sbornik_lab_po_TOT

достаточно сложен, а результатом является технический спирт-ректификат, содержащий некоторое количество не отделяемых ректификацией примесей. Этот путь широко применяется в промышленности.

Другой путь получения спирта более доступен и связан с технологией сбраживания простых Сахаров дрожжами. Именно так получается обычное вино и именно поэтому первое имя этилового спирта - винный спирт. Химическая формула этого превращения в очень упрощенном виде выглядит так:

С6Н1206 = 2С2Н5ОН + 2С02 + ТЕПЛО.

То есть из одной молекулы сахара с помощью дрожжевых клеток образуется две молекулы этилового спирта, две молекулы углекислого газа и выделяется приличное количество тепла. Для определения соотношения массовых превращений достаточно подставить в предыдущую химическую формулу мольные массы атомов водорода Н=1, углерода С=12 и кислорода 0=16:

и тогда можно сделать вывод, что из 180кг сахара получается 92кг спирта и 88кг углекислого газа. Таким образом, теоретический выход спирта из сахара составляет 92/180=0,511 кг/кг, или, с учетом плотности этилового спирта (р = 0,8кг/л), - 0,639л/кг.

1кг (сахар) ► 0, 639л (спирт)

Если спирт получают не из сахара, а из сахаросодержащего сырья (виноград, сахарная свекла, топинамбур и т.д.), то, зная сахаристость продукта, легко определить выход из него спирта. Так, например, если яблоки содержат 12% сахара, то теоретический выход спирта из сока этого сырья (выход сока из яблок составляет 70%) будет равен 54мл/кг:

1кг (яблоки) ► 0,7кг (сок) ► 0,084кг (сахар) ► 0,054л (спирт).

Чаще всего спирт получают из крахмалосодержащего сырья (картофель, зерно и т.д.). Тогда в технологической цепочке приготовления спирта появляется процесс осахаривания крахмала - превращение (гидролиз) крахмала под воздействием определенных ферментов в сахар

(С6Н10О5)п + п-Н20 + ФЕРМЕНТ = п-С6 Н1206, после че-

го производится его сбраживание.

Промышленные ферментные препараты альфаамилаза и глюкоамилаза могут быть заказаны на спиртовых и биохимических заводах, а также в фонде «Процессы' и аппараты пищевых производств» (Московский Государственный Университет Пищевых Производств, 125080, Москва, Волоколамское ш. 11, (095)158-71-83, (095)158-72-19) или заменены на солодовое молоко.

Как и в предыдущем случае, можно рассчитать, что из 1кг крахмала теоретически получается 1,11кг сахара. Зная содержание крахмала в сырье, можно легко определить выход спирта из того или иного продукта. Так, например, если в пшенице содержится 60% крахмала, то теоретический выход спирта из такого зерна составит 0,426л/кг:

1кг (пшеница) ► 0,6кг (крахмал) ► 0,666кг (сахар) ► 0,426л (спирт

Практический выход спирта всегда на 10... 15% меньше теоретического. Такие потери считаются нормальными и, главным образом, связаны с:

123

Задача этого технологического этапа приготовления бражки состоит в том, чтобы из имеющегося в хозяйстве сырья (сахароили крахмалосодержащего или из их смеси) приготовить пригодный для сбраживания раствор сахара, называемый суслом или затором.

Правильно подготовленное сусло должно иметь:

концентрацию Сахаров в пределах 16...20% (вкус уверенно сладкий); кислотность в пределах 4,5... 5,8 рН (вкус слабо кислый); достаточное количество питательных (азотистых и фосфорных) веществ - для жизнедеятельности дрожжей.

Концентрацию Сахаров (или концентрацию сухого вещества - СВ) в предварительно профильтрованном сусле измеряют с помощью сахаромера или ареометра (денсиметра). В таблице 2 приведено соответствие между показаниями этих приборов. Сусло с концентрацией выше 18% СВ сбраживать не рекомендуется, так как в этом случае невозможно достичь полного сбраживания Сахаров – возникает «недоброд»,что впрямую снижает выход спирта,а брожение заторов с концентрацией сахаров менее 10% может перейти в уксусное, т.е. привести к «прокисанию»-полной потери спирта.

