Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы технологии пищевых производств. Учебное пособие
.pdf
Тема 11. Переработка рыбы и изготовление рыбной продукции
виде формы тела летящей птицы вследствие неправильно проведенной стерилизации или использования крышек из нестандартной жести), заусеницы, бомбаж. Бомбаж может быть физическим, химическим и бактериальным.
Физический бомбаж возникает в процессе стерилизации, недостаточного вакуумирования, переполнения банок, он не сопровождается порчей продукта.
Причиной химического бомбажа является накопление в банках водорода в результате взаимодействия кислот и металла.
Пригодность таких консервов в пищу зависит от содержания в
них олова, которого не должно быть более 200 мг на 1 кг содержимого банки.
Бактериальный бомбаж возникает вследствие деятельности
газообразующих бактерий, такие консервы нельзя использовать
в пищу.
К внутренним дефектам относят разваренность, недостаточное наполнение банок, нестандартное соотношение плотной и
жидкой частей, повышенное содержание солей тяжелых металлов, наличие патогенных микроорганизмов, сползание кожицы.
Кроме того, возможны такие дефекты, как толокнянность (жесткая рассыпчатая консистенция мяса, возникающая в результате
денатурации белков при длительном хранении консервов) и творожистый осадок (при использовании несвежего или замороженного сырья во время стерилизации извлекается много водорастворимых белков, которые коагулируют в виде беловато-желтых
хлопьев).
Использование отходов рыбного производства
Непищевые отходы рыбного производства и малоценную в
пищевом отношении рыбу (минтая, мойву, бычка и др.) используют для производства рыбной муки. Рыбная мука богата белком, минеральными веществами, витаминами, имеет высокую
кормовую ценность. Производство кормовой муки заключается в
измельчении сырья, его разваривании и сушке. В настоящее время это производство быстро развивается почти во всех странах.
Меньших капитальных и эксплуатационных затрат по сравнению с производством рыбной муки требует получение таких
продуктов, как кормовой фарш и рыбный силос. Предназначенное для изготовления фарша сырье равномерно измельчают до
141
Основы технологии пищевых производств
получения однородной массы, консервируют тиосульфатом натрия, муравьиной кислотой или солью и упаковывают. В основе
технологии получения рыбного силоса лежит автопротеолиз рыбного сырья при повышенной температуре с последующим консервированием полученной массы.
В результате ферментативного разрушения рыбного белка
получают кормовые гидролизаты, представляющие собой смеси
аминокислот и полипептидов.
Из рыбы и морских млекопитающих получают жир, который
в зависимости от качества подразделяют на медицинский, пищевой, ветеринарный и технический. Получение жира включает
стадии измельчения сырья (механического, термического, путем
замораживания) с последующим выделением жира на сепараторах и центрифугах. Из жира, полученного из печени, выделяют в
виде концентрата витамин А.
Для производства рыбного клея используют чешую, плавательный пузырь, кости, особенно крупные, содержащие коллаген, который при тепловой обработке переходит в глютин. Производят жидкий или сухой плиточный и порошкообразный клей.
Контрольные вопросы и задания
1. Назовите ассортимент рыбных консервов.
2. Назовите способы хранения рыбы.
3. Перечислите стадии технологического процесса приготовления
вяленой рыбы.
4. Назовите дефекты рыбных консервов.
5. Где используют отходы рыбного производства?
142
ТЕМА 12. ПРОИЗВОДСТВО
СПИРТА ЭТИЛОВОГО ПИЩЕВОГО
Этанол представляет собой прозрачную бесцветную жидкость с характерным запахом и жгучим вкусом. Химически чистый этанол имеет нейтральную реакцию, ректификованный
спирт содержит некоторое количество карбоновых кислот, поэтому его реакция слабокислая. Этанол очень гигроскопичен, он
поглощает воду из воздуха, а также из животных и растительных
тканей, что приводит к их разрушению.
