|
Лаборатории на молокозаводе, чистота, стерильность, заезжает цистерна со свежим молоком с фермы - в мензурку набирают пробу, градусник и т.д. Старичок-водитель смотрел на это действо, не утерпел и говорит: "Та свежее то молоко, свежее! Холоднее! Я в тую цистерну часы упустив, уж так продрог пока намырявся" :)
Молочное дело:СН3 - СО - СООН СО2 + СН3 СНО (7.2) СН3 СНО СН3 - СН2 - ОН (7.3) Механизм образования вторичных продуктов брожения изучен еще не до конца. Одним из важных факторов, обеспечивающих эффективность сбраживания, является поддержание оптимальной температуры 25ё35°С. При низкой температуре дрожжи остаются живыми, но угнетаются и перестают работать. При резком похолодании браги в начальный период брожение может полностью остановиться, не смотря на то, что еще не весь сахар выбродил. Если повысить температуру и взмутить брагу - дрожжи могут продолжить свою работу и довести брожение до конца. Гораздо опаснее высокая температура брожения, т.к. при этом может настолько ослабиться жизнедеятельность дрожжей, что восстановить их работу может быть и не удастся. В таких случаях необходимо охладить брагу до температуры 20ё22°С и добавить закваски свежих дрожжей. Рис. 7.1. Схема спиртового брожения и дыхания Дальнейшее брожение после добавления новых дрожжей следует проводить при оптимальной температуре. Скорость сбраживания в нормальных условиях пропорциональна концентрации сахаров в браге. Следует учитывать, что скорость сбраживания замедляется при достижении в браге концентрации спирта выше 10ё11 % об. Следовательно, при недостатке сахара в браге, брожение будет проходить медленно, а излишки сахара просто не будут переработаны в спирт. Это приведет к дополнительным потерям сырья, снижению выхода спирта-сырца. При изготовлении спирта-сырца из сахара составляющие компонентов браги должны быть в соотношении: сахар - 1,0; дрожжи 0,1; вода 3,0. Это соотношение может быть приемлемым и при переработке фруктово-ягодного сырья. Следует учитывать сахаристость и влагонасыщенность конкретной смеси. Доза добавляемых дрожжей обычно составляет 25ё30 % к содержанию сахара. Некоторое влияние оказывает и кислотность браги. При низком значении рН (высокой титруемой кислотности) спиртовое брожение замедляется. 7.1. Приготовление браги из зернового сырья и картофеля Самый качественный спирт-сырец получается из зернового сырья. Однако, процесс приготовления браги из зерна имеет свои особенности. Зерно, например, пшеницу, замачивают на несколько дней, проращивают трое суток в теплом месте. Высушивают 12ё14 часов и размалывают на крупу (лучше плющить на вальцах). Полученную крупу нужно затереть теплой водой в соотношении 1: 3. Добавить сахар из расчета 2 кг на 10 кг зерна, 500 г дрожжей и солод. Солода необходимо взять в виде солодового молока из расчета 0,8 ё1,0 л. Полученный затор закрыть, оставить в теплом месте на 10ё15 суток, периодически перемешивая и снимая образующуюся пену. За это время брага хорошо созреет и станет пригодной для отгонки из нее спирта-сырца. Хорошие результаты дает добавление в брагу 1 кг разваренного и размятого гороха и 0,5 л кефира на 30 ё 40 литров. При использовании картофеля его следует тщательно вымыть, зачистить от гнили, плесени и запарить. Если картофель крупный, его следует предварительно разрезать, а после варки растолочь. На 10 кг картофеля добавляется 12 л воды, 0,5 л солодового молока, 0,5 кг сахара и 0,2 кг дрожжей. Хорошо бы в картофельную брагу добавить 1ё1,5 кг разваренной крупы зерновых культур. Замороженный картофель вполне пригоден для переработки на спирт-сырец. Начальная температура запаривания картофеля не должна превышать 65°С, для цельного зерна 90ё100°С, раздробленного - не выше 50°С. Продолжительность запаривания свежего (не мерзлого) картофеля 40ё45 мин, риса, овса, ячменя 45ё60 мин, кукурузы 70ё80 мин. Дальше проводится разваривание этого сырья, в промышленности при 140ё150°С, в домашних условиях - при 100 °С. При переработке гороха на 10 кг зерна добавляют 35ё45 л воды, в которой его разваривают. В эту смесь добавляют 0,5ё1,0 кг дрожжей, 0,5 кг солода и 1 кг сахара-песка. Всю смесь в закрытом виде оставляют на 7ё12 суток, периодически встряхивая (помешивая). Благоприятной для сбраживания является концентрация сахара 10ё18 %. Обычно сбраживают заторы с концентрацией растворенных веществ 16ё18 %, это примерно 13,8ё15,5 % сахаров. Спиртовое брожение в заводских условиях проводят при 29ё32°С и рН 4,5ё5,2. Бродильная способность дрожжей увеличивается с увеличением в заторе азотистых веществ. Начиная с рН 2 размножаться могут только дрожжи, поэтому брагу подкисляют молочной кислотой. Спирт угнетающе действует на дрожжи, начиная с 1,5 % об. При 5 % об. спирта их размножение замедляется сильно, а при накоплении 7ё8 % об. бурное брожение затихает и начинается стадия дображивания. Прекращается сбраживание при 12ё16 % об. алкоголя. Диаграмма периодического спиртового брожения представлена на рис.7.2. Опытные винокуры различают брожение разных типов: пенистое, покровное, волнистое, переливное. Например, для картофеля покровное брожение не является характерным. Оно указывает на слабость дрожжей и в брагу необходимо добавить свежие молодые дрожжи, а иногда сахар или солод. Рис. 7.2. Диаграмма периодического спиртового брожения Пенистое брожение может привести к выплескиванию браги. Для противодействия этому применяют пеногашение: слегка охлаждают и добавляют в небольших количествах растительное масло или старое топленое сало. Через 2ё3 суток нужно довести температуру до оптимальной. Можно также добавить сильно броженое дрожжевое тесто или чистый солод. Окончательно перебродившая брага становится горьковатой на вкус, образование газа и пены прекращается, хотя при встряхивании пузырьки газа со дна будут подниматься. Запах из резкого ставится кисло-сладким, спиртовым. Важно достаточно точно определить момент окончательного созревания браги, чтобы получить качественный спирт-сырец и хороший его выход. При перегонке спирта из перезревшей или недозревшей браги качество его существенно снижается, уменьшается и выход готового продукта. По мере накопления опыта придет и настоящее умение точно определять готовность браги для перегонки. При изготовлении браги из разного сырья для определения ее готовности существуют свои особые признаки, по которым контролируют ход процесса брожения. Меласса или свеклосахарная патока является отходами производства сахара и служит одним из основных видов сырья для получения этилового спирта и других продуктов брожения. Это густая темно-коричневая жидкость плотностью 1350ё1400 кг/м3, которая отделяется в центрифугах при выделении кристаллов сахара и утфеля. В мелассе содержится 48ё52% сахарозы, 05ё3,0% рафинозы и 0,5ё2% инвертного сахара. Отношение содержания сахара к общему содержанию сухих веществ (доброкачественность) мелассы составляет от55 до 62 %. Дрожжами сахароза и инвертный сахар сбраживаются полностью, рафиноза - на 1/3. В мелассе достаточно имеется азотистых соединений, необходимых для питания дрожжей. Содержатся также вредные для жизнедеятельности дрожжей вещества - нитраты, нитриты, фурфурол, соли муравьиной, масляной и щавелевой кислот, продукты карамелизации и гумификации сахара. Таким образом, меласса является сложным по составу сырьем, пригодным для производства спирта. Меласса, получаемая при производстве лактозы на сыродельных заводах, также может быть использована для производства спирта-сырца, но только после гидролиза лактозы ферментом b-галактозидазой или специальными дрожжами, способными сбраживать молочный сахар. 7.2. Получение и размножение дрожжевой закваски К сбраживанию углеводов с образованием этилового спирта приспособлены многие микроорганизмы разных таксонометрических групп. Так в Европе, Северной Америке, Африке спирт получают с помощью дрожжей торула (торулопсис), в Азии - с использованием мукоровых грибов, в странах Южной Америки - применением бактерий Ps. lindneri. Из дрожжей флоры чаще всего используют Kliveromyces fragilis, Kliveromyces lactis, Candida pseudotropsis, Candida intermedia, Torulopsis apherica, Torulopsis candida, Mycotorula lactis, Zygosaccharomyces lactis и другие. Важнейшим действующим началом спиртового брожения являются дрожжи - микроскопические одноклеточные грибы, обитающие на фруктах, ягодах, цветах и в других местах, где есть сахара. Дрожжи, развиваясь в браге, перерабатывают сахара в спирт, который является продуктом их жизнедеятельности. В спиртовом производстве применяют расы верховых дрожжей, обладающих