Технология солода. Технология солода. Технологические расчеты по производству солод. Учебное пособие Для студентов вузов Кемерово 2005 2 удк 663. 4 (075) ббк 36. 87я7 К44 Рецензенты
 Скачать 4.46 Mb.
|
|
Минеральные вещества, в основном, связаны с органическими веществами, представлены тремя основными группами фосфатами, силикатами и солями калия. Витамины тиамин, рибофлавин, никотиновая и пантотеновая кислоты) содержатся, в основном, в зародыше. Ферменты (карбогидролазы, липаза, пептидазы, каталаза, пероксидаза) играют важную роль при проращивании. Качество ржи определяется ГОСТ 16991-71 Рожь для переработки на солод». Основными технологическими показателями ржи, используемой для производства солода, являются энергия и способность прорастания. Для хорошей ржи энергия прорастания, которая характеризует равномерность и одновременность процесса, практически должна совпадать со способностью прорастания. Этот показатель должен быть равен 92 Влажность должна составлять не более 15,5 Абсолютная масса масса 1000 зерен) зависит от сорта, района произрастания и составляет от 12 дог (чаще 12-25 г. Абсолютную массу более 28 г считают высокой, а менее 16 г - низкой. Натура (масса 1 дм 3 зерна, выраженная в г) - не менее 685 (для го класса не менее 700 (для го класса не менее 715 (для го класса) и 730 (для 1- го класса) г. Для производства солода используют рожь го иго класса. Содержание сорной примеси - не более 2 %; зерновой - не более 5 вредной - не более 0,2 Не допускается зараженность ржи амбарными вредителями, кроме зараженности клещом не вышей степени (20 шт. в 1 кг). Экстрактивность ржи - 70-75 %. Основные сорта ржи, культивируемые в России Вятка, Белта, Харьковская, Харьковская 78 и др. Технология ржаного солода Ржаной солод получают двух видов ферментированный и нефермен- тированный (диастатический). Основными стадиями процесса производства ржаного солода являются: очистка, сортирование, мойка и дезинфекция, замачивание, проращивание, ферментация (томление) и сушка. Основным отличием в технологии диастатического солода является отсутствие стадии томления для сохранения активности ферментов. Очистка и сортирование проводятся на том же технологическом оборудовании, которое используется при получении ячменного солода. При сортировании рожь делится на 3 класса. Мойка и дезинфекция проводятся при температуре 15-17 С до тех пор, пока вода не будет прозрачной. В процессе мойки зерно интенсивно перемешивается воздухом. Для дезинфекции используется перманганат калия. Замачивание - воздушно-водяное или воздушно-оросительное, температура С, продолжительность 30-36 час до влажности 46-50 %. Химические изменения при замачивании незначительны. Увеличивается в 1,5 раза активность амилазы, в 3 раза увеличивается количество гумми-веществ за счет гидролиза гемицеллюлоз. Потери сухих веществ при замачивании составляют % за счет выщелачивания и дыхания. Проращивание проводится в ящиках или барабанах. В зависимости от температуры проращивание бывает холодное (температура 14-17 Си теплое (температура 17-20 СВ процессе проращивания в течение первых 3-4 суток происходит активация и синтез ферментов. Механизм активации и синтеза ржаного солода аналогичен механизму ячменного солода и был рассмотрен ранее. Активность α- амилазы увеличивается в 2-4 раза амилазы - на 35-40 %, активность протеаз увеличивается в 2-4 раза. Наиболее благоприятными условиями для накопления ферментов являются влажность 50 % и температура 17 С. Под действием ферментов начинаются изменения химического состава зерна. Увеличивается содержание растворимого и аминного азота в 1,7-2 раза; количество редуцирующих сахаров в 2-2,5 раза. За счет гидролиза гецеллюлоз уменьшается их молекулярная масса в 2 раза, а вязкость в 1,5-2,0 раза. Уменьшается количество жира за счет гидролиза липазами до глицерина и жирных кислот. Кислотность увеличивается в 2 раза, в основном, за счет образования жирных кислот, растворения кислых фосфатов и образования органических кислот вследствие расщепления белков. При проращивании теряется до 9 % сухих веществ, причем потери увеличиваются при повышении температуры, длительности проращивания и влажности проращиваемого зерна. Продолжительность проращивания составляет 3-4 суток В ящичной солодовне проращивание протекает последующему режиму: первые сутки при температуре 14-15 С вторые - 15-16 С третьи - 16-17 С четвертые - 17-18 С. Ворошение проводят 2 раза в сутки. Слой проращиваемого зернам. Параметры кондиционированного воздуха температура 12 Си относительная влажность 96-98 В барабанной солодовне проращивание протекает последующему режиму. Рожь после замачивания загружают в барабан и при вращении барабана продувают сухим воздухом. Затем барабан останавливают на 4-6 час, затем вращают и периодически продувают кондиционированным воздухом первые сутки - по 1-му часу каждые 5 час вторые сутки - по 1-му часу каждые 3 часа; третьи - по 2 часа через каждые 3 часа четвертые - 1,5 часа через каждые 3 часа. Температура проращивания такая же, как ив ящичной солодовне. Проращивание заканчивают, когда длина проростков составляет длины зерна, а длина корешков - 1,5-2 длины зерна. Ферментация томление) проводится только при производстве ферментированного солода. При томлении температура в слое солода постепенно увеличивается с 40-45 Св начале томления) до 65-68 Св конце томления. При этих параметрах создаются благоприятные условия для активного действия амилолитических и протеолитических ферментов, накопленных в процессе проращивания ржи. Томление характеризуется интенсивным ферментативным гидролизом углеводов и белков ржаного солода. Количество сахаров