Лекция 1 Очистка подготовка и разваривание сырья

Лекция № 1 Очистка, подготовка и разваривание сырья: сырье спиртового производства КУРС ЛЕКЦИЙ технология спиртового производства и ликероводочных изделий «Технология бродильных производств и виноделие» Разработал доцент каф. ТПП Ченцова Л. И.

Технология спирта – это наука о методах и процессах переработки различных видов сырья в этиловый спирт. Дисциплина технология спирта относится к биотехнологии, так как основные процессы идут с участием биологических катализаторов (ферментов). Ферменты для гидролиза крахмала до сахаров вырабатываются плесневыми грибками и бактериями, а сахара превращаются в спирт дрожжами. Технология спирта состоит из следующих этапов: - подготовка сырья и воднотепловая обработка ; - разваривание для разрушения клеточной структуры, набухание и растворение крахмала; - охлаждение разваренной массы; - осахаривание крахмала солодовым молочком, ферментами; - сбраживание сахаров на спирт; - отгонка спирта из бражки и его ректификация.

Основные и побочные продукты спиртового производства Основные продукты - спирт и диоксид углерода. Побочные - барда, эфирно-альдегидная фракция, сивушное масло. Барда - остаток после отгонки спирта из бражки. Сивушное масло - в основном смесь изоамилового, изобутилового и пропилового спиртов. Эфиро-альдегидная фракция в смеси с бензином может быть использована как горючее. Натуральная зерно-картофельная барда - сочный корм для животных. Этиловый спирт - основной продукт, потребляется пищевой промышленностью для изготовления ликёрно-водочных изделий

Основные виды сырья Сырьё, применяемое для производства спирта, должно ежегодно воспроизводиться в количествах, достаточных для промышленной переработки, иметь высокое содержание крахмала или сахара и хорошо сохраняться. Эти условиям удовлетворяют клубни картофеля, зерновые культуры и меласса. Картофель в наибольшей степени соответствует технологическим требованиям спиртового производства. Химический состав клубней картофеля зависит от агроклиматических факторов. В среднем клубни содержат 25 % сухих веществ и 75 % воды. Сухие вещества состоят приблизительно из 24 % органических веществ и 1 % минеральных веществ.

В спиртовой промышленности различают понятия крахмал и крахмалистость сырья. Крахмалистость сырья - суммарное содержание крахмала и сахаров в пересчёте на крахмал, из которых в условиях производства может быть получен этиловый спирт, иначе - сбраживаемые углеводы. Сахар находится в картофеле в виде глюкозы (75 %), фруктозы и сахарозы. Клетчатки и пентозанов в низкокрахмалистом картофеле содержится больше, чем в высококрахмалистом, также их много в мелких клубнях. Пектиновые вещества в процессе разваривания гидролизуются и становятся источником образования метилового спирта.

Зерновые культуры На спирт перерабатывают любое зерно, в том числе и непригодное для пищевых и кормовых целей. Ежегодный объём переработки составляет: пшеницы 50 % (преимущественно дефектной), ячменя 20 %, ржи 12 %, кукурузы 8 %, проса 5 %, овса 2 % и прочих культур (гречихи, гороха, риса) 3 %. Химический состав зерна также зависит от агроклиматических факторов. В среднем зерно состоит из 14 % влаги и 86 % сухих веществ. Из сухих веществ в зерне в среднем содержится 84 % органических и 2 % минеральных веществ, в том числе 52 % крахмала, 3 % сахара, 6 % клетчатки, 9 % пентозанов и пектиновых веществ, 11 % азотистых веществ и 3 % жира.

