Fermentacja alkoholowa - produkty uboczne - OBALAMY MITY

[gr000by]

Miałem od jakiegoś czasu taki "mały" projekt na głowie. O ile problem wytwarzania produktów ubocznych fermentacji jest dobrze znany w przypadku fermentacji nastawów owocowych i melasowych, zacierów zbożowych oraz fermentów mieszanych (np. zboże-melasa) - polecam lekturę Jarosza i Jarocińskiego - tak czysty cukier nie został dobrze przebadany. Korzystając z okazji postanowiłem działać .

Po przerobieniu około tony cukru pozostały przedgony z nastawów (I stopień koncentracji). Co z tym zrobić? Rektyfikować! lesgo58 opisywał taki proces, ja go tylko udoskonaliłem i przeprowadziłem na prostej kolumnie (LM, OLM, małe jeziorka, brak bufora, zbiornik) w wersji fi70mm i fi76mm ze wsadu o mocy 18-20%. Uzyskałem z grubsza 1/3 przedgonów z przedgonów (II stopień koncentracji) oraz 2/3 surówki przyzwoitej jakości. Ponieważ przedgonów z przedgonów było całkiem sporo i temperatury w głowicy i pod OLM nie wskazywały na dużą koncentrację przedgonów działałem dalej. Dla osób o słabych nerwach zalecam zmianę tematu na jakiś lżejszy i łatwiej strawny .
Kolejny wsad miał 18-19%, do zbiornika trafiły nie tylko przedgony II stopnia, ale też ogromne ilości zlewek z bufora i pogonów. Odebrałem znów przedgon (III stopień koncentracji) w trzech partiach. Pierwsza od około 59-61*C do 70*C w głowicy. Druga partia od 70*C do około 75*C w głowicy. Odbierane były rzutowo, z prędkością ok. 400ml w 3-5 minut. Trzecia partia (o objętości równej pierwszej i drugiej partii razem wziętych) była odbierana rzutowo po przestabilizowaniu kolumny (temperatura w głowicy spadła ponownie) i ciągnąłem ją bardzo długo kropelkowo podczas odbioru surówki z OLM. Uzysk przedgonów III stopnia to z grubsza 1/3 przedgonów II stopnia, więc sumarycznie uzyskałem zagęszczenie 1/9 pierwotnego wsadu przedgonów. Nieźle.

Problem pojawił się w przebadaniu uzyskanych koncentratów. Na szczęście udało się tego dokonać w odpowiednim zakładzie. O ile chromatogramy i dokładniejsze wyniki wrzucę w ciągu najbliższego tygodnia, tak po wstępnej obróbce danych i założeniu, że zgromadziłem 80% całości frakcji lekkich obecnych w nastawach i wsadach przedgonowych (założyłem, że mogło dojść do strat podczas przeróbki, np. wraz z zanieczyszczonym sercem rektyfikatu), uzyski poszczególnych grup związków prezentują się następująco:
- aldehydy - około 320g/tonę sacharozy (cukru białego);
- metanol - około 3g/tonę sacharozy (cukru białego);
- estry - około 80g/tonę sacharozy (cukru białego).
W ten sposób chciałbym zakończyć szerzenie mitu, że po kiepskim domowym alkoholu się ślepnie i że drożdże fermentując cukier biały tworzą metanol. Wypijając koncentrat przedgonów III stopnia z tony przefermentowanego cukru może i byśmy oślepli, ale najpierw umarlibyśmy od zatrucia aldehydami, estrami i etanolem. Dziękuję za uwagę.

[tomeks]

gr000by To usprawiedliwia Twoją nieobecność na forum.

[kmarian]

Witam
Rektyfikuję (oczyszczam) już ładnych kilka lat przedgony i pogony.
Nawet niedawno umieściłem o tym na AD krótką notatkę, za którą zostałem nieco "objechany".
Przyznam, że ponad 30 % końcowego urobku jechało acetonem, więc to przeznaczałem na paliwo. Resztę przeznaczam na różne cele.
Dzięki za badania na ten temat.
Pozdrawiam
kmarian

[klepa]

Przy okazji obalił się również mit, że po wypiciu tony cukru, gr000by musi nosić te swoje przyciemnione okulary

[gr000by]

Oto obiecane chromatogramy próbek przedgonów ze szczegółowym opracowaniem. Zwróćcie uwagę na zagęszczenie wszelakich pików, także tych pochodzących od związków uznawanych za fuzle.

Dokładne zawartości są zestawione w poniższej tabelce.


