Характеристика солода и мелассы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

МОГИЛЕВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРОДОВОЛЬСТВИЯ

Кафедра технологии пищевых производств

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по предмету

«Общая технология бродильных производств»

Характеристика солода и мелассы

Студентки 3курса

Группы ЭППЗ-101

Александрович Юлии Владимировны

Шифр 1110717

Вариант 17

Могилев 2012

1. Характеристика солода и его назначение в различных бродильных производствах

Солод - хлебный злак (ячмень, пшеница, рожь), который специально проращивают и высушивают в процессе соложения. Солод - основное сырьё для производства пива, классической русской водки или виски.

Солод изготавливают из пророщенного и затем высушенного при определенных условиях ячменя. Наиболее важными требованиями к ячменю, используемому для солодоращения, являются хорошая прорастаемость зерна (90-95 %), достаточная крупность и выравненность, невысокая пленчатость (не более 10 % массы зерна), умеренное содержание белка (не ниже 8 и не более 12 %) и высокое содержание крахмала (до 65 %). От качества и состава ячменя в значительной степени зависят потребительские достоинства и устойчивость пива при хранении.

При сушке солода предусматривается снижение влажности и придание солоду специфического вкуса, цвета и аромата. Ростки, придающие пиву неприятный вкус, при сушке становятся хрупкими и легко удаляются. Часть высокомолекулярных белков при сушке свертывается, что в дальнейшем облегчает процесс осветления сусла и пива. Сушка происходит в специальных аппаратах - солодосушилках.

Разновидность ячменя, режимы сушки солода (продолжительность проращивания и температура) влияет на вкус пива.

Солод бывает обычным пивоваренным и высокоферментированным, предназначенным для приготовления зернового сусла для последующей дистилляции.

Пивоваренного солода в мире производится огромное количество, основные поставщики: Финляндия, Бельгия, Германия, Россия.

Солод бывает ячменным, ржаным и пшеничным - это базовые сорта. Каждый из этих базовых сортов может быть жаренным, копченным и даже шоколадным - это специальные виды солода. Они применяются в качестве добавок к базовым сортам (от 5-30%) для придания конечному напитку определенной органолептики, цвета или плотности.

Высокоферментированный солод изготавливается из весеннего ячменя. В процессе его производства применяют специальную технологию, позволяющую максимально сохранить ферменты, влияющие на осахаривание крахмала при его варке.

Этот солод применяют в качестве добавки при приготовлении сусла из солода или крахмалосодержащих продуктов (10% - 30% от общего количества крахмального сырья) для достижения высокой плотности (до 25%) конечного сусла.

По способу приготовления различают следующие типы ячменного солода: светлый, темный, карамельный и жженый.

В зависимости от качества светлый солод делят на три класса: высокого качества, первый и второй. По качеству карамельный солод делят на два класса: первый и второй.

Темный, карамельный и жженый солод иногда называют специальным солодом, который используется для приготовления темных сортов пива. Эти виды солода определяют характерный рубиновый цвет, приятный ячменно-солодовый вкус и аромат пива.

Жженый солод используется для придания пиву определенного более или менее темного цвета. У темного пива невозможно добиться желаемого цвета с помощью только темного солода, и к нему добавляют жженый солод (1-2 %). Для получения его используют увлажненный светлый сухой солод нормального качества, который осторожно нагревают до температуры 200-220 °С при постоянном вращении цилиндрического обжарочного барабана. Ниже температуры 160 °С крахмал солода почти не изменяется, и лишь при 200 °С происходит сначала сильное меланоидинообразование, а затем образование горьких вкусовых веществ, придающих привкус «подгорелости», количество которых можно удерживать в узких границах.

Привкусы «подгорелости» и горечи, возникающие при обжарке жженого солода, частично улетучиваются с водяным паром, поэтому жженый солод обжаривают в вакуумных барабанах или по достижении наивысшей температуры незадолго до окончания обжаривания подают в устройство несколько дм3 воды, тем самым способствуя улетучиванию этих веществ. При изготовлении жженого солода ферменты полностью уничтожаются. Эндосперм жженого солода должен быть гомогенным, рыхлым и темным (кофейного цвета без блеска), а цветочная оболочка -- глянцевой.

