http://www.mgutm.ru/

Министерство образования и науки РФ

ФГБОУ ВПО Московский государственный университет технологий и управления

им. К.Г. Разумовского (МГУТУ)

Кафедра «Технология бродильных производств и виноделиеим. Г.Г. Агабальянца»

Славская И.Л., Макаров С.Ю.

Технология отрасли

Учебно-практическое пособиеЧ. 1 Технология спирта и хлебопекарных дрожжей

Специальность: 260204.65 - «Технология бродильных производств и виноделие»

Специализация: 2705.03 - «Технология спирта, ликероводочных изделий и хлебопекарных дрожжей»

Курс: 5 зфо п3 зфо с

Москва 2012 г.

УДК 663.5:663.12И© Славская И.Л., Макаров С.Ю. Технология отрасли. Часть 1. Технология спирта и хлебопекарных дрожжей. Учебно-практическое пособие. - М.: МГУТУ, 2012. - 75 с.

Обсуждено и одобрено на заседании кафедры «Технология бродильных производств и виноделие» Московского государственного университета технологий и управления (протокол № _ от «___» _________ 20__ г.).

В настоящем учебно-практическом пособии изложены основы практического применения в учебном процессе дисциплины «Технология спирта, ликероводочных изделий и хлебопекарных дрожжей». Даны технологические схемы производств, нормы технологического проектирования предприятий и тесты, позволяющие контролировать степень усваивания материала.

Учебно-практическое пособие предназначено для студентов заочной формы обучения специальности 27.05.03

Авторы: к.т.н., доц. Славская Ирина Леонидовна,к.т.н., доц. Макаров Сергей Юрьевич

Рецензенты: Кожевников Б.Е., к.т.н.,начальник опытного производства ФГУП ГНИИХТЭОС, Полякова И.В., к.т.н., начальник исследовательской производственно-технической лабораторииОАО «Московский завод Кристалл»

Редактор:

© Московский государственный университет технологий и управления, 2012. 109004, Москва, Земляной вал, 73

2

СОДЕРЖАНИЕВведение..............................................................................................................................................51. Технология спирта.........................................................................................................................6

1.1. Учет производства...................................................................................................................61.1.1. Практический и теоретический выход спирта..............................................................81.1.2. Производственные потери...............................................................................................9Вопросы для самопроверки по теме.......................................................................................12Тесты по теме............................................................................................................................12

1.2. Сырье и вспомогательные материалы.................................................................................121.2.1. Зерновое сырье...............................................................................................................121.2.2. Картофель........................................................................................................................161.2.3. Осахаривающие материалы...........................................................................................161.2.4. Ферментные препараты.................................................................................................161.2.6. Характеристика воды и вспомогательных материалов..............................................19Вопросы для самопроверки по теме.......................................................................................21Тесты по теме............................................................................................................................21

1.3 Подработка зерна, разваривание и осахаривание...............................................................221.3.1. Подработка зерна...........................................................................................................221.3.2. Водно – тепловая обработка (разваривание)...............................................................231.3.3. Разваривание по непрерывным схемам........................................................................24Вопросы для самопроверки по теме.......................................................................................33Тесты по теме............................................................................................................................33

1.4. Приготовление засевных дрожжей......................................................................................331.4.1. Разведение дрожжей из чистой культуры....................................................................331.4.2. Производственные дрожжи...........................................................................................34Вопросы для самопроверки по теме.......................................................................................35Тесты по теме............................................................................................................................35

1.5. Брожение................................................................................................................................351.5.1. Показатели зрелой бражки и выход спирта.................................................................361.5.2. Ненормальности в бродильном отделении..................................................................361.5.2. Технологические показатели брожения.......................................................................40Вопросы для самопроверки по теме.......................................................................................41Тесты по теме............................................................................................................................41

1.6. Расчет продуктов для получения спирта при механико-ферментативной обработке зернового сырья с использованием ферментативных препаратов..........................................411.7. Нормы технологического режима.......................................................................................481.8. Технологии брагоректификации..........................................................................................51

1.8.1. Вакуумная брагоректификационная установка системы ВНИИПБТ.......................511.8.2. Брагоректификационная установка косвенно-прямоточного действия с гидроселекцией примесей спирта...........................................................................................531.8.3. Некоторые недостатки в работе БРУ...........................................................................561.8.4. Мероприятия по увеличению сроков эксплуатации установки и экономии теплоэнергетических ресурсов...............................................................................................60Вопросы для самопроверки по теме.......................................................................................63Тесты по теме............................................................................................................................63

2. Производство хлебопекарных дрожжей....................................................................................642.1. Выделение дрожжей из зрелой бражки сепарированием и их промывка.......................64

2.1.1. Семиступенчатая схема сепарирования дрожжей......................................................642.1.2. Пятиступенчатая схема сепарирования дрожжей.......................................................662.1.3. Интенсификация промывки дрожжей..........................................................................66

2.2. Прессование, формирование, упаковка и временное хранение дрожжей.......................662.3. Сушка дрожжей.....................................................................................................................68

3

2.5. Выход и хлепокекарные свойства дрожжей.......................................................................69Вопросы для самопроверки по теме...........................................................................................70Тесты по теме................................................................................................................................70

Тесты по дисциплине.......................................................................................................................70Ответы по тестовым заданиям по темам........................................................................................72Лабораторные работы......................................................................................................................72Практические занятия......................................................................................................................72Литература........................................................................................................................................73

4

ВВЕДЕНИЕ

Теоретические основы дисциплины «Технология спирта, ликеро-водочных изделий и хлебопекарных дрожжей» изложены в ряде учебников и учебных пособий, в частности в учебнике [1]. Студенты, на протяжении двух лет изучавших эту дисциплину, обычно хорошо ориентируются в основных положениях технологии. В месте с тем опыт преподавания показал, что учащиеся не достаточно владеют навыками практического применения этих знаний. Настоящее учебно-практическое пособие призвано восполнить этот недостаток. В пособии используются материалы (регламенты, нормы, проведения и др. документы [2-7]) ВНИИПБТ, Гипропищепрома, инструкции и др. документы специализированных учреждений. Эти материалы окажут значительную помощь при выполнении курсовых и дипломных проектов. Полученные знания имеют большое значение в практической деятельности на заводах бродильных производств.

5

1. ТЕХНОЛОГИЯ СПИРТА

1.1. Учет производства

В калькуляции себестоимости спирта одной из основных статей затрат является стоимость израсходованного сырья. Поэтому эффективность использования сырья, веденного в производство, определяет рентабельность хозяйственной деятельности предприятия.

Это положение требует четко налаженного учета перерабатываемого сырья, как его количества, так и качества (содержание крахмала), а также строгого учета количества полученного спирта.

В настоящее время, когда спиртовые заводы не отчитываются за выполнение планового выхода спирта из тонны условного крахмала перерабатываемого сырья, крахмалистость и выход спирта из тонны условного крахмала следует определять для внутризаводского учета с целью выявления полноты использования и отсутствия потерь.

При этом следует пользоваться следующими нормами среднегодового выхода спирта из 1 т условного крахмала для различных видов сырья, разработанных отраслевым научно – исследовательским институтом, а также поправочными коэффициентами, учитывающими времена года (табл. 1)

Таблица 1Нормы выхода спирта (дал) из 1 т условного крахмала

Виды сырья Используемая схема производства Периодическая Полунепрерыв

наяНепрерывная

Картофель 64,7 65,0 65,7Кукуруза 64,0 64,3 65,0Рожь 62,9 63,2 63,9Пшеница 63,7 64,0 64,8Ячмень 62,4 62,7 63,4Овес и чумиза 61,8 62,1 62,8Просо и гаолян 63,5 63,8 64,5Гречиха 61,1 31,4 62,1Вика, чечевица, горох 59,1 59,4 60,1сахарная свекла 61,4 61,7 62,4Меласса (по условному крахмалу) 65,9 - 66,5Рисзерно (не шелушенный) 61,8 62,1 62,8крупа 64,7 65,0 65,7Сорго 63,5 63,3 64,5

При внедрении технических усовершенствований к нормативам выходам прибавляются надбавки (дал/т условного крахмала):

Удлиненный срок брожения от 48 ч до 72 ч 0,8В том числе: на каждые 6 ч сверх 58 ч 0,2Непрерывно – поточный и циклический способ брожения при сроке 60 ч 0,8Замена солода поверхностной культурной микроорганизмов полная 0,3

6

частичная 0,2Замена солода глубинной культурой микроорганизмов полная 0,7 частичная 0,35Осахаривание с вакуум – охлаждением 0,1Сбраживание с рециркуляцией сусла 0,1

При работе в летнее время на заводах, не обеспеченных холодной водой, допускается срок брожения сокращать до 48 ч, при этом надбавка к выходу 0,8 дал не применяется и коэффициент снижения выхода спирта составит (Табл. 2).

Таблица 2Коэффициенты снижения выходов спирта в летнее время

Виды сырья Используемая схема производства Периодическая Полунепрерыв

наяНепрерывная

Картофель 0,9878 0,9878 0,9880Кукуруза 0,9876 0,9877 0,9878Рожь 0,9874 0,9875 0,9876Пшеница 0,9876 0,9876 0,9878Ячмень 0,9873 0,9874 0,9875Овес 0,9872 0,9873 0,9874Просо 0,9875 0,9876 0,9877ГречихаРисзерно 0,9872 0,9873 0,9874крупа 0,9878 0,9878 0,9880

При ведении учета производства следует пользоваться следующими инструкциями:1. Инструкция по нормированию выходов этилового спирта при переработке

крахмалистого и сахаристого сырья в спиртовой промышленности.2. Инструкция по приемке, хранению, отпуску, транспортированию и учету этилового

спирта.3. Инструкция по автоматическому учету спирта на спиртовых заводах отрасли.4. Нормирование расхода сырья и вспомогательных материалов в спиртовой

промышленности.5. Сборник положений и инструкций по сырью для спиртовых заводов.При контроле и учете производства часто допускаются ошибки, искажающие

качественные показатели технологического процесса.1. Использование неисправных весов и небрежное взвешивание.Все весовое хозяйство один раз в год должно быть апробировано в Государственном

Комитете стандартов, где должно быть поставлено клеймо – дата проведенной проверки. Кроме того, точность работы всех весов ежемесячно, а автоматических весов – подекадно должны проверять работники заводской лаборатории.

2. Неправильный отбор средней пробы.Отбор средней пробы следует производить строго по инструкции.3. Неверное определение крахмалистого картофеля.Перед тем, как приступать к работе, лаборант сырьевой лаборатории должен

проверить правильность работы весов Парова (Реймена) согласно инструкции.4. Неправильное определение крахмала в зерне.

7

Крахмал в зерне следует определять строго по инструкции, особое внимание уделять измельчению пробы до состояния муки, а при анализе влажного зерна – подвергать его предварительному подсушиванию; ежемесячно проверять точность работы поляриметра.

5. Ошибки при определении количества крахмала в незавершенном производстве.Для правильного определения объема полупродуктов в незавершенном производстве

лаборатория должна иметь реестр точно определенных объемов всех технологических емкостей, а также мерные рейки, на которых должны быть указаны объемы содержимого продукта по мере заполнения емкости.

6. Неправильный учет спирта.Для точного определения выработанного спирта необходимо пользоваться

исправными спиртомерами и термометрами, имеющими свидетельства их поверки, а также не реже одного раза в полгода сличать их показания с показаниями образцовых, находящихся в лаборатории.

Спиртованные мерники обязательно подвергать переизмерению один раз в год.Необходимо строго следить за постоянством температуры спирта, поступающего на

контрольный снаряд (она должна быть постоянной и не выше 20°С). Количество спирта, измеренного КС и мерниками, должно иметь постоянную разницу в пределах допустимых отклонений, присущих этим средствам измерения.

Принятая в спиртовой отрасли методика производственного учета состоит в том, что контролируется количество крахмала, введенного с сырьем в производство за месяц, квартал, год, и количество спирта, полученного из него, за эти же периоды (по данным бухгалтерского учета).

1.1.1. Практический и теоретический выход спиртаТехноэкономическим показателем производственной деятельности спиртового

завода, характеризующим уровень техники, технологии и организации производства, является полученный выход спирта из 1 т условного крахмала, а показателем экономической эффективности использования сырья – выход спирта из тонны сырья. Эти показатели тем выше, чем больше прогрессивных технологических приемов внедрено на заводе.

Различные культуры зерна отличаются друг от друга физико-химическим составом, физическим состоянием и свойствами (содержанием и видом пленок, величиной крахмальных зерен, температурой клейстеризации крахмала, вязкостью, наличием трудносбраживаемых полисахаридов и т. д.). Крахмал различных культур зерна и картофеля имеет различные физико-химические свойства, влияющие на скорость и полноту его гидролиза.

Различие в физико-химических свойствах отдельных видов крахмалистого сырья также обусловливает потери сбраживаемых веществ, как при тепловой обработке, так и на других стадиях технологического процесса.

Поэтому крахмал каждого вида крахмалистого сырья имеет присущий ему выход спирта.

Методика определения крахмалистости, принятая в спиртовой промышленности, предусматривает определение не только крахмала, но и всей суммы сбраживаемых веществ. Показатели выхода этанола устанавливают из 1 т условного крахмала, под которым понимают всю сумму сбраживаемых углеводов, содержащихся в зерне.

Практический выход спирта всегда меньше теоретического, так как часть сбраживаемых углеводов и образующегося при брожении спирта теряется. В зависимости от вида сырья и технологической схемы производства практический выход спирта достигает 81,5-93% от теоретически возможного.

При переработке разных видов сырья образуются различное по составу сусло для основного производства, а также сусло, необходимое для дрожжей. Вследствие этого технологические потери при переработке каждого вида сырья различны, а, следовательно, и выхода спирта из 1 т условного крахмала для разного вида сырья неодинаковы.

8

Самый высокий выход спирта из условного крахмала получают при переработке картофеля, самый низкий – овса. Наиболее высокий выход спирта из картофеля объясняется строением клубня, отсутствием твердой оболочки, пониженной механической прочностью, которая обуславливает мягкий режим разваривания при минимальных потерях сбраживаемых веществ из-за их карамелизации.

Труднее всего перерабатываются пленчатые культуры: овес, просо, ячмень, которые из-за наличия в зернах большого количества пленок измельчаются недостаточно, а сусло сбраживается в неблагоприятных условиях из-за образования слоя шелухи, которая препятствует перемешиванию бражки. Поэтому нормативный выход спирта из этих культур минимальный.

Кукуруза имеет несколько заниженный выход вследствие того, что ее крахмал переходит в растворимое состояние при более высокой температуре, что ведет к значительным потерям сбраживаемых веществ при варке.

Пшеница и рожь по составу близки, но во ржи содержится больше сахаров, которые теряются при разваривании, поэтому выход спирта из 1 т крахмала пшеницы больше, чем из ржи.

1.1.2. Производственные потериПотери в спиртовом производстве складываются из потерь неиспользованных в

технологическом процессе сбраживаемых углеводов (крахмала, сахаров) и потерь спирта, теряемых на отдельных стадиях.

Потери, связанные с ведением технологического процесса производства, подразделяются на механические и технологические.

1.1.2.1. Механические потериМеханические потери возникают из-за неисправностей оборудования или в результате

недосмотра обслуживающего персонала. К механическим потерям относятся: рассыпание зерна и картофеля при перевозках, утечка полупродуктов через неплотности во фланцевых соединениях, через сальники насосов, запорной арматуры; при мойке оборудования; испарение спирта через фланцы колонн, конденсаторов, холодильников, дефлегматоров и т. п. Нельзя допускать эти потери. Обслуживающий персонал должен следить за техническим состоянием оборудования и своевременно проводить планово-предупредительный, текущий и капитальный ремонты.

1.1.2.2. Технологические потериОбусловлены биотехнологией спиртового производства, имеют скрытый характер.

Технологические потери выявляются при постадийном технологическом контроле и учете производства.

Избежать эти потерь нельзя, но необходимо свести их до минимума. Потери при мойке картофеля и подработке зерна. Возникают вследствие

их повреждения, выщелачивания растворимых углеводов и проскакивания мелких клубней через решетку и не должен быть более 0,1% к массе поступившего картофеля.

Во время мойки здорового и нормального картофеля выщелачивание сахаров незначительно. При механических повреждениях защитного пробкового слоя клубней и вскрытии части клеток в местах разрезов и царапин потери сахара несколько возрастают, однако не превышают нормы.

Если в переработку поступает мороженый или гнилой картофель, в котором кожура клубня и поверхностный слой клеток потеряли прочность и свои защитные свойства и не препятствуют выщелачиванию сахаров из клеток, потери сахаров могут достичь заметной величины, измеряемой процентами.

Картофель, замороженный до состояния «кости», при оттаивании на воздухе,

9

вследствие потери плодовой воды теряет до 7% и более массы.Для недопущения потерь подмороженный и оттаявший картофель на хранение не

принимается, а передается непосредственно в производство, в количестве не более суточной переработки.

Неполадки в работе картофелемоечного оборудования и меры по их устранению описаны ниже.

Потери крахмала при измельчении пленчатого зерна (овса, ячменя, проса) не должны превышать 0,3% содержания его в зерне. Потери за счет распыла мучки при измельчении зерна могут быть сведены к минимуму путем улавливания ее аспирационными устройствами и последующего направления отходов на приготовление замеса.

1.1.2.3. Потери при разваривании Потери сбраживаемых углеводов при разваривании не регламентируются и в связи со

сложностью их учета входят в состав неопределяемых потерь. По данным различных авторов, величина потерь при разваривании может колебаться от 2,5 – 4% – при периодическом способе разваривания, до 1 – 2% – при непрерывном.

При переработке дефектных видов сырья в каждом конкретном случае для каждой партии применяют соответствующий режим разваривания, позволяющий получить качественно разваренную массу с наименьшими потерями сбраживаемых веществ.

Можно значительно снизить потери и получить достаточно подготовленную к осахариванию массу, если применять на стадии разжижения замеса бактериальную α-амилазу, тонкий помол зерна, характеризуемый 80–85%-ным проходом частиц через сито 0,25 мм, а разваривание проводить по мягкому режиму при температуре 115–125°С в течение 5–6 мин. Еще эффективнее можно снизить потери при переходе на новый механико-ферментативный способ без разваривания.

1.1.2.4. Потери при солодоращенииПотери сбраживаемых углеводов при солодоращении складываются из потерь,

возникающих при замачивании зерна за счет частичного растворения веществ зерна в замочной воде, затрат на дыхание зерна и синтеза новых вегетативных органов (корешков, ростков).

Норма потерь крахмала при солодоращении принята 16% от всего крахмала, содержащегося в солодовом зерне.

Учитывая, что расход зерна на изготовление солода по массе крахмала переработанного производственного и солодового зерна не должен превышать (%) для: картофеля–13, овса – 18,5, зерна всех других культур – 14,9, общие потери крахмала при солодоращении составляют 1,0–1,4% от всего крахмала, идущего на производство. Использование недоброкачественного солода приводит к замедленному понижению концентрации сухих веществ в сбраживаемой среде с начала брожения и повышению несброженных углеводов в зрелой бражке.

Если из имеющегося зерна нельзя получить нормальный солод, то нужно повысить его прорастаемость и ферментативную активность путем применения активаторов роста – гибберелловой кислоты (МЭК). Использование недоброкачественных ферментных препаратов, неправильное определение активности также может привести к затягиванию брожения и увеличению потерь.

1.1.2.5. Потери сбраживаемых углеводов при осахариванииПродолжительность осахаривания разваренной массы, полученной из нормального

сырья при температуре 57–59°С, составляет 5–10 мин, для дефектного сырья – до 25–30 мин.В ходе этого процесса прямых потерь сбраживаемых углеводов нет. Однако от

проведения осахаривания зависит полнота сбраживания декстринов и доосахаривание

10

крахмала, учитываемые в бродильном отделении.Качественные показатели зрелой бражки снижаются при переработке дефектного

зерна или зерна, содержащего большое количество растворимых, но несбраживаемых веществ (например, у некоторых видов ячменя и ржи). При этом возможно повышенное содержание несброженных углеводов (сахаров) в зрелой бражке за счет накопления несбраживаемых дрожжами β-глюканов и др. продуктов гидролиза гемицеллюлоз. В этих условиях берут контрольные пробы бражки на опытное сбраживание и определяют состав несбраживаемых углеводов (общих, спирторастворимых и декстринов), соотношение которых указывает на причину увеличенного количества остаточных сахаров в бражке.

1.1.2.6. Потери при броженииПотери на этой стадии складываются из затрат сбраживаемых углеводов на

образование биомассы дрожжей и побочных продуктов брожения, на нарастание кислотности бражки и углеводов, оставшихся несброженными в зрелой бражке и затраченных на образование спирта, уносимого с диоксидом углерода.

При сбраживании зерно - картофельного сусла затраты сбраживаемых углеводов на синтез биомассы дрожжей составляют 1,5%, на образование вторичных продуктов (глицерина) – 2,5%.

Нарастание кислотности при сбраживании зерно - картофельного сусла по допустимым нормам не должно превышать 0,2°.

1.1.2.7. Баланс потерьЗа последние годы научные учреждения страны выполнили ряд работ по

совершенствованию технологии спирта из крахмалистого сырья, главным образом на базе использования ферментных препаратов для осахаривания крахмала. Разработан так называемый механико-ферментативный метод обработки (МФМО) сырья при пониженной температуре разваривания.

Снижение температуры разваривания и длительное контактирование ферментов с углеводами сырья позволило достичь не только более полного осахаривания крахмала, но и гидролизовать ряд высокомолекулярных полисахаридов до сбраживаемого дрожжами состояния. В результате этих работ уменьшился разрыв между теоретическим и практическим выходом спирта.

Известно, что спирт образуется из глюкозы по следующему уравнению

С6Н12О6=2С2Н5ОН+2СО2.180,1 93,1 88

Используя соответствующие коэффициенты для пересчета, теоретический выход спирта из 1 т крахмала составляет 71,98 дал. Наиболее распространенный вид сырья, используемый в производстве спирта,– пшеница. Практический выход спирта из пшеницы (64,0 дал из 1 т крахмала) при переработке ее по полунепрерывной схеме, принят за норму. При этом потери спирта по сравнению с теоретическим составляют 11,1%. При переработке пшеницы с использованием выше упомянутого метода выход спирта повышается до 66,7 дал, а потери снижаются до 7,3% от теоретического выхода.

Принимая эти величины потерь за 100%, распределение их по источникам выглядит следующим образом (табл. 3).

Приведенный баланс потерь подлежит уточнению по мере накопления данных при более широком использовании ферментных препаратов, заменяющих солод (таблица 3).

