Осахаривание крахмалосодержащего сырья

При осахаривании охлажденную разваренную массу обрабатывают солодовым молоком или ферментными препаратами для расщепления крахмала и белков. При этом основным процессом является гидролиз крахмала до сбраживаемых дрожжами сахаров.

Наиболее прогрессивным способом осахаривания является непрерывное осахаривание с вакуум-охлаждением. Сущность его заключается в снижении давления, что приводит к мгновенному охлаждению разваренной массы вследствие затрат тепла на испарение воды. Охлаждение под вакуумом предотвращает тепловую инактивацию ферментов осахаривающих материалов. К охлажденной массе добавляют осахаривающие материалы. Оптимальная температура действия амилолитических ферментов от 57 °C до 58 °C. Непрерывное осахаривание разваренной массы производят по одно- или двухпоточному способу. При однопоточном способе в осахариватель (цилиндрический аппарат с коническим днищем и мешалкой) подают разваренную массу, все расчетное количество осахаривающих материалов и выдерживают в течение от 10 до 15 мин. При двухпоточном способе разваренную массу разделяют на два равных потока и направляют в два осахаривателя. В первый осахариватель подают 2/з осахаривающих материалов, во второй - */з. Частично осахаренное сусло охлаждают и подают на брожение в первый и второй головные аппараты бродильной батареи.

Готовое сусло должно содержать от 16 % до 18 % сухого сахара, в том числе от 13 % до 15 % сбраживаемых сахаров; кислотность от 0,2 до 0,3 град. При пробе на йод окраска сусла не должна изменяться.

Культивирование дрожжей и сбраживание сусла

В спиртовом производстве в качестве возбудителей брожения используются дрожжи семейства сахаромицетов. Они продуцируют комплекс ферментов, под действием которого сахара сусла превращаются в этиловый спирт и диоксид углерода. В спиртовом производстве применяют расы (разновидности, отличающиеся несколькими особенностями) дрожжей верхового брожения, обладающие высокой энергией брожения. Они образуют максимальное количество спирта, сбраживают моно- и дисахариды и часть декстринов. Дрожжи, используемые в производстве спирта из мелассы, должны быстро сбраживать субстрат в среде с высоким осмотическим давлением (осмофильные дрожжи).

Вначале дрожжи размножают по методу чистой культуры из одной дрожжевой клетки в стерильных условиях. Спиртовые заводы получают чистую культуру дрожжей и размножают их по определенной схеме. Далее их культивируют по методу естественно чистой культуры, при котором создаются оптимальные условия для развития дрожжей (температура, pH, аэрация и др.) и неблагоприятные для посторонних микроорганизмов, в первую очередь бактерий.

Размножение дрожжей осуществляют в аппаратах - дрожжанках. Аппарат представляет собой вертикальный цилиндр с коническим днищем, снабженный двумя змеевиками для нагрева и охлаждения сусла. Процесс размножения дрожжей ведут периодическим или полунепрерывным способами. При периодическом сусло из осахаривателя перекачивают в дрожжанку, нагревают до 70 °C и выдерживают при этой температуре 20 мин с целью пастеризации. Затем охлаждают до 50 °C, подкисляют серной кислотой, перемешивают, охлаждают до 30 °C и вносят 10 % дрожжей от объема сусла.

Сбраживание осахаренной массы (сусла) начинается с момента введения в нее производственных дрожжей. Под действием ферментов дрожжей идет расщепление мальтозы до глюкозы, которая затем сбраживается в спирт и диоксид углерода - основных продуктов брожения. Наряду с этим образуются вторичные и побочные продукты брожения: высшие спирты, кислоты и эфиры. По мере сбраживания моно- и дисахаридов под действием амилолитических ферментов происходит доосахаривание декстринов и крахмала, содержащихся в сусле. От скорости этого процесса зависит длительность брожения.

В процессе брожения сусла можно выделить три периода: взбраживание, главное брожение и дображивание. В первом периоде происходит интенсивное размножение дрожжей и сбраживание сахаров. Второй период характеризуется энергичным сбраживанием сахаров и сопровождается бурным выделением диоксида углерода. В третьем периоде идет медленное дображивание сахаров, образующихся в результате доосахаривания декстринов сусла.

Процесс брожения проводят в закрытых бродильных аппаратах для предотвращения потерь спирта и выделения диоксида углерода в производственное помещение. Герметически закрытый бродильный аппарат представляет собой вертикальный цилиндр со сферическим или коническим днищем, внутри него установлен змеевик для охлаждения бродящего сусла.

Брожение сусла происходит следующим образом. Дрожжанку заполняют суслом, пастеризуют его при 80 °C в течение 30 мин, охлаждают до 30 °C, доводят pH до 3,6 - 3,8 серной кислотой и вводят из второй дрожжанки засевные дрожжи в количестве от 25 % до 30 % от объема. Размножение дрожжей идет до достижения содержания сухого вещества в сусле от 5 % до 6 %. Затем от 70 % до 75 % дрожжей переводится во взбраживатель, куда одновременно подается охлажденное сусло, производится подкисление всей массы до требуемой кислотности. Массу в таком виде оставляют для брожения и размножения дрожжей. Оставшаяся часть дрожжей (25 %) подается во вторую дрожжанку для размножения.

Когда содержание сухого вещества достигнет от 5 % до 6 %, массу подают в первый головной бродильный аппарат, в который одновременно подается охлажденное сусло. При заполнении первого головного бродильного аппарата сбраживаемое сусло из него перетекает во второй головной аппарат, из него - в третий и т.д. Длительность брожения составляет 60 ч. Из последнего аппарата зрелая бражка подается на перегонку.

Выделяющийся при брожении диоксид углерода вместе с парами спирта из бродильных аппаратов поступает в специальные ловушки, в которых происходит растворение спирта и отделение диоксида углерода. Водноспиртовая жидкость из ловушки направляется вместе с бражкой на перегонку, а диоксид углерода - в специальный цех для получения сухого льда или жидкого диоксида углерода.

Зрелая бражка должна соответствовать установленным нормам. Крепость бражки (содержание этилового спирта в объемных процентах) должна находиться в пределах от 8,0 об. % до 9,5 об. %; содержание несброженных сахаров не должно превышать от 0,4 % до 0,5 %; кислотность зрелой бражки не должна превышать от 0,5 до 0,6 град.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >