Как из пшеницы сделать спирт. Технология производства спирта из зерна
Пишет блогер Сергей Анашкевич:
Помните анекдот, как Василий Иванович попросил Петьку спрятать от солдат цистерну спирта, и тот закрасил надпись «СПИРТ», написав вместо нее «C2H5OH»? А солдаты на утро были в стельку. Как же - написано ОН. Оказалось, и вправду, он!
Удивительно, но в сети практически нет подробных репортажей о том, как делают ЕГО - главное сырье для водки.
Как делают саму водку - полно. От сивухи до элитных марок. А спирт - нет!
Придется восполнить этот пробел, благо на прошлой неделе я побывал на Усадском спиртзаводе неподалеку от Казани, входящем в концерн «Татспиртпром».
Здесь делают спирт самой высокой категории «Альфа», который постепенно вытесняет некогда топовый «Люкс» из производства качественных марок водки. Все тем же древним методом, изобретенным еще до нашей эры, реализованным в промышленных масштабах в XIV веке и широко практикуемым в сараях и гаражах во время перестройки. Старой доброй перегонкой…
На входе - зерно из мешка, на выходе - чистейшая 96-градусная жидкость…
Как известно, веселящее действие алкогольных напитков и способы их получения известны человечеству еще с библейских времен: помните, Ной случайно выпил перебродивший фруктовый сок и опьянел. Вообще, ученые предполагают, что идея химической дистилляции жидкостей возникла еще в I тысячелетии до н.э. Впервые процесс дистилляции описал Аристотель (384–320 гг. до н.э.). Многие алхимики того времени занимались совершенствованием техники перегонки, считая, что путем дистилляции им удается выделить душу вина. Благодаря этому продукт дистилляции и был назван «духом вина» (от латинского «spiritus vini»).
Процесс получения спирта был открыт в различных регионах земного шара практически одновременно. В 1334 году врач-алхимик из Прованса Арно де Вилльгер (Франция) впервые получил винный спирт из виноградного вина, считая его целительным средством. В середине XIV века некоторые французские и итальянские монастыри производили винный спирт под названием «Aquavitae» - «вода жизни», а в 1386 году, благодаря генуэзским купцам, спирт добрался и до Москвы.
Производство этилового спирта было начато в Европе после изобретения в Италии в XI веке дистилляционного аппарата. Несколько веков этиловый спирт почти не применяли в чистом виде, разве что в лабораториях алхимиков. Но в 1525 году знаменитый Парацельс заметил, что эфир, получающийся при нагревании спирта с серной кислотой, обладает снотворным действием. Он описал свой опыт с домашними птицами. А 17 октября 1846 года хирург Уоррен усыпил эфиром первого пациента.
Постепенно спирт разделился на пищевой и технический, получаемый путем расщепления древесных отходов. В Англии технический спирт был освобожден от повышенных налогов на продажу, так как рыночная стоимость спиртных напитков окупала государственные сборы, а вот врачам и промышленникам такая цена была не под силу. Для предотвращения пищевого употребления токсичного промышленного спирта его смешивали с метанолом и другими неприятными на запах добавками.
Впоследствии спирт получил мгновенное распространение в медицине в связи с постоянными войнами. В 1913 году на территории Российской империи было зафиксировано около 2400 заводов, производивших в основном водку и вино. Позже произошло обособление производства спирта и водки.
С началом Первой мировой войны производство водки фактически прекратилось, выработка спирта также снизилась. Производство начало восстанавливаться лишь в 1925-1926 годах, а грандиозное восстановление спиртовой промышленности было начато лишь в 1947 году, начали интенсивно применять новые научно-технические технологии и достижения. В 1965 году в СССР работало 428 заводов с годовым выпуском 127,8 млн дал спирта, а к 1975 году выпуск спирта возрос до 188,1 млн дал. В последующие годы это производство постепенно снижалось из-за увеличивающегося выпуска напитков с меньшей крепостью.
В зависимости от сырья спирт бывает пищевой и технический.
Пищевой производится только из пищевого сырья. Наиболее распространенным и экономичным сырьем для получения спирта является картофель. Картофельный крахмал легко разваривается, клейстеризуется и осахаривается. Кроме картофеля для производства спирта используются зерновые - пшеница, рожь, ячмень, овес, кукуруза, просо, а также сахарная свекла, сахарная патока или меласса.
Технический спирт получают из древесины или нефтепродуктов, подвергаемых кислотному гидролизу.
Теперь о категориях спирта и о том, почему «Альфа» вытесняет «Люкс». Все дело в том, что спирт «Альфа» должен вырабатываться из пшеницы, ржи или из их смеси, то есть исключительно из зернового сырья, в отличие от других спиртов, которые могут вырабатываться также и из смеси зерна с картофелем.
Второе важное отличие «Альфы» от «Люкса» - пониженное содержание ядовитого метилового спирта: норма его содержания составляет всего 0,003% в пересчете на безводный спирт, тогда как для спирта «Люкс» - 0,02%. Это существенно!
На Усладском спиртзаводе спирт производят исключительно из пшеницы и только одной категории - «Альфа».
Пшеницу привозят в специальных зерновозах и помещают в высокие бочки-элеваторы, откуда она далее поступает на производство.
Зерно для производства спирта должно быть хорошего качества и влажностью не более 17%, иначе есть высокий риск прелости, что скажется на качестве конечного продукта.
Из емкостей-хранилищ при помощи огромного и мощного насоса-турбины зерно «перекачивается» через высокие колонки на первичную переработку.
Насос для «перекачки» зерна из хранилища на очистку:
Первая задача - очистить зерно от всех примесей, как твердых, так и обычного сора, шелухи и т.д.
Так что в самом начале оно попадает на сепаратор.
Сначала пшеницу просеивают через сито, на котором остаются все крупные предметы.
Этот щебень накопился около сепаратора всего за полдня!
Вот что остается после того, как зерно «ушло» по трубам дальше на дробление:
Дробилка превращает зерно в грубую муку. Это необходимо для дальнейшего разваривания зерна и высвобождения из него крахмала.
Разваривание зерна происходит с целью разрушения его клеточных стенок. В результате этого крахмал высвобождается и переходит в растворимую форму. В таком состоянии он намного легче осахаривается ферментами. Зерно обрабатывается паром при избыточном давлении 500 кПа. Когда разваренная масса выходит из варочного аппарата, сниженное давление приводит к образованию пара (из содержащейся в клетках воды).
Подобное увеличение в объеме разрывает клеточные стенки и превращает зерно в однородную массу. Температура разваривания составляет 172°С, а продолжительность варки - около 4 минут.
За всеми процессами, происходящими на спиртзаводе, наблюдают операторы в аппаратном зале. Здесь они видят полностью все происходящее на каждом участке, так как процесс производства спирта непрерывен и осуществляется в режиме 24/7.
Измельченное зерно смешивают с водой в пропорции 3 литра на 1 кг зерна. Зерновой замес нагревается паром (75°С) и подается насосом в контактное отверстие установки. Именно здесь происходит мгновенный нагрев кашицы до температуры 100°С. После этого подогретый замес помещается в варочный аппарат.
В процессе осахаривания в охлажденную массу добавляют солодовое молоко для расщепления крахмала. Активное химическое взаимодействие приводит к тому, что продукт становится абсолютно пригодным для дальнейшего процесса сбраживания. В результате получается сусло, которое содержит 18% сухого сахара.
Когда из массы делается проба на йод, окрас сусла должен оставаться неизменным.
Сбраживание сусла начинается при введении в осахаренную массу производственных дрожжей. Мальтоза расщепляется до глюкозы, которая в свою очередь сбраживается в спирт и углекислый газ. Также начинают образовываться вторичные продукты брожения (эфирные кислоты и т.д.).
Процесс сбраживания проходит в огромных закрытых бродильных установках, которые предотвращают потери спирта и выделение диоксида углерода в производственный цех.
Установки настолько большие, что верхняя и нижняя их части находятся на разных этажах!
Вот так выглядит брага в установке. Заглядывать следует очень осторожно, чтобы не вдохнуть пары углекислого газа.
Выделяющиеся в процессе брожения диоксид углерода и пары спирта из бродильной установки поступают в специальные отсеки, где происходит отделение водно-спиртовой жидкости и диоксида углерода. Содержание этилового спирта в бражке должно равняться до 9,5 об.%.
Кстати, на заводе нам предложили попробовать бражку.
Повсюду в цехах можно заметить вот такие фонтанчики. Они предназначены для промывки глаз в случае попадания в них опасных продуктов производства, которых здесь хватает.
Далее приступают к отгонке спирта из бражки и его ректификации. Спирт начинает выделяться из бражки в результате кипения при разных температурах. Сам механизм перегонки основан на следующей закономерности: спирту и воде свойственны разные температуры кипения (вода - 100 градусов, спирт - 78°С). Выделенный пар начинает конденсироваться и собираться в отдельную емкость. Очистку спирта от примесей производят на ректификационной установке.
Над нами расположен этаж с ректификационными установками. Здесь, под ними, проходит целая сеть трубопроводов - какие-то для спирта, какие-то для воды, какие-то для пара, какие-то для побочных продуктов.
