Технологические схемы различных бродильных производств

Все процессы бродильной промышленности основаны на использовании жизнедеятельности микроорганизмов для накопления в сбраживаемой среде определенных веществ - продуктов обмена. В бродильных производствах применяют дрожжи, плесневые грибы и бактерии для проведения ферментативных процессов, из которых наиболее важным является процесс брожения.

Большинство бродильных производств используют дрожжи. Их применяют для получения этилового спирта в сбраживаемой среде в спиртовом и пивоваренном производствах, а также в производстве слабоалкогольных напитков (квас, брага), в виноделии. В некоторых производствах в качестве возбудителей брожения используют плесневые грибы или бактерии. Общность технологических процессов предопределяет применение в ряде случаев однотипных или мало отличающихся друг от друга видов оборудования и средств механизации.

Технологическая схема каждого бродильного производства построена таким образом, чтобы обеспечить наибольший выход и высокое качество получаемого продукта. В технологических схемах различных бродильных производств имеется ряд общих технологических процессов, а также процессы, характерные только для данного производства. Общими процессами для каждого бродильного производства являются подготовка сырья и вспомогательных материалов к брожению, культивирование микроорганизмов и брожение. Однако в каждом бродильном производстве эти процессы осуществляются по разному.

Подготовка сахаросодержащего сырья, например мелассы, к брожению в спиртовом производстве заключается в ее обработке антисептиками для ослабления воздействия вредной микрофлоры, добавлении питательных веществ и разбавлении водой; в производстве лимонной кислоты мелассу разбавляют водой, стерилизуют кипячением и добавляют необходимые питательные вещества. К более сложным процессам относится подготовка крахмалосодержащего сырья. При переработке такого сырья необходимо осахарить крахмал, что производят солодом или плесневыми грибами. Раствор, подготовленный к брожению, называется суслом. В качестве возбудителя брожения в спиртовом и пивоваренном производствах используют дрожжи, в производстве молочной кислоты - молочнокислые бактерии, для получения лимонной кислоты - плесневые грибы (Аспергиллюс нигер).

Каждое предприятие бродильной промышленности получает из соответствующих отраслевых институтов или выводит у себя в лаборатории чистую культуру микроорганизмов. Эту культуру размножают в лабораторных, а затем в заводских условиях. Постепенно увеличивая количество питательной среды, достигают такой концентрации микроорганизмов, которая необходима для производственного процесса брожения. Размножившиеся микроорганизмы добавляют в сусло. Происходит процесс брожения, в результате которого образуются ценные вещества, например этиловый спирт (спиртовое брожение), лимонная кислота (лимоннокислое брожение), молочная кислота (молочнокислое брожение) и др.

Во многих бродильных производствах (этилового спирта, хлебопекарных дрожжей, молочной кислоты, лимонной кислоты) по окончании брожения сброженный раствор специально обрабатывают для выделения полученного продукта в чистом виде. Так, в спиртовом производстве спирт выделяют перегонкой (ректификацией); молочную и лимонную кислоты выделяют из сброженных растворов кристаллизацией. Хлебопекарные дрожжи выделяют под действием центробежных сил на центрифугах, а затем на фильтрах. В других бродильных производствах (пива, вина, браги, кваса) сброженный раствор является готовым продуктом. По окончании брожения пиво разливают в бочки и бутылки, перед розливом его фильтруют. Общая схема бродильных производств;

Технологические процессы в бродильных производствах могут осуществляться периодически или непрерывно. Периодический процесс характеризуется тем, что параметры обрабатываемого продукта (температура, давление, концентрация и др.), находящегося в аппарате, изменяются в ходе процесса.

Непрерывный процесс происходит при непрерывном продвижении продукта в аппарате, параметры обрабатываемого продукта устанавливаются постоянными. Например, при периодическом процессе спиртовое брожение производят в чанах (резервуарах), каждый из которых работает самостоятельно. Чан заполняют суслом, добавляют дрожжи, происходит брожение, сброженный раствор (бражку) спускают из бродильного чана, моют его и снова цикл повторяется. При непрерывном брожении чаны соединяют переточными трубами в батарею. В первый резервуар батареи (чан) непрерывно поступают сусло и дрожжи, жидкость перетекает из одного резервуара в последующий, происходит брожение и из последнего резервуара вытекает сброженный раствор. Сусло находится в состоянии непрерывного движения, концентрация сухих веществ и спирта в каждом резервуаре постоянная.

