Оцукрювання розвареної маси
Мета оцукрювання - гідроліз крохмалю та інших складових частин сировини за допомогою ферментів оцукрювальних матеріалів та отримання оцукровеного сусла.Осахаривающими матеріалами є свіжопророслий солод або мікробні ферментні препарати.
Солодзастосовують у вигляді солодового молока. Для його отримання використовують солод свіжопророслий з ячменю, жита, пшениці, проса і вівса. Використовують тільки суміш солодів: 50% ячмінного (пшеничного або житнього), 25% просяного, 25% вівсяного або 50% ячмінного (пшеничного, житнього), 50% просяного (або вівсяного). Це з тим, що різні зернові культури дають солод із різною активністю ферментів, зокрема амилолитических. Солод лише з однієї культури не містить усіх необхідних ферментів (α-амілази, β-амілази, декстринази) для повного гідролізу крохмалю.
Приготування солодового молока : свіжопророслий солод миють холодною водою, дезінфікують хлорним вапном або формаліном протягом 20 хв, подрібнюють на дискових або вальцевих дробарках. Потім змішують з водою у співвідношенні 1:4-1:5, додатково обробляють розчином формаліну, витримують 20-30 хв і передають на оцукрювання.
Витрати солоду визначають за активністю амілолітичних (АС) або декстринолітичних (ДС) ферментів. Для оцукрювання 1 т крохмалю сировини необхідно 700 од. АС або 6000 од. ДС.
Мікробні ферментні препаративикористовують неочищені чи технічні, оскільки високоочищені дуже дорогі та його застосування економічно невигідно. В основному застосовують препарати, що містять переважно α-амілазу: Амілосубтілін Г3х, Глюкоаваморін Гх, Амілоризін Пх, Амілодіастатін Гх та ін.
Використання ферментних препаратів - прогресивний спосіб оцукрювання, тому що виключаються втрати сухих.речовин сировини на пророщування, не потрібно при спиртзаводах будувати солодовні, ферментні препарати можна отримувати на спеціалізованих біохімічних заводах. Шляхом змішування ферментних препаратів, що мають різні групи ферментів, можлива регуляція вуглеводного та азотистого складу сусла.
Підготовка ферментних препаратів : глибинну культуру цвілевих грибів або бактерій дезінфікують формаліном; суху поверхневу культуру змішують із водою температурою 28-30 ºС у співвідношенні 1:1. Потім її ретельно подрібнюють на дробарках, додають воду в кількості 3-4 дм 3 на 1 кг препарату, дезінфікують розчином формаліну, витримують 25-30 хв і направляють на оцукрювання.
Витрата поверхневої культури – 5 % до маси крохмалю розвареної маси.
Можна використовувати суміш сухої культури ферментних препаратів та солоду. Їх разом подрібнюють і готують суспензію на кшталт солодового молока.
При оцукрювання крохмалю в спиртовому виробництві необхідно досягти повного його гідролізу до цукрів, що зброджуються. На практиціоцукрювання протікає на кільках технологічнихстадіях :
- при розварюванні сировини;
- при оцукрювання при оптимальній температурі для дії ферментів;
- при бродінні (температура сприятлива для життєдіяльності дріжджів, але з ферментів).
При розварюванніпід дією бактеріальної α-амілази гідроліз крохмалю незначний, утворюються, головним чином, декстрини.
На стадії оцукрюванняутворюється максимальна кількість цукрів, що зброджуються. Крохмаль гідролізується на 70-75% до глюкози та мальтози та 25-30% граничних декстринів. Причому якщо використовується як оцукрюючий матеріал солод, то утворюється 71-76% мальтози і 24-29%глюкози від суми цукрів, що зброджуються; якщо застосовують ферментні препарати, то 14-21% мальтози та 79-80% глюкози.
Некрохмальні полісахариди під дією ферментів солоду майже не гідролізуються, ферментними препаратами гідролізуються в незначній мірі, що є позитивним, так як зростає кількість цукрів, що зброджуються.
При оцукрювання гідролізуються також білки під дією протеолітичних ферментів до пептонів, поліпептидів амінокислот (необхідні для харчування дріжджів). Причому солод при гідролізі дає більше амінокислот, ніж ферментні препарати
Граничні декстрини доосахариваются до мальтози в процесі бродіння декстриназою солоду або глюкоамілазою ферментних препаратів.
На швидкість оцукрювання крохмалю впливають температура та рН середовища. Оптимальна температура для дії амілази солоду на 2% розчин картопляного крохмалю становить 53-58 ºС. Однак для клейстеризації нерозчиненого крохмалю, що вноситься з солодом, та стерилізації замісу необхідна більш висока температура. За таких температур (понад 56 ºС) амілаза інактивується, але повільно. Тому оцукрювання проводять при температурі 60-62 ºС. Ця температура хоч і вища за оптимальну, але присутні в заторі захисні речовини (цукри, декстрини, пептиди) оберігають амілазу від інактивації.
