Контрольная работа по "Технологии отрасли"

    Четвертичные аммонийные соединения — это современные антисептики большей частью с высокой бактерицидной активностью. Они сильно снижают поверхностное натяжение; поэтому имеют высокую смачивающую способность, так что хорошо проникают в поры и трещины. Они не корродируют никакие материалы и не ядовиты. Их недостаток состоит в том, что они легко соединяются с органическими веществами со снижением активности, образуют в пиве или бражке помутнения и ухудшают стабильность пены. У некоторых из четвертичных аммонийных соединений резко снижается бактерицидная активность при низких температурах, и поэтому должна повышаться и концентрация при применении в условиях производства.

      Эти вещества имеют такое же химическое строение структуры, как хлорид аммония, в котором атомы водорода замещены органическими радикалами. Из четвертичных аммонийных соединений в Чехословакии используется диметиллаурилбензиламмонийбромид, а также такие зарубежные продукты, как например, дезорган, торал, хиамин, являющиеся производными парадиизобутилфеноксиэтилдиметилбензиламмонийхлорида. Применяются растворы производственной концентрации 0,15—0,20%.

 

      Антибиотики используются за рубежом в ограниченном количестве для подавления инфекции в семенных дрожжах, иногда для подавления самих дрожжей. Согласно опубликованным дан­ным тиротрицин и стрептотрицин действуют на грампозитивные и грамнегативные бактерии, полимиксин В на грамнегативные бактерии, пенициллин и неомицин на грампозитивные бактерии, ауреомицин на ацетобактерии, актиномицин А на плесень и, наконец, актидион на дрожжи.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

95. Схемы непрерывного способа сбраживания сусла спиртового  производства с дробной                                                                профилактической стерилизацией аппаратуры, арматуры, трубопроводов.

 

                                                                             Ответ. 

 

      Сущность способа непрерывно-поточного сбраживания заключается в непрерывном притоке осахаренного сусла и вводе дрожжей в головной аппарат бродильной батареи, состоящей из нескольких последовательно соединенных между собой сосудов, в непрерывном сбраживании этого сусла и оттоке зрелой бражки из последнего, концевого, аппарата.

      Концентрация дрожжей в бродильной батарее поддерживается на определенном уровне скоростью притока осахаренного сусла, а отток осахаренного сусла идет по принципу сообщающихся сосудов.

      Автором идеи и первым исследователем непрерывного способа спиртового брожения был С.В.Лебедев. Продолжили его исследования на мелассе Климовский и Гладких. При непрерывном способе сбраживания осахаренного сусла на спирт ускоряется процесс и увеличивается мощность бродильного цеха на 30%, повышается выход спирта на 0,5 Дал из 1 тонны условного крахмала, облегчается труд, снижаются затраты и создаются условия для автоматизации процесса. Однако в промышленном масштабе непрерывный способ сбраживания осахаренного сусла на спирт долго не удавалось осуществить из-за инфицирования зерно-картофельного сусла посторонней микрофлорой, что вызывало значительные нарастания кислотности в процессе непрерывного сбраживания, инактивацию амилолитических ферментов и потери спирта.

       Проблема непрерывного брожения была успешно решена Яровенко В.Л. в 1955 году. Непрерывно поточный способ сбраживания осахаренного сусла на спирт осваивается и внедряется на многих заводах. За рубежом (США, Япония, Германия) непрерывно-проточный способ сбраживания еще не внедрён, хотя попыток было много.

       При изучении и освоении непрерывного способа брожения осахаренного сусла были установлены некоторые особенности и закономерности. Главная из них – неравномерность перемещения сусла в батарее бродильных аппаратов. Так, за один оборот головного бродильного чана, т.е. за одну смену объема сусла, в головном бродильном чане остается (задерживается) около 36% первоначального (старого) сусла и такое же количество прилитого свежего (нового) сусла выносится из этого бродильного аппарата. С увеличением числа оборотов количество задерживаемого старого сусла уменьшается.

    Таким образом, задержки старой жидкости в (сбраживаемого сусла) в батарее из i-го числа сосудов составят

Вi1 =    i*t,

Где t - продолжительность одного оборота, час.   

 

     С увеличением числа оборотов и порядкового номера аппарата в бродильной батарее возрастает продолжительность задержки старого сусла, а вместе с ним и развитие посторонних микроорганизмов, главным образом молочно-кислых бактерий.