Widać bardzo silny podział przedgonów na frakcje aldehydowo-ketonową (pierwsza, skupia większość acetonu, acetalu, acetaldehydu, furfuralu i metanolu), frakcję estrowo-aldehydową (druga, skupia praktycznie cały octan etylu, sporą część acetalu, acetaldehydu, furfuralu i metanolu) oraz frakcję resztkową (trzecia, zebrane są w niej resztki estrów, aldehydów, ketonów i metanolu). Wysoka zawartość alkoholi wyższych w przedgonach jest związana z zastosowaniem bardzo zanieczyszczonego wsadu (przedgony II stopnia rozcieńczyłem zatężonymi pogonami i zlewkami z bufora, które są koncentratem pogonów), ale może też być wynikiem tworzenia się bardzo wielu układów powiązanych ze sobą (jak azeotropy podwójne i potrójne) wraz z wodą, etanolem i pozostałymi związkami.
Warto zauważyć, że metanol "ciągnie się" w przedgonach, pomimo że nie są to duże ilości, to warto poświęcić dłuższą chwilę na stabilizację. Podobnie jest z acetalem i acetaldehydem, które są jednymi z trudniejszych związków do usunięcia.

Podobny rozdział przedgonów na frakcje następuje także podczas rektyfikacji nastawów cukrowych na surówkę, surówki na spirytus oraz przy rektyfikacji odpadów na surówkę odpadową. Uzyskane przeze mnie stężenia są znacznym przejaskrawieniem powyższych przypadków, ale głównym celem badania było określenie uzysku metanolu z cukru . Gdybym pracował na węższej kolumnie (nie 76mm, a np. 42-50mm), to mógłbym pokusić się o jeszcze dokładniejszy podział frakcji przedgonów.

[kmarian]

Nie wiem czy dobrze rozumiem.
Te 3 próbki to jest ilościowo 5‰ całego urobku z tony. Widząc opadanie wartości poszczególnych frakcji w kolejnych próbkach można szacunkowo przewidywać, że zawierają około 90% niepożądanych frakcji.
Śmiem twierdzić, że frakcji niepożądanych w destylacie jest nie więcej niż 2‰ wagowo (0,2 %).

Przy prawidłowo prowadzonej destylacji, odcinając 5% przedgonu i tyleż pogonu, pozostaje nam 90% dobrej psoty (ja odcinając około 20% przedgonu po prostu przesadzam). Rektyfikując pozostałe 90% oczyszczamy destylat odcinając dalsze około 5 - 10% (ja tak robię).

Poddając rektyfikacji odcięte 10 - 30% przegonów i pogonów, można odzyskać 50 - 70% destylatu w miarę czystego (spożywczego). A więc spokojnie można by powiedzieć, że jako rozpałkę powinniśmy traktować 5% do 10% destylatu, nie więcej i to biorąc pod uwagę korektę na zapach i smak.

Czy moje rozumowanie jest prawidłowe, czy mylę się sromotnie?

[Szlumf]

Mam przy okazji takie może głupie pytanie.
Czy można te wyniki przenieść na zwykłą rektyfikację surówki?

[lesgo58]

Poddając rektyfikacji odcięte 10 - 30% przegonów i pogonów, można odzyskać 50 - 70% destylatu w miarę czystego (spożywczego). A więc spokojnie można by powiedzieć, że jako rozpałkę powinniśmy traktować 5% do 10% destylatu, nie więcej i to biorąc pod uwagę korektę na zapach i smak.

Czy moje rozumowanie jest prawidłowe, czy mylę się sromotnie?