Относительно недавно начали получать жженый солод из голозерного ячменя, что позволяет добиться устранения негативного влияния горьких веществ цветочной и семенной оболочки. Более известен обрушенный жженый солод, который представляет собой особый продукт: у высушенного солода перед загрузкой обжарочного барабана удаляют большую часть оболочек, включая семенную, и в нем содержится меньше веществ с пригорелым ароматом. Более дешевый пшеничный жженый солод в Германии разрешается применять только для производства пива верхового брожения.

Цветность жженого солода составляет, в зависимости от способа получения солода, 1300-1600 ед. ЕВС. Выход экстракта -- до 60-65 % в пересчете на СВ. В этой связи необходимо упомянуть специальное «красящее пиво (Farbebier), применяющееся в качестве заменителя специального солода. «Красящее пиво» -- это очень темное пиво, приготовленное на 60 % из светлого и на 40 % из жженого солода с высоким содержанием CB в готовом сусле. Как пиво оно совершенно не пригодно к употреблению и предлагается в качестве красящего компонента с цветностью около 8000 ед. ЕВС.

Карамельный - это вид солода, широко используемый в производстве темного пива. Кроме сушки он проходит и термическую обработку, в результате которой образуются ароматические и красящие вещества, определяющие специфический вкус, аромат и цвет темного пива.

Карамельный солод используют для формирования различной интенсивности цвета пива, придания ему не только большей полноты, но и более или менее подчеркнутого «солодового» характера. В этих целях к загружаемому солоду для приготовления пива светлых сортов добавляют 3-5 % светлого карамельного солода, а при приготовлении темного пива -- до 10% светлого или темного карамельного солода.

Карамельный солод изготавливают из сухого солода, который благодаря замачиванию приобретает влажность до 40-44 %. В конце обычного проращивания температуру зерна поднимают до 40-45 °С отключением вентиляции так, чтобы в течение 12-18 ч достичь интенсивного расщепления клеточных стенок белковых молекул и крахмальных зерен.

Этот процесс затем продолжается в обжарочном барабане при температуре 60-75 °С; при этом происходит разжижение и осахаривание крахмала во всем зерне; кроме того, наблюдается обильное образование растворимого азота, повышается кислотность. В конце проводят нагревание до температуры 150-180 °С с одновременным отведением водяного пара, в результате чего формируются характерные для карамелизации сахаристые вещества. В зависимости от интенсивности процесса обжаривания карамельный солод характеризуется различной цветностью -- у светлого карамельного солода 20-50, у темного -- 100-140 ед. ЕВС. Содержание безводного экстракта в таком солоде составляет 73-78 %. Для более эффективного использования обжарочного аппарата в последний день проращивания свежепроросший солод нагревают до 40-50 °С с отключением вентиляции.

Это приводит к образованию низкомолекулярных продуктов расщепления, при этом происходит разжижение и осахаривание крахмала во всем зерне. Выход водорастворимого экстракта возрастает, даже если он и не достигает величины, характерной для превращений при затирании. Это можно отнести на счет других соотношений концентраций экстракт : вода (от 1 :0,6 до 1 : 2,5-4) при затирании. При хорошей подготовке в солодорастильном аппарате для этого требуется 60-90 мин. Очень светлый карамельный солод цветностью 3,5-6 ед. EBC в обжарочном аппарате доводят до разжижения зерен в течение 45 мин при температуре 60-80 0C, а затем подсушивают при температуре 55-60 °С.

По органолептическим показателям светлый и темный солод должен соответствовать требованиям, указанным в таблице 1.

Таблица 1 - Органолептические показатели солода

Наименование показателя	Характеристики светлого и темного солода
Внешний вид	Однородная зерновая масса, не содержащая плесневелых зерен и зерновых вредителей
Цвет	От светло желтого до желтого. Не допускаются тона зеленоватые и темные, обусловленные плесенью
Запах	Солодовый, более концентрированный у темного солода. Не допускаются кислый, запах плесени и другое.
Вкус	Солодовый, сладковатый. Не допускается посторонний привкус

По физико-химическим показателям светлый и темный солод должен соответствовать требованиям, указанным в таблице 2.

