Сборник рефератов

Учебное пособие: Технологические расчеты в бродильных производствах

 кг,                (51)

где Мяс — масса ячменного солода, кг; Wяс — влажность ячменного солода, %.

  Суммарные нормативные потери при солодоращении составляют 16%. С учетом этого определим массу сухих веществ в исходном ячмене:

 кг.

  Массу исходного зерна определим по формуле (16)

 кг.

  Аналогичный расчет произведем для проса:

 кг;      кг;

 кг.

  Суммарная масса зерна на солод

 кг.

  При соотношении солод:вода 1:5 на 100 кг свежепроросшего солода требуется 500 кг воды, а масса полученного солодового молока будет 600 кг. Количество разваренной массы, которое можно осахарить этим солодовым молоком, вычислим с помощью пропорции:

 кг.

5.2.3. Задания и задачи

1. Рассчитать массу зерна, необходимого для получения 400 кг солода, состоящего из 70% ячменя и 30% проса. Влажности исходного зерна и свежепроросшего солода принять аналогично рассмотренному примеру.

2. Рассчитать массу зерна, необходимого для получения 250 кг солода, состоящего из 50% ячменя, 25% проса и 25% овса. Влажности исходного зерна и свежепроросшего солода представлены в таблице.

Наименование Ячмень Просо Овес
Исходное зерно 14 12 16
Свежепроросший солод 44 41 46

3. Рассчитать количество разваренной массы, которое может быть осахарено соло­дом, полученным в условиях задачи 1. Соотношение солод:вода в солодовом молоке равно 1:4. Расход солодового молока 16% к массе осахариваемой смеси.

4. Рассчитать количество разваренной массы, которое может быть осахарено солодом, полученным в условиях задачи 2. Соотношение солод:вода в солодовом молоке равно 1:5. Расход солодового молока 18% к массе осахариваемой смеси.

5. В условиях задач 1 и 3 определить расход исходного солодового зерна на осахаривание и сравнить его с нормативным. Содержание крахмала в разваренной массе 16%. Потери при разваривании 2,5%. Исходное сырье пшеница.

6. В условиях задач 2 и 4 определить расход исходного солодового зерна на осахаривание и сравнить его с нормативным. Содержание крахмала в разваренной массе 17%. Потери при разваривании 2,5%. Исходное сырье картофель.

5.3. Разбавление мелассы

При производстве спирта из мелассы осуществляют следующие подго­товительные операции: гомогенизацию, подкисление и асептирование, внесение питательных веществ, разбавление водой. Сильно инфицированную мелассу стерилизуют. В специализированных дрожжевых производствах или при выпуске спиртовых дрожжей в качестве хлебопекарных осуществляют кларификацию (осветление) мелассы. Мелассное сусло готовят различной концентрации в зависимости от способа сбраживания.

5.3.1. Расчетные формулы

При разбавлении мелассы материальный баланс выражается уравнением

,                                          (52)

где М и М1 — соответственно масса исходной мелассы и мелассного сусла, кг; С и С1 — концентрация (содержание сухих веществ) мелассы и мелассного сусла, %.

  При однопоточном способе сбраживания готовят мелассное сусло концентрацией 22%. При двухпоточном способе сбраживания готовят два различных сусла, например, концентрацией 12% и 32%. Сусло концентрацией 12% называется дрожжевым и служит для выращивания дрожжей, сусло концентрацией 32% называется основным и поступает непосредственно на стадию брожения.

  Уравнение (52) можно применять для определения масс и концентраций сусла при любом способе сбраживания, а также для расчетов в дрожжевом производстве. При определении объемов сусла необходимо оперировать плотностью мелассных растворов, приведенной в приложении 12. Плотность раствора мелассы можно рассчитать также по уравнению

,                            (53)

где n — содержание сухих веществ в растворе, %, Т — температура, К.

  Формула справедлива при n от 5 до 50,4% и Т от 293 до 373 К.

5.3.2. Задания и задачи

1. Определить массу воды, необходимой для разбавления мелассы, содержащей 72% сухих веществ при сбраживании ее по однопоточного способу, если требуемая концентрация сусла 22%. Масса исходной мелассы 50 т.

2. Какова будет концентрация сусла, полученного из смеси 18 т мелассы с содержанием сухих веществ 76% и 50,4 т воды?

3. Сколько мелассы с содержанием сухих веществ 70% потребуется для получения 150 т мелассного сусла концентрацией 18%?

4. Определить массу воды, необходимой для разбавления мелассы при двухпоточном способе сбраживания. Требуемая концентрация основного сусла 30%, концентрация дрожжевого сусла 12%. Соотношение потоков основного и дрожжевого сусла 1:1. Массу исходной мелассы и содержание сухих веществ в ней принять аналогично задаче 1.

