Улучшение условий работы техники на спиртовых заводах

В настоящей статье рассматриваются возможности повышения уровня работы спиртовых заводов, перерабатывающих зерновое сырье по схеме механико-ферментативной обработки (МФО), для получения высококачественной продукции. Одним из условий повышения уровня работы является создание программ производственного контроля (ППК) для  планирования выполнения санитарных правил и отслеживания их соблюдения.

О техусловиях стерилизационной обработки зернового сырья

Применение разработанных техусловий стерилизационной обработки зернового сырья впервые было осуществлено на Мичуринском экспериментальном заводе ВНИИПБТ. Испытания проводились при температурах от 100-105 до 120-125С при проведении ведомственных испытаний в 1998 году и рекомендованы для широкого внедрения, как обеспечивающие снижение теплоэнергетических затрат производства на стадии водно-тепловой подготовки сырья к сбраживанию.

Схема низкотемпературной обработки, благодаря простоте аппаратурного оформления и непритязательности в обслуживании, постепенно вытесняет другие разработанные ранее схемы. Но при этом следует отметить, что она жестко связана с качеством перерабатываемого сырья, напрямую влияющим на показатели как полупродуктов (сусло, бражка), так и конечного продукта — спирта. Наибольшей эффективности добиваются при переработке доброкачественного зернового сырья при соответствующей его подработке, равномерном и тонком помоле.

Об условиях переработки сырья – режим и качество продукта

О техусловиях переработки сырьяВ практике работы спиртовых заводов наблюдается значительный разброс в качественных показателях поступающего на переработку зерна, включая зерно ограничительных кондиций, что требует для получения высококачественной продукции необходимой корректировки режимов стерилизационной обработки зерна, в том числе по термоустойчивости микроорганизмов.

Различное качество зернового сырья обусловлено как удаленностью от мест расположения заводов, сезонностью выращивания, сроками и режимами хранения, возможным поражением плесневыми грибами и бактериями, так и другими факторами, например погодными условиями, состоянием почвы.

Известно, что зерно злаковых, поступающее на хранение и переработку, населено микроорганизмами из почвы и атмосферы, которые попадают на поверхность с пылью, поднимающейся при уборке, обмолоте, перевозке, задерживаются в бороздках, неровностях, цветочных пленках. Ориентировочная сравнительная численность микроорганизмов на зерне (тыс. на 1 г) принимается: для ржи — 2 500, пшеницы — 1 500, овса — 700, кукурузы — 20, проса — 20. Типичная микрофлора зерна состоит из бактерий — неспороносная палочка, молочно-кислые бактерии, микрококки и др., например, маслянокислые бактерии, многие виды бацилл.

В таблице 1 приведен состав мик­рофлоры в 1 г доброкачественного зерна пшеницы, ржи с годичным сроком хранения в оптимальных условиях при естественной низкой влажности зерна.

Условия очистки зерна от примесей

Таким образом, обязательная очистка зерна от примесей на заводах освобождает зерновую массу от значительного числа микроорганизмов, в том числе спорообразующих, и, повышая стойкость зерна при хранении, улучшает его качественные показатели. Следует также отметить, что очистку, а возможно, и измельчение желательно проводить в отдельном от варочного отделения помещении (в подработочной башне), где размещаются подъемное и транспортное оборудование, весы, сепараторы с бункерами для крупных сорных и мелких включений и механизмы по их удалению. Для обеспыливания прокладываются аспирационные сети, отсасывающие пыль от пылеобразующих механизмов и оборудования. Очищенное зерно хранится в зерноскладах, например, силосного или бункерного типа.

Аппараты АФО – условия и режим работы

В ходе длительного периода эксплуатации основных аппаратов первой и второй ступеней АФО-1 и АФО-2 (особенно без их периодического принудительного полного освобождения, мойки и дезинфекции согласно графику) в них нередко обнаруживаются задержки гидролизуемой альфа-амилазой массы — по разным причинам (главным образом, в труднодоступных местах для мойки, чистки, дезинфекции, пропаривания при высокой температуре). Этим задержкам способствуют неровности внутренней поверхности аппаратов, переточных и циркуляционных коммуникаций, неплотность во фланцевых соединениях, сальниках, а также сварные швы, раковины, недействующие отводы, патрубки.

