Водно тепловая обработка зерна и картофеля

Добавил пользователь Валентин П.
Обновлено: 21.09.2024

Гидротермическую обработку зерна крупяных культур проводят для разных целей. После такой обработки улучшаются технологические свойства зерна; облегчается отделение оболочек при шелушении, снижается дробимость ядра; улучшаются потребительские свойства крупы, сокращается длительность ее варки, консистенция каши становится более рассыпчатой; повышается стойкость крупы при хранении в результате инактивации ферментов, которые способствуют порче крупы.

Способы гидротермической обработки зерна крупяных культур довольно разнообразны, их выбор зависит от строения зерна, ассортимента продукции, от того, каквлияют режимы обработки на изменение внешнего вида крупы, и т.д.

Наиболее распространены способы гидротермической обработки: пропаривание - сушка - охлаждение; увлажнение -отволаживание.[2]

Пропаривание - сушка - охлаждение. Этот способ применяют для гречихи, овса и гороха. Особенность его состоит в высокой температуре (свыше 100 °С) нагрева зерна при пропаривании, так как оно происходит обычно при избыточном давлении пара. Пропаривание увлажняет и прогревает зерно, пластифицирует ядро, которое становится менее хрупким, меньше дробится при шелушении и шлифовании. Пластификация ядра происходит и в результате некоторых химических преобразований. Происходят клейстеризация некоторой части крахмала, образование небольшого количества декстринов, обладающих клеящими свойствами, и т.д.

Последующая после пропаривания сушка обезвоживает в большей степени наружные пленки, которые, теряя влагу, становятся более хрупкими и легче раскалываются при шелушении. Кроме того, возникающие в процессе пропаривания и сушки деформационные изменения в составных частях зерна приводят к отслаиванию оболочек.

Охлаждение после сушки дополнительно снижает влажность зерна, холодные оболочки более хрупки. В то же время излишняя сушка зерна может привести к обезвоживанию ядра и повышению его хрупкости. Охлаждение зерна также может ухудшить результаты последующего шелушения, так как и охлажденное ядро становится менее пластичным, и возможно повышение выхода дробленого ядра. Режимы пропаривания, сушки и охлаждения тесно связаны со способами последующего шелушения зерна.

Схема гидротермической обработки включает пропаривание зерна, его сушку и охлаждение (рисунок 4). Для пропаривания зерна используют специаль ные аппараты -пропариватели. Существуют два типа пропаривателей: непрерывного и периодического действия.

1 - сушилка; 2 - охладительная колонка; 3 - пропариватель непрерывного действия; 4 - пропариватель периодического действия; 5 - автоматические весы.

Рисунок 4 - Технологическая схема гидротермической обработки зерна

Среди пропаривателей непрерывного действия наиболее распространены горизонтальные шнековые пропариватели (рисунок 5). Зерно через шлюзовые затворы, обеспечивающие герметизацию пропаривателя, поступает в шнек, куда одновременно подается и пар.

1 - корпус; 2, 4 - шлюзовые затворы; 3 - шнек; 5 - входное отверстие для пара.

Рисунок 5 - Схема горизонтального шнекового пропаривателя

Достоинство этих пропаривателей: простота, высокая производительность, равномерная обработка зерна; недостаток - невозможность пропаривания зерна при относительно высоком давлении пара, так как шлюзовые затворы не обеспечивают должной герметизации.

Если необходимо пропаривать зерно при высоком давлении пара, применяют пропариватели периодического действия.

Такой пропариватель представляет собой сосуд вместимостью 1000 л (рисунок 6). Зерно загружают и разгружают через пробковые затворы. Пар подают через парораспределительный змеевик, состоящий из трех горизонтально расположенных колец, соединенных вертикальными трубами для равномерной подачи пара по всему объему зерна. Выпуск пара через специальную отводную трубу.

