Диффузионный способ переработки сахарной свеклы
При переработке свеклы диффузионным способом после мойки она элеватором направляется на весы, из которых поступает на свеклорезку, где она режется в длинные тонкие полоски (стружку). Свекловичная стружка непрерывно поступает в диффузионный аппарат, где из нее водой извлекается сахар. Жом насосом перекачивают в разделитель. Жомопрессовая вода возвращается в диффузионный аппарат, а жом направляют на корм скоту или на дальнейшую его переработку (сушку, приготовление кормов, извлечение пектина и т.д.).
Диффузионный аппарат представляет собой корытообразный наклонный корпус, в котором вращаются два шнека. Свекловичная стружка поступает в головную часть аппарата и медленно продвигается шнеками к хвостовой его части. Навстречу стружке движется вода, которая все время обогащается сахаром. Режим движения стружки рассчитывается таким образом, чтобы за время прохождения стружки через аппарат из нее наиболее полно был извлечен сахар. Температура в аппарате поддерживается в пределах 80-90°С. Из хвостовой части выгружается стружка в виде жома с небольшим содержанием сахара, а из головной части отбирают диффузионный сок в количестве 110-115 кг из 100 кгстружки, в котором содержание сахара немного ниже, чем в свекле.
Диффузионный сок поступает через теплообменник в мерники (рис.5.22) и разделяется на два потока: один - в дрожжевое отделение для приготовления дрожжей, другой - непосредственно на сбраживание в бродильные чаны. Диффузионный сок, направляемый на приготовление дрожжей, непрерывно пастеризуется в теплообменнике при 85°С, выдерживается 1 ч в выдерживателе и охлаждается до температуры складки. После этого сок в смесителе подкисляется серной кислотой до pH 3,2-3,4 и поступает в дрожжанку, куда задаются дрожжи. Зрелые дрожжи поступают в головной чан бродильной батареи, куда одновременно направляется основной поток диффузионного сока из мерников, подкисленный до pH 3,6-3,9.
Брожение ведется непрерывно, пока не обнаружатся признаки инфекции. После чего освобождается последний чан батареи, его моют и дезинфицируют и меняют направление потока - последний чан становится головным чаном батареи до тех пор, пока не проведут мойку и дезинфекцию всех чанов. Этот способ исключает установку насосов, применяемых при непрерывном брожении и необходимых для освобождения бродильных чанов на мойку и дезинфекцию. Объем дрожжанок должен составлять 40-60% емкости головных чанов батареи.
Для поддержания в головном чане батареи оптимального количества дрожжевых клеток устанавливают насос, с помощью которого пополняется недостаток дрожжей из второго чана, где они находятся в более энергичном состоянии.
После заполнения водой всей батареи, т.е. через 24-28 ч, содержимое первого чана перекачивается во второй чан. Первый чан моют, пропаривают и дезинфицируют, после расхолодки в него направляют поток. Во время дезинфекции первого чана головным является второй чан. Из последнего чана батареи зрелая бражка поступает на перегонку.
Благодаря мягкому тепловому режиму белковые вещества сахарной свеклы не денатурируются и дополнительного питания для дрожжей не требуется. Выход спирта увеличивается по сравнению с другими способами переработки, несмотря на наличие неизбежных потерь сахара в жоме. Улучшается качество спирта, так как в нем почти не содержится метанола. Пектиновые вещества, являющиеся причиной образования этой вредной примеси, остаются в жоме. Резко сокращается расход топлива.
Известно получение диффузионного сока спиртовыми заводами из свеклосахарных, расположенных рядом с ними. При этом значительно сокращаются затраты на переработку свеклы. Недостатком такого содружества является сезонность работы сахарных заводов.
Приготовление дрожжей
Способы ведения дрожжей
Для сбраживания осахаренной массы при переработке зернокартофельного сырья применяют дрожжи Saccharomyces cerevisiae рассы XII, II, М. Дрожжи в начале производственного сезона размножают по методу чистой культуры по схеме:
пробирка → 0,5-1л колба → 5л колба → маточник дрожжанка
Аппараты чистых культур на заводах, перерабатывающих хлебно-картофельное сырье, не применяют, так как для них требуется фильтрованное сусло без осадков, получение которого затруднительно. При установившейся работе завода размножают дрожжи по методу естественной чистой культуры.
В качестве сусла для размножения дрожжей пользуются осахаренной массой. На некоторых заводах добавляют зеленый солод как источник витаминов и азотистых веществ. Для подавления посторонних микроорганизмов сусло подкисляют серной или молочной кислотой. Размножение дрожжей в осахаренной массе проводят при значениях pH 3,8-4,0, при данном pH дрожжи хорошо размножаются, а посторонние микроорганизмы не размножаются. В зависимости от того, какой кислотой подкисляют сусло, различают сернокислые и молочнокислые дрожжи. Молочную кислоту получают молочнокислым закисанием молочно-кислыми бактериями. Применение молочнокислых дрожжей требует некоторого расхода сахара на образование молочной кислоты, что снижает выход спирта. Поэтому в настоящее время в большинстве случаев используют сернокислые дрожжи. Температура при размножении дрожжей 28-30°С.
