Утилизация послеспиртовой мелассной барды

Сульфонол подавляет кислотообразующую микрофлору и не влияет на жизнедеятельность дрожжей. Расход на 1 т мелассы 70—100 г. Добавляется в виде водного раствора подобно хлорной извести. Сохраняет бактерицидные свойства в мелассе и мелассном сусле в течение 10—15 дней.

Тепловая обработка. Сильно инфицированная меласса, которая не исправляется кислотным и химическим антисептированием, подвергается тепловой обработке.

Стерилизация проводится путем нагрева мелассы до температуры 109—110°С и выдержкой при этой температуре в течение 1,5—2 мин. Нагрев осуществляется в теплообменниках, теплоносителем является пар. Нагретая меласса после выдержки в течение 1,5—2 мин подается в сборник, где с помощью аэрирования воздухом из нее удаляются летучие вещества.

Затем она охлаждается до 25—30 °С (водой или холодной мелассой через теплообменник).

Пастеризация в отличие от стерилизации проводится путем нагрева мелассы при более низких температурах (85—95 °С), но более длительном выдерживании (50—60 мин). Пастеризация применяется при средней степени инфицированности мелассы [14].

Внесение питательных компонентов. Для обеспечения высокоактивной жизнедеятельности дрожжей в процессе сбраживания в, мелассу вносятся питательные компоненты. В качестве фосфорного питания применяют 70%-ную ортофосфорную кислоту или диаммоний фосфат, азотистого — карбамид (мочевину). Используют и другие фосфор- и азотсодержащие вещества.

Питательные компоненты вводят в мелассу в виде предварительно приготовленных растворов одновременно с серной или соляной кислотой [15]. Кислоты и растворы солей вносят дозирование, пропорционально количеству поступающей мелассы при выпуске мелассы из весов в мелассные сборники — выдерживатели суточного запаса.

При переработке тростниковой (черной), сахаротростниковой и рафинадной меласс, тростникового сахара-сырца и дефектного белого сахара в смеси со свеклосахарной мелассой или отдельно расход питательных веществ для дрожжей на 1т сбраживаемых сахаров указанных видов сырья, кроме свеклосахарной мелассы, составляет: ортофосфорная кислота (70%) или диаммоний фосфат —3,3 кг; карбамид или сернокислый аммоний — соответственно 9 и 20 кг. Расход питательных веществ на свеклосахарную мелассу в этом случае сохраняется на уровне норматива при переработке ее одной.

Кларификация мелассы. На спиртовых заводах, имеющих производство хлебопекарных дрожжей, выделяемых из мелассно-спиртовых бражек, свекловичную мелассу рекомендуется кларифицировать (осветлять). Особенно необходима кларификация при переработке тростниковой и рафинадной меласс в чистом виде.

Осветление проводят на сепараторах-кларификаторах. Мелассу перед поступлением на установку разбавляют водой в соотношении 1 : 1, при этом раствор нейтрализуют или подкисляют до требуемой кислотности. Иногда разбавленную мелассу стерилизуют или пастеризуют, затем охлаждают в закрытых теплообменниках, после чего подают в кларификатор.

Содержание, сахара в осадке, отделяемом в кларификаторе при сепарировании, составляет около 25 %. Его вымывают горячей водой. Промывную воду после кипячения рекомендуется направлять в дрожжерастильные чаны при производстве кормовых дрожжей.

Выдерживание и гомогенизация. Меласса с добавленными в нее антисептиками (при необходимости), кислотами и питательными солями подается в сборники суточного запаса, где выдерживается не менее 8 ч. Для стабилизации режима сбраживания ее усредняют (гомогенизируют) путем перемешивания в сборниках насосом. Забор мелассы насосом производится с нижней части сборника, а подача — в верхнюю. Усреднение производят в период приемки мелассы, а также во время забора ее на рассиропку.

