Разваривание крахмалосодержащего сырья.
Нативный крахмал в клетках картофеля и зерна окружён оболочкой своей и клеточной и недоступен для действия амилаз. Поэтому необходимо в процессе разваривания разрушить клеточную структуру зерна, выделить из клеток и превратить не растворимый крахмал в растворимый.
Крахмал при разваривании сначала клейстеризуется, затем превращается в жидкий подвижный растворимый крахмал. В крахмалосодержащем сырье содержатся в значительных количествах глюкоза и фруктоза. Основная реакция распада гексоз при разваривании – это разложение их с образованием оксиметилфурфурола и т.к. оксиметилфурфурол – не стойкое соединение, то при дальнейшем нагревании разлагается на левуленовую и муравьиную кислоты.
Проведение процесса разваривания.
Крахмалосодержащее сырьё можно разваривать периодическим, полунепрерывным и непрерывным способами.
Периодический способ.
Разваривание картофеля.
В разварник набирают воду 0,2 – 0,5 л на 1 кг картофеля в зависимости от его крахмалистости, с таким расчётом, чтобы концентрация СВ затора на следующей стадии осахаривания составила 16 – 18 %. Затем разварник полностью загружают картофелем плотно закрывают люк и впускают пар в нижнюю часть. Для выхода воздуха открывают циркуляционный вентиль и когда весь воздух выйдет циркуляционная труба станет тёплой, вентиль закрывают и увеличивают давление в разварнике до 0,35 – 0,40 мПа. При этом разваривание продолжается 15 – 20 мин. При разваривании нижние слои картофеля развариваются быстрее т.к. снизу пар поступает вверх медленнее, чтобы разваривание происходило равномерно, при варке проводят 2 – 3 циркуляции 1 – 2 мин каждая. Циркуляцией называется перемешивание развариваемого сырья путём быстрого впуска пара открытием циркуляционного вентиля. При этом давление падает на 0,05 мПа и происходит самоиспарение и поднимаясь вверх пузырьки пара перемешивают сырьё. Циркуляции д.б. быстрыми и сильными для этого циркуляционный вентиль открывают на полный оборот и немедленно закрывают. Общая продолжительность варки картофеля 45 – 60 мин После этого разваренное сырьё выдувают из разварника паром в осахариватель.
Разваривание зерна.
В разварник набирают воду 2,5 – 3,5 л на 1 кг зерна, в зависимости от его крахмалистости, с таким расчётом, чтобы концентрация затора на стадии осахаривания = 16 – 17 %, затем засыпают зерно. Тем – ра воды 75 – 80 °С при переработке целого зерна и 55°С – для подработанного. Засыпав зерно плотно закрывают верхний люк, открывают циркуляционный вентиль для выпуска воздуха. Когда весь воздух выйдет из разварника вентиль закрывают и увеличивают давление в разварнике до установленной величины.
Полунепрерывное разваривание.
По полунепрерывной схеме разваривание зерна проводят периодически, а доваривание и осахаривание непрерывно. Варка сырья по этой схеме идёт в 3 стадии: предразварник, разварник и выдерживатель. В предразварнике происходит подогрев и набухание сырья, в разварнике разваривание, а в выдерживателе доваривание.
Непрерывное разваривание.
При непрерывном разваривании сырьё постоянным потоком движется ч/з варочный аппарат, входит в сыром виде, выходит в готовом. Весь процесс разваривания делится на 2 стадии: нагревание замеса до тем – ры варки вторичным и острым паром; выдержка замеса при этой тем – ре.
Типовыми схемами разваривания считаются: ВНИИПрБ и УкрНИИСПа. Для заводов, имеющих греющий пар в системе до 8 атм. используют 1 схему, выше 8 атм. – 2 – ю. Существует и 3 схема – Чемерская. Любое непрерывное разваривание идёт при более мягких режимах, чем периодическое, при более низкой t и меньшей продолжительности процесса.