А в ректификационном зале жарко!!!
Сырой спирт (спирт-сырец), получаемый на основном этапе производства, не может быть использован для пищевых целей, так как содержит много вредных примесей (сивушные масла, метиловый спирт, сложные эфиры). Многие примеси ядовиты и придают спирту неприятный запах, именно поэтому сырой спирт подвергают очистке - ректификации.
Этот процесс основан на разной температуре кипения этилового, метилового и высших спиртов, сложных эфиров. При этом все примеси условно делят на головные, хвостовые и промежуточные.
Головные примеси имеют более низкую температуру кипения, чем этиловый спирт. К ним относятся уксусный альдегид и отдельные сложные эфиры (этилацетат, этилформиат и др.), образующиеся при перегонке.
Хвостовые примеси отличаются повышенной температурой кипения по сравнению с этиловым спиртом. В их состав входят в основном сивушные масла и метиловый спирт.
Наиболее трудноотделяемой фракцией являются промежуточные примеси (этиловый эфир изомасляной кислоты и другие сложные эфиры).
При очистке спирта-сырца на ректификационных аппаратах производится отделение вредных примесей и повышается концентрация спирта в готовом продукте (с 88 % в спирте-сырце до 96-96,5 % в ректификате).
Готовый спирт крепостью 96% перекачивается в накопительные емкости.
Заглядывать в эти емкости следует еще более осторожно, чем в емкости с брагой. Здесь можно и опьянеть в миг…
Готовый спирт отправляется на контрольные замеры и, если все в порядке, ему присваивается категория «Альфа», а дальше он пойдет на производство водки или другие цели…
Обработку мяса при изготовлении колбас производят в такой последовательности:
1.
Освобождают мясо от костей;
2. Удаляют из него крупные сухожилия и грубые соединительно-тканные пленки;
3 . В некоторых случаях мясо (например свиное) разделяют на жирное и постное;
4. Режут мясо на куски, солят с добавлением селитры для придания розового или красного цвета, и выдерживают определенное время в холодном месте;
5. Измельчают мясо на мясорубке и подготовливают шпиг (режут на кусочки, получая так называемую крошку);
6.
Из измельченного говяжьего и свиного мяса, а так же шпига составляют колбасный фарш, добавляя специи, а иногда крахмал;
7.
Набивают колбасный фарш в кишечные оболочки;
8.
Подкапчивают ("ожаривают") колбасы короткое время для придания им цвета, улучшения вкуса и аромата;
9.
Варят колбасы (вареные колбасы, сардельки, сосиськи);
10
.Варят колбасы (копченые и полукопченые);
ВАРЕНЫЕ КОЛБАСЫ
Посол мяса: мясо (говядина, свинина) нарезают кусками по 200-300 грамм, перемешивают с солью мясо, выдерживают 2-3 суток. После этого готовят колбасный фарш, набивают им кишки и варят колбасы.
При изготовлении колбасного фарша соблюдают определенный порядок
: вначале тщательно вымешивают говяжье мясо, добавляя 2/3 необходимого количества воды до получения вязкой однородной массы. Затем вливают остальную воду и крахмал, хорошо вымешивают, после добавляют измельченную свинину, опять вымешивают и вводят шпиг.
Приготовление шпига
: кусок шпига надрезают слоями толщиной 0,5 см, пласты складывают друг на друга, и нарезают поперек полосками по 0,5 см, получая брусочки (0,5х0,5). Брусочки складывают вместе и режут на равные кубики (крошку) шпига.
Набивка фарша в оболочку
: На скриншоте 5а
изображена ручная набивка. На скриншоте 5б показан шприц для наполнения оболочки фаршем и кружком из кожи или фанеры, по диаметру рубки.
Для наполнения оболочки можно приспособить мясорубку, к которой делают из жести цевку в виде воронки (скриншот 5в ). Бортик цевки 1 делают по размеру зажимного кольца мясорубки так, чтобы цевка была плотно притянута к корпусу мясорубки. Трубка цевки 2 должна иметь диаметр 2-3 см.
Перед набивкой фарша из мясорубки вынимают решетку и нож. Станок для набивки колбас (скриншот 5г ) состоит из цевки 1 , прижимного кольца 2 , корпуса 3 , втулки с резьбой 4 для прижимного кольца, ушек 5 для закрепляющих крючков 8 , поршня 6 с винтом 7 , опорного приспособления 9 с винтом 10 для крепления шприца на столе.
Корпус шприца укрепляется к опоре 9
при помощи ушек 5
, прорезей для ушек 11
и крючков 8
. Перед набивкой оболочки с помощью шприца или при помощи цевки, на мясорубке кишку надевают полностью до завязанного конца на цевку рис 5а
. Во время набивки фарша кишку придерживают рукой, постепенно высвобождая батон.
КАК ВЯЗАТЬ КОЛБАСЫ
Из тонкого шпагата делают петлю, надевая её на левую руку. Затем этой же рукой плотно поджимают фарш в кишке и, спуская петлю на кишку, правой рукой туго затягивают её на оболочке.
Чтобы шпагат не сосокочил со скользкой кишки, на небольшом расстоянии от первой затяжки делают вторую перевязку, образуя пупок. Затем делают петлю для подвешивания. На продолговатых колбасных батонах по их длине делают еще 2-3 перевязки. Если на колбасах под оболочкой выявляются пустоты (пузырьки), наполненные воздухом, от них следует избавиться, проколов в этом месте иглой.
ПОДКАПЧИВАНИЕ (обжарка) КОЛБАС
Для получения красивого и ароматного продукта, навешенные на палки колбасные батоны (смотрите рис) слегка подкапчивают час в горячем дыму.
ВАРКА КОЛБАС
Производят при температуре 80-85 градусов. Продолжительность варки зависит от величины (диаметра) колбас: тонкие варят 40-50 минут, средние 1,5 часа, толстые до 3 часов.
Готовность колбасы определяют либо по глубине батона, он должен показывать не менее 70 градусов, либо поварской иглой, либо на вкус.
ВАРЕНАЯ КОЛБАСА ТИПА ЧАЙНОЙ
Состав фарша (на 10 кг сырья): мясо говяжье посоленное-7 кг, мясо свиное посоленное-2 кг; шпиг-1 кг; крахмал-1 стакан (250 гр); сахар-1 чайная ложка; перец молотый (красный или черный)-1/4 ложки; чеснок-2-3 дольки.
ВАРЕНАЯ КОЛБАСА ИЗ ГОВЯЖЬЕГО И БАРАНЬЕГО МЯСА
Рецепт фарша на 10 кг сырья: говядина 9 кг; шпиг или курдючное баранье сало или жир (полив)-1 кг (при желании шпиг или сало можно увеличить); крахмал 3,5 стакана; чеснока 3-4 дольки; сахара чайную ложку; перца 1/2 чайной ложки; воды 2,5-3 литра. Можно использовать примерно 1/5 часть взятого мяса.
ВАРЕНАЯ БАРАНЬЯ КОЛБАСА
Вместо говядины берут баранину. Способ приготовления и рецептура аналогична предыдущему. При желании к бараньему мясу можно добавить говядину или солонину не более 1/5 к общему количеству взятого мяса.
ВАРЕНАЯ КОЛБАСА ТИПА ЛЮБИТЕЛЬСКОЙ
Рецепт фарша: берут очищенное от сухожилий и пленок говяжье мясо 3,5 кг; свинину нежирную (от окорока, лопатки, корейки) 4 кг; шпиг 2,5 кг; крахмал 1 стакан; сахар 1 ч. ложку; перец 1/4 ложки; желательно добавить 1/4 ч. ложки мускатного ореха; воды 1,5 литра. Набивать фарш лучше в ободочную кишку.
САРДЕЛЬКИ
Готовят из говядины и свинины или пополам, шпиг не добавляют
. Главное-мясо нужно пропустить 3-4 раза через мясорубку, воды 2,5-3,5 литра на 10 кг. фарша. Фарш тщательно перемешивают. Если фарш вязкий (зависит от хорошего измельчения и вымешевания), то крахмал не кладут, либо добавляют не более 0,5 стакана на 10 кг. фарша.
Для улучшения вкуса воду наполовину заменяют молоком. Набивают в тонкие кишки (чрева). Вначале набивают фарш целиком кишки примерно 2 м, затем её перевязывают на батончики по 6-8 см.
Для вязки сарделек
нужен тонкий шпагат, смотанный в клубок. Конец набитой фаршем кишки завязывают обычным способом (см. вареные колбасы).
Положение рук
: Клубок шпагата в левой руке, правая поддерживает образовавшуюся петлю. Далее клубок, пропуская через петлю, берут вновь правой рукой. Далее придерживая левой рукой кишку, правой затягивают петлю, образуя батончик сардельки.
Такими приемами вяжут всю набитую фаршем кишку. Затем варят в воде минут 40. Сардельки можно готовить и с добавлением 15% шпига.