увеличивается при томлении враз количество аминного азота в 2-4 раза по сравнению со свежепроросшим солодом. Изменяется качественный состав сахаров возрастает количество глюкозы и фруктозы и уменьшается количество мальтозы. За счет образования аминокислот и молочной кислоты, вследствие развития молочнокислых бактерий, повышается кислотность солода. Ферментативный гидролиз углеводов и белков интенсивно протекает лишь впервые двое-трое суток томления, затем замедляется, в конце томления (на пятые-шестые сутки) происходит синтез красящих веществ (меланоидинов), которые придают солоду красно-бурый цвет, хлебный вкуси аромат. Одновременно с образованием красящих веществ в конце ферментации существенно снижается ферментативная активность, амилаза практически инактивируется, активность амилазы составляет всего 3 % от активности свежепроросшего солода. Продолжительность ферментации 4-5 суток. Потери при ферментации составляют. Перед ферментацией солод увлажняют теплой водой температура С) до влажности 52-55 %, так как процессы гидролиза наиболее интенсивно протекают во влажной среде. Ферментацию проводят в ящиках и барабанах. Лучше проводить в барабанах, так как в них можно достичь хорошего перемешивания и поддержания необходимой температуры и влажности. Ферментация в барабанах. Барабан должен иметь теплоизоляцию икало- рифер для поддержания температуры ферментации на уровне 55-68 С. Солод оставляют в покое на сутки, в этот период температура в нем повышается до 122 50-55 С. Затем перемешивают, периодически вращая барабан. Затем в течение х суток проводят ферментацию, повышая температуру с 50-55 Сна вторые сутки до 65-68 Сна пятые сутки. Ферментация в ящиках. Свежепроросший солод распределяют в ящике слоем 70 см и оставляют в покое на 1 сутки для повышения температуры в слое до 50-55 С. Затем солод ворошат и продувают кондиционированным воздухом, поддерживая влажность на уровне 50 %, а температуру - 50-55 С. Сушка ржаного солода. После ферментирования ржаной солод направляют на сушку. Неферментированный солод направляют на сушку, минуя стадию томления. Основная цель сушки ферментированного солода - накопление ароматических и красящих вещества также снижение влажности для перевода солода в устойчивое при хранении состояние. Основная цель сушки неферментированного (диастатического) солода - снижение влажности для перевода солода в устойчивое при хранении состояние при максимальном сохранении активности ферментов. Для сушки используют двух- или трехъярусные сушилки. Ферментированный солод сушат 24 часа. Сушка подразделяется на два этапа. Первый этап - температура не выше 50 С, влажность снижается до 30 %. Второй - температура повышается до 70-80 С, влажность снижается до 8 %. В этот период происходит интенсивное образование ароматических и красящих веществ. Неферментированный солод сушат 18 час при максимальной температуре не выше 65 С. Высушенный солод направляют в росткоотбойную машину, а затем упаковывают в тканевые мешки массой до 50 кг и направляют на хранение. Производство ржаного солода статическим способом (водном аппарате. При этом способе общая продолжительность производства ржаного ферментированного солода сокращается на 2-3 суток, снижаются потери. Рожь моют при температуре 16-20 С зимой и 13-16 Слетом в течение 1- 2 час. Для дезинфекции используют хлористый кальций (300 г/т) или марганцовокислый калий (50 г/т). Замачивание осуществляют в ящике воздушно-оросительным способом в течение 24-30 час при температуре воды 16-20 С до влажности 50 %. Каждые 2 часа зерно продувается воздухом. Проращивание проводят в том же ящике в течение х суток при температуре в толще зерна 14-18 Си интенсивном продувании кондиционированным воздухом. Ворошение через каждые 6-7 час. Особенно продувка необходима вначале процесса для удаления СО 2 и интенсивного образования ферментов. Свежепроросший солод ворошат с орошением до влажности 55 % водой стем- пературой 40-50 С. Ферментация длится 3-4 суток. Впервые сутки температура 45-50 С, во вторые - 53-55 Св третьи - 60-63 Св четвертые - 65-68 С. Температуру повышают путем подачи пара в подситовое пространство. В период ферментации создают анаэробные условия Сушка осуществляется в том же ящике после предварительного ворошения. В подситовое пространство подают нагретый воздух, скорость движения воздуха через слой солода неравномерна, поэтому вначале сушки зерно слеживается. В этот период солод ворошат через каждые 6 час, в конце сушки - через часа. Температура на протяжении всего процесса сушки поддерживается на уровне 80 С. Продолжительность сушки 36-48 час. Солод после сушки охлаждают путем продувания через слой холодного воздуха, а затем выгружают. Общая продолжительность процесса приготовления ржаного ферментированного солода составляет 9-10 суток. Получение ржаного неферментированного солода статическим способом используется реже. Замачивание - 32-36 час до влажности 45 % при температуре С. Проращивание - 3-5 суток. Сушка - 24 часа с периодическим ворошением при максимальной температуре 65 С. 3. Качество ржаного солода Сухой ржаной солод должен отвечать требованиям ГОСТ Р Солод ржаной сухой. Ржаной солод вырабатывают х классов (й и й) и двух видов (в зернах и размолотый). По органолептическим показателям ржаной солод должен отвечать требованиям, приведенным в таблице Таблица Органолептические показатели ржаного солода Наименование показателей Неферментированный солод Ферментированный солод Внешний вид Однородная зерновая масса, не содержащая заплесневелых зерен, или масса размолотого солода, не содержащая плесени Цвет Светло-желтый с сероватым оттенком От коричневого до темно-бурого