Технологические расчеты в бродильных производствах (стр. 11 из 16)
Таблица 10. Крахмалистость солодового зерна
| Наименование | Крахмалистость, % |
| Ячмень | 49 |
| Просо | 48 |
| Овес | 42 |
| Солод ячмень:просо (70:30) | 48,6 |
| Солод ячмень:просо:овес (50:25:25) | 47 |
Норма расхода солодового зерна на осахаривание составляет для пшеницы и других зерновых культур, кроме овса, 14,9%, для овса 19%, для картофеля 13% к массе крахмала исходного сырья, включая крахмал солода. Расход солодового молока на осахаривание составляет 15–16% при непрерывных схемах осахаривания, и 18–20% при периодическом проведении процесса.
5.2.2. Пример
Рассчитать массу зерна, необходимого для получения 100 кг солода, состоящего из 70% ячменя и 30% проса. Влажности исходного зерна и свежепроросшего солода представлены в таблице 11. Какое количество разваренной массы может быть осахарено этим солодом, если расход солодового молока 20%, а соотношение солод:вода в солодовом молоке равно 1:5?
Таблица 11. Влажность зерна и солода, %
| Наименование | Ячмень | Просо |
| Исходное зерно | 15 | 14 |
| Свежепроросший солод | 46 | 42 |
Решение. В 100 кг смешанного солода содержится 70 кг ячменного и 30 кг просяного солода. При влажности свежепроросшего ячменного солода 46% массу сухих веществ в нем определим по формуле
кг, (51)где Мяс — масса ячменного солода, кг; Wяс — влажность ячменного солода, %.
Суммарные нормативные потери при солодоращении составляют 16%. С учетом этого определим массу сухих веществ в исходном ячмене:
кг.Массу исходного зерна определим по формуле (16)
кг.Аналогичный расчет произведем для проса:
кг; 
кг; 
кг.Суммарная масса зерна на солод
кг.При соотношении солод:вода 1:5 на 100 кг свежепроросшего солода требуется 500 кг воды, а масса полученного солодового молока будет 600 кг. Количество разваренной массы, которое можно осахарить этим солодовым молоком, вычислим с помощью пропорции:
кг.5.2.3. Задания и задачи
1. Рассчитать массу зерна, необходимого для получения 400 кг солода, состоящего из 70% ячменя и 30% проса. Влажности исходного зерна и свежепроросшего солода принять аналогично рассмотренному примеру.
2. Рассчитать массу зерна, необходимого для получения 250 кг солода, состоящего из 50% ячменя, 25% проса и 25% овса. Влажности исходного зерна и свежепроросшего солода представлены в таблице.
| Наименование | Ячмень | Просо | Овес |
| Исходное зерно | 14 | 12 | 16 |
| Свежепроросший солод | 44 | 41 | 46 |
3. Рассчитать количество разваренной массы, которое может быть осахарено солодом, полученным в условиях задачи 1. Соотношение солод:вода в солодовом молоке равно 1:4. Расход солодового молока 16% к массе осахариваемой смеси.
4. Рассчитать количество разваренной массы, которое может быть осахарено солодом, полученным в условиях задачи 2. Соотношение солод:вода в солодовом молоке равно 1:5. Расход солодового молока 18% к массе осахариваемой смеси.
5. В условиях задач 1 и 3 определить расход исходного солодового зерна на осахаривание и сравнить его с нормативным. Содержание крахмала в разваренной массе 16%. Потери при разваривании 2,5%. Исходное сырье пшеница.
6. В условиях задач 2 и 4 определить расход исходного солодового зерна на осахаривание и сравнить его с нормативным. Содержание крахмала в разваренной массе 17%. Потери при разваривании 2,5%. Исходное сырье картофель.
5.3. Разбавление мелассы
При производстве спирта из мелассы осуществляют следующие подготовительные операции: гомогенизацию, подкисление и асептирование, внесение питательных веществ, разбавление водой. Сильно инфицированную мелассу стерилизуют. В специализированных дрожжевых производствах или при выпуске спиртовых дрожжей в качестве хлебопекарных осуществляют кларификацию (осветление) мелассы. Мелассное сусло готовят различной концентрации в зависимости от способа сбраживания.
5.3.1. Расчетные формулы
При разбавлении мелассы материальный баланс выражается уравнением
, (52)где М и М1 — соответственно масса исходной мелассы и мелассного сусла, кг; С и С1 — концентрация (содержание сухих веществ) мелассы и мелассного сусла, %.