5. Какое количество исходной мелассы потребуется для получения 220 т основного сусла концентрацией 32% и 110 т дрожжевого сусла концентрацией 13%, если содержание сухих веществ в исходной мелассе 74%?

6. Определить массу исходной мелассы с содержанием сухих веществ 72%, необходимую для выращивания дрожжей в дрожжегенераторе полезным объемом 4000 л. Дрожжегенерирование проводится на мелассном сусле концентрацией 18%.

5.4. Определение выхода спирта

  Выход спирта — это количество спирта в декалитрах (дал), получаемое из 1 т сбраживаемых углеводов сырья (крахмала, сахара) в пересчете на условный крахмал. Под условным крахмалом зернового сырья и картофеля понимают общее количество сбраживаемых углеводов, которое содержится в них. Под условным крахмалом мелассы и сахарной свеклы понимают сахаристость их, умноженную на коэффициент перевода сахарозы в крахмал, равный 0,95.

  Под условным крахмалом зерна, используемого для приготовления солода, понимают количество углеводов, содержащееся в нем, за вычетом 16%, которые теряются в процессе солодоращения.

  Под условным крахмалом, содержащимся в культуральной жидкости, понимают количество сбраживаемых углеводов, которое остается непотреблен­ным микроорганизмами в процессе их культивирования.

5.4.1. Расчетные формулы и справочные материалы

  Теоретический выход спирта вычисляют по уравнению спиртового брожения

С6Н12О6 ®2 С2Н5ОН + 2 СО2

                                          180,1            92,1             88

Составим пропорцию:

  из 180,1 кг гексоз получается 92,1 кг спирта

  из 100 кг гексоз --------------------Х кг спирта

Отсюда

 кг,

т.е. из 100 кг гексоз должно получиться 51,14 кг безводного спирта.

  Относительная плотность спирта составляет 0,78927. Тогда теоретичес­кий выход его составит 51,14 : 0,78927=64,79 л на 100 кг или 64,79 дал на 1 т.

  Выход спирта из крахмала увеличивается пропорционально отношению молекулярных масс глюкозы и крахмала:

(С6Н10О5)n + nН2О ® n С6Н12О6

                                           162,1                             180,1

  Теоретический выход спирта из 1 т крахмала будет

(180,1:162,1)×64,79=71,98 дал.

  Выход спирта из сахарозы:

С12Н22О11 + Н2О ® 4 С2Н5ОН + 4 СО2

                                                            342,2                         184,2

 кг на 100 кг или 68,2 дал на 1т.

Коэффициент для пересчета сахарозы в условный крахмал 324,2 : 342,2»0,95.

  Практический выход спирта меньше теоретического, так как часть сбраживаемых углеводов и образующегося при брожении спирта теряется. В зависимости от вида сырья и технологической схемы практический выход спирта составляет 81,5–93% от теоретического.

  Практический выход спирта можно подсчитать на действующем произ­водстве на основании массы переработанного сырья, содержания в нем сбраживаемых веществ, и количества полученного из этой массы сырья безводного спирта по формуле

,                                               (54)

где В — выход спирта, дал/т; Q — объем безводного спирта, полученного за отчетный период, дал; G — масса переработанного за тот же период зернового сырья, т; Кр — условная крахмалистость сырья, %.

  Практический выход спирта по отношению к теоретическому (%)

.                                               (55)

  На производстве каждый вид крахмалистого сырья перерабатывается с использованием различных технологических приемов (режимы подработки и разваривания, схемы разваривания и осахаривания и т.д.). В связи с этим нормы выхода спирта из каждого вида сырья разрабатываются на основании теоретических и экспериментальных исследований Всероссийским научно–исследовательским институтом пищевой биотехнологии и утверждаются Федеральными органами исполнительной власти. Нормативы выхода этилового спирта из различных видов сырья приведены в таблице 12. При введении технических усовершенствований к нормативным выходам прибавляются надбавки, указанные в таблице 13.

Суммарные потери сбраживаемых веществ (%) определяются по разнице между 100% и практическим выходом спирта

.                                                (56)

Под потерями подразумевается количество условного крахмала, которое выбывает из данного технологического процесса, не может быть использовано ни в каком другом процессе и теряется безвозвратно. К потерям можно отнести:

Таблица 12. Нормативы выхода спирта из 1 т условного крахмала сырья, дал/т

Вид сырья Схема производства
Перио­дическая Полунепре­рывная Непрерыв­ная Непрерывная с ваку­ум–охлаждением*
Картофель 64,7 65,0 65,7 66,6
Кукуруза 64,0 64,3 65,0 65,9
Рожь 62,9 63,2 63,9 64,8
Пшеница 63,7 64,0 64,8 65,7
Ячмень 62,4 62,7 63,4 64,3
Овес и чумиза 61,8 62,1 62,8 63,7
Просо и гаолян 63,5 63,8 64,5 65,4
Гречиха 61,1 61,4 62,1 64,6
Вика, чечевица, горох 59,1 59,4 60,1 63,0
Меласса 65,9 66,5 66,5
Рис–зерно (нешелушеный) 61,8 62,1 62,8 63,7
Рис–крупа 64,7 65,0 65,7 66,6
Сорго 63,5 63,3 64,5 64,6
Тритикале 65,5