1 - затвор для впуска зерна; 2 - корпус; 3 - труба для выпуска пара; 4 - вентиль для выпуска пара; 5 - затвор для выпуска зерна; 6 - вентиль для впуска пара; 7 - распределительные трубы для впуска пара; 8 - форсунки.

Рисунок 6 - Схема пропаривателя периодического действия

Пробковые затворы управляются либо системой рычагов от командного электромеханического аппарата, либо индивидуальными электроприводами. Таким же образом управляют вентилями при подаче и выпуске пара. Операции впуска зерна и пара повторяют в стройной последовательности по заранее заданному циклу.

Достоинство таких пропаривателей - возможность пропаривания зерна при сравнительно большом давлении пара и регулирования длительности пропарива ния зерна.

Недостатки - циклическая обработка, большие габариты, сложность конструкции, необходимость установки бункеров до и после пропаривателей.

Для сушки зерна используют вертикальные паровые сушилки контактного типа, в которых нагрев зерна происходит посредством его контакта с паровыми трубами. Испарившаяся при нагреве зерна влага удаляется в результате аспирации сушилки. Охлаждают зерно в специальных охладительных колонках или в аспираторах, или в системах пневмотранспорта. Параметры, рекомендуемые для обработки зерна разных культур, представлены в таблице 3.

______ Таблица 3 - Параметры гидротермической обработки зерна_____________

давление пара, МПа

длительность пропаривания, мин

после завершения гидротермической обработки

* В числителе - влажность зерна при последующем его шелушении в шелушильных поставах; в знаменателе - влажность зерна при шелушении его в обоечных машинах и центробежных шелушителях.

Увлажнение - отволаживание. Это второй способ гидротермической обработки. Зерно увлажняют либо в специальных аппаратах, либо обрабатывают его в пропаривателях непрерывного действия при низком давлении пара. Увлажненное зерно отволаживают в бункерах в течение нескольких часов.

Такой способ обработки применяют в основном для пшеницы и кукурузы (таблица 4). Увлажненное зерно приобретает повышенную пластичность, меньше дробится при шелушении, вследствие увлажнения наружные оболочки частично отслаиваются и легко отделяются.

Таблица 4 - Режимы гидротермической обработки пшеницы и

Влажность зерна после увлажнения, %

Длительность отволаживання, ч

* При производстве шлифованной крупы.
** При производстве крупы для хлопьев и палочек.

Этот способ применяют на зарубежных заводах и при подготовке зерна овса. Зерно увлажняют до влажности от 16 % до 18 % и отволаживают в течение 8 ч.

Однако такой способ может быть использован при условии последующего шелушения зерна в центробежных шелушителях (шелушение однократным ударом).

Не получила распространения гидротермическая обработка проса. Основные причины этого заключаются в относительно невысокой ее эффективности, а главным образом в наличии в просе испорченных зерен. Испорченные зерна проса имеют меньшую прочность и частично разрушаются при шелушении и шлифовании. После же обработки они упрочняются, разрушаются мало и в большом количестве попадают в крупу, ухудшая ее качество.

Особо следует остановиться на гидротермической обработке риса. В настоящее время при его переработке получают от 10 % до 15 % дробленой крупы, имеющей низкие потребительские свойства. Повысить выход целой крупы возможно, используя гидротермическую обработку. Ее довольно широко применяют в зарубежной практике. Считают, что около 20 % всего риса перерабатывают с использованием разных способов такой обработки.

Традиционным долгое время считался способ, включающий длительное замачивание зерна в холодной или горячей воде до влажности от 30 % до 35 %, затем его пропаривание при различном давлении пара и разной длительности, сушка до влажности от 14 % до 15 %. Этот способ вызывает значительное потемнение ядра, а также часто его неодинаковую окраску.

Позднее был предложен способ, в котором пропаривание было заменено обработкой зерна в горячей воде (температура от 70 °С до 75 °С) под избыточным давлением воздуха до 0,6 МПа. При этом потемнение ядра меньше, цвет его более равномерен. Однако как в первом, так и во втором случае процесс сушки весьма громоздок и сложен.