В схеме ВНИИПрБ производится предварительно разжижение крахмалосодержащего сырья перед развариванием α-амилазой из бактерий Bacillus diastaticus. Схема УкрНИИСПа. Схема является схемой скоростного разваривания за 2 – 3 мин при высоких t. Измельчённое сырьё в чане – смесителе смешивается с водой (2,5 – 3,5 л на 1 кг зерна), допускается замена 25 – 30 % воды грубым фильтратом барды.
Резервуар Насос Буферная Весы Смеситель мелассы 
мелассохранилище с кислотой и антисептиками 
- Сборник асептированной
мелассы
Мелассу можно использовать после 2 – 3 месячного хранения, т.к свежая меласса содержит много активных м/мов, в ходе переработки легче идёт инфицирование, активно образуется пена при брожении. Не используется меласса после длительного хранения
Первоначально проводят гомогенизацию мелассы. Для этого мелассу из разных резервуаров направляют на взвешивание одновременно.
Для подкисления используют серную или соляную кислоту. Расход соляной кислоты меньше, чем серной, однако при этом оборудование должно быть выполнено из кислотостойкой стали. Во избежание разрушения сахаров мелассы серную кислоту предварительно разбавляют 4-5 кратным количеством воды. Для асептирования и подкисления из 2 кислот лучше применять соляную, т.к в результате качество мелассной барды, как корма для скота будет лучше, это упрощает процесс получения хлебопекарных дрожжей и кормовых дрожжей.
При подкислении мелассы серной кислотой образуется гипс, который вызывает затруднения в процессах сепарирования дрожжей и упаривания мелассной барды. Вследствие этого предпочтение также отдают соляной кислоте.
При использовании особо дефектных меласс нельзя просто увеличить концентрацию антисептика, т.к. это отрицательно скажется на дрожжах. Поэтому сначала проводят тепловую обработку мелассы при темпера – ре 85-90 оС в течение 1 часа. Затем охлаждают до 25 - 35 оС подкисляют и антисептируют
Обогащение мелассы питательными веществами для дрожжей. Добавляют ортофосфорную кислоту, сульфат аммония или мочевину, реже фосфат диаммония.
Рассиропливание. Для доведения концентрации сахара до необходимой величины для дрожжей мелассу разводят водой. Процесс ведут в рассиропниках – сосуд, к которому подводится меласса, горячая и холодная вода. Для лучшего перемешивания внутри рассиропника есть перегородка с отверстиями или механическая мешалка. Расчет количества рассиропки проводят на основании баланса СВ по уравнению: PC=Vdc, где P – количество неразбавленной мелассы, т; V – объем рассиропки, м3;C – содержание СВ в мелассе, в весовых %; d - относит плотность рассиропки;c - содержание СВ в рассиропке, %. Количество добавляемой воды: W=Vd-ρ
8 Осахаривание крахмалсодержащего сырья солодовым молоком или ферментными препаратами из культур плесневых грибов в спиртовом производстве.
Разваренную массу зерна или картофеля осахаривают (гидролизуют) ферментами солода или культур плесневых грибов. Под действием ферментов крахмал гидролизуется, причем α-амилаза разрывает α-1,4-гликозидные связи образуя декстрины, β-амилаза отщепляет 2 остатка глюкозы с образованием мальтозы т.е действует и на α-1,6-гликозидные связи образуя декстрины, мальтозу и глюкозу.
Влияние различных факторов на процесс осахаривания
1) Концентрация ферментов.С увеличением дозы осахаривающих материалов возрастают концентрация ферментов и образование эффективных фермент-субстратных комплексов, а, следовательно, и скорость гидролиза крахмала.
2) Влияние температуры. При увеличении температуры выше 56 оС амилаза инактивируется, а при снижении температуры до 40 оС активно развиваются посторонние м\о. Для клейстеризации растворимого крахмала солода и стерилизации затора желательна более высокая температура, поэтому осахаривание ведут при 60-62 оС, рассчитывая на защитные действия сахаров, декстринов и пептидов.
Оптимальное значение рН 4,6-4,0. Отклонения значения рН от оптимального приводят к инактивации фермента. Полная потеря активности идет при 2,3< pH >9,7.