с красноватым оттенком Запах Свойственный данному типу солода. Не допускается запах гнили или плесени Вкус Сладковатый Кисло-сладкий, напоминающий вкус ржаного хлеба. Не допускаются- пригорелый, горький. По физико-химическим показателям ржаной сухой солод должен отвечать требованиям, приведенным в таблице 9. Таблица 9 Физико-химические показатели качества ржаного солода Наименование показателей Неферментированный солод Ферментирован- ный солод класс класс класс класс Массовая доля влаги, %, не более- в зерне- в размолотом виде Качество помола для размолотого солода Проход без остатка через сито с размером ячеек 900 мкм Массовая доля экстракта в сухом солоде, %, не менее- при горячем экстрагировании- при горячем экстрагировании с вытяжкой из ячменного солода 80,0 - 78,0 - - 84,0 - 80,0 Продолжительность осахаривания, мин, не более Кислотность солода, кед, не более- при холодном экстрагировании- при горячем экстрагировании Цвет солода, ц. ед, не более- при холодном экстрагировании- при горячем экстрагировании 10-20 Примеси- металломагнитные размером отдельных частиц не более 0,3 мм, мг/кг, не более- минеральные 3,0 Не допускаются Зараженность вредителями Не допускается Контрольные вопросы. В чем особенность морфологического строения зерна ржи. Охарактеризуйте химический состав ржи. Что такое слизи, чем они представлены. Какова роль белковых веществ в технологии ржаного солода. Какие требования предъявляются коржи, используемой для производства солода. В чем отличие в технологии ферментированного и диастатического солода. Какие процессы протекают при проращивании ржаного солода. Каковы технологические режимы проращивания при использовании разных солодорастильных аппаратов. Какие основные процессы происходят при ферментации. Как проводят ферментацию ржаного солода. В чем основные отличия в сушке ферментированного и диастатического солода. Как получают ржаной солод статическим способом. Какие требования предъявляются к сухому ржаному солоду Глава 6. ОТХОДЫ СОЛОДОВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА. Зерновые отходы и сплав. Замочная вода. Солодовые ростки Отходами солодовенного производства являются зерновая примесь, зерновые отходы, замочная вода, сплав, солодовые ростки. Количество зерновых отходов составляет (кг/т сухого солода) от 40 до 100; сплав - от 2,5 до 15; солодовые ростки - от 30 до 50. Они могут быть использованы в качестве сырья или добавок в различных производствах, а также в виде дополнительной продукции после более глубокой переработки. Полностью использовать все отходы, образующиеся при производстве солода, практически невозможно, но необходимо как можно полнее их утилизировать. Зерновые отходы и сплав К зерновым отходам относят битые, изъеденные вредителями зерна, зерна с нарушенной оболочкой, недоразвитые зерна, поврежденные самосогреванием, сушкой, заплесневевшие, зерна пшеницы, ржи, овса целые и поврежденные, не отнесенные по характеру повреждений к сорной примеси, а также мелкое зерно ячменя, которое проходит через сито размером х мм. В производственных условиях эти отходы образуются на стадии очистки и сортирования зерна. По химическому составу они приближены к химическому составу ячменя. Количество образующихся отходов зависит от сорта ячменя, условий выращивания, эффективности работы сортировочного оборудования. Для снижения количества отходов можно вместо сита 2,2 мм установить сито 2,1 или мм. Зерновые отходы, отделенные на воздушно-ситовых сепараторах припер- вичной и вторичной очистке, следует дополнительно подрабатывать для отделения зерна го сорта. Зерновые отходы упаковывают в мешки, взвешивают и хранят до реализации на складе. Питательная ценность 1 кг зерновых отходов составляет 0,5-0,6 кормовых единиц. Зерновые отходы обычно используются на корм скоту. Отходы, которые не могут быть использованы для кормовых целей (ядовитые сорняки, испорченные зерна и др, после определения их качества заводской лабораторией, а также заключения Государственной хлебной инспекции или ветеринарного надзора о непригодности их использования для кормления животных уничтожаются в присутствии специально созданной комиссии, о чем составляется соответствующий акт. Сплав образуется при замачивании ячменя. Он состоит из легких зерен ячменя, сорняков, ости. Количество его зависит, в основном, от эффективности подработки зерна перед замачиванием. Он собирается в сливные коробки, установленные на замочных аппаратах для отделения излишней влаги, и выгружается в специальные бункера. Влажность сплава составляет от 12 до 32 %; белок - около 10 %; клетчатка минеральные вещества - 3,5 %. Питательная ценность 1 кг сплава составляет кормовых единиц. Ячменный сплав используется на корм скоту. Влажный сплав плохо хранится, поэтому на крупных солодовенных предприятиях предусмотрены сушильные установки для его подсушивания до влажности 12-14 %. Такой сплав используется для производства комбикорма. Замочная вода В процессе замачивания ячменя из его оболочек экстрагируются биологически активные вещества, которые регулируют процессы роста, дыхания, синтеза гидролитических ферментов. Количество таких веществ может составлять 0,5-1,5 по массе. К таким веществам относятся фенолы, фенолкарбоновые кислоты, фито- гормоны (гиббереллины, ауксины, антибиотик гордецин, витамины. Поэтому замочную воду можно использовать как источник биологически активных веществ при замачивании и проращивании с целью интенсификации процессов и снижения потерь сухих веществ. Для этого замочную воду предварительно подвергают специальной обработке (осветлению и дезинфекции). Российскими учеными разработан способ получения из