Учебное пособие: Технологические расчеты в бродильных производствах

659,5∙0,65=428,675 кг сахара,

659,5–428,675=230,825 кг воды.

  Поскольку товарный сахар–песок имеет влажность 0,15%, фактически сахара необходимо задать

 кг.

  Воды с учетом потерь на испарение потребуется 230,825∙1,1=253,9 кг.

Пример 2. Рассчитать расход компонентов на приготовление 100 кг колера с содержанием сухих веществ 70%, если потери при варке колера составляют 28% от массы сухих веществ сахара.

Решение. 100 кг готового колера с содержанием сухих веществ 70% будет содержать 70 кг сухих веществ. С учетом потерь при варке необходимо задать сухих веществ 70∙1,28=89,6 кг. При влажности сахара 0,15% его понадобится

 кг.

  Воды потребуется 10% от массы сахара, то есть 89,73∙0,1=8,97 кг.

4.1.2. Задания и задачи

1. Рассчитать расход компонентов на приготовление 650 л сахарного сиропа концентрацией 62%. Потери воды при варке сиропа принять 10%.

2. Для варки сахарного сиропа с концентрацией сухих веществ 65% планируется использовать чистый брак напитка с содержанием сухих веществ 6% в количестве 25 л. Сколько сахара и воды требуется задать в сироповарочный котел, если объем приготавливаемого сиропа 100 л?

3. Для варки сахарного сиропа с концентрацией сухих веществ 62,5% применяют промывные воды с содержанием сухих веществ 3,2% в количестве 16 л. Сколько сахара и воды требуется задать в сироповарочный котел если объем приготавливаемого сиропа 250 л?

4. Рассчитать расход компонентов на приготовление 125 кг колера с содержанием сухих веществ 71,5%. Потери сухих веществ при варке колера принять 28%.

5. На варку колера взято 100 кг сахарного песка влажностью 0,15%. Рассчитать выход готового колера в кг, если он составляет 105% от количества сухих веществ сахара. Какова будет концентрация сухих веществ в готовом колере, если потери при варке составляют 28%?

4.2. Расчет компонентов купажного сиропа

  Купажные сиропы готовят горячим, полугорячим и холодным способами. Горячий и полугорячий способы применяют при изготовлении напитков на натуральных соках и морсах. Холодный способ используют в случае применения пищевых эссенций, ароматизаторов, композиций и концентратов. Сырье и полуфабрикаты закладываются в купажный чан в соответствии с рецептурой в строго определенной последовательности. Готовый купажный сироп должен быть прозрачным, иметь хорошо выраженный вкус, цвет и аромат, характерный для изготавливаемого напитка.

4.2.1. Основные расчетные формулы

  Сахар вводится в купаж в виде сахарного сиропа. Его необходимое количество в л вычисляют по формуле

,                                          (44)

где SCB — количество сухих веществ сахара на 100 дал напитка по рецептуре, кг; Q — объем напитка, подлежащий изготовлению, дал; В — содержание сахара в 1 л сиропа (определяется по приложению 10).

  Количество вносимого в купажный сироп сока определяют с учетом его экстрактивности. Если экстрактивность имеющегося сока выше или ниже рецептурной, следует произвести пересчет нормы закладки сока. Вначале рассчитывают, сколько сухих веществ вносится в купажный сироп со стандартным соком по формуле

,                                            (45)

где МсСВ — масса экстрактивных веществ стандартного сока, кг; Vр — объем сока, вносимый по рецептуре, л; b — содержание экстрактивных веществ в соке стандартного качества, г/100 мл.

  Затем производят расчет объема имеющегося в распоряжении сока (Vф), экстрактивность которого отличается от приведенной в рецептуре:

,                                          (46)

где bф — фактическое содержание сухих веществ в соке, г/100 мл.

  Если при изготовлении напитка сок заменяется экстрактом, то количество сухих веществ, вносимых с экстрактом, должно равняться количеству сухих веществ, вносимых по рецептуре с соком.