Предложено процесс тепловой обработки зерна совместить с сушкой, для чего на первом этапе применяют агент сушки температурой от 180 °С до 200 °С. При снятии влаги от 30 % до 20 % агентом сушки происходит сильный нагрев зерна, вызывающий клейстеризацию крахмала и упрочение ядра. Затем зерно сушат до влажности от 14 % до 15 % при температуре от 50 °С до 70 °С. Такой способ наиболее перспективен, так как по сравнению с первыми двумя он более экономичен и прост.

Гидротермическая обработка риса повышает пищевую ценность крупы, так как в результате миграции из наружных слоев в центральные увеличивается содержание витаминов и других биологически активных веществ.

П55 Технология спиртового и ликеро-водочного производств: учебное пособие - /Кемеровский технологический институт пищевой промыш- ленности. - Кемерово, 2005. - 124 с.

Рассмотрены теоретические и практические основы технологии спирта и ликеро-водочного производства. Предназначено для студентов вузов, научных работников, аспирантов, представляет интерес для специалистов промышленных предприятий соответствующего профиля.

УДК 663.5 (07)

Зав. редакцией И.Н. Журина

Редактор Е.В. Макаренко

Технический редактор Т.В. Васильева

Художественный редактор Л.П. Токарева
ЛР № 020524 от 02.06.97.

Подписано в печать 01.07.05. Формат 60x84 1/16

Бумага типографская. Гарнитура Times.

Уч.-изд. л. 7,75. Тираж 500 экз.

Заказ № 25
Оригинал-макет изготовлен в редакционно-издательском отделе

Кемеровского технологического института пищевой промышленности

650056, г. Кемерово, б-р Строителей, 47
ПЛД № 44-09 от 10.10.99.

Отпечатано в лаборатории множительной техники

Кемеровского технологического института пищевой промышленности

650010, г. Кемерово, ул. Красноармейская, 52
© В.А. Помозова, 2005

Часть 1. ТЕХНОЛОГИЯ СПИРТА

Введение .……………………………………………………………….….……….. 5

Глава 1. Сырье для производства спирта ……………………………. …………….. 6

1.1. Картофель. Сорта, химический состав, характеристика, требования

к картофелю как к сырью для производства спирта ………………..….……. 6

1.2. Зерновые культуры. Основные виды, общая характеристика.

1.3. Меласса. Характеристика, химический состав.

Технологическая оценка мелассы ……………………………..……………. 10

1.4. Сравнительная характеристика сырья спиртового производства ………. 14

1.6. Вода и вспомогательные материалы ………………………………..……… 18

Вопросы и задания для самоконтроля …………………..……………………..…….… 20

Глава 2. Прием, хранение, подготовка сырья к переработке ……………..……. 21

2.1. Транспортировка, прием, учет крахмалсодержащего сырья ………..……. 21

2.3 Подготовка сырья к переработке ………………………………………..…. 28

Вопросы и задания для самоконтроля …………………………………………………. 32

Глава 3. Водно-тепловая обработка зерна и картофеля ………. ……………..…. 33

3.1. Структурно-механические и химические изменения веществ

крахмалсодержащего сырья ………………………………..…………….… 33

3.2. Способы и режимы разваривания крахмалсодержащего сырья ……….… 35

Вопросы и задания для самоконтроля ……………………………. ………………..… 39

Глава 4. Получение осахаривающих материалов для спиртового

4.1. Характеристика ферментов солода и микробных ферментных

4.2. Производство солода для спиртового производства ……………………. 41

4.3. Характеристика продуцентов ферментных препаратов ………………..…. 43

4.4. Поверхностное и глубинное культивирование микроорганизмов при

производстве ферментных препаратов ………………………. ………..…. 44

Вопросы и задания для самоконтроля ……………………………………………..…. 46

Глава 5. Осахаривание разваренной массы ……………………………………..…. 47

5.1. Цели осахаривания. Процессы при осахаривании ………………….…….. 47

5.2. Подготовка осахаривающих материалов ………………….……….……… 47

5.3. Способы и режимы осахаривания ………………………………….……… 48

5.4. Качество осахаренного сусла ……………………………………….……… 50

Вопросы и задания для самоконтроля ……………………………………………….… 51

Глава 6. Получение засевных и производственных дрожжей.

