5.2.4 Оборудование для брожения квасного сусла
Квасное сусло является благоприятной средой для дрожжей и молочно-кислых бактерий. Его состав зависит от используемого сырья и технологии получения. Сухие вещества концентрата квасного сусла содержат в среднем 74 % углеводов, из них фруктозы — 2, глюкозы — 10, мальтозы — 32, мальтотриозы — 12, декстринов — 18 %. Массовая доля аминного азота составляет 0,4...0,9 % на сухое вещество. Таким образом, сусло содержит достаточное количество сбраживаемых сахаров и аминного азота. Брожение квасного сусла проводят в бродильно-купажных, цилиндроконических бродильных и бродильных аппаратах.

Бродильно-купажный аппарат (рис. 5.13) представляет собой цилиндрический сосуд 7 с коническим днищем, сферической крышкой, герметично закрытой люком 12, и опорами 2. Для регулирования температуры сусла аппарат снабжен рубашкой 6. В нижней конической части установлен дрожжеотделитель 3 с задвижкой 1 и заслонкой 21. Для перемешивания сусла при брожении и купажировании предназначена пропеллерная мешалка 4.

Рис. 5.13. Бродильно-купажный аппарат

Аппарат снабжен также штуцерами 8 и 13 для отвода воздуха из аппарата и рубашки, штуцерами 16 и 5 для подачи и отвода охлаждающего рассола, штуцером 9 для подачи сусла и штуцером 14 для ввода сиропа, термометром 10, манометром 15, компенсатором 17, пробным краником 19, сливным штуцером 20, смотровыми стеклами 22 и отверстием для ввода автоматического датчика 11. Корпус аппарата покрыт слоем теплоизоляционного материала 18.

Примерная продолжительность операций в бродильно-купажном аппарате (ч): залив сусла и охлаждение — 3, брожение —14, охлаждение кваса — 1, купажирова­ние — 1, розлив кваса — 1, мойка, дезинфекция и подготовка аппарата—0,5.

Применение цилиндроконических бродильных аппаратов (ЦКБА) позволяет совместить те же процессы в одном аппарате, как и при использовании бродильно-купажных. Концентрат квасного сусла (ККС) для пастеризации подогревают до 75...80 °С и выдерживают 30...35 мин. Допускается пастеризовать и ККС после разведения.

Разведенный концентрат охлаждают до 28 ± 2 °С. Рекомендуется ККС вносить в два приема: 70 % — на брожение и 30% — на купажирование, но можно всю массу ККС вносить на брожение. Приготовление сусла осуществляют в ЦКБА или специальном сборнике.

Заполнение ЦКБА производят через трубопровод, смонтированный в нижней конической части аппарата. Смешанную закваску или подмороженные дрожжи, задают во вторую порцию разведенного концентрата квасного сусла, что ускоряет процесс брожения. 25 % сахара в виде отфильтрованного белого сиропа вносят при перемешивании, осуществляемом центробежным насосом.

Брожение квасного сусла проводят при температуре 28 ± 2 °С и давлении, не превышающем 0,065 МПа. Температуру регулируют с помощью системы охлаждения, давление — шпунт-аппаратом. Во избежание оседания дрожжей через каждые 2 ч сбраживаемое сусло перемешивают в течение 30 мин центробежным насосом «на себя». Затем квас охлаждают до 5...7 °С_, подключая к охлаждению все рубашки ЦКБА, сливают дрожжевой осадок и купажируют, добавляя оставшиеся полуфабрикаты, тщательно перемешивают и передают на розлив. Применение ЦКБА позволяет сократить потери, улучшить качество продукции, быстро наращивать мощность квасова-ренных отделений, так как устанавливать аппараты можно на открытых площадках.

Производительность П (дал/сут) бродилъно-купажного аппарата для кваса рассчитывают по формуле

где: V_бк - емкость аппарата, дал; k - коэффициент, учитывающий потери сусла при брожении (k =0,99); - коэффициент заполнения аппарата ( = 0,9); - продолжительность занятости аппарата, ч (при V_бк = 500 дал = 16,24; при V_бк = 100 дал =13,04).

5.2.5 Агрегаты для брожения опары и теста
Брожение теста (спиртовое и кислотное) сопровождается рядом физических и биохимических превращений, в результате которых оно приобретает определенную структуру и в нем накапливаются ароматические и вкусовые вещества. При этом брожение может осуществляться в несколько стадий или фаз.

