SKRÓCONY KURS GORZELNICTWA ROLNICZEGO

•

1. KRÓTKI ZARYS HISTORII GORZEINICTWA

Umiejętność wytwarzania napojów a l k o h o l o w y c h p r z o d k o w i e nasi posiadali już co najmniej kilka w i e k ó w przed narodzeniem Chrystusa. Wzmianki na ten temat znaleziono w dziełach Arystotelesa, zachowanych do czasów współczesnych, a także w jeszcze starszych pismach Hipokratesa. Metodą naturalnej, n iesterowanej fermentacj i o t rzymano wówczas lekkie wina i miody, pzeznaczone do bezpośredniej konsumpcj i jako napój lub ciecz o walorach dezynfekcyjnych i leczniczych.

Jakkolwiek uczeni starożytni zdawali sobie sprawę z tego, że w w i n a c h i f e r m e n t o w a n y c h miodach oprócz w o d y znajdują się substancje lotne i palne, to jednak przez w i e l e w i e k ó w nie potraf iono ich oddziel ić l u b zagęścić, a t y m bardziej z identyf ikować.

Przyjmuje się, że proces wydzielania nieznanej jeszcze substancj i , czyli a lkoholu, z odfer­m e n t o w a n y c h cieczy, pierwsi poznali Arabowie, ale wiedzę na ten temat ut rzymywal i w głębokiej tajemnicy. Nie pozostawil i też zapisów ani r y s u n k ó w potwierdzających tę tezę, Opiera się ona raczej na zbieżności niektórych f a c h o w y c h określeń z dziedziny przemysłu spirytusowego ze s ł o w n i c t w e m arabskim.

Wiarygodne informacje o stosowaniu procesu destylacji do wydzielania substancj i lo tnych z cieczy pochodzą z przełomu III i IV wieku po narodzeniu Chrystusa. W postaci r y s u n k ó w i o p i s ó w pozostawił je jeden z t w ó r c ó w alchemii, działający w Aleksandri i Grek - Zosimos z Panapolis. W pracach s w o i c h posługiwał się on urządzeniem o arabskiej nazwie al-anbik, czyli s w e g o rodzaju retortą o ruchomej części górnej, którą po napełnieniu cieczą prze­znaczoną do destylacji ogrzewano płomieniem spalanego drewna. Opary skraplano, c h ł o ­dząc je w sposób naturalny przepływem chłodnego powietrza. Urządzenie to, w i e l o k r o t n i e doskonalone, stanowi prototyp dzisiejszego aparatu destylacyjnego, które jeszcze w ubieg­łym wieku nazywano w Polsce alembikiem,

N o w e odkrycia, związane z procesem destylacji i jego skutkami, przynoszą prace a lchemików z okresu między XI i XVI wiekiem. Z zapisków Marcusa Graecusa, Alberta Magnusa, Arnolda de VHIanova, Paraeelsusa i innych wynika, że posługując się alembikami otrzymywal i oni ciecz o zawartości a lkoholu powyżej 50". Ciecz tę określano mianem nqua ardens ( w o d a płonąca) l u b $qu& vitue (woda życia), co w spolszczonym brzmieniu

• W i ł a stosuje się do dziś jako nazwę surowego, t j . nie r e k t y f i k o w a n e g o spirytusu, wytwarzanego w gorzelniach rolniczych.

M i m o że do XVII w i e k u produkcja spirytusu odbywała się bez znajomości zasad mologi i , to jednak już znacznie wcześniej zauważono, ze w i n o intensywnie ogrzewane

traci cechy odurzające. Zjawisko to przypisywano nieznanej istocie nadprzyrodzonej, która opus l o d o w i s k o poddawano ogrzewaniu. Ta niedostrzegalna istota to w przekonaniu

czesnych d u c h , po łacinie spirytus. S ł o w o to szeroko przyjęło się w świecie i do dzisiejszych czasów stosowane jest w wie lu krajach do określania w o d n y c h r o z t w o r ó w alkoholu etylowej

Na okres średniowiecza przypadają też próby wytwarzania spirytusu z ziarna zbóż. i c h pozytywne w y n i k i oraz powszechne przekonanie o przesadnych w ł a ś c i w o ś c i a c h leczniczych spirytusu s p o w o d o w a ł y intensywno rozpowszechnienie się produkcj i i spożycia nie Oczy czonych destylatów a lkoholowych, co z kolei w wieku XV dało początek przekształcenia się d o m o w e g o wyro b u alkoholu w rzemiosło cechowe, uprawiane g ł ó w n i e przez aptekarzy w miastach.