Рулет из баклажанов, Закуска "Баклажанные язычки", Баклажаны в остром соусе
Необходимые продукты : 3 кг баклажанов; 2 кг болгарского перца; 2 стручка острого перца; 100 грамм чеснока; 250 мл воды; 200 мл растительного масла; 120 мл столового уксуса; 5 столовых ложек сахара; 1,5 столовые ложки соли;
Приготовление: баклажаны хорошо вымыть под проточной водой, нарезать крупными кубиками. Сложить овощи в миску, посолить, перемешать и оставить на 30 минут.
Если кожура баклажанов слишком жесткая, её необходимо снять.
Болгарский и острый перец помыть, очистить от плодоножек и семян. Чеснок освободить от шелухи.
Приготовить соус:
болгарский, острый перец и чеснок пропустить через мясорубку или измельчить с помощью блендера.
В полученную овощную смесь добавить соль, сахар, охлажденную кипяченую воду и растительное масло, хорошо перемешать. Перелить соус в большую кастрюлю, поставить на плиту и довести до кипения.
Баклажаны промыть по проточной водой, слегка отжать и выложить в кастрюлю с кипящим соусом. Периодически помешивая, проварить овощи на маленьком огне в течение 15 минут.
Помешивать массу надо очень аккуратно, чтобы баклажаны не развалились.
За 1 минуту до окончания варки влить в кастрюлю уксус, перемешать массу и снять с огня. Разложить закуску в простерилизованные банки, накрыть прокипяченными металлическими крышками, закатать.
Перевернуть заготовки вверх дном, укутать теплым одеялом и оставить в защищенном от сквозняков месте до полного остывания.
Продукты: 2 баклажана; 4 яйца; 150 грамм твердого сыры; 1/2 стручка красного болгарского перца; 1/2 стручка зеленого болгарского болгарского перца; 50 грамм плавленного сыра "Янтарь"; чеснок по вкусу; соль;
Приготовление: баклажаны очистить, мелко нарезать или натереть на крупной терке, посолить и дать постоять 2 минуты. Затем промыть и хорошо отжать.
Яйца взбить венчиком, добавить тертый твердый сыр, нарубленные кубиками стручки болгарского перца, отжатые баклажаны, хорошо перемешать.
Вылить приготовленную массу в форму размером 30х30 см, застеленную пергаментной бумагой, и запечь в течение 30 минут при температуре 190-200°С.
Вынуть готовый корж из духовки, переложить на полотенце и сразу свернуть в рулет. Смешать плавленный сыр с измельченным чесноком до образования однородной массы.
Остывший корж развернуть, смазать сырной начинкой и отправить в холодильник на 30 минут. Подавать рулет к столу холодным, нарезав на небольшие кусочки, в качестве закуски.
Закуска "Баклажанные язычки"
Необходимые продукты: 2 баклажана; 100-150 грамм грецких орехов; 2 зубка чеснока; 3-4 столовые ложки майонеза; соль; зелень базилика; растительное масло для жарки; 1 помидор для украшения; зелень петрушки для подачи;
Приготовление: баклажаны вымыть, нарезать вдоль пластинами, посолить, оставить на 15-20 минут, чтобы вышла горечь. Обжарить овощные пластины с двух сторон на растительном масле до готовности. Выложить на бумажное полотенце, чтобы убрать лишний жир.
Очищенные орехи пропустить через мясорубку или измельчить в блендере, соединить с чесноком, пропущенным через пресс, мелко нарубленным базиликом и майонезом, все хорошо перемешать.
Готовой ореховой пастой смазать пластинки обжаренных баклажанов, сложить их вдвое и поместить на тарелку. Украсить блюдо помидорами и зеленью.
Самогоноварение на Руси впервые упоминается в летописях при Иване Грозном, то есть – более 550 лет назад. Но поскольку в то время сахара, как такового, не было, наиболее востребованным сырьем для приготовления крепкого алкоголя были злаки: рожь, пшеница, ячмень . В качестве дополнительной подкормки использовали мед, хотя можно обойтись и без него.
Сегодня технологии немного поменялись: мед – слишком дорогой продукт и его успешно заменил сахар. Можно обойтись и без использования дрожжей, что скажется на вкусе готового продукта только в лучшую сторону, поскольку не будет характерного дрожжевого привкуса .
Рассмотрим некоторые рецепты классической на пшенице домашнего производства.
Чтобы домашняя водка из пшеницы была с характерным ароматом и зерновым привкусом , необходимо подбирать качественное сырье и строго следовать рецептуре. Пшеницу перед использованием 2 — 3 раза промывают, оставляют покрытой водой на несколько часов для того, чтобы шелуха всплыла.
Правильно приготовленная созревшая брага содержит спирт в чистом виде от 10 до 15%. Таким образом, из 10 литров бражки теоретически можно получить от 1 до 1,5 литра чистого спирта. Или 2 — 2,5 литра 50-градусного самогона.
Классика рецептуры
По классическому рецепту брагу для самогона на пшенице ставят без сахара. Понадобится:
- 5 кг зерна пшеницы.
- 300 – 350 г дрожжей.
- 15 литров воды.
Приготовление требует терпения и щепетильности . Процесс разбит на несколько этапов:
- пшеницу проращивают ;
- когда ростки достигнут размера самого зерна, высушивают . Раньше это делали на русской печи. Сегодня можно использовать духовку или сушилку (температура – не выше 70°!);
- перемалывают , получив из пророщенной пшеницы сухой солод;
Именно солод является сырьем для дрожжей, поскольку содержит простые сахара. Дрожжи перерабатывают его в спирт.
- в кипящую воду постепенно, помешивая, добавляют молотый солод . Должен получиться кисель. Его тщательно укутывают и оставляют на ночь;
Идеально заваривать кисель сразу в 15 литрах воды, но можно и в меньшей посуде, с последующим разведением после настаивания.
- к теплому суслу (градусов 30), добавляют дрожжи и ставят на при комнатной температуре;
- дней через 5 начинают пробовать брагу. Горький вкус без сладости является сигналом готовности к перегонке.
По утверждению специалистов, именно этот рецепт дает на выходе самогон с классическим пшеничным вкусом.
Ка сделать с черным хлебом?
Этот рецепт – не только пшеничной, но и хлебной водки , поскольку используем не только зерно, но и хлеб (обязательно – черный). Будем осуществлять приготовление на зеленом солоде.
Зеленый солод – это пророщенное и перемолотое зерно без предварительного высушивания.
- Проращиваем 4 кг пшеницы.
- Перемалываем с помощью мясорубки (еще лучше – блендера).
- Размачиваем в 10 литрах воды 5 кг хлеба (примерно 8 буханок). Хлеб нужен темный, можно с тмином, анисом. Это придаст дополнительные нотки конечному продукту.
- Добавляем полукилограммовую пачку сырых спиртовых дрожжей.
- Сбраживаем примерно неделю.
- Проверяем и перегоняем.
Для качественной водки в домашних условиях нужны именно спиртовые, а не хлебопекарные дрожжи (сухие или сырые). 100 г сухих заменят пол килограмма прессованных.
Как приготовить на диких дрожжах?
Самогонщикам – энтузиастам вполне по силам приготовление пшеничной водки с использованием диких дрожжей, выращенных собственноручно. Рассмотрим, как сделать отличный самогон без дрожжей промышленного изготовления. У него два преимущества :
- не нужно искать и покупать спиртовые дрожжи;
- аромат самогона будет более выраженным и естественным, с характерным привкусом, свойственным только пшеничной водке.
На 20 литров воды понадобится 4 — 5 кг сахара и 4 кг пшеницы.
1 этап – выращивание дрожжей . Для этого нужна емкость объемом 25 литров с .
- В емкость засыпают пшеницу, заливают ее водой на пару пальцев выше зерна.
- Добавляют 0,8 – 1 кг сахара, размешивают.
- Оставляют в открытом виде (прикрыть марлей или х/б тканью от насекомых) в тепле на 4 – 5, до появления брожения и характерного запаха.
Преимуществом выращивания диких дрожжей является возможность их неоднократного использования (до 4-х раз). К ним просто добавляют сахар (лучше – сироп), воду и оставляют бродить.
2 этап – постановка на брожение . Необходимо добавить к активированным диким дрожжам тепловатой воды (на указанное количество – литров 17) и сахара из расчета: 1 кг на 5 л воды с учетом уже влитой в емкость для активации дрожжей.
3 этап – брожение . Здесь уже необходим гидрозатвор (в крайнем случае емкость должна быть накрыта крышкой). Важно, чтобы температура в помещении где зреет брага, была не ниже 22°С. Брожение продолжается около недели, пока сладость не исчезнет.
Простой бездрожжевой рецепт
2 кг размолотой пшеницы заливают 1,5 литрами теплой воды, добавляют полкило сахара, хорошо размешивают, оставляют на 5 дней в тепле. Добавляют еще 2,5 кг сахара и 9 литров воды. Еще неделю сбраживают. Пробуют, при готовности процеживают и перегоняют. Пшеничная водка в домашних условиях готова.
Остаток можно один раз повторно использовать. Как правило, пшеничную водку перегоняют дважды (второй раз – с отсечением голов и хвостов). Затем очищают.
Важно знать! Вышеприведенные рецепты можно использовать не только с применением пшеницы, но и ржи, ячменя, других злаков. Вкус будет разным, но неизменно приятным.