В процессе брожения гомогенная смесь изменяет свою плотность в результате накопления газов, выделяющихся вследствие жизнедеятельности микроорганизмов. Газообразные продукты (углекислота, спирт, молочная кислота и др.) придают тесту специфические вкус и запах.

Брожение может происходить в тех же дежах, в которых осуществляется замес, а также в укрупненных емкостях-бункерах или непосредственно на лентах специальных транспортеров. Бродильные емкости комбинируют с тестомесильными машинами, дозировочным и транспортным оборудованием в тестоприготовительные агрегаты.

По способу приготовления теста агрегаты делят на периодически действующие, непрерывнодействующие и комбинированные. В зависимости от схемы тестоведения их подразделяют на однофазные (безопарные) и многофазные (опарные).

Тестоприготовительные агрегаты типа И8-ХАГ-6 предназначены для приготовления ржаного и пшеничного теста двухфазным способом. Замес опары и теста в них осуществляется непрерывно, а брожение — в секционных бункерах.

Рис. 5.14. Тестоприготовительный агрегат И8-ХАГ-6

На рис.5.14 изображен агрегат И8-ХАГ-6, предназначенный для двухфазного приготовления пшеничного теста на большой густой опаре с расположением всего оборудования на одном этаже. Агрегат укомплектован тестомесильными машинами Х-26 для замеса опары 13 и теста 14. Замешенная опара подается в шестисекционный бункер 6 по трубе 11 с помощью шнекового питателя 15. Выброженная опара забирается из бункера через окно 9 и подается шнековым дозатором опары 8 по трубе в тестомесильную машину 14, в которую также дозируются мука и жидкие компоненты с помощью дозировочной станции ВНИИХП-06 3 и трубы для подачи жидкостей 4. Аналогичная станция применена и для дозирования жидких компонентов в опару. Замешенное тесто шнековым насосом 15 подается по транспортной трубе 17 в бункер 2 тестоделительной машины 1 с помощью пульта управления 16.

Бункер 6 для брожения установлен на неподвижных опорах, совместно с которыми смонтировано неподвижное днище 7 с отверстиями для загрузки и выгрузки опары. С помощью пазового уплотнения днище соединено с вращающимся бункером, привод бункера осуществляется от электродвигателя 10. Рядом с бункером установлена площадка для обслуживания 5 с лестницей 12.

В качестве бродильной емкости в агрегате используется конический бункер, разделенный радиальными перегородками на шесть секций. При работе агрегата замешиваемая опара сначала наполняет первую секцию бункера, после чего он поворачивается на 60 ⁰ и под загрузку устанавливается следующая секция. Когда все секции окажутся загруженными опарой, параллельно с загрузкой производят из последней секции отбор спелой опары с помощью шнекового дозатора через окно 9.

Техническая характеристика: производительность до 15 т/с; вместимость: -бункер для опары 6 м³; -бункер для теста 0,4 м³; число секций в бункере 6; суммарная мощность электродвигателей 22,4 кВт; габаритные размеры масса 6670 кг.

Тестоприготовительный агрегат ФТК-1000 (рис. 5.15) предназначен для выработки ржаного и ржано-пшеничного теста для массовых сортов хлеба. Работает с применением жидкой первой фазы и интенсивного замеса как первой, так и второй фаз теста.

Агрегат состоит из мучного бункера 1 и весового дозатора муки, включающего питающий шнек 2, емкость 3 с датчиками 5 верхнего и нижнего уровней, вибролоток 4 с электромагнитным вибратором 6 и электрическим датчиком. Последний связан с весовым устройством 7 и реагирует на изменение массы муки на взвешивающем транспортере 8.

Для приготовления жидкой фазы используется дозировочная станция 13, в которую подаются самотеком вода и дрожжи из бачков 10, 11 и жидкая закваска из емкости 28.