Oczywiście. Przecież bez specjalnych poświęceń nie jesteśmy w stanie odebrać tylko i wyłącznie czystych frakcji przed... czy też pogonowych. Te zawsze będą się mieszać z początkiem czy końcem właściwego gonu. Wpływ na ilość tzw. przedgonu czy pogonu ma wiele czynników. Sprzęt, sposób pracy czy po prostu nasza cierpliwość czy lenistwo.
Zauważam u siebie, że z każdym rokiem tych produktów ubocznych jest u mnie coraz mniej. Duży wpływ ma zapewne ewolucja sprzętowa jak i coraz większe doświadczenie rektyfikacyjne z coraz większą wiedzą na temat.
Kiedyś gdy odbierałem przed... i pogon na LM'ie zbierało mi się tego duże ilości. Więc traktowałem je dodatkową rektyfikacją celem oczyszczenia i odzyskania dodatkowych porcji gonu. Z powodzeniem. Gonu naprawdę niezłej jakości. O czym zresztą kilka lat wcześniej nie raz opisywałem. Teraz gdy w mojej kolumnie zagościł OO i bufor stabilizujący tych niechcianych odpadów (naprawdę nieźle skondensowanych) jest co najwyżej 1/3 tego co było wcześniej więc z zasady wylewałem to albo używałem tylko do podpałki. Wychodziłem z założenia, że 200-250ml przedgonów z każdej rektyfikacji (czasami mniej) niosą sobą tak mało dobrego spirytusu, że szkoda zachodu przy jego odzyskiwaniu.
Jednak ostatnio nazbierało mi się tego z 15 litrów. Więc tak z nudów i ciekawości, a trochę na prośbę kolegi o w miarę czysty spirytus który mógłby użyć do celów technicznych - zależało mu naprawdę na czystym spirytusie - postanowiłem przeprowadzić rektyfikację tych odpadów. Nie liczyłem na akceptowalne wyniki. Największą obawą była możliwość zapaskudzenia kolumny. Ale czego się nie robi dla dobra ludzkości...
Po dość długiej stabilizacji i skrupulatnym odbiorze przedgonów (przeszło 3 godziny) rezultatem było 2,5 litra definitywnych odpadów i 12 litrów gonu. Następnego dnia w gonie który odbierałem do osobnych 3 litrowych słoików dało się - mimo wszystko - jeszcze wyczuć różnice (na zapach) między poszczególnymi słoikami. Pierwszy słoik pachniał jeszcze delikatnie pozostałościami przedgonowymi. Następne już o niebo lepiej. Wręcz wydawało się, że w środku znajduje się czysty spirytus. Myślę, że był to rezultat użycia do rektyfikacji naprawdę nieźle skondensowanych przedgonów. Nie ma się więc co dziwić, że kolumna nie była w stanie się dokładnie oczyścić (po wstępnym zabrudzeniu) w ciągu tych początkowych godzin przeznaczonych na stabilizację i odbiór przedgonów. Czego rezultatem był "pachnący" pierwszy słoik.
Niewiele się zastanawiając postanowiłem uzyskany gon w całości poddać jeszcze raz dodatkowej rektyfikacji. Tak z ciekawości. Tym razem przyłożyłem się jeszcze skrupulatniej do stabilizacji i odbioru przedgonów. Zwracałam baczną uwagę na termometry w głowicy i pod OO. Dopiero po definitywnym "zatrzymaniu" się termometrów (i tu bardzo przydał się pomiar z bardzo dużą dokładnością) oraz braku obcych aromatów w badanej próbce padła decyzja o odbiorze gonu.
Końcowym rezultatem po odliczeniu przedgonów i pogonów było 10,5 litrów czystego gonu. Czystego oczywiście w/g mojej subiektywnej opinii po wstępnym badaniu sensorami organoleptycznymi. Myślę, że dla niewprawionego konsumenta spirytus ten nie różniłby się od tego uzyskanego w normalny sposób.
Tak z ciekawości poddam go także badaniu chromatograficznemu. O wynikach poinformuję.
Wniosek.
Im mniej skrupulatnie przykładamy się do stabilizacji i odbioru przedgonów, a także cięcia pogonów tym więcej wylewamy dobrego spirytusu. Najgorzej mają osoby posiadające zwykłego LM'a. Odbierając przedgony i pogony z tego samego miejsca (głowica) tracą najwięcej. "Odkrycie" OO dla naszego hobby było naprawdę krokiem milowym w rektyfikacji okresowej. O buforze stabilizującym nie wspomnę.

[kmarian]

@ lesgo58 - miód to jest na moje uszy, a raczej chyba na oczy, bo to czytam. Potwierdzasz moje doświadczenia w całej rozciągłości. Od teraz bardziej starannie będę rektyfikował przedgony.

Zaczęło się to od tego, że przedgony z "pot still'a" były niskoprocentowe a dolane do nich pogony jeszcze bardziej rozcieńczały całość. Wlałem to wszystko do zbiornika i jeszcze raz przedestylowałem (bez rozcieńczania wodą), celem było uzyskanie rozpałki która się pali.
Wynikiem destylacji było, część około 90% rozpałki (nieciekawe zapachy), część całkiem smacznej psoty a reszta - niskoprocentowy pogon o nieciekawym smaku i zapachu (ten wylałem do zlewu).

Było to w czasach kiedy miałem już kolumnę z wypełnieniem szklanym, ale jeszcze bez zimnych palców. Kolumna z odbiorem LM to rewolucja w dziedzinie destylacji, przed kilku laty było to dla mnie rozwiązaniem docelowym. Znów czekają mnie przeróbki - czy to się nie skończy? .

