11.2. Разваривание крахмалсодержащего сырья

Разваривание производят для разрушения клеточных стенок, освобождения крахмала клеток и его перевода в растворимую форму, в которой быстрее и легче произойдет осахаривание крахмала ферментами. Разваривание проводят путем обработки замеса паром под избыточным давлением 0,4...0,5 МПа (при температуре 143...151°С). При разваривании происходят интенсивное набухание крахмала, его клейстеризация, переход его в растворимую форму и другие процессы. При выходе разваренной массы из варочного аппарата происходит резкое снижение давления до атмосферного. При этом резко увеличивается объем воды, находящейся в клетках, за счет ее самоиспарения, что ведет к разрыву клеточных стенок сырья и превращению его в однородную массу. Процесс разваривания сопровождается увеличением содержания сахаров и декстринов в замесе за счет частичного гидролиза крахмала под действием ферментов и естественной кислотности. Более высокая температура вредна, так как идет образование меланоидных соединений и карамелизация сахара, что приводит к снижению содержания сбраживаемых сахаров. В настоящее время разваривание производят тремя способами: периодическим, полунепрерывным и непрерывным. Наиболее прогрессивным является непрерывный. Разваренное сырье поступает на осахаривание.

11.3. Осахаривание крахмалсодержащего сырья

При осахаривании охлажденную разваренную массу обрабатывают подовым молоком или ферментными препаратами для расщепления крахмала и белков до сбраживаемых дрожжами сахаров. При осахаривании разваренной массы солодовым молоком крахмал гидролизуется на 70...75% до мальтозы и глюкозы и на 25...30% до предельных декстринов, которые расщепляются до сахаров на стадии брожения. Наиболее прогрессивным способом осахаривания является непрерывное осахаривание с вакуум-охлаждением. Охлаждение под вакуумом происходит почти мгновенно за счет снижения температуры кипения воды под вакуумом и самоиспарения части воды, поэтому предотвращается тепловая инактивация ферментов осахаривающих материалов.

Оптимальная температура осахаривания составляет 57...58°С. Готовое сусло должно иметь массовую долю сухих веществ 16...18%, в том числе сбраживаемых сахаров 13...15%, при этом его кислотность составляет 0,2...0,3 град. При пробе на йод окраска сусла не должна меняться (это показывает, что весь крахмал осахарился).

11.4. Культивирование дрожжей и сбраживание сусла

В спиртовом производстве в качестве возбудителя брожения используют дрожжи семейства сахаромицетов. Они продуцируют комплекс ферментов, под действием которых сахара сусла превращаются в этиловый спирт и диоксид углерода. Используются дрожжи верхового брожения, обладающие высокой энергией брожения. Они образуют максимальное количество спирта, сбраживают моно- и дисахариды и часть декстринов.

Вначале дрожжи размножают по методу чистой культуры. При этом необходимо обеспечивать стерильные условия, неблагоприятные для посторонних микроорганизмов, создавать оптимальные условия для развития дрожжей (температуру, рН, аэрацию и др.).

Для размножения дрожжей в качестве питательной среды используют сусло, содержащее вещества, необходимые для их питания. Для подавления посторонних микроорганизмов сусло подкисляют серной или молочной кислотой до рН 3,8...4,0. Температуру поддерживают на уровне 28...30°С. Размножение дрожжей осуществляют в аппаратах – дрожжанках.

При снижении содержания сахаров в сусле на 1/3 от начального, производят отбор дрожжей из дрожжанки. Длительность размножения составляет примерно 20 ч.

Процесс брожения проводят в закрытых бродильных аппаратах для предотвращения потерь спирта в атмосферу и выделения диоксида углерода в производственные помещения.

В процессе брожения сусла можно выделить три периода: взбраживание, главное брожение и дображивание.

В первом периоде происходят интенсивное размножение дрож-жей и сбраживание сахаров. Второй период характеризуется энергичным сбраживанием сахаров и сопровождается бурным выделением диоксида углерода (СО₂). В третьем периоде идет медленное дображивание сахаров, образующихся в результате доосахаривания декстринов сусла.

Брожение сусла проводят периодическим, циклическим и непрерывным способами. Наиболее совершенным и эффективным является непрерывный способ.

Длительность брожения составляет примерно 60 ч. Зрелая бражка из бродильного аппарата подается на перегонку.

Зрелая бражка должна иметь объемное содержание спирта 8,0...9,5%, содержание несброженных сахаров не должно превышать 0,4...0,5%, кислотность не должна превышать 0,5...0,6 град.

Выделившийся в процессе брожения диоксид углерода вместе с парами спирта из бродильных аппаратов поступает в специальные ловушки, в которых пары спирта растворяются в воде. Водно-спиртовая жидкость из ловушек направляется вместе с бражкой на перегонку, а СО₂ – в специальный цех для получения сухого льда или жидкого СО₂.