  При расчете нормы внесения кислоты следует учитывать кислоту, вносимую со всеми полуфабрикатами, в том числе и с инвертным сахарным сиропом. Кроме того, необходимо вносить поправку на нейтрализацию щелочности воды, используемой для приготовления напитка. При расчетах иногда возникает необходимость выражения кислотности напитка или полуфабриката по молочной, виннокаменной или другой кислоте. Это делают, исходя из того, что 1 г лимонной кислоты эквивалентен 1,17 г виннокаменной, 1,4 г молочной кислоты (в пересчете на 100%) и 0,5 г ортофосфорной кислоты.

  Количество кислоты, вносимое в купажный сироп, определяют по формуле

,                                             (47)

где L0 — масса кислоты, необходимая для получения кислотности напитка, соответствующей рецептуре, кг; А — суммарная масса кислоты, вносимой в купажный сироп с полуфабрикатами, кг; N — масса кислоты, необходимой для нейтрализации щелочности воды, кг.

  Для расчета массы кислоты, требуемой на нейтрализацию щелочности воды, необходимо определить объем воды, вводимой в напиток. Он определяется по разности объема напитка и объемов вносимых жидких полуфабрикатов (сока, вина, экстракта, сахарного сиропа).

  Масса кислоты, требуемой для создания кислотности напитка, определяется исходя из его нормативных физико–химических показателей. При расчетах пользуются коэффициентом: 1 мл 1 н раствора NaOH эквивалентен 0,064 г лимонной, 0,075 г виннокаменной, 0,09 г молочной и 0,049 г ортофосфорной кислот.

4.2.2. Примеры

Пример 1. Для приготовления 100 дал напитка «Вишня» по рецептуре расходуется 95,53 л вишневого сока с концентрацией сухих веществ 11,4 г/100 мл. Сколько потребуется вишневого сока с содержанием экстрактивных веществ 10,8 г/100 мл для приготовления 250 дал такого напитка?

Решение. Количество сухих веществ, вносимое со стандартным вишневым соком на 100 дал напитка «Вишня» определим по формуле (45):

 кг.

  Определим фактический объем сока, который требуется внести на 100 дал напитка по формуле (46):

 л.

  Для изготовления 250 дал напитка такого сока потребуется

100,83∙2,5=252,075 л.

Пример 2. Необходимо изготовить 100 дал напитка «Яблоко». Кислотность напитка согласно рецептуре составляет 2 мл 1 н раствора NaOH на 100 мл напитка. Напиток готовится с использованием натурального яблочного сока с кислотностью 12,5 мл 1 н раствора NaOH. На приготовление 100 дал напитка по рецептуре вносится 133,7 л сока и 65,7 кг сахара. Щелочность воды составляет 2,5 мг–экв/л. Рассчитать расход лимонной кислоты.

Решение. 2 мл 0,1 н раствора NaOH на 100 мл готового напитка соответствуют содержанию лимонной кислоты 2∙0,064=0,128 г/100 мл. Т.е. 100 дал готового напитка «Яблоко» содержат L0=1,28 кг лимонной кислоты.

  Кислотность используемого в производстве яблочного сока составляет 12,5 мл 1 н раствора NaОН на 100 мл. Это соответствует содержанию лимонной кислоты в соке 12,5∙0,064=0,8 г/100 мл. Т.е. с яблочным соком будет внесено лимонной кислоты А=8∙133,7=1069,6 г или 1,07 кг.

  Содержание воды в напитке находим по разности между объемом напитка и объемами сока и сахара. Объем раствора сахара определяем по формуле

,                                                 (48)

где SCB — расход сухих веществ сахара на приготовление напитка, кг; ρ — плотность сахарного раствора (1,56 кг/дм3).

