Переработка ячменя по типовым схемам для получения спирта

Переработка ячменяРежимы переработки таких зерно­вых культур, как ячмень (овес) и рожь (пшеница), по типовым схемам непрерывного разваривания практи­чески одинаковы. Особенности свя­заны с трудностями, возникающими из-за высокой пленчатости ячменя (овса), вязкости сусла, приготовлен­ного из ржи, а также с ненормальностями, обусловленными переработ­кой некачественного сырья, напри­мер щуплой недозревшей пшеницы, ржи с низким содержанием крахма­ла и повышенным — некрахмалистых веществ, способствующих пенообразованию белков.

Какие условия необходимо создать для подготовки смеси

Поскольку на спиртзаводах по техническим условиям не производят обрушивание, то для исключения забивания шелухой аппаратов смесь предварительно измельчают. Например, в экстре­мальных условиях (при максимуме со­держания пленок в овсе и ячмене 18%) количество измельченного, предвари­тельно обрушенного ячменя и овса не должно превышать соответственно 28,1 и 17,8%, считая по массе на один бродильный чан. В связи с этим при переработке пленчатого зерна на за­воде должен быть определенный запас бескожурного сырья.

Если в процессе ферментативной и ферментативно-тепловой обработки вязкость в аппаратах повышается, то для устранения затруднений при пе­ретоке и перекачивании массы допус­кают локальный кратковременный ввод термостабильной альфа-амилазы в трубопровод перед насосом — в пере­мешиваемую или перетекающую мас­су. Общий расход альфа-амилазы мо­жет быть увеличен до 0,7-0,8 ед АС/г условного крахмала.

Особое внимание – качеству кукурузы и эффективности обработки

Гидролизованную массу для стери­лизации перекачивают насосом через контактную головку в трубчатый стери­лизатор, где выдерживают 3-5 мин при температуре 105-125С. В зависимости от качества кукурузы и эффективно­сти ее ферментативной обработки к трубчатому стерилизатору подключают два выдерживателя в виде варочных ко­лонн, после чего гидролизованную мас­су отводят в накопитель (паросепаратор). Время выдержки массы в выдерживателях составляет 20-25 мин.

При переработке высокопленчато­го сырья ячменя (овса) с содержанием цветочных пленок до 7-18% (ячмень), 23-45% (овес) могут быть затрудне­ния при измельчении, перекачивании и сбраживании сусла. Для предотвра­щения этого, в случае подачи в произ­водство одной культуры ячменя (овса), его перед измельчением рекомендуют обрушивать, то есть удалять цветочные оболочки, что, как показывает практи­ка, позволяет проводить процесс производства спирта без отклонений от регламентных режимов. При переработке ячменя совмест­но с рожью, пшеницей качество из­мельчения каждой зерновой культуры должно соответствовать следующим показателям: остаток частиц на сите с отверстиями диаметром 3 мм — не более 0,3% (молотковая дробилка) и не более 6% (на вальцевом станке). Проход через сито 1 мм составляет от 55 до 75%. При совместной перера­ботке ячменя (овса) и кукурузы степень измельчения, определяемая проходом частиц через сито 1 мм, составляет от 80 до 90%.

Какое соотношение нужно соблюдать для загрузки смеси

для получения спиртаПри полунепрерывной, периоди­ческих схемах производства ячмень (овес) необходимо также перерабаты­вать в смеси с беспленчатым зерном в таком соотношении, чтобы количе­ство пленок не превышало 6-8% по массе зерна в сусле. Это связано с тем, что при большем их количестве в сбраживаемой среде возникают зат­руднения, обусловленные образова­нием в чанах толстого неподвижного слоя (покрышки) из шелухи до 1 м и более, в котором из-за повышения температуры среды развиваются кислообразующие бактерии и кислот­ность бражки может возрастать до 1 и более, что снижает съем спирта с 1 м3 бродильной емкости.