Таблица 3Потери спирта на отдельных стадиях производства

Потери спирта по стадиям технологического Потери, % к введенному крахмалу

11

процесса

При полунепрерывно

й схеме разваривания с использованием

солода и 2- х суточном брожении

При механико-ферментативном

способе обработки ферментативными

препаратами глубинного

культивирования и 3 – х суточном

броженииНеопределяемые потери при тепловой обработке сырья и через воздушники БРУ

2,3 0,7

Потери сахаров на накопление биомассы дрожжей, образование глицерина и др. побочных продуктов брожения

4,0 4,0

Несброженные углеводы (продукты гидролиза крахмала)

3,0 1,3

Нерастворимый крахмал 1,0 0,5От нарастания кислотности 0,6 0,6Потери с бардой 0,2 0,2

Итого 11,1 7,3Выход спирт, дал/т крахмала 64,0 66,7

Дальнейшее повышение практического выхода спирта, как это видно из приведенного баланса потерь, может быть достигнуто за счет более глубокого гидролиза углеводов с помощью ферментных препаратов. В этом случае определяющим фактором является экономическая целесообразность.

Вопросы для самопроверки по теме.1. Охарактеризуйте средства учета и контроля спирта на спиртзаводах.2. Приведите теоретический и практический выход спирта из 1 т условного

крахмала.3. Что означает понятие «условный крахмал»?4. Поясните, почему отличается выход спирта из 1 т условного крахмала при

использовании различных видов сырья.5. Какова периодичность поверки спиртовых мерников.

Тесты по теме1. Какие вещества характеризуют крахмалистость?а) низкомолекулярные углеводы;б) крахмал;в) сумма всех сбраживаемых веществ.2. Какие из ниже перечисленных культур имеет наибольший выход спирта из 1 т условного крахмала?а) картофель; б) кукуруза; в) рожь; г) пшеница3. Какую долю (%) составляет практический выход спирта от теоретического:а) 50-60; б) 60-70; в) 70-80; г) 80-90?

1.2. Сырье и вспомогательные материалы

1.2.1. Зерновое сырьеНа спиртовые заводы часто поступает зерно и зернопродукты, непригодные для

12

продовольственных и фуражных целей, различающиеся по культурам и степени дефектности.

Средний химический состав основных перерабатываемых культур зерна нормального качества представлен в табл. 4.

Таблица 4Средний химический состав зерна (г)

Культура Вода Крахмал

Монодисахорид

ы

Белок Клетчатка

Жир Зола

Пшеница 14 54-54,5 0,8-1,2 11-13 2,3-2,5 2,1-2,5 1,7Ячмень 14 48,1 1,3 10,3 4,3 2,4 2,4

Рожь 14,5 54 1,5 9,9 2,6 2,2 1,7Овес 13,5 36,5 1,1 10 10,7 6,2 3,2

Просо 13,5 54,7 1,9 1,2 7,9 3,9 2,9Кукуруза 14 56,9 1,6 10,3 2,1 4,9 1,2

В дефектном сырье содержание крахмала снижается и изменяется состав белков, сахаров, жира и золы.

Характеристики некондиционного зернового сырья с особыми признаками, подвергшегося различным воздействиям, и влияние сырья на технологический процесс, приводятся в книге «Переработка некондиционного сырья на спиртовых заводах» (М.: Агропромиздат, 1989 г.).

1.2.1.1. Некондиционное зерноМорозобойная пшеница – сильно поврежденное морщинистое и щуплое недозревшее

зерно, которое при разваривании требует более длительного срока набухания, жесткого режима разваривания.

Суховейная щуплая пшеница также требует корректирования режимов подваривания и разваривания. При этом следует учитывать, что в легковесном суховейном зерне доля оболочек увеличена, поэтому в бродильном аппарате от всплывшей шелухи (оболочек) может образовываться покрышка, затрудняющая перемешивание массы и поддержание нормальной температуры при брожении. Возможно пенение бражки на стадии главного брожения, в связи с чем рекомендуется перерабатывать такое сырье в смеси с зерном нормального качества.

Щуплое зерно (рожь, пшеница) с мучными пятнами, иногда имеющее розовый налет, а также почерневший зародыш, подвергнутое худению (истеканию, падению натуры), сопровождаются накоплением продуктов жизнедеятельности грибов и токсинов. Относится к зерну 1–2 степени дефектности и перерабатывается как нормальное зерно.

Зерно, поврежденное клопом-черепашкой, длительно хранившееся, перерабатывается так же, как и нормальное.

Зерно, частично поврежденное при сушке, характеризуемое цветом оболочки и эндосперма (от кремового до светло-коричневого), перерабатывается обычным способом. Для приготовления солода оно не пригодно.

Зерно может быть испорчено в процессе сушки и без видимых изменений цвета. При этом оно под действием температуры частично теряет прорастаемость. При вынужденном использовании его для приготовления солода требуется обязательно применять биостимулятор (гибберелловую кислоту).

Горелое (обуглившееся, черное) зерно содержит увеличенное количество канцерогенных веществ, например, бензопирен (до 1–2 мкг/кг и более). Канцерогенные вещества в горелом зерне ухудшают доброкачественность сусла, отрицательно влияют на жизнедеятельность дрожжевых клеток, снижая степень выбраживания сусла, качество и

13

выход спирта. При необходимости такое зерно можно перерабатывать только в смеси со здоровым в количестве не более 10–15%.

Зерно с черным зародышем, которое характеризуется темно-коричневым и черным окрашиванием оболочек зародышевого конца зерна (пшеницы, ржи, ячменя), не токсично, перерабатывается на спирт по режимам нормального зерна.

Иногда на заводы поступает зерно с горькополынным вкусом и запахом из-за наличия в нем полыни, которое перерабатывается только в смеси с нормальным зерном (не более 10–15%). При механическом удалении полынной пыли отвеиванием значительно снижается горечь зерна, мойка его тепловой водой перед помолом позволяет полностью удалить горькое вещество (абсинтинтин) из зерна.

Зерновые культуры (пшеница, рожь, ячмень, овес, кукуруза, просо) могут быть повреждены головней.

При поступлении на спиртовые заводы зерна с примесью до 3% головни оно перерабатывается в смеси с нормальным зерном (не более 10%).

Зерно, пораженное спорыньей, содержит алкалоиды: эрготамин, эрготоксин, эргобазин, способные вызывать эрготизм – заболевание у людей, животных и птиц. У животных при сильном отравлении происходит отмирание конечностей. Содержание спорыньи в зерне допускается до 0,5%, в муке – не более 0,05%. Мука, отруби и отходы с содержанием спорыньи более 0,2% считаются опасными, их можно скармливать животным в очень ограниченных количествах.

Длительное хранение и сушка зерна снижают ядовитые свойства спорыньи.Зерно, пораженное спорыньей, перерабатывается на спирт с разрешения

соответствующих организаций (СЭС, Ветнадзора, органов здравоохранения).Зерно с затхлым запахом и содержанием проросших зерен свыше 30% относится к

зерну III–IV степени дефектности. Переработка такого зерна возможна при условии немедленной подачи его в производство с корректировкой режима и выхода спирта согласно технологической инструкции. В случае необходимости складирования его следует подсушивать до влажности 15–15,5%.

При поступлении на завод свежеубранного зерна следует иметь в виду, что на производство солода оно может быть пригодно только после дозревания: пшеница – через 1–1,5 мес., рожь – 10–15 сут., овес – 20 сут., ячмень – 6–8 мес.

Переработка свежеубранного зерна без выдержки часто приводит к нарушениям технологии. Сильное пенение бражки вследствие наличия в сырье большого количества растворимых веществ – аминокислот, сахаров и пониженного содержания крахмала, белков может привести к снижению производительности бродильного отделения и затруднениям при сбраживании, приводящим к закисанию.

Зерно, потерявшее всхожесть, предрасположено к самосогреванию. Режимы переработки – обычные.

1.2.1.2. Зерно, перезимовавшее в полеЗерно различных культур, перезимовавшее в поле под снегом или выращенное в

условиях повышенной влажности, может быть поражено грибами и приобрести ядовитые свойства. На зерне, перезимовавшем в поле, чаще всего развивается гриб F. Sporotrichiella, способствующий накоплению токсинов. Образовавшиеся при этом ядовитые вещества, не поддаются обезвреживанию при химической и тепловой обработке, вызывают у людей и животных при потреблении в пищу тяжелое заболевание – септическую ангину.

Токсическое вещество очень стойко, оно не разрушается даже при нагревании зерна в течение 2 ч при температуре 120°С.

Ядовитое зерно запрещается использовать для пищевых и кормовых целей. Перезимовавшее под снегом зерно может быть использовано для переработки на спирт с разрешения органов санитарного надзора.

В процессе выработки спирта ядовитые вещества зерна, перезимовавшего в поле, не

14

разрушаются и переходят в барду. Барду разрешается скармливать крупному рогатому скоту, если перезимовавшее в поле:

зерно не токсично – без ограничений;зерно слаботоксично (I степень токсичности) не более 30 л барды в сутки на одного

животного;зерно токсично (II степень токсичности) перерабатывается в смеси с

доброкачественным сырьем в соотношении 1:9 – без ограничений.Барду, полученную при переработке очень токсичного (III, IV степени токсичности)

зерна, запрещено использовать на корм животным.Зерно, пораженное фузариозом – грибами из рода Fusarium, отличается скоплением

розовато-оранжевых спор на поверхности зерна.При не явной форме заболевания зерно имеет розоватый цвет и морщинистый вид.

При скармливании животным зерна, сильно пораженного фузариозом, наступает отравление, сопровождающееся нервными заболеваниями и расстройством пищеварительного тракта.

При содержании во ржи и пшенице от 3 до 5% зерен с розовой окраской и признаками фузариоза, зерно подлежит исследованию на токсичность в санитарно-эпидемиологической станции.

Розовая окраска не всегда является признаком заражения фузариозом, она может быть вызвана и безвредными не токсичными микроорганизмами.

Партии зерна ржи и пшеницы с признаками фузариоза в соответствии с заключением ветеринарного надзора подлежат использованию на кормовые или технические цели. Фузариоз не оказывает отрицательного воздействия на спиртовое брожение, поэтому такое зерно можно перерабатывать на спирт с использованием барды по разрешению СЭС на кормовые цели.

При хранении влажного зерна в результате дыхания и интенсивного развития микроорганизмов температура в зерновой массе, имеющей низкую теплопроводность, может повыситься до 45°С и более. При длительном самосогревании зерно обугливается, что связано с глубоким разложением углеводов и накоплением гуминовых кислот. Зерно, подвергшееся самосогреванию, может быть переработано на спирт, так как оно не содержит угнетающих дрожжи веществ, а крахмал, сохранившийся от разложения, после тепловой обработки в достаточной степени осахаривается ферментами солода. Выход спирта в этом случае снижается и уточняется при комиссионных испытаниях.

1.2.1.3. Заплесневевшее (токсикозное) зерноВ большинстве случаев заплесневевшее зерно является токсичным из-за накопления

канцерогенных веществ, не разлагающихся при кипячении.Установленная предельно допустимая норма содержания наиболее канцерогенного

афлатоксина В1 для зерна основных культур составляет 2,5 мкг/кг. Поэтому при тепловой обработке токсины, накопленные в зерне, не исчезают, а переходят в барду.

Ректификованный спирт, полученный из токсичного зерна, не оказывает вредного влияния на людей и животных, барда же обладает токсичными свойствами, но ее можно использовать на корм скоту только по рекомендации СЭС.

1.2.1.4. Зерно, обработанное химикатамиЗерно, подвергшееся обработке различными химикатами, как в процессе

выращивания, так и при хранении, может быть переработано на спирт с использованием барды для кормовых целей только с разрешения и по рекомендациям СЭС.

1.2.1.5. Дефектное зерноЗерно I и II степени дефектности перерабатывается на спирт по нормальному

регламентному режиму (см.: Регламент производства спирта из крахмалистого сырья

15

М.,1979, ч. 1).К остродефектному зерну в производстве спирта относится зерно III, IV степени

дефектности, а также зерно с поражениями, выходящими на IV степень, морозобойное, подвергшееся действию суховея и огневой сушке. Такое зерно перерабатывается с определенной корректировкой режимов, которая определяется путем опытной переработки на заводе небольших партий зерна. В основном уточняются продолжительность набухания (она увеличивается) и температура разваривания.

При разваривании дефектного зерна под давлением происходит интенсивное нарастание кислотности, инактивизирующее амилолитические ферменты при осахаривании сусла, значительное увеличение карамелизированных сахаров.

Все это ухудшает доброкачественность сусла и снижает выход спирта из I т условного крахмала зерна III степени дефектности на 0,5–1,0 дал и зерна IV степени – на 2–3 дал.

При опытной переработке уточняется также температура разваривания и количество вводимой щелочи (извести) для нейтрализации кислоты с целью получения максимально возможного выхода спирта.

1.2.2. КартофельКачество картофеля, поступающего на завод, регламентируется показателями

стандарта. Переработка картофеля, не отвечающего требованиям стандарта (гнилого, сильно засоренного, мелкого), вызывает снижение производительности завода, выхода спирта и перерасход сырья. При наличии большого количества гнилых клубней технолог принимает решение о переработке такого картофеля, минуя мойку.

Картофель с посторонними запахами от нефтепродуктов, химикатов и др., который может испортить спирт и барду, переработке не подлежит

В последние годы картофель поступает на заводы с повышенным содержанием в нем нитратов и нитритов, как следствие избыточного использования азотистых минеральных удобрений. Предельно допустимое содержание нитратов в картофеле 80 мг/кг, при этом содержание их в дрожжевом сусле 0,005– 0,006%. Такое содержание не влияет на жизнедеятельность дрожжей, хотя ими они не усваиваются. Повышенное содержание нитратов резко снижает стойкость картофеля к болезням при хранении в буртах и его следует быстрее перерабатывать.

1.2.3. Осахаривающие материалыВ качестве осахаривающих материалов в настоящее время используется солод

(преимущественно ячменный и просяной) и ферментные препараты. Технология производства и применения солода широко известна и в настоящем руководстве не приводится.

1.2.4. Ферментные препаратыВ настоящее время на спиртовых заводах применяют жидкие и сухие ферментные

препараты Амилосубтилин ГХ, Г3Х и Глюкаваморин ГХ, Г3Х.Жидкие ферментные препараты глубинных культур плесневых грибов: Глюкаваморин

ГХ, Амилосубтилин ГХ, выращенные в ферментном цехе при спиртовом заводе или доставленные с завода-изготовителя автотранспортом в резервуарах с термоизоляцией (автомашины типа «молоковоз», «пивовоз») или в железнодорожных цистернах, перекачиваются с помощью центробежного насоса по предварительно стерилизованному трубопроводу в отдельные сборники, которые снабжаются мешалками (скорость вращения 4050 об/мин) и рубашками для охлаждающей воды.

Гарантированные сроки хранения ферментных препаратов при температуре 12–15°С без снижения ферментативной активности: Глюкаваморина ГХ при рН 3,0–6,0 – 200 ч, Амилосубтилина ГХ при рН 6,0–360 ч.

Исходя из допустимого срока хранения и средней активности ферментных

16

препаратов, рассчитывается полезный объем сборника, который составляет 810 м3 для завода производительностью до 3000 дал. Обычно для хранения ферментов устанавливают параллельно две емкости.

Качество жидких ферментных препаратов при хранении может изменяться вследствие инфицирования посторонними микроорганизмами, которые попадают из плохо стерилизованного трубопровода, насоса, резервуаров для перевозки и хранения. В отдельных случаях препарат может быть заражен на заводе-изготовителе в результате нарушений технологии. Ферментные препараты с пониженной активностью больше подвержены заражению при хранении, особенно при повышении температуры в сборнике выше 15°С.

Для предотвращения развития инфекции в ферментный препарат перед использованием следует добавлять антисептик – формалин из расчета 1–2,5 л 37%-го формалина на 1 м3 жидкого ферментного препарата.

После добавления формалина препарат интенсивно перемешивают мешалкой в течение 25–30 мин.

Смешивание ферментных препаратов Глюкаваморина ГХ с Амилосубтилином ГХ не допускается вследствие резкого снижения активности α-амилазы в кислой среде.

При использовании α-амилазы на стадии разжижения замеса сухой препарат Амилосубтилин Г3Х предварительно разводят питьевой водой в сборнике с мешалкой до концентрации сухих веществ 12–15%, затем перекачивают расходный сборник, рассчитанный на суточную потребность завода, из которого с помощью дозатора клапанного типа или насосами-дозаторами поршневого типа они перекачиваются в смеситель или осахариватель.

Водный раствор сухого препарата готовят из расчета расхода на 1 смену. Для предупреждения инфекции в раствор добавляют формалин из расчета 1 л/м3.

Сухие ферментные препараты поверхностных культур плесневых грибов Глюкаваморин ПХ и Амилоризин ПХ поступают в бумажных мешках массой 25 кг. Препараты следует хранить в сухих помещениях при температуре не выше 25°С и относительной влажности не выше 75% на деревянных стеллажах. Гарантийный срок хранения препаратов составляет 3 мес.

При изготовлении суспензии препаратов особое внимание следует обращать на их предварительное измельчение и соблюдать нормы подачи формалина в сусло для предупреждения сверхнормативного нарастания кислотности.

Взвешенную и приготовленную заранее смесь препаратов смачивают водой в соотношении 1: 1 и измельчают на дробилке. Измельченный продукт смешивают в сборнике с 3–4-кратным количеством теплой воды, в полученную суспензию задают 20–25 мл 37%-го раствора формалина в расчете на 10 л суспензии, после чего перемешивают в течение 20–25 мин, выдерживают 30–35 мин и перекачивают насосом в расходный сборник, из которого суспензия через дозатор подается в осахариватель. С суспензией ферментных препаратов плесневых культур задается все количество формалина, поступление которого корректируется, исходя из необходимости достижения концентрации в сусле 0,02%, но не более 0,025%.

Для осахаривания применяется также смесь, состоящая из Глюкаваморина ГХ и ячменного солода. В этом случае смешивание Глюкаваморина ГХ и солодового молока производят в расходном сборнике. Смесь подают на осахаривание по солодовой линии. Предварительно Глюкаваморин ГХ и солодовое молоко дезинфицируют вышеописанным способом. Общее содержание формалина в сусле, поступающем в бродильное отделение, должно составлять 0,02%.

1.2.4.1. Бактериальная a-амилаза. Амилосубтилин ГЗХ.На первой стадии гидроферментативной обработки для разжижения, декстринизации

и гидролиза крахмала рекомендуется использовать бактериальную a-амилазу, источником которой служит сухой концентрированный ферментный препарат Амилосубтилин Г3Х.

17

Препарат выпускается с наполнителем (поваренной солью, кукурузной мукой) и без наполнителя.

Согласно ГОСТ 23635-90 препарат Амилосубтилин Г3Х должен удовлетворять требованиям, изложенным в табл.5.

Таблица 5Физико-химические и биологические показатели Амилосубтилина ГЗХ

Наименование показателей Характеристика и нормыВнешний вид и цвет Порошок от светло – бежевого до

светло коричневого цветаМассовая доля остатка просеивания для препарата с наполнителями: %, не болеемелом на сите № 0,27 20мукой кукурузной на сите № 0,67 5,0Амилолитическая активность (АС), ед/г 1000±100Протеолитическая активность (ПС), ед/г, не менее

5,0Массовая доля влаги с наполнителями: % не болеемелом 15,0мукой кукурузной 8,0

Гарантийный срок хранения Амилосубтилина Г3Х - 6 месяцев. Препарат Амилосубтилин Г3Х дозируется по единицам амилолитической активности (АС) на 1 г условного крахмала сырья.

Препарат Амилосубтилин Гх имеет следующие показатели:внешний вид - подвижная жидкая масса;запах - специфический для данного продукта; цвет - коричневый;массовая доля сухих веществ, % - 6 ± 1;амилолитическая активность (АС) ед/см3 – 90 ± 9.Оптимальные условия действия: рН 6,0; температура 60-65°С.

1.2.4.2. Глюкоамилаза. Глюкаваморин Г3ХНа стадии осахаривания предусматривается использование препарата глюкаваморин

Г3Х, содержащего грибную глюкоамилазу.В соответствии с ТУ 483-05803071-02-93 препарат получают путем глубинного

культивирования плесневого гриба с Asp awmari с последующим высушиванием культуральной жидкости на распылительной сушилке.

Таблица 6Характеристика препарата Глюкаваморин Г3Х

Наименование показателей Характеристика и нормыВнешний вид Мелкий порошокЦвет Светло-желтый - Светло-коричневыйГлюкоамилазная активность (ГлС), ед/г 300±30Массовая доля влаги, не более, % 8,0

Оптимальные условия действия препарата:температура 55-60°С и рН 3,0 - 5,0.Гарантийный срок хранения 6 месяцев со дня изготовления.

18

1.2.4.3. Глюкаваморин ГХВ соответствии с техническими условиями (ТУ 10-04-03-07-87) фер-ментный

препарат Глюкаваморин ГХ (глюкоамилаза техническая) представляет собой культуру, полученную при выращивании продуцента A. awmari на концентрированных крахмальных средах.

Глюкаваморин ГХ по физико-химическим свойствам и биохимическим показателям должен соответствовать требованиям, указанным в табл. 7

Таблица 7Показатели Глюкаваморина ГХ

Наименование показателя

НормаГруппа

1 2 3 4 5Внешний вид Густая подвижная масса для всех группЦвет От желтого до светло – коричневого для всех группКонцентрация сухих веществ в фильтрате культуральной жидкости, %

12-16 12-16 12-16 12-16 12-16

Глюкоамилазная активность, ед/мл

220±22 180±18 150±15 120±12 90±9

Условия действия препарата: температура 50-30°С, рН 3,0-6,0.Препараты глюкоамилазы Глюкаваморин Г3Х и Глюкаваморин Гх дозируются по

единицам активности фермента глюкоамилазы (ГлС) на 1 г условного крахмала сырья.

1.2.6. Характеристика воды и вспомогательных материалов1.2.6.1. Вода

При производстве спирта с использованием механико-ферментативной обработке используется вода питьевая ГОСТ2874-82 и техническая.

Требования к качеству воды, используемой на технологические операции, приведены в таблице 8.

Для приготовления замеса используется технологическая вода с температурой не более 55°С, рН не менее 5,0 жесткость не выше 9,0 мгэкв/л. Не допускается присутствие в ней солей тяжелых металлов, ртути, бария и др., а также солей азотистой кислоты, аммиака. Концентрация солей не должна превышать, мг/л: сульфидов, хлоридов, двууглекислых солей – 400; фосфатов, силикатов - 200; нитратов – 45; свинца – 0,1; мышьяка – 0,05.