Для процесса брожения большое значение имеет кислотность сусла, которую определяют с помощью универсальной индикаторной бумаги, изменяющей свою окраску в зависимости от кислотности раствора.

Содержание в сусле азотистого и фосфорного питания для дрожжей зависит от сырья, из которого оно приготовлено. Сусло, приготовленное из крахмалосодержащего сырья (за исключением чистого крахмала), обычно имеет полный комплект этих веществ. Сахар или мелассу лучше перерабатывать в смеси с крахмалосодержащим сырьем, а если они перерабатываются самостоятельно, то обязательно требуется внесение дополнительного минерального питания.

Таким образом, сусло можно приготавливать из смеси любого сырья в любых пропорциях: крахмалосодержащее с крахмалосодержащим и сахаросодержащее с крахмалосодержащим, лишь бы оно отвечало изложенным выше требованиям.

1.1.Подготовка и учёт сырья

Все виды зерна и бобовых предварительно очищают от пыли, земли, камней, металлических и других примесей с помощью сит и магнитов. Далее сырьё необходимо измельчить (перемолоть) так, чтобы проход (просеивание) через сито с размером отверстий 1мм составляло 85...95%, а для кукурузы - не менее 90...95%. Можно использовать готовую муку.

124

Картофель, топинамбур и сахарную свёклу освобождают от крупных комьев земли, камней, соломы, ботвы и металлических предметов, моют и измельчают на молотковой дробилке или тёрке (топинамбур можно раскрошить). Размер частиц должен быть не более Змм.

Фрукты и ягоды отделяют от косточек, мякоть разминают деревянной толкушкой. Подготовленное сырьё взвешивают с целью расчета рецептуры и корректировки в дальнейшем технологического процесса приготовления бражки и учета выхода спирта.

1.2. Приготовление сусла из крахмалосодержащего сырья

Крахмалосодержащее сырьё включает в себя все сельскохозяйственные зерновые и бобовые культуры, а также картофель. Основная ценность этого вида сырья заключается в наличии в нём крахмала, сахара и азотистых веществ (белков) (см. таблицу 3).

Таблица 3*

Средний химический состав зерна, бобовых и картофеля (в % по массе)

Основными технологическими этапами приготовления сусла из этого сырья являются разваривание, стерилизация и осахаривание. Разваривание и осахаривание проводятся с добавлением ферментов. Общее их количество, расходуемое на 1л сусла, равно 1000 единиц АС (амилолитическая способ-

готовленного из 25...30г белого солода (50...60 г зелёного).

Разваривание. В измельчённое сырьё выливают горячую воду с температурой 50...55°С (к картофелю - кипяток) и тщательно перемешивают. Количество воды берут с таким расчётом, чтобы после осахаривания готовое сусло имело 16... 18% сахара по сахаромеру.

Теоретически (см. «Введение к приготовлению бражки») 1кг крахмала под действием ферментов превращается в 1,11 кг сахара. Таким образом, для получения раствора сахара 18%-ой концентрации (плотность 1,072 кг/л, см. табл.2) необходимо 5,06л воды на каждый килограмм крахмала, находящегося в сырье (см. табл.4). В указанное количество воды входит и вода, вносимая в сусло с солодовым молоком (или раствором фермента) и влагой сырья (последнее относится к картофелю и подмоченному зерну).

Таблица 4

Нормы расхода воды на каждый кг сухого сырья в зависимости от процентного содержания в нем крахмала.

В подготовленную кашку добавляют 1/5 часть приготовленного фермента. Смесь постепенно подогревают при постоянном перемешивании до температуры клейстеризации: зерновое сырьё - до 65...70°С, а картофельное - до 90...95°С для растворения и разваривания крахмальных зёрен выдерживают при этой температуре 2...3часа. Затем вновь подогревают до 95...98°С и выдерживают в течение15...20мин.

Стерилизация. Разваренное сусло кипятят в течение 30...40 минут. Сусло из подпорченного сырья стерилизуют более продолжительное время (1 ...1,5 часа).

Осахаривание. Разваренную массу охлаждают до температуры осахаривания 57...58°С и добавляют в неё остальную (4/5) часть ферментов, перемешивают и выдерживают при этой температуре до полного осахаривания. Поддержание температуры особенно важно для этого процесса, т.к. понижение температуры увеличивает время процесса и способствует развитию бактерий, а увеличение температуры выше 70°С разрушает ферменты, в результате чего осахаривание полностью останавливается.

