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.

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

*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

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

*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, %

Таблица 16. Потери сбраживаемых углеводов при нарушениях

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