наибольшей энергией брожения, сбраживающие моно- и дисахариды, декстрины и образующие максимальный выход спирта. Культурные дрожжи относятся к семейству сахаромицетов и называются Saccharomyces cerevisiae. Температурный оптимум развития дрожжей 25ё30°С, минимальная температура около 2ё3°С, При снижении температуры развитие дрожжей замедляется, а при повышении (более 30°С) наблюдается ускорение процессов: размножение дрожжей длится всего несколько часов, а при 40°С дрожжи быстро отмирают и в браге остаются недоброженные сахара. При сбраживании плодового и ягодного сырья можно использовать так называемые "дикие" дрожжи, которые имеются в достаточном количестве на этом сырье. В виноградных и плодовых соках встречаются особо спиртоустойчивые виды дрожжей Saccharomyces oviformis, сбраживающие повышенные концентрации сахаров с образование 18% об. спирта. Дрожжи рода Schirosacena romyces, встречающиеся на плодово-ягодном и особенно яблочном сырье крайне нежелательны в производстве, так как некоторые из них вызывают сильное понижение кислотности в соках, расщепляя яблочную кислоту на углекислоту и воду. В случае использования "диких" дрожжей целесообразнее приготовить специальную дрожжевую закваску. Для этого взять спелые, не мытые ягоды винограда, вишни, малины и размять их. На 250 г размятых ягод добавить 100 г сахара и 250 мл воды. Выделившийся сок отделить от мезги, процедить в бутылку через фильтр-сетку и, закрыв ватно-марлевой пробкой, поместить в теплое и темное место на 3ё4 суток. Полученный сок с культурами спиртовых дрожжей и есть закваска. Ее можно использовать вместо заводских заквасочных культур, но конечно эффективнее дрожжевая закваска специально подобранных рас дрожжей биофабрик или спиртзаводов. Срок хранения закваски дрожжей в холодильнике при +10°С составляет 10ё15 суток. В качестве закваски в домашних условиях можно использовать томатную пасту, взяв ее в 2ё3 раза больше. Хорошие результаты дает использование отвара хмеля, охлажденного и заквашенного растертыми в нем шишками этого растения. 7.3. Стадии развития дрожжей Дрожжевые клетки размножаются почкованием, при этом материнская клетка образует почку - отросток, которая вырастает в дочернюю клетку. В среде с хорошими условиями питания, благоприятной реакцией среды быстро образуются новые клетки. При неблагоприятных условиях (нехватке питания, холод, высокая концентрация углеводов или кислот и т.п.) внутри клетки образуются перегородки и клетка расщепляется ими на отдельные споры. Пищевое сырье, подготовленное для брожения, имеет хорошие условия для роста и размножения дрожжей. После введения в брагу закваски дрожжей наблюдается их быстрые количественные и качественные изменения. Количество их возрастает в несколько сотен и даже тысяч раз. Размножение дрожжей проходит в несколько стадий (фаз). На кривой роста можно выделить 4 фазы. в начальной (латентной) фазе, называемой лаг- фазой, наблюдается задержка роста. В этот период дрожжи адаптируются к среде обитания и подготавливаются к размножению. Обычно различают два периода. Период действительного покоя - адаптационный и период начала постепенного размножения. продолжительность лаг-фазы спиртовых дрожжей составляет 1ё1,5 суток. В это время клетки увеличиваются в объеме, удлиняются и начинается рост дочерних клеток. В наступающей следующей - логарифмической фазе скорость размножения дрожжей увеличивается в логарифмической прогрессии. Все клетки активно разлагают углеводы и находятся в браге во взвешенном состоянии. Затем наступает стационарная фаза, когда замедляется размножение дрожжей, причем скорость образования новых клеток равна скорости отмирания старых. В этой фазе общее количество дрожжевых клеток в браге остается примерно постоянным. И, наконец, в фазе затухания снижается общее количество клеток и их активность. Это обычно обусловлено либо уменьшением содержания в браге углеводов, увеличением концентрации спирта (более 12ё14 % об.), либо изменением температуры, кислотности и другими причинами. Отмирающие клетки оседают на дно бродильной емкости, где образуют осадок. В этом осадке под действием собственных ферментов происходит автолиз, т.