Вопрос №3. Технологическая схема бродильного отделения
Все процессы бродильной промышленности основаны на использовании жизнедеятельности микроорганизмов для накопления в сбраживаемой среде определенных веществ – продуктов обмена. В бродильных производствах применяют дрожжи, плесневые грибы и бактерии для проведения ферментативных процессов, из которых наиболее важным является процесс брожения.
Большинство бродильных производств используют дрожжи. Их применяют для получения этилового спирта в сбраживаемой среде в спиртовом и пивоваренном производствах, а также в производстве слабоалкогольных напитков (квас, брага), в виноделии. В некоторых производствах в качестве возбудителей брожения используют плесневые грибы или бактерии. Общность технологических процессов предопределяет применение в ряде случаев однотипных или мало отличающихся друг от друга видов оборудования и средств механизации.
Технологическая схема каждого бродильного производства построена таким образом, чтобы обеспечить наибольший выход и высокое качество получаемого продукта. В технологических схемах различных бродильных производств имеется ряд общих технологических процессов, а также процессы, характерные только для данного производства. Общими процессами для каждого бродильного производства являются подготовка сырья и вспомогательных материалов к брожению, культивирование микроорганизмов и брожение. Однако в каждом бродильном производстве эти процессы осуществляются по разному.
Подготовка сахаросодержащего сырья, например мелассы, к брожению в спиртовом производстве заключается в ее обработке антисептиками для ослабления воздействия вредной микрофлоры, добавлении питательных веществ и разбавлении водой; в производстве лимонной кислоты мелассу разбавляют водой, стерилизуют кипячением и добавляют необходимые питательные вещества. К более сложным процессам относится подготовка крахмалосодержащего сырья. При переработке такого сырья необходимо осахарить крахмал, что производят солодом или плесневыми грибами. Раствор, подготовленный к брожению, называется суслом. В качестве возбудителя брожения в спиртовом и пивоваренном производствах используют дрожжи, в производстве молочной кислоты – молочнокислые бактерии, для получения лимонной кислоты – плесневые грибы (Аспергиллюс Нигер).
Каждое предприятие бродильной промышленности получает из соответствующих отраслевых институтов или выводит у себя в лаборатории чистую культуру микроорганизмов. Эту культуру размножают в лабораторных, а затем в заводских условиях. Постепенно увеличивая количество питательной среды, достигают такой концентрации микроорганизмов, которая необходима для производственного процесса брожения. Размножившиеся микроорганизмы добавляют в сусло. Происходит процесс брожения, в результате которого образуются ценные вещества, например этиловый спирт (спиртовое брожение), лимонная кислота (лимоннокислое брожение), молочная кислота (молочнокислое брожение) и др
Во многих бродильных производствах (этилового спирта, хлебопекарных дрожжей, молочной кислоты, лимонной кислоты) по окончании брожения сброженный раствор специально обрабатывают для выделения полученього продукта в чистом виде. Так, в спиртовом производстве спирт выделяют перегонкой (ректификацией); молочную и лимонную кислоты выделяют из сброженных растворов кристаллизацией. Хлебопекарные дрожжи выделяют под действием центробежных сил на центрифугах, а затем на фильтрах. В других бродильных производствах (пива, вина, браги, кваса) сброженный раствор является готовым продуктом. По окончании брожения пиво разливают в бочки и бутылки, перед розливом его фильтруют. Общая схема бродильных производств:
Общая схема бродильных производств
Технологические процессы в бродильных производствах могут осуществляться периодически или непрерывно. Периодический процесс характеризуется тем, что параметры обрабатываемого продукта (температура, давление, концентрация и др.), находящегося в аппарате, изменяются в ходе процесса.
Непрерывный процесс происходит при непрерывном продвижении продукта в аппарате, параметры обрабатываемого продукта устанавливаются постоянными. Например, при периодическом процессе спиртовое брожение производят в чанах (резервуарах), каждый из которых работает самостоятельно. Чан заполняют суслом, добавляют дрожжи, происходит брожение, сброженный раствор (бражку) спускают из бродильного чана, моют его и снова цикл повторяется. При непрерывном брожении чаны соединяют переточными трубами в батарею. В первый резервуар батареи (чан) непрерывно поступают сусло и дрожжи, жидкость перетекает из одного резервуара в последующий, происходит брожение и из последнего резервуара вытекает сброженный раствор. Сусло находится в состоянии непрерывного движения, концентрация сухих веществ и спирта в каждом резервуаре постоянная.
Непрерывные процессы являются более эффективными, чем периодические. В настоящее время все крупные предприятия используют в основном непрерывные технологические процессы.
