Порівняльна характеристика способів зброджування

Швидкість утворення спирту в дріжджогенераторах під час двопотокового збро­джування більша, ніж під час однопотокового, а в бродильних апаратах в обох ви­падках однакова. Швидкість утворення дріжджів також однакова.

Концентрація дріжджів у зрілій бражці залежить головним чином від складу сусла та умов масообміну між дріжджовими клітинами і суслом, незначно - від початкової їх концентрації. Виробничими випробуваннями на Косарському спир­товому комбінаті встановлено, що в бражці бродильних апаратів, одержаній одно- і двопотоковим способом зброджування, концентрація біомаси дріжджів мало відрізнялась. Концентрація незброджених цукрів у зрілій бражці, одержаній одно-потоковим способом була більшою (0,372 г/100 мл), ніж двопотоковим (0,289 г/100 мл).

Якість ректифікованого спирту, одержаного обома способами переробки ме­ляси була приблизно однакова,

Зимазна і мальтазна активність у дріжджів, одержаних двопотоковим збро­джуванням (28 і 445 хв), краща, ніж од но потоковим (34 і 490 хв). Вміст глікогену у дріжджах, одержаних двопотоковим способом (19,1%) більший, ніж однопотоко-вим 15,8%). Але стійкість дріжджів при температурі 35° С була вища, якщо збро­джування проходило однопотоковою схемою (66,5 проти 42 год).

Дріжджі, одержані однопотоковим способом зброджування містять на 58-60% більше нуклеїнових кислот, чим і пояснюється їх підвищена стійкість під час зберігання.

Зменшення концентрації глюкози в бражці 4-го і 5-го бродильних апаратів сві­дчить про зниження бродильної енергії дріжджів. У бражці 5-го бродильного апа­рату при однопотоковому зброджуванні глюкози майже не було, при двопотоково-му зброджуванні вона містилася ще навіть у 7-му та 8-му апаратах.

Під час зброджування меляси, крім основних продуктів спиртового бродіння (етанолу і діоксиду вуглецю), утворюється гліцерин, альдегіди, кислоти (піровино­градна, оцтова, янтарна, молочна і лимонна), ацетон (ацетилметилкарбінол), 2,3-бутиленгліколь і діацетил, а також побічні продукти, які синтезуються не тільки із цукрів, а із других речовин, наприклад, амінокислот.

Вищі спирти утворюються переважно в період розмноження дріжджів, коли інтенсивний обмін речовин пов'язаний з утворенням кетокислот із продуктів пере­творення вуглеводів і псреамінуваниям.

Органічні кислоти у зброджуваному середовищі накопичуються в основному на стадії дріжджогенерування і головного бродіння. До кінця зброджування їх кон­центрація в бражці збільшується мало, а іноді навіть зменшується. У залежності від умов, у виробничих дріжджах накопичується кислот від 0,07 до 0,2 г/л, у бражці 1-го і 2-го апаратів бродильної батареї - 0,1-0,25 г/л і в зрілій бражці - 0,12-0,3 г/л. У зрілій бражці, одержаній при двопотоковому зброджуванні, кислот міститься менше, ніж у бражці, одержаній при однопотоковому зброджуванні. У виробничих дріжджах і у бражці головних бродильних апаратів вміст кислот складає 2-6 г/л безводного спирту, у зрілій бражці зменшується до 1,2-4 г/л. На утворення кислот витрачається значна кількість цукрів.

Концентрація ефірів у виробничих дріжджах при однопотоковому способі збро­джування складає в середньому 0,25 г/л, у бражці 1-го бродильного апарату 0,31 і у зрілій бражці 0,24 г/л, при двопотоковому зброджуванні - відповідно 0,11; 0,18 і 0,11 г/л.

Концентрація альдегідів у процесі однопотокового зброджування зменшуєть­ся з 0,28-0,38 мг/г виробничих дріжджів до 0,08-0,16мг/л зрілої бражки. У перера­хунку на 1л спирту в бражці вміст альдегідів зменшується з 13-20 до 0,9-2,5 мг. При двопотоковому зброджуванні концентрація альдегідів: у виробничих дріжджах 0,08-0,15 мг/г (3-8 мг/л спирту), у бражці 1-го бродильного апарата 0,250,3 г/л (8-10 мг/ л спирту) і в дозрілій бражці 0,1-0,15 мг/л (1-2,5 мг/л спирту).