Этанол ядовит для человека, животных и микроорганизмов.
Спирт летуч, предельно допустимая концентрация паров этанола
в воздухе составляет 1000 мг/м3. Спирт обладает взрывоопасными свойствами.
Основные способы производства этанола: химический и микробиологический синтез. Спирт, полученный химическим синтезом, а также микробиологическим из гидролизатов растительного сырья и сульфитного щелока, используется в технических
целях.
Пищевой этанол вырабатывают только из пищевого сырья:
зерна злаковых культур, картофеля, свекловичной и тростниковой мелассы. Его используют в ликеро-водочной, винодельческой,
консервной, витаминной, биотехнологической промышленности
и в медицине для приготовления лекарственных препаратов и в
качестве дезинфицирующего средства.
Вырабатывают спирт-сырец с содержанием этанола не менее
88 % об. и спирт-ректификат 1-го сорта (96 % об.), высшей очистки (96,2 % об.), люкс (96,3 % об.), экстра (96,5 % об.). Спирт люкс
и экстра производят только из крахмалсодержащего сырья, причем доля картофеля в составе сырья регламентируется (не более
35 % для спирта люкс и не более 60 % для спирта экстра).
143
Основы технологии пищевых производств
В Республике Беларусь, как правило, установки для ректификации имеют ликеро-водочные заводы, спиртовые заводы
производят спирт-сырец, который далее направляют на ректификацию. Ежегодно в стране производится более 7,5 млн дал б. с.
спирта-ректификата. Крупнейшие производители: Минск Кристалл и его филиал в г. Уречье, спиртзаводы в Чашниках, Богушевске, Бобруйске, Гомеле, Лынтупах, Климовичах, Костюковичах, Мозыре, Бресте, Поречье и др.
Стадии производства этанола из крахмалсодержащего сырья
показаны на технологической схеме (рис. 6).
Подготовка сырья
Разваривание и охлаждение крахмалсодержащего сырья
Осахаривание разваренной массы
Культивирование дрожжей
Сбраживание осахаренного сусла
Извлечение спирта из бражки и его очистка
Рис. 6. Технологическая схема производства этанола из крахмалсодержащего сырья
Подготовка сырья. Картофель – это лучший вид сырья для
спиртового производства. С 1 га посевной площади картофеля
получают в 3–4 раза больше крахмала, чем из зерновых культур.
Крахмал картофеля быстрее разваривается, полученное сусло в
достаточном количестве содержит азотистые и фосфорные соединения, необходимые для питания дрожжей.
Недостатки картофеля, обусловленные его высокой влажностью (содержание сухих веществ в клубнях около 25 %), – это
плохая сохраняемость и высокие затраты на транспортирование.
На спиртовых заводах используют технические сорта картофеля, высокоурожайные, стойкие при хранении. Основное требование к картофелю как сырью для спиртового производства –
высокое содержание крахмала. В зависимости от сорта, условий
выращивания и хранения оно находится в пределах от 8 до 30 %.
Картофель хранят в буртах и доставляют на производство с
помощью гидротранспорта. При транспортировании он очища-
144
Тема 12. Производство спирта этилового пищевого
ется от примесей в соломо- и камнеловушках, проходит мойку
в барабанных моечных машинах и взвешивается на автоматических весах.
Картофель измельчают в кашку на молотковых дробилках
или картофелетерках. Большая часть клеток разрушается и около 70 % крахмала высвобождается. Для повышения текучести в
кашку добавляют 15–20 % воды, получают замес.
Зерновые культуры используют в спиртовом производстве для
получения солода и непосредственно для переработки в спирт.
В спирт перерабатывают любое зерно, в том числе дефектное, не
пригодное для использования в пищевых и кормовых целях. Используют пшеницу, рожь, ячмень, овес и другие зерновые культуры. Зерно очищают от примесей, отличающихся размерами и
аэродинамическими свойствами, на воздушно-зерновых сепараторах, от металлических примесей – на магнитных сепараторах.