замочной воды антибиотического препарата гордецина. Замочную воду пропускают через колонку с катионитом КУ, затем адсорбированные вещества извлекаются 80 м этанолом, и полученный элюат сгущается в вакуум-ректификационном аппарате, фильтруется через тканевый фильтр и центрифугируется при 20 тыс. об/мин. Препарат отделяется с барабана центрифуги 96 м этанолом, спирт отгоняется, а препарат сгущается на вакуум-установке до концентрации сухих веществ 65 Такая установка производительностью 100 г препарата в сутки внедрена на пивоваренном заводе им. Степана Разина (г. С-Петербург). Полученный препарат гордецин (С 25 Н 39 О 7 ) имеет маслообразную консистенцию, темно-янтарный цвет, запах меда икорки ржаного хлеба, горький вкус, обладает сильными окислительными свойствами, вводе плохо растворим, хорошо растворим в спирте. Гордецин обладает антибиотической активностью с широким спектром действия и может быть использован для лечения гнойных процессов. Из замочной воды можно получать витаминный препарат, содержащий витамины группы В. Через колонку с активным углем марки АГ-3 пропускают воду после замачивания в количестве 2 дм 3 /кг сорбента. При пропускании происходит сорбция биологически активных веществ. Затем колонку последовательно промывают 96 м этиловым спиртом в количестве 4 дм 3 /кг сорбента, водой им раствором КС1 в растворе НС концентрацией моль/дм 3 из расчета дм 3 раствора на 1 кг сорбента. Фильтрат и элюат концентрируют под вакуумом в токе СО 2 при остаточном давлении 0,01 МПа. Витамины группы В экстрагируются изоамиловым спиртом, который затем удаляется под вакуумом Полученный комплексный препарат содержит, мкг/г: В- 5-6; В- 26-28; В В- Замочная вода может быть использована также для культивирования микроорганизмов в качестве активатора биологических процессов в количестве % к объему среды (при синтезе лимонной кислоты, выращивании хлебопекарных дрожжей с содержанием 1,5 % органических веществ - для орошения пастбищ при затирании для увеличения выхода экстракта. Солодовые ростки Солодовые ростки отделяются от свежевысушенного солода в росткоот- бивочных машинах. Количество образующихся ростков зависит от принятого способа и параметров солодоращения. Хранят ростки в бункерах или мешках до го месяца. Питательная ценность 1 кг ростков составляет 0,77 кормовых единиц. Солодовые ростки содержат воды до 10 %; белка - 22-24 %; клетчатки - 14 %; безазотистых экстрактивных веществ - 42-44 %; жира - 1,5-2,0 %; минеральных веществ - 7 %. В ростках содержится 0,4-0,5 % оксифенилдиметила- мина, который придает им горький вкус. Из витаминов в ростках содержатся (мг/100 г В- 0,67; В- 0,66; В- 1,88; В- 0,56; В- 0,5; РР - 0,3; Е - 1,34; С - Из аминокислот содержатся лизин, аргинин, треонин, лейцин, изолейцин и др. Состав ростков может изменяться в зависимости от качества ячменя, типа вырабатываемого солода, способа солодоращения и длины образующихся корешков. Солодовые ростки являются ценным источником аминокислот, витаминов, ферментов, стимуляторов роста и могут быть использованы в различных отраслях промышленности. Чаще всего ростки используются на корм скоту. Из-за горького вкуса ростки самостоятельно как корм не используют, а используют как добавку к кормам. Можно ростки предварительно измельчить и стандартизировать по сырому белку, а затем гранулировать. Из солодовых ростков получают вытяжку путем экстрагирования водой измельченных ростков при температуре 50 Св течение х час при гидромодуле и периодическом перемешивании. После сепарирования экстракт содержит сухих веществ. Для увеличения срока хранения концентрируют под вакуумом при максимальной температуре 50 С до содержания сухих веществ. Полученный экстракт содержит фосфора 1000-1400 мг г; аминного азота - 1300-1500 мг г биотина - 150-180 мкг г. Он используется для выращивания плесневых грибов, хлебопекарных, кормовых дрожжей, антибиотиков. Из солодовых ростков можно также получать меланоидиновые препараты, используемые для подкрашивания сусла. Для этого измельченные ростки экстрагируют 2 часа водой при температуре 50 Си гидромодуле 1:7 при перемешивании. Вытяжку фильтруют и упаривают под вакуумом при температуре С до содержания сухих веществ 55 %. Затем для накопления меланоидинов упаренную вытяжку выдерживают 4 часа при температуре 100-105 С. Путем высушивания можно получать сухой концентрат с влажностью 6-9 Разработан способ получения из солодовых ростков протеолитического ферментного препарата. Для этого измельченные ростки экстрагируют водой при температуре 10 С при гидромодуле 1:10 и рН 5,8 4-6 час. Ростки отделяют на центрифуге, а фугат концентрируют вымораживанием в течение х суток. После отделения льда сконцентрированную вытяжку подщелачивают до рН и осаждают белки этиловым спиртом. Осадок фильтруют, высушивают под вакуумом до влажности 3 %. Полученный препарат содержит витамины В, В 2 , В 6 , В 12, РР, пантотеновую кислоту и может быть использован на стадии брожения и дображивания для ускорения процесса и повышения стойкости пива. Контрольные вопросы. На каких стадиях технологического процесса производства солода образуются отходы. Каков химический состав образующихся отходов. Каковы пути использования зерновых отходов. Как утилизируется сплав. Какие препараты можно получать из замочной воды. Каков химический состав ростков. Каковы способы утилизации солодовых ростков БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК. Вода и сточные воды в пищевой промышленности. - М Пищевая промышленность с. Достижения в технологии солода и пива / Под ред. Колпакчи АИ. - М.: Пищевая промышленноость, Прага СНТЛ - Изд-во технической литературы с. Ермолаева ГА. Справочник работника лаборатории пивоваренного предприятия- СПб.: Профессия, 2004. - 536 с. Жеребцов НА, Корнеева ОС, Фараджева ЕД. Ферменты их роль в технологии пищевых продуктов. - Воронеж Изд-во ВГУ, 1999. - 118 с. Кашурин АН, Домарецкий В.