Таблица 2 - Физико-химические показатели солода

Наименование показателя	Норма для типов солода
	Светлого	Темного
	Высокого качества	I класса	II класса
Проход через сито (2,2x20) мм, %, не более	3,0	5,0	8,0	8,0
Массовая доля сорной примеси, %, не более	Не допускается	0,3	0,5	0,3
Количество зерен, % мучнистых, не менее	85,0	80,0	80,0	90,0
- стекловидных, не более - темных, не более	3,0 Не допускается	5,0 Не допускается	10,0 4,0	5,0 10,0
Массовая доля влаги (влажность), %, не более	4,5	5,0	6,0	5,0
Массовая доля экстракта в сухом веществе солода тонкого помола, %, не менее	79,0	78,0	76,0	74,0
Разница массовых долей экстрактов в сухом веществе солода тонкого и грубого помолов, %	Не более 1,5	1,6-2,5	Не более 4,0	-
Массовая доля белковых веществ в сухом веществе солода, %, не более	11,5	11,5	12,0	-
Отношение массовой доли растворимого белка к массовой доле белковых веществ в сухом веществе солода (число Кольбаха), %	39-41	-	-	-
Продолжительность осахаривания, мин, не более	15	20	25	-
Лабораторное сусло Цвет, см3 раствора йода концентрацией 0,1 моль/дм3 на 100 см3 воды, не более	0,18	0,20	0,40	0,50-1,30
Кислотность, см3 раствора гидроокиси натрия концентрацией 1 моль/дм3 на 100 см3 сусла	0,9-1,1	0,9-1,2	0,9-1,3	-
Прозрачность (визуально)	Прозрачное	Прозрачное	Допускается небольшая опалесценция	-

По органолептическим показателям карамельный и жженый солод должен соответствовать требованиям, указанным в таблице 3.

Таблица 3 - Органолептические показатели солод

Наименование показателя	Характеристика солода
	Карамельного	Жженого
Внешний вид	Однородная зерновая масса, не содержащая плесневелых зерен и зерновых вредителей
Цвет	От светло-желтого до буро-ватого с глянцевым отливом	Темно-коричневый. Не допускается черный
Запах (как самого солода, так холодной и горячей вытяжек)	Солодовый. Не допускаются: пригорелый, затхлый и плесневелый	Напоминающий запах кофе. Не допускается пригорелый
Вкус (как самого солода, так холодной и горячей вытяжек)	Сладковатый. Не допускаются горький и пригорелый	Кофейный. Не допускаются пригорелый и горький
Вид зерна на срезе	Спекшаяся коричневая масса. Не допускается обуглившаяся масса	Темно-коричневая масса. Не допускается черная масса

По физико-химическим показателям карамельный и жженый солод должен удовлетворять требованиям, указанным в таблице 4.

Таблица 4 - Физико-химические показатели солода

Норма для типов солода	Наименование показателя
	Карамельного	Жженого
	Iкласса	II клacca
Массовая доля влаги (влажность), %, не более	6,0	6,0	6,0
Массовая доля экстракта в сухом веществе солода, %, не менее	75,0	70,0	70,0
Количество карамельных зерен, %, не менее	93,0	25,0	-
Массовая доля сорной примеси, %, не более	0,5	0,5	0,5
Цвет (величина Линтнера - Лн), не менее	20,0	20,0	100,0

Основные сортовые особенности пива (цвет, вкус, запах, аромат) во многом зависят от качества солода и соотношения его видов в рецептуре.

Важнейшим показателем качества солода является, естественно, его поведение в процессе затирания и способность максимально расщеплять содержащиеся вещества. Солод оценивают тем выше, чем больше у него экстрактивности. При этом хорошую оценку дают при достаточном растворении солода.

Важным показателем, характеризующим качество солода, является осахаривающая способность. Этот показатель выражается временем в минутах, которое требуется для полного осахаривания затора при 70 °С, считая с момента достижения этой температуры. При этом под осахариванием, по-видимому, понимается способность ферментов дробленых зерен ячменя расщеплять содержащийся в тех же зернах крахмал. Продолжительность осахаривания не должна превышать 25 мин.

Если продолжительность осахаривания солода значительно больше, то определяют другой показатель его качества - амилолитическую активность. Она характеризуется количеством грамм мальтозы, образовавшейся из растворимого крахмала под действием 100 г солода в течение 30 мин при 20 °С и рН 4,3.

