На нашем интернет портале море информации по пищевой
и перерабатывающей промышленности, АПК и пищевой тематике
» » Разваривание крахмалсодержащего сырья в производстве спирта

Разваривание крахмалсодержащего сырья в производстве спирта

Основная цель разваривания — разрушение клеточной структуры и растворение крахмала сырья. В растворимом состоянии крахмал легко осахаривается ферментами. Разваривание зерна и картофеля осуществляют паром при избыточном давлении. При тепловой обработке происходят сложные структурно-механические, физико-химические и химические изменения сырья. При нагревании с водой белки набухают и денатурируются, крахмал клейстеризуется и переходит в коллоидный раствор. Набухание и клейстеризация обусловлены поглощением воды высокополимерными соединениями. В зависимости от культуры зерна клейстеризация крахмала начинается при различной температуре, в диапазоне 55—60°С, и сопровождается увеличением вязкости среды. С постепенным нарастанием температуры клейстеризованный крахмал разжижается и вязкость среды при этом резко уменьшается. При выходе разваренной массы из варочного аппарата вследствие перепада давления от избыточного к атмосферному клеточная структура сырья разрушается, и оно превращается в однородную массу.

Аппаратурно-технологическая схема непрерывного разваривания крахмалистого сырья при пониженных температурах (усовершенствованный вариант)

Рис. 1. Аппаратурно-технологическая схема непрерывного разваривания крахмалистого сырья при пониженных температурах (усовершенствованный вариант):

1 — элеватор для картофеля; 2 — элеватор для зерна; 3— магнитный сепаратор; 4 — приемный бункер для зерна; 5 — ленточный дозатор зерна; 6 — регулирующий клапан для воды; 7 — молотковая дробилка для зерна; 8 — автоматические весы для картофеля; 9 — молотковая дробилка; 10 — смеситель-предразварник; 11 — насос; 12 — коллектор для острого пара; 13 — контактная головка; 14 — варочная колонка 1 ступени; 15 — варочная колонка II ступени; 16 — регулятор уровня массы; 17 — паросепаратор; 18 — гидравлический затвор.

Химические изменения при разваривании связаны с увеличением содержания Сахаров и декстринов в связи с частичным кислотным и ферментативным гидролизом крахмала, с образованием пептидов и аминокислот при гидролитическом расщеплении белков, с разложением гексоз и пентоз до фурфуролсодержащих веществ. Нагревание сопровождается также меланоиди- нообразованием в результате взаимодействия Сахаров и аминокислот. Наблюдаются карамелизация углеводов и повышение кислотности среды.

Меланоидины и карамели дрожжами не сбраживаются. Суммарные потеря сбраживаемых веществ (в том числе и от неполноты растворения крахмала) в ходе разваривания картофеля и зерна составляют 2,5—4%.

Наибольшее распространение получило непрерывное разваривание. Первые непрерывно действующие варочные аппараты созданы в СССР еще в 1932—1936 гг. (И. П. Бобрик, А. Г. Логинов, A. JI. Малченко).

Непрерывное разваривание характеризуется стабильностью, процесс поддается оптимизации и автоматизации, отличается высокой удельной производительностью оборудования. Выход спирта из 1 т крахмала сырья увеличивается на 0,7—1,2 дал в сравнении с выходом при полунепрерывном методе разваривания. Уменьшаются расход пара и потери крахмала.

В качестве типовых приняты две схемы непрерывного разваривания сырья:  схема ВНИИПрБа и Мичуринского спиртового завода и схема УкрНИИСПа и Мироцкого спиртового завода. Первая схема рассчитана на пониженную температуру разваривания (130—140°С) и сравнительно продолжительную выдержку (50—60мин), вторая — предусматривает повышенную температуру разваривания (165— 172°С) и прохождение массы через варочный аппарат через 2—4 мин.

Аппаратурно-технологическая схема непрерывного разваривания крахмалистого сырья при пониженных температурах представлена на рис. 1.

Зерно и картофель подаются элеваторами на автоматические порционные весы, откуда они направляются для измельчения в дробилки. Измельченная масса поступает в смесители, установленные раздельно для зерна и картофеля.

