Лекция 2 КУРС ЛЕКЦИЙ технология спиртового производства

Лекция № 2 КУРС ЛЕКЦИЙ технология спиртового производства и ликероводочных изделий Водно тепловая обработка сырья «Технология бродильных производств и виноделие» Разработал доцент каф. ТПП Ченцова Л. И.

Основная цель водно тепловой обработки сырья — подготовка к осахариванию крахмала его амилолитическими ферментами солода или микробных препаратов. Осахаривание наиболее полно и быстро происходит тогда, когда крахмал доступен для их действия (не защищен клеточными стенками), оклейстеризован и растворен, что возможно достичь следующими способами: vразвариванием — тепловой обработкой цельного сырья при повышенном давлении; vсверхтонким механическим измельчением сырья на специальных машинах; vмеханическим измельчением сырья до определенных размеров частиц и последующим развариванием под давлением или без давления (комбинированный способ).

Механико ферментативная обработка сырья Сущность его заключается в том, что измельченное сырье (проход 80. . . 90 % через сито с отверстиями диаметром 1 мм) смешивается с водой и разжижающими ферментами, преимущественно а амилазой, и нагревается до 60. . . 100 °С для клейстеризации, растворения, частичного ферментативного гидролиза крахмала. Обработку проводят при постепенном или ступенчатом повышении температуры в течение нескольских часов.

Структурно механические изменения сырья Первую стадию тепловой обработки неизмельченного картофеля — подваривание — проводят при атмосферном а При разжижении достаточным количеством бактериальной давлении. вязкость картофельной кашки даже при нагревании амилазы Наивысшая температура подваривания не должна превышать 70 выше до температуры 80 °С увеличивается только немного °С. Продолжительность Следовательно, здорового картофеля около вязкости при 40 °С. подваривания применением а амилазы на 30 мин, мороженого — 50 мин. стадии подваривания можно полностью использовать По современным(экономия расхода теплоты) и лучше вторичный пар схемам непрерывного разваривания картофель перед тепловой обработкой измельчают применяют подготовить сырье к развариванию. Такой режим в кашку на молотковых дробилках или картофелетерках. При этом при механико ферментативном способе подготовки сырья. большая часть клеток вскрывается, вместе с клеточным соком освобождается около 70 % крахмала. Картофельная кашка имеет недостаточную текучесть, поэтому в ряде случаев при ее перекачке плунжерными насосами приходится добавлять некоторое количество воды.

Подготовка зерна Вода, проникающая внутрь к развариванию иначе, чем Зерновое сырье подготовляютзерна, вызывает набухание крахмала как его первоначальная влажность колеблется в кар тофель, таки клеточных стенок, растворяет некоторые межклеточные и прочность значительно выше, причем пре делах 12. . . 18 %вещества, отчего сцепление отдельных у составных частей зерна ослабевает. Благодаря этому оно отдель ных слоев зерна она различна, что обусловлено становится мягким и гибким. неоднородностью его строения. Наибольшей прочностью При переработке зерна, наименьшей — эндосперм. под обладают оболочки как и картофеля, развариванию давлением предшествует подваривание, перед которым целое зерно или крупку смешивают с водой в отношении от 1: 2, 5 до Для разрушения целого зерна необходимы значительные 1: 3, 5 с таким механические усилия. расчетом, чтобы после осахаривания концентрация сусла была 16. . . 70. . . 90 На размол в дерть 1 т зерна нужно затратить в среднем 18 %. к. Дж электроэнергии, при этом еще не все клетки будут вскрыты, в связи с чем уменьшение прочности сырья — одна из целей подваривания. .

Химические превращения сухих веществ Больше половины сухих веществ зерна и картофеля составляет крахмал, из которого в процессе производства получается спирт, поэтому физико химические превращения крахмала представляют наибольший интерес. Крахмал в растительных клетках находится в виде микроскопически мелких гранул (зерен) много гранной или овальной формы. По химическому составу гранулы крахмала неоднородны и состоят из двух полиоз — амилозы и амилопектина, распределенных равномерно.

Химические из менения крахмала Ферментативному гидролизу крахмал подвергается при подваривании сырья благодаря содержащимся в нем амилазам ( «самоосахаривание» ), кислотному гидролизу — при разваривании в слабокислой среде. При температуре до 70 °С среди продуктов гидролиза преобладают сахара, так как при последующем разваривании под давлением они теряются (разлагаются). Декстрины же более устойчивы, и накопление их в сырье не приводит к заметному увеличению потерь сбраживаемых веществ.

Превращение сахаров В крахмалсодержащем сырье присутствует сахар: в картофеле до 0, 3 %, в зерне до 4 % (во ржи до 7 %). В мороженом картофеле и дефектном зерне его значительно больше. Как уже сообщалось, в процессе подваривания сырья образуется дополнительное количество сахара. Минимальное количество глюкозы распадается при р. Н 3, 4, фруктозы — при р. Н 3, 6 и арабинозы — при р. Н 2, 8. Следовательно, для сохранения моносахаридов в процессе разваривания наиболее благоприятна слабокислая реакция среды с р. Н около 3, 5.

Превращение целлюлозы, гемицеллюлоз, гумми и пектиновых веществ Стенки клеток и межклеточные вещества растительного сырья состоят из целлюлозы (клетчатки), гемицеллюлоз, гумми и пектиновых веществ. Целлюлоза при разваривании под давлением 0, 4— 0, 5 МПа практически не изменяется. Гемицеллюлозы картофеля и зерна, состоящие преимущественно из пентозанов, частично растворяются и частично гидролизуются до декстринов и менее высокомолекулярных соединений, вплоть до пентоз (арабинозы, ксилозы). В зерне содержатся также гумми-вещества, в состав которых входят рглюканы. Растворяясь при разваривании, B-глюканы при последующем осахаривании могут гидролизоваться до глюкозы при наличии в осахаривающем материале фермента B-глюканазы и давать дополнительное количество сбраживаемых сахаров, что увеличивает выход спирта из единицы сырья.

Превращение азотистых, жировых и других веществ При температуре до 100 °С белки картофеля и зерновых злаков коагулируются и частично денатурируются, характеризующий Основной показатель спиртового производства, вследствие чего вначале наблюдается некоторое уменьшение количества правильность выбора и выполнения технологического режима, — растворимого азота. При температуре 140. . . 158 °С оно выход спирта из 1 т условного крахмала сырья. увеличивается, что объясняется пептизацией белков. Успешный выбор режима разваривания достигается в том случае, когда потери сбраживаемых углеводов невелики. Б. А. Устинников При разваривании целого зерна в раствор переходит от 20 до 50 с сотрудниками исследовали потери с нерастворенным крахмалом в % азота, содержащегося в зерне. зрелых бражках и потери от разложения сахаров при различных В процессе разваривания жиры изменяются незначительно, так степенях измельчения и режимах разваривания. как температура 140. . . 158 °С недостаточна для расщепления глицеридов, поэтому при разваривании образуется небольшое количество жирных кислот. По данным Укр. НИИСПа, около 90. . . 95 % жировых веществ, содержащихся в зерне, при разваривании существенно не изменяются.