125573 (Технологические расчеты в бродильных производствах), страница 10

Рассчитать массу зерна, необходимого для получения 100 кг солода, состоящего из 70% ячменя и 30% проса. Влажности исходного зерна и свежепроросшего солода представлены в таблице 11. Какое количество разваренной массы может быть осахарено этим солодом, если расход соло­дового молока 20%, а соотношение солод:вода в солодовом молоке равно 1:5?

Таблица 11. Влажность зерна и солода, %

Решение. В 100 кг смешанного солода содержится 70 кг ячмен­ного и 30 кг просяного солода. При влажности свежепро­росшего ячменного солода 46% массу сухих веществ в нем определим по формуле

кг, (51)

где М_яс — масса ячменного солода, кг; W_яс — 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 : 342,20,95.

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