W końcu XVII w i e k u w zachodniej Europie zastosowano do w y r o b u spirytusu ziemniaki. n w 1750 i. w miejscowości Monsheim w Palatynacie Reńskim z b u d o w a n o pierwszo

elnię ziemniaczaną. Oparcie produkcj i spirytusu na przetwarzaniu z iemniaków s p o w o ­d o w a ł o przeniesienie gorzelnictwa z miasta na wieś i przekształcenie w t y p o w y przemysł rolny. Istotę jego stanowi zwrot ro ln ictwu w postaci paszy ( w y w a r u ) wszystkich składników

t w o r z o n e g o na spirytus surowca rolniczego z wyłączeniem w ę g l o w o d a n ó w , prze­kształconych w w y n i k u procesu technologicznego (fermentacj i) na a lkohol .

3

W Polsce już w XV wieku znano sposoby ekstrahowania za pomocą spirytusu różnych ziół i kwiatów w celu wykorzystania ich do sporządzania mikstur leczniczych, a także używanych jako kosmetyki. Wyciągi te określano mianem wódka. Z czasem nazwa wódka przyjęła się jako termin określający zarówno mikstury lecznicze, jak i napój odurzający. Synonimem słowa wódka byl termin gorzałka. Tym jednak nazywano wyłącznie napój alkoholowy i to głównie spożywany w karczmach. W późniejszym okresie znaczenie słowa wódka ograniczono wyłącznie do definiowania wodnych roztworów rektyfikowanego alkoholu etylowego.

Najbardziej intensywny rozwój gorzelnictwa rolniczego na terenach Polski przypada na wiek XIX. Sprzyjał temu przede wszystkim rolniczy charakter kraju, ale również przychylny stosunek do gorzelnictwa wszystkich trzech rządów zaborczych oraz ogólny rozwój techniki, przypadający na ten czas. Wspomnieć należy, że w 1817 r. Pistorius skonstruował pierwszy aparat destylacyjny, będący prototypem dzisiejszych kolumn odpędowych, umożliwiający otrzymywanie spirytusu wysokoprocentowego, a w 1871 r.jldzięki inicjatywie Hollenfreunda wprowadzono technikę parowania ziemniaków pod zwiększonym ciśnieniem.

Do 1866 r. kiedy to wydano pierwsze prawo akcyzowe, produkcja spirytusu na terenach polskich nie była niczym krępowana, a zbyt i obrót oparte były na wolnej konkurencji. Miejscem zbytu okowity były głównie karczmy wiejskie, ściśle związane z gorzelniami. Po odzyskaniu niepodległości, w 1919 r. ustanowiono w Polsce pełną kontrolę nad produkcją spirytusu i obrotem wyrobami spirytusowymi. Dla spełniania tych funkcji powołano Państwowy Monopol Spirytusowy, którego działalność trwała nieprzerwanie do 1939 r. Monopol koordynował produkcję spirytusu w kraju, a także wyznaczał na każdą kampanię dla poszczególnych województw cenę surówki, a dla poszczególnych gorzelni limit produkcji. Przekroczenie go narażało właściciela gorzelni na straty, ponieważ za wy­produkowany ponad wyznaczony limit spirytus Monopol płacił cenę znacznie niższą, nie pokrywającą kosztów wytwarzania. W ten sposób Monopol ściśle regulował produkcję spirytusu w kraju, dostosowując jej wielkość do potrzeb kraju i możliwości eksportu.

W okresie międzywojennym gorzelnie rolnicze stanowiły integralną część prywatnych majątków ziemskich. W ówczesnych granicach Polski funkcjonowało ich około 1400 (np. w kampanii 1933/1934 1301, a w kampanii 1937/1938 - 1403). Poza gorzelniami rolniczymi działało 10 gorzelni owocowych, 7 drożdżowych i 5 melasowych. Ogólna ilość spirytusu produkowanego w Polsce przed II wojną światową wahała się w granicach 60-86 min I, w czym spirytus z gorzelni rolniczych stanowił ponad 85%. Najwięcej gorzelni rolniczych było w województwie poznańskim aż 405. Najmniej, bo tylko 1 1 , było w województwie wołyńskim.

Jak wspomniano, odbiorcą spirytusu surowego od gorzelni rolniczych był Państwowy Monopol Spirytusowy. Jednak instytucja ta część wytwarzanego spirytusu, po urzędowym skażeniu, na wniosek właściciela gorzelni pozostawiała do dyspozycji przedsiębiorstwa rolnego, w ramach którego funkcjonowała gorzelnia. Używano ten spirytus do celów oświetleniowych, a także napędowych. Ten ostatni kierunek zastosowania spirytusu w Polsce datuje się od kampanii 1928/1929, kiedy to na cele napędowe zużyto w kraju 5000 I spirytusu. Liczba ta szybko rosła w następnych latach i w kampanii 1934/1935 wynosiła już ponad 7,4 min I, a w kampanii 1938/1939 22,599 min I. Ze zsumowania ilości spirytusu zużywanego w ostatniej przedwojennej kampanii do celów napędowych, przemys­łowych, sprzedawanego jako denaturat i eksportowanego oraz porównania tej masy z globalną produkcją spirytusu wynika, że spirytus konsumpcyjny stanowił niespełna 45% ilości, jaką wyprodukowano. Wzrost zużycia spirytusu na cele niekonsumpcyjne spowodo­wał, że w kampanii 1938/1939 Monopol wyznaczył ogólny limit produkcji spirytusu w Polsce znacznie przewyższający wartości z lat poprzednich, bo 117 min I, a plan na kampanię 1939/1940 przewidywał dalsze zwiększenie produkcji do ogólnej ilości 137 min I, w czym spirytus z gorzelni rolniczych stanowić miał ponad 9 1 % .

Po II wojnie światowej w nowych granicach Polski znalazło się około 1200 gorzelni rolniczych, kwalifikujących się do uruchomienia, po wykonaniu remontów i często od­budowy oraz 15 gorzelni przemysłowych, dostosowanych do przerobu melasy. Gorzelnie

'1

rolniczo weszły w skład p a ń s t w o w y c h przedsiębiorstw rolnych, a gorzelnie przemysłowe zgrupowane zostały w oddzielnej, również państwowej organizacji gospodarczej, która po kilku reorganizacjach otrzymała nazwę: Państwowe Przedsiębiorstwo Przemysłu S p i ­rytusowego P O L M O S . W ramach tego przedsiębiorstwa znalazły się także zakłady re­ktyfikacji spirytusu, w y t w ó r n i e w ó d e k oraz drożdżownie.

Produkcję spirytusu w powojennej Polsce podjęły poza gorzelniami rolniczymi i melaso­w y m i (przemysłowymi) 3 gorzelnie, funkcjonujące w ramach przemysłu papierniczego a przetwarzające na alkohol ługi pocelulozowe oraz kilka o d d z i a ł ó w produkcj i spirytusu o w o c o w e g o , zorganizowanych przy dużych, p a ń s t w o w y c h zakładach przetwórstwa o w o ­c o w o - w a r z y w n e g o . Wszystkie cztery grupy gorzelni w ostatnich latach produkują rocznie od 250 do 330 min I spirytusu, w czym spirytus z gorzelni rolniczych s t a n o w i o k o ł o 70%, a z gorzelni melasowych około 26%, Pozostałą, niewielką ilość ( o k o ł o 4%) wytwarzają d w i e pozostałe grupy zakładów gorzelniczych.

