|
ФPAГMEHT КНИГИ (...) 9.2.8. ОСТАТОЧНЫЕ ПИВНЫЕ ДРОЖЖИ
В процессе брожения и дображивания на дно аппаратов оседают дрожжи. Часть этих дрожжей используют как семенные, а оставшиеся являются отходом. Когда остаточные дрожжи вырабатывают в прессованном и сухом виде, они являются побочными продуктами производства.
Остаточные пивные дрожжи представляют собой густую массу со специфическим дрожжевым вкусом с небольшой хмелевой горечью и запахом, свойственным свежим дрожжам.
Массовая доля сухих веществ в остаточных пивных дрожжах до 15%.
В состав остаточных пивных дрожжей входят белковые вещества (до 50...70% сухого вещества), жиры, гликоген, минеральные вещества, витамины (группы В, никотиновая кислота, пантотеновая кислота, биотин, инозит, провитамин D — эргостерин и др.). Важным компонентом дрожжей являются лецитин, холин, глютатион, которые положительно влияют на обмен веществ и функционирование нервной системы человека. Жидкие пивные остаточные дрожжи могут содержать влаги до 85 %. Выход остаточных пивных дрожжей может составлять 1 кг на 1 гл пива.
В б. НПО ПБП была разработана технология приготовления пивного сусла с использованием остаточных дрожжей, что позволяет перерабатывать солод с незначительным белковым растворением и пониженной конечной степенью сбраживания. В процессе приготовления сусла в заторный аппарат в начале затирания или перед кипячением затора вносят остаточные дрожжи в количестве
2...5% к массе зернопродуктов. В результате повышается выход экстракта в варочном цехе на 1% и ускоряется процесс сбраживания сусла.
Остаточные пивные дрожжи часто используют в сыром виде как кормовую добавку. Кормовая ценность 1 кг дрожжей составляет 0,14 корм. ед.
Поскольку остаточные дрожжи содержат витамины и биологически активные вещества, то их используют в качестве сырья для приготовления различных биопрепаратов или в качестве лечебных препаратов в жидком, прессованном и сухом виде.
Жидкие остаточные дрожжи являются нестойкими при хранении, с неприятной хмелевой горечью, что ограничивает их применение. В нашей стране на нескольких пивоваренных заводах вырабатывают очищенные сухие пивные дрожжи из остаточных дрожжей. Эти сухие дрожжи рекомендованы для детского питания и в качестве лечебного препарата для взрослых.
Сухие очищенные дрожжи приготовляют следующим образом. Остаточные дрожжи с массовой долей сухих веществ 10. ..12% поступают из бродильного цеха в первый сборник, где их разбавляют холодной водой в соотношении 1:4 и перемешивают в течение 10 мин. Полученную дрожжевую суспензию пропускают через сито и подают в промежуточный сборник, а затем на сепаратор. Отсепа-рированные дрожжи поступают во второй сборник, где их обрабатывают 1%-ным раствором хлорида натрия из расчета 4 части солевого раствора на 1 часть жидких дрожжей. В этом сборнике дрожжи выдерживают в солевом растворе в течение 30 мин при постоянном перемешивании. Далее полученную смесь направляют на сепаратор. Отсепарированные дрожжи поступают в сборник и оттуда направляются в первый сборник, где к ним добавляют воду (в соотношении
1:4) для удаления остатков солевого раствора. Промывку дрожжей проводят в течение 10 мин при постоянном перемешивании. Далее дрожжевую суспензию через сито подают в следующий сборник, а затем — на сепаратор. Цикл отмывки от солевого раствора повторяют 3 раза, после чего промытые и отсепарированные дрожжи собирают в сборнике и передают на сушку. Дрожжи высушивают на вальцовой сушилке при рабочем давлении 0,3...0,4 МПа и температуре 110 °С. Толщина сходящей пленки сухих дрожжей не более 0,1...0,2 мм. Высушенные дрожжи измельчают и фасуют. Выход сухих очищенных дрожжей влажностью 1...8% из 1 л жидких дрожжей влажностью 88...90% составляет 80... 85 г. Сухие дрожжи содержат (в %): воды не более 8, белковых веществ не менее 48, минеральных веществ не более 10.
За рубежом из пивных дрожжей помимо ферментных препаратов получают дрожжевые экстракты и приправы, а также нуклеиновые кислоты, глутаминовую кислоту, аминокислоты, витамин В и другие продукты.
9.2.9. ДИОКСИД УГЛЕРОДА
При сбраживании пивного сусла выделяется диоксид углерода, являющийся побочным продуктом, в котором могут присутствовать следы органических соединений, этиловый спирт, высшие спирты, летучие органические кислоты, эфиры и пары воды.
На пивоваренных заводах можно получать в среднем на 1 пт пива 1,5 кг жидкого товарного диоксида углерода.
Диоксид углерода в газообразном состоянии обычно используют на внутренние потребности производства. Получение диоксида углерода в газообразном состоянии предусматривается, если при брожении выделяется 4,5...10,0 кг/ч газа.
Схема получения диоксида углерода, предназначенного для использования в пивоваренном и безалкогольном производствах, представлена на рис. 9.2. Газ, выделяющийся при сбраживании пивного сусла, направляют в пеноуловитель для отделения пены и капель сусла. Далее газ обрабатывают водой и раствором перманганата калия в промывной колонне (комбинированном скруббере), где он очищается от примесей продуктов брожения — этилового спирта, альдегидов, эфиров, летучих органических кислот и других соединений. После промывной колонны газ поступает в водоотделитель, затем — в компрессор, в котором он сжимается до давления 0,5...0,7 МПа. Сжатый газ охлаждают в теплообменнике, откуда направляют во влагомаслоотделитель, после чего очищают от следов органических примесей в фильтрах с активным углем. Затем газ поступает в фильтры, заполненные селикагелем, для удаления следов влаги и масла, далее — в блок ресиверов, откуда через автоматический дроссельный клапан, снижающий давление до 0,1... 402
получения диоксида углерода относительно проста, но необходимо газохранилище значительного объема, превышающего в 35 раз объем хранилища для жидкого газа.
При выделении диоксида углерода в количествах более 10 кг/ч экономически целесообразно хранить его в жидком виде. Как показала практика, 300...800 кг диоксида углерода, сжатого до давления 1,5 МПа, занимает объем 28.2...37,5 м3. На пивоваренных заводах диоксид углерода в жидком виде рационально получать по циклу высокого давления. Из диоксида углерода предварительно удаляют пену, капли пивного сусла, влагу, а затем направляют в первую ступень компрессора, где сжимают до давления 0,6...0,8 МПа. Далее газ охлаждают до температуры
26...28°С в теплообменнике, очищают от капель масла и влаги во влагомаслоотделителе и от органических примесей в фильтре с активным углем. Затем газ сжимают до давления
2.4...2.8 МПа во второй ступени компрессора, направляют в теплообменник для охлаждения до 25...28°С, далее — во влагомаслоотделитель. После него газ сжимают до
6.5...7.0 МПа в третьей ступени компрессора, охлаждают до 30 °С и пропускают через влагомаслоотделитель и фильтры
высокого давления, заполненные силикагелем. Далее диоксид углерода направляют к фильтрам, заполненным синтетическим цеолитом, для глубокой осушки. Затем в конденсаторе газ отдает теплоту
Газообразный диоксид углерода на технические нужды пивоваренного и безалкогольного производств
Рис. 9.2. Схема утилизации диоксида углерода в пивоваренном производстве
конденсации и переходит в жидкое состояние. Жидкий диоксид углерода накапливают в блоке ресиверов или в стапельной батарее, а затем через коллектор заполняют им баллоны.
Для безбаллонной транспортировки газа получают низкотемпературный диоксид углерода. Для этого жидкий газ из блока ресиверов подают через теплообменник к автоматическому дроссельному вентилю, осуществляющему дросселирование от давления конденсации 6,5...7,0 МПа до давления 0,8...] ,2 МПа. В результате температуру диоксида углерода снижают до — 43,5... — 33,3 °С, и газ переходит в состояние эмульсии, которую в вихревом разделителе фаз делят на жидкую и газообразную фазы. После прохождения через теплообменник охлажденный газообразный диоксид углерода направляют в смеситель газа, где смешивают с газом, нагнетаемым первой ступенью, и засасывают второй ступенью компрессора. Охлажденный жидкий газ — низкотемпературный диоксид углерода — конечный продукт, им заполняют стационарный изотермический резервуар, из которого затем подают в изотермические транспортные резервуары.
