Осахаривание с одноступенчатым вакуум-охлаждением.
При этом разваренную массу до поступления в одноступенчатый осахариватель охлаждают до 62-63 гр.С в вакуум-испарительной камере, затем в осахаривателе смешивают с солодовым молоком, в результате чего температура снижается до 57-58 гр.С.
Охлаждение разваренной массы под вакуумом предотвращает тепловую инактивацию ферментов, осахаривающих средств при поступлении разваренной массы в осахариватель и обеспечивает более полное осахаривание крахмала, что позволяет увеличить выход спирта.
Осахаривание с двухступенчатым вакуум-охлаждением. Сущность способа заключается в том, что не только разваренную массу перед осахариванием, но и сусло охлаждают до температуры брожения в результате создания вакуума в испарительных камерах первой и второй ступени.
При этом способе полностью исключаются громоздкие теплообменники и появляется возможность вторичного использования воды для охлаждения.
Трехступенчатое вакуум-охлаждение сусла. С целью сокращения расхода воды на охлаждение сусла с 57-58 гр.С до 20 гр.С вакуум-испарительную камеру и соответственно конденсатор разделяют на три части (секции) и устанавливают четыре пароэжекторные вакуум-насоса.
Контроль процесса осахаривания
Из сусла отбирают пробы: при непрерывном осахаривании 6-8 раз в смену через специальный кран на суслопроводе и из каждого заторного аппарата при периодическом способе.
Из отдельных проб составляют средние. Пробы фильтруют через плотную хлопчатобумажную ткань и в прозрачном фильтрате определяют концентрацию сухих веществ
(сахарометром или рефрактометром), кислотность (титрованием едким натром в присутствии метилового красного как индикатора) и полноту осахаривания (по йодной пробе).
Если окраска сусла с йодом не изменяется, - осахаривание прошло нормально, красная окраска свидетельствует об избытке декстринов, сине-фиолетовая – о присутствии неосахаренного крахмала.
Основные технологические показатели сусла
Такими показателями являются: содержание сухих веществ (концентрация), степень осахаривания, доброкачественность, осахаривающая способность и кислотность.
Содержание сухих веществ должно находиться в пределах 16-18%, в том числе 13-15% сбраживаемых веществ. С повышением концентрации сусла увеличивается производительность технологических аппаратов.
Степень осахаривания определяется реакцией пробы сусла с йодом: при пробе на йод сусло не должно окрашиваться в красный, а тем более в фиолетовый цвет. Желательно, чтобы соотношение мальтозы и декстринов в сусле из картофеля, кукурузы и проса находилось в пределах 4:1, а в ячменных, ржаных и овсяных суслах не менее 3,5:1
По данным химического анализа определяют истинную ивидимую доброкачественность
сусла.
Истинной доброкачественностью сусла называют отношение количества мальтозы и декстринов к общей сумме растворимых сухих веществ.
Видимой доброкачественностью сусла называют число, которое показывает, сколько частей глюкозы получается после инверсии из 100 массовых частей сухих веществ фильтрата сусла.
Нормальная кислотность сусла равна 0,20-0,30 промилей.
При кислотности ниже 0,2 интенсивно развиваются инфицирующие микроорганизмы, а при кислотности выше 0,4 инактивируются амилолитические ферменты, что увеличивает
количество неосахаренных декстринов в зрелой бражке.
Сбраживание сусла с крахмалосодержащего сырья.
Все сусло кроме той части, что идет на приготовление дрожжей, направляют в бродильные аппараты, и содержащийся в нем сахар сбраживается дрожжами в спирт.
При сбраживании зернокартофельного сусла одновременно происходит доосахаривание декстринов.
Бродящее сусло называют бражкой или культуральной жидкостью.
Показание сахарометра в фильтре бражки – это видимая
плотность.
Показание сахарометра в фильтре бражки после отгонки
спирта и доведения дистиллированной водой до первоначального объема – содержание истинных сухих
веществ бражки.
Последние всегда выше видимой плотности.
Содержание спирта в зрелой бражке
в объемных процентах называют крепостью бражки.
На спиртовых заводах в настоящее время применяют в основном непрерывно-поточный, проточно- рециркуляционный и циклический, а на малых заводах еще периодический способы сбраживания сусла.
Сбраживание сусла
С момента ведения производственных дрожжей в охлажденное сусло начинается брожение.
В сусле спиртового производства содержится 75-77 % сбраживаемых сахаров.
Для сбраживания сусла в него вводят определенное количество заранее размноженных дрожжей.
Дрожжевая масса, вводимая в сусло, состоит из большого количества отдельных клеток.
Непрерывнопоточный способ брожения сусла. Различают циклический и непрерывный способы сбраживания сусла.