  Итак, на приготовление 100 дал напитка «Яблоко» расходуется

SСВ=65,7∙0,9985=65,6 кг сухих веществ,

где 0,9985 — содержание сухих веществ в сахаре по ГОСТ 21–94, доли.

  Следовательно, объем, занимаемый раствором сахара, будет

 л.

  Тогда объем воды, требуемый для приготовления напитка, составит

 л.

  Количество лимонной кислоты на нейтрализацию 100 дал воды щелочностью 2,5 мг–экв/л составит 160 г (см. приложение 11). Следовательно, на нейтрализацию вычисленного ранее объема воды потребуется кислоты

 г.

  Общий расход лимонной кислоты определим по формуле (47)

 кг.

  В пересчете на товарную лимонную кислоту это составит

 кг,

где 90,97 — содержание сухих веществ в товарной лимонной кислоте по ГОСТ 908–79Е, %.

4.2.3. Задания и задачи

1. Подлежит изготовлению 150 дал напитка «Байкал». На 100 дал такого напитка по рецептуре вносится 50,08 кг сахара с содержанием сухих веществ 99,85 %. Рассчитать объем сахарного сиропа концентрацией 67%, который требуется внести в купажный чан.

2. Расход апельсинового сока (содержание сухих веществ 9,2 г/100 мл) на приготовление 100 дал напитка «Цитрусовый» составляет 285 л. Сколько апельсинового сока с содержанием сухих веществ 8,5 г/100 мл потребуется внести в купаж при изготовлении 50 дал напитка?

3. На 100 дал напитка «Яблоко» по рецептуре расходуется 133,7 л яблочного сока с содержанием сухих веществ 9,8 г/100 мл и кислотностью 12,5 мл 1 н раствора NaОН на 100 мл сока. Сколько яблочного сока концентрацией 10,5 г/100 мл потребуется для изготовления 120 дал такого напитка? Сколько лимонной кислоты потребуется внести в купаж, если кислотность исполь­зуемого сока составляет 12,8 мл 1 н раствора NaОН, а количество сахара по рецептуре составляет 65,7 кг на 100 дал? Кислотность готового напитка «Яблоко» — 2 мл 1 н раствора NaОН на 100 мл, щелочность воды, используемой в производстве 1,5 мг–экв/л.

4. Кислотность готового напитка «Лимон лайм» составляет 2,5 мл 1 н раствора NaОН на 100 мл. Какое количество лимонной кислоты требуется внести при изготовлении 150 дал напитка, если щелочность применяемой воды составляет 1 мг–экв/л, а напиток изготавливается с применением аспартама и аромати­заторов?

5. Расход лимонной кислоты на изготовление 100 дал напитка «Кола» состав­ляет 0,4 кг. Какое количество ортофосфорной кислоты потребуется внести при изготовлении 185 дал напитка, если щелочность используемой воды 0,5 мг–экв/л? Расход сахара на приготовление 100 дал напитка равен 50,08 кг.

4.3. Расчет концентрации купажного сиропа

  При использовании объемно–смесительного способа производства напитков рассчитывают дозу купажного сиропа на бутылку по формуле

,                                            (49)

где D — доза купажного сиропа на бутылку, мл; Б — объем напитка в бутылке, мл; Вн и Вкс — содержание сухих веществ в 1 л готового напитка и купажного сиропа соответственно, г.

  Рекомендуется в целях обеспечения более точной работы дозировочного автомата применять единую дозу купажного сиропа на бутылку для всего ассортимента выпускаемых напитков, например, 100 мл на 0,5 л. Для этого необходимо, преобразовав формулу (49), рассчитать требуемое содержание сухих веществ в купажном сиропе.

  В случае синхронно–смесительного способа производства концентрация купажного сиропа должна обеспечивать стандартную концентрацию сухих веществ в напитке при смешивании в заданном соотношении, например, 1:5.

4.3.1. Задания и задачи

1. Содержание сухих веществ в готовом напитке 5,2 г/100 мл. Какую концентрацию должен иметь купажный сироп, если его дозируют в количестве 100 мл на 0,5 л изделия?