Как улучшить вкус с помощью очистки?
Наиболее популярны в среде самогонщиков способы с помощью угля или марганцовки.
- лучше использовать древесный измельченный (из печки, костра) из расчета 1 полная ложка на 1 литр продукта. Отстаивать, ежедневно перемешивая, неделю, затем профильтровать.
- Таблетки активированного угля толкут и добавляют к самогону. Далее – как в предыдущем пункте.
- (на кончике ножа) добавляют в трехлитровую банку самогона, тщательно размешивают. Оставляют на несколько дней, пока не выпадут хлопья (это различные, связанные перманганатом калия примеси). Затем фильтруют.
Что касается выбора способа очистки, то спорить об этом можно бесконечно. Некоторые считают очистку марганцем вредной. Предлагаем самим попробовать: часть спиртного одной перегонки очистить углем, часть – марганцем.
Естественно – с последующей фильтрацией. А теперь почувствуйте разницу! Очищенная марганцовкой будет более мягкой, запах и привкус – приглушенными, без резкости. Но решать, конечно же вам!
Теперь вы обладаете необходимыми знаниями о том, как сделать водку из пшеницы в домашних условиях, а способ выбирайте, исходя из собственных предпочтений и возможностей. Не забывайте оставлять комментарии, делиться полученной информацией с друзьями в соцсетях.
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, МЕХАНИКИ И ОПТИКИ
ИНСТИТУТ ХОЛОДА и БИОТЕХНОЛОГИЙ
Контрольная работа №1
По дисциплине
«Технология отрасли»
Выполнила:
Бочарова Анастасия Владимировна
Студентка 6-го курса ФЗОиЭ
Санкт-Петербург
Принципиально-технологическая схема производства спирта из зернового сырья
Сырье и дополнительные материалы
Характеристика зернового сырья. На спирт перерабатывают любое зерно, в том числе и непригодное для пищевых и кормовых целей. Ежегодный объем переработки составляет (%): пшеницы 50 (преимущественно дефектной), ячменя 20, ржи 12, кукурузы 8, проса 5, овса 2 и прочих культур (гречиху вики, гороха, риса и др.) 3. Для приготовления солода употребляют кондиционное высококачественное зерно.
Кукуруза. Из зерновых культур лучшим сырьем для производства спирта является кукуруза (Zeamays). В ней содержится относительно больше крахмала, меньше клетчатки, больше жира (что повышает кормовое достоинство барды). Урожайность кукурузы в 2...3 раза выше урожайности других зерновых культур.
В России кукурузу возделывают на Северном Кавказе, Нижней Волге, в Воронежской и Курской областях.
В зависимости от формы зерна и степени развитости роговидной части эндосперма кукурузу подразделяют на 7 ботанических групп: кремнистая, зубовидная, крахмалистая, восковидная, лопающаяся, сахарная, чешуйчатая. Для производства спирта предпочтительнее легко развариваемая крахмалистая и зубовидная кукуруза.
Рожь, пшеница, ячмень и овес. Рожь (Secale), пшеница (Triticum), ячмень (Hordeum) и овес (Avena) широко возделыва-ются в России: рожь (преимущественно озимая) - в северных, северо-западных и центральных районах, во многих районах Сибири и Урала; пшеница - в Западной и Восточной Сибири, Поволжье; ячмень (преимущественно яровой) и овес - повсеместно - от субтропиков до Заполярья.
В небольших количествах перерабатывают крупяные культуры - просо, гречиху и рис, некоторые продовольственные (горох) и кормовые (вику).
Солод и ферментные препараты. Для осахаривания крахмала па спиртовых заводах используется солод и ферментные препараты.
Солодом называют зерно, которое проросло в определенных условиях. При прорастании в зерне образуются амилолитические, протеолитические и другие ферменты. Солод па спиртовых заводах получают из ячменя, ржи, пшеницы, овса и проса по следующей схеме:
1) очистка зерна;
2) замачивание;
3) проращивание;
4) измельчение;
5) смешивание с водой.
Для осахаривания крахмала в спиртовом производстве кроме солода используются ферментные препараты, получаемые из культур мицелиальных грибов и бактерий. Выпускаемые специальными заводами или специализированными цехами спиртовых заводов ферментные препараты представляют собой либо жидкости с содержанием сухого вещества не менее 50%, либо порошки с определенной стандартной ферментативной активностью. Ферментные препараты, используемые в спиртовой промышленности, получают из мицелиальных грибов рода Aspergillus, бактерий Вас. mesentericus, Вас. subtilis и других. Эти микроорганизмы образуют а-амилазу, а некоторые глюкоамилазу (фермент, расщепляющий крахмал до глюкозы). Применение ферментных препаратов микробного происхождения в спиртовой промышленности взамен солода позволяет существенно снизить расход высококачественного зерна на получение солода и способствует повышению выхода спирта.
Дрожжи. В спиртовом производстве в качестве возбудителей брожения используются дрожжи семейства сахаромицетов. Они продуцируют комплекс ферментов, под действием которого сахара сусла превращаются в этиловый спирт и диоксид углерода. В спиртовом производстве применяют расы (разновидности, отличающиеся несколькими особенностями) дрожжей верхового брожения, обладающие высокой энергией брожения. Они образуют максимальное количество спирта, сбраживают моно- и дисахариды и часть декстринов. Дрожжи, используемые в производстве спирта из мелассы, должны быстро сбраживать субстрат в среде с высоким осмотическим давлением (осмофильные дрожжи).
Вначале дрожжи размножают по методу чистой культуры из одной дрожжевой клетки в стерильных условиях. Спиртовые заводы получают чистую культуру дрожжей и размножают их по определенной схеме. Далее их культивируют по методу естественно чистой культуры, при котором создаются оптимальные условия для развития дрожжей (температура, рН, аэрация и др.) и неблагоприятные для посторонних микроорганизмов, в первую очередь бактерий.
В качестве питательной среды для размножения дрожжей служит сусло, содержащее вещества, необходимые для их питания. Иногда в сусло добавляют дробленый зеленый солод в качестве источника дополнительного питания. Для подавления развития посторонних микроорганизмов сусло подкисляют серной или молочной кислотой до рН 3,8 - 4,0. Температуру поддерживают на уровне 28 - 30 °С. Размножение дрожжей осуществляют в аппаратах - дрожжанках. Аппарат представляет собой вертикальный цилиндр с коническим днищем, снабженный двумя змеевиками для нагрева и охлаждения сусла. Процесс-размножения дрожжей ведут периодическим или полунепрерывным способами. При периодическом сусло из осахаривателя перекачивают в дрожжанку, нагревают до 70 °С и выдерживают при этой температуре 20 мин с целью пастеризации. Затем охлаждают до 50 °С, подкисляют серной кислотой, перемешивают, охлаждают до 30°С и вносят 10% дрожжей от объема сусла. При размножении дрожжей поддерживают температуру на уровне 30°С, регулируя ее путем подачи в змеевики дрожжанки холодной воды. При снижении концентрации сусла на 1/3 от первоначальной производят отбор дрожжей. Длительность размножения дрожжей около 20 ч.
Полунепрерывный способ размножения дрожжей проводят в установке из двух дрожжанок и пастеризатора, в котором пастеризуют, подкисляют и охлаждают сусло. Подготовленное сусло подают в одну из дрожжанок, вводят в нее дрожжи и оставляют на 6 - 8 ч при 28 °С. Затем половину объема дрожжей переводят во вторую дрожжанку и обе доливают суслом из пастеризатора. Через 6 - 8 ч зрелые дрожжи из одной дрожжанки спускают в бродильный аппарат. Свободную дрожжанку моют и стерилизуют, после чего половину дрожжей из второй дрожжанки переводят в свободную, доливают оба аппарата суслом из пастеризатора и процесс повторяется.
Технология производства спирта
Технология спирта включает в себя следующие процессы: подготовка сырья к развариванию, разваривание зерна водой для разрушения клеточной структуры и растворения крахмала, охлаждение разваренной массы и осахаривание крахмала ферментами солода или культур плесневых грибов, сбраживания сахаров дрожжами в спирт, отгонку спирта из бражки и его ректификацию.
Прием зерна. Для приготовления солода используют высококачественные ячмень, рожь, овес и просо, которые должны удовлетворять требованиям, приведенным в таблице №1. Цвет ячменя светло-желтый, допускается потемневший; овса белый или желтый; проса желтый, красный, серый, белый; ржи желтый и зеленый разных оттенков; запах, свойственный зерну; не допускается затхлый, плесенный и другие посторонние запахи.
Таблица №1. Характеристика качества зерна
Качество зерна, идущего на разваривание, не регламентируется. Желательно, чтобы зерно было здоровое, высокой крахмалистости, влажностью 14 - 17% в зависимости от культуры и с небольшой засоренностью. Предварительно здоровое зерно оценивают органолептически.
Подготовка зерна. Все виды зерна, поступающего в производство, очищают от пыли, земли, камней, металлических и других примесей. Зерно, предназначенное для приготовления солода, освобождают также от щуплых зерен, половинок и семян сорных растений.
Воздушно-ситовое сепарирование. Примеси, отличающиеся от зерна данной культуры толщиной (шириной) и аэродинамическими свойствами (парусностью), отделяют на воздушно-ситовом сепараторе. При очистке ячменя, овса и проса производительность сепаратора снижается на 20...30%. В очищенном зерне содержание примесей не должно превышать 1%.
Магнитное сепарирование. Мелкие металлические примеси, содержащиеся в зерне после очистки в воздушно-ситовых сепараторах, удаляют с помощью магнитных сепараторов.
Отделение семян сорных растений. С помощью сит зерно можно разделить только по толщине и ширине. Примеси, отличающиеся от основной культуры длиной зерна, выделяют на машинах, называемых триерами. Рабочий орган триера - цилиндр или диск с ячейками, выбирающими из зерновой массы короткие частицы. В зависимости от назначения различают два вида триеров: куколеотборники - выделяющие из основной культуры половинки зерен и шаровидные примеси, например семена куколя; овсюгоотборники - выделяющие зерно основной культуры, например ячменя, ржи, из смеси его с длинными зернами овса и овсюга.
Разваривание сырья. Разваривание осуществляют для разрушения клеточных стенок, освобождения крахмала из клеток и перевода его в растворимую форму, в которой он быстрее и легче осахаривается ферментами. Разваривание крахмалсодержащего сырья проводят путем обработки его паром с избыточным давлением 400 - 500 кПа.
При разваривании происходит ряд сложных физических, физико-химических и химических изменений. При тепловой обработке в процессе разваривания идет интенсивное набухание крахмала, его кластеризация и переход в растворимую форму, обусловленные интенсивным поглощением воды. При выходе разваренной массы из варочного аппарата давление снижается до атмосферного, что вызывает превращение содержащейся в клетках воды в пар, объем которого в несколько раз превышает объем воды. Такое резкое увеличение объема приводит к разрыву клеточных стенок сырья и превращению его в однородную массу. Процесс разваривания сопровождается увеличением содержания сахаров и декстринов за счет частичного гидролиза крахмала под действием собственных ферментов сырья и естественной кислотности. Высокая температура па стадии разваривания вызывает протекание процессов меланоидинобразования (взаимодействие сахаров с аминокислотами), термического разложения сахаров (карамелизапня) и других, что приводит к снижению количества сбраживаемых сахаров.
В настоящее время разваривание крахмалсодержащего сырья производят тремя способами: периодическим, полунепрерывным и непрерывным. Наибольшее распространение получило непрерывное разваривание по двум схемам. По первой схеме разваривание осуществляют при пониженной температуре (130 - 140°С), но длительное (50 - 60 мни). По второй схеме температура разваривания 165 - 172 °С и продолжительность варки 2 - 4 мин. При непрерывном разваривании сырье постоянным потоком движется через варочный аппарат.д.ля обеспечения равномерности потока сырье измельчают.
Непрерывное разваривание измельченного сырья включает операции: дозирование сырья и воды, приготовление замеса и разваривание в две стадии (нагрев замеса до температуры варки и выдержка замеса при этой температуре). Процесс непрерывного разваривания осуществляется следующим образом. Измельченное зерно смешивают с водой в количестве 2,0 - 3,5 л на 1 кг зерна. Воду добавляют с таким расчетом, чтобы концентрация зернового замеса составляла 16 - 17% сухого вещества. Зерновой замес нагревают вторичным паром до 70 - 75°С и подают насосом в контактную головку, где происходит мгновенный нагрев замеса (кашки) паром до 100 110°С. Затем подогретый замес подают в варочный аппарат, состоящий из 2 - 4 ступеней (колонн).
Охлаждение разваренной массы и её осахаривание. При осахаривании охлажденную разваренную массу обрабатывают солодовым молоком или ферментными препаратами для расщепления крахмала и белков. При этом основным процессом является гидролиз крахмала до сбраживаемых дрожжами Сахаров.
При осахаривании разваренной массы солодовым молоком: крахмал гидролизуется на 70 - 75% до мальтозы и глюкозы и на 25 - 30% до предельных декстринов, которые расщепляются: до Сахаров на стадии брожения. При использовании солодового молока получается сусло, содержащее 71 - 78% мальтозы и 22 - 29% глюкозы от суммы всех сбраживаемых Сахаров. Сусло, полученное при осахаривании ферментными препаратами микробного происхождения, содержит 14 - 21% мальтозы и 79 - 81% глюкозы.
Такое различие в продуктах гидролиза крахмала при использовании разных осахаривающих материалов связано с тем, что в солодовом молоке содержатся A - и (B-амилаза и декстриназа, а ферментные препараты микробного происхождения содержат A-амилазу и глюкоамилазу. Все эти ферменты отличаются по характеру действия на крахмал и по отношению к температуре и кислотности среды. В зависимости от происхождения A-амилазы могут расщеплять крахмал только до декстринов (A-амилазы бактериального происхождения) или образуют и декстрины, и сахара (большинство A-амилаз грибного происхождения и ферменты солода). Поэтому осахаривание разваренной массы осуществляют при определенных температуре, кислотности, концентрации субстрата и осахаривающего материала.
Наиболее прогрессивным способом осахаривания является непрерывное осахаривание с вакуум-охлаждением. Сущность его заключается в снижении давления, что приводит к мгновенному охлаждению разваренной массы вследствие затрат тепла на испарение воды. Охлаждение под вакуумом предотвращает тепловую инактивацию ферментов осахаривающих материалов. К охлажденной массе добавляют осахариваюшие материалы. Оптимальная температура действия амилолитических ферментов 57 - 58 °С. Непрерывное осахаривание разваренной массы производят по одно или двухпоточному способу. При однопоточном способе в осахариватель (цилиндрический аппарат с коническим днищем и мешалкой) подают разваренную массу, все расчетное количество осахаривающих материалов и выдерживают в течение 10 - 15 мин. При двухпоточном способе разваренную массу разделяют на два равных потока и направляют в два осахаривателя. В первый осахариватель подают 2/3 осахаривающих материалов, во второй частично осахаренное сусло охлаждают и подают на брожение в первый и второй головные аппараты бродильной батареи. спирт зерно дрожжи
Готовое сусло должно содержать 16 - 18% сухого сахара, в том числе 13 - 15% сбраживаемых сахаров; кислотность 0,2 - 0,3 град. При пробе на йод окраска сусла не должна изменяться.
Сбраживание. Сбраживание осахаренной массы (сусла) начинается с момента введения в нее производственных дрожжей; Под действием ферментов дрожжей идет расщепление мальтозы до глюкозы, которая затем сбраживается в спирт и диоксид углерода - основных продуктов брожения. Наряду с этим образуются вторичные и побочные продукты брожения: высшие спирты, кислоты и эфиры. По мере сбраживания моно - и дисахаридов под действием амилолитических ферментов происходит доосахаривание декстринов и крахмала, содержащихся в сусле. От скорости этого процесса зависит длительность брожения.
В процессе брожения сусла можно выделить три периода: взбраживание, главное брожение и дображивание. В первом периоде происходит интенсивное размножение дрожжей и сбраживание Сахаров. Второй период характеризуется энергичным сбраживанием Сахаров и сопровождается бурным выделением диоксида углерода. В третьем периоде идет медленное дображивание Сахаров, образующихся в результате доосахаривания декстринов сусла.
Процесс брожения проводят в закрытых бродильных аппаратах для предотвращения потерь спирта и выделения диоксида углерода в производственное помещение. Герметически закрытый бродильный аппарат представляет собой вертикальный цилиндр со сферическим или коническим днищем, внутри него установлен змеевик для охлаждения бродящего сусла.
Брожение сусла проводят периодическим, циклическим и непрерывнопоточным способами. Наиболее совершенным и эффективным является непрерывнопоточный метод, осуществляемый па установке, состоящей из двух дрожжанок, взбраживателя и 8 - 10 бродильных аппаратов, последовательно соединенных переточными трубами. Дрожжанки и взбраживатель предназначены для приготовления необходимого количества производственных дрожжей. Процесс происходит следующим образом. Дрожжанку заполняют суслом, пастеризуют его при 80°С в течение 30 мин, охлаждают до 30°С, доводят рН до 3,6 - 3,8 серной кислотой и вводят из второй дрожжанки засевные дрожжи в количестве 25 - 30% от объема. Размножение дрожжей идет до достижения содержания сухого вещества в сусле 5 - 6% - Затем 70 - 75% дрожжей переводится во взбраживатель, куда одновременно подается охлажденное сусло, производится подкисление всей массы до требуемой кислотности. Массу в таком виде оставляют для брожения и размножения дрожжей. Оставшаяся часть дрожжей (25%) подается во вторую дрожжанку для размножения.
Когда содержание сухого вещества достигнет 5 - 6%, массу подают в первый головной бродильный аппарат, в который одновременно подается охлажденное сусло. При заполнении первого головного бродильного аппарата сбраживаемое сусло на него перетекает, во второй головной аппарат, из него - в третий и т.д. Длительность брожения составляет 60 ч. Из последней, аппарата зрелая бражка подается на перегонку. При брожении в аппаратах поддерживается определенная температура: в первом - 26 - 27 °С, во втором - 27, в третьем - 29 - 30, в последующих - 27 28 °С.