Гомогенизация особенно необходима при переработке дефектной мелассы, а также при использовании тростниковой и рафинадной меласс в смеси со свеклосахарной.

Приготовление мелассного сусла. Для нормальной жизнедеятельности дрожжей и оптимальных условий сбраживания мелассу необходимо разбавить водой до концентрации сухих веществ 20—22 %. Для приготовления сусла рекомендуется применять артезианскую воду. Можно использовать конденсаты, полученные при упаривании послеспиртовой и последрожжевой барды спиртовых заводов, работающих на мелассе. При использовании для приготовления сусла для дрожжей прудовой или речной воды ее обрабатывают хлорной известью из расчета 20—30 мг активного хлора на 1 л воды с выдержкой в течение 1 ч [16].

При непрерывном брожении мелассное сусло готовят на непрерывнодействующих рассиропниках, представляющих собой аппараты для смешивания и растворения мелассы холодной и горячей водой в непрерывном потоке, с регулированием концентрации сусла (по плотности) и температуры сусла [17]. Применяются также рассиропники трубчатого типа с диафрагмами, принудительным механическим размешиванием и др. При однопоточной схеме сбраживания сусло готовят только концентрацией сухих веществ 20—22 %. При двухпоточной схеме сусло для дрожжей готовится концентрацией 12 % СВ, а мелассное сусло, используемое для основного брожения, —32—34 % СВ. При работе по усовершенствованной двухпоточной схеме рекомендуется сусло для дрожжей готовить концентрацией 8—9 % СВ, а основное сусло —35—36 % СВ. Соотношение потоков сусла для дрожжей и сусла основного при двухпоточных схемах сбраживания 1 : 1, вследствие чего средняя концентрация смеси равняется 22 % СВ.

Тростниковую (черную), сахаротростниковую и рафинадную мелассу перерабатывают по двухпоточной схеме вместе со свеклосахарной мелассой. Смесь меласс содержит до 20% сахара. Дрожжи размножают на свеклосахарной мелассе, а брожение ведут на смеси меласс. Концентрация сусла для дрожжегенерирования составляет 10—12 % СВ, а основного сусла — 27— 28 % ХВ.

Переработку сахара-сырца и дефектного белого сахара проводят, в смеси со свеклосахарной мелассой. При работе по однопоточной схеме концентрацию сахаромелассного раствора устанавливают из расчета получения зрелой бражки крепостью 8— -8,5 % об. При применении двухпоточной схемы дрожжи приготавливают на сусле концентрацией 12—13 % СВ, а основное сусло готовят на мелассе, оставшейся после приготовления дрожжей, и сахаре-сырце или дефектном белом сахаре. Концентрация основного сусла составляет при переработке дефектного сахара в количестве 25 % общей массы сахара в. смесителе 27—28 % СВ; 50 %. —24—25; 75 % —21—22 % СВ.

Выращивание чистой культуры дрожжей. Для сбраживания сахаромелассных растворов на спирт применяют дрожжи расы В, гибридные дрожжи Г-67, Г-73, Г-75, Г-112.

Дрожжи расы В — осмофилы. Хорошо сбраживают сахарозу, фруктозу, глюкозу, но лишь на '/₃ — раффинозу (трисахарид). Плохо сбраживают мальтозу из-за низкой активности фермента мальтазы, расщепляющего мальтозу (дисахарид) на две молекулы глюкозы.

Гибридные дрожжи, полученные скрещиванием расы В с пивными дрожжами, обладают высокой бродильной энергиейи почти полностью сбраживают раффинозу.

Свеклосахарную, тростниковую (черную) и рафинадную мелассы, содержащие значительные количества раффинозы, рекомендуют сбраживать двумя культурами дрожжей: расой В и гибридом Г-75 двухстадийным способом.

При производстве из мелассы спирта и хлебопекарных дрожжей, получаемых выделением их из спиртовой бражки, применяют дрожжи расы В в смеси с гибридом Г-112. Дрожжи расы В обеспечивают нормативный выход спирта из мелассы, а Г-112 — высокую активность хлебопекарных дрожжей.