2. Содержание сухих веществ в готовом купажном сиропе 56 г/100 мл. Какова будет необходимая доза сиропа на бутылку емкостью 1 л, если содержание сухих веществ в готовом напитке должно составлять 4,2 г/100 мл? Какое количество воды необходимо добавить в купажный сироп, чтобы довести дозу купажного сиропа на бутылку до 200 мл?

3. Напиток с содержанием сухих веществ 7 г/100 мл готовится синхронно–смесительным способом. Купажный сироп смешивается с водой в соотношении 1:5. Какова должна быть концентрация купажного сиропа?

4.4. Контрольные задания и задачи

1. Рассчитать расход компонентов на приготовление сахарного сиропа концентрацией 65%, необходимого для изготовления Q дал напитка. Расход сахара (S) с содержанием сухих веществ 99,85% на 100 дал напитка приведен в нижеследующей таблице. Во время варки сиропа испаряется 10% воды.

2. Рассчитать расход компонентов на приготовление колера с содержанием сухих веществ 70%, необходимого для изготовления Q дал напитка. Расход колера по рецептуре на 100 дал напитка приведен в таблице. Потери при варке колера составляют 28% от массы сухих веществ сахара.

3. Расход лимонной кислоты по рецептуре (L) и кислотность готового напитка (k) приведены в таблице. Определить фактический расход лимонной кислоты, если для изготовления напитка используется инвертный сахарный сироп, напитки готовятся на ароматизаторах, а вода, применяемая для изготовления напитка, имеет щелочность Щ.

4. Содержание сухих веществ в готовом напитке (С) приведено в таблице. Какова должна быть концентрация купажного сиропа, если в синхронно–смесительной установке купажный сироп смешивается с водой в соотношении 1:4 для четных вариантов и 1:5 для нечетных вариантов?

5. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА СПИРТА

Основными видами сырья для производства пищевого спирта являются крахмалистое (зерновые культуры, картофель) и сахаристое (свекловичная и тростниковая меласса). При производстве спирта из крахмалсодержащего сырья осуществляются следующие технологическое операции: очистка зерна (мойка картофеля), измельчение и водно–тепловая обработка, осахаривание разваренной массы, сбраживание осахаренного сусла и брагоректификация.

Зерно, используемое для производства спирта, оценивается главным образом по содержанию крахмала. Влажность зерна предпочтительна 14–15%, засоренность невысокая. Для технологической оценки качества зерна и учета его в производстве пользуются теми же методами и формулами, что и в солодовенном производстве (см. раздел 1).

5.1. Водно–тепловая обработка крахмалистого сырья

Водно–тепловая обработка крахмалсодержащего сырья проводится с целью облегчения доступа к крахмальным зернам амилолитических ферментов, источ-

ником которых в спиртовом производстве может служить солод или культуры микроорганизмов. Процесс водно–тепловой обработки (развари­вания) заклю­чается в смешивании измельченного сырья с водой в определен­ном соотношении и прогреве образующегося замеса при температуре 130–170ºС в непрерывном потоке. Разработаны схемы механико–ферментативной обработки сырья, в которых предусматривается применение амилолитических фермент­ных препаратов на стадии приготовления и разжижения замеса. В этом случае температура процесса не превышает 100ºС.

5.1.1. Расчетные формулы и справочные материалы

  Расход воды на приготовление замеса из зернового сырья составляет 2,5–3 л на 1 кг зерна, что обеспечивает концентрацию сусла в пределах 16–17%. К картофельной кашке добавляют не более 20% воды (в зависимости от содержа­ния крахмала в картофеле). Вода в смеситель подается температурой 45–50ºС (для картофельной кашки не выше 45ºС), чтобы избежать клейсте­ризации крахмала и образования комков.

