Антисептирование и рассиропка мелассы

При работе по однопоточной схеме антисептированию подвергают всю неразбавленную мелассу или рассиропку концентрацией 60% св., которую подкисляют до определенной кислотности. Кислотность в спиртовом производстве принято выражать в градусах кислотности, т.е. количеством мл 1 н. раствора щелочи, израсходованной для нейтрализации 20 мл раствора, при этом 1 мл 1 н. раствора щелочи, соответствует 1 ° кислотности. Мелассу подкисляют серной кислотой до кислотности 1,5-2,0°, соляной кислотой-до 1,1-1,3°, после подкисления выдерживают 2-3 ч.

Лучше применять для антисептирования соляную кислоту. По нормам спиртовой промышленности на 1000 дал спирта расходуется 130 кг соляной кислоты или 235 кг серной.

Для антисептирования мелассы, кроме серной и соляной кислоты, применяют также следующие антисептики: формалин, хлорную известь, пентахпорфенолят натрия. Сильно инфицированные мелассы перед антисептированием нагревают острым паром до 85°С и выдерживают 1 ч, затем охлаждают и после смешивания с нормальной мелассой антисептируют.

Высокая концентрация сахара в мелассе не позволяет сбраживать ее в натуральном виде. Поэтому мелассу рассиропливают водой. При работе завода по однопоточной схеме готовится одна рассиропка концентрацией 22-25% св (в некоторой литературе рекомендуют 20-22%).

При двухпоточной схеме готовят две рассиропки: дрожжевую (для размножения дрожжей) концентрацией 11-13% и бродильную (для процесса брожения) концентрацией 33-35% св.

Рассиропник представляет собой сосуд, к которому подведены меласса, холодная и горячая вода. Протекая через рассиропник, меласса и вода смешиваются. Для лучшего перемешивания применяют перегородки или механическую мешалку. Количество рассиропки рассчитывают на основании баланса сухих веществ по уравнению:

где:

P - количество неразбавленной мелассы, т,

С - содержание сухих веществ в мелассе, вес. %;

V - объем рассиропки, м³

D - плотность рассиропки, кг/л

с - содержание сухих веществ в рассиропке, вес. %.

Количество добавленной воды Wрассчитывают так:

Сбраживание мелассы

Для полного сбраживания всего сахара, содержащегося в мелассе, необходимо создание определенных условий для развития дрожжей-достаточное количество питательных веществ, определенная концентрация сахара, кислотность среды и температура. Для размножения дрожжей (дрожжегенерирования) и сбраживания из мелассы готовят сусло, которое представляет собой разбавленную водой мелассу с питательными веществами, кислотой и антисептиками.

Приготовление дрожжей чистой культуры состоит из шести последовательных их пересевов в среды, приготовленные из мелассы с добавлением солодового сусла и диаммонийфосфата или ортофосфорной кислоты. С каждым последующим пересевом увеличивают объем среды.

При работе по однопоточной схеме брожения с каждым пересевом увеличивают объем среды, а при двухпоточной схеме концентрация остается постоянной. Для всех пересевов среду приготовляют из доброкачественной мелассы и солодового сусла, которого берут в количестве 10% к мелассной рассиропке. Солодовое сусло можно заменить мальтозной патокой, которой достаточно 1 % от количества мелассной рассиропки.

Концентрация сухих веществ в солодовом сусле должна быть 10-12% по сахарометру. Концентрация сухих веществ в мелассной рассиропке при работе по однопоточной схеме брожения показаны в таблице 5.1:

Таблица 5.1

Пересев		2 и 3
Концентрация сухих веществ по сахарометру, %	13-14	14-15	15-16	16-17	17-18

Концентрация сухих веществ в мелассной рассиропке при работе по двухпоточной схеме брожения одинакова для всех пересевов - 13- 14% по сахарометру.

В питательную среду 1,2,3 пересевов фосфорное питание не задается, а начиная с 4-го, добавляют ортофосфорную кислоту или диаммонийфосфат в количестве 0,12% к мелассе, взятой для приготовления рассиропки.