Замес жидкой фазы осуществляется в течение 40 с в гомогенизаторе 9 интенсивного действия при частоте вращения вала 400 об/мин. Жидкая фаза поступает на брожение в неподвижную цилиндрическую двенадцатисекционную емкость 28, днище которой имеет уклон к центру, где установлен двенадцатипозиционный дисковый переключатель 24, работающий синхронно с поворотным переключателем 23 заполнения секций. Выбродившая опара перекачивается двумя шнековыми насосами 25 (в бак 12 для приготовления жидкой опары) и 22 (в охладитель 20 и дозатор жидких компонентов 17). К последнему подаются из производственных емкостей 14,15 и 16 соль, солод и вода. Тесто замешивается в течение 60 с в машине 18 интенсивного действия, снабженной водяной рубашкой 19, при частоте вращения вала 200 об/мин и длительности замеса 60 с. Из месильной машины тесто выпрессовывается в виде жгута и поступает на ленточный транспортер 27, играющий роль бродильного агрегата. Длительность брожения теста 12...20 мин.

Рис. 5.15. Принципиальная схема приготовительного агрегата ФТК-1000

Управление работой агрегата осуществляется с центрального пульта, оборудованного показывающими и самопишущими приборами. На пульт вынесены указатели уровнемеров, положения регулирующих клапанов, указатели потребляемой мощности тестомесильной машины, указатели температуры опары, теста и др.

В коммуникациях имеются краны 26 и 21, служащие для возврата жидкой опары при переполнении расходных баков.

Агрегат пригоден для работы по однофазной схеме с применением 3...4 % прессованных дрожжей. При использовании жидкой опары дрожжей расходуется 0,4... 1 %.

Производительность агрегата 1000 кг/ч, вместимость бункера для брожения опары 12 м³.

Вместимость бродильной емкости агрегата бункерного типа V (м³) определяется по формуле

где: а — количество перерабатываемой муки в рассчитываемой стадии процесса на 100 кг муки (для теста а =100, для большой опары а = 70); П – производительность линии по хлебу, кг/ч; - продолжительность брожения, мин (для большой опары=240…270 мин, для закваски=180...210 мин); n - число секций бункера; В - выход хлеба из 100 кг муки; - норма загрузки муки, кг.

Мощность электродвигателя N (кВт) привода бункерных и дежевых агрегатов можно определить по формуле

где: N₁ – мощность, необходимая для преодоления трения в месте соприкосновения роликов с опорным кольцом и трения в опоре роликов, кВт; N₂—мощность, необходимая для преодоления сил инерции, кВт; N₃ – мощность, необходимая для преодоления сопротивления трения в нижней части бункера, кВт (Nз=0,3...0,4 кВт, для дежевых кольцевых агрегатов N₃=0); - КПД приводного механизма.
Контрольные вопросы

1. 
   Почему в результате распада углеводов дрожжами доставляется энергия и обеспечиваются процессы синтеза биомассы?
   
2. 
   Как представить зависимость удельной скорости роста биомассы от параметров внешней среды?
   
3. 
   Каким образом ведут процесс спиртового брожения в производстве пива, спирта, кваса и дрожжевого теста?
   
4. 
   По каким признакам классифицируется оборудование для спиртового брожения?
   
5. 
   Каким путем осуществляется главное брожение и дображивание пива?
   
6. 
   Какова сравнительная характеристика бродильных и цилиндрических аппаратов?
   
7. 
   Каково устройство оборудования, рассмотренного в данном разделе?
   
8. 
   Каков принцип действия оборудования, рассмотренного в данном разделе?
   
9. 
   В чем заключается способ ускоренного производства пива в цилиндроконическом бродильном аппарате?
   
10. 
    Какова методика расчета производительности аппаратов для брожения и дображивания пива?
    
11. 
    Как рассчитать количество теплоты, которое необходимо отвести при сбраживании сусла?
    
12. 
    От каких параметров зависит производительность оборудования, рассмотренного в настоящем разделе?
    
13. 
    Из чего складываются энергозатраты на работу оборудования, рассмотренного в данном разделе?
    
14. 
    Что представляет собой процесс брожения теста и какими превращениями он сопровождается?
    
15. 
    В чем отличие тестоприготовительных агрегатов, рассмотренных в данном разделе?
    

5.3 Аппараты для созревания молочных продуктов
Изучить самостоятельно [2, с. 1083…1086]:

1. 
   Основные определения.
   
2. 
   Научное обеспечение процесса созревания молочных продуктов.
   
3. 
   Классификация оборудования.
   

5.3.1. Сливкосозревательные ванны и резервуары
Созревание сливок осуществляется в специальном оборудовании: сливкосозревательных ваннах и сливкосозревательных резервуарах.

