Циклічний спосіб

Циклічний спосіб, запропонований В.Л. Яровенком і Е.П. Скалкіною, - це рі­зновид напівбезперервних способів бродіння, у яких розброджування і головне бро­діння протікають безперервно, а доброджування - періодично. Для здійснення спо­собу необхідні 2-3 механізованих дріжджанки, один розброджувач і 6-7 бродиль­них апаратів, які послідовно з'єднуються між собою переливними трубами з диско­вими затворами для їх виключення під час стерилізації.

Робота бродильної батареї починається з розмноження дріжджів у дріжджових апаратах і продовжується у розброджувачі, об'єм якого становить 25-30% від містко­сті головного бродильного апарата. Розмноження дріжджів у дріжджових апаратах і у розброджувачі триває по 14-16 год. Кислотність сусла у дріжджових апаратах 0,9-1,2 град, у розброджувачі 0,5-0,7 град встановлюється додаванням розчину сірчаної кислоти, інколи - внаслідок молочнокислого закисання. Концентрація дріжджових клітин за увесь період розмноження збільшується від 20-25 до 80-100 млн/мл.

У дріжджових апаратах дріжджі розмножуються на суслі з оцукрювача після відповідної підготовки.

З початку роботи батареї головний бродильний апарат заповнюють одночасно суслом і дріжджами. Бражка послідовно перепливає з апарата в апарат і останній бродильний апарат 6 або 7-й заповнює приблизно через 25-30 год, після цього при­плив сусла припиняють і переводять його і подачу дріжджів на другу паралельну батарею, а у першій проводять періодичним способом доброджування бражки при температурі не вище 30° С протягом 32-38 год. Поки заповнюють другу батарею, закінчується доброджування бражки у першій. Батарею звільняють від бражки, по­чинаючи від останнього апарата послідовно до головного. Новий цикл бродіння у першій батареї починають з останнього апарата, він стає головним, бражка переті­кає у зворотньому напрямку після звільнення, стерилізації і охолодження бродиль­них апаратів, її залишають на доброджування, а сусло подають у останній апарат другої батареї і далі.

Недоліки циклічного способу - неоднакова тривалість перебування бражки у окремих апаратах батареї: найбільша вона у головних апаратах, найменша - у остан-

166

ніх. Така неоднорідність веде до наднормованого наростання кислотності бражки, втрат цукру і зниження виходу спирту. Дуже ускладнюється апаратурне оформлен­ня схеми бродіння і регулювання технологічних процесів.

Для запобігання інфікування доцільно створити дві паралельні лінії підготов­ки напівпродуктів, які працюють одночасово і при відключенні однієї з них на сте­рилізацію безперервність припливу сусла не порушується. Стерилізацію кожної лі­нії проводять через 24 год, а лінію приготування солодового молока через 8 год.

При правильній організації циклічного бродіння загальна тривалість процесу скорочується на 12-15%, спиртозйом з бродильних апаратів збільшується до 2,3 дал/добу, вуглеводи зброджуються повніше, дещо покращуються технологічні показники зрілої бражки у порівнянні з періодичним способом, але вони гірші, ніж при безперервному способі бродіння.

ПРОДУКТИВНІСТЬ БРОДИЛЬНОЇ БАТАРЕЇ

У головному бродильному апараті концентрація біомаси дріжджів є величи­ною сталою Кількість дріжджових клітин збільшується до 5-го апарата і досягає 90-140 млн/мл. Закономірності швидкості розмноження дріжджів описані вище.

Для потоку сусла, оцукрюваного солодом, у 1-му апараті батареї = 0,78, D = 0,074 для потоку сусла, оцукрюваного пліснявими грибами, у першому

апараті =0,105 ,D = 0,111

Питома швидкість розмноження дріжджів у перших бродильних апаратах при різних потоках становила 0,078-0,105, що у 1,5-2 рази більше, ніжу решті апаратів, де значення знаходилось у межах 0,06...0,042

У головному апараті батареї тривалість однієї генерації дріжджів 6,6...8,9 год, урешті чотирьох - від 13,7 до 16,9 год.