Кислотность сред для первых четырех пересевов поддерживается 0,5°, а для 5-й и 6-й - 0,7-0,8°. На всех стадиях разведения дрожжей поддерживается температура брожения 20-30°С. Мелассные рассиропки для первых четырех пересевов и солодовое сусло стерилизуют при 0,5 ати в автоклаве в течение 30 ч, а для 5-го и 6-го, так как объем велик для автоклава, кипятят в течение 1 ч.

Чистую культуру дрожжей получают из лаборатории чистых культур НИИСП. В пробирку наливают 10 см³ стерильного солодового сусла, помещают в термостат при 28-29°С. Дрожжевые клетки начинают размножаться, через 4-6 ч их накапливается такое количество, которое можно переводить в больший объем питательной среды - в колбу на 500 см³, содержащую 200-250 см³ стерильной питательной среды.

Продолжительность брожения 20-24 ч. Из колбы емкостью 500 см³ дрожжи переводят в колбу 3 л, где находится 2 л стерильной питательной среды. Дрожжи из этой колбы после двухчасового брожения переводят в 4 трехлитровые колбы равными частями, 3 из них ставят в холодильник для хранения при температуре 4°С. При этой температуре они могут храниться около месяца, не возбуждая брожения и не теряя жизнедеятельности. Четвертую колбу после 16-18 ч брожения переводят в маточник емкостью 25 л, в котором находится 20 л питательной среды. С маточника дрожжи переводят в малый, а затем в большой аппарат чистой культуры. Емкость первого 900 л (750 л питательной среды), а второго10,0 м³ (5,0 м³ питательной среды).

Малый аппарат чистой культуры заполняется питательной средой тремя порциями (подмолодками); подмолодку задают в момент, когда видимый отброд снижается до 10-11% по сахарометру при работе по однопоточной схеме, а при работе по двухпоточной схеме - до 7-8%. Общая продолжительность брожения составляет 30-36 ч, но при этом получаются наиболее здоровые дрожжевые клетки.

Из большого аппарата чистой культуры дрожжи переводят в дрожжегенератор при отброде 10-11% по сахарометру для однопоточной схемы и 6,5-7,5% при двухпоточной схеме. Продолжительность брожения 18-20 ч. Дрожжи развиваются энергичнее при избытке кислорода, т.е. при аэрировании.

Двухпоточная схема. Для приготовления сусла мелассу рассиропливают в двух параллельно действующих рассиропниках: в одном получают сусло для дрожжегенерирования; во втором - основное сусло для питания бродильных чанов.

Для непрерывного ведения дрожжей устанавливают 4-5 дрожже-генераторов общей емкостью 20-25% емкости бродильной батареи, которые соединены между собой трубопроводом спускным и работают параллельно. Так как процесс дрожжегенерирования протекает 6-7 ч, т.е. более чем в два раза быстрее, чем сбраживание в бродильной батарее, то количество дрожжевого и основного сусла одинаковое (1:1).

Мелассу, предназначенную для дрожжевого сусла, антисептируют и подкисляют до 3,5-4,0° с добавлением к ней питательных веществ, предназначенных для всей мелассы. Кислотность дрожжевого сусла составляет 0,8-1,0°, которая поддерживается в дрожжегенераторах. Отброд зрелых дрожжей - 5,5-6,0% по сахарометру, концентрация спирта в них-3,0-3,5% об., количество дрожжевых клеток - 150-180 млн. в 1 см³. Расход воздуха на аэрацию составляет 3,5-4,0 м³ на1м³ массы в 1 ч. Работу ведут непрерывно длительное время, освобождая попеременно один из дрожжегенераторов для мойки и дезинфекции.

Зрелые дрожжи из каждого дрожжегенератора непрерывно отводят в головной чан бродильной батареи. В этот же чан непрерывно подают основную рассиропку, которую готовят из необработанной мелассы. Количество подаваемого сусла регулируют таким образом, чтобы в головном бродильном чане концентрация бражки была 10-12% по сахарометру, а содержание спирта в ней 5,0-6,0% об. В этом чане поддерживается температура 29-30°С, в последующих - 30-31⁰C , а в последнем-29°С.