Меласса Мелассой называют оттёк, получающийся при отделении кристаллов сахарозы на центрифугах. В мелассе содержатся несахара сока сахарной свёклы или сахарного тростника, не удаляемые при его химической очистке, и сахароза, которую выделять классическим методом кристаллизации уже экономически невыгодно. Существует ряд технологических требований для мелассы, общие для всех бродильных производств: Для спиртового производства меласса - наилучшее Øсодержание сухих веществ не менее 75 в%, сырьё. Наряду с высоким содержанием сахара ней находятся все вещества, необходимые для Øобщего азота не менее 1, 3 %, нормальной жизнедеятельности не более Øинвертированного сахарадрожжей. 0, 5 %, ВØдиоксида серы не более 0, 05 %, в среднем свёкловичной мелассе содержится 80 % сухих веществ иболееводы. Øпеногасителей не 20 % 0, 5 %. Меласса, не удовлетворяющая перечисленным требованиям, центрифуга Количество сахарозы в свёкловичной мелассе колеблется от 48 досчитается дефектной. 62 % к её массе, также содержится инвертированный сахар - смесь глюкозы и фруктозы (1: 1) до 1, 5 % и полисахариды, в основном раффиноза.

Вспомогательные материалы Источники дополнительного питания для дрожжей Содержащегося в мелассе фосфора и азота недостаточно для нормальной жизнедеятельности дрожжей, поэтому в неё добавляют ортофосфорную кислоту сульфат аммония, карбамид или диаммонийфосфат. Биостимуляторы Применяют для ускорения проращивания зерна и повышения ферментативной активности солода. Сильнейшим стимулятором является гибберелловая кислота. Кислоты Для подкисления дрожжевого сусла в производстве спирта из крахмалсодержащего сырья применяется серная кислота, а для подкисления мелассного сусла используется серная или соляная кислоты. Моющие и антимикробные средства Из первых используют кальцинированную и каустическую соду, из вторых - антиформин (смесь хлорной извести, кальцинированной и каустической соды с водой), хлорную известь и формалин.

Приём и хранение сырья Приём картофеля Клубни картофеля должны быть целыми, сухими, чистыми, непроросшими, без заболеваний, любой формы, размером по наибольшему поперечнику не менее 3 см, содержать не менее 14 % крахмала. Допускается к приёму картофель, имеющий не более 1, 5 % прилипшей земли, 4 % клубней размером от 2 до 3 см, 2 % механически повреждённых, 2 % поражённых фитофторой. Картофель принимают по массе без примесей и по фактической крахмалистости. Около 95 % картофеля доставляют автотранспортом, остальное - по железной дороге.

Хранение картофеля Картофель, предназначенный для текущей переработки, выгружают в оборотные склады - рештаки, предназначенный для длительного хранения - на буртовое поле. Рештак представляет собой длинный открытый железобетонный закром прямоугольной формы, днище которого с двух сторон наклонено под углом 45° к середине, где размещён жёлоб для гидравлической транспортировки картофеля. Бурт представляет собой большую массу клубней, уложенную в виде пирамиды и изолированную от окружающей среды слоем соломы и земли. Ширина основания буртов от 3 до 7 м, длина 25 м и более. В 1 м 3 содержится в среднем 0, 65 т картофеля.

Приём и хранение зерна Для приготовленияосновном по железной дороге или в самосвалах. Перевозят зерно в солода используют высококачественное зерно. Качество зерна, идущего на разваривание не регламентируется. Желательно, чтобы зерно было здоровое, высокой крахмалистости, влажностью 14 - 17 % и с небольшой засорённостью. Предварительно здоровое зерно оценивают органолептически. Большие партии зерна хранят в механизированных складах, оборудованных автоматическими Различают 4 степени дефектности зерна: весами и сепаратором для очистки зерна от пыли и стадии биологического покоя, с солодовым Øпервая - зерно, выведшее из грубых примесей, небольшие – в складах Øзапахом; амбарного типа навалом или в закромах. Допускается с плесенно-затхлым запахом; Øвторая - зерно кратковременное хранение зерна под открытым небом - зерно с гнилостно-затхлым запахом; Øтретья на бетонных площадках при укрытии брезентом. Øчетвёртая - зерно, подвергшееся сильному самосогреванию, с оболочкой Øбурого или чёрного цвета.