19

Таблица 8Требования к качеству технологической воды

Показатели качества воды Единица измерения

Технологическая оценка, оборудованияПриготовление замеса, мойки оборудования

Охлаждение ферментативных

препаратов в сборниках, сусла в теплообменниках

ФизическиеТемпература °С 35-55 Не более 22Концентрация взвешенных веществ

мг/л Не более 70 Не более 50

Концентрация масел и смолообразующих веществ

мг/л Следы Не более 10

Запах балл Не более 2 Не более 3Цветность град Не более 20 Не более 3Химические рН - 5,0-5,5 6,5-8,5Жесткость общая мэкв/л Не более 9 Не более 9Жесткость карбонатная мэкв/л Не нормируется Не более 3Щелочность общая мэкв/л - 3,5-4,0Сухой остаток мг/л Не более 2000 Не более 1000ХПК мгО2/л Не нормируется Не более 100Хлориды мг/л Не более 400 Не более 400БиологическиеБПК5 мг/л Не нормируется Не более 40

Вода, поступающая на охлаждение в теплообменные аппараты, должна иметь температуру не более 22°С, в ней должна полностью отсутствовать коррозионная активность.

Для питания котлов используется, как правило, оборотная вода из дефлегматоров с температурой 60-50°С. Чтобы предотвратить образование накипи, воду подвергают умягчению с помощью ионов кальция и магния.

1.2.6.2. Вспомогательные материалыВ качестве антисептика используются сорта формалина технологического по ГОСТ

1625 – 89, содержащие наименьшее количество метанола. Для подкисления дрожжей применяется серная кислота техническая по ГОСТу 2184 –

77 высшего и 1 – го сорта и кислота аккумуляторная ГОСТ 667-73. Серная кислота перед употреблением должна быть проверена на содержании моногидрата (Н2SO4).

Хлорная известь ГОСТ 1692 – 85 применяется для дезинфекции оборудования, трубопроводов, помещений в виде порошка белого цвета с содержанием активного хлора в количестве 20-28% (марка А) и 27 – 35% (марка Б).

Карбамид (мочевина) ГОСТ 2081-92 используется в качестве азотосодержащего питательного вещества при выращивании дрожжей. Расходуется исходя из содержания в нем азота.

Олеиновая кислота техническая ГОСТ 7580-91 используется для гашения пены в бродильных аппаратах и дрожжанках. Олеиновая кислота разбрызгивается на поверхности пенящейся бражки. Ориентировочный расход олеиновой кислоты 4,0 – 4,5 кг/ 1000 дал спирта.

20

1.2.6.3. Нормы расхода вспомогательных материалов, воды, тепла и электроэнергии

Таблица 9Нормы расхода вспомогательных материалов на получение 1000 дал

спиртаНаименование Обозначение стандарта,

НТДНорма, кг

Кислота серная в моногидрате ГОСТ 2184 или ГОСТ 667-73

22,8

Формалин ГОСТ 1625-89 25,0Хлорная известь ГОСТ 1692-85 25,0Монохлорамин ХБ технический (взамен хлорной извести)

ГОСТ 14193-73 33,0

Нормирование расхода воды зависит от системы водоснабжения, ассортимента сырья, производительной мощности. Для ориентировочных расчетов при системе с последовательным водоиспользованием расход воды на получение 1000 дал спирта может быть принят по среднегодовым нормам.

При переработке зернового сырья общий расход воды – 1482 м3, в том числе питьевой 112 м3.

Коэффициент изменения среднегодовой нормы (К) составляет:Клетнее – 1,39.Кзимнее – 0,77.Нормирование расхода энергоресурсов на производство ректификованного спирта

высшей отчистки осуществляется согласно методике, приведенной в инструкциях.

Вопросы для самопроверки по теме1. Назовите показатели зерна I и II степени дефектности.2. Назовите показатели зерна III и IV степени дефектности.3. Как перерабатываются на спирт зерно I и II степени дефектности.4. Какие вещества в зерне III и IV степени является опасным для здоровья людей и

животных и переходят в барду?5. Дайте характеристику ферментных препаратов для производства спирта.6. На каких стадиях производства спирта применяется Амилосубтилин и

Глюкаваморин и почему?7. Каковы надбавки на выход спирта за счет замены солода ферментативными

препаратами?

Тесты по теме1. За счет чего повышается выход спирта при замене солода ферментативными

препаратами?а) за счет потерь крахмала при солодоращении;б) за счет образования вторичных продуктов при брожении;в) за счет биосинтеза дрожжей.2. Оптимальная температура действия Глюкоамилазы, °С?а) 30-40;б) 40-50;в) 55-65.3. Основное назначения карбамида (мочевины):

21

а) гидролиз крахмала;б) азотистое питания дрожжей;в) повышение температуры брожения.

1.3 Подработка зерна, разваривание и осахаривание

1.3.1. Подработка зернаВсе поступившее в переработку зерновое сырье должно обязательно очищаться на

складе.В процессе очистки зерновое сырье должно освобождаться от металлических

примесей на магнитных сепараторах и от сорных – на сепараторах. Остаточная сорность (в основном минеральный сор) не должен превышать 1 % к массе зерна, металлические примеси не допускаются.

В зерне, перерабатываемом на спирт, все крахмалосодержащие примеси (половинки и щуплые зерна; содержащие крахмал семена дикорастущих злаков; зерно, поврежденное вредителями и т.д.) не относится к сорным примесям. Работа зерновых сепараторов должна регулироваться таким образом, чтобы в отбираемые отходы не попало более 2 % зерна от общей массы отходов.

Отходы учитываются и регулярно списываются с массы зерна, поступающего на переработку. Порядок списания отходов устанавливается соответствующей нормативной документацией.

Очищенное зерно поступает в производство.Для осуществления внутризаводского посменного учета зерна его взвешивают на

автоматических весах, после чего направляют на измельчение.Измельчение зерна осуществляется на молотковых дробилках.Основные требования к измельченному зерну: проход через сито с диаметром

отверстий 1 мм должен быть не менее 75-80% (кукуруза 90-95% , остаток частиц на сите 2,5 мм не более 1%, остаток на сите 3,0 мм отсутствует).

Работа дробилок должна быть организована таким образом, чтобы обеспечить требуемую степень измельчения зерна и заданную производительность: измельченное зерно после молотковой дробилки поступает в смеситель, где смешивается с теплой водой и препаратом бактериальной a-амилазы (например, Амилосубтилином Г3Х), поступающим из расходного сборника и дозируемым с помощью дозатора из расчета расхода 2 ед. АС на I г условного крахмала.

Соотношение зерна и воды, поступающей в смеситель, составляет 1:2,8 - 1:3,0 и устанавливается в зависимости от крахмалистости зерна с учетов получения концентрации сусла в осахаривателе в пределах 16-18% по сахаромеру.

Температура замеса в смесителе поддерживается на уровне 50-55°С. Для приготовления замеса используется теплая дефлегматорная вода. При необходимости подогрева замеса используется вторичный пар, поступающий из паросепаратора.

Продолжительность пребывания замеса в смесителе составляет 10- 15 мин.Требования к работе смесителя:- обеспечение равномерного размешивания измельченного зерна, воды и ферментного

препарата a- амилазы, причем наличие комков в замесе не допускается;- обеспечение подогрева массы до температуры 55°С.В смесителе происходит начальная стадия разжижения крахмала и растворение сухих

веществ зерна. За счет действия ферментного препарата a - амилазы сохраняется нормальная текучесть массы, т.к. вязкость замеса, обработанного a – амилазой, повышается при нагревании незначительно.

Требуется точное дозирование препарата a - амилазы, т.к. в случае перебоя с подачей ферментного препарата возможны "проскоки" плохо разжиженной массы и нарушение

22

нормальной работы оборудования.

1.3.2. Водно – тепловая обработка (разваривание)Потери сбраживаемых веществ при разваривании происходят от термического,

оксиметилфурфуролового разложения сахаров и меланоидинообразования, в результате взаимодействия сахаров с аминокислотами. Интенсивность этих реакций значительно возрастает при увеличении температуры (давления) в развариваемой массе, а также зависит от состава и состояния исходного сырья.

В крахмалсодержащем сырье содержится главным образом, сахароза, глюкоза и фруктоза. Общее количество сахаров в нормальном картофеле достигает 0,3%, в зерне - до 4% , (во ржи – до 7%). В дефектном зерне, а также мороженом картофеле количество свободных сахаров и аминокислот значительно (до 10 – 15%) возрастает в процессе подваривания при температуре 60 – 65°С и выше.

Таким образом, при переработке сырья различных видов и качества, если не принять меры для снижения потерь сахаров, они могут повыситься в 1,5–2 раза. Уменьшения потерь углеводов можно добиться снижением температуры (давления) в процессе разваривания и тонким измельчением зерна, используя для разжижения замесов бактериальную амилазу.

В табл. 10 показано изменение потерь спирторастворимых углеводов при различных режимах подваривания и разваривания пшеницы крупного и тонкого помолов с применением для разжижения замесов бактериальной α-амилазы Вас. diastaticus.

Таблица 10Потери спирторастворимых углеводов при различных режимах

подваривания и разваривания замесовВеличина частиц крупки, мм

Режимы подваривания Режимы разваривания

Потери, % к

исходномуРасход разжижаю

щей культуры, ед. АС/г крахмала

Температура нагрева (от 40 до 95°С),

мин.

продолжительность, мин.

температура, °С

продолжительн

ость, мин

0,7 - 1,0

0 20 0 133 60 2,770,2 20 0 133 50 2,150 2 20 133 60 1,400,2 2 20 133 50 1,02

2,5 – 3,0

0 20 0 133 150 4,480,2 20 0 133 120 3,810 2 20 133 150 2,290,2 2 20 133 120 1,80

При подваривании замесов с разжижением бактериальной α-амилазой потери спирторастворимых углеводов меньше, чем потери при тех же режимах подваривания без разжижения. Это объясняется тем, что разжиженные α-амилазой замесы рассчитаны на более мягкий режим разваривания.

Наименьших потерь углеводов можно добиться при разваривании тонкоизмельченного зерна, которое требует наименьшей длительности обработки –50 мин вместо 120 для крупноизмельченного. В этих условиях потери снижаются до 1 % к исходному крахмалу сырья. Следовательно, тонкое измельчение при подваривании с разжижением, требующем более мягкого режима разваривания, является наиболее перспективным для снижения потерь углеводов на этой стадии.

Непрерывное разваривание сырья включает: измельчение, смешивание его с водой,

23

подваривание и разваривание.Переход на переработку зерна со 100%-м проходом частиц через сито с диаметром

отверстий 1 мм позволяет повысить выход спирта на 0,3–0,4 дал из 1 т условного крахмала по сравнению с обычным измельчением зерна с 50%-м проходом через сито с диаметром отверстий 1 мм, снизить температуру варки со 140° до 136– 134°С и сократить продолжительность разваривания на 10–15 мин, что позволяет уменьшить расход пара на 7 – 8%.

Тонкоизмельченное сырье хорошо и быстро смешивается с водой. Доброкачественный замес должен обеспечивать получение однородной консистенции без комочков, так как эти включения не провариваются и являются причиной потерь сбраживаемых веществ, служат источником инфекции. Качество проведения этой операции определяется конструктивными особенностями смесителей, частотой вращения мешалок, температурой воды, подаваемой в смеситель, которая должна находиться в пределах 50–55°С.

В связи с этим при подваривании необходимо быстро нагревать массу до заданной температуры с определенной степенью измельчения и скоростью повышения вязкости, и быстро перекачивать нагретый замес в варочный аппарат. При использовании для разжижения замесов бактериальной α-амилазы массу следует быстро нагреть до 85 – 95°С и выдержать при этой температуре 15 – 20 мин до полного набухания сырья, клейстеризации крахмала и разжижения массы.

1.3.3. Разваривание по непрерывным схемамПроцесс разваривания подваренной массы продолжается путем нагрева ее в

контактных устройствах и поддержания оптимальной температуры в непрерывном потоке определенное время.

Качественное разваривание при минимальных потерях крахмала и сбраживаемых углеводов достигается правильно выбранным соотношением температуры и продолжительности разваривания и равномерностью измельчения зерна. Экспериментально зависимость температуры от продолжительности разваривания в интервале температур 133-158°С выражается уравнением

t = А/τn,

где t-температура разваривания, °С; А, n - коэффициенты, зависящие от степени измельчения и подготовки сырья (с a-амилазой или без нее); τ - продолжительность разваривания.

Значения коэффициентов A и n для пшеничной крупки с размерами частиц от 0,7 до 3,0 мм определяются по данным табл. 11

24

Таблица 11Значения коэффициентов А и n для замесов из пшеничной крупки

Условный диаметр частиц

крупки, мм

А nразжиженных не разжиженных разжиженных не разжиженных

0,7-1,0 177,7 198,0 0,07 0,091,5-2,0 182,0 208,9 0,07 0,092,5-3,0 186,1 210,4 0,07 0,09

В производственных условиях масса, кроме тепловой обработки паром, подвергается механическим воздействиям при перекачивании, движении по трубопроводам, выдувании передавливанием, что способствует ее дополнительному диспергированию и позволяет смягчить режим термообработки. Необходимо учитывать и конструктивные особенности аппаратов, а также оказывающего влияние на степень смягчения режима разваривания. С учетом этого, в уравнение вводится коэффициент смягчения режима К:

t = А/Кτn

Значение коэффициента К для аппарата Мичуринской системы – 1,072, Мироцкой – 1,088.

При переработке нестандартного сырья I, II дефектности также можно пользоваться этой формулой. Для определения температур и продолжительности разваривания сильно дефектного зерна (III и IV степени) необходимо проводить контрольные варки и сбраживание сусла с целью установления производственного режима разваривания по показателям сбраживания.

1.3.3.1. Мичуринская схемаНа рис. 1 приведена усовершенствованная технологическая схема непрерывного

разваривании зерна тонкого помола с использованием агрегата производительностью 3000 дал спирта в сутки.

Зерно норией через контрольные весы 2, зерновой сепаратор 3 и электромагнитный сепаратор 4 поступает на автоматические весы 5. Очищенное и взвешенное зерно через промежуточный бункер 6 направляется на молотковую дробилку 7. Измельченное зерно из бункера 8 норией 9 транспортируется на рассев 10, где частицы размером 1 мм и менее отводятся в сборник с дозатором 13, а затем поступают в смеситель 14 для приготовления замеса. Крупная фракция с рассева 10 через бункер 11 подается на вальцовый станок 12, а затем весь дробленый продукт отводится в смеситель 14. Таким образом, достигается тонкое измельчение зерна с размерами частиц от 1 мм и менее. При этом следят за состоянием валков, чтобы получить продукт требуемого измельчения – только мучку.

25

Рис.

1. У

сове

ршен

ство

ванн

ая

Мич

урин

ская

сх

ема

неп

реры

вног

о

разв

арив

ания

зе

рна

тон

кого

по

мола

:1,

9, 2

3 –

нори

и; 2

, 5,

22

– ве

сы;

3

4 –

сепа

рато

ры; 6

, 8, 1

1 –б

унке

ра;

7,

20

– мо

лотк

овы

е д

роби

лки;

10

– ра

ссев

; 12

– ва

льцо

вый

с

тано

к; 1

3 –

сбор

ник

с д

озат

ором

; 14

– см

есит

ель;

15,

25

– ем

кост

и; 1

6, 2

5 –н

асос

ы,

17

– сб

орни

к;

18 –

доз

атор

; 1

9 –

сбор

ник

a-а

мила

зы;

21

– бу

нкер

с п

итат

елем

; 2

4, 2

8 –

конт

актн

ые

гол

овки

; 27

– тр

убча

тый

раз

варн

ик,

29

– ко

ллек

тор;

30

, 31

– вы

держ

иват

ели;

32

– па

росе

пара

тор;

33

- кар

тофе

лемо

йка;

34

–

шне

к;

35 –

кам

нело

вуш

ка,

36

– р

ешта

к;

37 –

гид

рант

; 38

– г

идро

тран

спор

тер.

26

Тонкоизмельченное зерно смешивают в смесителе 14 с теплой водой (50–55°С) и Амилосубтилином ГХ, поступающим из сборника 19 через дозатор 18 Соотношение зерно: вода в смесителе равно 1:2,5 2,6, расход Амилосубтилина ГХ на разжижение составляет по АС 1–0,5 ед./г крахмала. Вода в смеситель задается с таким расчетом, чтобы концентрация сусла после второй степени вакуум - охлаждения в продуктовом сборнике находилась в пределах 19,0–19,5% по сахарометру.

Хорошо перемешанный мешалкой с частотой 50–60 об/мин, замес температурой 40–45°С через 5–7 мин из смесителя 14 подается в емкость для разжижения 15, где он нагревается вторичным паром, поступающим из паросепаратора 32, до температуры 80–85°С. При переработке дефектного зерна вторичный пар, выделяющийся в паросепараторе, не используется для подогрева замеса, а выбрасывается в атмосферу.

Под действием бактериальной амилазы замес при интенсивном перемешивании мешалкой с частотой 80–120 об/мин, хорошо разжижается и без затруднений перекачивается насосом 16. Далее через контактную головку вторичного пара 24 и промежуточную емкость 25, служащую для регулирования работы плунжерного насоса 26, масса подается в контактную головку 28.

Замес, приготовленный из тонкоизмельченного зерна с размером частиц 1 мм и менее, хорошо разжиженный с помощью бактериальной амилазы и подваренный при температуре 90–95°С в течение 15–16 мин, разваривается по мягкому режиму при температуре 132–134°С в течение 40–42 мин. Замес достигает этой температуры в контактной головке 28 под действием острого пара, поступающего из коллектора 29 и имеющего давление 0,6–0,65 МПа. Нагретая масса из контактной головки 28 направляется в трубчатый разварник 27, обеспечивающий полную конденсацию пара и выдержку массы в течение - 11,5 мин. Для окончательного доваривания масса направляется в выдерживатели 30 и 31, в которых находится соответственно 23–25 мин и 8–10 мин. Из второго выдерживателя 31 масса с помощью исполнительного механизма-регулятора уровня выдувается в паросепаратор 32.

При переработке картофеля клубни из рештака 36 с помощью гидранта 37 по гидротранспортеру 38 для отделения от камней поступают в камнеловушку 35, а затем шнеком 34 направляются в картофелемойку 33.

Отделенные от камней и примесей клубни норией 23 подаются на автоматические весы 22 и после взвешивания из бункера с лотковым питателем 21 поступают на измельчение в молотковую дробилку 20, после чего кашка подается в сборник 17, а затем в емкость для разжижения 15. Измельченная до-100%-го прохода частиц через сито с размером ячеек 3 мм картофельная кашка подваривается и разжижается до температуры 80–85°С, после чего масса перекачивается насосом 16 на станцию разваривания, где она подвергается тепловой обработке по той же схеме, что и зерновое сырье. Измельченный картофель разваривается при температуре 136–140°С, при этом достигается полный проход частиц через сито с размером ячеек 3 мм.

При работе завода без предварительного разжижения крахмалистой массы в схеме предусмотрены обводные трубопроводы, позволяющие откачивать замес из смесителя 14 или картофельную кашку из сборника 19, минуя емкость 15. Предварительный нагрев массы до температуры 70–75°С производится вторичным паром в контактной головке 24, после чего масса окончательно нагревается острым паром в контактной головке 28.

От разваренной массы, поступающей в паросепаратор 32, отделяется вторичный пар, который направляется в емкость для разжижения 15 или в контактную головку 24. Масса в паросепараторе 32 выдерживается 10–15 мин при температуре 107– 108°С и давлении 0,03–0,04 МПа, после чего автоматически через пневмоклапан, связанный с исполнительным механизмом, направляется на станцию осахаривания.

Цвет готовой разваренной массы из зерна может быть от соломенного до темно-желтого со светло-коричневым оттенком. При промывании массы горячей водой на сите с диаметром отверстий 1 мм не должно оставаться нерастворенных частиц крахмала.

27

1.3.3.2. Механико-ферментативный способ обработкиРесурсо - и теплосберегающая аппаратурно-технологическая схема и режим

ферментативной обработки сырья без использования пара повышенных параметров разработан во ВНИИПБТ.

По данному способу работают спиртовый цех Мичуринского экспериментального завода, Лынтупский завод в Витебской области, Ключанский, Голдинский спиртзаводы в Рязанской области, Ядринский спиртзавод в Чувашии.

Способ механико-ферментативной обработки крахмалистого сырья разработан применительно к условиям работы отечественных заводов с учетом широкого ассортимента и различного качества перерабатываемого сырья с использованием стандартного оборудования для измельчения.

Экономия сырья и теплоресурсов достигается в результате применения жидких и сухих ферментных препаратов вместо солода. Вместо разваривания проводится двухступенчатая биоконверсия сырья под давлением с промежуточной стерилизацией. Процесс биоконверсии осуществляется в оптимальных условиях гидролиза с раздельным использованием гидролитических ферментов бактериальной α-амилазы на предварительной стадии гидролиза при температуре 68–75°С и глюкоамилазы на основной стадии гидролиза – осахаривании стерилизованной массы при температуре 56–58°С.

Способ является экономически выгодным, так как позволяет: - снизить температуру обработки с 140–145°С до 100–105°С и расход тепловой

энергии на 30–40%;- потери сбраживаемых веществ за счет замены разваривания стерилизацией на 2–3%

и расход зерна на 1–2%;- одновременно улучшить условия безопасной эксплуатации оборудования, исключив

из схемы варочные аппараты, работающие под давлением;- затраты на производство осахаривающих препаратов (исключается солодовенный

или ферментный цеха), используя покупные препараты – Глюкаваморин Г3Х и Амилосубтилин Г3Х.

На рис. 2 приведена аппаратурно-технологическая схема механико-ферментативной обработки сырья, проверенная в условиях длительной эксплуатации на ряде спиртовых заводов.

Зерно измельчается на молотковой дробилке 3 до прохода частиц через сито с диаметром отверстий 1 мм 80–85%, картофель на молотковой дробилке (или терке) 4 до 100%-го прохода частиц через сито с диаметром отверстий 3 мм. Затем измельченный продукт поступает в смеситель 5, где смешивается с теплой водой (50–55°С) и суспензией бактериальной α-амилазы. Суспензия ферментного препарата α-амилазы подается дозатором 2 из расходного сборника 1 в смеситель 5, а также может поступать в аппараты ферментативной обработки I ступени 8 (14). Общая доза α-амилазы составляет 2,0–2,5 ед. АС/г условного крахмала.

Из смесителя замес, состоящий из зерна и воды в соотношении 1: 2,5, соответственно, или картофельная кашка самотеком или с помощью плунжерного насоса 6 подается в аппарат ферментативной обработки I ступени (АФО) 8 (14), где нагревается паром до температуры 68–75°С с помощью контактной головки 7, расположенной после насоса 6, или на циркуляционной линии после насоса 13 (15). Масса в АФО перемешивается мешалкой 10 с частотой вращения 60 об/мин, куда дополнительно вводится a-амилаза из расходного сборника 1 (50–70% от нормы). Из АФО 8 (14) гидролизованная и разжиженная масса через 2–2,5 ч отводится с помощью гидрозатвора 9 в аппарат ферментативно -тепловой обработки II ступени (АФТО-2) 12, в котором постепенно нагревается острым паром, поступающим из коллектора 11 через распределительный коллектор 16. Перемешивание нагреваемой массы осуществляется горизонтальной мешалкой с частотой вращения 30–35 об/мин. В аппарате ферментативно - тепловой обработки I ступени (АФО) масса нагревается с 68–75°С до 90–95°С, продолжительность пребывания массы в АФО составляет 45–50 мин. Окончательно

28

гидролизованная и частично стерилизованная масса плунжерным насосом 17 перекачивается в паросепаратор - накопитель 21. Если перерабатывается дефектное сырье, то масса предварительно подается насосом 17 в контактную головку 18, где она нагревается до температуры 100–105°С (кукуруза до 125–130°С), проходит трубчатый стерилизатор 20, в котором выдерживается при этой температуре 5–6 мин и через редукционный регулирующий клапан 19 отводится в паросепаратор - накопитель 21. Далее стерилизованная масса поступает в испаритель - осахариватель 24, в котором под вакуумом охлаждается до температуры 58–59°С и смешивается с суспензией Глюкаваморина ГХ (Г3Х), поступающей из расходного сборника 30 с помощью пневматического дозатора 22. Доза Глюкаваморина ГХ (Г3Х) 6–9 ед. ГлС/г условного крахмала. При необходимости для дополнительного разжижения сусла может быть использована суспензия Амилосубтилина ГХ (Г3Х), которая поступает из расходного сборника 29 дозатором 23. В испаритель - осахариватель 24 может подаваться формалин из сборника 25 через дозирующее устройство 26.

29

Рис. 2. Аппаратурно-технологическая схема механико-ферментативной обработки крахмалистого сырья.

1, 29, 30 – расходные сборники для a-амилазы, амилосубтилина и Глюкаваморина соответственно; 2, 22, 23 – дозаторы пневматические; 3, 4 – дробилки для зерна и картофеля; 5 – смеситель; 6, 17– плунжерные насосы; 7, 18– контактные головки, 8, 14 – аппараты ферментативной обработки I ступени (АФО-1); 9 – гидрозатвор; 10 – мешалка; 11, 16 – коллекторы паровые; 12 – аппарат ферментативно-тепловой обработки II ступени (АФТО-II); 13, 15 – циркуляционные насосы; 19 – регулирующий клапан; 20 – трубчатый стерилизатор; 21–паросепаратор-накопитель; 24 – испаритель-осахариватель; 25 – расходный сборник для формалина; 26 – дозирующее устройство; 27 – теплообменный аппарат; 28 – насос

Вакуум в испарителе - осахаривателе поддерживается с помощью барометрического конденсатора. Готовое сусло из испарителя - осахаривателя через 25–30 мин перекачивается насосом 28 в теплообменный аппарат 27 и далее в бродильный аппарат, где смешивается с производственными дрожжами.

Для приготовления дрожжей сусло из испарителя - осахаривателя перекачивается в дрожжевой аппарат насосом 28, минуя теплообменник 27.

Процесс механико-ферментативной обработки осуществляется при температуре ниже температуры, обеспечивающей полную клейстеризацию крахмала, при этом возможны проскоки нерастворенного крахмала.

Наличие нерастворенного крахмала в бражке приводит к ее закисанию. Для предупреждения этого необходимо соблюдать оптимальную продолжительность контактирования субстрата с ферментами, устанавливаемую опытным путем по результатам анализа проб сусла.

На предварительной стадии проводят равномерное (без комкования) смешивание в смесителе измельченного зерна, воды и суспензии α-амилазы (доза 0,5–1,0 ед. АС г/условного крахмала) с подогревом массы теплой водой до температуры 50– 55°С и выдержкой в течение 12–15 мин. Ограничение температуры подогрева массы и тщательное перемешивание предотвращают образование комочков, которые являются источником потерь, перебоев в работе оборудования, связанных с засорением.

На первой стадии ферментативной обработки в аппарате АФО происходит клейстеризация крахмала, разжижение замеса, декстринизация и частичный гидролиз углеводов под действием бактериальной α-амилазы и собственных ферментов зерна.

30

Во время проведения производственных испытаний на Лынтупском спиртовом заводе было достигнуто хорошее осахаривание массы, полученной из доброкачественной ржи, и увеличение выхода спирта на 1,96 дал/т условного крахмала.

Первая стадия ферментативной обработки протекает в аппарате I ступени при температуре 68–75°С в течение 2–5 ч (в зависимости от вида сырья). Ферментный препарат бактериальной α-амилазы в виде суспензии непрерывно вводят в перемешиваемую массу в количестве 1,0–1,5 ед. АС/г условного крахмала перерабатываемого сырья. Масса интенсивно перемешивается в аппарате трехлопастной мешалкой. Непрерывная циркуляция массы обеспечивается насосом, который отводит ее по трубопроводу снизу и возвращает обратно в аппарат сверху для достижения максимального осахаривания. Оптимальная температура массы поддерживается дополнительным подогревом ее в контактной головке, установленной на циркуляционной линии.

При переработке ржи и пшеницы на этой стадии в растворенное состояние переходит до 80% и более сухих веществ.

Кислотность и рН массы в процессе ферментативной обработки меняется незначительно. Величина рН составляет 5,1–6,0, кислотность 0–0,15°. Поэтому на практике при переработке одной ржи, образующей вязкие замесы, температуру в аппарате поддерживают на уровне 70°С, что позволяет несколько снизить вязкость, однако при этом активность α-амилазы уменьшается.

Вторая стадия ферментативно - тепловой обработки происходит в аппарате АФТО, работающем также под атмосферным давлением, при постоянном перемешивании массы мешалкой с частотой вращения 35 об/мин. Аппарат АФТО горизонтального типа разделен на две-три секции перегородками. Масса поступает в первую секцию аппарата с температурой 65–75°С, где нагревается вторичным паром до температуры 70–80°С. В этом интервале температур происходит более интенсивная клейстеризация крахмала сырья с одновременным его разжижением под действием бактериальной α-амилазы. Крахмалистая масса, выдержанная при перемешивании в течение 15 мин, перетекает через переливное отверстие во вторую секцию, где нагревается острым паром до температуры 85–87°С, при которой степень клейстеризации крахмала сырья возрастает. В третьей секции температура массы поднимается до 90–95°С. В этих условиях клейстеризуются труднодоступные комочки, случайно образовавшиеся при размешивании среды. Причем разжижающее действие на крахмал бактериальной α-амилазы, хотя и ослабевает вследствие инактивации фермента, но еще сохраняется некоторое время.

Таким образом, в аппарате II ступени происходит как дополнительный ферментативный гидролиз под действием сохранившейся α-амилазы, так и стерилизация массы паром под атмосферным давлением. При этом происходит дополнительное диспергирование сырья, сопровождающееся увеличением содержания растворимых веществ до 90–95% и более, считая от концентрации сухих веществ в сусле. рН и кислотность массы практически не изменяются. Вязкость массы при температуре 95°С несколько повышается. Если насос, откачивающий массу из аппарата АФТО, испытывает трудности, то для снижения вязкости часть амилазы можно подать в III секцию аппарата АФТО. После восстановления нормальной работы насоса подачу α-амилазы прекратить.

При переработке доброкачественного сырья и хорошего (без комочков) смешивания в АФО смеси помола с водой, на выходе из АФТО поддерживается температура 90–95°С и достигается полный гидролиз крахмала сырья. В этом случае массу можно перекачивать насосом в паросепаратор - накопитель.

При переработке плохо очищенного сырья, имеющего посторонние примеси, окомковавшийся помол, возможно засорение переточных коммуникаций и налипание разваренной массы на детали аппаратов, что в итоге приводит к простоям и образованию очагов инфекции.

Такое же явление может возникнуть при переработке ржаного помола, образующего вязкую малоподвижную массу. В связи с этим установлена вторая контактная головка для

31

стерилизации разваренной массы нагреванием до 100–105°С, которую затем пропускают через трубчатый стерилизатор, выдерживая в нем 5–6 мин при температуре на выходе 105°С. Для полной конденсации греющего пара на выходе из трубчатого разварника установлен редуцирующий клапан, который поддерживает 100% заполнение трубчатого разварника при требуемой температуре.

Количество введенной α-амилазы при прохождении обрабатываемой массы через АФО и АФТО достаточно для полного разжижения и гидролиза сырья. Поэтому в испарителе - осахаривателе процесс протекает без добавления бактериальной α-амилазы.

Аппараты АФО и АФТО подлежат регулярной очистке от налипающей массы.На осахаривание подается ферментный препарат Глюкаваморин ГХ (Г3Х),

осуществляющий гидролиз образовавшихся декстринов различной молекулярной массы до сбраживающих сахаров. Процесс интенсивно протекает на стадии осахаривания при добавлении в доброкачественную массу Глюкаваморина ГХ (Г3Х) в количестве 6–7 ед. ГлС/г условного крахмала сырья в расчете на 72 ч брожения. Осахаривание сусла протекает при температуре 56–58°С с выдерживанием в течение 25–30 мин. Наиболее удобен для этого процесса совмещенный испаритель - осахариватель, в котором с помощью вакуума осуществляется мгновенное охлаждение разваренной массы до заданной температуры и смешивание ее с Глюкоамилазой, которая подается из расходного сборника дозатором.

Полнота осахаривания сусла, определяемая по йодной пробе, характеризуется цветом окрашивания от желтого до коричневого с различными оттенками.

Сусло из испарителя - осахаривателя поступает в теплообменник, и после охлаждения до температуры складки направляется на брожение.

Для приготовления дрожжей сусло отбирают, минуя теплообменник, непосредственно в дрожжевой аппарат и обрабатывают принятым в спиртовом производстве способом.

Техноэкономический эффект, достигнутый при переходе на новую схему по сравнению со схемой разваривания и осахаривания с применением ферментных препаратов, составляет: снижение расхода пара на 40%, увеличение выхода спирта не менее чем на 0,4 дал с 1 т условного крахмала за счет снижения потерь сбраживаемых веществ при разваривании, которые обычно составляют 3–4% от введенного крахмала, хотя при этом наблюдается некоторое увеличение расхода электроэнергии (на 3,1 кВт/ч на 1 т зерна).

Стерилизованная масса в испарителе - осахаривателе за счет глубокого вакуума (разрежение 0,08-0,081 МПа) быстро охлаждается до температуры 56-58°С, после чего смешивается с ферментным препаратом глюкоамилазы.

Глюкаваморин Г3Х подается из расходного сборника через дозирующее устройство. В испарителе - осахаривателе крахмалистая масса подвергается ферментативному гидролизу глюкоамилазой при температуре 56-58°С. Продолжительность процесса осахаривания составляет 0,4-0,5 ч.

Расход глюкоамилазы устанавливается из расчета количества крахмала, поступившего с сырьем, и составляет 6,2 ед. ГлС на 1 г условного крахмала при продолжительности брожения 72 часа.

1. Если продолжительность брожения сокращается до 66 часов, расход глюкоамилазы увеличивается до 7,0 ед. ГлС на 1 г условного крахмала; если продолжительность брожения составляет 60 часов, то расход глюкоамилазы увеличивается до 3,0 ед. ГлС на 1 г условного крахмала.

2. При переработке отдельных партий зерна с повышенным содержанием в нем веществ, затрудняющих декстринизацию крахмала, допускается увеличение расхода глюкоамилазы на 20-22%.

Основное количество формалина при использовании Глюкаваморина Г3Х или других концентрированных препаратов подается из сборника формалина непосредственно в сусло, выходящее из испарителя - осахаривателя. Концентрация формалина должна быть в пределах 0,02-0,025%.

Для приготовления дрожжевого сусла отбор осахаренной массы осуществляется

32

непосредственно после испарителя – осахаривателя, в это период Глюкаваморин увеличивается до 9,0 ед. ГлС на 1 г условного крахмала сырья; формалин в сусло не подается.

Вопросы для самопроверки по теме1. Назовите требования к основным изменениям зерна для спиртового

производства.2. Приведите режимы водно – спиртовой обработки зерна по мичуринской

схеме с обоснованием.3. Назовите основные стадии и нормы механико-ферментативной водно –

тепловой обработки.4. Назовите и обоснуйте преимущества механико-ферментативной схемы

перед Мичуринской.5. Охарактеризуйте технологию и расчеты осахариванию ферментными

препаратами.6. Приведите принципы методов определения активности ферментных

препаратов.

Тесты по теме1. Требование к степени измельчения зерна для мичуринской схемы:а) 50-60%; б) 60-70%; в) 70-80%; г) 80-95%.2. Оптимальная температура замачивания, °С:а) 30-40; б) 40-50; в) 50-60; г) 60-70.3. Оптимальная температура осахаривания, °С:а) 35; б) 65; в) 45; г) 55.4. Температура водно – тепловой обработки, °С:а) 35; б) 100; в) 140.5. Температура механико-ферментативной обработки, °С:а) 35; б) 100; в) 140; г) 170.

1.4. Приготовление засевных дрожжей

В спиртовом производстве засевные дрожжи ведутся по методу естественно-чистой культуры, что предусматривает создание условий, нормальных для размножения дрожжей, но угнетающих развитие посторонней микрофлоры.

Такие условия достигаются при поддержании рН дрожжевого сусла в пределах 3,6-4,0. Подкисление дрожжевого сусла производится, как правило, серной кислотой, реже молочной кислотой, образующейся за счет предварительного размножения на дрожжевом сусле молочнокислых бактерий. В соответствии со способом подкисления дрожжи называются сернокислыми или молочнокислыми.

При периодическом процессе брожения в качестве засевных дрожжей используются зрелые дрожжи из очередной дрожжанки перед спуском ее содержимого в бродильный чан.

Разведение дрожжей из чистой культуры, как правило, применяется в начале производственного сезона, после длительного перестоя или при инфицировании производственных дрожжей.

1.4.1. Разведение дрожжей из чистой культурыЧистую культуру дрожжей получают из музея чистых культур ВНИИ пищевой

биотехнологии по заявкам спиртовых заводов. При переработке крахмалистого сырья могут быть использованы следующие расы дрожжей: ХII, М, II, К и другие. Наиболее часто

33

используемыми являются расы ХII, М. Кроме того, за счет селекционной работы, была получена термотолерантная раса У-717, обладающая глюкоамилазной активностью и обеспечивающая нормальный процесс брожения при повышенных температурах (до 35°С).

Чистая культура дрожжей выращивается на сусле - агаре или желатине и поставляется заводу в пробирках, закрытых ватными пробками.

Срок годности чистых культур составляет два месяца при условии хранения в сухом месте при температуре 8-10°С.

Размножение чистой культуры дрожжей осуществляется путем последовательных пересевов с доведением объема среды до объема производственной дрожжанки. Все операции по разведению чистой культуры дрожжей должны проводиться в отдельном помещении, при закрытых дверях и окнах с соблюдением микробиологической чистоты.

Для разведения дрожжей в начале производства используется сусло, приготовление из ржаной или, пшеничной муки и воды, причем на 1 кг муки берется 5 литров воды. Мука смешивается с водой при температуре 35° - 39°С и суспензией бактериальной a - амилазы из расчета 3-4 ед. АС на 1 г условного крахмала сырья. Смесь нагревается при постоянном перемешивании до 85-90°C и выдерживается при этой температуре в течение 1 часа, затем охлаждается до температуры 56-57°С, после чего к суспензии добавляют глюкоамилазу из расчета 12-15 ед. ГлС на 1 г условного крахмала сырья. При температуре 56-57°С сусло осахаривается 2-3 часа. Конец осахаривания определяется по йодной пробе. Осахаренное сусло фильтруете через плотную ткань. Концентрация сусла должна быть в пределах 10-12 % сухих веществ. Готовое сусло разливают по 0,5 л в литровые колбы, закрывают ватными пробками, обертывают плотной бумагой и стерилизуют в автоклаве при 0,05 МПа в течение 30 мин.

При отсутствии автоклава стерилизацию сусла можно осуществить на плитке, доведя содержимое колбы до кипения и прокипятив его в течение 20 мин. На следующий день операция повторяется! Фильтрованное сусло используется на 1-ой стадии разведения, т. е. пробирка передается в колбу с 0,5 л сусла и сбраживается при температуре 30°С.

Через 20-22 часа бродящее сусло переливают в бутыль с 5 л стерильного нефильтрованного сусла, которое готовится по вышеописанному способу, за исключением фильтрования. Сусло должно подкисляться до 0,7-0,8°.

Стерилизация сусла в бутыли проводится в маточнике с кипящей водой. Простерилизованное сусло должно использоваться немедленно. Приготовления сусла в маточнике и дрожжанке аналогично способу приготовления его для бутыли. На стадии приготовления сусла в дрожжанке рекомендуется перед стерилизацией сусла вводить дополнительное минеральное питание в виде карбамида из расчета 500-700 г на 1 м3 сусла. Стерилизация сусла проводится при 80-85°С в течение 20-30 мин.

Если разведение чистой культуры дрожжей проводится на работающем заводе, то на первых двух стадиях разведения (колба-бутыль) используется дрожжевое сусло, отбираемое после дополнительного осахаривания, а на стадии маточник - дрожжанка - готовое дрожжевое сусло (подкисленное, с введением дополнительного питания).

1.4.2. Производственные дрожжиСусло для дрожжей получают по схеме механико-ферментативной обработки сырья с

использованием по возможности в этот период доброкачественного малокожурного сырья – пшеницы, ржи или их смеси.

Концентрация сусла в осахаривателе должна быть не менее 17% по сахаромеру.Для заполнения дрожжанок отбирают сусло из испарителя - осахаривателя после

внесения в него увеличенного количества препарата глюкоамилазы из расчета дозировки 9 ед. ГлС на 1 г условного крахмала.

Сусло для осахаривания выдерживается в течение 2–3 ч при температуре 56-58°С (проба фильтрата сусла на йод должна иметь желтое окрашивание), после чего пастеризуется при 85°С 20 мин, охлаждается до температуры 50-52°С и подкисляется серной кислотой до

34

рН 3,8-3,6.В качестве дополнительно питания для дрожжей в сусло перед пастеризацией

вносится карбамид из расчета дозировки 500-700 г на 1 м3 сусла, причем его расход уточняется в зависимости от ассортимента перерабатываемого сырья.

Карбамид вносится в растворенном виде в соотношении с водой 1:10 с учетом объема сусла, находящегося в дрожжанке.

После тщательного размешивания и охлаждения до температуры 30°С в сусло задаются засевные дрожжи в количестве 10-12% по объему сусла, затем оно охлаждается до температуры складки 18-22°С и оставляется на брожение. Продолжительность брожения составляет 18-24 ч и регулируется температурой складки. Температуру бродящей массы поддерживают в пределах 23 - 30 °С, но она не должна повышаться выше 30°С.

Дрожжи считаются готовыми, когда концентрация сухих веществ в сбраживаемой среде составляет 1/3 от их исходного содержания, и при этом должна быть соблюдена чистота брожения; нарастание кислотности в производственных дрожжах не допускается.

Содержание дрожжевых клеток в зрелых дрожжах должно быть не менее 90-100 млн/мл, мертвых клеток не более 1%, упитанность (по окраске с йодом) должна быть удовлетворительной.

Если микроскопический контроль показывает стабильное ухудшение состояния дрожжей, несмотря на точное соблюдение технологического режима юс приготовления, необходимо заменить производственные дрожжи, осуществив разведение чистой культуры из пробирки.

При незначительном инфицировании производственных дрожжей производится их очистка серной кислотой.

При наличии инфекции зрелые дрожжи отбирают из дрожжанки в маточник, где подкисляют их серной кислотой до рН 2,0 и выдерживают 30-40 мин. После очистки засевные дрожжи из маточника передают в дрожжанку, где заранее готовят дрожжевое сусло, кислотность которого должна быть на 0,1-0,2° ниже по сравнению с обычной.

Объем засевных дрожжей после очистки должен быть не менее 12-15%. Температура складки 22-24°с. Время созревания дрожжей после очистки может быть увеличена на 2 – 6 часов.

Вопросы для самопроверки по теме1. Назовите расы дрожжей спиртового производства.2. Характеристика и способ получения чистой культуры дрожжей.3. Условия получения естественно – чистой культуры дрожжей.4. Условия получения процветающих дрожжей.

Тесты по теме1. Условия культивирования дрожжей:а) аэробные; б) анаэробные2. Концентрация качества в производстве засевных дрожжей: млн/мл:а) 10; б) 50; в) 150.3. Объем засевных дрожжей в % от объема сусла:а) 15; б) 40; в) 100.

1.5. Брожение

Процесс сбраживания осуществляется в бродильных чанах периодическим способом, при котором в каждый бродильный чан подаются одновременно с суслом производственные дрожжи, и после заполнения чана в нем происходит процесс брожения до полного

35

завершения.Порядок заполнения бродильного отделения следующий.После подготовки бродильного аппарата к приему сусла в него начинается приток

осахаренного сусла и одновременно спускаются зрелые дрожжи из дрожжанок. Расход дрожжей составляет 8 – 10% от объема сбраживаемого сусла. Продолжительность брожения составляет 72 часа.

По окончанию сбраживания готовая бражка перекачивается насосом в передаточный аппарат, откуда с помощью насоса подается в брагоректификационное отделение.

1.5.1. Показатели зрелой бражки и выход спиртаПри работе по схеме механико-ферментативной подготовки сырья к сбраживанию

под действием комплекса амилолитических ферментов препарата Амилосубтилина Г3Х происходит более глубокий гидролиз и разрушение крахмала и частично некрахмалистых углеводов зерна. В этой связи в сусле накапливается большее количество несбраживаемых растворимых веществ, что отражается на увеличении показателей видимой плотности (отбора) и содержании остаточных углеводов в зрелой бражке.

При механико-ферментативном способе обработки сырья не следует ориентироваться на относительную величину видимой плотности (отброд) и этот показатель использовать при оперативном контроле за ходом сбраживания сусла в бродильном аппарате.

Процесс брожения оценивается только по содержанию несброженных углеводов в зрелой бражке.

Допустимый норматив содержания растворимых несброженных углеводов при переработке ржи, ячменя (не менее 80% в смеси), а также пенящейся пшеницы составляет 0,45-0,65 г/100 мл бражки.