Зерно измельчают на молотковых дробилках или вальцовых
станках. Степень помола должна быть такой, чтобы через сито
с диаметром отверстий 1 мм проходило 60–90 % полученной
крупки. Измельченное зерно смешивают с водой в соотношении
1,0 : 2,8–3,0, чтобы обеспечить концентрацию сухих веществ в
сусле 16–18 %. Замес не должен содержать комков, поскольку они
плохо развариваются и выход спирта снижается.
Разваривание и охлаждение крахмалсодержащего сырья. Основная задача разваривания сырья – подготовка его к осахариванию крахмала амилолитическими ферментами. Осахаривание
происходит наиболее полно и быстро, если клеточные стенки
разрушены, крахмал находится в свободном состоянии, он клейстеризован, тем более если он растворен. Кроме того, в процессе
разваривания происходит стерилизация сырья, что создает хорошие условия для процессов осахаривания и брожения. По мере
нагревания массы крахмал набухает, каждая крахмальная гранула
поглощает воды в 25–30 раз больше своего объема. Температура
клейстеризации зависит от природы крахмала: для пшеничного
она составляет 54–62 °С, ржаного – 50–55 °С, ячменного – 60–
80 °С, картофельного – 59–64 °С. При дальнейшем повышении
температуры (до 90 °С) вязкость достигает максимума, а при еще
более высокой температуре (120–130 °С) трехмерная структура
сетки клейстера разрушается – вязкость резко снижается.
При разваривании сырья в зависимости от режимов происходят изменения всех его компонентов. Частичный гидролиз
145
Основы технологии пищевых производств
крахмала под действием ферментов и кислот сырья приводит к
увеличению содержания сахаров и декстринов. Однако слишком
высокая температура на стадии разваривания может привести к
уменьшению количества сбраживаемых сахаров вследствие их
карамелизации и меланоидинообразования (взаимодействия сахаров с аминокислотами). При жестких режимах разваривания
происходит гидролиз пектиновых веществ с образованием метанола, который трудно отделить от этанола при ректификации.
В условиях разваривания происходит коагуляция, частичная денатурация и пептизация белков. Кислотность среды возрастает
за счет распада сахаров и высвобождения фосфорной кислоты из
ее органических и неорганических соединений. Чрезмерное повышение кислотности нежелательно, поскольку приводит к усилению гидролитических реакций. Наибольшее распространение
получил непрерывный способ разваривания.
Подогретая масса поступает в варочный аппарат, который
состоит из трубчатого разварника, выдерживателей первой и второй ступени. Из одного аппарата в другой масса перемещается по
передаточным трубам за счет разницы уровней при одинаковом
давлении. Продолжительность разваривания – 45–60 мин.
Разваренная масса поступает в паросепаратор, в котором поддерживается избыточное давление 0,05 МПа, что соответствует
температуре 105 °С, и выдерживается в нем в течение 15–20 мин.
Пар из сепаратора используется для предварительного разваривания зернового замеса.
Из паросепаратора масса поступает в вакуум-испарительную
камеру, где она охлаждается до температуры 62–63 °С и направляется на осахаривание. Вместе с паром из разваренной массы
удаляются летучие примеси (метанол, летучие кислоты, фурфурол), что в последующем облегчает очистку спирта.
Осахаривание разваренной массы. Охлажденную разварен-
ную массу обрабатывают солодовым молоком или ферментными
препаратами с целью гидролиза полисахаридов, белков и других
сложных веществ. Основной процесс при этом – гидролиз крахмала до сбраживаемых сахаров, поэтому эту стадию называют
осахариванием, а полученный полупродукт – суслом.