      Если учесть, что полное освобождение первого бродильного аппарата от остатков старого сусла наступает через 6..7 оборотов (один оборот занимает 6..7 часов) и 6-й аппарат батареи полностью освобождается от указанного сусла только через 14 оборотов, то станет понятно влияние неравномерности перемещения сусла в батарее и его неоднородности на результаты брожения. Постепенно создается серьезный очаг инфекции, который неизбежно ведет сначала к сверхнормативному нарастанию кислотности , а затем к полному прекращению брожения. Это усугубляется еще ограниченным объемом засеваемых производственных дрожжей (8…15%), характерным для способа периодического брожения. При движении бродящего сусла по переточным трубам из одного аппарата в другой происходит неравномерное распределение скоростей , следствием чего является задержка сусла у стенок труб и аппаратов, что также способствует развитию инфекции.

      В этом отношении периодическое сбраживание сусла имеет то преимущество, что оно строго ограничено во времении от начала до конца проводится в одном аппарате, который по завершении цикла стерилизуется паром. Проточное спиртовое брожение - непрерывное, в каждом из бродильных аппаратов осуществляется лишь часть процесса, продолжительность его теоретически не ограничена и не предусмотрена остановка для стерилизации. Однако из-за указанных выше особенностей проточного сбраживания необходимо проводить профилактическую стерилизацию бродильных аппаратов строго последовательно, по номерам аппаратов – от головного к концевому через определенные промежутки времени и независимо от состояния, степени и стадии брожения (смотри рисунок ниже).

      Сущность профилактической стерилизации бродильной батареи заключается в том, что через определенные промежутки времени (3 суток) непрерывный приток сусла в батарею переключается на второй головной бродильный аппарат 6 (рис. 73) и в него же насосом 12 перекачивается содержимое первого головного бродильного чана - аппарата 5, который затем моют, стерилизуют паром, охлаждают, вновь засевают дрожжами из дрожжегенератора 4 и восстанавливают приток свежего сусла. Пока аппарат 5 наполняется, содержимое аппарата 6 перекачивается в аппарат 7. Аппарат 6 моют, стерилизуют, охлаждают и наполняют перетоком из аппарата 5. Далее содержимое аппарата 7 насосом перекачивают в аппарат 8, первый из них также моют, стерилизуют паром, охлаждают и подключают к перетоку. По такому же принципу осуществляют наполнение, освобождение и стерилизацию остальных аппаратов бродильной батареи с их трубопроводами и арматурой. За стерилизуемым бродильным аппаратом сусло перекачивается насосом 12, а непрерывность его подачи во время стерилизации трубопровода осуществляется таким же дублером, остальное время работающим параллельно.

 

       Профилактическая стерилизация всей батареи – от головного до концевого бродильных аппаратов – совершается через каждые 3 суток.

       В зависимости от чистоты брожения время до очередной профилактической стерилизации бродильной батареи может увеличиваться до 5 и 10 суток или уменьшаться до 1,5 суток.

       На инфицированность продуктов брожения сильно влияет правильность монтажа бродильной батареи. Нижняя точка днища бродильного чана должна быть на 0,5 м выше всасывающей трубы насоса: с уменьшением этого расстояния насос не может перекачивать бродящее сусло, его приходится разбавлять водой, что приводит к инфицированию и перерасходу пара на перегонку. Продуктовые трубопрводы должны иметь уклон в сторону движения сусла и бражки, их надо систематически продувать и стерилизовать паром. На переточных трубах следует устанавливать запорные диски для локализации стерилизуемых аппаратов на ходу.

       Для обеспечения непрерывности брожения сусло должно поступать в батарею по двум параллельным линиям, и она питается через первый головной, а во время его стерилизации – через второй головной аппарат. Трубопроводы, осахариватели, насосы и теплообменники стерилизуют раздельно в каждой линии ежесуточно и последовательно. Стерилизация, неоднократно повторяющаяся через определенные периоды времени независимо от степени сброженности сусла, называется дробной профилактической стерилизацией.

      При непрерывно-проточном способе сбраживания в головном бродильном аппарате устанавливается нормативная численность дрожжевых клеток 90 – 120 млн./мл, что достигается увеличением объема засевных производственных дрожжей до объема головного аппарата и подержанием в нем заданной концентрации таким регулированием притока свежего сусла, чтобы скорость разбавления была равной удельной скорости роста дрожжей (D=m). Указанная выше численность клеток поддерживается во всех аппаратах, начиная от разводки в дрожжегенераторах, в головном и во всех остальных сосудах бродильной батареи. При этом дрожжи в большей части батареи размножаются в стационарной фазе роста с совмещением экспоненциальной и лаг-фазы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

113. Изменение азотистых  веществ  при брожении.

 

                                                                             Ответ.