Циклический способ брожения является полунепрерывным, сочетающим непрерывное главное брожение с периодическим дображиванием. Применение этого способа допускается лишь на заводах малой мощности.
Наиболее совершенным и эффективным является непрерывнопоточный метод сбраживания сусла из крахмалосодержащегося сырья. Этот способ брожения характеризуется непрерывным перемещением сбраживаемого сусла по потоку из аппарата в аппарат.
Осахаренное сусло поступает в первый и второй бродильные аппараты называемые головными.
Главное брожение проходит в основном в головных аппаратах, а дображивание – в последующих аппаратах. Из последнего бродильного аппарата бродильной установки зрелая бражка непрерывно отводится и
направляется на перегонку.
Технологические показатели зрелой бражки
Эффективность работы бродильного отделения – результат работы всех предыдущих отделений завода. Ошибки, допущенные в ходе технологических процессов, обнаруживаются при анализе технологических показателей зрелой бражки.
К основным технологическим показателям зрелой бражки относятся: крепость, видимая концентрация сухих веществ, содержание несброженных сахаров и кислотность. Все эти показатели должны соответствовать установленным нормам.
Крепость бражки – содержание этилового спирта в объемных процентах – определяется посредством погружного рефрактометра, пикнометра или стеклянного спиртомера в дистилляте, полученном при перегонке бражки. Этот показатель должен находиться в пределах 8-9,5% об.
Снижение крепости зрелой бражки приводит к уменьшению производительности завода и увеличению расхода пара на перегонку.
Видимая концентрация сухих веществ характеризует содержание в процентах растворимых сухих веществ в фильтрате бражки по показаниям сахаромера.
Истинной концентрацией сухих веществ называют показания сахаромера, характеризующее содержание растворимых сухих веществ в фильтрате бражки после отгонки спирта и доведения его до первоначального объема дистиллированной водой.
Важным показателем правильности проведения технологических процессов является
содержание в зрелых бражках несброженных сахаров.
Работу завода по технологическим показателям оценивают на «отлично», «хорошо», «удовлетворительно», если содержание растворимых углеводов в бражке составляет соответственно (в%): до 0,25; в пределах 0,251-0,3500; 0,351-0,450; свыше 0,450.
Кислотность зрелой бражки при нормальном течении технологического процесса составляет 0,3-0,4%. Нарастание кислотности бражки в процессе брожения не должно превышать 0,2 промиля. Большее нарастание кислотности свидетельствует о развитии посторонних микроорганизмов, которые превращают сахар или спирт в кислоты.
Увеличение кислотности на 0,1 промиль сверх допустимой величины вызывает потерю 0,313% углеводов от введенных в производство (выход спирта снижается на 0,2 дал на 1 т крахмала переработанного сырья).
Кроме того, увеличение кислотности бражки приводит к инактивации амилолитических ферментов и вредно действует на дрожжи, что еще больше снижает выход спирта.
Получение спирта-ректификата из зерно-картофельной бражки.
Выделение спирта из зрелой бражки и его очистка достигаются посредством ректификации.
Ректификацией называется процесс разделения летучих смесей, состоящих из двух или большего числа компонентов, кипящих при разных температурах.
Бражка – сложная многокомпонентная система. В ее состав входят (в мас.%): вода 82-90, сухие вещества 3-10 и этиловый спирт с сопутствующими летучими примесями 5-8 (или 6-10 %об). Состав бражки значительно зависит от вида исходного сырья и технологических процессов, предшествующих выделению из нее спирта.
Зерно-картофельная бражка содержит значительное количество взвешенных частиц и обладает большой вязкостью, чем бражка, полученная из мелассы.
Однако общее содержание сухих веществ в мелассной бражке, как правило, больше (8-10 мас.%) по сравнению с зерновой (5-7 мас%) и особенно картофельной (3-4 мас%).
Летучие примеси, сопутствующие спирту, отличаются большим разнообразием. В настоящее время их идентифицировано более 50. Однако их общее содержание обычно не превышает 0,5% от содержания этилового спирта.
По своей природе все примеси можно разделить на 4 группы: спирт, альдегиды, кислоты и эфиры.
Кроме того, обнаружены азотистые соединения (аммиак, амины, аминокислоты), серосодержащие соединения ( сероводород, сернистый ангидрид, сульфокислоты, меркаптаны) и некоторые другие вещества.
Наибольшее количество примесей (0,35-0,45% от количества этилового спирта) приходится на долю спиртов: метилового, пропилового, изобутилового, изоамилового.
Последние три относятся к группе высших спиртов и составляют основу сивушного масла. Их количество обычно достигает 0,30-0,35 % от количества этилового спирта. Они являются продуктами спиртового брожения.
При выделении спирта из бражки вместе с ним отгоняется значительная часть сопутствующих спирту летучих примесей.