Солодовое молоко готовят из смеси трех солодов: ячменного, просяного и овсяного. В этом случае получается ферментный
комплекс, содержащий активные α- и β-амилазы и декстрина-
зу, благодаря чему осахаривание протекает полно и достаточно
146
Тема 12. Производство спирта этилового пищевого
быстро. В настоящее время на большинстве спиртовых заводов используют ферментные препараты, в которых содержатся
α-амилаза, декстриназа и глюкоамилаза. Их выделяют из биомассы плесневых грибов и бактерий.
Охлажденную в вакуум-испарительной камере разваренную
массу смешивают в осахаривателе с ферментным препаратом,
выдерживают 5 мин и направляют в теплообменник для охлаждения до начальной температуры брожения.
Культивирование дрожжей. В спиртовом производстве ис-
пользуют спиртообразующие дрожжи Saccharomyces cerevisiae.
Применяют расы дрожжей, имеющих высокую бродильную активность, образующих максимальное количество спирта и минимальное количество побочных продуктов, устойчивых к продуктам своего обмена и условиям брожения. Эти дрожжи сбраживают моно-, дисахариды и некоторую часть декстринов.
Оптимальная температура размножения Saccharomyces cerevi-
siae – 30–32 °С, но дрожжи, выращенные при пониженной темпе-
ратуре, имеют более высокую бродильную активность. Поэтому
начальная температура брожения сусла из крахмалсодержащего
сырья, когда происходит размножение дрожжей, поддерживается
на уровне 18–22 °С, а при энергичном брожении – 29–30 °С.
Оптимальное значение рН среды для выращивания дрожжей
составляет 4,8–5,0, но они могут расти и при более высокой кислотности, когда молочнокислые бактерии уже не развиваются.
Поэтому при выращивании засевных и производственных дрожжей поддерживают значение рН на уровне 3,8–4,0.
Накопление дрожжей из чистой культуры осуществляют по
традиционной схеме: пробирка – колба – бутыль – аппарат чистой
культуры – дрожжевой аппарат. Но такую схему используют только
при введении в эксплуатацию нового производства, возобновлении
работы после ремонта либо в случае инфицирования. В остальное
время в качестве засевных дрожжей используют часть производственных, т. е. тех, которые получают для сбраживания сусла.
В аппарат для выращивания дрожжей подают осахаренное
сусло, пастеризуют его при температуре 75 °С в течение 30 мин,
серной кислотой подкисляют до рН 3,8–4,0 и вносят засевные
дрожжи в количестве 8 % от объема среды. Содержимое аппарата
охлаждают до 22–23 °С и проводят культивирование в течение 18–
20 ч. Основную часть готовых дрожжей подают в бродильный аппарат, а часть направляют в сборник и используют как засевные.
147
Основы технологии пищевых производств
Сбраживание осахаренного сусла. Спиртовое брожение на-
чинается с момента поступления дрожжей в охлажденное сусло. Основные продукты брожения: этанол и диоксид углерода,
вторичные: глицерин, ацетальдегид, пировиноградная кислота,
побочные продукты: метанол, высшие спирты (сивушные масла).
Пузырьки СО2 прочно связываются с дрожжевыми клетками, вместе с ними поднимаются на поверхность бродящего сусла,
лопаются, и дрожжевые клетки опускаются вниз. Таким образом
происходит перемешивание и брожение ускоряется. Бродящее
сусло называют бражкой.
В процессе сбраживания сусла выделяют три периода:
y взбраживание – продолжается размножение дрожжей, по-
этому температуру поддерживают в пределах 26–27 °С;
y главное брожение – интенсивное сбраживание основного
количества моно- и дисахаридов при температуре 29–30 °С;
y дображивание – медленное сбраживание сахаров, которые
появились в результате доосахаривания декстринов и крахмала,
при температуре 27–28 °С.
Наиболее распространен непрерывно-поточный способ сбраживания, который осуществляется в батарее бродильных аппаратов, соединенных между собой переточными трубами.