Назначение солода в различных бродильных производствах имеет определенную направленность, если в технологии пива ячменный солод - это основное сырье, то в технологии получения спирта солод различных злаков (овсяный, просяной, ячменный, пшеничный, ржаной) является ферментативной добавкой для каталитического расщепления высокомолекулярного основного сырья., технология получения кваса в зависимости от способа получения ржаной солод, ячменный солод, тритекалевый солод может выступить как основное сырье как и в виде ферментативной добавки. Ржаной солод используется для получения квасного сусла по настойному способу, особенностью получения является операция томления, т.е. после проращивания свежепроросший солод увлажняют до влажности 45?47 % (50%) и осуществляется операция томления или ферментация. Увлажненный солод собирают в высокие кучи, высотой не менее 1 м, в результате чего внутри слоя зерна температура повышается до 50 єС за счет самосогревания, дыхания и ряда биохимических процессов. В результате осуществляются глубокие гидролизы белков, углеводов, некрахмалистых веществ с получением конечных продуктов гидролиза, которые имеются при данных условиях вступления в реакции меланоидинообразования с образованием окрашенных продуктов с характерным вкусом и ароматом.

Для спиртового производства используется в качестве ферментативной добавки свежепроросший солод.

Солод можно получать из любого зернового сырья выращиваемого на РБ однако каждый злак содержит определенный набор присутствия в нем ферментных систем.

2. Меласса. Классификация меласс. Их биохимические, микробиологические и технологические характеристики

Меласса (фр. mйlasse) -- кормовая патока, побочный продукт сахарного производства; сиропообразная жидкость тёмно-бурого цвета со специфическим запахом.

Мелассой называют последний маточный раствор (оттек), получаемый при отделении кристаллов сахарозы на центрифугах.

В мелассе содержатся несахара сока сахарной свеклы или сахарного тростника, не удаляемые при его химической очистке, и сахароза, которую классическим методом кристаллизации выделять уже невыгодно.

Меласса представляет собой густую, вязкую жидкость темно-коричневого цвета со специфическим запахом карамели и меланоидинов. Для спиртового производства меласса является лучшим сырьем. Ценность ее заключается в том, что наряду с высоким содержанием сахара в ней находятся все вещества. необходимые для нормальной жизнедеятельности дрожжей. При переработке мелассы упрощается технологическая схема, так как отпадают операции по развариванию сырья и осахариванию крахмала. В мелассном сусле отсутствуют декстрины и неосахаренный крахмал, поэтому сусло быстрее сбраживается, уменьшаются потери сбраживаемых углеводов и увеличивается выход спирта в пересчете на условный крахмал.

В зависимости от вида сырья, при переработке которого на сахарных заводах получена меласса, а также от характера сахарного производства различают следующие виды меласс:

Свеклосахарная - полученная при переработке сахарной свеклы;

Тростниковая (черная) - полученная при переработке сахара из сахарного тростника;

Тростниково-сахарная - полученная при очистке тростникового сахара-сырца на белый сахар;

Рафинадная - полученная при производстве сахара-рафинада.

Химический состав мелассы.

Химический состав мелассы зависит главным образом от сорта и качества сахарной свеклы, почвенно-климатических условий ее произрастания. На физико-химические и технологические показатели мелассы влияют методы ведения производства на сахарных заводах, а также продолжительность сезона сахароварения (таблица Химический состав и технологические показатели качества свеклосахарной мелассы).

Меласа содержит 75-85 % сухих веществ, из которых около 54-63% (по весу сухих веществ) сахарозы, 14,8% азотистых веществ, 16,7% безазотистых веществ (кроме сахара) органических веществ и 8,5% золы.

При содержании около 20% воды меласса в среднем содержит 50% сахара и 30% несахаристых веществ, которые в свою очередь можно разделить на неорганические, главным образом соли калия 10%, и органические 20%.

Кроме сахарозы, нормальная меласса содержит в небольшом количестве (до 0,25%) инвертный сахар, а также раффинозу (до 2 %).

Цветность мелассы в ед. Штаммера от 327 до 1300.