Podobnie jak w okresie przedwojennym spirytus używa się do różnych celów k o n s u m p c y j ­nych i przemysłowych, z wyłączeniem jednak celów o ś w i e t l e n i o w y c h i n a p ę d o w y c h . Wprawdzie w 1 991 r. Ministerstwo Finansów dopuści ło wprowadzenie do benzyny pewnej ilości spirytusu, jednak jest to kwota praktycznie nie znacząca, pozwalająca w y p r o d u k o w a ć około 3 2 0 min I motorowego paliwa zawierającego 5% bezwodnego a lkoholu. Ponieważ dodatek 5% alkoholu do benzyny upoważnia do zredukowania zawartego w niej czteroetylku o ł o w i u z 0,4 do 0,1 g/I bez pogorszenia właściwości paliwa, istnieją przesłanki przemawiają-

i rozpowszechnieniem wzorem wielu innych krajów - dodatku a lkoholu do benzyny. Przy obecnej produkcj i i zużyciu benzyny w Polsce zapotrzebowanie na spirytus, którym zastąpić można czleroetylek o ł o w i u , wynosi około 150 min I rocznie. Z takim wzrostem produkcj i spirytusu z s u r o w c ó w odnawialnych, a więc rolniczego, należy l iczyć się w najbliższych latach.

2. WAŻNIEJSZE SKŁADNIKI SUROWCÓW GORZELNICZYCH

lorzelniach rolniczych spirytus produkuje się g łównie z s u r o w c ó w pochodzenia rolniczego. W ich skład wchodzą zmienne ilości różnych związków chemicznych, z których

odgrywa w procesie technologicznym rolę pozytywną, inne utrudniają proces produkcji, ale wszystkie mają w p ł y w na wartość paszową w y w a r u . P o d s t a w o w y m i

idnikami s u r o w c ó w przerabianych w gorzelnictwie rolniczym są: w o d a , w ę g l o w o d a n y , białko, w ł ó k n o , związki mineralne i tłuszcze.

2 . 1 . W Ę G L O W O D A N Y

Metodą fermentacji, a więc sposobem stosowanym w gorzelnictwie, alkohol otrzymać można wyłącznie z w ę g l o w o d a n ó w , a ściślej, z pewnej ich grupy, to znaczy tych, któro zbudowane są z sześciu a t o m ó w węgla. Należą do nich:

2 . 1 . 1 . C u k r y p r o s t e o s u m a r y c z n y m w z o r z e c h e m i c z n y m C r ( H i a O G

Spośród nich w surowcach przetwarzanych w Polsce najczęściej występują: G I u k o z a cukier występujący w większości o w o c ó w i w miodzie. S t a n o w i on jedyny

lub najważniejszy składnik większości w ę g l o w o d a n ó w złożonych, istotnych dla gorzelnic i-W i l .

F i u k i o / a cukier podobnie jak glukoza bardzo rozpowszechniony w przyrodzie i, jak azuje nazwa, stanowiący jeden z p o d s t a w o w y c h czynników, decydujących o s łodkim

ćiku większości o w o c ó w . Podobnie jak glukoza wchodz i w skład l icznych, zawartych w surowcach gorzelniczych w ę g l o w o d a n ó w złożonych.

11 a I. i o z a składnik przede wszystkim licznych g u m o w a t y c h substancj i rośl innych, a także cukru zawartego w mleku ( laktozy). W stanie w o l n y m cukier ten występuje rzadko.

P

M a n n o z a - cukier występujący g ł ó w n i e w ługach p o s u l f i t o w y c h . W świecie rośl innym najczęściej spotykany jest w postaci skondensowanej, jako tzw. mannany - p r o d u k t y ł a t w o rozkładające się na cząsteczki mannozy.