Чистые культуры дрожжей на спиртовые заводы поступают из научно-исследовательских институтов спиртовой промышленности. Они поставляются в пробирках, закрытых пробками и залитых сургучом.

В зимнее время чистая культура дрожжей готовится на сусле-желатине, в летнее — на сусле-агаре.

Разведение дрожжей из пробирок до объема 3 л проводят в лабораторных условиях в колбах, дальнейшее разведение ведут в дрожжегенераторном отделении в аппаратах чистой культуры (АЧК) вместимостью 20, 1000 и 5000 л. После этого дрожжи поступают в дрожжегенератор.

Для пробирки питательная среда (сусло) готовится из измельченного сухого ячменного солода. Сусло не подкисляется. Для стадий 2—4 в мелассное сусло добавляют солодовое концентрацией 10—12 % СВ в количестве 10 % по объему (до стерилизации).

Для стадий 5—7 в мелассное сусло добавляют диаммоний фосфат (или ортофосфорную кислоту) и карбамид в количестве соответственно 0,12 и 0,2 % по массе мелассы (до стерилизации).

После задачи дрожжей из АЧК-1 в АЧК-2 подают стерильное мелассное сусло (подмолодки) в три приема. Объем первой подмолодки составляет 50%, второй —30, третьей — 20% полезного объема АЧК-2. Подмолодки задают в период, когда видимая плотность АЧК-2 снижается до 10—11% до сахаромеру.

Брожение в аппаратах чистой культуры ведется с таким расчетом, чтобы к моменту передачи дрожжей в следующий аппарат содержание алкоголя в дрожжевой мелассе не превышало 2,5—3% об., т. е. при снижении видимой плотности ниже начальной видимой концентрации на 4,5—5,0 %.,

Накопление спирта в дрожжегенераторе допускается не более 3,0-3,5 % об., а при работе по усовершенствованной двухпоточной схеме — 2,8— 3,0 % об..

По окончании стадии в АЧК-2 дрожжи в количестве 30 % передают в АЧК-3 и 20 % — в другой АЧК-2. В последнем проводят разведение дрожжей с тремя подмолодками с осуществлением в дальнейшем стадий 7—8. При отсутствии второго АЧК-2 дрожжевую массу, оставшуюся после Отбора 30 % дрожжей в АЧК-3, разводят добавлением сусла.

Первую замену дрожжей производят путем разведения чистой культуры, начиная со стадии 7, для которой маточными служат дрожжи из АЧК-2. Для следующей замены разведение дрожжей начинают со стадии 5, для которой в качестве маточных используются дрожжи из 3-литровых колб, хранящихся в холодильнике.

Дрожжегенерирование и сбраживание. Сбраживание мелассного сусла с использованием дрожжей, выращенных в дрожжегенераторах, производят в бродильных аппаратах (чанах) в непрерывном потоке бражки, для чего бродильные чаны соединены между собой в непрерывно действующую бродильную батарею.

Применяют два способа сбраживания: однопоточный и двухпоточный. Аппаратура для приемки, подготовки и брожения мелассы в этих схемах одинакова. Разница заключается лишь в том, что в однопоточной схеме (рис. 1) имеется один рассиропник мелассы, а в двухпоточной — два: один для приготовления сусла для дрожжей, второй для основного мелассного сусла.

 

 

1 — рассиропник; 2- фильтр мелассы; 3, 4, 5— аппараты чистой культуры дрожжей; 6 — стерилизатор; 7— дрожжегенераторы; 8 - бродильный аппарат головной; 9 —щелевые расходомеры мелассы; 10 — бродильные аппараты; 11 —насос; 12 — сепаратор бражки; 13 - передаточный сборник

 

Рисунок 1. Схема дрожжегенерирования и брожения по усовершенствованному однопоточному способу

 

Различие в технологии однопоточного и двухпоточного способов заключается в применении для дрожжегенерирования мелассного сусла разных концентраций [18].