В местах задержки массы, где скорость перемещения минимальная, возникают условия для застоя в них части среды. Эти зоны задержки являются потенциальными очагами инфекции, что обусловлено наличием в поступающем сырье различных микроорганизмов, в том числе спор термофильных бактерий, не погибающих при высокой температуре. Отрыв и вывод части (куска) инфицированной массы в следующий по потоку аппарат приводит к сильному развитию и распространению инфекции вплоть до осахаривателя, что недопустимо, так как способствует закисанию сбраживаемой среды.

Условия процесса закисания материалов

Процесс закисания может углубиться за счет сверхдлительных межстерилизационных периодов, особенно при форсированной работе, использовании дешевого низкокачественного сырья и осахаривающих материалов, при отсутствии качественных дезинфектантов, антисептиков, неоправданном сокращении расхода пара на стерилизацию, электроэнергии на перемешивание. При этом в каждом конкретном случае возникает необходимость определения оптимального соотношения температуры и продолжительности стерилизации массы, чтобы, исходя из особенностей схемы МФО, иметь возможность обеспечить достаточную степень инактивации посторонней микрофлоры и предотвратить закисание среды.

Общепринято, что тепловая стерилизация для полного уничтожения микробов проводится при температуре выше 100С. Следует отметить, что в условиях проведения ферментативной обработки при температуре от 35-40 до 90-95С все дрожжевые микроорганизмы погибают во влажной среде при температуре 60-65С через 5 мин, споры плесневых грибков разрушаются при 60С за 30 мин или при 80С за 20 минут. Споры большинства бацилл погибают при 80С в течение 30-60 минут, но некоторые споры термоустойчивых бацилл и бактерий погибают лишь при температуре от 105 до 120С и выше.

Условия разрушения спор микроорганизмов при нагревании

О техусловиях на спиртовых заводахОпределенное представление о разрушении спор различных микроорганизмов при нагревании дают данные таблицы 3. Из данных таблицы 3 следует, что, как правило, термоустойчивые споры определяют фактическую эффективность тепловой стерилизации гидролизованной альфа-амилазой массы. Видно, что наиболее термоустойчивые споры термофильных бактерий и почвенных бацилл погибают в процессе длительной выдержки в интервале температур 100-110С в течение от 14 до 1,5 -2 часов.

Применительно к стерилизационному узлу по схеме МФО, состоящему из трубчатки, одной или двух колонн, для гибели термоустойчивых спор бактерий и бацилл, с учетом табличных данных, нестабильного качества сырья (с двойным коэффициентом запаса) нужно увеличить продолжительность «мягкой» тепловой стерилизации при 120-121С с 10 до 20-25 минут.

Условия происходящих процессов и предложение по их оптимизации

Исходя из вышеизложенного, для практической деятельности предлагается следующее:

1. При условии отсутствия (разрушения) спор термофильных бактерий, почвенных бацилл, вызывающих гниение анаэробов, например при подаче в производство высококачественного зерна, тщательно очищенного от посторонних примесей, сора, пыли путем механического отсоса, удаления и эффективного смыва микроорганизмов с поверхности зерновой массы чистой водой, а также при использовании высокоактивных чистых ферментных препаратов для получения доброкачественного сусла при работе по схеме МФО можно ограничиться проведением тепловой стерилизационной обработки гидролизованной массы при температуре 90-95С в течение 40 минут с возможностью проведения, при необходимости, дополнительной стерилизации среды при температуре 100-105С.

При этом для исключения проскоков пара в накопитель-паросепаратор после прогрева массы в контактной головке устанавливается трубчатый стерилизатор диаметром 159-200 мм, длиной от 50 до 80 м. При выходе из стерилизатора монтируется редуцирующий клапан, отрегулированный на полное открытие при избыточном давлении 0,07 МПа. Прокачивание массы через стерилизатор обеспечивается за счет давления, создаваемого насосом. На случай предохранения сусла от инфицирования после осахаривания предусматривается ввод в него антисептика (антибиотика).

2. При переработке зерна ограничительных кондиций, например, с показателями в пределах таблицы 2, с целью полного разрушения потенциально присутствующих спор термофильных микроорганизмов, стерилизационный режим должен быть более жестким: температура — 115С, продолжительность выдержки — 15-40 минут или 120—121С при выдержке 12 -15 минут.