- •1. Основні види сировини
- •Зернові культури
- •Хімічний склад зерна
- •Хімічний склад меляси
- •Допоміжні матеріали
- •Ортофосфорна кислота
- •Діамонійфосфат
- •Біостимулятори
- •Формалін
- •Сульфонол
- •Каустична сода
- •Приймання меляси
- •Зберігання сировини
- •Контрольні питання і завдання
- •З. Підготовка сировини до переробки Підготовка зерна
- •Підготовка меляси
- •Підкислення і асептування меляси
- •Збагачення меляси живильними речовинами для дріжджів
- •Кларифікація мелясних розчинів
- •Контрольні питання і завдання
- •4. Оцукрюючі матеріали
- •Витрати зерна на солод
- •Приготування солодового молока
- •Механоактивіція ферментів солоду
- •5. Приготування сусла з крохмалевмісної сировини
- •Приготування замісу
- •Безперервне розварювання замісів
- •Ємкісна (мічурінська) апаратурно-технологічна схема
- •6. Оцукрювання розвареної маси
- •Контрольні питання і завдання
- •7. Спиртові дріжджі
- •Потреба дріжджів у живильних речовинах
- •Витрати цукру на біосинтетичні процеси і одержання продуктів бродіння
- •Теоретичні основи безперервного культивування дріжджів
- •8. Культивування дріжджів у виробництві спирту із крохмалевмісної сировини
- •Приготування чистої культури дріжджів
- •Періодичне культивування
- •Культивування дріжджів у виробництві спирту із меляси розмноження чистої культури дріжджів
- •Розмноження виробничих дріжджів
- •Зброджування сусла з крохмалевмісної сировини
- •Періодичний спосіб
- •9. Зброджування мелясного сусла
- •Однопотокові способи зброджування
- •Хіміко-технологічні показники бродіння
- •Контрольні питання і завдання
Кларифікація мелясних розчинів
У мелясі міститься від 0,3 до 0,5 % завислих частинок, які приблизно наполовину складаються з органічних речовин (колоїдів). З мінеральних речовин присутні переважно вапно, солі кремнієвої кислоти, окиси заліза. Завислі частинки засмічують дріжджові сепаратори і затруднюють промивання дріжджів. Крім того, вони зменшують вихід дріжджів, надають їм темного кольору і знижують стійкість при зберіганні.
Під терміном кларифікації у цьому випадку слід розуміти не освітлення, а очистку мелясних розчинів. Цей процес відбувається у кларифікаторах (сепараторах-очищувачах) під дією відцентрових сил, які виникають при обертанні барабана.
Контрольні питання і завдання
-
Особливості підготовки зерна.
-
Антисептування і збагачення меляси мінеральним живленням.
4. Оцукрюючі матеріали
У виробництві спирту із крохмалевмісної сировини (зерна злакових та ін.) використовують оцукруючі матеріали, які містять, як правило, комплекс ферментів для гідролізу полімерів: крохмалю, білків, пектинових речовин, пентозанів, целюлози та ін. Як оцукруючі матеріали використовують солод, ферментні препарати мікробного походження або їх суміш.
Вуглеводовмісні полімери (крохмаль, целюлоза) використовуються як джерела вуглецю для мікробіологічного утворення етанолу і утворення біомаси дріжджів. Але вони можуть бути використані мікроорганізмами тільки після гідролізу їх до моно- і дицукридів.
Азотисті речовини потрібні для життєдіяльності дріжджів, тому необхідний ферментативний гідроліз білків до амінокислот, які є джерелом не тільки азоту для дріжджів, а і вуглецю. При їх наявності у суслі на утворення біомаси дріжджів витрачається менше цукрів, а значить, і збільшується вихід спирту.
Таким чином, у спиртовому виробництві із крохмалевмісної сировини потрібні гідролітичні ферменти, які каталізують гідроліз крохмалю, целюлози, азотистих і пектинових речовин.
Виробництво і використання солоду має ряд суттєвих недоліків: для його виробництва необхідне зерно злакових високої якості (ячменю, проса, вівса) в значних кількостях - до 14% по масі крохмалю, частина крохмалю солоду у виробництві спирту не оцукрюється і складає втрати, солод не має необхідного для спиртового виробництва комплексу гідролітичних ферментів, його виробництво дуже трудомісткий процес і тривалість зберігання сирого солоду обмежена, а сухий солод в нашій країні не використовують у виробництві спирту.