е. распад составных веществ клеток. При этом разлагаются высокомолекулярные вещества (жир, белки, углеводы, фосфорные и др.) с образованием низкомолекулярных продуктов распада, в том числе этилового спирта. В процессе брожения, наряду с образованием этилового спирта, одновременно происходит нежелательное его химическое окисление и образование продуктов, вредных для здоровья. Это могут быть уксусный альдегид (СН3СООН), образующийся при окислении спирта кислородом воздуха, метан (СН3ОН), уксусная кислота (СН3 - СО - ОН) и некоторые другие. Содержание посторонних продуктов в браге, а следовательно, в спирте-сырце, можно значительно снизить, ограничив доступ воздуха во время брожения (установка водяного затвора). Другим способом является увеличение скорости сбраживания за счет внесения в брагу сахара-песка, т.е. повышением концентрации сахара в браге до 15ё20 %. Оптимальное для спиртовых дрожжей содержание сахаров в браге 18ё20%; наиболее сильные расы могут сбродить до 26 % сахаров, при этом образуется 15,5ё16 % об. спирта. При высоких концентрациях сахаров в браге (30ё40 %) процессы размножения дрожжей и брожения замедляются. Однако дополнительное внесение сахара отрицательно сказывается на себестоимости спирта-сырца. На качество и выход готового спирта-сырца значительное влияние оказывают технологические режимы получения готового продукта при отгонке спирта из браги. 8. ПЕРЕГОНКА СПИРТА. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ Технологическая операция выделения этилового спирта путем нагрева перебродившей браги до температуры кипения спиртосодержащей смеси с последующей конденсацией паров спирта путем их охлаждения называется перегонкой. Процесс перегонки (дистилляции) жидких смесей основан на том, что составляющие смесь жидкости обладают разной летучестью, т.к. имеют разную упругость паров. Для перегонки браги и частичной очистки спирта-сырца используют перегоные аппараты различных конструкций. В промышленности широко распространены ректификационные колонны. Перегонка является сложным процессом и требует строго соблюдения температурного режима, противопожарной техники и техники безопасности. При простой перегонке в кубовом аппарате нельзя сразу получить чистый этиловый спирт. Он всегда будет содержать различные примеси - другие спирты, альдегиды, сложные эфиры, летучие кислоты, которые образуются в браге. В зависимости от температуры кипения все примеси можно разделить на две группы: низкокипящие - с температурой кипения ниже, чем у этилового спирта и высококипящие - с температурой кипения выше 78,3°С. На рис. 8.1 показано графическое изображение процесса перегонки. Кривая перегонки здесь несколько идеализирована, т.к. в реальных условиях перегонки строгое соблюдение температурного режима затруднительно, а часто и не возможно. Обращаем внимание на ключевые точки процесса перегонки. Точка 1 на кривой перегонки соответствует температуре кипения легких примесей, содержавшихся в браге (t = 65ё68°С). Точка 2 соответствует температуре кипения этилового спирта (t = 78,3°С). При температуре смеси выше 85°С (точка 3) начинается интенсивное выделение тяжелых фракций - сивушных масел. До точки 1 брагу нагревать следует быстро, так эффективнее работа перегонного аппарата. Рис. 8.1. Кривая процесса перегонки спирта-сырца При достижении температуры 65ё68°С начинается выделение легких составляющих. Получаемый при этой фазе спирт ("самогон - первач") - наиболее ядовит и не пригоден даже для наружного применения. Начало испарения (точку 1) легко определить, замеряя термометром температуру браги в камере испарителя. в появляющейся из конденсатора жидкости слышен легкий спиртовый запах, а на стенках холодильника конденсируется влага - "отпотевание". Наиболее ответственным является температурный переход к точке 2, т.