Бродильные чаны соединяются в батарею таким образом, чтобы бражка выходила из чана и поступала в следующий чан сверху по переточной трубе. Таким образом постоянно заполняются все бродильные чаны батареи на 90% общей емкости.

Во избежание осаждения дрожжей, а также с целью интенсификации процесса брожения следует принудительно перемешивать бражку. Для этого все бродильные чаны, кроме головного, оборудуются мешалками.

Кислотность бражки 0,4-0,5°. Нарастание кислотности не допускается. Продолжительность брожения, включая дрожжегенерирование, составляет 24-30 ч. Из последнего чана бродильной батареи бражка поступает на перегонку. Содержание спирта в зрелой бражке 8,5-9,0% об., а несброженных сахаров 0,3-0,4 г/100см³.В процессе сбраживания мелассного сусла образуется большое количество пены. Пена, образующаяся в дрожжегенераторах, направляется в чаны-пеноловушки, где она гасится, а образовавшаяся жидкость отводится в четвертый или пятый чан бродильной батареи.

Углекислый газ, выделяемый при брожении, из дрожжегенераторов и бродильных чанов, отводится в пеноловушку, а из нее - в спиртоло- вушку. Водно-спиртовая жидкость из спиртоловушек направляется в бражку, идущую на перегонку.

Для периодической мойки и дезинфекции бродильные чаны освобождают, перекачивая сбраживаемую массу в последующий чан, на который переводится поток сусла. Освобожденный чан моют и стерилизуют пропариванием с нагревом до 100°С с выдержкой при этой температуре 30 мин. После расхолодки в чан направляют поток сусла и освобождают для дезинфекции очередной чан.

Однопоточная схема. По однопоточной схеме из всей подработанной мелассы непрерывно готовится сусло с концентрацией сухих веществ 20-22% по сахарометру в зависимости от доброкачественности мелассы (рис. 5.2). Кислотность сусла должна быть 0,4-0,5°. Сусло непрерывно подается в один из дрожжегенераторов, куда предварительно заданы маточные дрожжи из большого аппарата чистой культуры. Количество маточных дрожжей должно быть 10-15% от полезной емкости дрожжегенератора.

После заполнения первого дрожжегенератора на 90% его емкости из него передают 50% дрожжей во второй дрожжегенератор и начинают приток сусла в оба дрожжегенератора. Количество сусла, протекающего за 1 ч в дрожжегенераторы, называемое в практике коэффициентом притока, должно составлять 16-18% от их общей емкости. Концентрация сухих веществ в дрожжегенераторах должна быть 14- 15% по сахарометру, концентрация спирта достигает 2,5-3,5% об.

В течение всего процесса дрожжегенерирования массу непрерывно аэрируют с расходом воздуха 3,5-4,0 м³на 1 м³среды.

Емкость дрожжегенераторов составляет 20-25% от суммарной емкости бродильных чанов, а при выработке хлебопекарных дрожжей емкость их увеличивается до 25-30%. Продолжительность дрожжегенерирования равна 6-7 ч. На стадии дрожжегенерирования сбраживают около 30% от всего количества сахара, содержащегося в мелассе. Когда количество дрожжевых клеток в дрожжегенераторах достигает 90-110 млн. в 1 см³, начинают переток массы из дрожжегенератора в первый (головной) чан бродильной батареи.

Сбраживание, переток бражки из чана в чан, перемешивание осуществляется также как в батарее двухпоточной схемы. Температура в бродильных чанах не должна превышать 32-33°С, а при получении хлебопекарных дрожжей 31-32°С, в последних двух чанах батареи - 28-29°С. Продолжительность брожения около 30 ч, а при получении хлебопекарных дрожжей - 24-27 ч, включая дрожжегенерирование.

Из последнего чана бродильной батареи зрелая бражка поступает на перегонку. Отброд зрелой бражки 5,0-6,5% по сахарометру, кислотность 0,4-0,5°, содержание спирта 8,0-8,5% об. и не более 0,3- 0,4 г/100см³ несброженного сахара.

Освобождение бродильных чанов для дезинфекции осуществляется так же, как и при двухпоточной схеме сбраживания.