Таблица 5. Химический состав и технологические показатели качества свеклосахарной мелассы

Показатель	Меласса, поступившая на спиртовые заводы
	в первом полугодии	во втором полугодии
	Мини мум	Макси мум	Среднее значение	Мини мум	Макси мум	Среднее значение
Сухие вещества (по рефрактометру), %	67,1	84,7	78,0	78,9	84,0	80,2
рН	6,3	8,2	--	6,5	9,5	--
Щелочность, град	0,2	10,0	2,4	0,5	5,0	2,3
Кислотность, град	0,3	3,6	1,6	0,5	2,5	--
Коллоиды (воднорастворимые), %	2,8	6,2	4,3	2,4	4,8	3,2
Азот, %:
общий:	0,76	1,73	1,22	1,56	2,06	1,73
формольный	0,12	0,28	0,21	0,25	0,45	0,34
нерастворимый	0,06	0,13	0,09	0,13	0,25	0,18
Фосфор (Р2О5), %	0,023	0,031	0,027	0,039	0,055	0,044
Сернистый ангидрид (S02), %	0,009	0,157	0,059	0,012	0,1	0,025
Соли кальция (СаО), %
общее содержание	0,53	2,26	1,11	0,17	1,92	0,53
выпавшие в осадок	0,00	0,33		0,00	0,06	--
Сахар, %:
по прямой поляризации	39,3	56.6	48,2	47,8	54,5	49,9
инвертный	0,15	2,61	1,15	0,12	1,62	0,42
раффиноза	0,43	1,84	1,00	0,56	1,38	0,89
Пентозаны, %	0,26	0,50	0,33	0,25	0,40	0,30
Количество меласс, в которых обнаружена раффиноза, %	--	--	30	--	--	13,5
Доброкачественность, %	56,2	71,8	62,5	68,8	69,9	64,0
Зола (сульфатная), %	8,2	12,4	10,0	10,4	12,9	10,2
Летучие кислоты, %
уксусная	0,72	1,27	0,99	0,66	1,11	0,79
муравьиная	0,11	1,23	0,37	0,05	0,45	0,21
пропионовая	0,02	0,11	0,05	--	--	--
Инфицированность (по нарастанию кислотности в процессе самоброжения за 24 ч), °Д	0,20	1,02	0,58	0,10	0,52	0,30
Несброженный сахар бражки, % к введенному	2,20	5,10	3,67	1,15	2,90	2,20
Выход спирта, дал/т условного крахмала	61,97	66,10	64,20	65,64	67,70	66,65

солод бродильный меласса

В состав углеводов мелассы, кроме сахарозы и инвертного сахара, входят также трисахариды -- раффиноза (0,01 -- 2%) и кестоза (в незначительном количестве). Раффиноза состоит из одной молекулы сахарозы и одной молекулы галактозы. При действии инвертазы дрожжей или при слабом кислотном гидролизе раффиноза частично разлагается с образованием мелибиозы и фруктозы. Последняя сбраживается спиртовыми дрожжами. Кестоза состоит из двух молекул фруктозы и одной молекулы глюкозы, на спирт она не сбраживается.

Несахара мелассы (все соединения, кроме сахарозы) делятся на неорганические (10%) и органические (20%). Органические несахара подразделяются на безазотистые и азотсодержащие. Безазотистыенесахара составляют углеводы (инвертный сахар, раффиноза и кестоза) и органические кислоты, среди которых уксусная, муравьиная, масляная, молочная, щавелевая, пропионовая, валериановая.

Общий азот нормальной мелассы состоит из следующих видов, %:

· Белковый - 3,0

· Пептонный - 1,9

· Аминокислотный - 8,2

· Нитратный - 2,0

· Бетаинный - 73,9

С увеличением срока хранения сахарной свеклы уменьшается содержание общего и формольно-титруемого азота мелассы (табл. 5), а также аминокислот.

Содержание микроэлементов в мелассах

Таблица 6. Содержание микроэлементов в мелассах

Микроэлемент	Содержание мелассы, мг/кг	Микроэлемент	Содержание мелассы, мг/кг
Никель	1,6--7,6	Магний	568,2--864,0
Кобальт	1,0--7,6	Железо	82,6--265,8
Фтор	2,1--7,0	Марганец	13,9-- 75,8
Молибден	1,0-1,2	Медь	10,5- 69,1
Свинец	2,1-6,1	Стронций	46,5--594,0
Олово	1,0--4,1	Кремний	66,0--547,4
Алюминий	93,0--600,9

Количество сахара к сухим веществам (доброкачественность) меласс в значительной степени зависит от условий произрастания свеклы и изменений ее состава при хранении.