Сбраживание осахаренного сусла ……………………………………….….… 52

6.1. Характеристика спиртовых дрожжей ……………………………….……. 52

6.2. Получение засевных и производственных дрожжей ……………….….….. 53

6.3. Процессы при сбраживании осахаренного сусла ………………….…….… 56

6.4. Способы и режимы сбраживания осахаренного сусла ………. …… 58

6.5. Качественные показатели зрелой бражки ……………………………..…… 61

Вопросы и задания для самоконтроля ……………………..………………….……….. 61

Глава 7. Выделение спирта из бражки и очистка его от примесей …. ………. 62

7.1. Состав бражки и характеристика летучих примесей спирта . …….. 62

7.2. Теоретические основы брагоректификации ……………. ………………. 63

7.3. Принципиальные схемы брагоректификационных установок …………… 65

7.4. Основные типы брагоректификационных установок. Выход спирта,

Вопросы и задания для самоконтроля ……………………..……………………..……. 72

Часть 2. ТЕХНОЛОГИЯ ВОДОК И ЛИКЕРО-ВОДОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Глава 8.Сырье для производства водок и ликеро-водочных изделий ……….…. 73

8.1. Ассортимент и характеристика водок …………………………. …………. 73

8.2. Требования к воде. Способы водоподготовки ………………….…………. 74

8.3. Требования к этиловому спирту. Влияние примесей спирта на его органолептические показатели ……………………………………………………. 77