При однопоточном способе сбраживания готовят мелассное сусло концентрацией 22%. При двухпоточном способе сбраживания готовят два различных сусла, например, концентрацией 12% и 32%. Сусло концентрацией 12% называется дрожжевым и служит для выращивания дрожжей, сусло концентрацией 32% называется основным и поступает непосредственно на стадию брожения.
Уравнение (52) можно применять для определения масс и концентраций сусла при любом способе сбраживания, а также для расчетов в дрожжевом производстве. При определении объемов сусла необходимо оперировать плотностью мелассных растворов, приведенной в приложении 12. Плотность раствора мелассы можно рассчитать также по уравнению
, (53)где n — содержание сухих веществ в растворе, %, Т — температура, К.
Формула справедлива при n от 5 до 50,4% и Т от 293 до 373 К.
5.3.2. Задания и задачи
1. Определить массу воды, необходимой для разбавления мелассы, содержащей 72% сухих веществ при сбраживании ее по однопоточного способу, если требуемая концентрация сусла 22%. Масса исходной мелассы 50 т.
2. Какова будет концентрация сусла, полученного из смеси 18 т мелассы с содержанием сухих веществ 76% и 50,4 т воды?
3. Сколько мелассы с содержанием сухих веществ 70% потребуется для получения 150 т мелассного сусла концентрацией 18%?
4. Определить массу воды, необходимой для разбавления мелассы при двухпоточном способе сбраживания. Требуемая концентрация основного сусла 30%, концентрация дрожжевого сусла 12%. Соотношение потоков основного и дрожжевого сусла 1:1. Массу исходной мелассы и содержание сухих веществ в ней принять аналогично задаче 1.
5. Какое количество исходной мелассы потребуется для получения 220 т основного сусла концентрацией 32% и 110 т дрожжевого сусла концентрацией 13%, если содержание сухих веществ в исходной мелассе 74%?
6. Определить массу исходной мелассы с содержанием сухих веществ 72%, необходимую для выращивания дрожжей в дрожжегенераторе полезным объемом 4000 л. Дрожжегенерирование проводится на мелассном сусле концентрацией 18%.
5.4. Определение выхода спирта
Выход спирта — это количество спирта в декалитрах (дал), получаемое из 1 т сбраживаемых углеводов сырья (крахмала, сахара) в пересчете на условный крахмал. Под условным крахмалом зернового сырья и картофеля понимают общее количество сбраживаемых углеводов, которое содержится в них. Под условным крахмалом мелассы и сахарной свеклы понимают сахаристость их, умноженную на коэффициент перевода сахарозы в крахмал, равный 0,95.
Под условным крахмалом зерна, используемого для приготовления солода, понимают количество углеводов, содержащееся в нем, за вычетом 16%, которые теряются в процессе солодоращения.
Под условным крахмалом, содержащимся в культуральной жидкости, понимают количество сбраживаемых углеводов, которое остается непотребленным микроорганизмами в процессе их культивирования.
5.4.1. Расчетные формулы и справочные материалы
Теоретический выходспирта вычисляют по уравнению спиртового брожения
С6Н12О6®2 С2Н5ОН + 2 СО2
180,1 92,1 88
Составим пропорцию:
из 180,1 кг гексоз получается 92,1 кг спирта
из 100 кг гексоз --------------------Х кг спирта
Отсюда
кг,т.е. из 100 кг гексоз должно получиться 51,14 кг безводного спирта.
Относительная плотность спирта составляет 0,78927. Тогда теоретический выход его составит 51,14 : 0,78927=64,79 л на 100 кг или 64,79 дал на 1 т.
Выход спирта из крахмала увеличивается пропорционально отношению молекулярных масс глюкозы и крахмала:
(С6Н10О5)n + nН2О ®n С6Н12О6
162,1 180,1
Теоретический выход спирта из 1 т крахмала будет
(180,1:162,1)×64,79=71,98 дал.
Выход спирта из сахарозы:
С12Н22О11 + Н2О ® 4 С2Н5ОН + 4 СО2
342,2 184,2
кг на 100 кг или 68,2 дал на 1т.Коэффициент для пересчета сахарозы в условный крахмал 324,2 : 342,2»0,95.
Практический выход спирта меньше теоретического, так как часть сбраживаемых углеводов и образующегося при брожении спирта теряется. В зависимости от вида сырья и технологической схемы практический выход спирта составляет 81,5–93% от теоретического.