Рис. 5.16. Резервуар ОТН-1000

Резервуар сливкосозревательный (рис.5.16) представляет собой трехстенный цилиндрический сосуд на опорах 5 с коническими (ОТН-1000 и ОТН-2000) и наклонными плоскими (ОТН-6300) нижними днищами, в которые вмонтирован трехходовой кран 1. Резервуар снабжен устройствами подогрева и охлаждения стенок внутреннего сосуда, вертикальной лопастной мешалкой 4 со скребком, моющей головкой 9, приборами регулирования автоматического режима созревания сливок (термометр 2 и датчик температуры 8)_. На крышке резервуара размещены двигатель 11, червячный редуктор 12, патрубок 13, светильник 10, люк с крышкой 7, а также лестница 6.

Пространство между средней стенкой и облицовкой заполнено теплоизолирующим материалом.

Внутренний резервуар с наружной стороны орошается холодной или теплой водой для охлаждения или подогрева сливок. Орошение осуществляется при помощи кольцевой трубы 3, расположенной в верхней части резервуара между средней и внутренней обечайками.

Нарушение режимов физического созревания сливок может привести к двум явлениям: сливки не дозрели или сливки перезрели. Оба случая нежелательны при выработке масла.

Переработка недозрелых сливок вызывает сокращение продолжительности сбивания с одновременным увеличением отхода жира в пахту; получение излишне мягкого зерна; затруднение диспергирования влаги при обработке масла.

Если сливки перезрели, то процесс сбивания также имеет отклонения: увеличивается продолжительность сбивания; зерно имеет избыточную твердость; увеличивается время обработки зерна, что часто приводит к получению масла засаленной консистенции.

Характеристика сливкоотделительных резервуаров:

Показатель	ОТН-1000	ОТН-3000	ОТН-6300
Вместимость, л	1000	3000	6300
Частота вращения мешалки, мин-1	15	15	20
Мощность электродвигателя, кВт	0,8	1,1	1,5

Сливкосозревательный резервуар Г2-ОТБ-500 (рис.5.17) представляет собой рабочую ванну 2, заключенную в корпус 3 с облицовкой 4, между ними создается теплообменная рубашка. Рабочая ванна выполнена из нержавеющей стали. Дно ее имеет уклон в сторону сливного крана 8. Сверху на ней расположена крышка 1 с окном для подачи продукта. К днищу корпуса приварена площадка, на которой монтируются привод 11 и мешалка 10. Переливная труба позволяет поддерживать постоянный уровень воды в теплообменной рубашке.

В корпус рабочей ванны врезаны датчики температуры 5, 6 и 7, которые подают сигнал на пульт управления. Система автоматического поддержания температуры продукта заключается в регулировании подачи количества хладогента или теплоагента в теплообменную рубашку через парораспределительную головку 9 и включения мешалки в заданное время.

Рис. 5.17. Сливкосозревательный резервуар Г2-ОТБ-500

Расчет производительности и электрозатрат. Вместимость ванн V (м³) для созревания сливок, нормализации высокожирных сливок, заквасочников рассчитывается по формуле
_,
где: d_В – внутренний диметр ванны, м; H – высота ванны, м; V_Н – объем, занимаемый мешалкой, м³.
Пропускную способность ванны G (кг/смену) находят по формуле

_,

где: ρ – плотность продукта, кг/м³; τ_СМ, τ_О – соответственно продолжительность смены и цикла обработки, ч.

Количество теплоты Q (Дж), расходуемой на нагрев сливок в ваннах, рассчитывают из уравнения теплового баланса

где: m_П, m_Т – масса продукта и теплоносителя, кг; с_П, с_Т – теплоемкость продукта и теплоносителя, Дж/(кг·К); t₁, t₂ – конечная и начальная температура продукта, ⁰С, t₃, t₄ – конечная и начальная температура теплоносителя, ⁰С.

5.3.2. Оборудование для свертывания молока и обработка сгустка
Для свертывания молока в сыроделии применяют молокосвертывающие ферменты животного происхождения: сычужный фермент и пепсин, а также ферментные препараты на их основе. Сычужный фермент получают из желудков (сычугов) молодых телят, ягнят и козлят. Он представляет собой смесь ферментов химозина (реннина) и пепсина. Молокосвертывающий препарат вносят в молоко в виде раствора, приготовленного за 25...30 мин до использования. Потребное количество ферментного препарата растворяют в пастеризованной при температуре 85 °С и охлажденной до 35 °С воде.