8.4. Растительное сырье. Условия его хранения ……………………….………. 80

8.6. Вспомогательные материалы ……………………………………..………… 82

Вопросы и задания для самоконтроля …………………………………………………. 82

Глава 9. Технологические стадии производства водок …………………………… 83

9.1. Доставка, приемка, хранение спирта и подача его в производство ….….. 83

9.2. Способы приготовления сортировок …………………………..……..……. 84

9.3. Теоретические основы обработки сортировки активным углем …….…. 85

9.4. Фильтрование и обработка сортировок активным углем …….………. … 86

9.5. Контроль качества водок ………………………………….………..…….… 90

Вопросы и задания для самоконтроля …………………………………………………. 90

Глава 10. Производство полуфабрикатов ликеро-водочных изделий ………….. 91

10.1. Ассортимент и характеристика ликеро-водочных изделий ………….….. 91

10.2. Производство полуфабрикатов из растительного сырья ……………..…. 92

10.3. Получение сахарного сиропа и колера ………………………………..… 100

Вопросы и задания для самоконтроля ……………………….……………………….. 102

Глава 11. Производство ликеро-водочных изделий ……………………………… 103

11.1. Купажирование компонентов и корректировка купажа …………. …… 103

11.2. Фильтрование купажа. Старение ликеров …………………………..…. 104

11.3.Стабилизация ликеро-водочных изделий ……………………..…………. 105

Вопросы и задания для самоконтроля ………………………………………………. 107

Глава 12. Розлив водок и ликеро-водочных изделий ……………………………. 108

12.1. Стеклянная посуда, ее приемка и подготовка ………………………..…. 108

12.2. Розлив и внешнее оформление продукции …………………………..….. 110

12.3. Потери спирта и пути их сокращения …………………………….……. 111

Вопросы и задания для самоконтроля ……………………………………………. … 113

Глава 13. Дегустационная оценка качества спирта и ликеро-водочной

13.1. Основы дегустационного анализа ……………….………………………. 114

13.2. Балльная оценка спирта и ликеро-водочных изделий ……….…………. 114

Вопросы и задания для самоконтроля ………………………………. ……………… 119

Глава 14.Утилизация отходов производства ……………………………..………. 120

Список литературы …………………………………………………………………….. 124
Часть 1
ТЕХНОЛОГИЯ СПИРТА

Прием зерна и картофеля ведут по массе без примесей и по крахмалистости. Картофель перед подачей в производство освобождают от примесей и моют. Окончательная мойка картофеля производится в картофелемойках различной конструкции. Все зерно, поступающее в производство, освобождают от сорных примесей, земли, пыли, от металлических примесей. После очистки зерна, идущего на варку, не должно содержаться металлических примесей, сорных минеральных примесей не более 1%. При периодическом и полунепрерывном разваривании зерно перерабатывают в целом виде. При непрерывном разваривании все виды зерна дробят на молотковых дробилках или вальцовых станках.

Основная цель водно-тепловой обработки крахмалсодержащего сырья - перевод крахмала в растворимое состояние, доступное для действия амилолитических ферментов осахаривающих материалов.

Водно-тепловая обработка зернового сырья проводится при высоких температурах (130-170 °С). При этом основные вещества зерна претерпевают различные химические и структурные изменения.

Для облегчения перехода крахмала в раствор клетки разрушают механически путем дробления, однако, таким образом удается разрушить только часть клеток даже при тонком помоле. После смешивания с водой и подогревании измельченного зерна крахмал последовательно проходит несколько стадий деградации: набухание, клейстеризацию, растворение.

Крахмал разных злаков представляет собой гранулы разного размера и формы.

Гранулы сгруппированы в эндосперме зерна в крахмальные клетки, которые окружены клеточными оболочками. Крахмал становится доступным для действия ферментов после разрушения клеток и крахмальных гранул до отдельных молекул. Для облегчения перехода крахмала в раствор клетки разрушают механически путем дробления, однако, таким образом удается разрушить только часть клеток даже при тонком помоле. После смешивания с водой и подогревании измельченного зерна крахмал последовательно проходит несколько стадий деградации: набухание, клейстеризацию, растворение.

В состав крахмала входят два полисахарида: амилоза и амилопектин. Амилоза растворяется в горячей воде, образуя гель. Амилопектин только набухает, в крахмальной грануле он играет роль полупроницаемой мембраны. Соотношение амилозы и амилопектина в разных злаках составляет 25. 30 : 70. 75.

В крахмальных гранулах молекулы амилопектина образуют трехмерную структуру, дополнительную прочность этой структуре придают вторичные водородные связи. При набухании они ослабевают, но сохраняют прочность даже при высоких температурах.

Крахмал разных злаков поглощает разное количество воды. Степень поглощения воды зависит от температуры. При температуре до 60 °С зерна крахмала поглощают до 300% воды, а при температуре близкой к клейстеризации - до 2500%. В результате этого ослабевают связи между клетками, структура зерна становится более мягкой, растворяются другие межклеточные вещества: пентозаны, гумми-вещества, минеральные соли. Набухание ускоряется при повышении температуры, нарушении целостности зерна.

В определенном температурном интервале, значение которого зависит от природы крахмала, размера крахмальных гранул и других факторов, нарушается целостность гранул. При этом резко возрастает вязкость раствора, происходит клейстеризация крахмала. Температура, при которой вязкость крахмального раствора максимальна, называется температурой клейстеризации, у крахмалов различного происхождения она находится в разных интервалах, например для пшеничного крахмала - 54. 62 °С, ячменного - 60. 80 °С, картофельного - 59. 64 °С, кукурузного - 65. 75 °С. В крахмальном клейстере молекулы расположены беспорядочно, нарушается кристаллическая структура крахмала. Оклейстеризованный крахмал представляет собой трехмерную сетку из набухших молекул амилопектина, ячейки которой заполнены раствором амилозы. Механизм гидролиза крахмала до настоящего времени не достаточно изучен, несмотря на большое количество работ, посвященных этому вопросу.