А. Совершенствование переработки сырья для производства безалкогольных напитков. - К Урожай, 1987. - 128 с. Кретов И.Т., Антипов СТ. Технологическое оборудование предприятий бродильной промышленности. - Воронеж Изд-во государственного университета с. Кунце В, Мит Г. Технология солода и пива / Перс нем. - СПб.: Изд-во Профессия, 2001. - 912 с. Лхотский А. Ферменты в пивоварении. - М Пищевая промышленность. - 318 с. Меледина Т.В. Сырье и вспомогательные материалы в пивоварении. - СПб.: Профессия, 2003. - 304 с. Нарцисс Л. Технология солода / Перс нем. - М Пищевая промышленность с. Пермякова Л.В., Киселева Т.Ф. Общая технология отрасли / Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. - Кемерово, 2004. - 80 с. Пермякова Л.В., Киселева Т.Ф. Технология отрасли. Раздел 1. Основы производства продуктов брожения / Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. - Кемерово, 2005. - 148 с. Технология солода, пива и безалкогольных напитков / КА. Калунянц, В.Л. Яровенко, В.А. Домарецкий, Р.А. Колчева. - М Колосс. Тихомиров В.Г. Технология пивоваренного и безалкогольного производств- М Колосс. Федоренко Б.Н. Инженерия пивоваренного солода. - СПб.: Профессия. - 248 с. Хмель и хмелевые препараты в пищевой промышленности / И.С. Ежов, И.Г. Рейтман, З.Н. Аксенова и др. - М Легкая и пищевая промышленность. - 168 с 130 131 УЧЕБНОЕ ИЗДАНИЕ Киселева Татьяна Федоровна Технология отрасли ТЕХНОЛОГИЯ СОЛОДА Учебное пособие Для студентов вузов Зав. редакцией И.Н. Журина Редактор Н.В. Шишкина Технический редактор Т.В. Васильева Художественный редактор Л.П. Токарева ЛР № 020524 от Подписано в печать 30.12.05. Формат х Бумага типографская. Гарнитура Times Уч.-изд. л. 8,25. Тираж 300 экз. Заказ № 166 Оригинал-макет изготовлен в редакционно-издательском отделе Кемеровского технологического института пищевой промышленности, г. Кемерово, б-р Строителей, 47 ПЛД № 44-99 от Отпечатано в лаборатории множительной техники Кемеровского технологического института пищевой промышленности, г. Кемерово, ул. Красноармейская, 52 ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ КЕМЕРОВСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ Т.Ф. Киселёва Технология отрасли ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ПРОИЗВОДСТВУ СОЛОДА Учебное пособие Для студентов вузов Кемерово 2005 2 УДК 663.4 (075) ББК 36.87я7 К44 Рецензенты: Г.П. Тихомирова, главный технолог ОАО «Новокемеровский пивобезалкогольный завод»; И.Л. Федюшкина, главный технолог ООО «ОША» Рекомендовано редакционно-издательским советом Кемеровского технологического института пищевой промышленности Киселева Т.Ф. К41 Технология отрасли. Технологические расчеты по производству солода учебное пособие / Т.Ф. Киселева; Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. - Кемерово, 2005. - 120 с. ІЅΒΝ Приведен расчет продуктов, основного технологического оборудования, энергетические расчеты солодовенного производства. Предназначено для студентов, обучающихся по направлению 655600 Производство продуктов из растительного сырья по специальности 270500 Технология бродильных производств и виноделие». УДК 663.4 (075) ББК 36.87я7 ІЅΒΝ 5-89289-386-3 © КемТИПП, 2005 © Т.Ф. Киселева, 2005 3 ОГЛАВЛЕНИЕ Введение………………………………………………………………........ 4 Глава 1. Расчет расхода сырья, полуфабрикатов, продуктов, вспомогательных материалов……………............................. 5 Глава 2. Расчет и подбор технологического оборудования 2.1. Выбор и обоснование аппаратурно-технологической схемы ………………………………………………………………. 20 2.2. Расчет приемного устройства для ячменя 2.3. Расчет оборудования рабочей башни 2.4. Расчет вместимости зернохранилища 2.5. Расчет оборудования отделения для замачивания ячменя 2.6. Расчет оборудования солодорастильного отделения 2.7. Расчет оборудования солодосушильного отделения………. 58 Глава 3. Энергетические расчеты 3.1. Расчет расхода воды 3.2. Расчет расхода тепла 3.3. Расчет расхода сжатого воздуха 3.4. Расчет расхода электроэнергии………………………….…... 76 Пример технологических расчетов…………...…………………………. 83 Список рекомендуемой литературы……………………………………... 110 Приложение……………………………………………………………….. 113 4 ВВЕДЕНИЕ При выполнении технологических расчетов необходимо учитывать последовательность технологических процессов производства солода, мощность завода, принятую на предприятии технологическую схему подработки, замачивания, проращивания и сушки, а также режим работы основных производственных цехов. Выполненные продуктовые расчеты являются основными исходными данными для подбора основного технологического оборудования. Рассчитанное технологическое оборудование согласно выбранной схеме может явиться основой компоновочного решения того или иного цеха. На основании этих же расчетов выполняются основные энергетические расчеты по расходу воды, пара, холода, электроэнергии. Производительность и место строительства солодовенного завода устанавливается заданием на проектирование. Производительность определяется в тоннах сухого солода, выпускаемого в год по производительности оборудования солодорастильного и сушильного отделения. В состав солодовенного завода входят следующие отделения. Элеватор (приемное устройство, рабочая башня, силосные корпуса. Солодовенный корпус- при производстве солода в ящичных или барабанных солодовнях: отделение подработки, замочное, солодорастильное, отделение сушки- при производстве солода по статическому способу все в ящике