Приём и хранение мелассы Меласса поступает на завод в железнодорожных цистернах грузоподъёмностью от 25 до 120 т, автоцистернах или стальных бочках. Вся тара должна быть чистой, без посторонних запахов и предметов. Цистерны должны быть оборудованы нижним сливным устройством. Меласса из цистерн сливается самотёком в расположенные ниже приёмные сборники - стальные резервуары прямоугольной формы, объём которых рассчитан на суточную работу завода. В холодное время при выгрузке из цистерн и бочек мелассу подогревают паром. Смывки мелассы, получающиеся при пропарке цистерн и бочек, собирают отдельно и немедленно направляют на переработку. Мелассу хранят в наземных цилиндрических вертикальных резервуарах из стали, с соотношением высоты к диаметру 1: 1, снабжённых конусообразной крышей и змеевиком глухого пара для подогрева мелассы зимой. Вместимость резервуаров от 0, 5 до 2 тыс. т. Общий запас мелассы должен быть не менее чем на 5 мес. работы завода.

Подготовка сырья к переработке Подготовка картофеля В картофеле содержатся примеси земли, соломы, ботвы, камней и металлических предметов, которые засоряют и вызывают быстрый износ оборудования. Из рештаков и буртов картофель подаётся в производство с помощью гидравлического транспортёра. Лёгкие, грубые и тяжёлые примеси картофеля отделяют в соломо- и камнеловушках. При гидравлическом транспортировании картофеля отмывается только часть земли, поэтому необходима дополнительная мойка клубней, для чего используют специальную моечную машину.

Подготовка зерна Все виды зерна, поступающего в С помощью сит зерно производство, очищают от пыли, можно разделить только земли, камней, металлических и по толщине и ширине. других примесей. Примеси, отличающиеся Зерно, предназначенное для от основной культуры приготовления солода, освобождают длиной зерна, также от щуплых зёрен, половинок выделяют на машинах, и семян сорных растений. называемых триерами. Примеси, отличающиеся от зерна данной культуры толщинойорган триера Рабочий (шириной) и аэродинамическими свойствами, отделяют на воздушно-ситовом диск с -цилиндр или сепараторе. -ячейками, При очистке ячменя, овса и проса производительность -выбирающими из -зерновой массы сепаратора снижается на 20 - 30 %. -короткие частицы, В очищенном зерне содержание примесей не должно -половинки зёрен и превышать 1 %. Мелкие металлические примеси, -шаровидные примеси, содержащиеся в зерне после очистки -например, семеня куколя. в воздушно-ситовых сепараторах, удаляют с помощью магнитных сепараторов.

Подготовка мелассы При переработке на спирт мелассы подготовка её сводится к усреднению состава, подкислению, асептированию, добавлению питательных веществ для дрожжей и разбавлению водой. Мелассу, сильно инфицированную микроорганизмами, подвергают тепловой стерилизации, а при выпуске спиртовых дрожжей как хлебопекарных еще и очищают от взвешенных примесей. Мелассу смешивают с кислотой, антисептиком и питательными веществами в смесителе, представляющем собой цилиндрический сосуд, внутри которого расположен вал с укреплёнными на нём стержнями.

Мелассу перерабатывают двумя способами: однопоточным (готовят мелассное сусло с концентрацией сухих веществ 22 %) и двухпоточным (готовят мелассное сусло с концентрацией сухих веществ 12 % и 32 %). Сусло концентрацией 12 % называют дрожжевым и используют для выращивания посевных дрожжей. Сусло концентрацией 32 % называют основным. Сусло с концентрацией 22 % используют на заводах, вырабатывающих спирт и хлебопекарные дрожжи. Мелассное сусло необходимо сбраживать в условиях, исключающих развитие посторонних микроорганизмов, продукты обмена которых отрицательно влияют на жизнедеятельность дрожжей. Сбраживание мелассного сусла дрожжами протекает нормально при р. Н около 5. Для подавления развития посторонней микрофлоры необходимо добавлять антимикробные вещества. Среди антимикробных препаратов наиболее распространены: хлорная известь (11 кг на 1000 дал спирта), 40 %-й раствор формалина (5, 0 кг на 1000 дал спирта). Обработка мелассы происходит в смесителе в течение 15 -20 с.