Другие показатели зрелой бражки (кислотность, содержание нерастворенного крахмала) – в пределах действующих норм.

Концентрация сусла поддерживается в таких пределах, чтобы содержание спирта составляло 8,5-9,0% по объему. При переработке остродефектного сырья выход спирта устанавливается по результатам анализа и опытного сбраживания проб, проведенных арбитражной лабораторией ВНИИ пищевой биотехнологии.

1.5.2. Ненормальности в бродильном отделенииЗаключительным процессом биотехнологии производства спирта является

сбраживание сусла. На этом этапе не только проявляются все ранее допущенные ошибки, но могут сильно снизить выход спирта следующие ненормальности, возникающие в бродильном отделении.

1.5.2.1. Перегрев бражки при броженииПовышение температуры выше 30°С приводит к развитию инфекции, нарастанию

кислотности, понижению активности дрожжей, увеличению потерь спирта от его испарения и количества несброженных сахаров. Это происходит от высокой температуры охлаждающей воды, недостаточной поверхности охлаждения холодильников. Причины перегрева следует срочно устранить, чтобы не допустить больших потерь спирта.

1.5.2.2. Ненормальное размещение змеевиковЗаключается в том, что нижнее витки высокого подняты. При этом первые заторы,

сливаемые в бродильный чан с большим количеством дрожжей, начинают сильно бродить и перегреваются, не подвергаюсь охлаждению. Для устранения этого недостатка следует несколько понизить температуру складки первых заторов на величину, устанавливаемую опытным путем.

36

1.5.2.3. Повышенное нарастание кислотности при броженииПричинами нарастания кислотности, как указывалось ранее, являются ошибки и

ненормальности, возникающие на всех предшествующих технологических операциях:неудовлетворительная очистка и подготовка сырья;неудовлетворительное качество солода;неравномерное развитие сырья;ошибка в переработке дефектного сырья;нарушение режима осахаривания;слабые и инфицированные дрожжи;нарушение санитарного режима и возникновение очагов инфекции; отсутствие систематической проверки правильности показаний всех контрольно-

измерительных приборов (термометров, ротаметров, лабораторных весов и гирь) и ошибки при изготовлении реактивов.

При работе в бродильном отделении нарастание кислотности в бражке в частности происходит вследствие нарушения температурного режима брожения.

Согласно технологической инструкции сбраживание картофельно-зернового сусла должно происходить при следующих температурах (°С):

При 2-х суточ- При 3-х суточном ном брожении брожении

Складка сусла с дрожжами 23–25 18–20Главное брожение 30 29–30Дображивание 27–28 27–28

Эти температуры сбраживания сусла являются оптимальными и всякое их нарушение способствует развитию инфекции вследствие ослабления жизнедеятельности дрожжей, подавляющих развитие вредных микроорганизмов.

Особенно важно соблюдать температуру дображивания в пределах 27,5–28°С, когда происходит доосахаривание декстринов. Скорость сбраживания мальтозы, образующейся при доосахаривании декстринов, должна равняться скорости осахаривания декстринов. В этом случае дрожжи не будут ослабляться голоданием и количество несброженных сахаров будет минимальным (не более 0,2–0,3 г/100 мл).

Сусло, приготовленное с помощью ферментных препаратов вместо солода, складывается при температуре 26–27°С с целью интенсификации осахаривания в процессе брожения, которое вначале происходит медленно по сравнению с солодом, но заканчивается быстрее и глубже.

Возникновение очагов инфекции в бродильном чане – результат плохой мойки, очистки и дезинфекции, как самого чана, так и продуктовых коммуникаций. Необходимо усилить контроль за выполнением правил мойки, дезинфекции, пропаривания чанов и продуктовых коммуникаций, предусмотренных технологическими инструкциями. При устойчивом нарастании кислотности выявление очагов инфекции следует производить биохимическим методом (по Забродскому).

1.5.2.4. Покровное брожение Возникает при переработке толстокожурного сырья (овес, ячмень, просо) без

предварительной подработки (обрушивания) или, когда нарушается допускаемое соотношение в бродильном чане смеси с картофелем или тонкокожурным зерном (на 100 кг толстокожурного зерна следует брать не менее 10 кг тонкокожурного или 30 кг картофеля).

При покровном брожении под слоем всплываемой кожуры резко повышается температура (до 35 и даже 40°С) и происходит интенсивное развитие инфекции и нарастание кислотности.

Извлечение спирта из бражки с большим содержанием шелухи крайне затруднено,

37

связано с большим расходом воды и часто приводит к засорению колонны и дефлегматора БРУ.

В итоге резко снижается выход спирта из переработанного сырья.

1.5.2.5. Повышение вязкостиВязкость сусла, как правило, повышается при переработке ржи и некоторых сортов

ячменя. Из-за малой подвижности сусла возникают местные перегревы, приводящие к повышению кислотности и потерям спирта. Меры предупреждения: применять смесь солодов (из ячменя, овса и проса), для приготовления солода рожь перерабатывать только в смеси с картофелем, кукурузой и просом.

Для освежения бражки при высокой концентрации сусла (свыше 17%) и первого споласкивания бродильного чана при сгонке бражки в бражной резервуар нельзя пользоваться инфицированной водой. Во избежание нарастания кислотности для этих целей следует использовать только чистую воду, желательно из артезианской скважины.

1.5.2.6. Перестой бражкиВ результате аварийных простоев завода возникает перестой отбродившей бражки. В

этих случаях, при наличии запаса холодной воды и кратковременного простоя (до 2-х сут.) в бродильных чанах следует понизить температуру до 15–16°С.

При более длительных простоях и отсутствии холодной воды во избежание потерь от закисания в готовую бражку задают 40% формалина из расчета 120 см3 на 1 м3 бражки, предварительно разбавленного восьмикратным количеством воды при энергичном размешивании.

На некоторых заводах отсутствует полная изоляция помещений зерноочистительного и подработочных цехов от солодовенного, заторного, дрожжевого и бродильного. Распространение пыли по заводу вызывает инфекцию полупродуктов на всех технологических операциях и проявляется в сверхнормативном нарастании кислотности бражки. Транспортеры, подающие зерно в замочные чаны и предразварник, должны быть герметически закрыты и подключены к системе аспирации. За надежной работой аспирационной системы должен осуществляться систематический контроль.

1.5.2.7. Повышенные недоброды зрелой бражкиВидимый отброд бражки по показаниям сахарометра в процентах (градусах) не

отражает полноты сбраживания всех сахаров, определяемых химическим анализом в лаборатории, но для оперативного анализа на рабочем месте он необходим.

Величина видимого отброда при нормальном качестве сырья зависит от видов и культур перерабатываемого сырья и должна быть не выше следующих величин:

Картофельное сусло +0,4–0,62Ячменное +1,0–1,2Ржаное +1,1–1,3Овсяное +0,9–1,1Просяное +0,2–0Кукурузное –0,4–0,2

В смешанном сусле видимые отброды, определяемые сахарометром, не должны превышать средневзвешенных величин. Сверхнормативные отброды зрелой бражки происходят по следующим причинам.

Высокая кислотность бражки, образующаяся вследствие инфицирования, понижает рН до величины, при которой инактивируется амилаза солода. Особенно это проявляется при дображивании. При величине рН 4,2 амилаза не обнаруживается и доосахаривание

38

декстринов прекращается. Нарастание кислотности всегда приводит к большим потерям. Однако при осахаривании микробными ферментами глюкоамилазы сохраняет свою активность и при низких рН – 4,2.

1.5.2.8. Выявление очагов инфекции и их устранениеВ спиртовом производстве увеличение кислотности в среде за счет

жизнедеятельности дрожжей на 0,2° считается нормальным. Увеличение кислотности больше, чем на 0,2°, происходит за счет жизнедеятельности посторонних микроорганизмов. Значительное повышение кислотности бражки (на 1–2°) отрицательно сказывается на жизнедеятельности дрожжей и амилазы солода. При этом, чем выше кислотность, тем быстрее инактивируется амилаза, и тем больше несброженных декстринов остается в бражке.

Практикой спиртовых заводов установлено, что при повышении кислотности зрелой бражки на каждые 0,1° отброд (видимая плотность) увеличивается в среднем на 0,2%, что приводит к снижению выхода спирта на 0,1% [3].

Поэтому борьбе с нарастанием кислотности в спиртовом производстве уделяется особое внимание.

Борьба с нарастанием кислотности в бражке может быть эффективной, если выявлены очаги инфекции и проведены мероприятия по их устранению.

Для этого применяется биологический метод, разработанный А. Г. Забродским. Методика контроля цехов основана на проведении лабораторного брожения в двух пробах и определении нарастания кислотности в отбродившем сусле, свидетельствующем о наличии кислотообразующих бактерий.

В контрольной пробе брожение ведется на стерильном сусле. Методика пробного брожения приведена в инструкции. Схема проведения пробных брожений – единая для всех отделений заводов.

Последовательная проверка биологическим способом возможных мест возникновения очагов инфекции по всем цехам длительна, поэтому рекомендуется ее проводить одновременно по основным аппаратам и узлам схемы движения продукта.

При выявлении очаг инфекции должен быть немедленно устранен (проведена внеплановая дезинфекция оборудования, трубопроводов, ужесточены режимы технохимконтроля за процессом и т. д.).

Повышенная концентрация сусла может явиться причиной замедленного сбраживания. Концентрация зернового сусла не должна превышать 18–18,5%, а картофельного – 19–19,5%.

При неравномерном заполнении бродильных чанов не следует сливать сусло в незаполненный чан, где бражка уже отбродила ниже 8–10%.

Количество дрожжей, задаваемое в бродильный чан, должно быть не менее 3,5–4% вместимости чана. Только при таком количестве дрожжи подавляют развитие кислотообразующих микроорганизмов.

При переработке дефектного сырья – гнилого картофеля или зерна – необходимо концентрацию сусла понизить на 2– 3% против нормы для здорового сырья. При сильном разложении картофеля концентрацию сусла следует понизить до 10– 12%. Рожь, зараженную спорыньей, следует перерабатывать с нормальным сырьем в количестве не более 20–25%.

Горькополынное сырье также следует перерабатывать в смеси со здоровым сырьем в том же соотношении.

1.5.2.9. Пенистое брожениеПенистое брожение возникает по следующим причинам:1. Использование молодых, энергичных дрожжей.Способ устранения: повысить концентрацию дрожжевого сусла до 19–20%; в

нескольких генерациях повысить кислотность, добавляя к каждой генерации не более 0,1–0,2°; усилить степень выбраживания дрожжей до 1/4 начальной концентрации; объем

39

дрожжевой матки увеличить до 1/4 объема дрожжевого затора;2. Переработка картофеля с повышенным содержанием азотистых растворимых

веществ.Способ устранения: повысить давление в разварниках и осуществить «крепкое»

разваривание. Кроме того, готовить сусло из смешанного сырья (картофель + зерно) и применять для осахаривания смесь солодов, в том числе 1/3 просяного;

3. Неправильный залив сусла в бродильный чан.Нельзя заливать свежее сусло в бродильный чан, когда там наступило главное

брожение, регулируя начало брожения (задерживания его) снижением температуры складки сусла.

Если необходимо срочно прекратить пенистое брожение и не допускать переполнения бродильного чана, следует применять такие пеногасители, которые не могли бы испортить спирт. Для этих целей на заводе всегда должен быть в запасе соабсток, фуксы или пеногаситель, изготовленный из смеси говяжьего сала с серной кислотой (1 кг говяжьего сала нагревают до 50°С и в него постепенно, при постоянном размешивании осторожно добавляют 1 кг серной кислоты).

Кроме того, в настоящее время применяют олеиновую кислоту (ГОСТ 7580 или ГОСТ 10475) или подсолнечное нерафинированное масло II сорта (ГОСТ 1129). Ориентировочный расход пеногасителя 4–5 кг/1000 дал спирта. Характеристика пеногасителей и способы их приготовления приведены в приложении 8 см. [2].

1.5.2.10. Потери спирта с диоксидом углеродаПотери спирта с диоксидом углерода, могут быть значительными, если отсутствует

контроль за технической исправностью спиртоловушек и эффективностью их работы.Если количество уловленного спирта составляет менее 0,33– 0,44% от всего спирта,

содержащегося в бражке, то следует проверить все контактные устройства непрерывно-действующих ловушек, а именно: нет ли в них шелухи от переброса бражки и в достаточном ли количестве поступает вода. Выявленные ненормальности следует устранить.

При нормально работающей ловушке с колпачковыми тарелками или кольцами Рашига содержание спирта в промывной воде достигает 3–4% об.

1.5.2.11. Повреждения бродильных чановСмятие и взрывы бродильных чанов являются следствием отсутствия или

неисправного состояния предохранительных клапанов и возникают при пропаривании или после него. Эти случаи всегда наносят серьезный ущерб заводу и обслуживающему персоналу.

Для их предотвращения каждый бродильный чан должен быть оснащен гидравлическим предохранителем, исправность и нормальное заполнение водой которого следует обязательно проверять.

1.5.2. Технологические показатели броженияОсновными показателями процесса брожения являются: нарастание кислотности,

количество несброженных углеводов и содержание спирта в зрелой бражке.Нарастание кислотности в зрелой бражке при нормальных условиях ведения

производства не должно превышать 0,15-0,20°. Содержание несброженных растворимых углеводов при работе: отличной - 0,25 г/100 мл, хорошей - 0,35 г/100 мл, удовлетворительной - 0,45 г/100 мл. Количество нерастворенного крахмала может колебаться от 0,03 до 0,2%. Содержание спирта должно быть на уровне 88,5%. В процессе брожения проводят определение концентрации сухих веществ в фильтрате бражки по сахариметру.

Видимая плотность зрелой бражки по показаниям сахариметра составляет (%):

40

Периодическая схема Непрерывная схемаразваривания разваривания

Для картофеля +0,4 +0,2кукурузы -0,2 -0,4проса 0 -0,2пшеница +0,7 0ржи +1,3 +0,7ячменя +1,2 +0,7овса и гречихи +1,1 +0,9

Вопросы для самопроверки по теме1. Меры устранения перегрева бражки.2. Меры по устранению повышенной клейкости.3. Меры по снижению недоброда зрелой бражки.4. Меры по устранению инфекции в бродильном отделении.5. Технологические процессы брожения.

Тесты по теме1. Допускаемое нарастание кислотности при брожении, °:а) 0; б) 0,2; в) 0,3.2. Содержание несброженных углеводов в зрелой бражке на отлично, г/100 мл.:а) 0,5; б) 0,4; в) 0,3.3. Содержание спирта в зрелой бражке, % об.:а) 10; б) 8,5; в) 7,0.

1.6. Расчет продуктов для получения спирта при механико-

ферментативной обработке зернового сырья с использованием

ферментативных препаратов

Исходные данные:- производительность по условному спирту - сырцу 3000 дал/сутки;- очищенное от примесей сырье: пшеница, крахмалистостью 52,3% с массовой долей

влаги 14,5%;- степень измельчения пшеницы: не менее 80-85% проход частиц через сито 1 мм,

остаток на сите 3 мм не допускается;- используемые ферментные препараты:Амилосубтилин Г3Х (массовая доля сухих веществ 92%, амилолитическая активность

АС 1000 ед./г, расход по АС - 2 ед./г условного крахмала).Глюкаваморин Г3Х (массовая доля сухих веществ 92%, глюкоамилазная активность

ГлС 330 ед./г, расход по ГлС - 6,2 ед./г условного крахмала).Выход спирта из 1 т условного крахмала пшеницы:

дал,где: 65,7 - нормативный выход спирта из 1 т условного крахмала пшеницы при непрерывной схеме, дал; 0,7 - надбавка к выходу спирта из I т переработанного крахмала при замене солода ферментными препаратами, дал.

Примерный расчет производится на 100 дал спирта:

41

КрахмалОбщий расход крахмала для получения 100 дал спирта:

кг,

где: 66,4 - нормативный выход из 1 т условного крахмала пшеницы, дал.

ЗерноРасход пшеницы для получения 100 дал спирта:

кг,

где: 52,3 - условная крахмалистость пшеницы, % (по статистическим данным).

Состав пшеницы

Наименование % кг Сухие вещества: а) сбраживаемые 52,30 1506,0 б) не сбраживаемые 33,13 956,4

Всего сухих веществ 85,50 2462,4 Вода 14,50 417,6

Итого 100,0 2880,0

ЗамесПринимаем гидромодуль смеси равным 3.Расход теплой воды, поступающей на приготовление замеса в смеситель:

кг.На приготовление замеса используется отработавшая теплая вода от дефлегматоров,

температура замеса 50-55°С.Расход ферментного препарата Амилосубтилин Г3Х для разжижения замеса в

смесителе:

кг,

где: 2,0 - единицы АС, требующиеся для разжижения 1 г условного крахмала; 1506 - количество условного крахмала, кг; 1000 - коэффициент пересчета кг в г; 1000 - амилолитическая активность препарата Амилосубтилин Г3Х, ед./г.

При дозировании препарат разбавляется питьевой водой в соотношении 1:10, т.е. до 35 л.

Общее количество замеса в смесителе составляет: кг.Сухих веществ в замесе содержится:

,

где: 0,92 - содержание сухих веществ в Амилосубтилине Г3Х, в долях единицы

Теплоемкость замеса:

42

кДж/кг.град,где Сс.в. - удельная теплоемкость сухого вещества зерна, для крахмала Сс.в. = 1,5 кДж/кг. град; Своды - удельная теплоемкость воды, равна 4,2 кДж/кг.град.

Ферментативная обработка (1-ая ступень)Расход острого греющего пара давлением 0,6 МПа для нагрева замеса в контактной

головке перед аппаратом ферментативной обработки I ступени от температуры 51 до 70,5°С:

кг,

где: 2767 - теплосодержание пара при давлении 0,6 МПа, кДж/кг; 295,17 - теплосодержание-пара при температуре 70,5°С, кДж/кг.

Количество массы, выходящей из аппарата ферментативной обработки I ступени: кг.

Ферментативно-тепловая обработка (2-ая ступень)Расход острого греющего пара давлением 0,6 МПа на нагрев крахмалистой массы в

аппарате ферментативной обработки II ступени от температуры 70,5 до 93°С:

кг,

где: 389,37 - теплосодержание конденсата пара при температуре 93°С.

Количество крахмалистой массы, выходящей из аппарата ферментативной обработки II ступени: кг.

Расход острого греющего пара давлением 0,6 МПа, поступающего в контактную головку, для стерилизации массы при температуре 105°С:

кг,

где: 439,6 - теплосодержание конденсата пара при температуре 105 С, кДж/кг.

Количество стерилизованной массы, выходящей из трубчатого стерилизатора и поступающей в паросепаратор: кг.

Удельный расход острого греющего пара на ферментативно - тепловую обработку крахмалистой массы (по массе зерна):

.

Вакуумохлаждение крахмалистой массы до температуры осахариванияКоличество вторичного пара, образующегося в испарителе - осахаривателе при

перепаде температуры с 109 до 58°С:

кг,

где: 2359,8 - теплота парообразования при 58°С, кДж/кг.

43

Объем выделяющегося пара в испарителе: м3 , где: 8,45 - объем 1 кг вторичного пара при температуре 58°С, м3.

Расход воды на конденсатор:

кг,

где: 2608,6 - теплосодержание пара при 58°С, кДж/кг;45 и 24 -температура отходящей и поступавшей воды на конденсатор, соответственно,

°С.

Количество массы в испарителе - осахаривателе: кг. Осахаривание крахмалистой массыРасход ферментного препарата Глюкаваморин Г3Х для осахаривания крахмалистого

массы в испарителе - осахаривателе:

г кг.

где: 6,2 - единица ГлС, требующиеся для осахаривания 1 г условного крахмала; 1506- количество условного крахмала, кг; 1000- коэффициент пересчета кг в г; 330 - глюкоамилазная активность препарата Глюкаваморин Г3Х. ед./г.

Ферментный препарат Глюкаваморин Г3Х перед применением разводится питьевой водой до объема 300 л.

Всего в испаритель - осахариватель поступает крахмалистой массы и суспензии Глюкаваморина Г3Х: кг.

Нa приготовление производственных дрожжей из испарителя - осахаривателя отбирается 8% сусла, что составляет: кг.

Количество сусла с температурой 58°С, поступающего в теплообменник на охлаждение до температуры складки, составит: кг.

Сбраживание суслаВ бродильное отделение поступает:сусло, охлажденное до температуры складки (24°С), - 10918 кг;производственные дрожжи - 949,4 кг.Всего в бродильное отделение поступит (с учетом промывных вод):

кг,где 0,025 - коэффициент, учитывающий объем промывных вод (расход 2,5% по массе продукта).

Выход диоксида углерода (теоретический) составит:

кг/100 дал,где: 789,3 - масса 100 дал безводного спирта, кг;

0,955 - выход диоксида по отношению к безводному спирту, кг.

Зрелая бражкаВыход зрелой бражки составит: кг.С учетом водно – спиртовой жидкости из спиртоловушки количество зрелой бражки

44

составит:

кг.

Объем зрелой бражки при плотности 1,0126 составит:

л.

Потери спирта с бардой составляют - 0,015% или 0,2% по спирту. Всего спирта в бражке с учетом потерь будет: 100,2 дал или кг.

Концентрация спирта в зрелой бражке с учетом максимальных потерь:

% (об).

Всего бражки поступит на брагоректификацию с учетом разбавления ее водой при споласкивании бродильных аппаратов:

л или кг.

Расчет расхода формалинаНорма расхода формалина составляет - 25 л на 1000 дал спирта или 2,5 л/100 дал.С ферментными препаратами вносится:

с Амилосубтилином Г3Х: л, где: 0,1 – концентрация формалина в

суспензии Амилосубтилина, %;

с Глюкаваморином Г3Х: л, где: 0,5 – концентрация формалина в

суспензии Глюкаваморина Г3Х;всего с ферментными препаратами: л. При плотности формалина 1,0865 кг/л его масса составит кгНедостающее количество формалина кг должно вноситься

непосредственно в сусло через отдельный сборник формалина.

