Главная | Обратная связь

БЕЗПЕРЕРВНО-ПРОТОЧНИЙ СПОСІБ

Розвиток техніки бродильних виробництв ще наприкінці XIX сторіччя поста­вив на чергу вирішення проблеми безперервного спиртового бродіння. У 1899 році був запропонований спосіб безперервного оцукрювання і зброджування сусла з до­помогою мукорових грибів (спосіб Аміло), у 1903 р. французькі фірми Гільом, Егр і Гранже пропонують безперервний спосіб зброджування дифузійних соків цукрового буряка. У 1909 р. професор Томського технологічного інституту С.В. Лєбєдєв висунув проблему безперервного спиртового бродіння і у наступних працях у 1915 р. дав теоретичне обґрунтування способу безперервного бродіння. Продовжили ці дослідження по безперервному зброджуванню мелясного сусла Д.М. Климовський, І.Ф. Гладких.

Неодноразові спроби ряду авторів здійснити безперервне спиртове бродіння у виробництві спирту з крохмалевмісної сировини закінчувалися невдачами. Аналіз причин цих невдач показав, що вирішальне значення при цьому має наростання кислотності, яке викликане тим, що із свіжопророслим солодом заноситься велика цільність кислототворних бактерій, які швидко адаптуються до умов середовища. Підвищення кислотності бражки супроводжується частковим інактивуванням фер­ментів, погіршенням зброджуванням цукрів і відповідним зниженням виходу спирту з тонни переробленого крохмалю. Успішне вирішення проблеми безперервного зброджування крохмалевмісної сировини може бути лише за умови пригнічення біологічної інфекції, яка виникає у бродильній батареї. Використання як засобу захисту проти сторонньої мікрофлори сірчаної і соляної кислот (у випадку переробки буря­кової меляси і дифузійних соків) непринятне, тому що із збільшенням кислотності бражки ферменти частково інактивуються і вихід спирту знижується. Тому безпе­рервні способи зброджування сусла не знайшли розповсюдження у виробництві спирту з крохмалевмісної сировини.

Суть цього способу полягає у безперервному притоці сусла і додаванні дріж­джів у головний бродильний апарат бродильної батареї з декількох поступово з^,єднаних апаратів і відтоку зрілої бражки з останнього бродильного апарата на перегонку.

У 1953 році В.Л.Яровенко провів досліди з вивчення характеру переміщення рідини у безперервному потоці, які показали нерівномірність переміщення сусла у батареї бродильних апаратів. Так, за один оберт головного апарата, тобто за одну зміну об'єму сусла, у ньому залишається біля 36% первинного (старого) сусла і така ж кількість доданого (нового) сусла виноситься з апарата. Із збільшенням чи­сла обертів кількість затриманого сусла зменшується.

Із збільшенням числа обертів і порядкового номера апарата у батареї зростає тривалість затримки "старого" сусла, а разом з цим і розвиток сторонніх мікроорга­нізмів, головним чином молочнокислих бактерій.

Повне випорожнення першого бродильного апарата від залишків "старого" сусла настає через 6-7 обертів (один оберт займає 6-7 год.) і шостий апарат батареї повністю звільнюється від "старої" бражки лише через 14 обертів. Поступово ство­рюється осередок інфекції, який неминуче веде спочатку до понаднормативного наростання кислотності, а потім до повного припинення бродіння. Це поглиблю­ється ще дуже обмеженою кількістю виробничих дріжджів (8-15%), яку використо­вують при періодичному способі зброджування. При русі бражки з одного апарата в інший виникає нерівномірний розподіл швидкостей, внаслідок чого бражка за­тримується біля стінок труб і апаратів, що сприяє розмноженню інфекції.

В.Л.Яровенко довів, що розмноження сторонньої мікрофлори починається у бражці у головному бродильному апараті і розповсюджується за потоком у наступні апарати батареї. Внаслідок розвитку інфекції особливо сильно підвищується кислотність бражки в останніх апаратах, тому що у них відбувається найбільша затримка бражки. Потоком свіжого сусла мікрофлора вимивається лише частково, значна кількість залишається в останніх апаратах.

Періодичне зброджування сусла має ту перевагу, що воно суворо обмежене у часі і від початку до кінця проводиться в одному апараті, який після завершення циклу стерилізують парою. При безперервно-проточному бродінні у кожному з апа­ратів відбувається лише частина загального процесу, тривалість якого теоретично не обмежена. Тому запропоновано проводити профілактичну стерилізацію броди­льних апаратів послідовно - від головного до останнього через певні проміжки часу. При цьому велике значення має тривалість перебування бражки у апаратах, кількість дріжджових клітин, швидкість притоку середовища, рН, температура.

Удосконалена апаратурно-технологічна схема безперервного зброджування сусла розроблена ВНДІПрБ (рис.8.3). Схема складається з двох дріжджогенераторів 1, двох розброджувачів 2, двох головних бродильних апаратів 3 і 6-8 доброджувачів 4.

Засівні дріжджі розмножують у дріжджогенераторі. У нього подають з оцукрювача сусло з температурою 55-58° С, нагрівають його через поверхню теплообміну до 75-80° С, 2 год пастеризують, а потім охолоджують водою, яку подають у охолоджуючу сорочку, до 30° С. В охолоджене середовище засівають чисту культу­ру дріжджів, перемішують їх, охолоджують до 22° С і залишають на бродіння. Че­рез 20-24 год. дріжджі передають у розброджувач. Об'єм дріжджів у дріжджогене­раторі повинен становити 1-1,5% від об'єму середовища у головному бродильному апараті. Процес ведуть, минаючи стадію розмноження дріжджів у дріжджанках, тому вони схемою не передбачені. Маточні дріжджі спускають у розброджувач при видимому вмісті сухих речовин 5-6%.

Рис. 8.3 Апаратурно-технологічна схема безперервного зброджування сусла

Одночасно з надходженням дріжджів у розброджувач подають охолоджене у теплообміннику сусло. Після заповнення розброджувача середовище у ньому підкислюють сірчаною кислотою до 0,4-0,5 град, і залишають на бродіння на 22-24 год. При видимому вмісті сухих речовин 5-6% і накопиченні дріжджових клітин 90-100 млн/мл дріжджі спрямовують у головний бродильний апарат, куди одночасно подають охолоджене сусло. Робочий об'єм розброджувача приймають рівним 40% від об'єму головного бродильного апарата.

У головному бродильному апараті відбувається головне бродіння, концентрація у ньому дріжджових клітин підтримується на рівні 90-120 млн/мл, що досягається підвищеною кількістю засівних виробничих дріжджів до об'єму головного бродильного апарата і підтриманням у ньому рівних значень швидкості розведення середовища і питомої швидкості росту дріжджів. Бражка послідовно заповнює всі бродильні апарати батареї, переміщуючись між ними зверху донизу, а в апаратах - знизу догори. Завдяки цьому напрями осадження дріжджів, дробини і руху бражки у бродильних апаратах зустрічні, що запобігає осадженню дріжджів і дробини. Бро­діння здійснюється дріжджами, які розмножуються по всій масі бражки, яка пере­мішується діоксидом вуглецю, що виділяється. Процес відбувається під тиском 0,01 МПа. Головні апарати на 1 м вищі доброджувачів.

Для забезпечення безперервності бродіння сусло надходить у два головні бродильні апарати, під час стерилізації першого батарея живиться через другий. Якщо приплив сусла здійснювати паралельно у два бродильні апарати, зменшується винесення дріжджів і збільшується кількість їх у головних бродильних апа­ратах (D=0,06-0,08 год^-1). D збільшується у два рази при надходженні сусла в один апарат.