Б3.В.9 ТЕХНОЛОГИЯ СПИРТА
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
К ПРАКТИЧЕСКИМ ЗАНЯТИЯМ
Направление подготовки 260100 Продукты питания из растительного сырья
Профиль подготовки Технология бродильных производств и виноделие
Квалификация (степень) выпускника
_________ бакалавр _________
Уфа 2013
УДК 378.147.88:663.478.1
ББК 74.58:36.87
Б 90
Рекомендовано к изданию методической комиссией факультета пищевых технологий (протокол № 1 от «__ » ___________ 2013 года).
Составитель: доценты Калужина О.Ю., Гусев А.Н.
Рецензент: доцент, к.с.х.н. Нигматуллин Н.Г.
Ответственный за выпуск: зав. кафедрой ТХППР, д.т.н., проф. Леонова С.А.
ОГЛАВЛЕНИЕ
| Общие положения | |
| Практическое занятие №1 Расчет теоретического выхода спирта (2 часа) | |
| Практическое занятие № 2 Определение количества крахмала и сырья и замеса (2 часа) | |
| Практическое занятие № 3 Расчеты по водно-тепловой обработке замеса и развариванию осахаренной массы | |
| Практическое занятие № 4 Расчеты по культивированию засевных дрожжей | |
| Практическое занятие № 5 Расчеты по охлаждению сусла перед сбраживанием и сбраживанию осахаренной массы | |
| Практическое занятие № 6 Определение количества барды и продуктов ректификации | |
| Практическое занятие № 7 Выбор и расчет технологического оборудования для производства спирта (18 часов) | |
| Приложение | |
| Библиографический список |
Общие положения
Расчет продуктов проводится для определения количества сырья, вспомогательных материалов, промежуточных продуктов, готовой продукции.
Расчет продуктов осуществляется в соответствии с технологической схемой производства.
|
|
При проектировании предприятий отрасли на основании выполненного расчета продуктов подбирают и рассчитывают технологическое оборудование.
Расчеты выполняются по индивидуальному заданию, выданному преподавателем
(Для облегчения расчетов рекомендуется использовать пример, приведеный в приложении А).
Практическое занятие №1 Расчет теоретического выхода спирта (2 часа)
Расчет продуктов производства спирта проводится на 100 дал условного спирта-сырца.
Исходными данными для расчета продуктов является:
- сырье крахмалистостью Кр (%), влажностью W (%);
- осахаривающие материалы: ферментный препарат, содержащий α-амилазу и ферментный препарат, содержащий глюкоамилазу, с активностью А1 (ед. АС/см3) и А2 (ед. ГлС/см3), массовыми концентрациями сухих веществ СВ1 (%), СВ2 (%), нормами расхода Н1 (ед. АС/г усл. крахмала) и Н2 (ед. Гл С/г усл. крахмала);
- выход спирта из 1 т условного крахмала сырья В (дал).
Теоретический выход спирта рассчитывают по уравнению спиртового брожения:
С6Н12О6=2С2Н5ОН+2СО2
180,1 92,1 88
Таким образом, из 100 гр. (180,1/100=1,801) должно получиться 92,1/1,801= 51,14 кг безводного спирта и 88/1,801=48,86 кг диоксида углерода.
Исходя из того, что относительная плотность спирта d204=0,78927 соответственно теоретический выход из 100 кг гексоз составит 51,14/0,78927=64,79 литров. Из 1т гексоз (1000 кг).
Если из 100 кг -64,79 литра, то из 1000 кг -647,9 литра.
1 дал = 10 литров. Соответственно из 1 тонны гексоз должно получиться 64,79 дал спирта.
Согласно уравнению:
С12Н22О11+Н2О=4С2Н5ОН+4СО2
342,2 184,2
Из 100 кг сахарозы (342,2/100=3,422) должно получиться спирта 184,2/3,422=53,82.
|
|
Исходя из плотности спирта d204=0,78927, теоретический выход спирта из 100 кг сахарозы составит 53,82/0,78927=68,20 литра. Из 1 тонны сахарозы – 68,20 дал спирта.
Расчет норматива выхода спирта производим по формуле:
Вн=В+н,
где В - нормативы выхода спирта из тонны условного крахмала сырья,
дал, (таблица 1)
н - нормативная надбавка на применение ферментного препарата.
Величину норматива выхода спирта уменьшают:
- при периодической схеме производства на 1,0 дал/т;
- при полунепрерывной схеме – на 0,7 дал/т;
- при введении процесса сбраживания с сокращенным сроком брожения на 24 часа - на 0,8 дал/т;
- при осахаривании без вакуум-охлаждения - на 0,1 дал/т.
К установленным нормативам выхода спирта из тонны условного крахмала установлены следующие надбавки, дал/т:
1. Полная замена солода глубинной культурой микроорганизмов – 0,7
2. Частичная замена солода глубинной культурой микроорганизмов – 0,35.
3. Полная замена солода поверхностной культурой микроорганизмов – 0,3.
