1. Подготовка мелассы к сбраживанию

Эта стадия включает ряд операций: химическое антисептирование, тепловую обработку, подкисление, внесение питательных веществ, осветление, гомогенизацию и выдержку.

Брожение мелассного сусла должно идти в условиях, исключающих развитие посторонней микрофлоры. Однако меласса всегда содержит определенное количество посторонних микроорганизмов, что приводит к потерям сухих веществ, нарушению процесса брожения, ухудшению качества спирта. Кроме того, брожение лучше всего протекает при рН около 5,0, в то время как рН доброкачественной мелассы лежит в слабощелочной области (6,9-8,0). Исходя из этого, мелассу необходимо обеззараживать и подкислять.

Мелассу обеззараживают хлорной известью, формалином или сульфанолом, подкисляют серной или соляной кислотой. При этом рН доводят до 5,1-5,3, если используется однопоточная схема сбраживания, и до 4,8-5,1 при двухпоточной схеме сбраживания (подкисляют в этом случае только ту часть сусла, которая идет для выращивания дрожжей).

Если меласса сильно инфицирована и не исправляется кислотами и антисептиками, то ее подвергают тепловой обработке. При средней степени инфицирования используют пастеризацию (нагревают мелассу до температуры 85-95 ºС, выдерживают 50-60 мин, затем охлаждают до температуры 25-30 ºС). В случае высокой степени инфицирования проводят стерилизацию путем нагревания мелассы до 110 ºС и выдержки в течение 2 мин с последующим охлаждением. Во всех случаях мелассу предварительно разбавляют до содержания сухих веществ 45-50 %.

Для обеспечения активной жизнедеятельности дрожжей в процессе сбраживания мелассу обогащают питательными веществами. Источник фосфорного питания - 70 %-я ортофосфорная кислота, суперфосфат; азотистого питания - карбамид (мочевина), сульфат аммония; комплексного фосфорно-азотистого питания - диаммонийфосфат. Питательные вещества вводят в мелассу в виде водных растворов одновременно с кислотами.

На спиртзаводах, работающих по однопоточной схеме (где одновременно со спиртом получают хлебопекарные дрожжи), мелассу дополнительно осветляют. Для этого используют сепараторы-кларификаторы. Перед осветлением мелассу разводят водой в соотношении 1:1.

Подготовленную таким образом мелассу выдерживают не менее 8-ми час. Для стабилизации режима сбраживания ее гомогенизируют (усредняют состав) путем перемешивания насосом «на себя». Особенно гомогенизация необходима при переработке дефектной мелассы или смеси тростниковой и свекловичной.

Для обеспечения нормальной жизнедеятельности дрожжей и создания оптимальных условий брожения мелассу разбавляют водой до содержания сухих веществ в сусле 20-22 % при однопоточной схеме сбраживания, при двухпоточной схеме - сусло для выращивания дрожжей готовят концентрацией 12 % сухих веществ, а сусло для основного брожения концентрацией 32-34 % сухих веществ. Соотношение потоков сусла для дрожжей и основного при такой схеме 1:1, поэтому средняя концентрация сусла равна 22 % сухих веществ.

2. Сбраживание мелассного сусла

Для сбраживания мелассного сусла используют дрожжи рас В и гибридные Г. Чистую культуру дрожжей выращивают в лаборатории из пробирки до объема 3 дм³ при температуре 30 ºС в три стадии. Продолжительность каждой стадии 24 часа. На первой стадии используют солодовое сусло, на последующих - мелассно-солодовое сусло.

Затем выращивание проводят в аппаратах чистой культуры (АЧК) в дрожжевом отделении. На этих стадиях используют мелассное сусло, температура выращивания 28-30 ºС.

АЧК-1 - объем 20 дм³, продолжительность сбраживания 24 часа.

АЧК-2 - объем 100 дм³, продолжительность сбраживания 44-45 час.

АЧК-3 - объем 5000 дм³, продолжительность сбраживания 18 час.

Брожение в аппаратах чистой культуры ведут таким образом, чтобы при передаче дрожжей в следующий аппарат содержание спирта в бражке не превышало 3 % об.

Брожение проводят непрерывным одно- или двухпоточным способом. Оборудование для приемки мелассы, подготовки сусла и брожения в обеих схемах одинаково. Разница заключается в том, что при однопоточной схеме выращивание дрожжей и сбраживание сусла идет в среде с одинаковым содержанием сухих веществ (20-22 %). По двухпоточной схеме размножение дрожжей осуществляют на менее концентрированном сусле (12 % сухих веществ).

Во всех случаях сусло соответствующей концентрации поступает в дрожжегенератор, куда задают дрожжи из АЧК-3. Процесс накопления биомассы ведут до концентрации дрожжевых клеток 150-200 млн/см³ при температуре 28-30 ºС в течение 6-10 час.

Из дрожжегенератора дрожжи одновременно с мелассным суслом (концентрацией 20-22 % сухих веществ по однопоточной схеме и 32 % сухих веществ в соотношении 1:1 при двухпоточной схеме) непрерывно поступают в первый аппарат бродильной батареи. Продолжительность брожения 18-20 час при температуре 28-30 ºС. Крепость зрелой бражки 9,0-9,5 % об.

На перегонку бражка непрерывно отводится из последнего аппарата, который после мойки и стерилизации становится головным. При двухпоточном способе дрожжи из последнего бродильного аппарата сепарируют и направляют в головной аппарат. В результате такого многократного использования дрожжей снижаются затраты сахара на синтез новой биомассы и увеличивается выход спирта.