Опыт работы заводов в нашей стране и за рубежом указывает на значительную экономическую эффективность безбалонного способа хранения и транспортирования низкотемпературного диоксида углерода в изотермических резервуарах. Экономический эффект достигается благодаря исключению погрузочно-разгрузочных работ с баллонами, снижению транспортных расходов, обусловленных перевозкой наполненных и пустых баллонов, сокращению потерь диоксида углерода, связанных с наполнением баллонов, уменьшению затрат на ремонт тары, так как нет необходимости проводить профилактический осмотр, проверку арматуры, промывку, окраску и испытание баллонов.
Диоксид углерода применяют не только в производстве пива, но и для изготовления безалкогольных напитков, минеральных вод, шампанского, сидра, газированных фруктово-ягодных соков и др. Кроме того, диоксид углерода используют в фармацевтической промышленности, при добыче нефти и угля, сварке металлов, в литейном производстве, на тепловых электростанциях и в сельском хозяйстве.
9.3. КОМПЛЕКСНАЯ ПЕРЕРАБОТКА ОТХОДОВ ПИВОВАРЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА
В б. НПО ПБГ1 была разработана технология комплексного использования отходов пивоваренного производства. Согласно этой технологии первоначально в пивную и хмелевую дробину, сплав зерна, зерновые отходы вносят водную вытяжку из суперфосфата, приготовленную на замочной воде. Затем смесь этих отходов поэтапно подвергают термическому гидролизу путем нагрева до температуры 404
80 "С с последующим развариванием при давлении 0.5 МПа в течение 30 мин. Далее разваренную массу охлаждают до температуры 46 °С и направляют на ферментативный гидролиз.
Солодовые ростки размалывают, смешивают с простерилизо-ванной замочной водой, экстрагируют, а затем отбирают 70...80% общего количества образовавшегося экстракта и направляют на выращивание кормовых дрожжей.
Оставшиеся после экстракции солодовые ростки вносят в охлажденную разваренную массу отходов до ее ферментации. Ферментативный гидролиз этой массы проводят в течение 4 ч при 43 °С смесью грибных ферментных препаратов, обладающих амилолити-ческой и цитолитической активностью. После гидролиза жидкую фазу используют для выращивания биомассы солодовых ростков. При этом питательную среду готовят, смешивая жидкую фазу, стерилизованный белковый отстой, экстракт и сульфат аммония. В процессе выращивания дрожжей образуется дрожжевая суспензия, с которой смешивают остаточные пивные дрожжи. Эту смесь далее подвергают плазмолизу, а затем высушивают и сушеные дрожжи упаковывают в тару.
Остаток твердой фазы после ферментативного гидролиза разваренной массы отходов представляет собой вторичную дробину. Ее сушат, а затем гранулируют, получая гранулированный кормовой концентрат.
Применив комплексную переработку основных отходов пивоваренного производства, можно дополнительно поставить сельскому хозяйству страны белковые корма и создать предпосылки для организации безотходного производства на пивоваренных заводах.
В настоящее время еще значительное количество отходов используют на кормовые цели (в качестве кормового средства или компонентов для приготовления кормов) или как удобрение. Однако, внедряя достижения науки и передовой опыт пивоваренных заводов, можно из отходов вырабатывать побочные продукты, применяемые в народном хозяйстве. Примерами могут служить приготовление из солодовых ростков меланоидинового концентрата, из газов, выделяющихся при брожении, получение диоксида углерода, из остаточных пивных дрожжей — сухих, прессованных и жидких дрожжей. Вместе с тем необходимо разрабатывать новые технологии и высокопроизводительное оборудование, обеспечивающие переход на малоотходную или безотходную технологию производства солода и пива.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Какие вторичные материальные ресурсы пивоваренного производства вы знаете? 2. Как определить фактические объемы сбора вторичных материальных ресурсов? 3. Какие продукты можно получить из солодовых ростков? 4 Какие породы вырабатывают из остаточных дрожжей? 5. Как утилизируют диоксид углерода в пивоваренном производстве?
Глава 10. ПРОИЗВОДСТВО ЭТИЛОВОГО СПИРТА И ЛИКЕРОВОДОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ
10.1. ПРОИЗВОДСТВО ЭТИЛОВОГО СПИРТА
В отечественной промышленности для производства этилового спирта используют крахмалистое (зерно, картофель) и сахаристое (меласса, сахарная свекла) сырье.
К сырью относят также воду для технологических нужд. В качестве вспомогательных материалов применяют формалин, серную кислоту, хлорную известь, карбамид.
К полуфабрикатам относят солод и ферментные препараты.
10.1.1. СЫРЬЕ СПИРТОВОГО ПРОИЗВОДСТВА
Зерно. В спиртовой промышленности используют зерно для приготовления солода, предназначенного для осахаривания крахмала, и переработки на спирт. Для выращивания солода в спиртовом производстве применяют ячмень, рожь, овес, просо.
К зерну для получения солода предъявляют следующие требования:
цвет — у ячменя желтый разных оттенков, свойственный ячменю, допускается потемневший, у овса — свойственный нормальному зерну, у проса белый и кремовый, от светло- до темно-красного и коричневого, от золотисто-желтого до темно- и серовато-желтого, у ржи — свойственный нормальному зерну ржи;
запах — нормальный, не допускается затхлого, солодового, плесневелого и других посторонних запахов, не свойственных нормальному зерну;
влажность (в %, не более): ячменя и ржи 15,5, овса 16, проса 15;
натура (в г/л, не менее): ячменя 570, ржи 685, овса 420;
сорная примесь в ячмене, ржи, овсе не более 2%; в просе не более 3,0 %;
способность к прорастанию (на пятый день) (в %, не менее): ячменя и ржи 92, овса 90, проса 86;
зараженность вредителями хлебных злаков не допускается, кроме клеща, не выше I степени.
Химический состав — в зерне содержится в среднем 14...15% влаги и 85...86% сухих веществ; средний состав сухих веществ зерна 406
при влажности 15% следующий (в %): крахмал 51,4; сахар 2,9; клетчатка 5,9; пентозаны и пектиновые вещества 9; азотистые вещества 11; жир 3.
Для непосредственной переработки на спирт используют пшеницу. ячмень, рожь, овес, просо, кукурузу. В спиртовом производстве суммарное содержание в перерабатываемом сырье крахмала и сахаров называют крахмалистостью. С целью получения высокого выхода спирта стремятся использовать зерно с высокой крахмалистостью.
Картофель. Он принадлежит к семейству пасленовых и относится к группе клубнеплодов. Картофель хорошо перерабатывается на спирт, выход его высокий.
Химический состав клубней картофеля колеблется в широких пределах, так как зависит от сорта, климатических, почвенных и других условий. В картофеле содержится в среднем (в %): сухих веществ 25; воды 75; крахмала 20,45; сахаров 0,3; азотистых веществ около 2; клетчатки 1, минеральных веществ 1,1; жира 0,15.
Картофель, поступающий для переработки на спиртовые заводы, должен удовлетворять следующим требованиям:
внешний вид клубней — целые, сухие, без заболеваний, непроросшие, однородные или разнородные по окраске; форма любая; наличие мелких клубней (поперечный диаметр 20...30 мм) не более 5%;
крахмалистость (базисная) 13...16%:
засоренность — наличие земли, прилипшей к клубням, не более 1,5%; не допускается наличие соломы, ботвы, подмороженных, мороженых, запаренных, с признаками затхлости, раздавленных клубней.
Картофель, поступающий на спиртовые заводы, сортируют на полноценные клубни, закладываемые на хранение, и поврежденные, отправляемые на переработку.
До подачи на производство картофель хранят в буртах при температуре 2...8 °С. В процессе хранения картофель дышит. Длительное хранение картофеля (свыше 5...7 мес) нерентабельно, так как приводит к значительным потерям в нем сухих веществ, в том числе крахмала.
