Лекция 6

СБРАЖИВАНИЕ СУСЛА

СБРАЖИВАНИЕ ЗЕРНО-КАРТОФЕЛЬНОГО СУСЛА

Основное количество сусла направляют в бродильные аппараты и содержащийся в нем сахар сбраживают дрожжами в, спирт. При сбраживании зерно-картофельного сусла одновременно происходит доосахаривание декстринов. Бродящее сусло называют браж­кой, или культуральной жидкостью.

Показания сахарометра в фильтрате бражки называют види­мой плотностью, а показания сахарометра в фильтрате браж­ки после отгонки спирта и доведения дистиллированной водой до первоначального объема — истинными сухими веществами бражки. Последние всегда больше видимой плотности. Эти термины заменяют ранее применявшиеся — соответственно видимый и истинный отброды.

Содержание спирта в зрелой бражке (и в спирто-водном раство­ре) в объемных процентах называют крепостью бражки (и этило­вого спирта).

В настоящее время на отечественных спиртовых заводах применяют непрерывно-проточный, циклический и периодический способы сбраживания сусла.

Непрерывно-проточный способ

Автором идеи и первым исследователем непрерывного спиртового брожения был С. В. Лебедев. Сущность этого способа заключается в том, что процесс брожения расчленяется на три основные ста­дии — взбраживание, главное брожение и дображивание, каждая из которых проводится в одном или нескольких бродильных аппаратах, последовательно соединенных в батарею. Сусло в первом, головном, аппарате засевается дрожжами, концентрация их в течение всего процесса поддерживается постоянной и регулируется скоростью при­тока свежего сусла в этот аппарат. Сброженное сусло — зрелая бражка — выводится из последнего, концевого, аппарата.

Данный способ, примененный для сбраживания мелассного сус­ла, позволил ускорить процесс и увеличить мощность бродильного цеха на 30% и больше, повысить выход спирта из 1 т условного крахмала на 0,5%, облегчить труд и снизить трудовые затраты, а также создать условия для автоматического управления процессом. При сбраживании зерно-картофельного сусла непрерывный способ в промышленном масштабе, однако, долго не удавалось осущест­вить из-за инфицирования сусла посторонней микрофлорой, что вызывало значительные нарастание кислотности, инактивацию амилолитических ферментов и потери спирта.

Проблема непрерывного сбраживания была успешно решена В. Л. Яровенко с сотрудниками в 1965 г.

При изучении и освоении непрерывно-проточного способа был установлен ряд его особенностей и закономерностей. Главная из, них — неравномерность перемещения сусла в батарее бродильных аппаратов. Так, за один оборот головного аппарата, т. е. за одну смену объема сусла, в нем остается (задерживается) около 36% первоначального (старого) сусла и такое же количество прилитого свежего (нового) сусла выносится из аппарата.

Периодическое сбраживание сусла ограничено во времени и от начала до конца проводится в одном аппарате, который по завер­шении цикла стерилизуют паром. Проточное сбраживание — непрерывное, в каждом из аппаратов батареи осуществляется лишь часть общего процесса, продолжительность его теоретически не ограни­чена, и остановке на стерилизацию нет места. Однако особенности и закономерности проточного сбраживания за­ставляют проводить профилактическую стерилизацию аппаратов строго последовательно, по номерам аппаратов — от головного к концевому через определенные промежутки времени и независимо от состояния и стадии процесса брожения. Большое зна­чение при этом имеет правильная трансформация параметров про­цесса брожения: продолжительность пребывания сусла в аппаратах, численность клеток дрожжей, скорость притока свежего сусла и от­тока зрелой бражки.

ЦИКЛИЧЕСКИЙ СПОСОБ

Циклический способ, представляет собой разновидность полунепрерывных способов, в которых взбраживание и главное брожение протекают непрерывно, а дображивание — периодически. Для осуществления способа необходимо иметь 2—3 механизированные дрожжанки, один взбраживатель и 6—7 бродильных аппаратов, соеди­ненных между собой переточками трубами (с запирающими дисками для их изоляции во время стерилизации), и насос для подня­тия отъема молодой бражки и накопления биомассы дрожжей в сбраживателе.

ПЕРИОДИЧЕСКИЙ СПОСОБ

Классический периодический способ брожения предусматривает проведение процесса от начала до конца в одном аппарате. В осахаривателе приготовляют сусло, его охлаждают до 30°С, добавляют производственные дрожжи и выкачивают сусло насосом в бро­дильный аппарат. При непрерывном способе осахаривания дрожжи сливают непосредственно в бродильный аппарат. В этом случае в стерилизованный и охлажденный бродильный аппарат сначала вво­дят небольшое количество (1— 2м³) сусла, затем 6—8% дрожжей от объема аппарата и дополняют его тем же суслом. Сусло с дрож­жами оставляют на брожение в течение 72 ч.

Начальная температура сусла, или температура «складки», за­висит от продолжительности брожения. За нормальную принята продолжительность 72 ч (от начала заполнения бродильного аппа­рата до его освобождения). При недостаточной вместимости бро­дильных аппаратов на некоторых заводах временно допускают про­должительность брожения 48 ч.

Температура складки при трехсуточном периодическом броже­нии должна быть 18—20^СС, при двухсуточном — 24—25°С. Во вре­мя главного брожения поддерживается температура 29—30°С, во время дображивания 27—28°. Снижение температуры при дображивании исключает голодание дрожжей и способствует предотвра­щению нарастания кислотности бражки. Температуру регулируют подачей холодной воды в змеевик бродильного аппарата или в вы­носные теплообменники, при этом бражку нельзя переохлаждать, так как это замедлит ее дображивание.

Сусло, приготовленное при осахаривании разваренного замеса крахмалистого сырья ферментами плесневых грибов, «складывают» при температуре 26—27°С с целью интенсификации осахаривания во время брожения. Осахаривание разваренного замеса в этом слу­чае сначала протекает медленнее, чем солодом, но заканчивается быстрее и проходит полнее и глубже.

Брожение считают законченным, когда содержание несброженных сахаров (редуцирующих веществ—РВ) в бражке достигает 0,2—0,3 г/100 мл, а видимое и истинное содержание сухих веществ не изменяется в течение последних 2—3 ч. Отсутствие окраски зре­лой бражки в йодной пробе свидетельствует о полном осахаривании растворимого крахмала. После, кипячения нефильтрованная бражки с йодом при наличии нерастворимого крахмала дает синее окра­шивание, что свидетельствует о наличии непроросших зерен, пло­хом дроблении солода и зернового сырья.

Если необходимо затормозить брожение из-за остановки браго-ректификационных аппаратов, то бражку захолаживают в конце главного брожения до 15—20°С При более длительном простое зрелую бражку асептируют формалином (40 мл 40%-ного формали­на на каждые 10 дал. бражку

Во время брожения бродильные аппараты соединяют со спиртоловушкой для конденсации спиртовых паров, уносимых выделяю­щимся диоксидом углевода.

По окончании брожения зрелую бражку из бродильного аппара­та сливают в передаточный резервуар или перекачивают насосом в брагоректификационный цех. Бродильный аппарат после осво­бождения от бражки моют из шланга теплой или горячей водой. При этом необходимо соблюдать правила техники безопасности, помня о токсических свойствах диоксида углерода.

Герметически закрытые бродильные аппараты пропаривают те­кущим паром до температуры 100°С и выдерживают 30 мин и более. Расход пара составляет около 12 кг на 1 м³ аппарата.