45

Таблица 12Сводная таблица продуктов производства спирта при механико-ферментативной обработке сырья (при производительности завода 3000 дал спирта в сутки)

Наименование продукта

Количество продуктов (полупродуктов), кг

На 100 дал На 3000 далвсего На чан (:23)

1 2 3 41. СырьеПшеница очищенная 2880,0 864000,0 3756,5Ферментные препараты:- Амилосубтилин Г3Х 3,0 90,0 3,9- Глюкаваморин Г3Х 28,3 849,0 3,92. ЗамесПоступает в смеситель:-пшеница 2880,0 86400,0 3756,5- теплая вода (50°С) 8640,0 259200,0 11269,6- разбавленный водой Амилосубтилин Г3Х 35,0 1050,0 45,6

Всего замеса, выходящего из смесителя 11555,0 346650,0 15071,73. Гидроферментативная и ферментативно – тепловая обработкаПоступает на 1 – ю контактную головку:- замес 11555,0 346650,0 15071,7- греющий пар 344,0 10320,0 448,7Всего нагретой массы поступает на ферментативную обработку в аппарат 1 ступени (АФО - 1)

11899,0 356970,0 15520,4

Поступает на ферментативную обработку в аппарат II ступени (АФО - II)- масса 11,899,0 356970,0 15520,4- греющий пар 425,1 12753,0 554,54. СтерилизацияВсего поступает на вторую контактную головку:- масса 12324 369723,0 16074,9- греющий пар 239,9 7197,0 312,9Всего массы поступает в паросепаратор - накопитель

12564,0 376920,0 16387,8

46

1 2 3 45. Охлаждение массы и приготовление сусла в испарителе – осахаривателе- крахмалистая масса из паросепаратора - накопителя

12564,0 376920,0 16387,8

- Глюкаваморин Г3Х (разбавленный) 300,0 9000,0 391,3Выделяется вторичного пара 996,6 29898,0 1299,9Отбирается сусла на охлаждение в теплообменник 949,4 28722,0 1248,86. Охлаждение суслаПоступает сусло на охлаждение в теплообменник 10918,0 330354,0 14371,07. Сбраживание суслаПоступает в бродильное отделение:- сусло (с учетом промывных вод) 11191,0 338805,0 14730,6- дрожжи (с учетом промывных вод) 973,1 29139,0 1269,3

Всего сусла и дрожжей 12164,1 364923,0 15866,08. Зрелая бражка- зрелая бражка (с учетом водно – спиртовой жидкости из спиртоловушки)

11695,6 350868,0 15255,1

- спирт безводный в зрелой бражке (без потерь) 790,8 23724,0 1031,5- диоксид углерода (теоретический выход) 753,8 22614,0 983,2Всего бражки поступает на брагоректификацию с учетом промывных вод при заполаскивании бродильных аппаратов

11752,9 352587,0 15329,9

47

1.7. Нормы технологического режима

Нормы технологического режима составлены для схемы механико-ферментативной обработки сырья (пшеницы) на производительность спиртового завода 1000, 2000, 3000 дал/сутки.

Таблица 13

Наи

мено

вани

е оп

ерац

ии,

стад

ии п

роце

сса,

исх

одно

го

прод

укта

Пол

учае

мый

прод

укт

Скорость подачи перерабатываемого продукта, т/ч ил

м3/ч

Темп

ерат

ура,

° С

Дав

лени

е М

Па

Про

долж

ител

ьнос

ть, ч

При

меча

ния

Суточная производительнос

ть завода, дал

1000 2000 3000

1 2 3 4 5 6 7 8 9Подработка

Подготовление зерна

Измельченное зерно

1,25 2,50 3,75 - - - Степень измельчения зерна: проходит через сито 1 мм 75 – 85%, отсутствие остатка на сите 3 мм

Изготовление замесаСмешивание измельченного зерна с теплой водой и Амилосубтилином Г3Х

Замес 5,02 10,01

15,06

50-55 0,01 0,2-0,3 Используется теплая вода 50-55°С; соотношение зерно: вода, как 1:3

Анализ Амилосубтилина Г3Х

Разбавленная суспензия

0,013

0,026

0,04 12-15 0,01 порцию Сухой препарат, разводимый водой в соотношении 1:10

48

1 2 3 4 5 6 7 8 9Ферментативная обработка в АФО – 1

Нагрев замеса в контактной головке

Нагретая крахмалистая масса

5,17 10,34 15,52 70-75 0,01 Мгновенно

Нагрев осуществляется острым паром в контактной головке, находящейся на циркуляционной линии

Циркуляция и перемешивание массы в АФО - 1

Крахмалистая масса

5,17 10,34 15,52 70-75 0,01 2,0-2,6 В растворенное состояние переходит не менее 80% сухих веществ по сравнению с суслом

Ферментативная обработка в АФО - II

Крахмалистая масса

5,36 10,72 16,07 70-95 0,01 0,5-0,6 Нагрев осуществляется острым паром. В растворенное состояние переходит до 95% сухих веществ

Стерилизация массы с нагревом во – 2 – й контактной головке и выдержка в трубочке и накопителе - выдерживателе

Стерилизованная крахмалистая масса

5,46 10,92 16,39 105 0,12 0,5-0,6 Нагрев осуществляется острым паром

49

1 2 3 4 5 6 7 8 9Вакуум – охлаждение и осахаривание стерилизованной массы

Охлажденная масса

5,03 10,06 15,09 57-58 Разваривани

е

Мгновенно

Осахаренное сусло (без сусла, направленного на приготовление сусла)

4,71 9,42 14,13 57-58 - Непрерывно

Концентрация сусла 17,0-17,5% СВ

Дозировка глюкоамилазы Г3Х

Суспензия ферментного препарата

0,13 0,26 0,39 12-15 - Порционно Сухой препарат разводится в соотношении 1:10

Охлаждение сусла до температуры складки в теплообменнике

Охлажденное сусло

4,71 9,42 14,13 22,24 - Непрерывно

Поверхность теплообменника рассчитывается, исходя из температуры охлаждающей воды

Приготовление производственных дрожжей

Производственные дрожжи

0,41 0,82 1,25 Приготовление периодическое по графику

Объем производственных дрожжей принят не менее 8% от объема бродильного аппарата

Брожение Зрелая бражка

5,13 10,26 15,38 23-30 0,01 72 Продолжительность брожения 72 часа. Периодический процесс

50

1.8. Технологии брагоректификации

1.8.1. Вакуумная брагоректификационная установка системы ВНИИПБТ

Схема установки. Повышение качества, снижение затрат сырья и теплоэнергетических ресурсов на единицу готовой продукции, эффективное использование оборудования являются основными требованиями, обеспечивающими высокую рентабельность предприятия. Решение одной из этих задач осуществлено в предлагаемой брагоректификационной установке системы ВНИИПБТ. Схема установки производительностью 1000 дал/сут представлена на рис. 3.

Рис. 12. Вакуумная брагоректификационная установка системы ВНИИПБТ:1 – БЭК; 2 – пеноловушка; 3 – сепаратор-испаритель; 4–дефлегматор-испаритель; 5–

конденсатор СО2; 6–сепаратор бражки; 7, 26 – дополнительный и основной подогреватель бражки; 8 –основной конденсатор; 9 – дефлегматор ЭК; 10– дополнительный конденсатор

ЭК; 11 – дефлегматор РК; 12 – конденсатор РК; 13 – спиртоловушка; 14 – барометрический конденсатор; 15 – сборник барометрической воды; 16 – вакуум-насос

ВВН-3; 17, 25 – основной и дополнительный насосы для бражки АНВ-125А; 18– насос для лютерной воды X 20/31; 19 – сборник для лютерной воды; 20 – РК; 21 – ЭК; 22 –

аккумуляторная царга; 23 – коллектор бражного дистиллята; 24 – кипятильник ЭК.

Установка состоит из трех колонн: брагоэпюрационной (БЭК), эпюрационной (ЭК), ректификационной (РК); теплообменной аппаратуры; сборных емкостей; насосного хозяйства и системы КИПиА.

Установка работает следующим образом.Бражка насосом 17 подается в дефлегматор ректификационной колонны (РК) 11,

где нагревается теплом от конденсации спиртовых паров колонны 20 до 40–50°С. Из теплообменника 11 бражка поступает в дефлегматор эпюрационной колонны (ЭК) 9, подогревается в нем водно - спиртовыми парами эпюрационной колонны (ЭК) 21 до 50–55°С и переходит в дополнительный подогреватель бражки 7, где температура бражки за счет утилизации теплоты не сконденсировавшихся в дефлегматоре-испарителе 4 водно-

51

спиртовых паров брагоэпюрационной колонны (БЭК) доводится до 60–65°С. Окончательный подогрев бражки до 85–90°С осуществляется в подогревателе бражки 26 (теплообменнике типа «труба в трубе»).

Нагретая бражка из подогревателя 7 поступает в сепаратор 6, освобождается в нем от диоксида углерода и дополнительным насосом 25 перекачивается на верхнюю тарелку БЭК 1. Брагоэпюрационная колонна (БЭК) 1 состоит из 34-х тарелок, восемнадцать из которых расположены в отгонной части колонны, одиннадцать в эпюрирующей и пять над эпюрирующей частью колонны. Последние пять тарелок являются пеноулавливающими. Эпюрирующая и отгонная части колонны 1 разграничены между собой цилиндрической обечайкой с патрубком для отбора эпюрированных водно-спиртовых паров.

В эпюрирующей части колонны из бражки отгоняется часть спирта с сопутствующими этиловому спирту головными и промежуточными примесями, который в виде парового потока поступает в межтрубное пространство дефлегматора испарителя 4, конденсируется и поступает в коллектор бражного дистиллята 23. Не сконденсировавшаяся часть парового потока поступает в дополнительный подогреватель бражки 7, который подогревает бражку до 60–65°С. Не сконденсировавшиеся пары из подогревателя 7 поступают в конденсатор 5, который связан воздушной коммуникацией с сепаратором бражки 6. Дистиллят из подогревателя 7 и 5 поступает в коллектор бражного дистиллята 23.

Эпюрированная бражка переходит в отгонную часть колонны (БЭК) 1, где из бражки полностью отгоняется спирт.

Барда из колонны 1 отводится в подогреватель 26, где отдает теплоту бражке. Охлажденная до 70–75°С барда из теплообменника 26 отводится для утилизации в цех кормовых дрожжей.

Эпюрированные водно - спиртовые пары из колонны 1 через пеноловушку 2 поступают в кипятильник ЭК 24, обогревая при этом эпюрационную колонну 7. Конденсат эпюрированных паров из кипятильника 24 направляется на 10-ю или 15-ю тарелки колонны 21. Бражной дистиллят из коллектора 23 поступает на 20-ю или 25-ю тарелки колонны 21. Ввод острого пара в колонну 1 производится через барботер. Колонна 1 работает при давлении 30–140 кПа.

Эпюрационная колонна 21 содержит в себе 39 многоколпачковых тарелок, из которых 20–25 тарелок предназначены для вываривания, 6–11 –для гидроселекции и 8 – для концентрирования примесей.

Колонна 21 обогревается через выносной кипятильник 24. Отбор промежуточных примесей из колонны 21 производится из аккумуляторной царги 22, расположенной между гидроселекционной и концентрационной частями колонны. Колонна 21 снабжена дефлегматором 9, основным конденсатором 8 и дополнительным конденсатором 10. Работает колонна при давлении 50–65 кПа. Конденсат из дефлегматора 9 и избыток дистиллята из конденсаторов 8, 10 и спиртоловушки 13 возвращаются на верхнюю тарелку колонны 21 для орошения флегмой.

Лютерная вода поступает в колонну 21 через аккумуляторную царгу 22. Промежуточные примеси из аккумуляторной царги отбираются по мере их накопления и выводятся из колонны 21.

Эпюрат из колонны 21 поступает на 16-ю тарелку ректификационной колонны 20.Колонна 20 состоит из 81 многоколпачковых тарелок, 16 из которых работают на

отгонку спирта, 10–15 тарелок – на пастеризацию спирта и 65 тарелок – на укрепление спирта. Колонна 20 снабжена дефлегматором 11, конденсатором 12 и сборником барометрической воды 15. Обогрев колонны 20 производится паром лютерной воды, образующимся в сепараторе 3, за счет теплоты от конденсации водно-спиртовых паров БЭК 1, поступающих в испаритель 4.

Невыделенные в эпюрационной колонне промежуточные примеси концентрируются в нижней части ректификационной колонны 20 и отводятся с 7–10-й

52

тарелок из паровой фазы. Колонна 20 орошается флегмой из дефлегматора 11 и конденсаторов 12, 13.

Отбор ректификованного спирта производится с 62–65-й или с 72–75-й тарелок РК 20

Лютерная вода из колонны 20 поступает в сборник 19, откуда насосом 18 перекачивается в сепаратор-испаритель 3, а далее – в дефлегматор-испаритель 4.

Отбор головной фракции этилового спирта производится из дополнительного конденсатора ЭК 10 в сборник головной фракции (на схеме не показан).

Ректификационная колонна (РК) 20 работает при остаточном давлении 50–75 кПа.Вакуум в колоннах 21 и 20 создается вакуум-насосом 16. Кроме вакуум-насоса в

вакуумную систему входит барометрический конденсатор 14, где в качестве абсорбера используется десятитарельчатая царга с многоколпачковыми тарелками. Откачка газов из колонн (ЭК) 21, (РК) 20, теплообменников 8, 9, 10, 11, 12, 13 осуществляется через общую воздушную коммуникацию в барометрический конденсатор 14 и далее в вакуум-насос 16. Вода, поступающая на орошение в барометрический конденсатор 14, отводится в сборник барометрической воды 15.

Эффективность установки. Высокое качество спирта достигается следующими технологическими приемами:

вводом питания в эпюрационную колонну в две точки: бражного дистиллята – на 25-ю и конденсата эпюрированных водно-спиртовых паров на 10-ю тарелку, где эпюрация бражного дистиллята протекает с более высоким удельным расходом пара;

гидроселекцией примесей в эпюрационной колонне и выводом компонентов сивушного масла до стадии ректификации;

развитием зоны пастеризации в ректификационной колонне, что позволяет доочистить спирт от головных примесей и метанола.

Технологическая характеристикаРасход пара, кг/дал 30-40Расход воды, м3/дал 0,35-0,4Расход электроэнергии, кВт- ч/дал 0,3-0,35Выход ректификованного спирта, % 96,7-97,5

Вакуумная БРУ потребляет пара на 50% меньше, чем установка косвенно-прямоточного действия и на 25% меньше, чем косвенного действия.

1.8.2. Брагоректификационная установка косвенно-прямоточного действия с гидроселекцией примесей спирта

Особенность установки состоит в том, что компоненты сивушного масла выделяются из эпюрационной колонны, т. е. до стадии ректификации. Высшие спирты выделяются с помощью гидроселекционной воды, вводимой в эпюрационную колонну.

Схема установки. Установка (рис. 4) работает следующим образом. Бражка насосом подается в подогреватель бражки, нагревается в нем водно-спиртовыми парами, поступающими из бражной колонны 1, до 70 – 75°С, и направляется в сепаратор, где от нее отделяется диоксид углерода. Отсепарированная бражка подается в бражную колонну, где из нее извлекается этиловый спирт вместе с примесями по аналогии с установками косвенно-прямоточного действия. Питание эпюрационной колонны 2 осуществляется бражным дистиллятом, а ее обогрев – эпюрированными водно-спиртовыми парами.

На 8 – 10-ю (считая сверху) тарелки эпюрационной колонны 2 подается лютерная или умягченная гидроселекционная вода в количестве, необходимом для доведения крепости эпюрата до 15 – 20% об. Под действием низкой крепости спирта на тарелках выварной части эпюрационной колонны происходит отгонка компонентов сивушного

53

масла, которые, перемещаясь с паровым потоком вверх по колонне, задерживаются крепким спиртом. Наличие 8 – 10 концентрационных тарелок обусловливает образование зоны концентрирования высших спиртов между 30-й и 32-й тарелками колонны. Отбираемая из зоны концентрирования сивушная эмульсия направляется через ротаметр на тарелку питания сивушной колонны. Выделенные при эпюрации и гидроселекции головные примеси концентрируются на 8 – 10 верхних тарелках эпюрационной колонны и в виде головной фракции выводятся из конденсатора колонны.

54

Рис. 3. Брагоректификационная установка косвенно-прямоточного действия:1, 10, 13– колонны, соответственно браго-эпюрационная, эпюрационная и

ректификационная; 2 – цилиндрическая обечайка; 3, 8, 12, 15 – конденсаторы соответственно сепаратора СО2, бражной, эпюрационной и ректификационной колонн; 4 –

сепаратор СО2; 5 – водяная секция подогревателя бражки; 6– подогреватель бражки; 7 – пеноловушка; 9 – спиртоловушка; 11, 14–дефлегматоры, соответственно эпюрационной и

ректификационной колонн; 16, 20, 22–холодильники, соответственно паров сивушного масла, спирта и головной фракции этилового спирта; 17 – декантатор сивушного масла,

18, 19 – эпруветки, соответственно спиртовая и головной фракции этилового спирта; 21 – ротаметр; 23 – гидравлический затвор; 24 – насос; 25 – сборник водно-спиртовой

жидкости; 26 – бардорегулятор; 27–вакуумпрерыватель.

Освобожденный от большей части пропилового спирта и практически полностью от изобутилового, изоамилового спиртов и головных примесей эпюрат поступает на тарелку питания ректификационной колонны 3, в которой за счет развитой зоны пастеризации происходит очистка спирта от метанола. Отбор ректификованного спирта при этом осуществляется с 14 – 16-й (считая сверху) тарелок колонны. Часть компонентов сивушного масла, не выделившаяся при гидроселекции, отводится из паровой фазы с 7-й, 9-й и 11-й нижних тарелок ректификационной колонны 3 и направляется через конденсатор паров сивушного масла на тарелку питания сивушной колонны 4. Непастеризованный спирт через ротаметр поступает на очистку на одну из верхних тарелок эпюрационной колонны. Сивушное масло отбирается из аккумуляторной царги сивушной колонны.

Этиловый спирт, поступивший с погонами в сивушную колонну, отводится из делителя потока флегмы дефлегматора и конденсатора по самостоятельным коммуникациям через ротаметры соответственно на тарелку питания ректификационной колонны и одну из верхних тарелок эпюрационной колонны.

Направленное выделение примесей в эпюрационной колонне за счет применения гидроселекции способствует более глубокой очистке спирта от летучих соединений и увеличению производительности ректификационной колонны и брагоректификационной установки в целом на 10– 15%.

55

Эффективность установки. При использовании брагоректификационной установки косвенно-прямоточного действия с гидроселекцией примесей спирта по сравнению с установкой косвенно-прямоточного действия повышается качество спирта при одинаковых расходах теплоэнергетических ресурсов.

Технологическая характеристикаРасход пара при наличии сивушной 45–47колонны и выработке спирта«Экстра», кг/далРасход воды, м3/дал 0,4Выход ректификованного спирта, % 96,6–97

1.8.3. Некоторые недостатки в работе БРУНенормальности в работе ректификационных установок периодического действия

(кубовых) в настоящем пособии не рассматриваются, так как в промышленности их осталось всего несколько единиц, а также потому, что все ненормальности и способы их устранения, описанные в разделе о БПУ, в большинстве своем относятся и к ректификационным установкам. По этой же причине не рассматривается ненормальности в работе РУ непрерывного действия, которые, кроме того, являются общими и для БРУ.

Спирт-ректификат, получаемый из пищевого сырья, используется главным образом для производства водочных изделий и крепления вин, поэтому в этом разделе большое внимание уделяется ненормальностям, возникающим при получении спирта, отвечающего всем требованиям стандарта, как по аналитическим, так и органолептическим показателям, соблюдая при этом нормы расхода энергоресурсов и потерь спирта.

1.8.3.1. Ухудшение качества спирта по аналитическим показателям и меры по их улучшению

Показатель окисляемости зависит от наличия ряда примесей в исходном сырье, плохого качества технологической воды, загрязнения колонн продуктами полимеризации уксусного альдегида и частицами бражки, наличия закиси меди в бражке.

Наличие примесей в исходном сырьеПри переработке мелассы иногда в бражке появляются летучие серосодержащие

примеси, резко ухудшающие качество спирта.При переработке остродефектного крахмалосодержащего сырья резко ухудшаются

аналитические и дегустационные показатели качества спирта-ректификата за счет повышенного содержания эфиров, акролеина и масляного альдегида. Для устранения этого недостатка следует увеличить выварную часть эпюрационной колонны на три-четыре тарелки за счет концентрационной части.

Загрязнение колонн продуктами полимеризации уксусного альдегида и частицами бражки

Высокое содержание альдегидов в ректификованном спирте. Причины возникновения:

большой расход воздуха при дрожжегенерировании на мелассных заводах, вырабатывающих хлебопекарные дрожжи;

большой расход формалина в производстве для антисептирования;нарушение режима отбора газов из конденсаторов и спирто - ловушек БРУ;нарушение отбора непастеризованного спирта при избыточном расходе воды на

дефлегматор ректификационной колонны. Оптимальное содержание в непастеризованном спирте (мг/л): альдегидов – не более 20; сложных эфиров – не более 50. При увеличении

56

содержания этих примесей следует увеличить отбор непастеризованного спирта;попадание в колонны минеральных кислот или щелочей, являющихся

катализаторами окисления спирта во флегме.При большом содержании альдегидов в спирте следует несколько перегревать

конденсаторы. В крайнем случае «выварить» эпюрационную колонну. Повышенное содержание альдегидов можно также устранить увеличением отбора концентрированной ЭАФ и концентрированного непастеризованного спирта до 4%.

Фракции из конденсатора колонны окончательной очистки с большим содержанием метанола следует направлять по отдельной коммуникации, минуя фонарь, в специальный сборник.

Повышенное содержание эфиров в готовом спиртеПри выработке спирта высшей очистки на трехколонных БРУ иногда наблюдается

содержание эфиров в готовом продукте выше нормы. Для устранения этого недостатка следует усилить в эпюрационной колонне выварную часть: спирт-сырец вводить не на 25-ю тарелку, а на 28-ю.

Переработка пенистых бражекПри переработке пенистых бражек из мелассы качество спирта ухудшается в

результате попадания в ректификационную колонну мастикообразного осадка несахаров, образующегося на тарелках эпюрационной колонны из перебросов бражки. Для устранения осадка эпюрационную и ректификационную колонны вываривают 5–6%-м раствором каустической соды в течение 4–6 ч. Причиной появления в спирте белых игл и хлопьев является унос в бражной подогреватель бражки и содержащихся в ней дрожжей, попадание их в эпюрационную, а затем в ректификационную колонны.

Для предотвращения этого необходимо следить за правильной эксплуатацией бражной колонны и пеноловушки.

При сильном пенообразовании, когда пеноловушкой не достигается улавливание уноса бражки, в качестве пеноулавливающего устройства рекомендуется использовать одну-две верхних тарелки бражной колонны, предварительно вынув из этих тарелок переливные воронки.

Влияние крепости спирта на его качество и расход параПри крепости спирта ниже 96,2% об. количество примесей возрастает. При

крепости 94–95% об. содержание пропилового спирта, эфиров изомасляной и изовалериановой кислот увеличивается в 20–50 раз.