Батарея включает два головных бродильных аппарата и три
аппарата для дображивания. В первый головной бродильный
аппарат подают дрожжи вместе с суслом. Когда он заполнится,
начинается переток бражки во второй головной аппарат и т. д.
Из последнего аппарата для дображивания отбирают готовую
бражку, которую направляют на перегонку. Бродильные аппараты периодически отключают от батареи для профилактической
стерилизации.
Выделяющийся диоксид углерода насыщен парами спирта,
поэтому он проходит через спиртоловушку, где этанол сорбируется из газового потока холодной водой. Далее диоксид углерода
поступает в специальный цех для получения сжиженного газа и
сухого льда.
Извлечение спирта из бражки и его очистка. Бражка многокомпонентна, она содержит 4–10 % сухих веществ (клетки дрожжей, частицы дробины, декстрины, сахара, белки, кислоты, минеральные вещества) и 7–9 % этанола с сопутствующими летучими примесями (спирты, эфиры, альдегиды, кислоты).
148
Тема 12. Производство спирта этилового пищевого
Для извлечения этанола из бражки и его очистки применяют
ректификацию – процесс разделения жидких летучих смесей на
компоненты или фракции, основанный на разной летучести компонентов. При ректификации происходит многократный массо- и
теплообмен между движущимися навстречу паровым и жидкостным потоками, при этом паровая фаза обогащается легколетучим
компонентом, а жидкая – труднолетучим.
Ректификацию проводят в колонных аппаратах, в которых
для повышения эффективности установлены контактные устройства (тарелки, насадки). Спирт-сырец получают в одноколонной
установке, для очистки спирта-сырца и получения спирта-ректификата применяют несколько последовательно работающих ректификационных колонн.
Получение рафинированного спирта непосредственно из бражки осуществляют на брагоректификационной установке, состоящей из трех колонн: бражной, эпюрационной и спиртовой. Кроме
конечного продукта – спирта-ректификата – получают эфироальдегидную фракцию, сивушный спирт, сивушное масло. Бражка,
освобожденная от летучих компонентов, называется бардой.
Качественные показатели спирта-сырца и спирта-ректификата
Спирт-сырец и спирт-ректификат разных степеней очистки
представляют собой прозрачную бесцветную жидкость, имеют
вкус и запах, характерный для конкретного наименования этилового спирта, выработанного из соответствующего сырья, без
привкуса и запаха посторонних веществ.
В спирте разной степени очистки нормируется содержание
этанола и примесей: метанола, альдегидов, сивушных спиртов и
масла, эфиров, свободных кислот.
Использование отходов при производстве этанола
На крупных спиртзаводах функционируют специальные цехи
по производству жидкого и твердого диоксида углерода из газообразного, выделяющегося при брожении.
Зернокартофельная барда, которая остается после извлечения спирта из бражки, содержит белковые и минеральные вещества, углеводы, жиры, органические кислоты, витамины и может
быть использована в кормовых целях.
149
Основы технологии пищевых производств
Из эфироальдегидной фракции, которая является головной
фракцией при ректификации, выделяют ценные органические
продукты: уксусный альдегид, этилацетатный растворитель и др.
Сивушное масло используют для получения чистых высших
спиртов, в лакокрасочной промышленности, при изготовлении
медицинских препаратов и душистых веществ.
Сивушный спирт применяют при изготовлении спирта-денатурата для технических целей.
Контрольные вопросы и задания
1. Назовите цель разваривания крахмалсодержащего сырья.
2. Поясните цель осахаривания разваренной массы.
3. Назовите режимы осахаривания разваренной массы.
4. Объясните, почему при размножении сернокислых дрожжей осахаренную массу подвергают тепловой обработке при 80 °С.
5. Поясните сущность непрерывно-поточного способа брожения.
6. Изложите стадии брожения сусла.
7. Перечислите показатели качества зрелой бражки.
8. Объясните назначение каждой колонны в ректификационной
установке.
150
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]