22.4. Особливості технології спирту із меляси

Особливості технології виробництва спирту із меляси обумовлені принциповими відмінами у складі сировини. В мелясі на відміну від зерна знаходяться прості вуглеводи – глюкоза, фруктоза, сахароза, рафіноза, кестоза та інші, що безпосередньо зброджується дріжджами. Тому відпадає необхідність у стадії гідроферментативної обробки меляси. Її підготовка до зброджування розділяється на ряд технологічних операцій. Наявність в мелясі великої кількості мікроорганізмів приводить до зниження виходу спирту та погіршення його якості за рахунок підвищених втрат цукрів, накопичення органічних кислот та других продуктів життєдіяльності контамінуючих мікрорганізмів, більша частина яких являється інгібіторами життєдіяльності дріжджів. Це вимагає обеззараження меляси. Крім теплової обробки, для знезараження меляси застосовують хімічну обробку (антисептування) різними хімічними речовинами – соляною кислотою, сірчаною кислотою, хлорним вапном, формаліном, сульфанолом.

Підкислення меляси і мелясних розсиропок соляною або сірчаною кислотами проводять не тільки з метою антисептування, а також для створення оптимального для життєдіяльності дріжджів рН середовища.

На спиртових заводах, які переробляють мелясу, використовують одно- і двопотокові способи зброджування сусла.

Однопотоковий спосіб зброджування сусла рекомендується для заводів, які виробляють спирт і хлібопекарські дріжджі. Стійкість при зберіганні дріжджів, які одержані по однопотоковій схемі зброджування вища , ніж стійкість дріжджів, оде­ржаних двопотоковим способом.

При однопотоковій схемі виробництва підкисленню піддають всю мелясу, що надходить у виробництво з допомогою соляної кислоти із розрахунку отримання кислотності сусла в межах 0,4 – 0,5⁰Д. Кислотність меляси в цьому випадку досягається 1,8 – 2,2⁰ , при такому режимі антисептування здійснюється протягом 8 – 24 год. Так само готують дріжджове сусло при двопотоковій схемі.

Але навіть висока кислотність інколи являється недостатньою для припинення розвитку шкідливої мікрофлори, якою збагачена меляса. В зв’язку з цим до всієї меляси додають інші антисептики.

Із антисептиків некислотної природи використовують хлорне вапно та сульфанол. Витрата хлорного вапна складає 1,1 кг на 1 тону нормальної меляси.

Самим розповсюдженим засобом боротьби з інфекцією є використання різних антимікробних препаратів хімічної природи, зокрема мінеральних кислот та антисептиків некислотної природи –сульфанол, Полідез та ін. В умовах сучасного виробництва спирту при високій концентрації сухих речовин зброджуємого середовища, низьким рН і високій концентрації етилового спирту в бражці більшість мікроорганізмів гине.

Так як меляса не містить достатньої кількості речовин, необхідних для живлення дріжджів, передбачається її джерелами азотного і фосфорного живлення (карбамід, ортофосфорна кислота і т.п.).

Так само готується дріжджове сусло при двохпотоковій схемі, яка передбачає поділ меляси на дві частини: на одній (12 % СР) вирощують виробничі дріжджі, другу частину без підготовки розбавляють водою до 32-34% СР і це основне сусло змішують в головному апараті з дріжджами. Двохпотокова схема дозволяє використовувати для розведення виробничих дріжджів мелясу кращої якості, зниженням концентрації сусла (12 % СР проти 24 %) створювати більш сприятливі умови для розмножування дріжджів, в результаті відбувається більш повне зброджування цукрів, в зрілій бражці накопичується на 25-30 % менше гліцерину, менше вищих спиртів, альдегідів та тощо. В наслідок цього, підвищується вихід спирту на 1,5 дал з 1 т умовного крохмалю. Але стійкість при зберіганні в дріжджів, одержаних при двохпотоковій схемі нижча.

УкрНИИСПом, спільно з Лужанським експериментальним заводом, розроблений вдосконалений спосіб двохпотокового зброджування, при вирощуванні виробничих дріжджів на 8% СР суслі та введенні основного сусла концентрацією 43-45% СР в перші три бродильних апарата. Це дозволяє вести бродіння більш інтенсивно, менше зброджувати сухі речовини меляси, менше накопичувати вторинних та побічних продуктів, але ускладнюється апаратурне рішення, регулювати процес складніше.

Зброджування мелясного сусла з рециркуляцією дріжджів дозволяє зменшити витрати сухих речовин на біосинтез дріжджів та відповідно збільшити вихід спирту, але збільшується ризик інфікування батареї.

Зброджування меляси двома культурами дріжджів дозволяє повністю зброджувати рафінаду, що збільшує вихід спирту. Використання гібриду Г-112 дає можливість одержати хлібопекарські дріжджі з високою мальтазною активністю, а дріжджі раси В в якості підсівної культури доброджують цукрові речовини меляси. Цей метод потребує встановлення двох ліній АЧК та дріжджегенераторів.

Використання високоосмофільних рас дріжджів дозволяє зброджувати мелясне сусло підвищеної концентрації. Технологічний процес заснований на двохпотоковому способі зброджування. На приготування сусла для дріжджів витрачається 45-50% всієї кількості перероблюваної меляси, так як співвідношення дріжджового та основного сусла становить 3:1. Сусло готують концентрацією 12% СР з рН 4,1…4,2. Це забезпечить в головному бродильному апараті рН 4,8-5,0. Накопичення біомаси дріжджів в дріжджегенераторах ведуть до 22…24 г/л. Бродіння проводиться по двохпоточному способові з частковим внесенням меляси в перші бродильні апарати. Зброджування здійснюється в неперерно-діючий бродильній батареї з восьми-десяти закритих циліндро-конічних апаратів, з'єднаних переточними трубами поперемінно, по дотичній, що забезпечує додаткове перемішування бражки за рахунок енергії струменя. Основне перемішування здійснюється діоксидом вуглецю через барботери. Таке перемішування у порівнянні з механічним перемішуванням дозволяє стримувати розмноження сторонньої мікрофлори, так як діоксид вуглецю, як і етиловий спирт, являються інгібіторами для багатьох мікроорганізмів.

Чиста культура дріжджів розмножується на сте­рильному мелясному суслі в апаратах чистої культури об’ємом 0,5…1, 3…5, 10…15 м³. Із останнього найбільшого апарата чистої культури її подають в дріжджегенератори 40…80 м³. У дріжджегенераторах дріжджі вирощують при температурі 28…30° С і постійному прито­ці сусла та його аеруванні. Видима концентрація сухих речовин у виробничих дрі­жджах підтримується в межах 16…17 % при однопотоковому способі і 7…10 % при двохпотоковому, концентрація спирту 3-2,5 об. %, дріжджо­вих клітин - 100-120 млн/см³ і кислотність повинна бути 0,4…0,7 град. Апарати чис­тої культури і дріжджегенератори оснащені комунікаціями для подачі мелясного сусла, повітря, води і пари.

Отримана зріла бражка міцністю 8…11,5 % об. і вмістом незбродженого цукру 0,25…0,4 г/100 см³ та дріжджів 25…40 г/дм³ направляється на перегонку в БРУ.