Збагачення меляси живильними речовинами для дріжджів

   Для кращого харчування дріжджів при бродінні до меляси у змішувачі дода­ють ортофосфорну кислоту, сечовину, інколи діамонійфосфат. Як антисептики до­дають розведену сірчану або соляну кислоту, а також інші речовини, які забезпечу­ють біологічну чистоту бродіння.

  Норма витрати 70 %-ної ортофосфорної кислоти на виробництво спирту ста­новить 13 кг на 1000 дал, на виробництво хлібопекарських дріжджів - 5 кг/т. Для підвищення виходу дріжджів рекомендується встановити єдину (загальну) витрату ортофосфорної кислоти - 0,06 % до маси меляси, або 21,5 кг на 1000 дал спирту.

   Нормальна витрата сульфату амонію 40 кг, сечовини 9-20 кг на 1000 дал спирту. Застосовують їх у вигляді декантованих розчинів з п'яти - шестикратною кількістю води.

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

1.Особливості підготовки зерна.

2. Антисептування і збагачення меляси мінеральним живленням.

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 %.

Витрати зерна на солод

  Норма витрат зерна на солод (в % до маси крохмалю сировини, включаючи

крохмаль зерна на солод) складає: для картоплі - 13, вівса, сорго і рису - 18,5, для

інших культур зерна - 14,9.

   На практиці в залежності від якості солоду його витрати можна зменшити.        

  Витрати солоду розраховують з урахуванням його оцукрюючої здатності (ОЗд).

Загальну кількість солоду, g, необхідну для оцукрювання 1 г крохмалю, визначають за рівнянням

де Е - число одиниць ОЗд на 1 г крохмалю переробленої сировини;

ОЗд₁, О3д₂, О3д₃ - оцукрююча здатність солоду відповідно ячмінного, вівсяного і просяного, од.;

Z₁, Z₂, Z₃ - масова доля ячмінного, вівсяного і просяного солоду в суміші.

  Норми витрат числа одиниць ОЗд на 1 г крохмалю в залежності від виду основної сировини і складу суміші солодів такі: при використанні ячмінного, вівсяного і прося­ного солодів, у суміші яких не менше 25 % просяного і вівсяного - 0,4 од. ОЗд на 1 г крохмалю картоплі, 0,59 — вівса і 0,48 інших зернових культур.