Меласса. Свекловичная меласса — отход сахарного производства. При переработке мелассы на спирт можно достигать более высокой производительности труда, снижения себестоимости и расхода топлива, чем при использовании других видов сырья.
Меласса представляет собой густую жидкость темно-коричневого цвета с острым запахом и неприятным вкусом, содержащую
15...24% воды, 76...85% сухих веществ, из них 46...51% сахарозы, 0,4...1,5% иивертного сахара.
Доброкачественностью мелассы называют содержание сахара на 100 частей сухих веществ. Доброкачественность мелассы 56...62%,
pH 6...8. Состав несахаров мелассы (в %): рафииоза0,6... 1,4, общий азот 1,5...2, молочная кислота 4...6, уксусная, муравьиная кислоты по 0,2...0,5, зольные элементы 8,5.
Основная составная часть мелассы — сахароза, которая в условиях спиртового производства полностью сбраживается в спирт.
Инвертный сахар также полностью сбраживается, однако значительное содержание его (более 0.5%) свидетельствует об инфициро-ванности мелассы.
Микрофлора мелассы очень богата и многообразна. Она представлена главным образом следующими бактериями: молочнокислыми. слизеобразующими Leuconostoc (лейконостоками), уксуснокислыми, Вас. subtilis (сенная палочка), Вас. mesentericus (картофельная палочка) и дрожжами родов Saccharomyces, Torula, Candida. В 1 г мелассы удовлетворительного качества содержится от 1000 до 10 000 микроорганизмов. Натуральная меласса вследствие высокого содержания сахарозы стойка при хранении и не бродит; микроорганизмы находятся в ней в неактивном состоянии. При разбавлении мелассы находящиеся в ней микроорганизмы развиваются и могут вызвать нарушение технологии.
Меласса для производства спирта должна иметь сухих веществ не менее 75%, pH не ниже 6,8, пеногасителей не более 0,5%, диоксида серы не более 0,05%, не должна содержать посторонних примесей, как твердых, так и летучих, не должна быть заражена бактериями рода Лейконосток.
Сахарная свекла. Она принадлежит к группе корнеплодов, семейству маревых. Это двулетнее засухоустойчивое растение. В первый год из семян вырастает корень и листья без цветов и семян. В следующем году из высаженных н почву корнеплодов вновь вырастают листья, стебли, цветы и семена.
Для производства сахара и спирта используют корнеплоды первого года развития. Корнеплод сахарной свеклы представляет собой мясистую, сильно уплотненную часть корневой системы. Масса корнеплодов в среднем 200...500 г, мякоть состоит из множества микроскопических клеток, выполняющих различную роль. Наружная защитная ткань корнеплода (перидерма) образована из плотных, непроницаемых для влаги клеток, обладающих естественным иммунитетом, основная (паренхимная) ткань корня — из клеток, в которых находится свекловичный сок, содержащий сахарозу и все растворимые в воде вещества.
Химический состав корнеплода сахарной свеклы зависит от сорта свеклы, условий ее выращивания и хранения. Корнеплоды сахарной свеклы в среднем содержат 75% воды и 25% сухих веществ, в том числе (в %): сахарозы 17,5; инвертного сахара 0,1; целлюлозы 1,2; гемицеллюлозы 1,1; пектиновых веществ 2,5; карбоновых кислот 0,5; азотистых веществ 1,2; сапонинов 0,1; минеральных веществ 0,6.
Количество сахарозы в корнеплоде сахарной свеклы колеблется от 12 до 25%. В 100 кг сахарной свеклы часть воы (примерно 3 кг) прочно удерживается коллоидами, а 12 кг является растворителем для 17,2 кг сахарозы и 2,8 кг несахаров сока. Из 100 кг свеклы получается 92 кг свекловичного сока.
10.1.2. ПОЛУФАБРИКАТЫ СПИРТОВОГО ПРОИЗВОДСТВА
Для осахаривания крахмала зерно-картофельного сырья применяют смесь ячменного, овсяного или просяного еолодов. Часто используют вместе два вида солода: ячменный и овсяный или прося ной. Ячменный солод можно заменить ржаным (или пшеничным) полностью или частично.
Солод и солодовое молоко. На спиртовых заводах солод получают по следующей схеме: очистка зерна, замачивание, проращивание, измельчение, смешивание с водой.
Очищают зерно на воздушно-ситовом сепараторе, магнитном сепараторе и триере. Очищенное зерно сортируют на фракции по размеру на сортировочной машине. Полученные фракции раздельно поступают на замачивание и проращивание. При замачивании зерно освобождается от примесей, дезинфицируется, а затем поглощает воду, необходимую для прорастания. Принято ячмень, овес, рожь замачивать при температуре 18...20°С. Беспленчатые культуры (рожь, пшеница) поглощают влагу при замачивании в 1,5. ..2 раза быстрее, чем пленчатые. Крупные зерна одной и той же культуры поглощают влагу при замачивании медленнее, чем мелкие.
Зерно замачивают в таких же аппаратах, какие используют в производстве пивоваренного солода, применяют один из следующих способов: воздушно-водяной, оросительный, воздушно-оросительный или замачивают в непрерывном потоке воды и воздуха. Процесс замачивания ведут до влажности зерна 38...40%, по достижении которой зерно отправляют на проращивание.
Цель проращивания зерна — накопление достаточного количества активных ферментов амилолитического комплекса для обеспечения возможно более полного осахаривания крахмала. Поэтому спиртовой солод должен иметь активные а- и (1-амилазы и декстри-пазу. Фермент сх-амилаза расщепляет крахмал до декстринов, (1-амилаза — до мальтозы и предельных декстринов, которые могут расщепляться до сахаров только декстриназой. В зерновых культурах различных видов при проращивании эти ферменты образуются в различных соотношениях, поэтому применяют смесь еолодов из двух или трех культур, с тем чтобы солод содержал достаточное количество ферментов.
Проращивание зерна осуществляют на токовых или в пневматических солодовнях. Наиболее распространено проращивание солода
в пневматических солодовнях (в ящиках или барабанах). При проращивании солод перемешивают и аэрируют, температуру поддерживают в первые двое суток 19...20 °С, а к концу проращивания снижают до 13...14°С. Длительность проращивания ячменя, овса и пшеницы 10...12 сут, ржи 7..,8 сут. Конечная влажность ячменного и овсяного солода 44...45%, ржаного и пшеничного 40...41%.
Качество проращенного солода оценивают по амилолитической активности (АС), общей осахаривающей активности (ОСП) и дек-стринолитической активности (ДС). Амилолитическая активность солодов [в г/(г ч)]: ячменного 3, овсяного 5...2, ржаного 7...3. Дек-стринолитическая активность солодов [в мг/(г ч)]: ячменного
30...15, овсяного 45...30, ржаного 35...20. Общая осахаривающая способность солодов (в ед/г): ячменного 5...2,8, овсяного 2,5...1,5, ржаного 3,5...1,75.
Для лучшего растворения крахмала осахариваемой массы и полного извлечения амилолитических ферментов из солода его измельчают на дробилках. Дробленый солод смешивают с водой в соотношении 4...5 л воды на 1 кг солода. Полученная смесь называется солодовым молоком. Солодовое молоко дополнительно дезинфицируют 40%-ным раствором формалина из расчета 20...25 мл на 1 дал солодового молока, размешивают и выдерЗкивают 25...30 мин.
Ферментные препараты. Для осахаривания крахмала в спиртовом производстве кроме солода используют ферментные препараты микробного происхождения, которые готовят из жидкой культуры плесневых грибов, концентрированных и сухих препаратов.
При использовании жидкой культуры плесневых грибов, полученных глубинным способом, при тщательном перемешивании вводят 40%-ный раствор формалина из расчета 2 л на 1 м3 культуральной жидкости и перекачивают ее в расходный сборник, откуда она поступает через дозатор в осахариватель.
Если применяют концентрированные препараты плесневых грибов — сиропы, порошки, то готовят раствор с соотношением препарат — вода соответственно 1:5 и 1:10, который затем дозируется в осахариватель.
