Transformările care au loc la fermentarea melasei

1. Fermentarea melasei pentru obţinerea de alcool etilic, şi modificările acesteia (chimice biochimice, microbiologice)

1.1. Schema tehnologica a fabricarii spirtului din melasă

Fabricarea spirtului din melasă se desfăşoară potrivit schemei tehnologice prezentate în figura 1. Aceasta este schema procesului tehnologic clasic, aplicată de către majoritatea fabricilor de spirt care prelucrează melasă.

Figura 1. Schema tehnologică a fabricării spirtului din melasă

Reacţia melasei este o primă indicaţie asupra calităţii. Melasele normale au reacţie alcalină (pH=7-8), pe când cele infectate au reacţie acida (pH=6-7). Pentru determinarea reacţiei se iau 20g melasă, care se diluează cu 100ml apă caldă şi se omogenizează. Cu ajutorul unei hârti de tumesol se stabileşte reacţia melasei. Dacă hârtia de tumesol pe care se pune o picătură de soluţie de melasă se albăstreşte, este o indicaţie că melasa este alcalină. Când hârtia de turnesol se înroşeşte, rezultă că melasa este acidă.

pH-ul melasei. Se determină la soluţia de melasă preparată ca mai sus, cu ajutorul hârtiei indicatoare specială. pH-ul se defineşte prin logaritmul cu semn schimbat al concentraţiei ionilor de hidrogen. Hârtia de pH se îmbibă în soluţia de melasă. Astfel, hârtia de pH capată o coloraţie care se compară cu gama de culori etalon. pH-ul soluţiei analizate corespunde pH-ului înscris în dreptul culorii corespondente de pe scara etalon.

Conţinutul de substanţă uscată se stabileşte cu ajutorul areometrelor Brix (Bx) sau Balling (Bllg), care sunt gradate pentru concentraţii mari, sau cu ajutorul refractometrului. La melasele normale, concentraţia trebuie să fie cuprinsă între 75 şi 80˚Balling. Melasele necorespunzătoare (infectate, diluate) au o concentratie sub 70˚Bllg.

Densitatea se determină după metodele cunoscute. Trebuie să fie cuprinsă între 1,3-1,4g/cm3.

Conţinutul în zaharoză se determină pe cale polarimetrică, aşa cum s-a arătat la recepţia calitativă, sau pe cale chimică. Melasele corespunzătoare din punct de vedere calitativ trebuie să conţină 45-52% zahăr. Cele care au un conţinut de zahăr sub limita inferioară sunt în general infectate, mai ales când sunt însoţite şi de o reacţie acidă.

Substanţele de origine petrolieră sunt în general constatate prin analiza organoleptică (miros).

Azotul total se determină prin metoda Kjeldhal, aciditatea volatilă prin antrenarea acizilor volatili cu vapori şi prin titrarea lor cu soluţie de NaOH N/lO, iar numărul de microorganisme infectate prin efectuarea unei culturi pe mediu solid (agar-agar). Aceste analize şi altele care mai sunt necesare (determinarea bioxidului de sulf, a coloizilor, a cenuşii, a substanţelor colorante şi a puterii de spumare) necesită un volum foarte mare de lucru. Din această cauză, la recepţia melasei se efectuează analizele minime obligatorii pe baza cărora se poate aprecia calitatea melasei. Acestea sunt: conţinutul în substanţă uscată (gradul Bllg), pH-ul, desitatea, conţinutul în zahăr. Restul analizelor se efectuează după descărcarea cisternei.

Melasa se depozitează în rezervoare metalice de capacitate cuprinsă între 500-2000t. În figura 2 este redată schema unei instalaţii de descărcare şi depozitare a melasei.

Fig. 2. Instalaţia de descărcare şi depozitare a melasei

Legendă:

1- Cisternă

2- Conductă de abur

3- Racord de golire

5, 8,10 – conducte

6- rezervor de descărcare

7- pompă

9- rezervor de depozitare

11- racord 12- serpentină

13- capac

14- riglă gradată

15- cursor indicator

16- plutitor

În timpul depozitării, în masa de melasă pot avea loc fenomene de degradare, datorită unor procese chimice şi biochimice. Intensitatea cu care se produc aceste procese depinde, pe de o parte, de gradul de infectare microbiană şi de compoziţia chimică a melasei, iar, pe de altă parte, condiţiile de depozitare. În cazul depozitării îndelungate a melasei, datorită proceselor biochimice care au loc, apar următoarele fenomene:

- scăderea concentraţiei melasei şi a cantităţii de zahăr;

- creşterea acidităţii şi a cantităţii de zahăr invertit.

Aceste fenomene sunt inerente, chiar şi în cazul melaselor normale, care la o depozitare în condiţii necorespunzătoare, dupa o perioadă de 3 luni, pierd circa 0,5%, din masa iniţială. În cazul melaselor defecte, aceste pierderi pot avea valori mai mari. Mai ales în cazul melaselor cu un oarecare conţinut de drojdii se poate pierde până la jumătate din zahărul iniţial. Melasele defecte nu trebuie să fie depozitate, deoarece sunt supuse unor degradări intense care duc la pierderi mari de substantă utilă (zahăr). Sunt considerate melase defecte, melasele care au o concentraţie sub 74˚Brix, conţinut crescut de acizi volatili (peste 1,2% ), conţinut mare de zahăr invertit (peste 1% ), pH sub 7 şi număr mare de microorganisme infectante.