Время осахаривания крахмальных молекул разного сырья различно и составляет около 30 мин для картофеля, 1,5ч - для кукурузы и пшеницы и 2ч -

сит от степени измельчения сырья, температуры и длительности разваривания, активности и количества внесённых ферментов.

Полноту осахаривания проверяют йодной пробой. При полном осахаривании окраска капли фильтрата сусла от прибавления к нему капли йода не должна изменяться, что свидетельствует о полном распаде крахмала на простые сахара.

Красный цвет свидетельствует о наличии в сусле большого количества декстинов (часть крахмальной молекулы, но еще не сахар), сине-фиолетовый указывает на присутствие неосахаренного крахмала. Цветовое окрашивание сусла характерно только при использовании солода. При осахаривании промышленными ферментами окраска может оставаться светло-коричневой, однако вкус сусла после полного осахаривания должен быть уверенно сладкий,

а его концентрация -16... 18% по сахаромеру.

Если осахаривание проходит плохо, необходимо более тонкое измельчение исходного сырья, повышение температуры и увеличение времени разваривания, лучшее перемешивание замеса с ферментами или увеличение их количества.

1.3. Приготовление сусла из сахаросодержащего сырья

Ценность этого вида сырья определяется наличием в нем сахара (см. табл.5) и веществ, необходимых для жизнедеятельности дрожжей. Переработка этого сырья осуществляется по упрощенной схеме (исключаются стадии разваривания и осахаривания). Для приготовления сусла достаточно перевести сахар, содержащийся в этом сырье, в раствор. Для извлечения сахара можно применить экстрагирование (диффузию).

Таблица 5

Содержание Сахаров в плодах и ягодах

127

Приготовление диффузионных соков обычно применяется при переработке сахарной свёклы, топинамбура, сушёных плодов и ягод и осуществляется одноступенчатым или многоступенчатым способом.

Измельчённое сырьё заливают кипятком до полного покрытия его водой

иперемешивают. За счет диффузии сахар сырья переходит в добавленную воду. Через 45...50 минут концентрации сахара в воде и в сырье выравниваются, и процесс диффузии прекращается. Сок отцеживается с одновременным прессованием мезги - это одноступенчатый способ, при котором мезга содержит еще большое количество сахара.

Для более полного извлечения сахара из сырья полученный сок сливается в новую порцию измельчённого сырья, в котором концентрация сахара выше, чем в соке, а отпрессованная мезга вновь заливается кипятком - так реализуется двухступенчатый способ вымачивания. Трёхступенчатый способ реализуется аналогичным образом.

Приготовленный диффузионный сок проверяют на концентрацию сахара

истерилизуют в течение 40 минут. Сок из плодов можно получать прессованием на винтовом прессе или при помощи соковыжималок различных марок. Поскольку сок многих плодов и ягод отжимается с большим трудом, то перед прессованием рекомендуется предварительная обработка, например, частичное подбраживание.

Плоды или ягоды раздавливают. Из небольшого количества этой кашицы отцеживают сок и определяют в нём концентрацию сахара сахаромером (можно воспользоваться данными таблиц 5 и 6). Затем добавляют дрожжевой затор или ждут самозабраживания кашицы на собственных дрожжах, находящихся в сырье (виноград).

Под действием дрожжей клеточные оболочки полностью разрушаются, сок полностью переходит в сусло, а мезга с пузырьками углекислого газа всплывает наверх плотным слоем. В процессе брожения сусло следует несколько раз перемешать. Через 1...2 суток сусло процеживают, мезгу отделяют на прессе, а полученный сок сливают в бродильную ёмкость. Для более полного извлечения сока отпрессованную мезгу сначала следует запить небольшим количеством кипячёной воды при комнатной температуре, затем (через 3...6 часов после возобновления брожения) мезгу надо отпрессовать, а полученный сок влить в бродильную ёмкость для продолжения брожение.

Если для приготовления сусла используется только сахар или меласса, то необходимо приготовить их водный раствор с несколько большей концен-

ды), для мелассы -'25% СВ (т.к. в мелассе 80% СВ и только 48...62% сахарозы, плотность 1,30... 1,42), то есть на один килограмм мелассы добавляют 4 литра воды.

