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En las gráficas se ilustra el proceso de producción del alcohol etílico, y las diferentes etapas que se suceden para la obtención final con las características del producto requeridas.
Etapa 1 Clarificación:
El objetivo de esta etapa es el de disminuirle a la materia prima el contenido de azúcar para una buena incubación de la levadura. Ellas, ya sea melaza, miel virgen o jugo de caña, deben prepararse para el proceso de fermentación; esta preparación consiste en clarificarlos convenientemente y añadirles los nutrientes necesarios para la levadura.
Etapa 2 Esterilización:
Se realiza esta etapa con el fin de evitar en la levadura cualquier infección por causa de microorganismos que estén presentes en la materia prima y que al contrario de ser necesarios para la fermentación, son perjudiciales para la misma. Esta esterilización se realiza por medio de una inyección de vapor de agua directo a temperatura cercana a los 107ºC con la ayuda de adición de ácido sulfúrico.
Etapa 3 Fermentación.
La palabra fermentación alude al desprendimiento de CO2 durante la transformación química de ciertas sustancias orgánicas en presencia de los fermentos o enzimas que actúan como catalizadores de la reacción.
La cantidad de biomasa alcanzada en la fase estacionaria del proceso fermentativo, depende teóricamente de la concentración inicial de carbohidratos y de la eficacia del organismo para convertirlo, es decir, de la levadura.
La reacción principal de la fermentación alcohólica es la siguiente :
C6H12O6- Þ 2C2H5OH + 2CO2 D H = -31.200 cal
¯ ¯
d-glucosa etanol
Por lo tanto para que la fermentación alcohólica ocurra se requieren materias primas que contengan carbohidratos y levaduras que ejerzan acción sobre ellas.
Etapa 4 Destilación.
La destilación es la operación mediante la cual se separan los componentes de una mezcla de varios líquidos; los líquidos se separan suministrando calor a la mezcla, llegando al instante en que la temperatura alcanzada es la temperatura de ebullición del componente más volátil; las moléculas de este se escapan de la mezcla líquida en un estado de vapor y mediante la refrigeración posterior son condensados .
Generalmente se destila para la obtención de alcoholes, un líquido fermentado que contiene, además de alcohol cierto número de distintos productos. Entre estos unos son volátiles, como por ejemplo, los ácidos acéticos, butíricos, los ésteres de estos ácidos, los alcoholes superiores tales como los alcoholes isopropílico, propílico, isobutílico, butílico, isoamílico, amílico y el aldehido acético.
Las flemas pasan a la columna concentradora donde salen con un contenido de alcohol del 90 %, de allí continúan a una columna Hidroselectora donde se inyecta vapor y se agrega agua para disminuir el contenido de alcohol hasta un 13 % en el fondo y un 24 % en la parte superior.
La corriente del fondo, a temperatura de 92ºC y con un contenido alcohólico del 13%, pasa a una columna rectificadora con el fin de elevar hasta 96% su contenido alcohólico. Esta columna trabaja a presión mayor de la atmosférica.
La destilación puede realizarse tanto en aparatos discontinuos como en funcionamiento continuo.
Productos de la destilación.
En el proceso de destilación se obtienen dos corrientes, una sigue a la etapa de rectificación y es rica en alcohol. La otra contiene los desechos y se denomina vinazas.
1. Las Vinazas.
Se llaman vinazas a los residuos de la fermentación y destilación de la melaza, que una vez agotados fluyen en la columna de destilación. En las vinazas quedan todos los elementos de las materias primas con excepción de los carbohidratos transformados en alcohol y gas carbónico. Por esto los residuos contienen la totalidad de las materias no fermentescibles, junto con los productos formados en la fermentación.
En la composición influyen sobre todo el método de trabajo, cuanto mejores sean las materias primas y mejor sea conducida la fermentación menor será la cantidad de carbohidratos contenidos en las vinazas.
Las vinazas abandonan la columna de destilación generalmente entre 94º - 98ºC a presión atmosférica. Su concentración varía entre 7 y 9 ºBrix y la densidad entre 1 y 1.08 gr / cc.
Si se tiene en cuenta que por una producción diaria de alcohol de 50000 litros, se producen cerca de 700000 litros de vinazas vemos que este es el punto ambientalmente crítico del proceso y por lo tanto la destilación se convierte en la etapa crítica del proceso.
2. Flemas.
Las flemas que se obtienen de la destilación presentan una concentración alcohólica del 13% e impurezas.
Etapa 5 Rectificación.
La flema obtenida por destilación contiene, además de alcohol, cierto número de sustancias volátiles que es necesario separar para obtener el alcohol neutro. Estas impurezas que existen en el alcohol ordinario se clasifican en dos categorías: las impurezas de cabeza, que subsisten en las primeras porciones del líquido destilado, y las impurezas de cola, que se encuentran al final de la destilación.
La rectificación tiene por objeto la separación del alcohol puro de las impurezas que lo acompañan. Se pueden efectuar dos procedimientos: el método discontinuo, que consiste en rectificar en un aparato apropiado un volumen determinado de flemas, separando sucesivamente los productos de cabeza, el alcohol y los productos de cola ; y el método continuo en el cual se rectifica la flema en un aparato continuo especial donde se extraen regularmente y sin interrupción las impurezas que arrastra la alimentación continua de la flema.
Etapa 6 Depuración
El perfeccionamiento de los aparatos destiladores ha hecho inútil este tratamiento, y cuando se realiza, se limita solo a filtración con carbón. El carbón utilizado es carbón vegetal de madera ligera y no resinosa. La acción depurante del carbón es tanto mayor cuanto más ligero sea y más considerable sea la superficie que presenta por la capilaridad para la imbición por la flema. Además no debe dar coloración alguna al alcohol en ebullición.
La acción del carbón parece ser a la vez física y química. Desde el punto de vista físico hay una fijación de materias colorantes por decoloración de la flema y absorción de sustancias olorosas. Desde el punto de vista químico, el papel debe atribuirse el oxígeno en los poros; se produce una oxidación de una pequeña parte el alcohol etílico y de los alcoholes superiores con formación de aldehidos, cetonas y ácidos