  Расход пара на подогрев воды можно определить по уравнениям (29, 30). Расход пара на подогрев замеса в контактных головках вторичного и острого пара определяют по формуле

,                                          (50)

где Мз — масса замеса, кг; сз — удельная теплоемкость замеса, кДж/(кг∙К); t1 и t2 — соответственно начальная и конечная температура замеса, ºС; k — коэффициент, учитывающий потери тепла в окружающую среду (4–5%); I — энтальпия греющего пара, кДж/кг; Iк — энтальпия конденсата греющего пара при температуре конденсации, кДж/кг.

  Удельную теплоемкость замеса можно определить по формуле (20), энтальпии греющего пара и конденсата — по справочным таблицам приложения 7.

5.1.2. Задания и задачи

1. Определить расход пара абсолютным давлением 0,4 МПа на подогрев воды для приготовления замеса из 200 кг пшеницы, если на 1 кг зерна подается 3 л воды. Начальная температура технологической воды 12ºС. Конденсат отводит­ся при температуре конденсации. Потерями тепла в окружающую среду пренебречь.

2. Определить расход вторичного пара абсолютным давлением 0,04 МПа на подогрев замеса из 550 кг ржи влажностью 15% в контактной головке вторичного пара от температуры 45ºС до 80ºС. Расход воды на приготовление замеса 3 л на 1 кг зерна.

3. Определить расход острого пара абсолютным давлением 0,6 МПа на развари­вание 600 кг картофеля с влажностью 78%. К картофельной кашке добавлено 10% воды. Температура замеса в контактной головке острого пара повышается от 80 до 140ºС. Удельная теплоемкость сухих веществ картофеля 1,15 кДж/(кг·К).

4. Для разжижения крахмала во время гидроферментативной обработки используют амилосубтилин Гх из расчета 2 единицы АС на 1 г условного крахмала. Определить дозировку препарата на 1 т замеса из ржи, если на 1 кг зерна для приготовления замеса использовано 3,5 л воды. Условная крахмалистость ржи 54,5%. Амилолитическая активность ферментного препарата 90 ед/мл.

5.2. Расчет расхода осахаривающих материалов

  В спиртовом производстве используют смесь солодов из различных культур. Наиболее популярными являются смеси солодов ячменного (70%) и просяного (30%), а также ячменного (50%), просяного (25%) и овсяного (25%). Для осахаривания разваренной массы из свежепроросшего солода готовят солодовое молоко, либо выращивают культуры микроорганизмов–продуцентов ферментов. Можно использовать и готовые ферментные препараты, а также смесь солода и микробных препаратов.

5.2.1. Расчетные формулы и справочные материалы

Для расчета количества полупродуктов при производстве солода используют приведенные в разделе 2.2 формулы (14–19). Суммарные нормативные потери сухих веществ при солодоращении в спиртовом производ­стве принимают 16%. Нормативная крахмалистость солодового зерна приведена в таблице 10.

Таблица 10. Крахмалистость солодового зерна

Норма расхода солодового зерна на осахаривание составляет для пшеницы и дру­гих зерновых культур, кроме овса, 14,9%, для овса 19%, для картофеля 13% к массе крахмала исходного сырья, включая крахмал солода. Расход солодового молока на осахаривание составляет 15–16% при непрерывных схемах осахаривания, и 18–20% при периодическом проведении процесса.

5.2.2. Пример

Рассчитать массу зерна, необходимого для получения 100 кг солода, состоящего из 70% ячменя и 30% проса. Влажности исходного зерна и свежепроросшего солода представлены в таблице 11. Какое количество разваренной массы может быть осахарено этим солодом, если расход соло­дового молока 20%, а соотношение солод:вода в солодовом молоке равно 1:5?

Таблица 11. Влажность зерна и солода, %

Решение. В 100 кг смешанного солода содержится 70 кг ячмен­ного и 30 кг просяного солода. При влажности свежепро­росшего ячменного солода 46% массу сухих веществ в нем определим по формуле

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10