Кроме того, ше­луха, оседая на днищах чанов, в тру­бопроводах, насосах, на тарелках бражной колоны, может попасть в дефлегматор, что снижает пропуск­ную способность брагоректификационного аппарата, вызывает наруше­ние в режиме работы колонн. Поэто­му периодическое разваривание яч­меня (овса) и беспленчатого зерна в генцах следует осуществлять отдель­но, например, в одном разваривать ячмень, в другом — пшеницу, смешива­ние проводить в выдерживателе — паросепараторе (осахаривателе). Режимы разваривания и осахаривания должны быть обычными для каж­дого вида зернового сырья.

Подготовка сусла из различных видов сырья

Сусло для дрожжей готовят по воз­можности из беспленчатого зерна (пшеница, рожь). Сбраживание рекомендуется про­водить с перемешиванием среды в ча­нах углекислотой. Первое перемеши­вание — после спуска дрожжей и запол­нения половины чана, второе — после заполнения чана на 85-90% от нормы. Через 1,5 суток брожения периодичес­кое перемешивание проводят 2 раза в каждую смену длительностью по 5 мин каждое (при этом бродильные чаны должны быть герметизированы и под­ключены к спиртоловушке). При получении сусла из ржи, ячме­ня, овса по схеме МФО руководству­ются вышеприведенными сведениями. Сохраняется основное правило: пере­работку пленчатого зерна (ячменя, овса) осуществлять в смеси с бесплен­чатым зерном (пшеница, рожь) с таким расчетом, чтобы содержание пленок в сусле не превышало 6-8%, считая по массе зерна в сусле.

Степень измельчения всех зерно­вых культур: проход частиц через сито 1 мм — 78-80%, остаток на сите 2,5 мм — не более 0,5-0,6%. В качестве разжижающего препара­та используют предпочтительно тер­мостабильную альфа-амилазу, имеющую диапазон действия рН в пределах 5,2-5,5, температуру действия — от 70 до 90 С. Ферментативную обработку проводят по режиму, оптимальному для термостабильной альфа-амилазы:

  • АФО-1 — температура 70-75С, продолжительность 2-3 ч;
  • АФО-2 — температура 80-95С, продолжительность 40-50 мин;
  • трубчатый стерилизатор — темпе­ратура 100-105С, продолжительность 3 мин;
  • две колонны (выдерживатели) — температура 115С, продолжитель­ность 20-25 мин (колонны подключают к трубчатке при переработке некаче­ственного сырья).

После выдува гидролизованной массы из стерилизатора (колонны) в накопитель (паросепаратор) ее пода­ют на осахаривание, которое прово­дится при температуре 56-58С в те­чение 30-40 мин. Расход глюко-амилазы составляет 6,2 ед АС/г условного крахмала. Для сбраживания сусла используют дрожжи, аналогично приме­няемым для схем с развариванием зер­нового сырья. Для предотвращения повышенного пенообразования в бродильных чанах в случае переработки недозрелой пше­ницы, ржи используют пеногасители, которые прошли испытания и рекомен­дованы ВНИИПБТ и Минсельхозом России.

Проверка режима тепловой обработки и стабилизации процесса

Переработка для получения спиртаПри переработке ржи, некаче­ственной пшеницы для улучшения ус­ловий гидролиза и разжижения крахма­ла, снижения вязкости массы, сусла вносят препарат, содержащий ксиланазу (например, шеарзим) в дозе 25-50 г на 1 т ржи. Препарат добавляют вместе с альфа-амилазой. В случае сверхнормативного нарастания кис­лотности на стадии брожения при при­менении пониженных температур ферментативной, ферментативно-тепловой и стерилизационной обра­ботки (ниже 100С) возможно приме­нение антибиотических препаратов-антисептиков, которые задают в дрожжевое сусло, а также дополнительно вносят в бродильные чаны вместе со зрелыми дрожжами (ориентировочный расход от 1 до 4 г/м3 сусла).

После ста­билизации процесса сбраживания сус­ла (через 7-10 сут) проводят генеральную дезинфекцию, уточняют режимы тепловой, стерилизационной обработ­ки гидролизуемой альфа-амилазой массы и корректируют график прове­дения заводской дезинфекции. При необходимости сбраживание с использо­ванием антисептика повторяют.

С.И.Громов, кандидат технических наук, ГНУ ВНИИПБТ РАСХН