Внедрение схем водно-тепловой обработки сырья на заводах

Внедрение схем водно-тепловой обработки Современные аппаратурно-технологические схемы водно-тепловой об­работки сырья на спиртовых заводах, как правило, предусматривают непре­рывное разваривание крахмалистого сырья под давлением до 0,5-0,6 МПа в аппаратах колонного типа. Применявшиеся ранее более теплоемкие схемы скоростного разваривания с использо­ванием прямоточного трубчатого разварника, работающего под давлением до 1,0-1,2 МПа, в настоящее время практически не эксплуатируются — они трансформировались в комбинирован­ные схемы, состоящие из укороченной трубчатки и варочных колонн. Техусловия разваривания зернового сырья при работе по этим схемам близки по пара­метрам и соответствуют регламенти­руемым.

Особенности обработки сырья и требования к параметрам процесса

Результаты исследований во ВНИИПБТ показали, что при уменьшении размеров частиц зерна, поступающе­го на разваривание, можно смягчить параметры разваривания — снизить температуру или длительность обра­ботки сырья, особенно при использо­вании для разжижения замесов бактериальной альфа-амилазы. В процессе тонкого измельчения зерна механически разрушается боль­ше крахмальных гранул, а за счет разжижения крахмала альфа-амилазой образуются декст­рины различной молекулярной массы, то есть крах­мал становится более доступен для воздействия воды, тепла и легче, пол­нее переходит в растворимую фор­му.

В этих услови­ях увеличивается степень использо­вания сбраживае­мых веществ сы­рья, так как при по­ниженном давле­нии и низкой тем­пературе снижается интенсивность химических реак­ций, протекающих при тепловой обработке. При этом об­разуется меньше продуктов сахароаминной реакции — меланидинов, а так­же других веществ — продуктов терми­ческого и оксиметилфурурольного разрушения сахаров: карамелей, ацетоина, фурфурола, гуминовых кислот и других веществ, не сбраживаемых дрожжами, которые ухудшают каче­ство бражки и спирта.

Организация процесса непрерывного разваривания при высоких температурах

сырье на заводахПри длительной эксплуатации не­прерывных схем на заводах стали пере­ходить с одноступенчатого на двухсту­пенчатое измельчение, а также приме­нять бураты — просеиватели — с целью отбора крупных фракций и возврата их на повторное доизмельчение. Это позво­лило при использовании тонкого помо­ла зерна с 80% проходом частиц через сито 1 мм снизить температуру разва­ривания со 138-140С до 1 34-136С или сократить время варки на 6-8 минут.

Дальнейшее снижение температу­ры разваривания с достижением пол­ноты набухания при достаточной вы­держке массы в предразварнике воз­можно только при использовании ферментного препарата термостабильной альфа-амилазы, понижающей вяз­кость крахмалистого сырья за счет интенсивного разжижения и декстринизации крахмала сырья.

Как добиться эффективности водно-тепловой обработки

Эффективность водно-тепловой обработки с предварительным разжи­жением замесов по усовершенство­ванной схеме достигается за счет:

  • сокращения расхода пара на раз­варивание тонкоизмельченного зерна на 6-8% при снижении температуры тепловой обработки со 140С по типо­вой схеме до 130-132С при полном использовании вторичного пара в пред­разварнике (в пересчете на 1 000 дал спирта расход пара составляет 8-9 тонн);
  • сокращения потерь сбраживаемых веществ;
  • уменьшения образования побоч­ных продуктов, ухудшающих качество бражки;
  • улучшения условий эксплуатации оборудования при пониженных режи­мах.

ВНИИПБТ разработал ресурсосберегаю­щую схему обработки продукции

В конце 1980-х годов во ВНИИПБТ была разработана ресурсосберегаю­щая схема, рассчитанная на исполь­зование только ферментных препара­тов.

Ферментативная обработка Первая стадия ферментативной обработки — разжижение в АФО-1: тем­пература 65-72С (с бактериальной мезофильной альфа-амилазой), про­должительность 120-180 минут. В процессе выдержки массы в ап­парате АФО-1 ее перемешивание осу­ществляется лопастной мешалкой с частотой вращения 60 об/минут и цир­куляционным контуром, включающим насос и контактную головку. Вторая стадия ферментативно-тепловой обработки проводится в ап­парате АФО-2 по режиму: температу­ра — 85-90С, продолжительность — 40-50 минут при частоте вращения мешал­ки 40-50 об/минут.

Стерилизационная обработка Режим тепловой стерилизационной обработки доброкачественного сырья: температура — 100-105С, продолжительность — 5-10 минут. При переработке некачественного сырья температура стерилизации повышается до 110-125С при продолжительности 5-10 минут — в зависимости от вида зерна, степени его дефектности, условий качества измельчения, перемешивания и других факторов. При этом увеличивается продолжительность выдержки — например, дополнением трубчатого стерилизатора 1-2 колоннами с регулятором выпуска.

Что необходимо учитывать при разработке заводских схем

Внедрение схем обработкиАнализ работы спиртовых заводов, использующих различные ферментные препараты на стадии разжижения и осахаривания, показал, что необходимо учитывать особенности действия ферментных препаратов, заводских схем, а также руководствоваться следующими рекомендациями:

1. Степень измельчения зерна не должна быть ниже 75%, считая по проходу частиц через сито 1 мм. При снижении качества помола возможны проскоки крупных частиц зерна, не обработанных теплом и ферментами, что способствует инфицированию крахмалистой среды.

2. Для повышения качества замеса и исключения предпосылок к его инфицированию необходимо усилить узел очистки зернового сырья перед ферментативной обработкой. Обязательно проводить эффективный отсос пыли при работе зерноочистительного сепаратора, применять мокрое улавливание с выводом промывной воды в канализацию, что резко уменьшит количество микроорганизмов на поверхности зерна.

3. Процесс разжижения и ферментативного гидролиза сырья альфа-амилазой следует проводить при оптимальных температурных условиях, учитывая активнуюкислотность — рН крахмалистой среды.

4. Важным условием, обеспечивающим эффективность процесса, является проведение осахаривания при мгновенном охлаждении стерилизованной гидролизованной массы от 100-105С до температуры 56-58С под вакуумом с использованием совмещенного испарителя-осахаривателя. При этом ферментный препарат следует подавать в зону интенсивного перемешивания осахариваемой массы. Хорошие результаты достигаются при 4-5-кратном обмене в осахаривателе в процессе его выдержки в течение 30-40 минут. Помимо исключения застойных зон, это обеспечит полноту осахаривания, которая по йодной пробе характеризуется желто-коричневым окрашиванием.

Опыт показывает, что совершенствование схем разваривания механико-ферментативной обработки возможно путем применения активно действующих качественных ферментных препаратов, работающих в оптимальных условиях, что позволяет улучшить как технологию, так и эффективность производства высококачественного спирта из зернового сырья.

С.И.Громов, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник