Технология пищевых производств

Культивирование дрожжей и сбраживание сусла

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 мопо - 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 полунепрерыв ным способами. При периодическом сусло из осахарнвателя пе­рекачивают в дрожжанку, нагревают до 70°С и выдерживаю! 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 дрож - жанки холодной воды. При снижении концентрации сусла иа '/з 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 дрожжан - ки спускают в бродильный аппарат. Свободную дрожжанку моют и стерилизуют, после чего половину дрожжей из второй дрожжанкп переводят в свободную, доливают оба аппарата суслом из пастеризатора и процесс повторяется.

Сбраживание осахаренпой 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 її побочные продукты брожения: высшие спирты, кисло­ты и эфиры. По мере сбраживания моно - и дисахаридов под действием амнлолитических ферментов происходит доосахарн - ваиие д-екстринов и крахмала, содержащихся в сусле. От ско­рости этого процесса зависит длительность брожения.

В процессе брожения сусла можно выделить три периода: взбраживание, главное брожение и дображиваиие. 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 добра­живаиие 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 не - прерывнопоточным способами. Наиболее совершенным и эффек­тивным является непрерывиопоточньгй метод, осуществляемый иа установке, состоящей из двух дрожжанок, взбраживателя и 8—10 бродильных аппаратов, последовательно соединенных ие - реточнымн 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 подкисле - ние всей массы до требуемой кислотности. Массу в таком виде оставляют для брожения и размножения дрожжей. Оставшаяся часть дрожжей (25%) подается во вторую дрожжанку для pa3J множення. , ■■

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 из него перетекает во второй головной аппарат, из него — в третий и т. д. Длительность брожения составляет 60 ч. Из последнего аппарата зрелая бражка подается иа перегопку. При брожений 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, в 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.