Так при переработке свеклы, выросшей в сухие годы, получают мелассы более низкой доброкачественности, с большим органическим коэффициентом и с большим содержанием азотистого несахара при относительно меньшем содержании золы и большом содержании извести. Реакция меласс при длительном их хранении большей частью кислая.

При переработке свеклы, выросшей при избытке влаги и недостатке тепла, получают мелассы более высокой доброкачественности, с меньшим органическим коэффициентом и с меньшим содержанием азотистого несахара при относительно большом содержании золы и малом содержании извести. Реакция таких меласс большей частью щелочная.

По мере повышения доброкачественности меласс содержание азота в них падает. Содержание азота в меласах зависит исключительно от содержания вредного азота в свекле. При хранении свеклы с пониженным содержанием сахара и накоплением новых несахаров вследствие разложения части сахара в свекле, которое при хранении свеклы может возрастать в 2-3 раза. Содержание инвертированного сахара в мелассах зависит, таком образом, в основном от качества перерабатываемой свеклы.

По данным Центрального Института Свеклы, вязкозтьмеласы высокой доброкачественности лежит в пределах 4000-5000 спз. При переработке свеклы пониженного качества меласса получается низкой доброкачественности и отличается большим содержанием кальциевых солей и меньшим содержанием щелолчных окислов и азота; вязкость ее вдвое и втрое выше нормальной.

Из азотистых органических веществ в мелассе содержится главным образом бетаин, аспаргиновая и глютаминовая кислота. Из общего количества азота в мелассе (около 1,5% по ее весу) примерно 2/3 приходится на бетаин.

Глютаминовая кислота находится в мелассе в форме полиамида глютаина. При отщеплении аммиака от глютаминовой кислоты образуется пирролидонкарбоновая кислота, которая под действием кислот и щелочей снова превращается в глютаминовую кислоту; ее количество составляет около 2,7% от общего количества аминокислот.

В составе безазотистых органических веществ П.М. Силин отмечает пектиновые вещества и продукты их распада, составляющие примерно 3% к весу мелассы. К этой группе относятся красящие вещества (карамели и мелоидины) и продукты распада инвертного сахара - молочная, глюциновая и апоглюциновая кислоты. Количество этих продуктов составляет около 2,5% от веса сухих веществ мелассы.

В этой группе также установлено содержание муравьиной (0,2-0,4%), уксусной (0,5-1,0%), масляной (0-0,7%) и пропионовой (0,3%) кислот.

По химическому составу и по качеству (степени инфицирования) различаю мелассы нормальные и дефектные.

Нормальные мелассы характеризуются невысокой щелочностью (2-6 мл н.кислоты на 100 мл мелассы), отсутствием нитритов и незначительным содержанием сернистого ангидрида (не более 0,03%), количеством сахара 45-50% (в том числе инвертного не более 0,25%). Общее количество микроорганизмов невелико - 2000 клеток в 1 г без заметного преобладания отдельных видов.

Инфицированные мелассы.

Меласса часто инфицирована различной микрофлорой. В ней обнаружены следующие основные бактерии -- наиболее опасные вредители спиртового брожения:

· спороносные -- Вас. subtillis, Вас. mesentericus, Вас. megatherium, Вас. globigil, Bac. mesentericusflavus;

· неспороноспые -- Leuconostocmesenteroies, Leuconostocagglutiaaum

Первые три спороносных представителя микрофлоры мелассы являют нитрообразующими бактериями. Они редуцируют нитраты в нитриты меласс ничтожные количества которых задерживают размножение дрожже.

Таблица 7. Действие нитритов на дрожжи в зависимости от их концентрации

Концентрация нитритов в мелассном сусле, %	Действие нитритов на дрожжи
0,0005	Задержка нормального почкования дрожжей
0,004	Размножение дрожжевых клеток уменьшается на 40--50%
0,02	Почти полностью подавляется способность дрожжей к размножению

Дефектные мелассы.

Дефектная меласса, в отличие от нормальной, плохо сбраживается, оставляет большой процент несброженного сахара, дает пониженный выход спирта и дрожжей.