Выделяющийся при брожении диоксид углерода вместе с парами спирта из бродильных аппаратов поступает в специальные ловушки, и которых происходит растворение спирта и отделение диоксида углерода. Водно-спиртовая жидкость из ловушки направляется вместе с бражкой на перегонку, а диоксид углерода - в специальный цех для получения сухого льда или жидкого диоксида углерода.
Зрелая бражка должна соответствовать установленным нормам. Крепость бражки (содержание этилового спирта в объемных процентах) должна находиться в пределах 8,0 - 9,5 об.%: содержание несброженных Сахаров не должно превышать 0,4 - 0,5%; кислотность зрелой бражки не должна превышать 0,5-0,6 град.
Отгонка спирта из бражки и его ректификация. Получаемая в результате брожения зрелая бражка имеет сложный состав. Кроме воды и спирта она содержит различные органические и неорганические соединения: сахара, декстрины, минеральные вещества, летучие соединения (эфиры, спирты, альдегиды, кислоты) и др. Состав и содержание примесей зависит от вида сырья, его качества, режимов его переработки в ходе технологического процесса.
Для выделения спирта из бражки и его очистки применяется ректификация. Ректификацией называется процесс разделения смеси, состоящей из двух или большего числа компонентов, кипящих при разных температурах. При кипении такой смеси компонент с более высокой упругостью пара (более летучий) переходит в паровую фазу в относительно больших количествах, а паровая фаза обогащается более летучим компонентом. Температура кипения этого компонента при постоянном давлении ниже. Поэтому при кипении смеси летучих компонентов паровая фаза обогащается компонентом, имеющим более низкую температуру кипения. В водно-спиртовом растворе упругость паров спирта при любой температуре значительно выше упругости паров воды. Вследствие этого содержание спирта в парах больше, чем в кипящем водно-спиртовом растворе.
Очистка спирта от примесей путем перегонки основана на различии коэффициентов их испарения. Коэффициентом испарения называется отношение концентрации данного вещества в паровой фазе к концентрации в жидкой фазе. Коэффициенты испарения отдельных примесей отличаются один от другого и изменяются в зависимости от содержания этилового спирта. Для определения возможности очистки этилового спирта от примесей необходимо сравнить коэффициент испарения примесей с коэффициентом испарения этилового спирта.
При коэффициенте ректификации, равном единице, перегонка неэффективна, так как дистиллят после нее остается без изменения. Если коэффициент ректификации больше единицы, то в дистилляте больше примесей, чем в первоначальной смеси. Если коэффициент ректификации меньше единицы, то в дистилляте меньше примесей, чем в перегоняемой смеси. Для головных примесей коэффициент ректификации больше единицы, для хвостовых - меньше.
Очистку спирта-сырца от примесей производят в настоящее время преимущественно на ректификационных установках непрерывного действия, в которых спирт-сырец освобождается от примесей в соответствии со значениями коэффициентов испарения. Такие установки используются на ликеро-водочных заводах, где основным сырьем является спирт-сырец.
Ректификованный спирт в настоящее время на спиртовых заводах получают непосредственно из бражки на брагоректификационных установках косвенного действия. В установку входят три колонны: бражная. эпюрациопная и ректификационная. В бражной колонне из бражки выделяют этиловый спирт и летучие примеси, в эпюрационной отделяют головные примеси, в ректификационной получают ректификованный спирт. В состав установки входят две дополнительные колонны - сивушная и окончательная. Сивушная колонна предназначена для выделения фракции высших спиртов (сивушное масло) и их концентрации, а окончательная колонна - для дополнительного освобождения этилового спирта от примесей.
На установке косвенного действия процесс ректификации осуществляется следующим образом. Бражку подогревают до 90°С в бражном подогревателе и подают на верхнюю тарелку бражной колонны, в которую снизу поступает греющий пар. Пары, поднимающиеся из бражной колонны, поступают в конденсатор через бражный подогреватель, где отдают тепло поступающей в бражную колонну зрелой бражке. В конденсаторе пар полностью конденсируется и полученный конденсат крепостью 45 - 55 об.% поступает в эпюрационную колонну.
Технология производства спирта - это многоэтапный технологический процесс.
Технология производства спирта состоит из различных по характеру и происхождения операциям от механических (подготовка сырья) до тепло-массообменных (ректификация), а также использование ферментов микробиологического и биологического происхождения вместе с дрожжами.
Существует множество способов усовершенствования производства и увеличения выхода и качества продукции: модернизации старого оборудования, разработка новых аппаратов, улучшение штаммов микроорганизмов и дрожжей, ведение селекционной работы по получению высококачественного сырья.
Требования к дрожжам спиртового производства. Современные штаммы дрожжей, применяемые при производстве спирта из зерна.
В спиртовом производстве применяют дрожжи вида Saccharomyces cerevisiae, которые относятся к дрожжам верхового брожения. Основными требованиями, предъявляемыми к расам дрожжей при производстве спирта, являются:
*высокая бродильная активность. Спиртовые дрожжи должны образовывать максимум спирта;
*способность сбраживать как моносахариды, так и дисахариды и некоторые декстрины;
*способность сбраживать растворы, содержащие довольно большие концентрации сахара (в производстве спирта из мелассы концентрация сахара составляет 13-15\% и более);
*способность осуществлять спиртовое брожение при высоком содержании спирта в растворе.
При производстве спирта из крахмалсодержащего сырья чаще всего используют расу ХП, а в производстве спирта из мелассы - расы Я, Л и В.
Успешное применение находят гибридные дрожжи, выведенные в институте генетики АН путем скрещивания двух видов дрожжей. Так, гибрид 67 получен скрещиванием пивных дрожжей и спиртовых расы Я, основной особенностью которого является наличие у него фермента б-галактозидазы и способность сбраживать рафинозу.
Производственные спиртовые дрожжи - круглые или яйцевидные клетки размером 5-6,2х5-8 мкм, распределяющиеся во всем объеме сусла, пылевидные.
Основными факторами, влияющими на жизнедеятельность дрожжей в спиртовом производстве, являются температура, рН среды, концентрация сусла, содержание органических и неорганических кислот.
Температура. Оптимальная скорость роста спиртовых дрожжей 30-32 °С, однако дрожжи, выращенные при температуре ниже оптимальной имеют более высокую бродильную активность, поэтому процесс брожения начинают при температуре 18-22 °С, а во время брожения ее поддерживают на уровне 29-30 °С. Более высокая температура вызывает снижение бродильной активности и способствует развитию молочнокислых бактерий и диких дрожжей.
РН среды. Водородные ионы изменяют электрический заряд коллоидов плазменной оболочки клетки и в зависимости от концентрации могут увеличивать или уменьшать проницаемость оболочки клеток для отдельных веществ и ионов. От величины рН зависит скорость поступления питательных веществ в клетку, активность ферментов, образование витаминов.
При изменении рН среды изменяется характер брожения: если рН смещается в щелочную зону, то увеличивается содержание глицерина и побочных веществ в бражке. Оптимальным рН для развития дрожжей является 4,8-5,0, однако в спиртовом производстве его стараются поддерживать на уровне 3,8-4,0, чтобы подавить развитие молочнокислых бактерий. Необходимый рН создают добавлением серной, соляной или молочной кислоты.
Содержание сахара в сусле. Очень высокие концентрации сахара повышают осмотическое давление в дрожжевых клетках, а низкие - экономически невыгодны, поэтому сбраживают сусло с содержанием сухих веществ, что соответствует содержанию в нем 13-15\% сахара. В зависимости от исходной концентрации сахара и производственных потерь содержание спирта в зрелой бражке составляет 8-9,5 об.\%.
Иногда для подкисления сусла при производстве спирта из картофеля и зерна используют молочнокислые бактерии вида Lactobacillus delbrueckii штаммов 52 и смешанная культура со штаммом 70. Это грамположительные не образующие спор палочки, которые осуществляют гомоферментативное молочнокислое брожение. Культивирование молочнокислых палочек ведут при температуре 50°С до кислотности 2,0-2,2 ° для картофельного и 1,7-2,0? для зернового сусла, а потом проводят пастеризацию сусла при 75°С. В сусле, подкисленном молочнокислыми бактериями, увеличивается содержание растворимых азотистых веществ, что благоприятно сказывается на размножение дрожжей.
Современные штаммы дрожжей, применяемые при производстве спирта из зерна
Штамм Saccharomyces cerevisiae №8 Спиртовой (8-С), обладающий высокой генеративной активностью, депонирован во Всероссийской Коллекции Промышленных Микроорганизмов (ВКПМ) под регистрационным номером ВКПМ В-3855 и может быть использован при производстве спирта. Изобретение позволяет повысить выход спирта и снизить образование побочных продуктов. 3 табл.
Изобретение относится к спиртовой промышленности и представляет собой новый штамм дрожжей Saccharomyces cerevisiae В - 3855, используемый для производства спирта.
В производстве спирта из мелассы дрожжи должны обладать высокой бродильной энергией с анаэробным типом дыхания, переносить большую концентрацию солей и сухих веществ, быть устойчивыми к продуктам обмена посторонних микроорганизмов.