При 90 °С клейстеризация практически заканчивается, вязкость больше не возрастает, а при дальнейшем нагревании уменьшается за счет деструкции трехмерной сетки клейстера. Происходит растворение амилопектина, температурный интервал растворения его также различен для крахмала разных злаков: пшеничного - 136. 141 °С, ржаного - 121. 127 °С, кукурузного - 146. 151 °С, картофельного 132 °С.

Скорость гидролиза растворенного крахмала возрастает многократно. Поэтому в спиртовом производстве стадия разваривания имеет большое значение.

Температура клейстеризации и растворения крахмала уменьшается при тонком измельчении зерна, при воздействии амилолитических ферментов. На этих свойствах крахмала основаны современные способы водно-тепловой обработки зерна, позволяющие проводить эту стадию при атмосферном давлении и температуре до 100 °С, в частности

Процесс разваривания можно разделить на несколько последовательных стадий:

приготовление замеса и его подваривание;

нагрев замеса до температуры разваривания;

отделение пара (паросепарация).

Зерно дробят на молотковых или вальцовых дробилках. Измельченное зерно смешивают с водой при температуре не более 50°С (ниже температуры клейстеризации) в соотношении 1:2,5. 3,5 в зависимости от содержания крахмала, чтобы впоследствии получить осахаренное сусло с содержанием сухих веществ 16-18%. Замес готовят в смесителях с мешалкой.

Рекомендуется для экономии тепла нагревать замес в смесителе или контактной головке вторичным паром до температуры не более 55. 65 °С, чтобы не допустить полной клейстеризации для сохранения его транспортабельности, кроме того, не допускается накопление сахаров за счет воздействия на крахмал собственных амилолитических ферментов зерна. Такая обработка замеса называется подвариванием.

На стадии подваривания эффективно использовать бактериальную б-амилазу, которую вносят в смеситель при температуре 75. 80 °С.

Картофель измельчают на молотковых или дисковых дробилках и через промежуточный сборник направляют на контактную головку для нагрева до температуры разваривания. Можно подогревать замес вторичным паром, но не выше 45. 50 °С, так как при более высокой температуре начинается клейстеризация крахмала, и замес теряет подвижность.

Способы разваривания в зависимости от организации процесса различают:

Периодические способы проводятся в установках, состоящих из нескольких аппаратов, в каждом из которых протекает одна из стадий разваривания. Непрерывные способы разваривания более эффективны, они характеризуются тем, что подготовленный замес непрерывно проходит ряд аппаратов установки при определенных режимах и выводится в готовом виде.

Основной целью осахаривания разваренной массы является получение осахаренного сусла оптимального состава для сбраживания и культивирования дрожжей.

Основной процесс на стадии осахаривания - гидролиз крахмала амилолитическими ферментами солода или микробных ферментных препаратов.

Независимо от способа процесс осахаривания можно разбить на стадии:

1. Охлаждение разваренной массы до температуры осахаривания.
2. Смешивание с осахаривающим материалом.
3. Осахаривание разваренной массы.
4. Охлаждение до температуры брожения.

Осахаривание может проводиться в одну или две ступени.

Основной целью процесса брожения является максимальное сбраживание сахаров и накопление спирта.

При сбраживании осахаренного сусла одновременно идут два основных процесса:

- сбраживание сахаров с образованием спирта, диоксида углерода, побочных и вторичных продуктов брожения; процесс брожения сопровождается выделением тепла;
- доосахаривание декстринов ферментами, внесенными на стадии осахаривания.

Первая стадия - возбраживание, в течение этого периода практически нет убыли сахаров. Эта стадия соответствует лаг-фазе размножения дрожжей, которая характеризуется тем, что происходит адаптация дрожжей к среде, синтез необходимых ферментов для их жизнедеятельности.