отделение подработки, отделение мойки, отделение приготовления солода. В соответствии с нормами технологического проектирования количество рабочих смени дней в году принимается согласно таблице Таблица Режим работы солодовенного завода Наименование операций Количество рабочих дней в году Количество смен в сутки Прием зерна с автотранспорта (южная зона (центральная зона (восточная зона (на заводах большой производительности при поступлении зерна) Прием зерна с железной дороги Рабочая башня элеватора 2 (при приеме зерна) Солодовенное производство Завод работает 11 месяцев в году. Продолжительность смены 8 час Глава 1. РАСЧЕТ РАСХОДА СЫРЬЯ, ПОЛУФАБРИКАТОВ, ПРОДУКТОВ, ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ Расчет предусматривает определение необходимого количества товарного и отсортированного ячменя, промежуточных продуктов и отходов по всем технологическим стадиям производства солода. Он необходим для дальнейшего подбора основного технологического оборудования. Исходными данными для расчета продуктов является массовая доля сухих веществ в ячмене, насыпная плотность ячменя и солода и нормативные величины потерь и отходов по технологическим стадиям. Они приведены в таблице. Эти данные учитываются при выпуске светлого ячменного солода. При выпуске темного или карамельного солода влажность замоченного ячменя принимается равной 45 %. При выпуске ржаного солода влажность товарной ржи принимается 15,5 Исходные данные для продуктового расчета производства солода принимают по нормам технологического проектирования предприятий по производству ячменного солода- выход товарного солода к товарному ячменю - 69,5 %; - выход товарного солода к отсортированному ячменю - 79,2 %; - экстрактивность солода в пересчете на сухое вещество - 76,0 Таблица Исходные данные для расчета продуктов производства солода Наименование продуктов Влажность, Насыпная плотность, кг/м 3 Ячмень товарный Ячмень отсортированный Ячмень го сорта Зерновые отходы Сорные отходы Замоченный ячмень 660 Воздушно-сухой сплав Влажный сплав 500 Свежепроросший солод 370 Свежевысушенный солод Отлежавшийся солод Товарный солод Ростки 330 Потери при транспортировке, хранении и сортировке при производстве различных типов солодов (светлого, темного, карамельного ячменного или ржаного) принимаются одинаковыми, и они приведены в таблице Потери при производстве различных типов солодов существенно различаются. Потери при производстве темного и карамельного солода выше, чем при производстве светлого солода. В случае использования прогрессивной схемы с учетом интенсификации процесса производства (например, по способу «все в ящике) потери на выщелачивание, дыхание и ростки снижаются. Таблица Нормы потерь и отходов сырья, полуфабрикатов, вспомогательных материалов при транспортировке и хранении Наименование стадий, где имеются потери и отходы Ед. измерения Величина потерь Потери при транспортировке на расстояние до 1000 км от 1000 до 2000 км свыше 2000 км к массе товарного ячменя 0,15 Потери при хранении: до х месяцев до 6-ти месяцев до го года к массе товарного ячменя 0,065 Очистка и сортирование: всего отходов, в т.ч.: - сорная примесь- зерновая примесь- ячмень го сорта (сход с ситах мм к массе товарного ячменя 1,6 4,2 При производстве ржаного солода потери при замачивании и проращивании принимаются такими же, как при производстве светлого солода, но дополнительно нормируются потери при ферментации. Потери и отходы при производстве различных типов солодов приведены в таблице Таблица Потери и отходы при производстве различных типов солодов (к массе сухого вещества отсортированного зерна) Наименование потерь и отходов Тип солода Светлый (классика) Светлый (ускорен.) Темный Карамель- ный Ржаной Потери на выщелачивание приза- мачивании 0,6 0,5 0,9 0,9 0,8 Окончание табл. Потери на сплав (отходы 0,9 1,0 1,2 Потери на ростки (отходы) 4,0 3,8 5,2 5,2 Потери на дыхание 5,4 6,7 6,8 Потери при обжаривании - - - 2,0 - Потери при ферментации - - - - 13,5 Всего потерь 10,6 13,8 16,1 Подробный расчет продуктов по стадиям производства производится по балансу сухих вещества затем составляется сводная таблица расчета продуктов. Объем сортированного ячменя рассчитывается по формуле: V я = я 1000 / P я , (1.1) где я- масса сортированного ячменя, кг; Р я - насыпная плотность ячменя, кг/м 3 Масса сухих веществ сортированного ячменя рассчитывается по формуле: Q я св я- W я , (1.2) где я- влажность ячменя, Масса товарного ячменя на 100 кг сортированного ячменя рассчитывается по формуле: Q тя = 100 * 100 * 100 / (100 - Пос) * (100 - П хр ), (1.3) где Пос- потери при очистке и сортировании, %; П хр - потери при хранении и разгрузке, Объем товарного ячменя рассчитывается по формуле: V ят = Q тя * 1000 / Р тя , (1.4) где Р тя - насыпная плотность товарного ячменя, кг/м 3 Масса сухих веществ замоченного ячменя (кг) рассчитывается по формуле 8 Q зя св = я св (100 - Пз) / где П з - потери при замачивании, Масса замоченного ячменя (кг) рассчитывается по формуле: Q зя = Q зя св 100 / 100 - W зя , (1.6) где W зя - влажность замоченного ячменя, % Объем замоченного ячменя рассчитывается по формуле: V зя = Q зя * 1000 / Р зя , (1.7) где Р зя - потери при замачивании ячменя, Масса сухих веществ свежепроросшего солода рассчитывается по формуле: Q пс св я зсв * (100 - Пд) / где П д - потери придыхании, Масса свежепроросшего солода рассчитывается по формуле: Q пс = пс св / 100 - W пс , (1.9) где пс- влажность свежепроросшего солода, Объем свежепроросшего солода рассчитывается по формуле: V пс = пс * 1000 / Р пс , (1.10) где Р пс - насыпная плотность свежепроросшего солода, кг/м 3 Масса сухих веществ ростков рассчитывается по формуле св =Q я св Пр где Пр- потери сухих веществ на образование ростков, Масса ростков рассчитывается по формуле Q p св 100 / 100 - W p , (1.12) где W p - влажность ростков, Объем ростков рассчитывается по формуле Q p * 1000 / где Р р - насыпная плотность ростков, кг/м 3 Масса сухих веществ сушеного солода рассчитывается по формуле в пс св- Масса сушеного солода рассчитывается по формуле п / 100 - где W cc - влажность сушеного солода, п- масса свежепроросшего солода. Объем сушеного солода рассчитывается по формуле Q cc * 1000 / где Р сс - насыпная плотность сушеного солода, кг/м 3 Масса выдержанного солода рассчитывается по формуле: Q вс = Q сс св 100 / 100 - W вc , (1.17) где W вс - влажность выдержанного солода, Объем выдержанного солода рассчитывается по формуле: V вс = Q вс * 1000 / P вс , (1.18) где Р вс - насыпная плотность выдержанного солода, кг/м 3 Количество ячменя го сорта П 6,2 % к массе товарного ячменя. Масса ячменя го сорта (кг) на 100 кг сортированного ячменя рассчитывается по формуле П Q тя / 100 * Q тя (1.19) Объем ячменя го сорта рассчитывается по формуле 10 V 3 = Q 3 * 1000 / Р 3 , (1.20) где Р- насыпная плотность ячменя го сорта. Содержание зерновой примеси П зп = 4,2 % к массе товарного ячменя. Содержание зерновой примеси (кг) на 100 кг сортированного ячменя определяется по формуле: Q зп = 100 * П зп * Q тя / 100 * Q тя (1.21) Объем зерновой примеси определяется по формуле: V зп = Q зп * 1000 / Р зп , (1.22) где Р зп - насыпная плотность примеси, кг/м 3 Количество сорной примеси П пс = 1,6 % к массе товарного ячменя. Содержание сорной примеси (кг) на 100 кг товарного ячменя определяется по формуле: Q сп = 100 * П сп * Q тя / 100 * Q тя (1.23) Объем сорной примеси определяется по формуле: V сп = Q сп * 1000 / Р сп , (1.24) где Р сп - насыпная плотность сорной примеси кг/м 3 Влажность влажного сплава с 30 Масса влажного сплава определяется по формуле я св Пс 100 / 100 * 100 - где Пс- потеряна сплав, Объем влажного сплава определяется по формуле Qc * 1000 / где Р с - насыпная плотность влажного сплава, кг/м 3 Влажность воздушно-сухого сплава W всс = 15 Масса воздушно-сухого сплава определяется по формуле 11 Q всс = Пс 100 / 100 (100 - W всс ). (1.27) Объем воздушно-сухого сплава определяется по формуле: V всс = Q всс * 1000 / Р всс , (1.28) где Р всс - насыпная плотность воздушно-сухого сплава, кг/м 3 Коэффициент К, равный отношению массы сортированного ячменя к массе выдержанного солода, рассчитывается по формуле: К 1 = я Q вс (1.29) Коэффициент К 2 для пересчета продуктов на годовое производство рассчитывается по формуле: К 2 = Q / Коэффициент К 3 равный доле суточного продукта от годового производства, рассчитывается по формуле: К 3 = 1 / Коэффициент К 4 равный доле приема зерна в сутки, рассчитывается по формуле: К 4 = 2,5 / Коэффициент К, равный доле суточного максимального количества зерновых отходов при первичной очистке, рассчитывается по формуле: К 5 = 0,4 * 2,5 / Коэффициент К, равный доле суточного максимального количества зерновых отходов при вторичной очистке, определяется по формуле: К 6 = 0,6 / Коэффициент К, равный доле суточного максимального количества сорной примеси при первичной очистке, определяется по формуле: К 7 = 0,5 * 2,5 / Коэффициент К, равный доле суточного максимального количества сорной примеси при вторичной очистке, определяется по формуле К 0,5 / Расход сортированного ячменя рассчитывается следующим образом- на 100 кг солода (по массе, кг): Q я / = 100 * К- на 100 кг солода (по объему, дм 3 ): V я / = я * К- годовое количество сортированного ячменя (по массе, т): Q я // = я К- годовое количество сортированного ячменя (по объему, м 3 ): V я // = я К- суточное количество сортированного ячменя (по массе, т): Q я /// я К- суточное количество сортированного ячменя (по объему, м 3 ): V я /// = я К 3 (1.42) Расход товарного ячменя рассчитывается следующим образом- на 100 кг солода (по массе, кг): Q тя / = Q тя * К- на 100 кг солода (по объему, дм 3 ): V тя / = V тя * К- годовое количество товарного ячменя (по массе, т): Q тя // = Q тя / * К- годовое количество товарного ячменя (по объему, м 3 ): V тя // = V тя / * К- суточное количество товарного ячменя (по массе, т тятя К- суточное количество товарного ячменя (по объему, м 3 ): V тя /// = V тя // * К 3 (1.48) Расход замоченного ячменя рассчитывается следующим образом- на 100 кг солода (по массе, кг): Q зя / = Q зя * К- на 100 кг солода (по объему, дм 3 ): V зя / = V зя * К- годовое количество замоченного ячменя (по массе, т): Q зя // = Q зя / * К- годовое количество замоченного ячменя (по объему, м 3 ): V зя // = V зя / * К- суточное количество замоченного ячменя (по массе, т): Q зя /// = Q зя // * К- суточное количество замоченного ячменя (по объему, м 3 ): V зя /// = V зя // * К 3 (1.54) Расход свежепроросшего солода рассчитывается следующим образом- на 100 кг солода (по массе, кг): Q пс / = пс К- на 100 кг солода (по объему, дм 3 ): V пс / = пс К- годовое количество свежепроросшего солода (по массе, т): Q пс // = пс К- годовое количество свежепроросшего солода (по объему, м пс пс К- суточное количество свежепроросшего солода (по массе, т): Q пс /// = пс К- суточное количество свежепроросшего солода (по объему, м 3 ): V пс /// = пс К 3 (1.60) Расход сушеного солода определяется следующим образом- на 100 кг солода (по массе, кг Q cc * K 1 ; (1.61) - на 100 кг солода (по объему, дм V cc * K 1 ; (1.62) - годовое количество свежевысушенного солода (по массе, т Q cc / * K 2 ; (1.63) - годовое количество свежевысушенного солода (по объему, м V cc / * K 2 ; (1.64) - суточное количество