Дефектные мелассы поступают на спиртовые заводы обычно после декабря. По своему химическому составу они характеризуются кислой реакцией (рН = 5,84-6,6), меньшей плотностью (67--78% СВ), повышенной цветностью (12-- 44% по отношению к светопропусканию воды), большим содержанием коллоидов (2,8--6,2%), наличием солей кальция (0,83--2,2%) и сернистой кислоты (0,05--0,15%), повышенным содержанием инвертного сахара (до 2% и больше), раффинозы (>1%) и органических летучих кислот (>1%). В то же время дефектные мелассы содержат меньшее количество общего азота (1,3% и ниже), формольного (0,25% и ниже), а также фосфора (<0,03%) по сравнению с мелассами, нормальными по качеству.

К дефектным мелассам относятся мелассы со следующими качественными показателями:

· Плотность по рефрактометру, % СВ ...... <75

· Цветность по (ФЭК), % к светопропусканию воды . . . <40

· РН < 6,8

· Азот общий, % ................ 1,3

· Инвертный сахар, %............... 0.5

· Инфицированность по нарастанию кислотности в пробе на самоброжение через 24 ч, °Д ...........> 0,3

Потери мелассы при транспортировании и хранении.

При транспортировании мелассы установлены определенные предельно допустимые нормы потерь в ж/д транспорте равные 0,72 % к весу мелассы в зимний и летний периоды.

Меласса хранится на сахарных заводах, а затем на заводах-потребителях: дрожжевых, спиртовых, лимонной кислоты в специальных мелассохранилищах до 5-8 месяцев.

В процессе длительного хранения химический и микробиологический состав мелассы меняется, в результате чего теряется сахароза и инфицированная меласса становится дефектной. Такая меласса становится основным источником развития бактериальной инфекции в бродильных производствах.

Как установлено, бактериальная микрофлора мелассы представлена тремя группами бактерий: кислотообразующими, гнилостными и пектинообразующими.

Исследования мелассы в процессе хранения выявили, что потери сахарозы обусловлены действиями микроорганизмов и зависят от плотности мелассы. При плотности мелассы в 75-80 грБр микрофлора в ней не развивается и потери сахара незначительны; они ежемесячно находятся в пределах 0,04 - 0,22 % в пересчете на вес мелассы, содержащей сахара около 46%.

В случае наличия этих микроорганизмов к количестве около 50000 в 1 г ежемесячные потери сахара мелассы достигают 1,3% к весу мелассы.

При разжижении мелассы до плотности 40 Бр дрожжи, попавшие в мелассу из воздуха, активизируются и их жизнедеятельность вызывает значительные потери сахара, которые достигают ежемесячно 2,5% к весу мелассы.

Технологические схемы производства спирта из мелассы

Как указывалось выше, меласса характеризуется значительным содержанием несахаров. На 1 часть сбраживаемых веществ приходится 0,5 части несахаров. при высокой концентрации несахара проявляют себя как ингибиторы роста спиртовых дрожжей, затрудняя их размножение и процесс брожения. Поэтому в спиртовом производстве процесс брожения ведут и разбавленными растворами мелассы.

При сбраживании мелассы на спирт отрицательное влияние на дрожжи оказывает повышенное содержание в мелассе летучих кислот (более 2%). В связи с этим для выявления степени дефектности мелассы рекомендуется определять в ней, помимо плотности, кислотности и сахаристости, также и содержание летучих кислот.

При переработке дефектных меласс необходимо употреблять увеличенное количество сильных дрожжей.

Производство этилового спирта из мелассы в настоящее время ведется в основном по непрерывному способу брожения. Полунепрерывная схема пере работки мелассы на спирт сохранилась только на некоторых спиртовых за водах.

Преимуществом непрерывного способа брожения в сравнении с периодическим способом сбраживания является увеличение производительности оборудования и труда рабочих, уменьшение расхода сырья воды, пара, электроэнергии и других элементов себестоимости продукции. Не прерывные процессы легко автоматизируются как по контролю, так и по регулированию производства. Создаются условия для стабилизации и нормализации технологических показателей, что приводит к увеличению выхода основной продукта процесса брожения -- этилового спирта.

Сбраживание мелассы на спирт по непрерывному способу ведется по одно- или двухпоточной схеме брожения.

Однопоточная схема сбраживания мелассы.