Способы осахаривания. Осахаривание разваренной массы, как правило, осуществляют непрерывным способом и лишь на некоторых заводах малой мощности - периодическим. Независимо от способа, процесс осахаривания складывается из следующих операций:
· охлаждение разваренной массы до определенной температуры, которая после смешивания массы с солодовым молоком (микробной культурой) понизится до заданной для осахаривания;
· смешивание разваренной массы с солодовым молоком или культурами плесневых грибов;
· осахаривание крахмала;
· охлаждение сусла до температуры брожения сусла;
· перекачивание сусла в бродильное и дрожжевое отделения завода.
Периодическое осахаривание. В такой последовательности эти операции осуществляются в одном аппарате – осахаривателе. Аппарат имеет цилиндрическую форму, с коническим или сферическим днищем и плоской крышкой, снабжен змеевиком для охлаждения и мешалкой. Осахаривание ведут в следующем порядке. В заторный аппарат набирают 5 % общего количества солодового молока и столько холодной воды, чтобы покрылись лопасти мешалки. Затем при работающей мешалке быстро выдувают массу из разварников. Когда температура выдуваемой массы достигнет 75...80 °С, пускают в змеевики воду, продолжая выдувание и охлаждение. По окончании выдувания массу охлаждают до 62...63 "С, добавляют остальное количество солодового молока или грибной культуры, перемешивают 5 мин и в течение 15...20 мин осахаривают массу без перемешивания. Окончание осахаривания определяют по пробе с йодом. Хорошо осахаренный затор даёт жёлтое окрашивание, без фиолетового, которое говорит о наличии в заторе крахмала или амилодекстринов и без красного, которое возникает за счёт эритродекстринов. По окончании осахаривания затор охлаждают до 30 °С, пропуская через змеевики воду, при работающей мешалке. При этой температуре в сусло, которое первым подается в бродильный бак, вводят все дрожжи (6...8 % по заливаемому объему бродильного бака) и сусло с дрожжами охлаждают до температуры брожения и перекачивают в бродильный чан.
Непрерывное осахаривание
При непрерывном осахаривании все операции по приготовлению затора проводят одновременно в нескольких соединённых м/у собой аппаратах. Осахаривание ведут в следующем порядке.
Разваренное сырьё из выдерживателя непрерывно поступает в осахариватель 1 ступени, куда также подаётся 30 % солодового молока. Температуру поддерживают на уровне 60 – 61 °С, за счёт пропускания воды через змеевиковый холодильник. Длительность осахаривания не менее 10 мин. Из осахаривателя 1 ступени затор насосом перекачивают в осахариватель 2 ступени. Остальные 70 % солодового молока подают в трубопровод перед насосом. В осахаривателе 2 ступени поддерживают тем – ру 57 - 58°С, длительность осахаривания 2 – 5 мин
Для осахаривания крахмала разваренного сырья в спиртовой промышленности вместо солода применяют ферментные препараты следующих культур микроорганизмов:
Aspergillus awamori (содержит много глюкоамилазы, среднее количество α-амилазы, нет протеолитических ферментов); Aspergillus niger; Aspergillus aryzae (большое количество α-амилазы и протеолитических ферментов).
Для осахаривания используют смесь грибов Aspergillus awamori - 4% и Aspergillus aryzae - 1% от количества крахмала перерабатываемого сырья.
Контроль процесса осахаривания
Из сусла отбирают пробы: при непрерывном осахаривании 6...8 раз в смену. В случае периодического осахаривания из каждого заторного чана и по окончании процесса осахаривания. Из отдельных проб составляют средние.
Пробы сусла фильтруют через плотную хлопчатобумажную ткань и в прозрачном фильтрате определяют концентрацию сухих веществ (сахарометром или рефрактометром) (16-18%), кислотность (титрованием едким натром в присутствии метилового красного как индикатора) (0,25-0,3 град) и полноту осахаривания (по йодной пробе). Если окраска сусла с йодом не изменяется, осахаривание прошло нормально; красная окраска свидетельствует об избытке декстринов, сине-фиолетовая — о присутствии неосахаренного крахмала.