Спирт крепостью выше стандартной также не следует вырабатывать, так как это, как указывалось раньше, связано с большим расходом пара.

Наличие закиси меди в бражкеВо вновь смонтированных БРУ и после длительных остановок внутри колонны

образуются закись меди и отложения минеральных масел, ухудшающих качество продукта. Очистка колонны осуществляется 8 10%-м раствором соляной кислоты и 5 10%-м раствором кальцинированной соды. Расход кислоты и щелочи на обработку одной колонны в зависимости от производительности БРУ составляет: кислоты – 20 50 кг, соды – 30 40 кг.

Обработку проводят в следующей последовательности. Заливают раствор кислоты на верхнюю тарелку и медленно прогревают в течение 2–3 ч, затем промывают водой в течение 1,5–2,0 ч. После этого также обрабатывают раствором кальцинированной соды и вновь промывают водой.

57

Меры по улучшению аналитических показателейДля улучшения аналитических показателей спирта следует:«пропарить» конденсаторы в течение 2–4 ч, при этом «пропаривать» конденсатор

необходимо только увеличивая расход пара и повышая давление в эпюрационной колонне, не уменьшая расхода воды;

снизить производительность БРУ и увеличить отбор непастеризованного спирта;регулярно отбирать сивушное масло;отвести газы из спиртоловушек в атмосферу, минуя оросительные ловушки, и

непастеризованный спирт в сборник ЭАФ;усилить контроль за надежностью работы ловушек – не допускать переброса

частиц бражки в эпюрационную колонну.Если перечисленные меры не дадут эффекта, то надо прекратить работу и выварить

эпюрационную колонну. Вываривание эпюрационной колонны (иногда и ректификационной) следует проводить 2–4%-м раствором щелочи, из расчета 20–40 кг NaOH на одну колонну. После этого колонны выварить до нейтральной или слабощелочной реакции в лютерной воде. При содержании эфиров и других головных примесей выше нормы следует несколько увеличить расход пара на эпюрационную колонну. Содержание альдегидов в эпюрате должно быть не более 0,0005%. Установка колонны окончательной очистки улучшает пробы спирта на окисляемость.

1.8.3.2. Ухудшение органолептических показателейПричинами ухудшения органолептических показателей спирта-ректификата при

нормальных аналитических показателях являются:неритмичная работа и колебания загрузки ректификационной колонны, а также

колебания концентрации спирта, выработанного за смену;неустойчивый режим работы БРУ, в результате которого в спирте-ректификате

появляется этилбутират и повышенное содержание сивушного масла, что придает спирту горьковато-терпкий вкус сухих полевых трав;

нарушения в отборе непастеризованного спирта, а также недостаточная эпюрация (при малом расходе пара), в результате которой появляется кисловато-эфирный вкус с оттенком запаха пыли. Эти нарушения возникают также при загрязнении эпюрационной колонны бражкой.

При переработке горелого зерна и загрязненной мелассы во вкусе спирта-ректификата проявляются специфические оттенки.

Для предупреждения их возникновения необходимо максимально усилить декарбонизацию бражки путем ввода пара в сепаратор диоксида углерода, нагревая бражку до кипения.

1.8.3.3. Трудности, возникающие при отборе сивушного маслаПравила отбора сивушного масла изложены в технологической инструкции.

Главные из них следующие. В оптимальных условиях максимальная концентрация сивушного масла образуется на 8–12-х тарелках РК, считая снизу. Сивушное масло отбирается в виде паров из зоны, где концентрация спирта равна 30–50%, а содержание сивушного масла в конденсате должно составлять 15–20% от спирта.

На величину отбора сивушного масла из БРУ влияют следующие причины:перебои в поступлении на аппарат пара и охлаждающей воды;резкие колебания пара в коллекторе;ненормальности в работе паровых регуляторов;наличие конденсата в паропроводах, подводящих пар к БРУ, который может

заполнить барботер выварной камеры и снизить температуру до 100°С и ниже;избыточная щелочность в промывной воде, которая препятствует разделению

58

эмульсии на сивушный и промывной слои;образование ржавчины на сборнике для накопления лютерной воды (сборник

выполнен не из нержавеющей стали).Иногда в маслоотделителе образуется устойчивая эмульсия молочного цвета,

затрудняющая получение стандартного продукта. Для предупреждения этого явления следует использовать горячий конденсат, лютерную или дефлегматорную воду температурой 50–70°С, подкисленную серной кислотой до рН 5,5–5,7. Соотношение промывной воды и сивушной фракции 3:1. Температура эмульсии должна быть 30–36°С.

Для отделения сивушного масла могут быть использованы нефтеочистительные или молочные сепараторы. Для спиртового завода производительностью 1500–2000 дал спирта в сутки требуется сепаратор производительностью 200–300 л/ч.

В тех случаях, когда дополнительная обработка сивушного масла солью и промывание водой не дают желаемого эффекта,– получения стандартного сивушного масла, его следует подвергнуть перегонке на специальных установках с помощью повторной перегонки или гидромеханическим способом [3].

Горизонтальная цилиндрическая емкость [3] оборудована двумя штуцерами, приваренными к одному из днищ емкости. Штуцер расположен на 250–300 мм ниже верхней точки емкости, а штуцер на 100 мм выше нижней точки емкости, причем площадь поперечного сечения штуцера 7 в 3–4 раза меньше соответствующей площади штуцера (1). Штуцеры при помощи кранов соединены с трубопроводом, который, в свою очередь, присоединяется к всасывающему штуцеру насоса Х 40-50-160. Площадь поперечного сечения этого трубопровода равна или больше суммы площадей поперечного сечения штуцеров. С помощью кранов можно направлять перекачиваемую насосом жидкость снова в емкость или в другое место.

В емкость заливают подрабатываемое сивушное масло из расчета 20–25% ее вместимости, а затем туда же вливают лютерную воду в таком количестве, чтобы уровень сивушного масла перекрыл на 50–100 мм верхнюю точку штуцера (3). Кран 4 закрывают, а кран 5 открывают и включают насос. За счет вышеуказанного соотношения площадей поперечного сечения штуцеров и трубопроводов обеспечивается (примерно в тех же объемных соотношениях – 1:3) поступление сивушного масла через штуцер 7 и кран 6, а также лютерной воды через штуцер 1 и кран 2 в насос. Конструкция насоса, кроме основной функции – перекачивать жидкость, обеспечивает также идеальное ее перемешивание. Таким образом, из смеси сивушного масла и лютерной воды мгновенно образуется мелкодисперсная эмульсия сивушного масла в лютерной воде. В таких, почти идеальных условиях, в лютерной воде активно растворяется этиловый спирт, находящийся в сивушном масле и отделяется содержащаяся в нем вода. Эмульсия через кран 5 по трубопроводу через штуцер 7 направляется в емкость 8 на рециркуляцию. За 1,5– 2 ч работы сивушное масло, имеющее незначительное отклонение от стандарта, подрабатывается полностью и соответствует всем нормативным показателям [3].

1.8.3.4. Увеличение отбора спирта-ректификатаПри низком выходе спирта-ректификата высшей очистки следует:увеличить расход пара на эпюрационную колонну, за счет чего будет достигнуто

более полное выделение эфиров;отбор непастеризованного спирта держать в пределах 2,5–3,0% и направлять его на

36-ю тарелку эпюрационной колонны;для более полного выделения сивушного масла и промежуточных эфиров в зоне

отбора сивушного масла следует поддерживать температуру в пределах 95–96°С.Увеличение выхода спирта-ректификата может быть достигнуто также за счет

вывода из ректификационной колонны сивушной фракции в более концентрированном виде. Эту фракцию следует перерабатывать отдельно, получая сивушное масло высокой концентрации. Расход пара при этом уменьшается.

59

Некоторое увеличение выхода спирта-ректификата можно добиться периодическим отбором ЭАФ, который проводится один раз за 3–3,5 сут. работы аппарата. Продолжительность отбора 25–30 мин. Отбираемая фракция имеет светло-зеленый цвет. После исчезновения окраски отбирается еще 2–3 дал светлого погона. Крепость ЭАФ 95–95,3%. Отбор спирта-ректификата достигает 98,73%, ЭАФ – 0,35%, сивушного масла – 0,34%.

Концентрат ЭАФ используется в лакокрасочной промышленности в качестве растворителя.

При переоборудовании четырехколонной БРУ косвенного действия на работу по косвенно-прямоточной схеме освободившуюся колонну окончательной очистки целесообразно использовать для выделения этилового спирта из ЭАФ, что увеличивает выход спирта-ректификата до 98,4–98,7%. ЭАФ подается на 20-ю (снизу) тарелку колонны окончательной очистки (всего 30 тарелок). Обогрев осуществляется закрытым острым паром в выварной камере.

Выделенный спирт направляется в сборник бражки. Концентрат ЭАМФ (эфироальдегидно - метанольная фракция) отбирается один раз в сутки в количестве 0,1% выработанного условного спирта.

1.8.4. Мероприятия по увеличению сроков эксплуатации установки и экономии теплоэнергетических ресурсов

С целью увеличения сроков эксплуатации установок необходимо во время остановки завода на ремонт произвести тщательный осмотр (ревизию) всех частей и деталей установок для выявления их износа и определения необходимости ремонта или полной замены. Решение о замене установки следует принимать тогда, когда ее части не поддаются надежному ремонту.

Ревизию и ремонт установок должны выполнять высококвалифицированные специалисты.

При использовании в теплообменниках речной (продувной) воды в летнее время на поверхности теплообмена интенсивно развивается микрофлора, образующая слизь. Последняя изолирует поверхность теплообмена.

Для удаления слизи применяют раствор хлорной извести (2 – 3 кг на 1 дал воды). Продолжительность выдерживания 30 – 60 мин. Периодичность обработки 5 – 19 дней.

В целях экономии тепла колонны БРУ целесообразно обогревать закрытым паром, используя выносные вертикальные трубчатые кипятильники. При этом сохраняется тепло конденсата, который направляется без химвоодоочистки на питание котлов. Перевод на глухой (закрытый) обогрев колонн БРУ производительностью 1000 дал/сут дает экономию 860 кг условного топлива. Схема подключения кипятильника представлена на рис.5, а размеры кипятильника в табл. 14.

60

Рис. 5. Схема установки кипятильников: а – вертикальное расположение; б – горизонтальное: 1 – колонна; 2, 3 – вертикальный и

горизонтальный кипятильники

61

Таблица 14Выбор величин поверхности теплообмена кипятильника (м3)

Производительность установки, дал/сут

Давление греющего пара, кПа196 245 294 343 392 490Для эпюрационной колонны

1000 11 9,5 7,5 6,5 - -1500 17 14* 11 9,5 - -2000 22 17 14* 11 - -3000 34* 26* 22 17 - -6000 74 61* 49 34* - -

Для бражной и ректификационной колонн1000 - 40 22 22 17 171500 - 49 40 40 22 222000 - 74 49 49 40 403000 - - 91 74 49 496000 - - - 91 91 74

Для сивушной колонн1000 11 9,5 7,5 6,5 - -1500 17 11 9,5 7,5 - -2000 22 17 11 11 - -3000 40 22 22 17 - -

* Теплообменник с длиной трубок 3000 мм.

На мелассной БРУ с закрытым обогревом колонн образуется трудноудаляемая накипь в кипятильниках со стороны упариваемого продукта. Для удаления накипи (растворения) кипятильник следует заполнить раствором трилона «Б» в щелочной среде (рН 12) и подвергнуть кипячению в течение 1 ч. Щелочность создается и регулируется добавлением кальцинированной соды. После обработки накипь легко смывается водой.

Аналогичный эффект достигается применением 45% - го раствора каустической соды. Раствор каустической соды готовят в специальном сосуде вместимостью 1 м3.

Перед заполнением щелочью трубки кипятильника промывают водой от остатков барды. В трубках, полностью забитых бардой, предварительно тонким сверлом делают сквозные отверстия. Раствор щелочи держат в трубках 1,5–2,0 сут., после чего пропаривают 2–3 ч и промывают горячей водой. Затраты времени составляют 8–10 чел/ч вместо 30–40 при механической очистке.

С целью предупреждения образования накипи, особенно при переработке мелассы с повышенным содержанием извести, которая при сернокислой обработке образует сульфатную накипь, подводят к кипятильникам лютерную воду. Дефицит воды, требующийся для выпаривания, компенсируется подводом подогретой дефлегматорной воды. Замена в производстве серной кислоты на соляную исключает образование отложений накипи – гипса.

Большое содержание в производственной воде солей жесткости вызывает интенсивное отложение накипи и вследствие этого перерасход воды и пара на БРУ и частые трудоемкие операции по очистке теплообменников.

Для устранения этого недостатка рекомендуется использовать несколько способов:использовать воду для питания котлов, предварительно очистив ее в котельной на

химводоочистной установке:в водонапорный бак или непосредственно в артезианскую скважину вводить 4%-й

раствор триполифосфата натрия Na5P3O10 (ГОСТ 13493) из расчета 4 г химиката на 1 м2 расходуемой воды. Указанный реактив используется для очистки воды, содержащей ионы

62

Са2+, Mg2+, Fe, НС03-1 SO4

2-, Cl-, Na7++, К7+.Схема установки для химической очистки внутренней поверхности теплообменных

труб дефлегматоров от накипи приведена в [3].В реакторе 3, выполненном из кислототеплостойкого материала, например, из

стали 12X18Н 10Т, приготавливается 5%-и раствор сульфаминовой кислоты. Перемешивание кислоты с водой осуществляется насосом марки X 80-50-200 гидромеханическим способом через барботер. Реактор и теплообменник соединены между собой трубопроводом из нержавеющей стали диаметром 50 мм и резиновыми напорными шлангами 5 того же диаметра.

Раствор кислоты при помощи насоса циркулирует по системе около 4 ч. Для обеспечения активности раствор кислоты нагревают водяным паром, проходящим через змеевик, до 75–78°С.

Окончание процесса химической очистки определяется по прекращению газовыделения и стабилизации величины рН раствора.

Использование в ректификационных установках для рассиропки спирта – сырца обычной (водопроводной) воды приводит к обрастанию колпачков эпюрационной колонны накипью. Такое обрастание нарушает работу колонны, что значительно снижает производительность установки.

Для предотвращения этого явления рассиропку спирта- сырца следует производить только умягченной водой, как в ректификационных аппаратах непрерывного действия, так и в кубовых. В последнем случае образующаяся накипь изолирует поверхность нагревающих элементов, что ведет к перерасходу пара.

Вопросы для самопроверки по теме1. Отличия и преимущества вакуумной БРУ от БРУ косвенно - прямоточного

действия.2. Отличия (и преимущества) БРУ косвенно – прямоточного действия с

гидроселекцией примесей спирта от БРУ косвенного – прямоточного действия.3. Меры по улучшению качества спирта на БРУ по аналитическим показателям.4. Меры по улучшению органолептических показателей спирта на БРУ.5. Меры по улучшению отбора сивушного масла на БРУ.6. Мероприятия по снижению расхода теплоэнергетических ресурсов на БРУ.

Тесты по теме1. Расход пара на вакуум БРУ, кг/дал, и воды, м3/дал:а) 10-30 и 0,1-0,2; б) 40-60 и 0,4-0,8 в) 30-40 и 0,35-0,4. 2. Расход пара (кг/дал) и воды (м3/дал) на БРУ косвенно – прямоточного действия с

гидроселекцией примесей спирта при наличии сивушной колонны и выработки спирта «Экстра»:

а) 45-47и 0,4; б) 60-70 и 0,3; в) 20-30 и 0,2.

63

2. ПРОИЗВОДСТВО ХЛЕБОПЕКАРНЫХ ДРОЖЖЕЙ

На спиртовых заводах на основе выделения дрожжей из зрелой бражки вырабатывают хлебопекарные дрожжи. Цехи хлебопекарных дрожжей при крупных спиртовых заводах по своей мощности не уступают специализированным дрожжевым заводам.

Удельные капитальные вложения при организации производства дрожжей на спиртовых заводах почти в два раза ниже, чем на специализированных заводах, себестоимость дрожжей ниже на 45 %, что объясняется значительно меньшими удельным расходом мелассы, теплоэнергетическими, трудовыми и другими затратами

Технология хлебопекарных дрожжей складывается из следующих технологических операций: выделение дрожжей из зрелой мелассной бражки, промывка водой и получение дрожжевого концентрата; прессование; формование и упаковка; хранение.

2.1. Выделение дрожжей из зрелой бражки сепарированием и их

промывка

На спиртовых заводах для выделения дрожжей из бражки используют пяти- и семиступенчатую, а также ступенчато-круговую схемы сепарирования. Они различаются количеством и принципом организации промывок дрожжей водой, количеством сепараторов, расходом воды, электроэнергии. Типовой считается семиступенчатая схема сепарирования дрожжей, применяемая на спиртовых комбинатах высокой производительности.

2.1.1. Семиступенчатая схема сепарирования дрожжейВ основу схемы положены результаты исследований, проведенных в ВНИИПрБ и

ВНИИППД, и опыт работы Лохвицкого спиртового комбината, который впервые в нашей стране осуществил производство хлебопекарных дрожжей. В схеме предусмотрены двухступенчатое выделение и концентрирование дрожжей, три противоточные промывки в целью извлечения спирта и двухступенчатая окончательная промывка дрожжей от остатков бражки.

Аппаратурно-технологическая схема представлена на рис. 6. Зрелую бражку из последнего бродильного аппарата подают насосом в сборник 4, затем она самотеком направляется в фильтр-ловушку 5, а из нее в сепараторы 3 первой ступени сепарирования. Объем дрожжевой суспензии после первой ступени сепарирования составляет 20 % объема сепарируемой зрелой бражки. Обездрожженная бражка поступает в сборник 2, откуда насосом перекачивается на перегонку, а дрожжевой концентрат подается в сборник 29. Из него насосом 28 концентрат перекачивается в сепараторы 7 второй ступени, а из них в сборник 27. Объем дрожжевого концентрата после второй ступени сепарирования равен 5 % объема зрелой бражки, или 25 % объема дрожжевого концентрата после первой ступени сепарирования. На этом заканчивается выделение дрожжей из зрелой бражки и начинается промывка их артезианской водой.

64

Рис. 6. Аппаратурно-технологическая схема семиступенчатого способа сепарирования дрожжей.

Воду подают на третью промывку (перед пятой ступенью сепарирования). Промывную воду после третьей промывки используют для второй промывки (перед четвертой ступенью сепарирования), а промывную воду после второй промывки – для первой промывки (перед третьей ступенью сепарирования). Из сборника 27 дрожжевой концентрат поступает в эжектор, куда насосом подается промывная вода из сборника 24. В сопле эжектора благодаря большим скоростям обеспечиваются хорошее перемешивание воды с остатками бражки и промывка дрожжей. Разбавленная водой дрожжевая суспензия поступает в сепараторы 8 третьей ступени.

Промывную воду собирают в сборнике 26, откуда направляют для отгонки спирта в отдельную колонну, предназначенную для перегонки слабоконцентрированных спиртовых растворов. Этим исключаются разбавление обездрожженной бражки и связанное с этим увеличение расхода пара на выделение из нее спирта.

Дрожжевой концентрат после третьей ступени сепарирования сливается в сборник 25. Затем в эжекторе дрожжи промывают водой после третьей промывки, которую подают в эжектор насосом из сборника 22. Отделяемая на сепараторах 9 четвертой ступени промывная вода сливается в сборник 24, откуда насосом подается в эжектор для первой промывки, а дрожжевая суспензия поступает в сборник 23.

Дрожжевой концентрат после четвертой ступени сепарирования промывается свежей артезианской водой в эжекторе и поступает в сепараторы пятой ступени сепарирования 11. Промывную воду направляют в сборник 22 и используют для второй промывки дрожжей, дрожжевую суспензию – в колонну 13, где для повышения стойкости дрожжей при хранении ее аэрируют в течение 2 ч. Воздух в колонну подается компрессором через биологический фильтр 14. В верхней части колонны установлены бактерицидные лампы 12 для облучения дрожжевой суспензии, стекающей тонким слоем по стенкам воронки, что повышает микробиологическую чистоту дрожжей. Обработанная дрожжевая суспензия поступает в водоструйный промыватель 15, где смешивается со свежей артезианской водой, и направляется в сепараторы 16 шестой ступени сепарирования.

Промывную воду отводят в канализацию, а дрожжевую суспензию подают в сборник 21, откуда после промывки в эжекторе она поступает в сепараторы 17 седьмой ступени сепарирования. Промывную воду сбрасывают в канализацию, дрожжевую суспензию направляют в сборник готового концентрата 20, в котором охлаждают рассолом до 24 °С, а затем насосом 19 подают в вакуум-фильтр 18.

Содержание биомассы дрожжей в концентрате после седьмой ступени сепарирования составляет 400550 г/л. Общий расход воды на промывку дрожжей 70100 % к объему зрелой бражки, поступающей на первую ступень сепарирования. После вакуум-фильтра дрожжи влажностью 7275 % формуют, упаковывают и направляют в холодильную камеру, где их охлаждают и хранят при температуре 04 °С.

65

При сепарировании бражки выделяются содержащийся в ней диоксид углерода и некоторое количество спиртовых паров. Для улавливания спирта применяют дрожжевые сепараторы закрытого типа и на выходе дрожжевой суспензии из сепараторов первой, второй и третьей ступеней сепарирования устанавливают расширители 6, из которых диоксид углерода и пары спирта отсасываются вакуум-насосом в спиртоловушку 10. К ней подключены также газовые коммуникации герметизированных сборников 2, 25, 27, 29 обездрожженной бражки и дрожжевой суспензии. Разрежение на входе в спиртоловушку должно быть 0,270,4 кПа. Крепость водно-спиртового раствора, вытекающего из спиртоловушки, не должна превышать 0,3 об. %. Водно-спиртовой раствор из спиртоловушки вместе с промывной водой после трехступенчатой встречной промывки направляют на перегонку в так называемую нулевую колонку.

Потери спирта при сепарировании дрожжей из зрелой бражки в пересчете на сахар не должны превышать 200 кг на 1 т прессованных хлебопекарных дрожжей.

При выделении дрожжей из бражки по этой схеме достигается их хорошая промывка. Недостатки схемы – большое количество сепараторов, высокий расход воды и электроэнергии.

2.1.2. Пятиступенчатая схема сепарирования дрожжейЭта схема отличается от семиступенчатой схемы тем, что исключаются четвертая и

пятая промывки дрожжей свежей артезианской водой с последующим сбросом промывных вод в канализацию.