По однопоточной схеме из всех подработанной мелассы непрерывно готовится сусло с концентрацией сухих веществ 20--22% по сахарометру в зависимости от доброкачественности мелассы. 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% по 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, притекающее за 1 ч в дрожжегенераторы, называемое в практике коэффициентом притока, должно составлять 16--48% 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 м3/ч на 1 м3 среды. Емкость дрожжегенераторов составляет 20--25% от суммарной емкости дрожжегенераторов и бродильных чанов, а в случае выработки хлебопекарных дрожжей увеличивается до 25--30%. Продолжительность дрожжегенерирования равна 6--7 ч. На стадии дрожжегенерирования обычно сбраживается около 30% от всего количества сахара, содержащегося в мелассе. Когда количество дрожжевых клеток в дрожжегенераторах достигает 90--110 млн. в 1 мл, начинают переток массы из дрожжегенераторов в первый (головной) чан бродильной батареи.

Сбраживание, переток бражки из чана в чан, перемешивание осуществляют так же, как в бродильной 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--6,6% по сахарометру, кислотность 0,4--0,5°, содержание спирта 8,0--8,5%об. и не более 0,3--0,4 г/100 мл несброженного сахара.

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

Однопоточная технологическая схема приведена на рис. 1

Из 1 тонны мелассы (с содержанием сахара 50%) выход спирта составляет 30 дал (абсолютного алкоголя).

Двупоточная схема сбраживания мелассы.

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 дрожжегенера-торах. 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 на 1 м3 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 - 30-31°C , 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 спиртоловушку. 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.

Во многих бродильных производствах (этилового спирта, хлебопекарных дрожжей, молочной кислоты, лимонной кислоты) по окончании брожения сброженный раствор специально обрабатывают для выделения полученного продукта в чистом виде. Так, в спиртовом производстве спирт выделяют перегонкой (ректификацией); молочную и лимонную кислоты выделяют из сброженных растворов кристаллизацией. Хлебопекарные дрожжи выделяют под действием центробежных сил на центрифугах, а затем на фильтрах. В других бродильных производствах (пива, вина, браги, кваса) сброженный раствор является готовым продуктом. По окончании брожения пиво разливают в бочки и бутылки, перед розливом его фильтруют.

Общая схема бродильных производств

Технологические процессы в бродильных производствах могут осуществляться периодически или непрерывно. Периодический процесс характеризуется тем, что параметры обрабатываемого продукта (температура, давление, концентрация и др.), находящегося в аппарате, изменяются в ходе процесса.

Непрерывный процесс происходит при непрерывном продвижении продукта в аппарате, параметры обрабатываемого продукта устанавливаются постоянными. Например, при периодическом процессе спиртовое брожение производят в чанах (резервуарах), каждый из которых работает самостоятельно. Чан заполняют суслом, добавляют дрожжи, происходит брожение, сброженный раствор (бражку) спускают из бродильного чана, моют его и снова цикл повторяется. При непрерывном брожении чаны соединяют переточными трубами в батарею. В первый резервуар батареи (чан) непрерывно поступают сусло и дрожжи, жидкость перетекает из одного резервуара в последующий, происходит брожение и из последнего резервуара вытекает сброженный раствор. Сусло находится в состоянии непрерывного движения, концентрация сухих веществ и спирта в каждом резервуаре постоянная.

Непрерывные процессы являются более эффективными, чем периодические. В настоящее время все крупные предприятия используют в основном непрерывные технологические процессы.

В отличие от ряда других отраслей народного хозяйства концентрация спиртового производства осуществляется в рамках сложившегося размещения действующих заводов с ограниченной программой выработки спирта и при наличии разных предприятий по установленной производственной мощности. Спиртовое производство, основанное на переработке свеклосахарной мелассы, меньше зависимо от локальных условий.

Список используемой литературы

1. Мальцев П.М. Технология бродильных производств / П.М. Мальцев. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Пищевая пром-сть, 1980

2. Фараджева Е.Д. Общая технология бродильных производств / Е.Д. Фараджева, В.А. Федоров. - М.: «Колос», 2002.

3. Технология дрожжей. Плевако Е.А.

4. http://book.narod.ru/

5. http://www.sergey-osetrov.narod.ru/Raw_material/productions_alcohol_from_melases.htm

Размещено на Allbest.ru