Стадии подготовки мелассы. Особенности подготовки при использовании неполноценной и дефектной меласс

При переработке на спирт мелассы подготовка ее сводится к гомогенизации (усреднению состава), подкислению, асептированию, добавлению питательных веществ для дрожжей и разбавлению водой. Мелассу, сильно инфицированную микроорганизмами, подвергают тепловой стерилизации, а при выпуске спиртовых дрожжей как хлебопекарных – еще и очищают от взвешенных примесей.

В зависимости от технологической схемы переработки мелассы, одно- или двухпоточной, готовят мелассное сусло одной или двух концентраций сухих веществ: 22% или 12 и 32% соответственно. 12%-ное сусло называется дрожжевым и служит для выращивания посевной культуры дрожжей, 32%-ное – основным. Однопоточную схему обычно применяют на заводах, вырабатывающих спирт и хлебопекарные дрожжи. По однопоточной схеме мелассу перед взвешиванием гомогенизируют путем перекачки насосом из нижней части гомогенизатора (цилиндрического резервуара) в различные места по его высоте. Дефектная меласса сначала стерилизуется паром в контактной головке, затем охлаждается в пластинчатом теплообменнике и направляется в тот же гомогенизатор, где смешивается с нормальной мелассой. После взвешивания меласса подкисляется, асептируется и обогащается питательными веществами для дрожжей в специальном смесителе, разбавляется водой (рассиропливается) до 35-40%-ной концентрации, очищается от взвешенных примесей на кларификаторе и, наконец, окончательно рассиропливается до 22%-ной концентрации.

По двухпоточной схеме гомогенизированная меласса, предназначенная для приготовления дрожжевого сусла, взвешивается, как и по однопоточной схеме, подкисляется, асептируется, обогащается питательными солями и разбавляется водой до 12%-ной концентрации. При этом количество кислоты и питательных солей, рассчитанное на всю мелассу, вносят в дрожжевое сусло. Мелассу, предназначенную для приготовления основного сусла, после взвешивания только асептируют и затем рассиропливают до 32%-ной концентрации.

Подкисление и асептирование мелассы

Брожение мелассного сусла необходимо осуществлять в условиях, исключающих развитие посторонних микроорганизмов, продукты обмена которых отрицательно влияют на жизнедеятельность дрожжей. В спиртовом производстве большинство бактерий погибает под влиянием высокой концентрации сухих веществ мелассного сусла, рН среды и накапливающегося в бражке этилового спирта. Наиболее опасными для спиртового брожения являются разнообразные кислотообразующие бактерии, обладающие высокой кислото- и спиртоустойчивостью, для прессованных дрожжей – кислотообразующие бактерии с высокой протеолитической активностью.

Сбраживание мелассного сусла дрожжами протекает нормально при рН около 5. Для подавления развития посторонней микрофлоры активную концентрацию водородных ионов в сусле необходимо было бы довести до рН 2,8-3,0, но при этом угнетались бы размножение и бродильная энергия дрожжей. Поэтому рН сусла по однопоточной схеме поддерживают около 5, чему соответствует общая кислотность 0,4-0,6° (в зависимости от буферной емкости мелассы); по двухпоточной схеме кислотность дрожжевого сусла находится в пределах 1,1-1,3° и после смешивания с основным суслом составляет 0,6-0,7°. По обеим схемам для подавления посторонней микрофлоры добавляют антимикробные вещества.

Подкисление и асептирование неразбавленной мелассы эффективнее, так как создаются более высокие кислотность среды (1,6-2,4 при однопоточной схеме и 3,5-4,5° при двухпоточной) и концентрация антисептика.

Для подкисления пользуются серной или соляной кислотой. При употреблении второй кислоты исключается образование гипса, благодаря чему улучшаются условия сепарации и качество дрожжей, а при упаривании барды теплообменная поверхность аппаратов дольше остается чистой. Расход соляной кислоты меньше, чем серной (140 кг против 250 кг в расчете на 100%-ные и на 1000 дал спирта), однако при этом оборудование должно быть выполнено из кислотостойкой стали. Приведенный расход кислот является нормативным, фактический зависит от исходной щелочности и буферности мелассы, а также от принятой кислотности сусла.

Во избежание разрушения Сахаров мелассы серную кислоту предварительно разбавляют 4-5-кратным количеством воды.

Антимикробные препараты должны обладать высоким бактерицидным действием, не влиять отрицательно на жизнедеятельность дрожжей и качество спирта, не быть токсичными для животных. Нормативный расход антимикробных препаратов (в кг на 1000 дал спирта для каждого в отдельности): хлорной извести – 16,0 формалина 40%-ного – 5,0, сульфонола – 3,2. При получении хлебопекарных дрожжей выделением их из мелассно-спиртовой бражки норма расда хлорной извести может быть увеличена до 20-25 кг. Хлорная изесть применяется в виде декантированного водного раствора.

Классификация мелассных растворов

Меласса содержит 0,3-0,5% взвешенных частиц, состоящих примерно наполовину из органических веществ (коллоидов). Из минеральных веществ присутствуют преимущественно известь, соли кремниевой кислоты, окислы железа. Взвешенные частицы засоряют дрожжевые сепараторы и затрудняют промывку дрожжей. Кроме того, они уменьшают выход дрожжей, придают им темный цвет и понижают стойкость при хранении.

Под термином «кларификация» в данном случае следует понимать не «осветление», а «очистку» мелассных растворов. Этот процесс осуществляется в кларифцкаторах (сепараторах-очистителях) под действием центробежных сил, возникающих при вращении барабана. Применяют кларификаторы с барабаном и вставками цилиндрической формы, образующими грязевые камеры. Кларификатор ВСМ четырехкамерный, диаметр барабана – 620 мм, количество вставок – 3, частота вращения – 4170 об/мин. Он относится к типу полузакрытых кларификаторов: приток и удаление мелассного раствора происходят под избыточным давлением, процесс сепарирования не изолирован от доступа воздуха.

В грязевых камерах остается осадок в виде твердой лепешки влажностью около 80%. Его выбирают вручную, кларификатор моют 2%-ным раствором соды и ополаскивают водой. В некоторых моделях, выгрузка осадка производится гидравлически без остановки кларификатора. Степень очистки возрастает с увеличением кратности разбавления мелассы (меньше вязкость) и со снижением загрузки кларификатора мелассным раствором. При концентрации сухих веществ в мелассном растворе 35-40% в осадок переходит в среднем 0,08% к массе осветляемой мелассы. Наряду с отделением суспендированных веществ из мелассы удаляется примерно 40% всей содержащейся в ней микрофлоры, главным образом палочек и стрептококков.