Цель обработки сгустка – удаление не связанной с белками влаги (сыворотки) с растворенными в ней составными частями молока. От количества воды в сырной массе зависит развитие биохимических и микробиологических процессов при созревании сыра. Чем больше сыворотки выделяется из сырной массы, тем меньше в ней остается молочного сахара и других веществ, являющихся питательной средой для микроорганизмов. Для удаления избыточного количества влаги из сгустка используют следующие технологические операции: разрезка сгустка, постановка зерна, вымешивание зерна, тепловая обработка сырного зерна (второе нагревание), обсушка зерна.

Рис. 5.18 Сыродельная ванна Д7-ОСА-1

Свертывание молока и обработку сгустка проводят в специальных сыродельных ваннах различной вместимости, которые снабжены неснимаемым универсальным инструментом, позволяющим как разрезку сырного сгустка и постановку зерна, так и вымешивание. Через боковой отборник из них откачивают сыворотку. Для лучшего стока остатков сырной массы предусмотрен наклон сыродельной ванны.

Сыродельные ванны марок Д7-ОСА-1, В2-ОСВ-5 и В2-ОСВ-10 предназначены для выработки сырного зерна при производстве твердых и мягких сыров.

Сыродельная ванна Д7-ОСА-1 (рис.5.18) состоит из следующих основных узлов: двустенной ванны 3, запорного клапана 9 для спуска зерна с сывороткой, колонн 4 и 8, мостовой конструкции 7, режуще-вымешивающего инструмента 2 и его привода 6. Сыродельная ванна имеет домкрат 1 для наклона ванны и сито для отбора сыворотки, а также мерную линейку 5.

Наклон ванны марки Д7-ОСА-1 при мойке и перекачке из нее содержимого осуществляется гидравлическим домкратом 1, установленным в колонне.

Режуще-вымешивающий инструмент представляет собой ножевую раму с вертикальными поворотными ножами. Привод 6 режуще-вымешивающего инструмента перемещается внутри моста на направляющих, приваренных к балкам. Весь привод монтируется на корытообразной платформе, что полностью исключает возможность попадания загрязнений с привода в ванну.

Электрооборудование сыродельной ванны марки Д7-ОСА-1 состоит из горизонтально расположенного четырехскоростного двигателя, перемещающегося вдоль каретки при помощи рейки и шестерни, бесступенчатого вариатора скорости, червячного редуктора и цепной передачи.

Бесступенчатый вариатор скорости состоит из двух шкивов и клинового ремня. Ведомый шкив вариатора имеет постоянный диаметр. Ведущий раздвижной шкив может иметь переменный диаметр, он состоит из двух конусов, один из которых перемещается вдоль оси двигателя. Перемещение конуса, а вместе с тем и изменение диаметра ведущего шкива происходит за счет изменения межцентрового расстояния клиноременной передачи путем перемещения двигателя по салазкам каретки.

Ведущий вал инструмента (вертикальный вал червячного редуктора) вращается от червячного колеса. Второй вал инструмента получает вращение от ведущего через цепную передачу.

Ванну наполняют молоком сверху, затем включают привод. При непрерывном перемешивании подогревают молоко до температуры свертывания. В молоко, подогретое до нужной температуры, вносят бактериальную закваску, раствор фермента и другие компоненты.

При этом смесь продолжают перемешивать до получения однородной массы По окончании перемешивания отключается двигатель, после чего происходит свертывание.

Когда сгусток достигает желательной плотности, включают привод и режуще-вымешивающим инструментом сырный сгусток разрезают. Для разрезки сгустка режуще-вымешивающий инструмент вращают по часовой стрелке. Процесс начинают с наименьшего числа оборотов инструмента.

После окончания разрезки сгустка и частичной постановки сырного зерна отбирают нужное количество сыворотки. Отбор сыворотки из сыродельной ванны марки Д7-ОСА-1 проводится через патрубок, вваренный в боковую стенку ванны, трехходовой кран и сито, навешенное на борт ванны, при остановленном инструменте.

После отбора сыворотки выполняют второе нагревание при вращающемся инструменте и подсушивают зерно, после чего прекращают подачу пара, и сырное зерно в смеси с сывороткой при наклонном положении ванны перекачивают насосом или самотеком в формовочные устройства или на отделители сыворотки.

<предыдущая страница | следующая страница>