В производстве спирта из мелассы применяются различные штаммы дрожжей Saccharomyces cerevisiae и среди них наиболее распространенной является производственная раса, с хорошими технологическими свойствами - аналог. Однако, эта раса имеет сравнительно невысокую генеративную активность, обладает повышенной потребностью к стимуляторам роста, чувствительностью к вредным примесям мелассной среды. В морфологическом отношении штамм неоднороден по величине и форме, с наличием в популяции удлиненных клеток, имеющих замедленную скорость роста, более длительное время генерации по сравнению с овальными клетками.
Известно также, что традиционной средой для выращивания дрожжей S. cerevisiae, используемых в спиртовой промышленности является мелассная питательная среда. Создание современных прогрессивных технологий пищевого спирта диктует необходимость получения физиологически активных рас дрожжей, обеспечивающих эффективное сбраживание концентрированного мелассного сусла. Нами установлено, что минеральные и органические вещества геотермальной воды нефенольного класса можно рассматривать как новый источник питания дрожжей. Установлено также, что интенсификация синтеза этанола на 25% и значительное снижение весьма нежелательных примесных соединений с использованием штамма S. cerevisiae Y-503 обусловлены возможностью изменения метаболизма дрожжей на основе влияния биологически активных веществ геотермальной воды . В связи с этим, новый штамм получают на мелассной питательной среде, где в качестве минерального и органического питания используют геотермальную воду нефенольного класса с общей минерализацией 5.2-5.4 г/л, разбавленную водопроводной водой до минерализации 4.0-5.2 г/л. Наличие таких важных минеральных веществ, необходимых для жизнедеятельности живых организмов, как K, Na, Mg, Ca, Fe, Mn, а также борная, кремниевая кислоты, органические вещества, в частности, гумусовые, являющиеся стимуляторами мембранных перестроек в живой клетке, создают благоприятные условия в среде культивирования для выращивания дрожжевых организмов.
Задачей изобретения является создание стабильного штамма спиртовых дрожжей для эффективного сбраживания мелассной питательной среды с использованием геотермальной воды нефенольного класса с концентрацией углеводов 21.0 г / 100 см3, способного сохранять спиртоустойчивость, высокие биохимические и технологические свойства в результате селекции при длительном пассажировании его на твердых и жидких средах. Технический результат направлен на повышение выхода спирта.
Предлагаемый штамм дрожжей имеет следующую характеристику. Морфолого-культуральные признаки.
Клетки в суточной культуре на мелассной питательной среде с геотермальной водой (МПСГВ) имеют округло-овальную форму, размером 6-8Ч11-13 мкм; на МПСГВ + агар - овальная, яйцевидная, размером 6-7Ч11-12 мкм. Культура размножается вегетативным путем, образует сумки со спорами (среда Городковой, гипсовые блоки, голодный агар). Микроколонии на МПСГВ + агар - округлые, гладкие, слегка блестящие с ровным краем, размером 4-7 мм, палевого цвета. Макроколонии (20-ти суточная)- округлой формы, размером 2.9Ч2.7 см, поверхность радиально исчерченная с концентрическими кругами, слегка блестящая, светло-палевая, край волнистый, профиль слегка выпуклый с небольшими конусом, структура однородная, консистенция мажущаяся
Физиолого-биохимические признаки.
Штамм S. cerevisiae В - 3855 полностью сбраживает: глюкозу, фруктозу, сахарозу, лактозу, мальтозу, раффинозу, простые декстрины; не сбраживает и не усваивает лактозу и инулин. Усваивает уксусную, молочную, не усваивает янтарную, яблочную, винную, лимонную кислоты . Сбраживает высококонцентрированные рассиропки с содержанием углеводов 21.0 г / 100 см3, синтезируя 12.4 об.% спирта. Оптимальная температура роста 20-30°С, однако может расти и при температуре 32-33°С. Оптимальными значениями рН среды являются 4.5-5.5.
Предлагаемый штамм S. cerevisiae В - 3855 хранится в ВКПМ ГНИИгенетика под коллекционным номером В - 3855 и в дрожжевой коллекции Прикаспийского института биологических ресурсов Дагестанского научного центра РАН г.Махачкала. Пример получения штамма.
Исходной культурой для получения штамма S. cerevisiae В - 3855 служил штамм S. cerevisiae Y-503 . Для получения дрожжей с требуемыми свойствами была проведена адаптация штамма S.cerevisiae Y-503 к мелассной питательной среде с геотермальной среднеминерализованной, сульфатно-хлоридно-гидрокарбонатной натриевой водой из скважины №26 Махачкалинского месторождения. По мере воздействия состава питательной среды микроорганизмы адекватно изменились, что привело к возникновению новых форм. При этом немаловажное значение имела и частота пересевов на свежие среды.
На первом этапе исследований из отдельных многочисленных микроколоний (95), путем поиска полезных морфофизиологических свойств был проведен скрининг активных популяций исследуемых рас. В результате было выделено 6 монокультур путем рассева отобранных клонов на питательные среды с повышенной концентрацией сухих веществ. Наблюдения за динамикой брожения всех культур выявили идентичность выделения углекислого газа в течении первых 24 ч после инокуляции. Значительный рост бродильной активности проявился на 3-8-е сутки, который в большей мере отмечен у 3-х вариантов. На втором этапе адаптированную дрожжевую суспензию высевали на плотную мелассную питательную среду с геотермальной водой. Каждая выросшая колония отсевалась на скошенное агаризированное мелассное сусло. На всех этапах исследования осуществлялся контроль за функциональной морфологией дрожжевых клеток. Наблюдения велись за скоростью и характером почкования, ростом, размножением, формой и величиной клеток. Из них наибольшей бродильной способностью, лучшими морфофизиологическими свойствами обладала культура В - 3855. Концентрация этанола в бражке увеличилась и составила 12.4 об %. Сравнительное исследование динамики сбраживания мелассного сусла с концентрацией углеводов 21.0 г / 100 см3 селекционным штаммом В - 3855, исходным Y-503 и промышленным - Я, показали перспективность использования отобранного штамма.
Предлагаемый штамм хранится на скошенном МПСГВ+агар в холодильнике при температуре 0±6°С.
Пример использования штамма.
Выращивание дрожжей с использованием предлагаемого штамма S. cerevisiae В - 3855 осуществляют в течение 72 ч глубинным методом в периодическом режиме в анаэробных условиях в лабораторной установке при температуре 30°С±1, рН 5.0 на мелассной питательной среде с геотермальной водой (МПСГВ) и содержанием углеводов 21.0 г / 100 см3 следующего состава (г/л):
Меласса 488.74
Гидроортофосфат аммония 2.58
Геотермальная вода с минерализацией 4.0-4.2 г/л с определенным качественным и количественным составом необходимым для выращивания дрожжей остальное
К мелассе добавляют разбавленную водопроводной водой геотермальную воду до содержания в среде углеводов 21.0 г/100 см3, гидроортофосфат аммония - 2.58 г/л, концентрированную серную кислоту, для достижения в среде рН 5.0, из расчета 0.4-0.6 мл на 100 г мелассы. Содержимое хорошо перемешивают. Стерильную питательную среду разливают по 1.5 л. в сосуды вместимостью 3 л., затем засевают вегетативной культурой указанного штамма в количестве 150 мл. из дрожжевой суспензии последней стадии адаптации на МПСГВ, 1 мл которой содержится 95.6 млн/мл клеток. В качестве пеногасителя используют структол 0.1 мл/1.5 л среды. По окончании 72-х часового эксперимента дрожжи отделяют от культуральной жидкости центрифугированием (5000g, 15 мин) на лабораторной стационарной центрифуге ЦЛС-344.2. По завершению эксперимента в сброженном субстрате определены остаточный сахар, накопление спирта и содержание примесных соединений. Наибольшее количество спирта отмечено в образце S. cerevisiae В - 3855 при минимальном содержании остаточного сахара (табл.1).
Усвоение раффинозы данной культурой (предлагаемый штамм) происходит в большей степени, чем исходным S. cerevisiae Y-503 и производственной расой Я (на 1/3), что обусловлено активацией фермента б-галактозидазы, катализирующего сбраживание этого углевода. Видимо, органические компоненты геотермальной воды (гуминовые кислоты), влияя на коллоиднохимические свойства протоплазмы и эффективность использования клеткой из питательной среды биологически активных веществ, усиливают тем самым ферментативную активность живой клетки.
Установлено, что опытный вариант имеет более высокий уровень активности в-фруктофуранозидазы, который проявляется с первых минут брожения. Обнаружено, что уровень активности альдолазы у штамма S. cerevisiae В - 3855 превышает показатели исходного и контрольного на 6 и 25% соответственно. Ключевым веществом анаэробного расщепления глюкозы и метаболизма Сахаров является пировиноградная кислота, разложение которой на ацетальдегид и СО2катализируется пируватдекарбоксилазой. Полученные данные позволяют говорить о более высокой активности фермента в опытной живой биомассе на 27 и 37% по сравнению с исходной культурой и контролем. Заключительный этап брожения катализирует алкогольдегидрогеназа, восстанавливающая ацетальдегид до этанола. Активность данного фермента в клетках опытного варианта S. cerevisiae В - 3855 намного превышает данный показатель у исходного и контрольного (табл.2).