Обычная двухпоточная схема предполагает применение мелассного сусла двух концентраций сусла для дрожжей 12% СВ, основного сусла 32 % СВ.

Меласса из сборников суточного запаса подается в напорные баки, откуда поступает на рассиропку 1. Сусло для дрожжей и основное сусло имеют раздельные сборники суточного запаса и напорные баки мелассы, что обусловлено различием в кислотности (сусло для дрожжей имеет кислую реакцию среды, основное сусло — нейтрально-щелочную).

Сусло для дрожжей из рассиропника распределяется в дрожжегенераторы 7, где размножение дрожжей производится при непрерывном аэрировании среды сжатым воздухом из расчета 3—4 м³/ч на 1 м³ среды.

Дрожжи для засева дрожжегенераторов применяются в виде чистой культуры и задаются из АЧК-3. Время, необходимое для выхода на режим сбраживания после задачи чистой культуры в дрожжегенераторы, составляет 6—10 ч. Для гашения пены в дрожжегенераторы и бродильные чаны добавляют олеиновую кислоту.

Дрожжегенераторы (в количестве 4—6 шт.) рекомендуется устанавливать над бродильными чанами. Вместимость дрожжегенераторов составляет 25—30 % общей вместимости при двухпродуктовом производстве и 20—25 % при однопродуктовом. Количество бродильных чанов составляет 9—10 шт. Дрожжи из дрожжегенераторов сливаются в первый бродильный чан 8 непрерывно.

Одновременно в этот чан, подается основное мелассное сусло в соотношении 1:1. Бражка из первого аппарата непрерывно перетекает по переточным трубам в последующие. На перегонку она поступает из последнего чана, который после опорожнения и стерилизации становится головным.

Для улавливания спирта газы брожения из дрожжегенераторов и бродильной батареи направляются в пеноловушку, затем в спиртоловушку. Полученная при этом спиртеодержащая жидкость через мерник направляется в сборник бражки 13 для перегонки.

Усовершенствованная двухпоточная схема сбраживания обеспечивает более высокий выход спирта по сравнению с обычной. Аппаратура для ведения технологии по этой схеме такая же, как и для обычной двухпоточной схемы (рис. 2). Основой усовершенствованной двухпоточной схемы является снижение концентрации бродящего сусла на стадиях дрожжегенерирования и главного брожения (1—3 бродильные чаны).

 

 

1, 2 — рассиропники; 3 — дрожжегенераторы; 4 — бродильные аппараты головные; 5 — бродильные аппараты

 

Рисунок 2. Схема дрожжегенерирования и брожения по усовершенствованному двухпоточному способу

 

Выращивание дрожжей в дрожжегенераторах ведется на сусле концентрацией 8—9% СВ. Сусло для дрожжей готовится на мелассе лучшего качества, в нее из расчета на всю перерабатываемую мелассу вносятся кислоты и питательные соли. Зрелые дрожжи из дрожжегенератора поступают в первый бродильный чан.

Основное сусло готовится более низкой концентрации СВ (35—36 %) и поступает на брожение не в один головной бродильный чан, а в первые три дробно с таким расчетом, чтобы поддерживать в них видимый отброд бражки: в первом чане 7,5—8,5 % СВ; во втором — 8,0—9,0; в третьем — 9,0—9,5 % СВ. Далее процесс брожения ведется, как и при обычной двухпоточной схеме.

Выращивание дрожжей в дрожжегенераторах ведется на сусле концентрацией 8—9% СВ. Сусло для дрожжей готовится на мелассе лучшего качества, в нее из расчета на всю перерабатываемую мелассу вносятся кислоты и питательные соли. Зрелые дрожжи из дрожжегенератора поступают в первый бродильный чан.