 

       Довольно резкие изменения происходят во время главного брожения в составе веществ сусла. Значительно сокращается общее количество белка, а также отдельных его фракций..

      Здесь происходят два процесса; снижение количества азотистых веществ вследствие потребления их в процессе брожения, а частично за счет образования белководубильных компонентов, выпадающих из сусла вследствие понижения pH, накопления спирта и некоторых других факторов; и повышение содержания азотистых веществ за счет выделения их дрожжевыми клетками.

     Приблизительно 50% азота, содержащегося в сусле, усваивается дрожжами, и пиво в результате брожения содержит около 50% общего количества азота сусла и около 16,5% азота, выделенного дрожжами. Дрожжи могут ассимилировать все аминокислоты, но некоторые из них предпочтительно.

      К азотистым соединениям, которые усваиваются дрожжами в большей степени, чем другие, относятся аспарагиновая кислота, аспарагин, серин и треонин. Напротив, γ-аминомасляная кислота, аланин, глицин и тирозин утилизируются только частично во время главного брожения, но при дображивании использование их повышается.

Сбраживание сусла сопровождается изменением кислотности — нарастанием  концентрации водородных ионов. Величина pH быстро снижается в результате образования углекислоты и некоторых  органических кислот и в конце  главного брожения находится в пределах 4,3—4,5.

       Буферная фосфатная система сусла (первичный — вторичный фосфаты) во время брожения усиливается за счет введения углекислых солей и солей органических кислот. В пиве имеются следующие буферные системы: первичный фосфат — бикарбонат — угольная кислота и органические кислоты — соли органических кислот. pH пива вне зависимости от начального pH сусла (в пределах 0,2—0,4) устанавливается примерно на одинаковом уровне. Это положение обусловлено тем, что при более низком pH в сусле распад белков протекает полнее и количество буферных веществ в нем больше. При более высоком pH протеолитический гидролиз происходит слабее и буферных веществ накапливается меньше. Кислотам, образующимся при брожении, сдвинуть pH труднее, поэтому разница в величине pH сусла и пива в этих условиях уменьшается.

Снижение pH во время брожения сопровождается осветлением пива.

Происходит выделение И выпадение некоторых фракций белков с одновременным оседанием дрожжей. Осаждается при этом и та часть холодного бруха сусла, которая, хотя бы и в небольшом количестве, перешла с суслом в бродильный чан.

        Дрожжевые клетки при переносе их в сусло обволакиваются слизистой пленкой, имеющей в основном белковый характер и содержащей, кроме того, дубильные вещества, нерастворимые кальциевые соли, кремневую кислоту и гуммиобразные вещества. Эта слизистая пленка может растворяться протеиназой дрожжей. Если протеиназа недостаточно активна, дрожжевые клетки благодаря наличию слизистой оболочки собираются в крупные агрегаты, которые оседают на дно чана.

Если же протеиназа достаточно активна и растворяет белки слизистой оболочки, дрожжи длительное время остаются во взвешенном состоянии. У некоторых дрожжей указанное состояние является нормальным, поэтому различают оседающие, хлопьевидные, легко агглютинирующие дрожжи (типа Заад) и дрожжи пылевидные (типа Фроберг). Первые из них сбраживают сусло относительно неглубоко, вторые же благодаря тому, что находятся во взвешенном состоянии длительный период времени, обладают высокой сбраживаемостью. Осветление пива, сброженного хлопьевидными дрожжами, происходит иногда в бродильном чане, и пиво перекачивается в лагерные танки уже более или менее прозрачным. Однако агглютинация зависит еще от ряда факторов. Известно, что дрожжи из аппаратов чистых культур не агглютинируют в достаточной степени при первой задаче их, так же ведут себя и хорошо промытые дрожжи, в особенности если они промыты щелочными растворами. Дрожжи должны привыкнуть к среде (состав сусла, его физические свойства). Спирт в концентрации до 3% способствует агглютинации. В сусле содержатся вещества, задерживающие агглютинацию, однако имеются и вещества, которые способствуют ей, так что дрожжи оседают значительно раньше, чем они успевают выбродить сусло до нужного предела. Это вещество, вызывающее преждевременное оседание дрожжей, содержится в солоде, и активность его усиливается при продолжительном затирании. Вещество, выделенное из дробины при помощи кипящей воды, значительно усиливало процесс оседания дрожжей. Добавление в сусло такадиастаза предотвращало это явление, а добавление папаина не оказывало никакого действия, отсюда был сделан вывод, что это вещество имеет углеводный характер и является каким-то полисахаридом, вероятно, относящимся к гуммиобразным веществам.