В случае использования сухих препаратов поверхностных культур плесневых грибов взвешенную культуру или смесь культур смачивают водой в соотношении 1:1, измельчают на солододробилке и размешивают с теплой водой (28...30 °С) из расчета 3...4 л на 1 кг культуры. К полученной суспензии для антисентирования прибавляют 20...25 мл 40%-ного формалина на 1 дал суспензии. Полученную смесь тщательно перемешивают в течение 15...20 мин, затем выдерживают 25...30 мин и перекачивают в расходный сборник, откуда она поступает в осахариватель.
При замене солода ферментными препаратами микробного происхождения в производстве спирта снижается расход высококачественного зерна на получение солода и повышается выход спирта.
10.1.3. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА ЭТИЛОВОГО СПИРТА ИЗ КРАХМАЛИСТОГО СЫРЬЯ
Переработка крахмалсодержащего сырья в спирт происходит в несколько стадий: подготовка сырья, разваривание и осахаривание его, сбраживание сусла, извлечение спирта из бражки и его очистка (рис. 10.1). На некоторых заводах одновременно осуществляют и вспомогательные операции: получение осахаривающих материалов и культивирование дрожжей.
Чтобы дрожжи могли использовать крахмал, сырье необходимо предварительно освободить от оболочки, подвергнуть тепловой обработке и гидролизу. Конечная цель такой обработки — превращение крахмала в сахара, легко усваиваемые дрожжами.
Подготовка сырья к переработке. На современных спиртовых заводах эту операцию проводят в аппаратах непрерывного действия.
Картофель моют в машинах, аналогичных тем, которые применяют на свеклосахарных заводах, и освобождают от земли, соломы, ботвы и камней. Затем его измельчают на картофелетерочных машинах, чтобы «разорвать» клетки клубня и освободить зерна крахмала. Картофелетерочная машина представляет собой вращающийся барабан с поверхностью, состоящей из уложенных между прокладками пиловидных зубьев. Барабан закрыт кожухом с загрузочной воронкой. Клубни прижимаются к барабану прижимной колодкой и растираются.
Зерно злаков после очистки от примесей дробят на молотковых или вальцовых дробилках.
Измельченное сырье направляют в смеситель для смешивания с водой. На 1 кг зерна добавляют 2,5...3,5 л воды, на 1 кг картофеля — 0,2...0,5 л воды. Полученную массу после перемешивания подогревают и подают в аппарат для разваривания.
Разваривание сырья. При механическом измельчении сырья вскрывается только часть клеток. Окончательное разрушение клеточной структуры и растворение крахмала достигаются при разваривании сырья насыщенным водяным паром при температуре
135.. .155 °С. В процессе разваривания происходят и другие сложные структурно-механические и химические изменения, необходимые для дальнейшей ферментативной обработки массы.
На современных спиртовых заводах применяют несколько схем непрерывного разваривания сырья. Эти схемы различаются конструкцией варочного аппарата и режимом разваривания. Во всех схемах предусмотрена установка паросепаратора для отделения пара от разваренного сырья. После разваривания масса, подготовленная для осахаривания, направляется в следующее отделение.
Осахаривание. Это ферментативный процесс, который происходит с участием амилолитических ферментов солода или плесневых грибов.
На спиртовых заводах, перерабатывающих крахмалсодержащее сырье, солод производят в специальных цехах завода — солодовнях. Здесь пророщенное зерно ячменя или других злаков дробят и разбавляют водой, получают солодовое молоко, которое подают в разваренную и охлажденную массу замеса.
Плесневые грибы культивируют на специальных предприятиях либо в отдельных цехах спиртовых заводов. Их выращивают на пшеничных отрубях, отходах спиртовых заводов (барде) и картофельной мезге. Плесневые грибы обладают разнообразным комплексом ферментов, гидролизующих в первую очередь крахмал, а также некрахмальные полисахариды.
Осахаривание крахмалсодержащего сырья осуществляют непрерывным способом. В процессе осахаривания около 67% крахмала превращается в сахар (мальтозу) и 33% — в продукты распада крахмала (декстрины).
Процесс осахаривания состоит из последовательных операций: охлаждение разваренной массы до необходимой температуры, смешивание охлажденной массы с солодовым молоком или с культурой плесневых грибов, осахаривание крахмала, охлаждение осахарен-ной массы до начальной температуры брожения, передача полученной массы (сусла) в бродильное отделение.
, Сбраживание сусла. При сбраживании сусла сахар диффундирует в дрожжевую клетку. В результате сложных ферментативных процессов в клетке вырабатываются спирт и диоксид углерода которые выводятся в окружающую среду. Кроме спирта и диоксида углерода в результате жизнедеятельности дрожжей образуются глицерин, уксусный альдегид, органические кислоты. Побочными продуктами брожения являются высшие спирты (сивушное масло).
Для сбраживания осахаренной массы при переработке крахмалистого сырья применяют дрожжи Saccharomyces cerevisiae расы XII, 11, М. Наибольшее распространение получила раса XII.
На спиртовых заводах выращивают так называемые засевные дрожжи, необходимые для сбраживания в начальном периоде брожения. Засевные дрожжи размножают периодическим или полунепрерывным способом. В начале производственного сезона дрожжи размножают из чистой культуры по схеме: пробирка колба 5(H) мл бутыль 5 л маточник-дрожжанка. При установившемся режиме работы используют метод естественной чистой культуры. Питательной средой в этом случае является подкисленное сусло. Этот метод заключается в том, что создаются условия, при которых дрожжи хорошо размножаются, а посторонние микроорганизмы, в частности бактерии, почти не развиваются.
Дрожжи размножают по методу естественной чистой культуры по схеме: чистая культура дрожжей — засевные дрожжи - - производственные дрожжи.
Для подавления жизнедеятельности посторонних микроорганиз-
мов в сусло спиртового производства добавляют серную кислоту. В подкисленное сусло вносят определенное количество зрелых засев-ных дрожжей и оставляют на размножение для получения производственных дрожжей.
Сбраживание зерно-картофельного сусла можно разделить на три периода: взбраживание, главное брожение и дображивание.
При взбраживании сусла происходит интенсивный рост дрожжей и уменьшение содержания сухих веществ в бродящем сусле на 3.. .5% от первоначального.
Главное брожение сусла — интенсивное сбраживание сахаров и уменьшение содержания сухих веществ на 10... 12%.
Дображивание сусла — резкое замедление сбраживания сахаров в бродящем сусле.
Сбраживание производят периодическим либо непрерывным способом. Технологическая схема непрерывно-поточного сбраживания сусла представлена на рис. 10.2.
Дрожжи подготавливают в двух небольших баках (дрожжанках) 1, откуда они поступают в большой бак 2 (взбраживатель), где размножаются. Эти баки оборудованы змеевиками, через которые циркулирует вода для охлаждения бродящего сусла. Дрожжи из взбражи-вателя самотеком поступают в головной бродильный аппарат. Когда он заполняется суслом, бродящая среда перетекает в следующий аппарат. Батарея состоит из 10 аппаратов. Длительность брожения при температуре 26...30 °С — около 60 ч. В зрелой бражке, отводимой из батареи, содержание спирта составляет 8... 10% об. Кроме того, в ней остается некоторое количество нерастворимого крахмала и несброженных сахаров. Бражка направляется в ректификационное отделение завода для извлечения спирта.
Выделяющийся при брожении диоксид углерода поступает в спиртоловушку 5, где спирт улавливается водой, а очищенный диоксид углерода передается в углекислотный цех для сжижения. Все аппараты батареи соединены трубами, по которым перетекает сброженное сусло, подаются вода и пар для стерилизации.
Извлечение спирта. Состав зрелой бражки, полученной при сбраживании сусла, сложен. В самом общем виде его можно разделить на две части: компоненты летучие и нелетучие. Летучими компонентами являются этиловый спирт, вода, органические кислоты, эфиры, альдегиды, высшие спирты — всего более 50 веществ. К нелетучим компонентам относятся дрожжи, соли, несброженные углеводы, глицерин и пр. Задача заключается в том, чтобы выделить из этой сложной смеси летучие компоненты и получить этиловый спирт высокой крепости и чистоты. Примеси спирта при этом также отбираются и делятся на фракции. Отходом спиртового производства является барда — ценный корм для животных.
