Спиртовая промышленность

Приготовление дрожжей на спирт

Способы ведения дрожжей

Для сбраживания осахаренной массы при переработке зернокартофельного сырья применяют дрожжи Saccharomyces cerevisiae рассы XII, II, М. Дрожжи в начале производственного сезона размножают по методу чистой культуры по схеме: пробирка → 0,5-1 л колба → 5 л колба → маточник дрожжанка.

Аппараты чистых культур на заводах, перерабатывающих хлебно-картофельное сырье, не применяют, так как для них требуется фильтрованное сусло без осадков, получение которого затруднительно. При установившейся работе завода размножают дрожжи по методу естественной чистой культуры.

В качестве сусла для размножения дрожжей пользуются осахаренной массой. На некоторых заводах добавляют зеленый солод как источник витаминов и азотистых веществ. Для подавления посторонних микроорганизмов сусло подкисляют серной или молочной кислотой. Размножение дрожжей в осахаренной массе проводят при значениях pH 3,8-4,0, при данном pH дрожжи хорошо размножаются, а посторонние микроорганизмы не размножаются. В зависимости от того, какой кислотой подкисляют сусло, различают сернокислые и молочнокислые дрожжи. Молочную кислоту получают молочнокислым закисанием молочно-кислыми бактериями. Применение молочнокислых дрожжей требует некоторого расхода сахара на образование молочной кислоты, что снижает выход спирта. Поэтому в настоящее время в большинстве случаев используют сернокислые дрожжи. Температура при размножении дрожжей 28-30°С.

Размножение дрожжей хлебно-картофельного производства производится периодическим и полунепрерывным способом. Успешно применяют в качестве зрелых дрожжей отъемы бродящей массы.

Периодический способ размножения дрожжей. Сернокислые дрожжи

В дрожжанку перекачивают отъем осахаренной массы.

При периодическом способе осахаривания отъем отбирают из осахаривателя при 30°С, при непрерывном осахаривании — после теплообменника. Отъем осахаренной массы подкисляют серной кислотой до кислотности 0,7-0,8° при зерновом сусле и до 0,8-0,9° при картофельном. Затем тщательно перемешивают, вносят в сусло дрожжевую матку в количестве 10% от объема сусла, охлаждают до начальной температуры брожения 17-18°С и оставляют дрожжи для размножения. Вовремя размножения дрожжей температура не должна превышать 30°С. Дрожжи считают зрелыми при отброде равном 1/3 от первоначальной концентрации, т .е . 5-5,5° по сахарометру. При этом отбирают 10% дрожжевой матки, а остальные дрожжи передают в осахариватель (при периодической схеме) или в бродильный чан (при полунепрерывной или непрерывной схеме). Длительность размножения дрожжей составляет 20 ч.

Количество серной кислоты, необходимое для подкисления дрожжевого сусла, рассчитывают по формуле:

где К - количество кислоты в л, необходимое для подкисления; а - конечная кислотность дрожжевого сусла, граб; b - начальная кислотность сусла, граб; V - объем подкисляемого сусла, л; С -содержание серной кислоты, расходуемой на подкисление, кг/л; 0,00245 -постоянный коэффициент, выведенный из соотношения при переводе градусов кислотности в килограммы серной кислоты.
где К — количество кислоты в л, необходимое для подкисления;
а — конечная кислотность дрожжевого сусла, граб;
b — начальная кислотность сусла, граб;
V — объем подкисляемого сусла, л;
С -содержание серной кислоты, расходуемой на подкисление, кг/л;
0,00245 -постоянный коэффициент, выведенный из соотношения при переводе градусов кислотности в килограммы серной кислоты.

Молочнокислые дрожжи

Для приготовления дрожжей в дрожжанку перекачивают отъем осахаренной массы при 57-58°С, охлаждают до 50-51 °С и вносят матку молочнокислых бактерий в количестве 2-3 % от объема сусла. Происходит молочнокислое закисание, т.е. превращение сахара в молочную кислоту, кислотность постепенно увеличивается. Процесс закисания ведут при 50-51 °С до получения кислотности 2,0 — 2,2° для картофельного и 1,7-2,0° для зернового сусла. Затем отбирают молочнокислую матку в количестве 10% от объема сусла, сусло для стерилизации нагревают до 75°С и выдерживают при этой температуре 30 мин, затем охлаждают до 30°С, вносят дрожжевую матку в количестве 10% от объема сусла и все дальнейшие операции проводят как и при размножении сернокислых дрожжей. Общая длительность молочнокислого закисания 30 ч.

Полунепрерывный способ размножения дрожжей

Для работы по этому способу дрожжевое отделение оборудуют пастеризатором и двумя механизированными дрожжанками (рисунок 1 и 2).

Для начала ведения производственного процесса дрожжи размножают в дрожжанках периодическим способом. Затем в свободную дрожжанку вводят 25-30% зрелых дрожжей — от общего объема, доливают осахаренной массой и подкисляют серной кислотой до кислотности 0,65-0,8°. Дрожжи размножают в течение 6-8 ч при 28°С, при этом они отбраживают до 4-4,5° по сахарометру. Половину объема зрелых дрожжей из каждой дрожжанки передают в очередной заливаемый бродильный чан, а дрожжанку вновь заливают осахаренной массой, подкисляют и повторяют процесс размножения дрожжей. Производительность при этом способе увеличивается.