Оцукрювання розвареної маси здійснюють безперервним, рідше періодичним способами.
Незалежно від способу,зацукровуванняпередбачає наступніоперації :
- охолодження розвареної маси до температури оцукрювання;
- змішування з цукроючими матеріалами;
- Охолодження сусла до температури «складки», тобто. початкової температури бродіння;
- перекачування сусла в дріжджове та бродильневідділення заводу.
При періодичному оцукрювання всі операції, крім останньої, виконуються в одному апараті (заторному чані).При безперервному - в окремих апаратах, що встановлюються послідовно, або в одному апараті, в якому відбувається виконання кількох операцій.
Періодичний спосіб проводиться в осахарювачі - заторному чані чашоподібної форми з мішалкою для перемішування та змійовиком для охолодження. В оцукрівник набирають 5% від усієї кількості цукристого матеріалу і холодну воду, щоб вона покрила лопаті мішалки. Включають мішалку і швидко видмухують з паросепаратора розварену масу. Коли температура досягне 75-80 ºС, у змійовик пускають воду. Масу охолоджують до температури 62-63 ºС, додають решту осахаривающего матеріалу, перемішують 5 хв і оцукрюють при відключеній мішалці 15-20 хв. Кінець оцукрювання визначають по йодній пробі. Потім мішалку включають, змійовик подають холодну воду і охолоджують сусло до температури 29-30 ºС.
Безперервне оцукрювання. Існує кілька способів. Найбільш простий -одноступінчасте оцукрювання. Проводять в оцукрівнику __ циліндричної ємності зі сферичним або конічним днищем, мішалкою, регулятором рівня та змійовиком для охолодження. В оцукрівник подають воду і частину осахаривающего матеріалу. Потім паросепаратора надходить розварена маса, яку охолоджують до температури 65 ºС. Вносять залишок, що залишилася, цукроючого матеріалу. Температура у своїй знижується до 57-58 ºС. Оцукрюють 20-25 хв і потім в апарат безперервно подають розварену масу і оцукрювальні матеріали і безперервно відводять оцукровене сусло. Сусло охолоджують до температури «складки» в теплообміннику типу труба в трубі.
Двоступінчасте оцукрювання. Розварена сировина з паросепаратора безперервно надходить в оцукрівник першого ступеня, куди вводять 30% від кількості осахаривающих матеріалів. Температура 60-61 ºС, тривалість 10 хв. Конструкція оцукрівника аналогічна апарату в одноступінчастому способі.
Потім насосом затор перекачують в осахаріватель другого ступеня, що є кілька труб довжиною 5-6 м, з'єднаних на кінцях між собою «калачами». Вводять решту (70%) оцукрювальних матеріалів. Температура 57-58 ºС, тривалість 2-5 хв. Сусло охолоджують так само, як у попередньому способі.
Оцукрювання (як одно-, так і двоступінчасте) може проводитися з одно- або двоступінчастимвакуум-охолодженням. Сутність вакуум-охолодження полягає в тому, що при розрядженні (0,08 МПа) відбувається самовипаровування води, в результаті чого температура маси майже миттєво знижується від 104-105 ºС до відповідного створюваного розрядження (62-63 ºС).
При одноступеневому охолодженні розварену масу охолоджують у вакуум-випарювальній камері, а осахаренное сусло в теплообміннику. Придвоступінчастому вакуум-охолодженніі розварену масу, і отримане сусло охолоджують у вакуум-випарних камерах.
Оцукроване сусло повинно мати такіпоказники :
Повнота оцукрюваннявизначається по йодній пробі. При використанні в якості цукору солодового молока колір розчину йоду з краплею фільтрату не повинен змінюватися. Червоний колір свідчить про наявність в суслі декстринів, синьо-фіолетовий – про присутність нецукрового крохмалю. Застосування ферментних препаратів для оцукрювання може залишати забарвлення фільтрату з йодом світло-коричневим.
Зміст сухихречовин - 16-18%, в т.ч. 13-15% - цукру, що зброджується.
Доброякісність- відношення загальної кількості вуглеводів, що містяться в суслі зброджуються до загальної суми розчинних сухих речовин, виражене у відсотках. Доброякісність має бути в межах 76-78%.
Кислотністьвиражають у градусах кислотності. 1º кислотності відповідає 1 см 3 розчину NаОН концентрацією 1 моль/дм 3 витраченого на нейтралізацію 20 см 3 розчину (сусла, бражки). Кислотність має бути в межах 0,2-0,3º, що відповідає рН 4,9-5,6. Кислотність сусла менше 0,2 º може призвести до розвитку сторонньої мікрофлори, вище 0,4 º - до інактивації ферментів.