Извлечение спирта основано на разной летучести спирта и его примесей. Летучесть примесей зависит от концентрации в среде этанола. Для оценки летучести примесей по отношению к летучести этанола используют понятие коэффициентов испарения и ректификации. Если обозначить содержание (массовую долю) этанола в парах Л, а в жидкости — Q, то коэффициент испарения спирта
Кп = Л/Q.
Для коэффициента испарения примесей примем содержание их в паре и жидкости соответственно а и 3. В этом случае
КР =...
Ректификационные установки спиртовых заводов — это сложные системы, включающие колонны, теплообменную аппаратуру (дефлегматоры, холодильники, кипятильники), контрольно-измерительные приборы и автоматические средства управления. Основным оборудованием является колонна — противоточный аппарат, в котором установлены тарелки (контактные устройства). В тарелках пар, поступающий снизу, и жидкость, стекающая по стенкам сверху вниз, вступают в контакт, в процессе которого происходит взаимный обмен компонентами.
Одна из наиболее распространенных технологических схем ректификации показана на рис. 10.3. Брагоректификационная установка состоит из трех колонн: бражной 1, эпюрационной 3, ректификационной 6. Бражка из бродильного отделения насосом перекачивается в конденсатор 2, откуда в подогретом виде поступает в колонну I, в которую снизу подается греющий пар. Пар поднимается навстречу стекающей по тарелкам бражке и извлекает из нее летучие компоненты. Спиртоводные пары конденсируются в конденсаторе 2, отдавая теплоту бражке.
Спиртовой конденсат, содержащий все летучие элементы бражки, поступает в эпюрационную колонну 3, в которой из него извлекаются головные примеси. Они частично конденсируются в дефлегматоре 4 и возвращаются в колонну 3. Другая часть паров конденсируется в конденсаторе 5 и отбирается как фракция головных иродук-41Л
тов. Освобожденная от головных продуктов жидкость (эпюрат) подается в ректификационную колонну 6, где разделяется на спирт-ректификат, отбираемый с верхних тарелок колонны и охлаждаемый в холодильнике 8, и сивушное масло, содержащее примеси и лютерную воду. Последняя состоит в основном из воды и некоторого количества спирта.
В установке получают снирт-ректификат (содержание спирта
96,2...96.5% об.), сивушное масло (хвостовые примеси) и головные примеси. Отходами являются барда и лютерная вода.
Управление брагоректификационными установками в основном автоматизировано.
10.1.4. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА ЭТИЛОВОГО СПИРТА ИЗ МЕЛАССЫ
Технологическая схема производства спирта из мелассы значительно проще, чем из крахмалистого сырья, так как в мелассе содержатся готовые сахара, которые можно непосредственно сбраживать дрожжами. Благодаря этому из технологической схемы исключаются процессы разваривания и осахаривания, необходимые для подготовки крахмалистого сырья к сбраживанию. Мелассная барда содержит ценные вещества, используемые для получения дрожжей, бетаина, удобрений и других продуктов.
Одна из возможных схем переработки мелассы на спирты показана на рис. 10.4. Поскольку основное отличие ее от схемы переработки крахмалистого сырья заключается в подготовительной стадии, то рассмотрим только эту часть схемы.
При подготовке к сбраживанию мелассу обеззараживают и обогащают питательными веществами, гомогенизируют, обрабатывают антисептиками, разбавляют водой, а затем осветляют. Цель антиеептирования мелассы — создание благоприятных условий для развития дрожжей и подавление посторонних микроорганизмов. Мелассу нагревают до температуры стерилизации, выдерживают при этой температуре, охлаждают и подкисляют серной или соляной кислотой. Применяют также специальные антисептики.
Поскольку в мелассе недостаточно азота и фосфора для жизнедеятельности дрожжей, то в нее вводят питательные соли, содержащие эти вещества.
Обработанную мелассу помещают в сборник, где ее перемешивают и хранят 8...10 ч. а затем разбавляют водой до концентрации, при которой она может быть сброжена дрожжами. Для удаления взвешенных частиц мелассу пропускают через осадительные центрифуги (сепараторы), а затем направляют в бродильное отделение. В процессе сбраживания мелассного сусла непрерывным способом сахароза гидролизируется, превращаясь в глюкозу и фруктозу, которые и сбраживаются в спирт.
Удобрения
Рис. 10.4. Принципиальная технологическая схема производства спирта из мелассы
На спиртовых заводах из крахмалистого сырья и мелассы вырабатывают спирт-сырец, спирт этиловый ректификованный I сорта, спирт высшей очистки, спирт экстра и спирт люкс (табл. 10.1).
10.1. Фнзнко-хнмнческие показатели этилового ректификованного спирта и спирта-сырца
Показатель Люкс Экстра Высшей очист- ки I сор- та т крах- малис- того сырья ИЗ ме- лассы
Объемная доля этилового спирта (крепость), %, не менее 96.3 96,5 96.2 96,0 88,0 88,0
Проба на чистоту с серной кислотой Массовая концентрация, мг/л, не более: Выдерживает —
альдегидов в пересчете на уксусный в безводном спирте 2 2 4 10 300 500
сивушного масла в пересчете на смесь иэозмилового и изобутилово-го спиртов (3:1) в безводном спирте 2 3 4 15 5000 5000
эфиров в пересчете на уксусно-этиловый в безводном спирте 18 25 30 50 500 700
свободных кислот (без tlO-,) в безводном спирте 8 12 15 20 — —
Проба на окисляемостъ при 20 °С, мин. не менее 22 20 15 10 — —
Объемная доля метилового спирта в пересчете на безводный спирт, %, не более 0,03 0,03 0,05 0.05 0,13
Содержание фурфурола Не допускается
По органолептическим показателям спирт должен быть бесцветным, прозрачным, без посторонних включений. Вкус и запах характерные для каждого вида этилового спирта, выработанного из соответствующего сырья, без привкуса и запаха посторонних веществ.
10.2. ПРОИЗВОДСТВО ВОДКИ И ЛИКЕРОВОДОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ
10.2.1. СЫРЬЕ И ПОЛУФАБРИКАТЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ВОДКИ И ЛИКЕРОВОДОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ
Этиловый спирт. В ликероводочном производстве применяют ректификованный этиловый спирт, выработанный только из растительного пищевого сырья: зерна, картофеля, сахарной свеклы и мелассы.
Вода. Главной составной частью водок и ликероводочных изделий является вода. От ее состава зависят органолептические показатели напитков и их стойкость при хранении.
Для производства водки и ликероводочных изделий применяют воду, удовлетворяющую требованиям, предъявляемым к питьевой воде.
Важное значение для качества спиртных напитков имеет жесткость воды. Вода с общей жесткостью до 1,61 мг-экв/дм3 и карбонатной не выше 0,36 мг-экв/дм3 может быть использована в производстве. Допускается содержание железа в воде до 0,15 мг/дм3; окисля-емость не выше 5 мг 02/дм3; содержание аммиака и нитритов — следы; щелочность не выше 6 мг-экв/дм3.
Для исправления состава воды применяют следующие способы ее обработки: осветление, умягчение и деминерализацию.
Для удаления взвешанных частиц воду осветляют путем отстаивания, коагуляции и фильтрования. Умягчение воды проводят содово-известковым методом, натрий-катионированием, водород-натрий-катионированием.
Цель деминерализации воды — удалить вначале катионы, а затем анионы минеральных солей. При деминерализации ионообменным методом вода проходит через Н-катионитовый фильтр, а затем через ОН-анионитовый фильтр. Этим методом можно понижать содержание солей до 0,1 мг/дм3 и регулировать щелочность воды.
Способ удаления ионов солей из воды под действием давления (превышающего осмотическое) с помощью полупроницаемых мембран находит распространение на ликероводочных заводах. В результате очистки на обратноосмотической установке получают воду заданного качества.