Dziękuję za odpowiedź. Przywróciliście mi wiarę w siebie.

[golec269]

No cóż, nie możemy stać w miejscu, bo będziemy się cofać(mam na myśli sprzęt jak i proces). Zachęcony już dawno postami lesgo58 robiłem rektyfikację odpadów i muszę powiedzieć,że jestem bardzo zadowolony z jakości otrzymywanego spirytusu. Ciągle szukam poprawy tego procesu i zauważam nieduże aczkolwiek widoczne postępy. Nie było by to możliwe bez pomocy Kolegów, wyników które czytamy w tym temacie-dzięki za wszystko

[gr000by]

Mam przy okazji takie może głupie pytanie.
Czy można te wyniki przenieść na zwykłą rektyfikację surówki?

Tak jak napisałem w treści, jest to solidne przejaskrawienie.

Podobny rozdział przedgonów na frakcje następuje także podczas rektyfikacji nastawów cukrowych na surówkę, surówki na spirytus oraz przy rektyfikacji odpadów na surówkę odpadową. Uzyskane przeze mnie stężenia są znacznym przejaskrawieniem powyższych przypadków, ale głównym celem badania było określenie uzysku metanolu z cukru .

Frakcje przedgonowe i pogonowe mogą uzyskać pewne maksymalne w danych warunkach zagęszczenie, które w głównej mierze zależy od średnicy kolumny oraz ilości tych frakcji we wsadzie. Im więcej przedgonów wlejemy, tym mocniej możemy je skoncentrować. Kolejne trzy etapy prześledziłem u siebie, uzyskując ogromną koncentrację przedgonów (1/9 pierwotnej objętości), ale kosztem uzyskania "pachnącej" surówki odpadowej, która wymagała ponownej obróbki z odrzutem resztek przedgonów i sporej ilości pogonów (wsad odpadowy rozcieńczony był zlewkami z bufora).
Jeszcze co do ilości odrzucanych przedgonów i pogonów przy rektyfikacji cukrówek i surówki na spirytus. To ile odrzucimy wczesnego i późnego serca, nie dodając go do serca właściwego, zależy od tego co chcemy uzyskać. Logiczne jest przecież to, że jak robimy możliwie czysty spirytus (np. na bardzo dobrą czystą) to nie wlewamy wczesnego i późnego serca do zbiornika , tylko pozostawiamy je do dolania do innego wsadu na mniej wymagający produkt końcowy.

[robert.michal]

Piąty post w tym temacie. Wiem, że to staroć, ale temat bardzo interesujący.
Może ktoś ma jeszcze te obrazki,

Oto obiecane chromatogramy próbek przedgonów ze szczegółowym opracowaniem. Zwróćcie uwagę na zagęszczenie wszelakich pików, także tych pochodzących od związków uznawanych za fuzle.

Dokładne zawartości są zestawione w poniższej tabelce.


Widać bardzo silny podział przedgonów na frakcje aldehydowo-ketonową (pierwsza, skupia większość acetonu, acetalu, acetaldehydu, furfuralu i metanolu), frakcję estrowo-aldehydową (druga, skupia praktycznie cały octan etylu, sporą część acetalu, acetaldehydu, furfuralu i metanolu) oraz frakcję resztkową (trzecia, zebrane są w niej resztki estrów, aldehydów, ketonów i metanolu). Wysoka zawartość alkoholi wyższych w przedgonach jest związana z zastosowaniem bardzo zanieczyszczonego wsadu (przedgony II stopnia rozcieńczyłem zatężonymi pogonami i zlewkami z bufora, które są koncentratem pogonów), ale może też być wynikiem tworzenia się bardzo wielu układów powiązanych ze sobą (jak azeotropy podwójne i potrójne) wraz z wodą, etanolem i pozostałymi związkami.
Warto zauważyć, że metanol "ciągnie się" w przedgonach, pomimo że nie są to duże ilości, to warto poświęcić dłuższą chwilę na stabilizację. Podobnie jest z acetalem i acetaldehydem, które są jednymi z trudniejszych związków do usunięcia.

Podobny rozdział przedgonów na frakcje następuje także podczas rektyfikacji nastawów cukrowych na surówkę, surówki na spirytus oraz przy rektyfikacji odpadów na surówkę odpadową. Uzyskane przeze mnie stężenia są znacznym przejaskrawieniem powyższych przypadków, ale głównym celem badania było określenie uzysku metanolu z cukru . Gdybym pracował na węższej kolumnie (nie 76mm, a np. 42-50mm), to mógłbym pokusić się o jeszcze dokładniejszy podział frakcji przedgonów.