Вторая стадия - главное брожение, в процессе которого наблюдается максимальная скорость сбраживания сахаров, так как сусло содержит достаточно питательных и ростовых веществ.

Третья стадия - дображивание. Скорость сбраживания сахаров уменьшается за счет 2-х основных лимитирующих факторов:

1. Недостаток сахаров и других веществ, необходимых дрожжам, дрожжи сбраживают сахара, образующиеся при доосахаривании декстринов за счет гидролитической активности глюкоамилазы.
2. Накопление спирта в значительных концентрациях, который тормозит процесс брожения.

В зависимости от организации проведения всех этих стадий используются 3 основных способа брожения:

Бражка может быть представлена как смесь легколетучего компонента (спирта с летучими примесями) и труднолетучего компонента (вода и труднолетучие примеси).

Выделение спирта из бражки и его освобождение от примесей осуществляются путем перегонки и ректификации.

Под перегонкой понимается разделение смеси из двух компонентов (или фракций), обладающих различной летучестью или температурой кипения, на отдельные компоненты (или фракции) путем частичного испарения и последующей конденсации пара.

В процессе ректификации происходит разделение многокомпонентной смеси (бражки) на компоненты или группы компонентов (фракции), различающихся летучестью (упругостью паров), путем многократного массо- и теплообмена между противоточно движущимися паровым и жидкостным потоками.

Теоретический выход, вычисленный по уравнению спиртового брожения, составляет 71,98 дал из 1 т условного крахмала.

Практический выход колеблется от 81,5 до 93% от теоретического и нормируется для различных видов сырья.

Спирт из мелассы

Меласса является побочным продуктом в производстве сахара. В зависимости от вида сырья, перерабатываемого на сахарных заводах, меласса бывает нескольких видов:

· свеклосахарная меласса -- при переработке сахарной свеклы;
· тростниковая меласса -- при переработке сахарного тростника на сахар-песок;
· рафинадная меласса -- при производстве сахара-рафинада из сахара-песка.

В России для производства спирта используется преимущественно свеклосахарная меласса.

Для производства спирта меласса - наилучшее сырье. Ценность ее заключается в том, что наряду с высоким содержанием сахара в ней находятся все вещества, необходимые для нормальной жизнедеятельности дрожжей. При переработке мелассы упрощается технологическая схема, так как исключается операция разваривания сырья и осахаривания крахмала ферментами.

Мелассу принимают по массе в специальном отделении завода, в котором ее перекачивают в специальные аппараты - рассиропники.

При переработке на спирт мелассы подготовка ее сводится к гомогенизации, подкислению, асептированию, добавлению питательных веществ для дрожжей и разбавлению водой. Мелассу, сильно инфицированную микроорганизмами, подвергают тепловой стерилизации. В зависимости от переработки мелассы - одно- или двухпоточной - готовят мелассное сусло одной или двух концентраций сухих веществ.

Гомогенизация (усреднение). Меласса, поступающая от различных сахарных заводов, неоднородна по своему составу и качеству и поэтому неодинаково сбраживается дрожжами. Перед сбраживанием ее рекомендуется усреднять по составу и качеству. Согласно типовой схеме, мелассу из хранилищ при помощи насоса направляют в резервуар для гомогенизации. Усреднение производится смешиванием мелассы из разных хранилищ и циркуляции ее с помощью насоса, которые забирает мелассу из нижней части резервуара и подает ее в верхнюю часть того же резервуара.

Мелассное сусло необходимо сбраживать в условиях, исключающих развитие посторонних микроорганизмов, продукты обмена которых отрицательно влияют на жизнедеятельность дрожжей. Сбраживание мелассного сусла протекает нормально при рН около 5. Для подкисления используют серную или соляную кислоту. Во избежание разрушения сахаров мелассы серную кислоту предварительно разбавляют четырех-пятикратным количеством воды. Оборудование должно быть выполнено из кислотостойкой стали.