Гидрокарбонат натрия и уксусная кислота. Характеристика гид-рокарбоната натрия (NaHC03) приведена ранее (см. раздел 2.3). Эту соль применяют при получении водок.
Пищевую уксусную кислоту используют при получении отдельных сортов водок. Кислота представляет собой прозрачную бесцветную жидкость без механических примесей. Концентрация уксусной кислоты должна быть в пределах 70...98% мае.
Сахар. В ликероводочном производстве используют сахар-пссок и сахар-рафинад, характеристики которых приведены ранее (см. раздел 2.3).
Глицерин. В водочном производстве применяют глицерин высшего и 1 сортов. Он представляет собой бесцветную прозрачную жидкость. Содержание чистого глицерина не менее 94%, золы не более 0,02%.
Сухое обезжиренное молоко. Сухое молоко представляет собой мелкораспыленный порошок белого или слегка кремового цвета влажностью не более 7%. Сухое обезжиренное молоко необходимо при изготовлении водки Посольской.
Перманганат калия. При выработке водки Русской используют перманганат калия, имеющий темно-фиолетовые кристаллы с блеском, хорошо растворимые вводе. Содержание КМп04не менее 99%.
Растительное сырье. Вкус и аромат ликероводочных изделий определяются главным образом органолептическими свойствами растительного сырья, применяемого для их приготовления. В ликероводочном производстве используют более 100 видов растительного сырья, что позволяет выпускать широкий ассортимент изделий.
По внешним морфологическим признакам растительное сырье для производства ликероводочных изделий разделяют на семь групп, некоторые из них делят на подгруппы.
Группы Подгруппы
Сочные плоды Ягоды, косточковые, семечковые, цитрусовые
Сухие плоды Односемянные, многоссмянные
Травы Ароматические, неароматические
Корни и корневища Ароматические, неароматические
Древесная кора Ароматическая, неароматическая
Цветы —
Почки цветочные . —
Отдельные виды сырья, используемого в ликероводочном производстве, представлены ниже.
Ягоды
Группа или подгруппа
Плоды:
косточковые
семечковые
цитрусовые
сухие односемянные
сухие многосемянные
Травы:
ароматические
неароматические Корни и корневища: ароматические
неароматические
Древесная кора: ароматическая неароматическая Цветы
Почки цветочные
Сырье
Брусника, голубика, ежевика, клюква, малина, смородина, клубника
Абрикос, алыча, вишня, кизил, слива Айва, рябина, яблоки
Померанцы, апельсины, мандарины, лимоны Дубовый желудь, кофе, перец черный Ваниль, кардамон, перец стручковый красный
Донник, душица, зверобой, зубровка, иссоп, майоран, мелисса, мята перечная, мята кудрявая, полынь, тимьян и др.
Буковица, кардобенедикт. трифоль и др.
Аир болотный, валериана, дягиль, имбирь, калган и др.
Солодковый корень, горечавка желтая, горец змеиный и др.
Корица цейлонская, корица китайская Хинная кора, дубовая кора Липовый цвет, майоран, арника горная Гвоздика, почки черной смородины
К растительному сырью, перерабатываемому непосредственно на ликероводочных заводах, относятся травы, корни, листья, почки, цветы, семена, плоды цитрусовых; из сушеных плодов — чернослив, абрикосы (курага), рябина и вишня; из свежих плодов — рябина; из свежих ягод — клюква.
По характеру веществ, ценных для ликероводочного производства, растительное сырье делят на три большие группы: плодово-ягодное, эфиромасличное, неароматическое сырье.
Химический состав растительного сырья весьма сложен, разнообразен и зависит от почвенно-климатических условий, режима хранения и других факторов.
К плодово-ягодному сырью относят плоды и ягоды с большим содержанием экстрактивных веществ, обусловливающие вкусовые и ароматические особенности изделий, а также все сочные плоды за исключением цитрусовых.
В ликероводочном производстве применяют свежее и сушеное плодово-ягодное сырье.
Свежие плоды и ягоды состоят в основном из воды (80...90%), остальная часть — это сухие вещества. Различают растворимые и нерастворимые сухие вещества. К нерастворимым сухим веществам относятся крахмал, целлюлоза, пектин, азотистые и минеральные вещества. Растворимые, или экстрактивные, вещества в основном находятся в клеточном соке и протоплазме, составляющих главную массу плодов — мякоть. Экстрактивные вещества содержат простейшие сахара и органические кислоты, дубильные вещества, красители, эфирные масла и другие ценные вещества.
К эфиромасличному сырью относятся травы, корни, цветы, цитрусовые плоды, в состав которых входят эфирные масла, придающие особый аромат изделиям, к неароматическому сырью — травы, корневища,, кора, желуди, содержащие дубильные, горькие и красящие вещества, формирующие вкус изделий.
Стандартность и качество сырья при поступлении определяют по внешнему виду, влажности, сорности, а эфиромасличного — также и по содержанию эфирных масел.
Мед. В ликероводочном производстве для приготовления некоторых изделий используют мед.
Содержание влаги в меде стандартного качества не должно превышать 22%. Повышенное, более 22%, содержание влаги указывает на незрелость меда или на фальсификацию (прибавление воды). Основная часть сухих веществ меда (65...80%) — углеводы, преимущественно глюкоза и фруктоза. Мед добавляют в купаж изделия после предварительного растворения в воде.
Эфирные масла. В состав некоторых изделий (например, в ликеры Мятный, Розовый, Ароматный и пр.) входят эфирные масла — натуральные летучие ароматические вещества, способные перегоняться с водяными парами или парами этилового спирта. Они
представляют собой летучие маслянистые на ощупь жидкости, обладающие приятным запахом. Эфирными их называют потому, что, испаряясь подобно серному эфиру, они не оставляют на бумаге жирного пятна.
Свежеприготовленные эфирные масла прозрачны, слабо окрашены, подвижны. Однако под действием света, воздуха и влаги они быстро окисляются; при этом вследствие осмоления терпенов, являющихся составной частью эфирных масел, они густеют, темнеют и одновременно теряют ценные ароматические и вкусовые вещества. Испортившееся эфирное масло оставляет невысыхающее пятно на бумаге.
Плотность большинства эфирных масел меньше единицы. Эфирные масла плохо растворяются в воде, хорошо растворяются в этиловом спирте (в любых соотношениях), и поэтому перед введением в купаж их растворяют в спирте.
Синтетические душистые вещества. Действующими рецептурами на ликероводочные изделия допускается применение синтетических душистых веществ: пищевых эссенций и ванилина. Характеристика этих веществ приведена ранее в разделе 2.3.
Портвейн и коньяк. В состав некоторых изделий для придания им характерного аромата и специфического вкуса добавляют портвейн и коньяки. Так. в купаж ликера Бенедиктин, настоек Петровская, Рябина на коньяке и некоторых пуншей вносят коньяк, в купаж ликера Новогодний, настойки Охотничья — портвейн, а в горькую настойку Старка — коньяк и портвейн.
Портвейн представляет собой продукт, получаемый путем спиртового брожения сока или мезги свежего или завяленного винограда с доведением до кондиции ректификованным этиловым спиртом.
Коньяк получают путем перегонки виноградного спирта с последующей длительной выдержкой этого спирта в дубовых бочках или эмалированных емкостях с дубовой клепкой на дне.
Красители. В ликероводочном производстве для подкраски изделий применяют естественные или синтетические пищевые красители. Характеристики этих красителей приведены ранее в разделе 2.3.
10.2.2. ПРОИЗВОДСТВО ВОДКИ
Водкой называют спиртной напиток, полученный путем обработки водно-спиртовой смеси активным углем с последующим филь-трированисм.
В настоящее время на ликероводочных заводах вырабатывают четыре вида водок: водки массового производства, сортовые водки, особые водки, водки повышенного качества.
Водки массового производства готовят на этиловом ректификованном спирте высшей очистки, сортовые водки (Московская осо-
бая, Столичная, Пшеничная, Посольская, Сибирская) — на спирте экстра, водки повышенного качества (Золотое кольцо, Привет) — на спирте люкс. Особые водки (Кристалл, Украинская горилка, Новая) имеют подчеркнуто специфический аромат и мягкий вкус.