Ферментні препарати в порівнянні із солодом мають ряд переваг, які зумовлюють їх широке використання: для їх виробництва застосовують більш дешеву сировину (зерно кукурудзи, пшениці, відходи спиртового, цукрового і мукомельного виробництв); вони мають більш широкий комплекс гідролітичних ферментів, у тому числі целюлолітичних і протеолітичних, повніше гідролізується крохмаль, що дозволяє збільшити вихід спирту на 1-2%; у більшості випадків вони стерильні, що сприяє створенню умов для мікробіологічної чистоти спиртового бродіння; концентровані ферментні препарати (сиропоподібні або у вигляді сухого порошку) мають високу питому активність і зберігаються тривалий період часу; використання і комплексу ферментів мікробного походження в підвищених концентраціях до субстрату дозволить значно прискорити процеси оцукрювання сировини і зброджування сусла. Ферменти мікроорганізмів більш стійкі до фізико-хімічних умов середовища. Це дозволяє використовувати їх при високих температурах (до 105° С) під і час ферментативно-теплової обробки замісів сировини і значно зменшити витрати: теплової енергії та втрати зброджуваних речовин у процесі розварювання, а також проводити зброджування при порівняно низьких рН бражки, що забезпечує мікробіологічну чистоту бродіння. Використання ферментних препаратів дозволяє виготовляти сусло з високим вмістом сухих речовин (до 20-21%) і накопичувати у дозрілій бражці до 11 об.% спирту, що сприяє збільшенню потужності відповідного обладнання і зменшенню питомих енергозатрат.
Солод - це зерно хлібних злаків, пророщене для утворення в ньому гідролітичних ферментів, в основному амілолітичних і протеолітичних. На вітчизняних спиртових заводах для оцукрювання розвареної маси сировини використовують сирий, свіжопророщений солод. Тому його постійно пророщують під час роботи спиртового заводу.
Технологія солоду спиртового виробництва включає такі стадії: замочування зерна, пророщування зерна і приготування солодового молока.
Мета замочування - збільшити вологість зерна до 40-48%, відділити його від пилу, видалити легкі зернові і незернові домішки і дезинфікувати зерно. Для підтримання життєдіяльності зерна і прискорення процесів його миття зерно з водою аерують. Переважно використовують повітряно-водяне замочування, при якому зерно почергово знаходиться то під шаром води, то без нього.
Під час замочування проходять фізико-хімічні та біохімічні процеси, що викликають значні зміни в зерні.
Мета солодорощення - утворення гідролічних ферментів і розчинення міжклітинних стінок ендосперму, що необхідно для постачання зародка живильними речовинами.
Умови пророщування зерна повинні бути такими, щоб втрати вуглеводів на дихання і утворення нових вегетативних частин зерна були мінімальними при найменшій наявності мікроорганізмів.
Процес пророщування зерна починається з розвитку корінців і пелюстки. Спочатку корінець розвивається під оболонками зерна, потім оболонки прориваються біля основи зерна і корінець виходить назовні. Цей період росту зерна називають "накльовуванням". Потім корінець розгалужується, утворюючи 3-5 корінців. Пелюстка розвивається і росте в напряму до верхньої частини зерна. Небажано, щоб цей зародковий паросток виступав із верхівкової частини зерна й утворював так званий "гусар", оскільки це пов'язано з надмірними втратами цукрів та амінокислот.
При проростанні зерна проходять цитологічні зміни його складових частин. Стінки клітин ендосперму, в яких розміщені крохмальні зерна, складаються в основному із целюлози, білкових та пектинових речовин. Під дією ферментів проходить їх гідроліз, тобто їх розчинення. Стінки клітин алейронового шару також частково гідролізуються.
Пророщування ячменю, вівса і жита. Замочене до заданої вологості зерно розміщують на току купою заввишки 0,6-0,7 м, а після підвищення температури до 23-24° С його перелопачують і складають із них грядку ("постіль") заввишки 0,4 м. Температуру пророщування зерна в перші дві доби 19-20° С, а до кінця пророщування 13-14° С підтримують перелопачуванням солоду. Необхідно, щоб при перелопачуванні зерно розсипалося широким віялом і кожна зернинка пролітала окремо. При кожному перелопачуванні грядку "розпускають" - розміщують зерно на більшій площі, зменшуючи висоту грядки. Частота перелопачування залежить від швидкості підвищення температури в грядці. У перші дві доби і на 5-10 добу перелопачують через 8-12 год, а на 3-4 добу - через 6-8 год.
Перед кожним перелопачуванням грядку поливають водою із розрахунку 2-3 дал на 1 т зерна. За добу до передачі солоду на виробництво спирту поливку його припиняють.
Пророщування проса. Замочене до вологості 38-40 % зерно проса складають у купу заввишки 0,7-1,0 м в дерев'яний розбірний ящик. Охолодження зерна не допускають нижче 25° С і при необхідності просо поливають теплою водою.
В ящику просо витримують до тих пір, поки температура не підвищиться до 30-35° С. Потім ящик розбирають і зерно складають в грядку заввишки 0,4 м. Протягом перших двох діб у грядці підтримують температуру 26-30° С. На третій і наступні дні температуру в грядці знижують до 25-26° С і зменшують її висоту до 15-20 см. Перед перелопачуванням грядки солод поливають водою. Поливку припиняють за 12 год. до надходження солоду у виробництво. Тривалість пророщування солоду 5-6 діб. Вологість готового солоду повинна бути 40-42 %.