*нормативы даны с учетом надбавок на удлиненный срок брожения или на 60 ч при непрерывно–проточном или циклическом способах брожения, а также на вакуум–охлаждение разваренной массы

Таблица 13. Надбавки к нормативным выходам спирта при введении

технических усовершенствований на производстве

Техническое усовершенствование

Надбавка,

дал/т

Удлиненный срок брожения от 48 до 72 ч 0,8
     в том числе на каждые 6 ч сверх 48 ч 0,2
Непрерывно–проточный или циклический способ брожения при сроке 60 ч 0,8
Полная замена солода поверхностной культурой микроорганизмов 0,3
Частичная замена солода поверхностной культурой микроорга­низмов 0,2
Полная замена солода глубинной культурой микроорганизмов 0,7
Частичная замена солода глубинной культурой микроорганизмов 0,35
Осахаривание с вакуум–охлаждением 0,1
Сбраживание с рециркуляцией сусла 0,1

потери при подработке зерна, разваривании, солодоращении, расход сахара на размножение дрожжей, потери на брагоректификационной установке.

  Виды технологических потерь и их нормативные величины приведены в таблице 14. Суммарные технологические потери при переработке различных видов сырья представлены в таблице 15.

  При нарушениях технологического режима возникают дополнительные потери сбраживаемых углеводов, оценить которые можно, пользуясь таблицей 16.


Таблица 14. Виды технологических потерь в спиртовом производстве

Вид потерь, стадия процесса Норма, % от исходного
Потери при обрушивании овса 1,5
Потери при размоле зерна (ячмень и просо) 0,3
Потери при водно–тепловой обработке* 2,5
Потери при солодоращении 16% крахмала зерна на солод или 1,2% от всего крахмала сырья
Потери при культивировании микроорганиз­мов поверхностным способом 85% от содержания в питательной среде
Потери при культивировании микроорганиз­мов глубинным способом 75% от содержания в питательной среде
Потери при сбраживании зерно–картофель­ного сусла 4% от сбраживаемых углеводов, введенных в производство
Потери при сбраживании мелассного сусла 5,6–9,8
Потери с недобродом в зерно–картофель­ной бражке 3,46% от сбраживаемых углево­дов, введенных в производство
Потери с недобродом в мелассной бражке 2,5% от введенного в производство сахара.
Потери при нарастании кислотности бражки 0,623% от введенных с суслом**
Потери спирта с газами брожения

0,04% от введенных

в производство

Потери при перегонке и ректификации

0,182% от введенных

в производство

*В связи со сложностью учета потери при водно–тепловой обработке сырья включают в неопределяемые потери и принимают равными минимуму — 2,5%.

**Потери при нарастании кислотности определены только для переработки зерно–картофельного сусла. Нарастания кислотности мелассного сусла не должно происходить.

5.4.2. Пример

За отчетный период на заводе было переработано 60 тыс. т пшеницы с условной крахмалистостью 54,3% и получено 2 150 тыс. дал спирта в пересчете на спирт высшей очистки крепостью 96,2 % об. Определить фактический выход спирта и сравнить его с теоретическим. Определить общие потери сбражи­ваемых углеводов.

Решение. Пересчитаем выработанный спирт в безводный:

2 150 000×0,962=2 068 300 дал.

Определяем фактический выход спирта по формуле (54)

 дал/т.

Теоретический выход спирта из крахмала составляет 71,98 дал/т. Тогда фактический выход спирта составляет (формула (55))

 % от теоретического.

Суммарные потери сбраживаемых веществ определяем по формуле (56)

 %.

Таблица 15. Суммарные технологические потери при переработке различных

видов сырья, %

Вид сырья Технологическая схема производства
непрерывная непрерывная с использованием ферментных препаратов
Картофель 7,48 6,51
Кукуруза 8,45 7,48
Рожь 9,98 9,01
Пшеница 8,73 7,42
Ячмень 10,67 9,7
Овес и чумиза 11,51 10,53
Просо и гаолян 9,15 8,17
Сорго 10,26 9,28
Гречиха 12,48 11,50
Вика, чечевица, горох 15,26 14,28
Меласса 7,62
Рис нешелушеный 11,51 10,53
Рис–крупа 7,48 6,51
Тритикале 9,6 8,04

Таблица 16. Потери сбраживаемых углеводов при нарушениях

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


© 2010 СБОРНИК РЕФЕРАТОВ