Непрерывные процессы являются более эффективными, чем периодические. В настоящее время все крупные предприятия используют в основном непрерывные технологические процессы.

Схема производства солода

Солодом называется зерно, искусственно проращенное в специальных условиях. При проращивании в зерне образуются амилолитические, а также протеолитические и другие ферменты. Они необходимы в производстве этилового спирта из крахмалосодержащего сырья, в производстве пива и хлебного кваса для осахаривания крахмала, разложения белков и других составных частей зерна. Солод получают из различных культур зерна. В пивоваренном производстве применяют, как правило, только ячменный солод, в спиртовом - смесь солодов ячменного, овсяного и просяного, в производстве хлебного кваса - ржаной и ячменный солод.

Для получения солода зерно очищают от примесей, замачивают и проращивают. Продукт, полученный в результате проращивания зерна, называется зеленым солодом. В спиртовом производстве зеленый солод измельчают и смешивают с водой. Полученная смесь называется солодовым молоком и применяется для осахаривания крахмала. На рис. 2.1 показана схема очистки зерна. Из приемных бункеров 1 зерно ленточным транспортером 2 подают к нории 3, поднимают и подают в бункер 4. Из бункера зерно поступает на автоматические весы 5 и затем на сепаратор 6, где отделяют пыль и другие примеси, отличающиеся от зерна своими размерами по ширине и толщине. Очищенное зерно взвешивают на весах 7 и направляют в бункер 8, откуда норией 3 подают через распределительный транспортер 15 для хранения в силосы 16. При поступлении зерна для производства солода его вторично очищают. Зерно из силосов транспортером 17 и норией 3 подают через бункер 4 на сепаратор 9, магнитные аппараты 10, триеры 11 и сортирующие сита 12. Магнитный аппарат отделяет от зерна ферромагнитные примеси (гвозди, болты, гайки и др.). Триер отделяет от зерна примеси, отличающиеся от него длиной. На сортировочных ситах зерно разделяют по размерам на два сорта (крупное и мелкое). Сортированное зерно взвешивают на автоматических весах 13 и подают в бункеры 14, из которых оно поступает для приготовления солода в солодовню. Данная схема позволяет проветривать зерно при хранении. Для этого из силосов зерно поступает на ленточный транспортер 17 и затем норией 3 его поднимают и возвращают в силос.

Производство сухого ячменного солода состоит из следующих операций:

1) замачивание зерна,

2) проращивание зерна,

3) сушка зеленого солода.

Технологическая схема производства сухого ячменного солода показана на рис. 2.2. Очищенный ячмень замачивают в замочных чанах 1; насосом 2 смесь замоченного зерна и воды перекачивают на сита растительных ящиков 3. Воду через сита отводят в канализацию, а зерно проращивают в течение 6-8 суток. Проращивание зерна можно также вести на току (током называется пол, на котором проращивается зерно)и в барабанах.

Полученный зеленый солод поступает на солодосушилку 4, где его высушивают до влажности 2-3,5%. Сухой солод норией 5 подают в бункер сухого солода 6, а из него для отделения ростков в росткоотбивную машину 7. Ростки очень гигроскопичны, имеют горький вкус и поэтому их нужно удалить. Затем солод, освобожденный от ростков, направляют в бункер 8, взвешивают на автоматических весах 9 и подают на склад для хранения. Ростки, собранные в бункере 10, затаривают в мешки 11. Ростки используют для корма скота и приготовления водных вытяжек и товарных экстрактов, предназначенных для азотистого питания при выращивании микроорганизмов.

В производстве хлебного кваса применяют сухой ячменный солод и сухой ржаной ферментированный (томленый) и не ферментированный солод. Ферментированный ржаной солод получают замачиванием ржи, проращиванием, ферментацией (выдержка зеленого солода в кучах на току, в ящиках или барабанах в течение 4-5 суток) и сушкой.