к. требуется резкое уменьшение скорости нагрева во избежание возможного выброса браги. С точки 2 начинается основной процесс перегонки спирта. В процессе перегонки конденсация спирта в браге постепенно снижается, что приводит к непроизвольному повышению температуры ее кипения. Для получения спирта-сырца высокого качества необходимо строгое соблюдение температуры браги в пределах 78ё83°С в течение всего основного периода перегонки, до точки 3. В этой точке содержание спирта в браге минимально. Для извлечения остатков спирта придется повысить температуру браги, что неизбежно приводит к интенсивному испарению "хвостовых" фракций - сивушных масел. Спирт-сырец этой заключительной стадии перегонки, начиная с точки 3 (температура 85°С и выше), предпочтительнее собрать в отдельную емкость для использования на технические нужды. Таким образом, оптимальным режимом перегонки являются температуры браги 78,3ё83°С. При повышении температуры кипения браги выше 85°С перегонку следует прекратить. Оценить этот момент можно по способности смоченной бумажки к возгоранию в пламени. Пока смоченная спиртом-сырцом бумажка горит синим пламенем, перегонку еще можно продолжать. Прекращение воспламенения смоченной спиртом-сырцом бумажки указывает на малую концентрацию этилового спирта и на преобладание сивушных масел. На рис 8.2 показаны кривые зависимости содержания алкоголя, алкогольных и водяных паров в испарителе при нагревании браги. Рис. 8.2. Кривые изменения содержания алкогольных и водяных паров в испарителе в зависимости от температуры. Получаемый таким образом спирт называется спирт-сырец, а полученный в бытовых условиях - самогон. Крепость спирта-сырца должна быть не менее 88 %. В этом спирте, наряду с этиловым спиртом, содержатся также другие химические вещества - кислоты, сивушные масла, альдегиды, эфиры. Общее содержание примесей составляет 0,3ё0,4 %. Даже ничтожное количество этих примесей ухудшает вкусовые качества спирта-сырца, придает неприятный запах, а главное, они ядовиты для человеческого организма. Степень вредности примесей по сравнению с чистым этиловым спиртом приведена в табл. 8.1. Таблица 8.1. - Степень вредности нежелательных примесей в спирте-сырце Название вещества Показатели вредности Пропиловый спирт 3,5 Изобутиловый спирт 8 Уксусный альдегид 10 Изоамиловый спирт 19 Фурфурол 83 Количество низкокипящих примесей незначительно и изменяется в зависимости от вида и состава перегоняемой браги и способа перегонки. Это головные примеси. Хвостовые примеси (сивушные масла), кипящие при более высокой температуре, чем этиловый спирт, представлены высшими спиртами. Многие из них обладают резким запахом и едким вкусом. Поэтому их присутствие в спирте-сырце понижает его качество. Кроме спиртов перегоняются также альдегиды: муравьиный, уксусный, а из высших альдегидов - фурфурол. Он образуется при кипячении пентоз и пентозанов с разбавленными кислотами. В отгон переходят также летучие кислоты: уксусная, масляная, молочная и сложные эфиры. Это, прежде всего, уксуснокислый эфир. Этиловый спирт кипит при 78,3°С и давлении 760 мм. рт. ст., а температура водно-спиртовой жидкости тем ближе к 100ё2°С, чем больше относительное содержание в смеси воды. Так как спирт испаряется быстрее, чем вода, таким образом, перегоняемая брага по своему составу постепенно приближается к воде. Для характеристики перегонки особое значение имеет соотношение между содержанием спирта в водно-спиртовых смесях, таким образом, точкой кипения этих смесей и содержанием спирта в парах, выделяющихся при кипении. В табл. 8.2 приведены данные крепости спирта-сырца, полученного однократной перегонкой водно-спиртовой смеси. Таблица 8.2. - Зависимость содержания спирта-сырца в парах от содержания спирта в кипящей жидкости Содержание спирта в кипящей жидкости , % об. Содержание спирта в конденсированных парах, % об. Коэффициент укрепления 40 78,8 1,97 30 75,8 2,53 20 69,3 3,46 10 54,1 5,41 5 37,9 7,58 2 19,1 9,55 1 10,8 10,80 Таким образом, при постепенном уменьшении содержания спирта в браге, образуемые пары будут все более и более обедняться спиртом. Наибольшая спиртуозность получаемого дистиллята достигается в начальный период перегонки. Выход спирта-сырца различают теоретический и практический. Его находят из уравнения гидролиза и уравнения реакции спиртового брожения. Теоретический выход спирта из 100 массовых частей крахмала составляет 56,81кг. Разделив на плотность спирта при 20°С (d = 0,78927), получаем 71,986 л. Из 100 массовых частей глюкозы, фруктозы - 51,138 кг или 64,79 л. |
|
|
Этот сайт посвящается великому человеку, моему отцу - Оноприйко Алексею Владимировичу. Светлая память тебе, Папа! |
|
Copyright © 2008-2024 "Defender`s Lab" Публикование материалов сайта разрешается с указанием ссылки! |
|
design by "koZяka" Страница собрана за 0.013 сек. |