1 - корпус; 2 - мешалка; 3 - змеевик для воды; 4 - змеевик для пара; 5 - привод мешалки; 6 - днище; 7 - крышка Рисунок 1 - Механизированная дрожжанка
1 — корпус; 2 — мешалка; 3 — змеевик для воды; 4 — змеевик для пара; 5 — привод мешалки; 6 — днище; 7 — крышка
Рисунок 1 — Механизированная дрожжанка

Использование отъема бродящего сусла в качестве зрелых дрожжей

Для упрощения работы по приготовлению дрожжей Я.К. Орловским предложено в качестве дрожжей применять отъемы бражки. Через 16-18 ч после залива бродильного чана при отброде 9-11° (по сахарометру) производят отъем бражки в количестве, равном 6-8% емкости бродильного чана, и перекачивают насосом в дрожжанку. В дрожжанке отъем подкисляют серной кислотой д о кислотности 0,75-0,8°. Отъем подвергается предварительному брожению в течение 5-6 ч при 26-28°С до отброда 5-5,5° по сахарометру. Подготовленные дрожжи спускают в очередной бродильный чан, куда поступает одновременно и осахаренная масса.

Использование отъемов бродящей массы в качестве дрожжей не ухудшает качества брожения и значительно упрощает процесс приготовления дрожжей.

Приготовление дрожжей без солодового питания

Добавление солода в дрожжевое сусло в качестве источника азотистого питания считалось необходимым, несмотря на то. что в сусле содержится достаточное количество аминного азота. Без добавления солодового питания через некоторое время размер дрожжевых клеток уменьшается и уменьшается их количество. Причиной являлось то, что при пастеризации сусла до 85°С разрушается значительное количество витаминов и других стимуляторов роста, которые вносятся с солодом в осахариватель.

При исключении пастеризации дрожжевого сусла перед подкислением и при температуре пастеризации не выше 70°С зрелые дрожжи получаются нормальными без дополнительного солодового питания. Этот способ позволяет снизить потери крахмала (сокращение расхода солода на 10-15%), дает экономию пара на нагрев и воды на расхолодку дрожжевого сусла.

Работа дрожжевого отделения и санитарные правила

Дрожжевое отделение оборудуется механизированными дрожжанками (рисунок 1).

1 - пастеризатор; 2 - дрожжанки; 3 - краны Рисунок 2 - Схема полунепрерывного способа ведения дрожжей
1 — пастеризатор; 2 — дрожжанки; 3 — краны
Рисунок 2 — Схема полунепрерывного способа ведения дрожжей

Дрожжанка представляет собой цилиндрический сосуд с плоской крышкой и коническим днищем. В ней производятся все операции по приготовлению дрожжей (осахариванию, подкислению, стерилизации и размножению дрожжей). Дрожжанка оборудуется двумя змеевиками: один для воды, другой для пара и мешалкой, что позволяет нагревать и охлаждать сусло и поддерживать необходимую температуру при размножении дрожжей.

Для приготовления молочнокислых бактерий устанавливаются два цилиндрических сосуда (маточника) со змеевиком и крышкой емкостью 20-50 дал в зависимости от размера дрожжанок. Полезный объем дрожжанок должен быть равен объему зрелых дрожжей, сливаемых в бродильный чан из расчета 8-12% по объему. Количество дрожжанок определяется принятой схемой приготовления дрожжей. Наибольшее количество дрожжанок требуется при ведении молочнокислых дрожжей и трехсуточном брожении. В этом случае заливается три бродильных чана в сутки, так как для каждого бродильного чана ставится одна дрожжанка, для приготовления дрожжей требуется двое суток, то дрожжевое отделение оборудуется 6 дрожжанками, одним маточником для дрожжей и одним — для молочнокислых бактерий.

Заполнение дрожжанок суслом, подготовка его к размножению дрожжей ведется строго по графику заполнения бродильных чанов. Наиболее здоровые и активные дрожжи получаются при постоянном соблюдении режима. При ведении сернокислых (односуточных) дрожжей количество дрожжанок сокращается до 4, соответственно сокращаются и другие расходы (пар, вода и др.), но при этом качество спирта несколько ухудшается, что не всегда окупает получаемую экономию.

В дрожжевом отделении требуется постоянное поддержание чистоты для ликвидации опасности заражения дрожжей вредными микроорганизмами. Стены и потолки белят гашеной известью с 3% медного купороса не реже одного раза в две недели. Стены на уровне 1,5 м от пола облицовывают метлахской плиткой и промывают дезинфицирующими растворами ежедневно.

Дрожжанки после каждого спуска дрожжей и после длительного перерыва в работе дезинфицируют хлорной известью, пропаривают паром, доводя температуру до 100°С.

При непрерывных процессах брожения дрожжевые отделения также переводятся на непрерывный способ приготовления дрожжей. Однако основные требования микробиологии и санитарии остаются прежними. В непрерывном потоке дрожжевые клетки находятся в условиях постоянной концентрации среды, кислотности и температуры, что способствует более активной их жизнедеятельности.