Вищі спирти накопичуються в період усього процесу бродіння, але в кінці його-з меншою швидкістю. У виробничих дріжджах концентрація вищих спиртів складає 0,2-0,3 мг/л (5-8 мг/л спирту), у дозрілій бражці - 0,3-0,55 мг/л (5-6 мг/л спирту). Концентрація вищих спиртів вища у бражці, одержаній за однопотоковою схемою, в порівнянні з двопотоковою.

Гліцерин синтезується в основному на стадіях дріжджогенерування і головно­го бродіння. При двопотоковому способі зброджування на першій із цих стадій глі­церину утворюється значно менше (0,15 г на 100 мл), ніж при однопотоковому (0,41 г на 100 мл), що пояснюється більш високою кислотністю виробничих дріжджів, які вирощують за двопотоковою схемою. У зрілій бражці, одержаній за двопотоко­вою схемою, гліцерину також менше на 26-30%,

Утворення гліцерину під час зброджування за одно- і двопотоковою схемами описується рівняннями:

- вміст гліцерину в 100 мл бражки, одержаній одно - і двопотоковим способам, г,; - тривалість бродіння, год,

При двопотоковому способі цукор зброджується більш повно, менше утворю­ється вторинних продуктів бродіння, дріжджі знаходяться в більш активному фізі­ологічному стані, внаслідок чого вихід спирту із 1 т умовного крохмалю на 1-1,5 дал вищий, ніж при однопотоковому. Крім того, двопотоковий спосіб має й інші переваги: можливість відбору для дріжджогенерування кращої за якістю меляси, створити більш сприятливі умови для розмноження дріжджів, зменшити загальний

об'єм дріжджогенераторів, більш повно використати газоподібний діоксид вугле­цю для одержання рідкого діоксиду вуглецю.

Однопотоковий спосіб рекомендується тільки для тих спиртових заводів, які виділяють із зрілої бражки дріжджі, які використовуються як хлібопекарські.

Втрати умовного крохмалю під час зброджування меляси (кг/т)

де В_их - фактичний вихід спирту, дал/т умовного крохмалю; х -вміст спирту у зрілій бражці, об.%; А - вміст альдегідів у зрілій бражці в перерахунку на оцтовий, мл/л; d - густина оцтового альдегіду; Ка - кількість цукрози, витрачена на утворення 1 г оцтового альдегіду, г (1,943г); У - вміст органічних кислот у зрілій бражці в пе­рерахунку на оцтову, г/л; К₍₎ - кількість цукрози, витрачена на утворення 1 г оцто­вої кислоти, г (1,4253г); Е - вміст ефірів у зрілій бражці в перерахунку на оцтовое-тиловий ефір, г/л; Ке - кількість цукрози, витрачена на утворення 1 г оцтовоетило-вого ефіру, г (0,9715г); Г-вміст гліцерину у зрілій бражці, г/л; Кг- кількість цукро­зи, витрачена на утворення 1 г гліцерину, г (1,958 г); Н - вміст незброджених цукрів у зрілій бражці, г/л; D - вміст біомаси дріжджів у зрілій бражці, г/л; 0,4 - кількість цукрози, витрачена на 1 т дріжджів 75% -ної вологості, т; 0,95 - коефіцієнт перера­хунку цукрози в крохмаль.

Втрати крохмалю під час однопотокового зброджування складають 181,5 кг, під час двопотокового зброджування - 158,1 кг на 1т переробленого умовного кро­хмалю, різниця поміж втратами 23,4 кг або 2,1%.

Розробку і впровадження удосконаленого однопотокового способу зброджу­вання з розмноженням і накопиченням біомаси дріжджів в окремому потоці сусла з пониженою концентрацією сухих речовин (16-17%) та компенсацією їх концентра­ції шляхом додавання нерозбавленої меляси у другому потоці в бродильну батарею можна оцінювати як спробу наблизити умови зброджування до двопотокового спо­собу.

Хіміко-технологічні показники основного сусла і бражки наведені в табл. 9.7. Концентрацію сухих речовин у суслі регулюють (вручну або автоматично) так, щоб у зрілій бражці концентрація спирту складала 9,5-10,5 об.%. У зрілій бражці кожні 4 год визначають видиму концентрацію сухих речовин і кислотність. Концентра­цію спирту, істинні сухі речовини, незбродженні цукри і біомасу дріжджів у зрілій бражці визначають один раз на зміну.

Якщо із зрілої бражки не виділяють хлібопекарські дріжджі, то в зрілій бражці повинна бути концентрація дріжджів 18-22 г/л. (при більшій концентрації зменшу­ється вихід спирту), якщо виділяють дріжджі, то 25-35 г/л.

Концентрація незбродженого цукру в зрілій бражці не повинна перевищувати 0,2 г/100 мл бражки.