1.4.Коррекция сусла

Если приготовленное сусло не отвечает указанным выше требованиям, то производится его коррекция.

Сахар. Отклонения концентрации сахара в сусле возникают из-за ошибок в расчёте рецептуры, неполного осахаривания крахмала или отсутствия точных данных о его содержании в исходном сырье, малой сахаристости исходных плодов. Если концентрация Сахаров в сусле выше нормы, то в сусло добавляется вода, если ниже - добавляется сахар, меласса или более концентрированное сусло.

Кислотность. Если сусло имеет недостаточную кислотность, то его подкисляют молочной сывороткой, серной, лимонной, уксусной или ортофосфорной кислотами. Сусло, приготовленное из некоторых ягод и фруктов, может иметь очень высокую кислотность, из-за которой даже при низкой концентрации сахара брожение протекает чисто (без образования уксусных бактерий), но очень медленно.

Питательные вещества. Обычно сусло, приготовленное из любого растительного сырья (и особенно из крахмалосодержащего), содержит достаточное количество азотистых и фосфорных минеральных веществ, необходимых для питания дрожжей, и поэтому не требует коррекции.

Недостаточное количество этих веществ, как правило, имеют сусла, приготовленные из тростниковой (чёрной), сахаротростниковой и рафинадной меласс, тростникового сахара-сырца и дефектного белого сахара в смеси со свеклосахарной мелассой или отдельно. Поэтому на практике это сырьё рекомендуют перерабатывать в смеси с зерновым или картофельным. При невозможности такой переработки расход питательных веществ для дрожжей на 1 килограмм сбраживаемых Сахаров указанных видов сырья составляет:

- для меласс: 70%-ой ортофосфорной кислоты или диаммонийфосфата - 3,3г; карбамида или сернокислого аммония - соответственно 9 и 20г; - для "чистых Сахаров": 1,5...2г сульфата аммония ; З...4г супер

фосфата, для азотистого питания - 0,4мл 25%-ного раствора аммиака.

В качестве питательной среды можно использовать автолизат дрожжей, изготавливаемый следующим образом. 200...300г прессованных дрожжей смешать с 0,5 л воды, довести до кипения и кипятить при перемешивании 15 минут. Аналогичный автолизат можно приготовить из осадка предыдущей бражки.

1.5.Вода

Вода имеет очень важное значение при изготовлении спирта. Она должна отвечать гигиеническим требованиям, предъявляемым к питьевой воде, быть прозрачной, бесцветной, не иметь запаха и постороннего привкуса, а также быть мягкой, с малым содержанием солей магния и кальция.

129

Кипячёную воду применять не следует, потому что в ней почти нет растворённого воздуха, необходимого дрожжам. Природная вода не всегда удовлетворяет требованиям, предъявляемым к питьевой воде, в этих случаях воду подвергают очистке отстаиванием и фильтрованием через специальные (например, угольные) фильтры.

Для проведения всех технологических процессов переработки пищевого сырья в спирт наиболее благоприятная кислотность воды - рН 4,5...5,5. Такая кислотность воды способствует более полному осахариванию крахмала и сбраживанию сусла. В щелочной среде в процессе брожения образуется глицерин, в нейтральной - развиваются кислотообразующие бактерии.

Кислотность воды определяют универсальной индикаторной бумагой. Микробиологическая чистота воды требуется во всех случаях. Практически микробиологически чистой можно считать воду из артезианских колодцев и из сети городского водоснабжения.

2. Технология солода

Солод - продукт искусственного проращивания зерен злаков, содержащий активные вещества - ферменты. Эти вещества и определяют способность солода расщеплять (осахаривать) крахмал на простые сахара. Активность ферментов смешанного солода составляет 25...30ед.АС на 1 г сухого солода.

Для обеспечения быстрого и полного осахаривания применяется солод в виде солодового молока, приготовленного из смеси ячменного (50%), просяного (25%) и овсяного (25%) солодов, причём просяного и овсяного солодов должно быть в сумме не менее 30%. Допускается применять смесь из двух солодов: ячменного и овсяного или просяного. Ячменный солод можно заменить ржаным полностью или частично, а просяной - солодом чумизы.