При использовании спирта люкс и экстра получают готовый продукт с наименьшим количеством примесей.
10.2.2.1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА ВОДКИ
Производство водки включает следующие этапы: приемка этилового спирта; подготовка воды; приготовление водно-спиртовой смеси (сортировки); предварительное фильтрование, последующая обработка водно-спиртовой смеси активным углем и окончательное фильтрование; контроль качества и доведение водки до стандартной крепости, розлив водки в бутылки (рис. 10.5).
В соответствии со схемой технологического процесса на ликероводочном заводе водки приготовляют в очистном (водочном) цехе. Спирт поступает в очистной цех из спиртоприемного цеха, а умягченная вода — с водоочистительной станции.
Смесь подготовленной воды и ректификованного спирта требуемой крепости приготовляют в специальном отделении очистного цеха, называемом сортировочным. Приготовленный водно-спиртовой раствор (сортировку) предварительно фильтруют для удаления взвешенных веществ, затем обрабатывают активным углем для сообщения свойственных водке вкуса и аромата. Для освобождения водки от частичек угольной пыли и придания ей безукоризненной прозрачности и кристального блеска обработанную активным углем водно-спиртовую смесь фильтруют через кварцевый песок.
В случае, если после фильтрования крепость полученной водки будет отличаться от требуемой, производят корректировку путем добавления в водку необходимого количества ректификованного спирта или умягченной воды. Приготовленную водку направляют на контрольное фильтрование и далее на розлив в предварительно отсортированную, очищенную и вымытую стеклянную посуду, без щербин, посторонних включений, рассортированную по емкости и форме.
В моечно-разливочном цехе розлив водок в бутылки и их оформление производятся на автоматических поточных линиях в определенной последовательности: розлив водки в бутылки; укупорка бутылок с водкой; бракераж укупоренных бутылок путем просмотра их содержимого перед световым экраном; наклейка этикеток на бутылки; укладка готовой продукции в ящики.
В процессе бракеража водка, разлитая в плохо вымытые или поврежденные бутылки, а также водка, в которой обнаружены включения, отбраковывается и сливается в особый сборник. Отсюда водка в виде так называемого исправимого брака возвра-424
Рис. 10.5. Принципиальная технологическая схема производства водки
щается в очистной цех для переработки и приготовления очередной партии водно-спиртового раствора. К исправимому браку относят также первые мутные порции фильтрата из песочных фильтров и угольных колонок после их зарядки, а также водку, сливаемую из угольных колонок при их отключении для регенерации отработавшего активного угля.
Пролитую при розливе на линии водку собирают в отдельный сборник, откуда загрязненный брак после перегонки используют для приготовления спирта-денатурата.
На ликероводочных заводах приготовляют водно-спиртовые растворы периодическим и непрерывным способами.
При периодическом способе водно-спиртовой раствор готовят в специальном закрытом стальном баке, оборудованном механической мешалкой. Этот бак называется сортировочным.
В бак задают рассчитанное количество спирта, соответственно требуемой крепости сортировки, а затем рассчитанное количество умягченной воды. При смешении спирта с водой выделяется теплота, а объем смеси уменьшается (явление контрактации), что свидетельствует о взаимодействии молекул воды и спирта.
После налива в бак воды пускают в ход мешалку и перемешивают раствор до тех пор, пока отобранная проба приготовленной смеси не будет иметь однородную крепость. Затем в смесь добавляют вещества, предусмотренные рецептурой для данного вида водки, и тщательно перемешивают. После этого проверяют крепость сортировки и в случае отклонения ее от заданной добавляют спирт и воду и снова перемешивают. Полученную сортировку перекачивают насосом в напорный бак и без отстаивания направляют на фильтрование.
На некоторых ликероводочных заводах вместо периодического применяют непрерывный способ приготовления сортировки, используя проточный многоступенчатый смеситель (рис. 10.6).
Смеситель выполнен в виде двух установленных одна на другую емкостей. Нижняя емкость представляет собой кольцеобразный коллектор 2 и предназначена для предварительного смешивания спирта и воды, поступающих по патрубкам 1 и 3. Верхняя емкость 4, служащая для окончательного перемешивания, выполнена в виде цилиндра, снабженного диафрагмой 6, а также многоярусными сетками 5. Кольцеобразный коллектор и цилиндрическая емкость смесителя соединены между собой дополнительной конической емкостью 7. Вода и спирт, поступающие одновременно в смеситель, пройдя систему сеток и диафрагм, перемешиваются, получается смесь с высокой степенью однородности. Скорость подачи спирта и умягченной воды контролируют расходомерами, концентрацию спирта — проточным плотномером.
10.2.2.2. ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ ВОДКИ
По органолептическим показателям водка должна удовлетворять следующим требованиям:
внешний вид — прозрачная жидкость, без посторонних частиц и осадков;
цвет — бесцветная жидкость;
вкус и запах — характерные для водки, без посторонних привкуса и запаха.
Физико-химические показатели водки должны удовлетворять требованиям стандарта (табл. 10.2).
10.2. Физико-химические показатели водок
Норма для водок из спирта Норма для водок особых из спирта
Показатели высшей очистки экстра (за исключением Посольской) экстра для Посоль- ской высшей очистки экстра
Крепость, % 40...45 50,56 38...45 50,56 40 40 40...45
Щелочность (объем соляной кислоты концентрацией 0,1 моль/дм3, израсходованной на титрование 100 см3 водки). см3, не более Массовая концентрация, мг, не более: 3,5 3,0 3,5 3,0 3,5
альдегидов в пересчете на уксусный альдегид в 1 дм3 безводного спирта 8 3 6 3 8
сивушного масла в пересчете на смесь изоамилового и изобутилово-го спиртов (3:1) в 1 л безводного спирта 4 3 4 2 4
эфиров в пересчете на уксусно-этиловый эфир в 1 дм3 безводного спирта 30 25 25 18 30
Объемная доля метилового спирта в пересчете на безводный спирт, %, не более 0,05 0,03 0,03 0,03 0,05
Ликероводочными изделиями называют спиртные напитки крепостью 12...60%, приготовляемые смешением полуфабрикатов с ректификованным спиртом.
10.2.3.1. АССОРТИМЕНТ ЛИКЕРОВОДОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ
Выпускают около 290 наименований различных ликероводочных изделий, которые в зависимости от содержания спирта, сахара и состава сырья разделяют на следующие группы: ликеры — крепкие и десертные; кремы, наливки, пунши, настойки — сладкие, полусладкие, полусладкие слабоградусные, горькие, горькие слабоградусные; бальзамы, напитки десертные, аперитивы, коктейли. В группу горьких настоек входят также джины, ром, виски.
Основной характеристикой для ликероводочных изделий является содержание в них спирта и сахара (табл. 10.3).
10.3. Содержание спирта и сахара в ликероводочных изделиях
10.2.3.2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА ЛИКЕРОВОДОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ
Производство ликероводочных изделий состоит из следующих операций: обработка растительного сырья с целью получения из него необходимых для производства полуфабрикатов; составление купажа изделия, заключающееся в смешивании требуемых для этого сырья, полуфабрикатов (воды, спирта, кислоты, красителей) и других компонентов, предусмотренных рецептурой для каждого вида изделия; отстаивание и фильтрование купажа; розлив и оформление продукции.
Последовательность выполнения производственных операций по приготовлению ликероводочных изделий представлена на рис. 10.7.
Операции технологического процесса выполняются в следующей последовательности.
Поступающее на завод плодово-ягодное сырье после взвешивания транспортируют на тележках к сортировочному столу. Отсортированное сырье ссыпают в бункер, откуда направляют для измельчения в дробилку. Измельченное сырье далее направляют к настой-ным емкостям. После настаивания готовый спиртованный морс перекачивают в емкости для хранения, а затем в напорные предку-пажные мерники, откуда морсы периодически подают в купажные чаны для приготовления изделий.
Отработанное сушеное плодово-ягодное сырье после слива морса из настойных чанов подают в корзину выжимного пресса. Отжатый морс перекачивают в сборник, где хранятся ранее слитые из настойного бака морсы 1-го и 2-го сливов, а выжимки направляют в перегонный аппарат для извлечения оставшегося в них спирта.