В ранее разработанных схемах выделения дрожжей из зрелой бражки промывка дрожжей осуществлялась в эжекторах. В настоящее время установлено, что промывка дрожжей в сборниках дрожжевой суспензии более эффективна, так как вследствие длительного контакта дрожжевой клетки с водой достигается хорошая отмывка их от красящих веществ.

2.1.3. Интенсификация промывки дрожжейДрожжи, выделенные из бражки, имеют темный цвет, обусловленный адсорбцией

на их поверхности главным образом меланоидинов. Для снижения цветности дрожжи многократно промывают водой с естественным значением рН 67, который неблагоприятен для десорбции красящих веществ. При подщелачивании воды до рН 9 происходит перезарядка меланоидинов: вместо положительного электрокинетического потенциала они приобретают отрицательный, одинаковый по знаку с дрожжами, вследствие чего десорбция меланоидов сильно возрастает.

На этом принципе основан предложенный КТИППом способ интенсификации промывки дрожжей. После выделения и концентрирования в две ступени дрожжи подвергают двум противоточным промывкам артезианской водой, в которой после первой промывки создают рН 1113, добавляя в воду раствор гидроксида натрия или аммиака. После такой обработки ферментативная активность и стойкость дрожжей при хранении не снижаются. Способом КТИППа можно при одинаковой степени удаления красящих веществ выделение и промывку дрожжей проводить в 4 ступени сепарирования, сократить расход воды и электроэнергии.

2.2. Прессование, формирование, упаковка и временное

хранение дрожжей

Для выделения дрожжей из дрожжевого готового концентрата используют рамные фильтр-прессы, в которые его подают вихревым насосом. Прессованные дрожжи остаются в полости рамы между салфетками двух соседних плит. Прессование длится от 30 мин до

66

2 ч, а иногда и более. По окончании прессования дрожжи выгружают в расположенный ниже металлический бункер. Производительность фильтр-пресса за один цикл работы от 200 до 1200 кг.

Длительное прессование дрожжей может быть обусловлено недостаточно тщательной промывкой салфеток (бельтинга), низкой концентрацией дрожжевой суспензии (менее 300 г/л), нарушением технологического режима прессования.

На Весело-Лопанском спиртовом заводе применяют автоматический камерный фильтр-пресс ФПАКМ. Незначительная продолжительность вспомогательных операций и фильтрование в оптимальном слое при давлении до 1,5 МПа позволяет в 4. .15 раз повысить производительность единицы фильтрующей поверхности. При этом сокращается расход фильтрующей ткани, исключаются затраты физического труда и создаются благоприятные санитарно-гигиенические условия для обслуживающего персонала.

Прессованные дрожжи влажностью 7175 % и температурой 1015°С поступают на формование и упаковку. Если дрожжи получились чрезмерно сухими и ломкими, их перед формованием увлажняют (добавляют до 10 % воды к массе прессованных дрожжей). Для придания эластичности к дрожжам добавляют до 0,1 % растительного масла. При повышении температуры дрожжей они плохо формуются.

Прессованные дрожжи в бункере формовочно-упаковочного автомата тщательно перемешиваются шнеком и через мундштук формовочной машины выходят в виде прямоугольного бруска, который разрезается ножом на брикеты требуемой массы (1000, 500, 100 и 50 г). Внутреннюю поверхность мундштука покрывают специальной мастикой во избежание образования при формовании бруска раковин, трещин и полосок.

Дрожжи завертывают в гладкую белую, достаточно пористую бумагу. Упакованные бруски укладывают в полимерные, картонные и дощатые ящики по 1012 кг и при помощи транспортеров передают их в холодильную камеру для хранения.

Будучи отделенными от питательной среды, дрожжи некоторое время сохраняют свою жизнеспособность, получая энергию за счет использования внутриклеточных резервных углеводов. Как показала В. Г. Черныш, хлебопекарные прессованные дрожжи при хранении потребляют преимущественно трегалозу, в меньшей степени – гликоген и в очень незначительной – глюкан и маннан. Стойкость дрожжей – один из главных показателей их качества – находится в прямой зависимости от содержания в них трегалозы.

По мере исчерпания резервных углеводов начинают расщепляться собственные белки дрожжей, что влечет за собой изменение многих жизненно важных структур, и, в конце концов, клетка гибнет. Присутствие кислотообразующих бактерий не снижает стойкости дрожжей, так как эти бактерии содержат эндопротеазу; гнилостные же, наоборот, содержат очень активную экзопротеазу и значительно ускоряют порчу дрожжей. Стойкость последних находится в обратной зависимости от интенсивности протеолиза.

По данным того же исследователя, во время хранения дрожжей накапливаются восстановленные соединения, которые изменяют окислительно-восстановительный потенциал (ОВП). По мере снижения ОВП возрастает активность протеаз, при его отрицательных значениях брусок дрожжей размягчается.

Чтобы затормозить эндогенные процессы в дрожжах и испарение влаги, в холодильных камерах поддерживают температуру 04 °С и относительную влажность воздуха 8296 %. В этих условиях дрожжи должны сохраняться не менее 12 сут.

В холодильной камере должно вмещаться не менее трехсуточного запаса дрожжей, камеры должны иметь хорошую вентиляцию, удаляющую избыточную влагу. При высоте камеры 3 м на 1 м2 ее площади размещают примерно 400 кг дрожжей, что составляет около 40 % объема камеры.

Для хлебозаводов в районе расположения спиртзавода хлебопекарные дрожжи

67

целесообразно вырабатывать в виде концентрата, содержащего не менее 450 г биомассы дрожжей влажностью 75 % в 1 л суспензии (ОСТ 18-369–81). При этом исключаются процессы прессования и фасования дрожжей в цехах хлебопекарных дрожжей спиртозаводов, а также трудоемкие процессы разворачивания брикетов и приготовления дрожжевой суспензии на хлебозаводах.

2.3. Сушка дрожжей

Прессованные хлебопекарные дрожжи содержат около 75 % воды и сравнительно быстро портятся при обычных температурах, поэтому их нельзя транспортировать на большие расстояния и хранить длительное время.

Высушенные до влажности около 8 % дрожжевые клетки находятся в состоянии анабиоза. Для сушки наиболее пригодны дрожжи плотной консистенции с содержанием внеклеточной влаги 1217 % при общей влажности 7071 %. Вода в дрожжевой клетке может быть адсорбционно и осмотически связанной. Адсорбционно-связанная влага прочно удерживается коллоидами клетки и трудно испаряется. Потеря ее в большинстве случаев сопровождается гибелью клетки, поэтому дрожжи высушивают до влажности не менее 8%. Осмотически связанная влага (влага набухания), как и внеклеточная, удаляется без нарушения структуры клетки.

По скорости обезвоживания дрожжей процесс сушки можно разделить на три периода:

быстрое удаление внеклеточной влаги до остаточной влажности 5253 %, при этом подъемная сила дрожжей и количество мертвых клеток не изменяются, если температура биомассы не превышает 38 °С;

медленное испарение свободной внутриклеточной влаги до остаточной влажности 1620 %;

очень медленное частичное удаление связанной влаги до достижения равновесной влажности, когда дальнейшая отдача воды дрожжами прекращается.

При увеличении степени измельчения, уменьшении нагрузки на сушильную площадь, а также перемешивании дрожжей ускоряется их выслушивание. Во избежание гибели и для сохранения ферментативной активности дрожжевых клеток при их выслушивании следует снижать температуру теплоносителя (воздуха) с 8070 °С в первом периоде до 5550 °С во втором и до 4540°С в третьем с таким расчетом, чтобы дрожжи не нагревались выше 38 °С.

Для сушки можно применять следующие сушилки: ленточные и шахтные, в которых дрожжи перемешиваются периодически – при пересыпании их с полки на полку; барабанные с непрерывным перемешиванием; вибрационные и флюидизационные (для высушивания во взвешенном слое).

В процессе сушки качество дрожжей несколько снижается вследствие частичного инактивирования ферментов и протеолиза. Этим процессам благоприятствуют сравнительно высокая температура теплоносителя и влажность дрожжей в начальной стадии сушки. Считают, что для производства сушеных дрожжей следует использовать специальные штаммы и культивировать их при более высокой температуре. При этом выход дрожжей снижается, но резко улучшается их подъемная сила.

Согласно ОСТ 18-193–74 сухие хлебопекарные дрожжи должны иметь влажность не более 10 %, подъемную силу не более 90 мин и стойкость при хранении не менее 5 мес.

Пригодность дрожжей для производства сушеных хлебопекарных дрожжей зависит от состава и показателей исходных прессованных дрожжей. Прессованные дрожжи, предназначенные для высушивания, должны иметь следующие показатели: подъемная сила 5560 мин, стойкость при температуре 35 °С не менее 72 ч, осмоустойчивость не более 10 мин, выживаемость клеток при высушивании не менее 70 %, содержание влаги не более 70 %, азота не более 1,6, трегалозы не менее 12 % (по СВ).

68

Исследования, проведенные во ВТИ, показали, что дрожжи расы В, а также смесь дрожжей расы В и гибрида 112 малопригодны для сушки из-за неудовлетворительной мальтазной активности и стойкости при хранении. При высокой активности протеаз спиртовых дрожжей и обсемененности их гнилостными бактериями происходит глубокий протеолиз при сушке, сопровождающийся образованием меланоидинов и в некоторых случаях растеканием дрожжей. Содержание трегалозы в спиртовых дрожжах соответствует требованиям по этому показателю к дрожжам, предназначенным для производства сушеных хлебопекарных дрожжей, однако количество гликогена в них слишком велико.

Смесь дрожжей расы В и гибрида 112, применяемых при двухстадийном способе сбраживания мелассного сусла, высушивается неравномерно. Более мелкие дрожжевые клетки расы В обезвоживаются быстрее, чем клетки гибрида 112. Повышенная цветность неблагоприятно влияет на качество сушеных дрожжей.

2.5. Выход и хлепокекарные свойства дрожжей

По физико-химическим показателям прессованные хлебопекарные дрожжи должны удовлетворять следующим требованиям (ГОСТ 171-81).

Влажность, %, не более 75Подъем теста до 70 мм, мин, не более 75Кислотность 100 г дрожжей (в пересчете науксусную кислоту) в день выработки, мг, не более 120Кислотность 100 г дрожжей после 12 сут.хранения или транспортирования при 04°С, мг, не более 300Стойкость при хранении, ч, не менее 48Наряду с этими показателями хлебопекарных дрожжей особое значение для

приготовления теста имеет активность инвертазы и мальтазы, гидролизующих соответствующие дисахариды.

Хлебопекарные дрожжи, полученные на спиртовых заводах, по большинству аналитических и биохимических показателей не уступают дрожжам специализированных заводов. Так, подъемная сила дрожжей спиртового завода была 3267 мин, а дрожжевого – 6488 мин. Зимазная активность спиртовых дрожжей была в два раза выше, чем хлебопекарных. Мальтазная активность хлебопекарных дрожжей хорошего качества должна быть 85100 мин, удовлетворительного – 110160, неудовлетворительного – более 160 мин. Мальтазная активность спиртовых дрожжей чрезвычайно низкая – 620 1000 мин.

При использовании в хлебопечении прессованных спиртовых дрожжей содержащиеся в замесе моносахариды и сахароза сбраживаются быстро и начальная стадия приготовления теста проходит интенсивно. Однако затем, когда сахар муки полностью сброжен, образовавшаяся в тесте мальтоза сбраживается слабо, так как дрожжи имеют низкую мальтазную активность. Вследствие этого замедляются образование углекислого газа и разрыхление теста в расстойке, удлиняется процесс приготовления теста.

При сбраживании мелассы с помощью дрожжей расы В и гибрида 112 можно получить хлебопекарные дрожжи с хорошей мальтазной активностью (75105 мин). Исследованные сотрудниками ВТИ и КТИППа штаммы дрожжей К-69 и V-30 обладают более высокой мальтазной активностью, чем дрожжи расы В. Установлено, что при определенных способах приготовления замеса мальтазная активность дрожжей не имеет существенного значения и при использовании спиртовых дрожжей с низкой мальтазной активностью можно приготовить хлеб высокого качества.

Нормативный выход хлебопекарных дрожжей составляет 1,8 кг на 1 дал спирта. Он может быть доведен до 2 кг/дал при сохранении нормативного выхода спирта из 1 т

69

условного крахмала.При накоплении биомассы дрожжей в зрелой бражке, которая соответствует

выходу хлебопекарных дрожжей свыше 2 кг/дал, увеличивается расход сахара на образование биомассы и соответственно снижается выход спирта.

Производственные испытания на Лохвицком спиртовом комбинате способа направленного сбраживания мелассного сусла с получением спирта и хлебопекарных дрожжей показали, что при соблюдении определенных условий подготовки мелассы к сбраживанию, дрожжегенерирования и сбраживания мелассного сусла можно достигнуть выхода хлебопекарных дрожжей 33,5 кг/дал спирта. Для этого необходимо увеличить объем дрожжегенераторов до 3035 % от общей вместимости дрожжебродильной аппаратуры, а также предусмотреть дополнительный расход на 1 т хлебопекарных дрожжей, выработанных сверх выхода 1,8 кг/дал: сахара 400 кг, карбамида 45 и технической ортофосфорной кислоты 22 кг.

Повышению выхода хлебопекарных дрожжей способствуют также сбраживание мелассного сусла двумя культурами дрожжей – В и Г-112 и использование для этой цели штамма V-30, более продуктивного, чем дрожжи расы В.

Вопросы для самопроверки по теме

1. Перечислите основные стадии производства хлебопекарных дрожжей на спиртзаводе.

2. Цель многократной правки и сепарирования дрожжей.3. Снижение цветности дрожжей путем промывки при пятиступенчатой схеме

сепарирования.4. Снижение ферментности прессованных дрожжей.

Тесты по теме

1. Какую технологию производства спирта чаще применяют при производстве дрожжей?

а) однопоточную; б) двухпоточную.2. Какие расы дрожжей применяют в дрожжевом производстве?а) ХII; б) Л; в) В или гибрид 112.3. Выход хлебопекарных дрожжей на спиртзаводах кг/дал спирта:а) 0,2; б) до 1,0; в) до 2.

ТЕСТЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

1. Напишите максимальное содержание несброженных растворимых углеводов в зрелой бражке спиртового производства (г/100 мл):

а) 0,10-0,20; б) 0,25-0,45; в) 0,50-0,70.2. При разведение чистой культуры дрожжей что используется для приготовления

сусла (по регламенту)?а) пшеничная мука; б) кукурузная мука; в) ячменная мука.3. Назовите температуру (°С) выдержки в аппарате АФО – II при механико-

ферментативной схеме:а) 90-98°; б) 105°; в) 130°.4. Какой ферментивностью обладает просеянный солод, обеспечивающий его

преимущества перед другими видами солодов?а) глюкоамилазной; б) дикстриназной; в) a – амилазной.

70

5. Назовите продолжительность разваривания по Мироцкой схеме (МИН):а) 2-3; б) 5-6; в) 10-30.6. Назовите фермент, преимущественно отщепляющий моносахариды в

полимерной цепочке крахмала:а) бета – амилаза; б) глюкоамилаза; в) a – амилаза.7. Какую расу дрожжей используют на спиртзаводах, перерабатывающих мелассу?а) Я; б) ХII; в) М; г) II.8. Укажите натуру пшеницыа) 0,48-0,68 т/м3; б) 0,60-0,85 т/м3; в) 0,73-1,85 т/м3.9. Какие из приведенных ферментов обеспечивают расщепление целлюлозы?а) пектолитические; б) амилолитические;в) целлолитические.10. Какой способ наиболее перспективен для концентрирования жидких

ферментных препаратов?а) осаждение органическими растворителями;б) вакуум – выпаривание;в) ультрафильтрация.11. Назовите фермент, гидролизирующий 1,6 глюкозной связи в крахмале:а) глюкоамилаза; б) декстриназа; в) a – амилаза.12. Назовите максимальную величину нарастания кислотности при брожении в

спиртовом производстве (град).а) 0,05-0,1; б) 0,15-0,20 ; в) 0,30-0,60.13. Какую расу дрожжей используют на спиртзаводах перерабатывающих

крахмалистое сырье?а) ХII; б) Я; в) В.14. Укажите засоренность зерна средней чистоты?а) до 40%; б) до 2%; в) до 3%.15. Назовите величину надбавки (дал на 1 л условного крахмала) при полной

замене солода глубинной культурой микроорганизмова) 0,3; б) 0,7; в) 0,9.16. Образованием какого вещества объясняется позеленение картофеля при

хранении на свету?а) сапонина; б) соланина; в) глобулина; г) туберина; д) рибофлавина.17. Какова должна быть концентрация дрожжей в среде головного бродильного

чана?а) 80-100 млн. кл/мл; б) 100 – 110 млн. кл/мл; в) 100-120млн. кл/мл.18. Укажите продолжительность пребывания массы в колоннах I и II ступени по

Мичуринской схеме разваривания, мин.:а) 10-20; б) 45-55; в) 60-70.19. Укажите режимы подваривания целого картофеля:а) 70 – 75°С, 30мин; б) 65-70°С, 60 мин; в) 65-70°С,30 мин.20. До какой величины подкисляют дрожжевое зерновое сусло при приготовлении

молочнокислых дрожжей?а) 1,7-2,0°; б) 2,0-2,2°; в) 1,9-2,1°.21. Назовите температуру нагревания замеса в контактной головке АФО – 1 при

механико-ферментативном способе производства спирта, °С:а) 55-65; б) 70-75; в) 80-85.22. Укажите, как поставляется чистая культура дрожжей (ЧК) спиртзаводу:а) в цистернах; б) канистрах; в) пробирках.23. Приведите продолжительность циркуляции массы в АФО – 1 при механико –

ферментативной схеме, час:а) 1,0-1,5; б) 2,0-2,5; в) 3,0-3,5.24. До какой величины подкисляют дрожжевое картофельное сусло при

71

приготовлении сернокислых дрожжей?а) 0,5-0,7°; б) 0,7-0,8°; в) 0,8-0,9°.25. Назовите термотолерантную расу дрожжей для спиртового производстваа) ХII ; б) М; в) У – 717.

ОТВЕТЫ ПО ТЕСТОВЫМ ЗАДАНИЯМ ПО ТЕМАМ

Тема 1.1. ответы: 1 – в); 2 – а); 3 – г).Тема 1.2. ответы: 1 – а); 2 – в); 3 – б).Тема 1.3. ответы: 1 – г); 2 – в); 3 – б); 4 – в); 5 – б).Тема 1.4. ответы: 1 – а); 2 – в); 3 – а).Тема 1.5. ответы: 1 – б); 2 – а); 3 – б).Тема 1.9. ответы: 1 – в); 2 – а).Тема 2. ответы: 1 – а); 2 – в); 3 – в).

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

Лабораторные работы выполняются согласно изданию [8].

ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ

Выполните расчет продуктов до брагоректификации для схемы производства спирта при механико-ферментативной обработке зернового сырья с использованием ферментных препаратов Амилосубтилина Г3Х и Глюкаваморин Г3Х по одному из вариантов исходных данных.

№ Производительность по условному спирту сырцу,

дал/сутки

Очищенное от примесей

сырье влажностью

14,5%

Степень измельчения сырья %, не менее

Расход ферментных препаратов на 1 г крахмала

Амилосубтилин Г3Х масс доля СВ 92% АС 1000 ед./г

Глюкаваморин Г3Х масс для СВ 92% Глс 300 ед./г

1 1000 Рожь 80 Ас 2 Глс 5,5 2 2000 Ячмень 85 Ас 3 Глс 6,23 3000 Кукуруза 90 Ас 3,5 Глс 6,5

72

ЛИТЕРАТУРА

1. Яровенко В.Л., Маринченко В.А., Смирнов В.А. и др. Технология спирта. - М.: Колос-Пресс, 2002. - 465 с.

2. Инструкция по нормированию выходов этилового спирта при переработке крахмало- и сахаросодержащего пищевого сырья в спиртовой промышленности. - М.: ВНИИПБТ, 1993. - 16 с.

3. Инструкция по технохимическому и микробиологическому контролю спиртового производства // Под общ. ред. В.А. Полякова - М.: ДеЛи принт, 2007. - 480 с.

4. Нормы технологического проектирования предприятий дрожжевой промышленности. НТП-АПК 1.20.11.001-04. - М.: Гипропищепром, 2004. - 110 с.

5. Нормы технологического проектирования предприятий спиртовой промышленности. ВНТП-34-93. "Гипропищепром-2". - М.: Гипропищепром, 1993. - 87 с.

6. О состоянии и направлениях развития производства спирта этилового из пищевого сырья и ликероводочной продукции // Под общ. ред. Ярмоша В.И - М.: Пищевая промышленность, 2005. - 423 с.

7. Регламент производства спирта из крахмалистого сырья. - М.: ВНИИ ПрБр, 1979. - 270 с.

Дополнительная учебная литература8. Грачева И.М., Кривова А.Ю. Технология ферментных препаратов. - М.:

Элевар, 2000. - 512 с.9. Ильина Е.В. Малые предприятия по производству пива, безалкогольных

напитков, спирта и ликероводочных изделий: Учеб. пособие для пищев. вузов. - М.: ДеЛи принт, 2006. - 128 с.

10. Ковалевский К.А. Технология бродильных производств. - М.: Инкос, 2004. - 338 с.

11. Кретов И.Т., Антипов С.Т., Шахов С.В. Инженерные расчеты технологического оборудования предприятий бродильной промышленности. Учебное пособие для вузов. - М.: Колос, 2004. - 391 с.

12. Кухаренко А.А., Винаров А.Ю. Безотходная биотехнология этилового спирта. - М.: Энергоатомиздат, 2001. - 290 с.

13. Логоткин И.С. Технология ацетоно-бутилового производства - М.: Пищепромиздат, 1958. - 267 с.

14. Полыгалина Г.В. Основы дегустации и сертификации водок и ликероводочных изделий. - М.: Колос, 1999. - 336 с.

15. Полыгалина Г.В. Технохимический контроль спиртового и ликеро-водочного производств. - М.: Колос, 1999. - 336 с.

16. Поляков В.А. Биотехнология переработки зернового сырья в производстве солода, пива, алкогольных и безалкогольных напитков. - М.: Пищепромиздат, 2002. - 176 с.

17. Смирнов В.А. Пищевые кислоты - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983. - 264 с.

18. Фараджаева Е.Д., Федоров В.А. Общая технология бродильных производств. - М.: Колос, 2002. - 408 с.

19. Фараджева Е.Д. Производство хлебопекарных дрожжей: практическое руководство. - СПБ.: Из-во Профессия, 2002. - 167 с.

20. Фараджева Е.Д., , Федоров В.А. Прогрессивные методы интенсификации технологических процессов солода. Учебное пособие. - Воронеж: Из-во ВГТА, 2001. - 86 с.

73