiind fermentația demostreză că zaharul este descompus în alcool și dioxid de carbon. În acest secol se construiește prima fabrică manufactieră de alcool rafinat care folosește ca materie primă cartoful.

Spre sfârșitul secolului al XIX-lea se pun bazele științifice ale industriei alcoolului rafinat prin trecerea de la faza manufactieră la cea industrială. În acea epocă, s-au efectuat studii ale fermentației alcoolice și s-au perfecționat aparatele cu funcționare discontinuă și continuă de distilare și rafinare.

La noi în tară, fabricarea bauturilor alcoolice distilate au o vechime de câteva secole. Astfel, Dimitrie Cantemir, foloseste în scrieri și cuvântul alambic, luat din limba italiană, care este ustensila care servește la distilarea plămezii sau a borhotului.

Cea mai veche fabrică de alcool rafinat există și astăzi, este cea de la Arad și a fost costruită în 1851 și modernizată în 1880. O parte a instalației montate atunci este pastrată și astăzi.

Începând cu a doua jumatate a secolului al IX-lea, numărul fabricilor de alcool rafinat a crescut, iar din anul 1887 s-a impus înregistrarea automată a gradului alcoolic cu alcoolmetre pentru controlarea calității și cantității de alcool rafinat.

A urmat construcția de fabrici de capacitate medie și mare care să producă alcool în cantități mari și de calitate superioară. După anul 1989, industria alcoolului de la noi din țară se caracterizează prin apariția unui număr mare de fabrici care dispun de metode moderne de fabricație, care au mărit în mod simțitor randamentul și implicit au mărit productivitatea.

1.2. Considerații generale.

Noțiunea de alcool își are originea în cuvintele arabe abe și cohol. Uzual, alcoolul obținut industrial este denumit și alcool rafinat, prin care se înțelege un amestec eterogen între alcool, apă și alte elemente. Componentul principal este alcoolul etilic regăsit în alcoolul rafinat în procent de 95-96,5% volume alcool. Alcoolul este un lichid limpede, incolor, cu miros specific, gust arzător și inflamabil.

De-a lungul secolelor, metodele de obținere a alcoolului rafinat s-au perfecționat continuu. Alcoolul rafinat se obține pe cale fermentativă și pe cale sintetică.

Pe plan mondial, din punct de vedere cantitativ, alcoolul rafinat se obține prin fermentație, cele mai folosite materii prime sunt : cartofii, cerealele, sfecla de zahăr, trestia de zahar, melasa etc.

Sintetic, alcoolul rafinat se obține în exclusivitate din gaze naturale, iar produsul finit se folosește numai în scopuri tehnice, la fabricarea cauciucului sintetic.

Alcoolul rafinat are multe utilizări în industrie.

În indutria alimentară se folosește la obținerea băuturilor alcoolice și a oțetului, în industria chimică la obținerea cauciucului sintetic și ca și dizolvant, în industria farmaceutică pentru prelucrarea unor substanțe (eter, cloroform) iar în medicină ca și dezinfectant. În ultimul deceniu, alcoolul etilic în amestec cu benzină s-a folosit ca și carburant pentru motoarele cu ardere internă.

În industria alcoolului, spre deosebire de alte industrii fermentative ( bere, vin, drojdie ) realizarea standard a produsului finit este mai puțin dependentă de fazele procesului tehnologic. Orice deficiență, abatere sau eroare strecurată în procesul tehnologic poate fi corectată în ultima fază a acestuia, la rafinarea alcoolului brut. Calitatea alcoolului rafinat este dependentă, cu alte cuvinte, de instalația de rafinare, de modul cum sunt respectați parametrii tehnologici în această fază a procesului tehnologic.

O importanță mare se acordă obținerii unor randamente mari la prelucrarea materiilor prime.

1.3. Alcoolul rafinat. Proprietați și întrebuințări.

Alcoolul rafinat - denumit obișnuit și alcool - este alcool etilic amestecat într-un procent mic cu apă și alte substanțe. Proporția acestor substanțe diferă în funcție de materia primă și modul de fabricație. După materia primă din care provine, alcoolul poartă diferite denumiri ca: alcool industrial, alcool din vin, alcool din fructe, rachiu etc.

Alcoolul etilic chimic pur, se mai numește și alcool absolut, fiind un lichid incolor, foarte transparent, cu gust arzător și miros caracteristic, plăcut. Este inflamabil, arzând cu o flacară albăstruie, puțin luminoasă, nu lasă reziduu. Prin arderea alcoolului etilic pur se degajă dioxid de

carbon și vapori de apă. Vaporii de alcool cu aerul dau un amestec exploziv, lucru de care se ține seama la manipulare și transport.

La presiune normală, alcoolul pur fierbe la 78, 3 0C și se solidifică foarte greu. În aer, lichidul devine vâscos, după care se transformă într-o masă sticloasă care devine cristalină la -1350 C cu punc de topire la -1140C.

Densitatea alcoolului absolut, la 150C, este 0,795, față de apa distilată, iar densitatea amestecurilor de alcool și apă variază cu concentrația în alcool. Practic se folosesc tabele cu densitățile diferitelor amestecuri care au fost determinate experimental. Concentrația alcoolică se măsoară și cu alcoolmetre speciale gradate direct în procete de alcool.

Alcoolul este foarte avid de apă, cu care se amestecă în orice proporție. Prin amestecarea alcoolului cu apă se produce o degajare de caldură, iar volumul amestecului este mai mic decât volumul alcoolului și volumul apei luate separat, adică are loc o contracție de volum. Contracția cea mai mare se produce la amestecare 52% volume alcool, cu apă.

Prin distilarea amestecului de alcool și apă nu se obține alcool pur, ci un amestec care are o concentrație de max. 95,57% alcool. La această concentrație se formează un amestec azeotrop cu punct de fierbere la 78,150C. Acest punct de fierbere este mai scăzut decât punctul de fierbere al alcoolului care este de 78,320C sau al apei care este de 1000C la 760 mm Hg. Din această cauză, concentrarea în continuare a alcoolului presupune utilizarea alor tehnici de separare și concentrare.

În vederea obținerii alcoolului pur (absolut) se folosesc metode fizice sau chimice.

Metodele chimice au ca principiu legarea apei din alcool cu ajutorul oxidului de calciu sau a sulfatului de cupru calcinat. Apoi, prin distilarea amestecului azeotrop format din alcool și apă, în prezența acestor substațe, se obține un alcool absolut.

Metodele fizice au ca principiu introducerea unui al treila lichid, care poate fi benzenul, în vederea formării unui amestec azeotrop ternar benzen-alcool-apă, cu punct de fierbere inferior lichidelor din amestec.

Acest amestec ternar distilă la 64,350C, prin antrenarea completă a apei din amestec, după care se ridică temperatura la 68,250C și se continuă distilarea. La temperatura de 68,250C se antrenează benzenul, iar alcoolul absolut rămâne în vasul de distilat.