Водно-тепловая обработка замесов из зерна, обработанного на экструдере-гидролизаторе
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
аботки: смешение зерна с водой, разваривание сырья, охлаждение разваренной массы до температуры осахаривания и другие межстадийные процессы;
Качественно проведенная водно-тепловая обработка замеса может стать предпосылкой для сокращения сроков сбраживания сусла и в целом интенсификации всего производства.
Одним из способов интенсификации процессов осахаривания и сбраживания сусла является также повышение концентрации сухих веществ в сусле. Если повысить содержание сухих веществ в сусле на 1,5-2 %, то тем самым можно увеличить производительность бродильного отделения на 10-15 % без дополнительных капитальных затрат. Уменьшение гидромодуля замеса эффективно для спиртового производства, так как позволяет сократить расход электроэнергии, поскольку на нагрев 1 кг зерна необходимо лишь третья часть энергии, требуемой на нагрев 1 кг воды [34].
Однако известно, что замесы из помолов зерна с концентрацией сухих веществ выше 18% при нагревании имеют повышенную вязкость и их трудно перекачивать. Если вязкость замесов не превышает 3,0 Пас, то замесы достаточно текучи и их транспортировка по коммуникациям не вызывает затруднений. [25]
В спиртовом производстве вязкость замесов играет первостепенную роль в процессе водно-тепловой обработки замесов, поскольку подвижность замеса определяет возможность использования вторичного пара при подваривании замеса, величину расхода электроэнергии на перемешивание и транспортировку замеса. Также снижение вязкости дает множество других положительных эффектов, таких как улучшение условий для протекания ферментативных реакций гидролиза при водно-тепловой обработке замеса и его осахаривании, а также сокращение длительности брожения в результате положительного влияния менее вязкой среды на физиологию дрожжей.
Чем меньше крупка, тем быстрее вода достигает крахмальных гранул, и, следовательно, набухание, клейстеризация крахмала и связанное с ней повышение вязкости происходит быстрее и при более низкой температуре. При механико-ферментативной обработке, т.е. при нагреве измельченного сырья с одновременной обработкой ?-амилазой, процесс еще больше ускоряется и, кроме того, параллельно идет интенсивный гидролиз крахмала до декстринов и сахаров, что способствует еще лучшей подготовке сырья к дальнейшему осахариванию и сбраживанию.
Максимум вязкости соответствует температуре клейстеризации, которая зависит от гидромодуля замеса. Чем меньше гидромодуль, тем выше концентрация крахмала в замесе, тем плотнее структура крахмальной сетки при клейстеризации. Однако применение ферментных препаратов позволяет сдвинуть пик максимальной вязкости в сторону уменьшения температур.[21]
За счёт тонкого помола зерна при невысокой температуре обработки создаются благоприятные условия для активного действия как собственных, так и вносимых ферментов. Таким образом, при использовании технологии высококонцентрированного сусла важно получить тонкий и равномерный помол для повышения эффективности применения ферментных препаратов.
Таким образом, очевидно, что механическая обработка сырья (диспергирование) является обязательным условием для эффективного применения экономичных и малоэнергоемких способов водно-тепловой обработки. Все они требуют определенной степени измельчения зерна. При этом желательной является также и равномерность помола, т.к. в случае его высокой гетерогенности повышаются потери сбраживаемых углеводов. Во многом именно степень измельчения определяет используемый способ водно-тепловой обработки. При низкотемпературной схеме обработки зернового сырья помол должен быть мелкодисперсным для обеспечения достаточной полноты растворения крахмала. Также растворение крахмала происходит лучше в случае, если он уже прошел стадию клейстеризации до стадии водно-тепловой обработки. Такие процессы происходят в процессе экструзии сырья. Таким образом, при использовании экструзионно-гидролитического метода водно-тепловой обработки замесов создаются предпосылки к получению сусла с меньшим содержанием нерастворенного крахмала.
1.2 Анализ способов диспергирования сырья
Для разрушения оболочки зерна необходимо приложить немалые усилия. Величина разрушающих усилий зависит от культуры зерна, его состава, влажности, направления приложения усилий (по длине и ширине зерна) и колеблется от 9,4 до 31 МПа. В связи с