Категорически запрещается использовать солод, выращенный из перерабатываемого на спирт сырья, например, ячменный солод при производстве бражки из зерна ячменя!

Свежеубранное зерно можно использовать для приготовления солода не ранее чем через 2 месяца.

Лучшее время для проращивания солода - весна и осень, так как при высоких температурах летом вырастить хороший солод затруднительно.

2.1.Подготовка зерна

Только хорошее зерно позволяет получать солод высокого качества. При отборе зерна для солода следует руководствоваться следующим правилом: зерно должно быть полностью зрелым и иметь светло-жёлтый цвет; зёрна должны быть крупного размера, полны, тяжеловесны и не иметь примесей сорных трав; внутренность зёрен должна быть рыхлая, белая и мучнистая; при погружении в воду зёрна должны тонуть. Хорошее зерно для солода должно иметь всхожесть не менее 92% (8 непроросших зёрен из 100). После сортировки зерно моют в горячей воде при температуре 50...55°С для удаления пыли, мякины и других примесей, которые всплывают при погружении зерна в воду. При этом воду меняют не менее 2-х раз, последняя вода должна быть чистой и без мути.

130

2.2.Ращение солода

Замачивание зерна.

Цель замачивания - увлажнить зерно и активизировать физикохимические и биохимические процессы.

Используемая сырая вода не должна быть слишком жёсткой, так как чрезмерно высокая жёсткость задерживает прорастание зерна и снижает активность его ферментов. Зерно замачивают в небольшом количестве воды (так, чтобы вода лишь покрывала слой зерна) при температуре 12...20°С.

Чтобы зерно имело достаточное количество кислорода для дыхания, воду следует менять в тёплое время года через каждые 6 часов, а в холодное - через •12... 18 часов. После каждого слива воды зерно оставляют «отдыхать» на 3...4 часа. Эту операцию повторяют 2...3 раза.

Продолжительность замачивания определяется состоянием зерна, которое доводится до полного набухания - влажность 38...40% (т.е. его вес увеличивается в 1,6... 1,7 раза). Признаки, которыми надо руководствоваться для прекращения замачивания, таковы: кожица зерна надтреснута, шелуха легко отделяется от мякоти, зерно при сгибании не ломается, при продольном сжатии между пальцами зерно распластывается без вытекания белой жидкости, не крошится, обозначается росток. Если при сжатии зерно крошится, то оно «недозамочено», если выделяется белая жидкость, то оно «перезамочено».

Ращение.

Замоченное зерно рассыпают слоем в 10... 15 см и выдерживают 12... 18 часов до тех пор, пока температура в слое самосогревающегося зерна не поднимется до 20...24°С, после чего зерно ворошат (переворачивают и проветривают) для выхода углекислого газа и раскладывают более тонким слоем в 2...5 см желательно в ящики с сетчатым дном для прохода воздуха. Температуру проращиваемого зерна поддерживают путём ворошения (через каждые 6...12 часов) и поддержанием высоты слоя так, чтобы в первые 2-е суток она составляла 19...20°С и постепенно снижалась к концу срока проращивания до 13...14°С. При необходимости, для поддержания влажности зерно опрыскивают водой, подкислённой серной кислотой до 0,5...0,8%, прекращая увлажнение за 12ч до окончания ращения солода.

При проращивании зерна активность и количество ферментов сначала увеличивается, а затем начинает спадать. Поэтому у различных культур имеется своя оптимальная продолжительность ращения: у ячменя и овса - 9... 12 суток, у ржи - 6...8, у пшеницы - 7...8 и у проса - 4...6 суток.

Основные признаки прекращения проращивания солода: -росток достиг величины 5.. .6мм;

-корешки достаточно развились, достигли длины 12... 15мм и сцепились друг с другом, что не позволяет взять из кучи одно зёрнышко, т.к. вместе с ним сплетутся ростками еще несколько зёрен; -зёрна утратили мучной вкус и при раскусывании хрустят и имеют специфический огуречный запах.

Влажность готового солода обычно находится в пределах 40...50% (ячменного и овсяного - 44...45%, ржаного - 40...41%). Свежепроросший солод называют «зелёным». Он имеет самую высокую активность ферментов и без