Процес зброджування цукрів підпорядковується закону мономолекулярної реа­кції. Як при кожній такій реакції, процес зброджування цукрів може характеризува­тися періодом напіврозпаду, тобто часом, при якому вихідна кількість вуглеводів зме­ншується вдвічі. (Ц = де і Ц - концентрація зброджуваних вуглеводів з початку бродіння і через час t. Визначивши цей показник, наприклад, 2 год, можна приблизно розрахувати тривалість зброджування середовища при вихідних показни­ках і залишкових у зрілій бражці (Ц = 0,3%), Вона приблизно становить 12 год.

Бродильну активність дріжджів виражають у грамах збродженого цукру у 100 мл середовища за 1 год на 1 г біомаси дріжджів, і вона може бути визначена так:

де х - концентрація біомаси дріжджів у апараті.

1 млрд дріжджових клітин важить 70 мг, або 10 млн клітин 0,7 мг, отже, 1г біомаси дріжджів у 1 л відповідає 14,3 млн дріжджових клітин у 1 мл.

167

При середній бродильній активності дріжджів ефективність одиниці їх біома­си у головному апараті (q = 0,16-0,24) у два рази вища, ніж у 5-му (q = 0,076-0,14), хоча кількість дріжджових клітин збільшується у протилежному напряму - від 1-го до 5-го апарата. У кінцевих апаратах життєдіяльність дріжджових клітин при­гнічується продуктами метаболізму і нестачею живильного субстрату. Тому доці­льно збільшувати кількість дріжджових клітин тільки у головному апараті.

Економічний коефіцієнт - відношення середнього приросту біомаси до кіль­кості збродженого цукру.

Час заповнення бродильного апарата при середній швидкості розведення D = 0,128 становить:

Тривалість бродіння при початковій концентрації сусла С₀ = 16% і дійсній кон­центрації у зрілій бражці С_к = 3,5%,

При загальній тривалості бродіння у батареї 52 год кількість бродильних апа­ратів складає 52/7,8 = 7. Із врахуванням часу на дезинфекцію і стерилізацію апара­тів їх приймаємо 8. Фактичний час перебування зброджуваного середовища у апа­раті буде 52:8 = 6,5 год.

Якщо шляхом рециркуляції бражки і створенням розрідження 3,95-4,9 КПа у одному з бродильних апаратів рециркуляційного контуру видалити з неї 75% про­дуктів метаболізму дріжджів, то бродіння прискорюється, вміст сухих речовин у бражці головного апарата буде 7% (при вихідному 16%), у 4-му - 2%. Загальна тривалість бродіння становить 24-32 год. У цих умовах активуються дооцукрову-вання декстринів, гідроліз білків, покращується живлення дріжджів та більш по­вно зброджуються вуглеводи.

Для подовження міжстерилізаційного періоду Є.І.Квасніков запропонував про­дуценти Actinomyces штам 135(1), а у ВНДІПрБ була розроблена технологія антибіотика лактоциду.

Лактоцид уводять у дріжджове сусло й основне сусло, яке надходить у голо­вний апарат бродильної батареї. На Мічуринському експериментальному спирто­вому заводі при приготуванні посівних дріжджів у сусло вводили 0,2% лактоциду, розброджувача - 0,06 %. Якість дріжджів була відмінною, концентрація їх була 132 млн/мл, мертвих - 1%, видимий вміст сухих речовин і кислотність - нижче норма­тивних.

Концентрація сухих речовин основного сусла становила 15,6%, оцукрюючий матеріал Asp.batatae 61, активність якого (од/мл) така: амілолітична 96, декстрино-логічна 1936, глюкоамізна 148, температура бродіння 29-30° С . Міжстерилізацій-ний період при додаванні до сусла 0,02% препарату лактоциду триває 5 діб, через 130 год у полі зору були одиничні (2-3) палички. Бродіння проходило без наростан­ня кислотності бражки.

Процес бродіння інтенсифікується на 25 %, основна частина вуглеводів (75%) зброджується у головних апаратах, середня кількість незброджених цукрів у браж-

168

ці становила 0,25-0,30 г/100 мл; на 0,5-0,6% підвищився вихід спирту із 1 т крохма­лю, скоротилися витрати пари і електроенергії на стерилізацію дріжджового сусла і бродильних апаратів .

З різних причин (головна - втрата культурою продуценту антимікробної акти­вності та ін.) лактоцид не виробляється.