Анализ хроматограмм летучих примесей выявил идентичный качественный состав, причем штамм S. cerevisiae В - 3855 отличался количеством синтезируемых побочных метаболитов - 30.18% меньше по сравнению с S. cerevisiae Y-503, что является результатом изменения регуляторных функций клетки (табл.3). Так, S. cerevisiae В - 3855 синтезирует ацетальдегида почти вдвое меньше, чем штамм S. cerevisiae Y-503. Ацетон (на 29.16% меньше в опыте) может служить необходимым продуктом для образования высших спиртов, что нежелательно для получения основного продукта - этанола. С использованием культуры S. cerevisiae В - 3855 спирты: пропанол-1, изобутанол, бутанол-1, изоамилол и гексанол обнаружены в значительно меньшем количестве по сравнению со штаммом Y-503 (8518.24:10947.20 мг/дм3, опыт: исходный). В большей степени присутствие пропанола-1 и изоамилола в контроле на 30 и 14%, соответственно, ухудшает технологическую характеристику субстрата с приобретенным сивушным запахом. Увеличение концентрации кротональдегида, как сильного лакриматора, в контроле на 40% сообщает горечь, ухудшает пробу спирта на окисляемость. Содержание фенилалкоголя и бензальдегида - гликозида с запахом горького миндаля, превышает пороговые концентрации в субстратах, но с использованием культуры S. cerevisiae В - 3855 они меньше на 19.5% и 32.9% соответственно. Очевидно, положительные результаты исследований обусловлены биохимическими изменениями в клетке в результате проведенной адаптации и селекции к соответствующим условиям культивирования.
Таким образом, использование штамма дрожжей S.cerevisiae В - 3855, способного сбраживать мелассное сусло с концентрацией углеводов 21.0 г/100 см3, позволит интенсифицировать технологический процесс получения спирта до 12.4 об.%, снизить на 30% образование побочных метаболитов.
Штамм дрожжей Saccharomyces cerevisiae ВКПМ В - 3855, используемый для получения спирта
Таблица 3 |
|||||
Продукт брожения |
Единица измерения |
Мелассная питательная среда с геотермальной водой |
|||
Штамм Saccharomyces cerevisiae В - 3855 |
Штамм Saccharomyces cerevisiae Y-503 |
||||
1. Ацетальдегид |
|||||
3. Этилацетат |
|||||
4. Пропанол-1 |
|||||
5. Изобутанол |
|||||
6. Бутанол-1 |
|||||
7. Изоамилол |
|||||
8. Гексанол |
|||||
9. Кротональдегид |
|||||
10. Фенилалкоголь |
|||||
11. Бензальдегид |
|||||
Сумма примесных соединений |
|||||
Таблица №2 |
|||||
Культура |
Ферменты(Е/мг) |
||||
в-фруктофура нозидаза |
Альдолаза |
Пируватдекар боксилаза |
Алкогольдегид рогеназа |
||
S.cerevisiae Y-503 (исходный) |
|||||
S.cerevisiae В - 3855 (опыт) |
|||||
S.cerevisiae Я (контроль) |
Список используемой литературы
Технология спирта / Яровенко В.Л., Маринченко В.А., Смирнов В.А. - М.: "Колос", "Колос - пресс", 2002.
Процессы и аппараты пищевой промышленности. В 2-х книгах. - М.:
Технология бродильных производств / Мальцев П.М. - М.: Пищ. пром-сть, 1980 .
Технология спирта из мелассы /Маринченко В.А., Метюгиев Б.Д., Щвец В.Н. / Издательское объединение «Вища школа», Киев. 1975. С.75-153.
Бродильная способность рас дрожжей /Микелов А.Н., Соболев Э.М., Боярский В.М. / Известия вузов. Пищ. технол. 1995. №5, 6. С.14-16.
Систематика дрожжей /Кудрявцев В.И.. М.: Из-во АНСССР.1954, 212 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Производство спирта из зерна. Характеристика зернового сырья. Охлаждение разваренной массы и её осахаривание. Отгонка спирта из бражки и его ректификация. Технология переработки послеспиртовой барды. Переработка сахаротростниковой и рафинадной меласс.
курсовая работа , добавлен 25.04.2013
Использование этилового спирта в пищевой промышленности при изготовлении ликерно-водочных изделий, плодово-ягодных вин, пищевых ароматизаторов. Технология производства спирта: использование катализаторов (ферментов), имеющих биологическое происхождение.
контрольная работа , добавлен 30.07.2010
Биохимическая технология получения спирта. Способы осахаривания разваренной массы, сбраживания зерно-картофельного сусла. Расчет продуктов спиртового производства. Подбор технологического оборудования. Учет и контроль производства. Расход воды и пара.
курсовая работа , добавлен 17.03.2015
Виды мелассы, ее доставка и хранение. Вспомогательные материалы в спиртовом производстве. Подготовка сырья к сбраживанию. Выращивание чистой культуры дрожжей. Особенности перегонки бражки и выхода спирта, его применение в разных областях промышленности.
реферат , добавлен 02.07.2013
Характеристика сырья, осахаривающих и вспомогательных материалов. Технология производства этилового спирта с применением механико-ферментативной крахмалистой массы. Показатели качества готового продукта. Послеспиртовая барда и варианты её реализации.
отчет по практике , добавлен 22.03.2015
Свойства, производство и области применения поливинилового спирта. Методы физико-химической и биологической очистки сточных вод, содержащих отходы поливинилового спирта. Применение отходов поливинилового спирта для производства антиобледенителя.
курсовая работа , добавлен 18.02.2011
История развития мукомольного производства в России. Химический состав зерна и пшеничной муки, влияние технологических свойств зерна на качество и выход муки. Схема технологического процесса перемалывания зерна. Система показателей качества муки.
дипломная работа , добавлен 08.11.2009
Технология изготовления зернового хлеба. Роль увлажнения зерна в процессе улучшения потребительских свойств продукции. Влияние молочной сыворотки на скорость и глубину проникновения влаги. Оптимальные параметры подготовки зерна к диспергированию.
статья , добавлен 24.08.2013
Структура управления СОАО "БАХУС". Технология производства спирта и водки. Розлив, упаковка и хранение готовой продукции. Технологическое оборудование для транспортировки сырья и готовой продукции, контроль качества. Охрана труда и окружающей среды.
отчет по практике , добавлен 27.10.2009
Химический состав зерна и пшеничной муки, этапы подготовки зерна к помолу. Влияние технологических свойств зерна на качество и выход муки. Анализ производства муки на ЗАО "Балаково-мука", формирование помольной партии, схема технологического процесса.
Что такое водка для русской натуры – часть культурной (иногда и не очень) традиции, напиток, сопровождающий все значимые мероприятия, а значит, нечто символичное и само по себе знаковое. Впрочем, в реальной жизни водка лишена поэтизма и представляет собой не более чем горячительный напиток на основе спирта с крепостью не менее 38 градусов.
Фото Shutterstock
Не доверяя ликероводочным магазинам и розничным торговцам, многие жители нашей страны затевают самостоятельное домашнее изготовлении водки. Кто-то просто разбавляет спирт до нужного градуса дистиллированной водой, а кто-то, соблюдая многочисленные правила, делает из зерна пшеницы.
Солод для водки можно приготовить не только из пшена, вполне подойдут горох, рожь, ячмень
Рецепт приготовления пшеничной водки
Так уж сложилось, что готовить водку из пшеницы в малых дозах не принято. Нерентабельно и трудозатратно, хоть способ сделать водку самостоятельно и прост. Вам понадобится: - сахар-песок 1,5 кг, - пшеница 5 кг, - дрожжи, - вода фильтрованная, - емкость 30 л.
Солод
2/3 зерна залейте водой и оставьте на полчаса, уберите с поверхности шелуху и мелкий сухой мусор. Промойте светлым раствором перманганата калия. Замочите зерно в большой кадке на 8–12 часов и накройте плотной тканью.
Отмокшее зерно нужно прорастить , для этого рассыпьте его на поддоны слоем не более 30 см. Налейте сверху немного воды и накройте плотной мокрой тканью. Держите в сыром, но теплом месте до 5 дней, в домашних условиях это может быть подсобка или подвал. Не забывайте пару раз в день доливать воды, не снимая ткань. Проросшие зерна пропустите через мясорубку.
Сусло
Сухое зерно раздробите, полученную массу залейте водой в пропорции 1:4. Поместите кастрюлю на медленный огонь и выпаривайте 3–4 часа. Остудив раствор, смешайте его с дробленым солодом.
На 10 литров сусла нужно взять 1,5 кг дробленого зерна, 0,5 кг солода и около 10 литров воды.
Брожение
Разведите 50 граммов сухих дрожжей в подслащенной воде, дайте им разойтись и добавьте в 10 литров сусла. Перемешайте массу и залейте в бутыли с водяным затвором или резиновой перчаткой на горлышке.
Оставьте в темном прохладном месте на 8–10 дней. Окончанием брожения будет служить посветление мутного раствора. Осталось перегнать раствор.