Привозные спиртованные соки и морсы, поступающие на завод в дубовых бочках, взвешивают на весах, а затем через воронку по трубопроводу сливают в приемные баки или цистерны. Из них по мерс надобности соки и морсы перекачивают в предкупажные мерники.
В тех случаях, когда соки или морсы начинают мутнеть, их предварительно осветляют путем фильтрования на фильтр-прессе, после
чего фильтрат направляют в сборники для хранения соков или морсов. Эфиромасличное сырье, поступающее для приготовления спиртованных настоев и ароматных спиртов, взвешивают, подают для измельчения на корнедробилку или траворезку (в зависимости от вида сырья). Измельченное сырье направляют в куб перегонного аппарата для извлечения ароматических веществ и получения ароматного спирта либо загружают в экстракционную установку для изготовления спиртованного настоя путем экстракции ароматических веществ сырья. Ароматные спирты хранят в сборниках.
Для извлечения остатков настоя отработанное сырье прессуют на выжимном прессе; отжатый настой собирают в чаше выжимного пресса и перекачивают в сборник спиртованного настоя, а выжимки направляют в перегонный аппарат для извлечения оставшегося в них спирта.
Сахар взвешивают на весах и ссыпают через бункер в сироповарочный котел, куда добавляют воду для варки сиропа. Полученный сахарный сироп перекачивают насосом через фильтр в холодильник и далее в напорный сборник. Для купажирования изделий приготовленные полуфабрикаты самотеком направляют в купажные баки. Туда же подают ректификованный спирт высшей очистки из сиир-тохранилища через мерник и умягченную воду из сборника, куда она перекачивается из водоочистительной установки.
Готовые купажи изделий отстаивают (если это предусмотрено технологическим регламентом) и фильтруют через фильтр-пресс. Профильтрованные изделия поступают в напорные мерные сборники. Из них изделия под гидростатическим напором подаются через контрольные фильтры на розлив в бутылки.
Ликеры, предназначенные для длительной выдержки в дубовой таре, из купажного бака самотеком по продуктовой коммуникации поступают в полуподвальное помещение, где разливаются в дубовые бочки. По окончании срока выдержки ликеры перекачивают обратно в купажные баки, затем фильтруют на фильтр-прессах, направляют в напорный мерный сборник и передают для розлива в бутылки.
Для того чтобы получить стандартные по качеству ликероводочные изделия, их вырабатывают в строгом соответствии с рецептурами, в которых указано, какие составные части и в каких количествах должны быть взяты для приготовления каждого продукта. Рецептуры ликероводочных изделий были разработаны в результате долголетней практики большим коллективом специалистов ликероводочной промышленности и на основе многочисленных данных химических исследований состава и свойств применяемого сырья и вырабатываемых из него полуфабрикатов.
Рецептуры обусловливают органолептические показатели изделий — цвет, аромат и вкус; аналитические показатели — крепость, общее количество экстрактивных веществ, общее содержание сахара и кислотность; количество задаваемых полуфабрикатов на 430
1000 дал изделия в зависимости от их качества, общего содержания экстрактивных веществ в соках и морсах и эфирных масел в настоях и ароматных спиртах; расход потребного количества сырья для получения полуфабрикатов из расчета 1000 дал изделия.
Качество ликероводочных изделий должно строго соответствовать установленным для них аналитическим и органолептическим показателям.
10.3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТХОДОВ СПИРТОВОГО И ЛИКЕРОВОДОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВ
В производстве спирта основными отходами являются зерно-кар-тофельная и мелассная барда, диоксид углерода.
Зерно-картофельная барда содержит 5.. .8% сухих веществ и 92...95% воды. Сухие вещества барды состоят из белков, гемицеллюлозы, целлюлозы, сахаров, жира, минеральных веществ и витаминов группы В.
Мелассная барда состоит из 88...92% воды и 7...12% сухих веществ — это белки, аминокислоты, сахара, карбоновые кислоты, глицерин, витамины группы В, а также минеральные вещества (3%). Из-за такого большого количества минеральных веществ мелассную барду нельзя применять на кормовые цели.
Мелассную барду используют для выращивания кормовых дрожжей и получения кормового витамина В12.
Основные стадии производства кормовых дрожжей — подготовка питательной среды, выращивание дрожжей, концентрирование дрожжевой суспензии. Технологическая схема должна обязательно предусматривать отвод образующейся в процессе брожения теплоты и усиленный подвод кислорода воздуха. Подготовка питательной среды заключается в том, что горячую барду охлаждают в теплообменниках, подкисляют кислотой, добавляют азотистые и фосфорные питательные вещества. Засевные дрожжи рас, склонных к активному накоплению биомассы (Candida tropicalis и др.), выращивают в аппаратах чистой культуры. В некоторых случаях в качестве засевных используют концентрированные дрожжи.
Сусло вместе с засевными дрожжами подают в дрожжегенерато-ры, а затем вместе с кислотой (для поддержания необходимого уровня pH) — в дрожжерастильные аппараты. Концентрирование дрожжей — это их сгущение на сепараторах. После высушивания получают сухие кормовые дрожжи влажностью 7.. .8%, содержащие
45...52% белка. При использовании в качестве питательной среды мелассной барды получают витамин В12.
Производство этих витаминов состоит из следующих технологических операций: подготовка мелассной барды к брожению; сбраживание барды; концентрирование бражки; сушка и охлаждение готового продукта.
Подготовка мелассной барды к брожению предусматривает нагрев се до 55...57 °С с последующей обработкой диаммонийфосфа-том и хлоридом кальция. Барду сбраживают при температуре
55...57 °С метанообразующими бактериями в анаэробных условиях. Полученную бражку подкисляют соляной кислотой до pH 5,5...5,0, а затем подогревают до 95...100 °С и дегазируют. Концентрирование бражки осуществляют на выпарной станции до содержания
35...40% сухих веществ. После высушивания и охлаждения получают кормовой концентрат КМБ-12, содержащий витамин BJ2 в количестве 50 мг/кг.
Диоксид углерода, выделяющийся при спиртовом брожении, используют для получения жидкого С02. Подробная схема производства диоксида углерода приведена в главе 9.
В ликероводочной промышленности образуются следующие отходы: исправимый и неисправимый брак; плодово-ягодные выжимки и фузы (осадки); мякоть цитрусовых плодов; косточки плодов; стеклобой.
Исправимым браком называют брак, пригодный для повторной переработки, неисправимым — брак, непригодный для повторной переработки. Исправимый брак, полученный при розливе водки, используют для приготовления сортировкц, а при розливе ликероводочных изделий — для приготовления купажа, Количество исправимого брака на производстве составляет около 1,3%.
Неисправимый брак образуется в результате пролива со стаканов разливочного автомата, сливов с конвейеров, остатков изделий, собранных с пола. Брак ликероводочных изделий направляют на выпарку для извлечения спирта, а брак водочного производства — на ректификацию или для приготовления спирта-денатурата. Количество неисправимого брака на заводах составляет около 0,3%.
При переработке цитрусовых плодов используют только цедру (корку). Из оставшейся мякоти этих плодов получают спиртованные соки, ее также применяют для приготовления варенья, джемов, компотов.
В ликероводочном производстве часть бутылок разбивается и превращается в стеклобой (2%). Большую часть стеклобоя (78%) во звращают на стекольные заводы для выработки новой продукции.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Какие требования предъявляют к сырыо для производства спирта? 2. Какие вы знаете основные этапы производства спирта? 3. В чем заключаются различия в производстве спирта из крахмалистого сырья и мслассы? 4. С какой целью применяют ферментные препараты в производстве спирта? 5. Какие основные показатели качества этилового спирта? 6. Какие требования предъявляют к воде для производства ликероводочных изделий? 7. Какова технологическая схема водочного производства? 8. Какие существуют способы приготовления водносииртовых растворов? 9. Какие требования предъявляют к водке? 10. Какое сырье используют для приготовления ликероводочных изделий? И. Каковы этапы производства ликероводочных изделий? 12. Как перерабатывают основные отходы спиртового и ликероводочного производства?
|