Размножение дрожжей хлебно-картофельного производства производится периодическим и полунепрерывным способом. Успешно применяют в качестве зрелых дрожжей отъемы бродящей массы.
Периодический способ размножения дрожжей. Сернокислые дрожжи. В дрожжанку перекачивают отъем осахаренной массы. При периодическом способе осахаривания отъем отбирают из осахаривателя при 30°С, при непрерывном осахаривании - после теплообменника. Отъем осахаренной массы подкисляют серной кислотой до кислотности 0,7-0,8° при зерновом сусле и до 0,8-0,9° при картофельном. Затем тщательно перемешивают, вносят в сусло дрожжевую матку в количестве 10% от объема сусла, охлаждают до начальной температуры брожения 17-18°С и оставляют дрожжи для размножения. Вовремя размножения дрожжей температура не должна превышать 30°С. Дрожжи считают зрелыми при отброде равном 1/3 от первоначальной концентрации, т.е. 5-5,5° по сахарометру. При этом отбирают 10% дрожжевой матки, а остальные дрожжи передают в осахариватель (при периодической схеме) или в бродильный чан (при полунепрерывной или непрерывной схеме). Длительность размножения дрожжей составляет 20 ч.
Количество серной кислоты, необходимое для подкисления дрожжевого сусла, рассчитывают по формуле:
где:
К - количество кислоты в л, необходимое для подкисления;
а - конечная кислотность дрожжевого сусла, град;
b - начальная кислотность сусла, град;
V - объем подкисляемого сусла, л;
С - содержание серной кислоты, расходуемой на подкисление, кг/л;
0,00245 - постоянный коэффициент, выведенный из соотношения при переводе градусов кислотности в килограммы серной кислоты.
Молочнокислые дрожжи. Для приготовления дрожжей в дрожжанку перекачивают отъем осахаренной массы при 57-58°С, охлаждают до 50-51 °С и вносят матку молочнокислых бактерий в количестве 2-3% от объема сусла. Происходит молочнокислое закисание, т.е. превращение сахара в молочную кислоту, кислотность постепенно увеличивается. Процесс закисания ведут при 50-510C до получения кислотности 2,0 - 2,2° для картофельного и 1,7-2,0° для зернового сусла. Затем отбирают молочнокислую матку в количестве 10% от объема сусла, сусло для стерилизации нагревают до 75°С и выдерживают при этой температуре 30 мин, затем охлаждают до 30°С, вносят дрожжевую матку в количестве 10% от объема сусла и все дальнейшие операции проводят как и при размножении сернокислых дрожжей. Общая длительность молочнокислого закисания 30 ч.
Полунепрерывный способ размножения дрожжей. Для работы по этому способу дрожжевое отделение оборудуют пастеризатором и двумя механизированными дрожжанками (рис.5.23, 5.24).
Для начала ведения производственного процесса дрожжи размножают в дрожжанках периодическим способом. Затем в свободную дрожжанку вводят 25-30% зрелых дрожжей - от общего объема, доливают осахаренной массой и подкисляют серной кислотой до кислотности 0,65-0,8°. Дрожжи размножают в течение 6-8 ч при 28°С, при этом они отбраживают до 4-4,5° по сахарометру. Половину объема зрелых дрожжей из каждой дрожжанки передают в очередной заливаемый бродильный чан, а дрожжанку вновь заливают осахаренной массой, подкисляют и повторяют процесс размножения дрожжей. Производительность при этом способе увеличивается.
Использование отъема бродящего сусла в качестве зрелых дрожжей. Для упрощения работы по приготовлению дрожжей Я.К. Орловским предложено в качестве дрожжей применять отъемы бражки. Через 16-18 ч после залива бродильного чана при отброде 9-11° (по сахарометру) производят отъем бражки в количестве, равном 6-8% емкости бродильного чана, и перекачивают насосом в дрожжанку. В дрожжанке отъем подкисляют серной кислотой до кислотности 0,75-0,8°. Отъем подвергается предварительному брожению в течение 5-6 ч при 26-28°С до отброда 5-5,5° по сахарометру. Подготовленные дрожжи спускают в очередной бродильный чан, куда поступает одновременно и осахаренная масса.
Использование отъемов бродящей массы в качестве дрожжей не ухудшает качества брожения и значительно упрощает процесс приготовления дрожжей.
Приготовление дрожжей без солодового питания. Добавление солода в дрожжевое сусло в качестве источника азотистого питания считалось необходимым, несмотря на то, что в сусле содержится достаточное количество аминного азота. Без добавления солодового питания через некоторое время размер дрожжевых клеток уменьшается и уменьшается их количество. Причиной являлось то, что при пастеризации сусла до 85°С разрушается значительное количество витаминов и других стимуляторов роста, которые вносятся с солодом в осахариватель.
При исключении пастеризации дрожжевого сусла перед подкислением и при температуре пастеризации не выше 70°C зрелые дрожжи получаются нормальными без дополнительного солодового питания. Этот способ позволяет снизить потери крахмала (сокращение расхода солода на 10-15%), дает экономию пара на нагрев и воды на расхолодку дрожжевого сусла.