свежевысушенного солода (по массе, т Q cc // * K 3 ; (1.65) - суточное количество свежевысушенного солода (по объему, м V cc // * Расход выдержанного солода определяется следующим образом- на 100 кг выдержанного солода (по массе, кг): Q вс / = Q вс * К- на 100 кг выдержанного солода (по объему, дм 3 ): V вс / = V вс * К 15 - годовое количество выдержанного солода (по массе, т): Q вс // = Q вс / * К- годовое количество выдержанного солода (по объему, м 3 ): V вс // = V вс / * К- суточное количество выдержанного солода (по массе, т): Q вс /// = Q вс // * К- суточное количество выдержанного солода (по объему, м 3 ): V вс /// = V вс // * К 3 (1.72) Расход ячменя III сорта определяется следующим образом- на 100 кг выдержанного солода (по массе, кг Q 3 * K 1 ; (1.73) - на 100 кг выдержанного солода (по объему, дм V * K 1 ; (1.74) - годовое количество ячменя III сорта (по массе, т Q 3 / * K 2 ; (1.75) - годовое количество ячменя III сорта (по объему, м V 3 / * K 2 ; (1.76) - суточное количество ячменя III сорта (по массе, т Q 3 // * K 3 ; (1.77) - суточное количество ячменя III сорта (по объему, м V 3 // * Количество зерновой примеси определяется следующим образом- на 100 кг выдержанного солода (по массе, кг): Q зп / = Q зп * К 16 - на 100 кг выдержанного солода (по объему, дм 3 ): V зп / = V зп * К- годовое количество зерновой примеси (по массе, т): Q зп // = Q зп / * К- годовое количество зерновой примеси (по объему, м 3 ): V зп // = V зп / * К- суточное количество зерновой примеси, образующейся при первичной очистке ячменя (т): Q п зп = Q зп // * К- суточное количество зерновой примеси, образующейся при первичной очистке ячменя (м 3 ): V п зп = V // зп * К- суточное количество зерновой примеси, образующейся при вторичной очистке ячменя (т): Q в зп = Q зп // * К- суточное количество зерновой примеси, образующейся при вторичной очистке ячменя (м 3 ): V в зп = V зп // * К 6 (1.86) Масса зерновой примеси, образующейся при первичной и вторичной очистке ячменя, рассчитывается по формуле: Q зп /// = п зп + в зп (1.87) Объем зерновой примеси, образующейся при первичной и вторичной очистке ячменя, рассчитывается по формуле: V зп /// = п зп + в зп (1.88) Количество сорной примеси определяется следующим образом- на 100 кг солода (кг): Q сп / = Q сп * K 1 ; (1.89) - на 100 кг солода (дм 3 ): V сп / = V сп * K 1 ; (1.90) 17 - годовое количество сорной примеси (по массе, т): Q сп // = Q сп / * K 2 ; (1.91) - годовое количество сорной примеси (по объему, м 3 ): V сп // = V сп / * K 2 ; (1.92) - суточное количество сорной примеси, образующейся при первичной очистке ячменя (т): Q сп п Q сп // * K 7 ; (1.93) - суточное количество сорной примеси, образующейся при первичной очистке ячменя (м 3 ): V cп п V сп // * K 7 ; (1.94) - суточное количество сорной примеси, образующейся при вторичной очистке ячменя (т): Q сп в Q сп // * K 8 ; (1.95) - суточное количество сорной примеси, образующейся при вторичной очистке ячменя (м 3 ): V сп в V сп // * Масса сорной примеси, образующейся при первичной и вторичной очистке ячменя, рассчитывается по формуле: Q сп /// = Q сп п+ Q сп в (1.97) Объем сорной примеси, образующейся при первичной и вторичной очистке ячменя, рассчитывается по формуле: V сп /// = V сп п+ V сп в (1.98) Количество сырого сплава определяется следующим образом- на 100 кг солода (кг): Q с / = сна кг солода (дм 3 ): V с / = с K 1 ; (1.100) - годовое количество сырого сплава (по массе, тсс- годовое количество сырого сплава (по объему, мс с K 2 ; (1.102) - суточное количество сырого сплава (по массе, тсс- суточное количество сырого сплава (по объему, мс с Количество воздушно-сухого сплава определяется следующим образом- на 100 кг солода (кг): Q всс / = Q всс * K 1 ; (1.105) - на 100 кг солода (дм 3 ): V всс / = V всс * K 1 ; (1.106) - годовое количество воздушно-сухого сплава (по массе, т): Q всс // = Q всс / * K 2 ; (1.107) - годовое количество воздушно-сухого сплава (по объему, м 3 ): V всс // = V всс / * K 2 ; (1.108) - суточное количество воздушно-сухого сплава (по массе, т): Q всс /// = Q всс // * K 3 ; (1.109) - суточное количество воздушно-сухого сплава (по объему, м 3 ): V всс /// = V всс // * Содержание ростков рассчитывается следующим образом- на 100 кг солода (кг): Q р / = р K 1 ; (1.111) 19 - на 100 кг солода (дм 3 ): V р / = р K 1 ; (1.112) - годовое количество ростков (по массе, т): Q р // = р K 2 ; (1.113) - годовое количество ростков (по объему, м 3 ): V р // = р K 2 ; (1.114) - суточное количество ростков (по массе, т): Q р /// = р K 3 ; (1.115) - суточное количество ростков (по объему, м 3 ): V р /// = р Полученные данные по расчету продуктов при производстве солода сводятся в таблицу Таблица Сводная таблица расчета продуктов Продукт На 100 кг сортированного ячменя На 100 кг солода В сутки В год кг дм 3 кг дм 3 т м 3 т м 3 Ячмень сортированный Ячмень товарный Ячмень замоченный Солод свежепроросший Солод сушеный Солод выдержанный Ячмень III сорта Зерновая примесь всего Сорная примесь всего Окончание табл. Сплав сырой Сплав воздушно- сухой Ростки Расход дезинфицирующих средств В качестве дезинфицирующих средств при мойке ячменя используют гашеную известь, перманганат калия или формалин. Их расход по нормам технологического проектирования составляет (в г на 100 кг отсортированного ячменя гашеная известь - 150-300; хлорная известь - 30; перманганат калия - формалин - 300-500 см 3 /м 3 воды. Для дезинфекции применяется какой-либо один из перечисленных дезинфицирующих препаратов. Для дезинфекции солодорастильных ящиков применяется 2 й раствор хлорной извести, ее расход составляет 8-10 г кг отсортированного ячменя. |