В небольшом горизонтальном смесителе масса воды и измельченного сырья интенсивно перемешивается и выдерживается в течение 3—5 мин до 75°CL
В этом случае зерновой замес быстро, минуя предразварник, направляется в варочный аппарат.

Применение бактериальной а-амилазы для разжижения замеса позволяет -смягчить последующий режим тепловой обработки сырья, снизить расход пара и потери сбраживаемых веществ. При этом тонко измельченное сырье смешивается с водой и ферментным препаратом в смесителе, быстро подогревается вторичным паром до 90— *95°С и направляется в вертикальный цилиндрический предразварник, оборудованный мешалкой. Масса находится в предразварнике при указанной температуре 20—25 мин, после чего она поступает на разваривание. Расход ферментного препарата из Вас. diasta- ticus 0,8 ед. АС на 1 г крахмала сырья.

Подогретая масса из предразварника плунжерным насосом подается в контактную головку, куда поступает острый пар из коллектора. Масса температурой 100—110°С направляется в варочный аппарат I ступени, в котором снизу подают пар. В этом аппарате происходит основной процесс разваривания. Доваривание сырья происходит в варочном аппарате II ступени. Первая колонна оборудована центральной трубой, а аппарат II ступени состоит из системы полых труб большого диаметра (d = 450-500 мм; H= 5—5,6 м). Число труб зависит от мощности завода.

Разваривание сырья, обработанного а-амилазой, осуществляют при температуре 133аС в течение 50 мин вместо 60 мин при 140°С по старому режиму.

Из последней колонны разваренное сырье под давлением вытесняется в па- росепаратор, в котором выдерживается при 105°С 30 мин. Из паросепаратора разваренная масса непрерывно поступает на осахаривание, а образовавшийся вторичный пар используется на подогрев замеса и воды.

Выпускаются варочные установки для заводов мощностью 800, 1200 и 3000 дал спирта в сутки. Для заводов мощностью, например, 1200 дал спирта в сутки объем варочной колонны I ступени равен 4 м3, d = 900 мм, H = 6580 мм.

Схема скоростного разваривания крахмалистого сырья приведена на рис. 2. Она совмещена со схемой вакуум-охлаждения и осахаривания.

Рис. 2. Схема скоростного разваривания крахмалистого сырья (с вакуум охлаждением):

 1— подогреватель замеса; 2 — контактор-подогреватель; 3 — трубчатый варочный аппарат с диафрагмами; 4 — «таросепаратор-выдерживатель; 5 — конденсатор; 6 — осахариватель; 7 — ловушка; 8 — плунжерный насос; 9 — теплообменник;

В — вторичный пар; О — осахаренная масса; С — измельченное сырье; Ф — ферментный препарат или солодовое молоко.

Основным элементом схемы является прямоточный трубчатый диафрагмированный разварник (варочный аппарат ПТДР), состоящий из контактной головки и системы труб, которые оборудованы диафрагмами и имеют угловые проходы. Общий объем аппарата, например для завода мощностью 1500 дал спирта в сутки, 1,5 м3, длина труб 50—64 м, диаметр труб 148 мм, число труб 12. При прохождении разваренной массы через диафрагмы скорость движения ее возрастает, а давление и температура падают. Масса хорошо пере
мешивается и диспергируется (измельчается). На выходе из аппарата температура развариваемой массы снижается на 15—20° С.

Технико-экономическая характеристика рассмотренных схем показана в табл. 1.

Таблица 1

 

Из приведенных данных видно, что первая схема характеризуется небольшими затратами пара и электроэнергии. По капитальным затратам, съему спирта с 1 м3аппарата, металлоемкости и выходу спирта вторая схема превосходит первую, но она требует применения пара высокого потенциала, который не всегда имеется на заводах. Усовершенствования схемы разваривания при пониженных температурах крахмалистого сырья, произведенные в течение последних 2—3 лет, несколько снижают металлоемкость аппаратуры и удельные капитальные затраты.

  • Похожие материалы