4. Частичная замена солода поверхностной культурой микроорганизмов – 0,2.
Таблица 1. Нормативы выхода этилового спирта из тонны условного крахмала перерабатываемого сырья в производстве
| Вид сырья по культурам | Выход спирта из условного крахмала, дал/т, при работе по непрерывной схеме производства |
| картофель | 66,6 |
| кукуруза | 65,9 |
| рожь | 64,8 |
| пшеница | 65,7 |
| ячмень | 64,3 |
| овес | 63,7 |
| просо | 65,4 |
| гречиха | 63,0 |
| вика | 61,0 |
| меласса | 66,5 |
| тритикале | 65,5 |
Расчет потребности в сырье для производства спирта вычисляют по формуле:
|
|
М=V•100/(Вн•Кр),
где Кр – массовая доля крахмала, %,
V – необходимый объем спирта, дал,
Вн- нормативный выход спирта с учетом использования ферментных препаратов,
Практическое занятие № 2 Определение количества крахмала и сырья и замеса (2 часа)
Для определения количества крахмала, которое расходуется на получение 100 дал спирта, вначале находят выход спирта в соответствии с видом сырья и выбранной технологической схемой.
Количество крахмала:
Мкр = 100 · 1000 / В кг
Технологические потери крахмала:
Σ Пкр = 100 – (В • 100) / Вт %
где Вт – теоретический выход спирта, дал
По величине Σ Пкр определяют массу всего теряемого крахмала и по стадиям производства в соответствии с действующими нормативами потерь, которые представлены в таблице 2.
Таблица 2.Потери крахмала на стадиях технологического процесса
| № п/п | Потери | Нормативная величина потерь (% к массе крахмала) |
| 1. | Нерастворимый крахмал | Пкр = 0,05 – 1,53 |
| 2. | Несбраженные сахара и декстрины | Пн.с. = 0,7 – 3,46 |
| 3. | На стадиях водно-тепловой обработки | Пв.т. = 0,55 – 2,5 |
| 4. | На размножение и питание дрожжей | Пдр. = 1,5 |
| 5. | На образование вторичных и побочных продуктов брожения | Пв.н. = 2,5 |
| 6. | Невозвратные потери с газами брожения | Пг. = 0,04 |
| 7. | При брагоректификации | Прект. = 0,2 |
При использовании концентрированных очищенных ферментных препаратов крахмал осахаривающих материалов не учитывается.
Количество сырья с учетом крахмалистости:
Мсырья = Мкр • 100 / Кр кг
Количество воды в сырье:
Мв = Мсырья • W / 100 кг
Состав сырья представлен в таблице 3.
Таблица 3.Состав сырья
| № п/п | Компоненты | Содержание компонентов | |
| % | кг | ||
| 1. | Сбраживаемые вещества | Кр | Мсб = Мкр |
| 2. | Несбраживаемые вещества | 100 – W - Кр | Мнесб =  - Мсб
|
| 3. | Всего сухих веществ | 100 - W | = Мсырья - Мв
|
| 4. | Вода | W | Мв |
| ИТОГО | Мсырья |
Масса сырья до очистки:
М = Мсырья • 100 / (100 – Поч) кг,
где – Поч – потери сырья при очистке от примесей, %
Объем сырья:
Vсырья = Мсырья / Н.м. • 10-3 дм3
где – Н.м. – натуральная масса очищенного или неочищенного сырья, Г/дм3
Для приготовления замеса используется количество воды в n раз превышающее количество сырья. Гидромодуль (n) выбирают с таким расчетом, чтобы получить сусло с определенной концентрацией сухих веществ: 16 ÷ 18 – при сбраживании дрожжами, не обладающими осмофильными свойствами; 24 ÷ 28% - при сбраживании осмофильными расами дрожжей. Величина гидромодуля изменяется в пределах 2,3 ÷ 3,5.
Количество воды для приготовления замеса:
Мв.з. = Мсырья • n кг или Vв.з. дм3
Расход ферментного препарата, содержащего α-амилазу, составит:
по объему: Vф.1 = Мкр • Н1 / А1 дм3
по массе: Мф.1 = Vф.1 • ρф.1 кг,
где ρф.1 - плотность ферментного препарата, определяемая по таблице. Приложений в соответствии с концентрацией сухих веществ.
Масса сухих веществ в ферментном препарате:
= Мф.1 • СВф.1 / 100 кг
Перед внесением в смеситель ферментный препарат растворяют в n1 – кратном количестве воды.
Масса раствора ферментного препарата:
Мф.1р. = Мф.1 • n1 кг
Масса замеса:
Мз. = Мсырья + Мф.1р. + М вз, кг
Массовая доля сухих веществ в замесе:
СВз. = (
+ ) • 100 / Мз. %
Объем замеса:
Vз. = Мз. / ρз дм3
Ферментный препарат, содержащий α-амилазу, вносят в замес при использовании механико-ферментативной схемы. При применении других схем водно-тепловой обработки (разваривания при высокой температуре) ферментный препарат вносят в осахариватель.