Антимикробные препараты для асептирования мелассы должны обладать высоким бактерицидным действием , не влиять отрицательно на жизнедеятельность дрожжей и качество спирта.

Мелассу смешивают с кислотой, антисептиком и питательными веществами в смесителе.

Для мелассы наиболее эффективна кратковременная стерилизация при температуре 140°С.

Для лучшего питания дрожжей при брожении к мелассе в специальном смесителе добавляют ортофосфорную кислоту, сульфат аммония и мочевину.

В условиях непрерывного сбраживания мелассы особое внимание следует уделить непрерывному приготовлению сусла. Для разбавления мелассы применяют непрерывнодействующие смесители двух типов: с механическим размешиванием и без него.

На выход и качество этилового спирта влияет множество факторов: интенсивность аэрирования сбраживаемого сусла , концентрация в нем сахара, кислотность и рН сусла, температура брожения, раса применяемых дрожжей, качество перерабатываемой мелассы и др.

С повышением интенсивности аэрирования сусла в дрожжегенераторах содержание спирта снижается, что связано с увеличением расхода сахара на синтез биомассы дрожжей и образование других продуктов брожения.

При повышении концентрации сахара в зрелой бражке увеличивается количество альдегидов и эфиров. При этом угнетаются ферменты, регулирующие превращения альдегидов в другие продукты.

Мелассное сусло сбраживается различными расами дрожжей, чаще - одновременно двумя.

На спиртовых заводах, перерабатывающих мелассу применяют одно- или двухпоточные схемы сбраживания сусла.

При однопоточном способе сбраживания готовят сусло одной концентрации 22-24 %, вследствие чего упрощается технология и управление процессом. Мелассное сусло сначала используют для культивации дрожжей, а затем непрерывно сбраживают ими. По однопоточному способу меласса сначала гомогенизируется. Дефектная меласса сначала стерилизуется, затем охлаждается в специальном теплообменнике и смешивается с нормальной мелассой. Затем меласса подкисляется, асептируется и обогащается питательными веществами для дрожжей в специальном смесителе. Затем она разбавляется до концентрации сухих веществ 35-40%, очищается от взвешенных примесей и, наконец, окончательно разбавляется до концентрации 22 %.

Сущность двухпоточного способа заключается в том, что основное сусло сбраживается в 4-х последовательно соединенных аппаратах дрожжами, выделенными из зрелой бражки на сепараторах.

При двухпоточном способе гомогенизированная меласса, предназначенная для приготовления дрожжевого сусла, взвешивается как и при однопоточном, подкисляется, асептируется, обогащается питательными веществами разбавляется до концентрации сухих веществ 12%. При этом количество кислоты и питательных солей, рассчитанную на всю мелассу вносят в дрожжевое сусло. Мелассу, предназначенную для приготовления основного сусла, после взвешивания только асептируют и затем разбавляют до концентрации в 32%.

Основная особенность двухпоточного способа - сепарирование дрожжей и возвращение их в начало бродильной батареи для многократного использования. Многократное использование возвращаемых дрожжей ведет к сокращению и устранению лаг-фазы, и приводит к повышению интенсивности брожения.

Брожение мелассного сусла происходит в батарее последовательно соединенных ферментеров периодическим или непрерывным способами. Ферментеры представляют собой цилиндрические аппараты вместимостью 50-100 м3 с перемешивающими устройствами, змеевиками и барботерами для подвода воздуха. Выход спирта с 1 м3 ферментера составляет 2-8 дал/сут. Из 1 т мелассы получают 66,5 дал спирта.

Качество ректификованного спирта при переработке мелассы по обоим способам - идентично. При двухпоточном способе сахар сбраживается полнее, образуется меньше вторичных продуктов, дрожжи находятся в более активном физиологическом состоянии, выход спирта больше.