2.1.2. D w u c u k r y o s u m a r y c z n y m w z o r z e c h e m i c z n y m C 1 2 H 2 2 0 1 1

Powstają one w w y n i k u kondensacji d w ó c h cząsteczek tego samego lub d w ó c h różnych c u k r ó w prostych, co zawsze następuje z wydzieleniem jednej cząsteczki w o d y . Rozkład każdej cząsteczki d w u c u k r u na d w i e cząsteczki c u k r ó w ( l u b cukru) prostych w a r u n k o w a n e jest procesem o d w r o t n y m , czyli przyłączeniem jednej cząsteczki w o d y . Zjawisko to określa się mianem „ h y d r o l i z a " . W jej w y n i k u rozkładowi ulegają różne ztożone związki chemiczne, w t y m liczne składniki s u r o w c ó w gorzelniczych. W technologi i gorzelnictwa rolniczego hydroliza jest istotą procesu zacierania, czyli scukrzania skrobi.

Z punktu widzenia gorzelnictwa najważniejszymi d w u c u k r a m i są: S a c h a r o z a - nazywana również cukrem buraczanym lub t r z c i n o w y m . W naszych

warunkach cukier ten występuje g ł ó w n i e w burakach c u k r o w y c h i w melasie (ok. 5 0 % ) . Również sok l icznych rośl in zawfera sacharozę. W w y n i k u hydrolizy, katal izowanej e n ­zymami lub kwasami sacharoza rozkłada się na 1 cząsteczkę glukozy i 1 cząsteczkę fruktozy. Znajduje zastosowanie w różnych przemysłach, g ł ó w n i e jednak stosowana jest j a k o surowiec w gorzelnictwie melasowym, drożdżownictwie i przy produkcj i k w a s ó w organicz­n y c h .

M a l t o z a - s t a n o w i k o ń c o w y produkt hydrolizy skrobi, prowadzonej przy zastosowaniu słód u. Składa się z d w ó c h cząsteczek glukozy. W przypadku hydrol izowania skrobi enzymami pochodzenia mikrobio logicznego maltoza hydrol izuje do glukozy.

L a k t o z a - inaczej cukier mlekowy, występuje w mleku i jego przetworach. W w y n i k u hydrol izy rozkłada się na cząsteczkę glukozy i galaktozy.

M e l i b i o z a - cukier, p o d o b n i e jak laktoza składający się z jednej cząsteczki glukozy i jednej cząsteczki galaktozy, jednak inaczej ze sobą połączonych. Dla gorzelnictwa cukier ten ma znaczenie ze w z g l ę d u na fakt, iż s t a n o w i produkt niepełnej hydrolizy trójcukru, występującego w burakach, a także w melasie - rafinozy.

Wszystkie w y m i e n i o n e d w u c u k r y mogą być przetwarzane w gorzelni na spirytus, jednak proces ten poprzedzony musi być rozkładem d w u c u k r u na cukry proste. Rozkład ten dokonuje się za pomocą enzymów zawartych w komórkach drożdżowych. Poszczególne rasy drożdży gorzelniczych wykazują różną aktywność enzymatyczną w odniesieniu do p o ­szczególnych d w u c u k r ó w . Dlatego istotny jest w ł a ś c i w y d o b ó r drożdży do przetwarzanego na a lkohol s u r o w c a .

2 . 1 . 3 . T r ó j c u k r y

Są to produkty kondensacj i trzech cząsteczek c u k r ó w prostych. Łączenie ich o d b y w a się z wydz ie leniem d w ó c h cząsteczek w o d y , w o b e c czego sumaryczny wzór chemiczny t ró jcukrów jest: C 1 8 H 3 2 0 1 6 . Dla gorzelnictwa znaczenie mają następujące trójcukry:

R a f i n o z a - cukier występujący głównie w burakach c u k r o w y c h . W procesie produkcj i cukru nie ulega krystalizacji i praktycznie w całości przechodzi do melasy. Znajduje się w melasie w zmiennej ilości - od 1 do 3%. W odróżnieniu od d w u c u k r ó w i c u k r ó w prostych nie wykazuje s łodkiego smaku i jest t rudno rozpuszczalna. S t a n o w i produkt kondensacj i cząsteczek glukozy, fruktozy i galaktozy. Pod w p ł y w e m k w a s ó w ulega pełnej hydrolizie do trzech w y m i e n i o n y c h c u k r ó w prostych. Pod działaniem enzymów zawartych w niektórych drożdżach rozkłada się na fruktozę i melibiozę. Fruktoza ulega bezpośrednio fermentacji a l k o h o l o w e j , zaś melibioza musi być rozłożona przez kolejny enzym na glukozę i galaktozę. Jeśli stosowane w procesie gorzelniczym drożdże nie zawierają enzymu rozkładającego melibiozę w y d a j n o ś ć z rafinozy stanowić będzie tylko 1 /3 wydajności możl iwej do uzyskania. Fakt ten należy mieć na uwadze, zaopatrując w drożdże gorzelnie, w których planuje się

6

przetwarzanie na alkohol buraków cukrowych lub melasy, jako dodatku do zacierów, sporządzanych z surowców skrobiowych

M ni | uh i o / n produkt knndrnsncji 3 i:/;y:\r.r./<\\', tjlukn/y. 1'nwnlnj'M w ninwiłslkich ilnści.ich pi/y sci-ikr/aniu skrobi słodom jtfc/rnifinnyoi W pincecie [ornienl/icji ulega poliirjj hydrolizie i przetwarzaniu na alkohol.

i o / n jakkolwiek stanowi produkt zbudowany z tych samych elementów co malto-trioza, czyli trzech cząsteczek glukozy, to jednak na skutek innego ich ze sobą powiązania w procesie gorzelniczym nie ulega hydrolizie, a zatem i fermentacji. Niewielkie ilości tego cukru, występujące w zacierach z surowców skrobiowych, jako produkt niepełnej hydrolizy skrobi, obniżają wydajność fermentacji w stosunku do wyliczanej teoretycznie.

2.1.4. W i e l o c u k r y , czyli w ę g l o w o d a n y o s u m a r y c z n y m w z o r z e c h e m i c z n y m ( C r , H 1 0 0 5 ) „

Podobnie, jak dwu- i trójcukry stanowią produkt kondensacji cząsteczek cukrów prostych, z tą jednak różnicą, że w skład jednej cząsteczki wielocukru wchodzi od kflkuset do kilku tysięcy cząsteczek cukrów prostych. Z punktu widzenia ich funkcji w tkance roślinnej podzielić można wielocukry na zapasowe i strukturalne. Obydwie grupy odgrywają istotną, choć odmienną rolę w technologii gorzelnictwa: wielocukry zapasowe po zhydrolizowaniu ulegają fermentacji alkoholowej; strukturalne w znacznym stopniu utrudniają proces hydrolizy wielocukrów zapasowych, a ich obecność w surowcach pochodzenia rolniczego zmusza technologa do stosowania radykalnych zabiegów dla umożliwienia wydobycia z komórek roślinnych składników go interesujących. Najważniejszymi wielocukrami są:

S k r o b i a - najbardziej rozpowszechniony roślinny cukier zapasowy, po łacinie amylum, stanowi najważniejszy składnik surowców gorzelniczych w krajach, przetwarzających na spirytus zboża, ziemniaki, kukurydzę, sorgo, maniok, tapiokę i pochodne tych surowców. Gromadzona jest jako material zapasowy w nasionach, kłączach, korzeniach, a nawet w pniach niektórych roślin, np. ze skrobi wydobywanej z drewna palmy Sagus rumphi

odą przemysłową otrzymuje się konsumpcyjny granulat skrobiowy o nazwie sago Ciężai właściwy skrobi jest 1,65 raza większy niż ciężar właściwy wody. Cecha ta stanowi •(stawę oznaczania skrobiowości ziemniaków metodą hydrostatyczną.

W tkankach roślinnych skrobia występuje w postaci ziaren (gałeczek) o wielkości i kształcie bardzo zróżnicowanym (rys. 1), ale specyficznym dla skrobi, pochodzącej

win U F F

7

ziemniaki żyto jęczmień

- pszenica - owies

14 18, 54 60, 52-55, 56-60, 35-52,

z poszczególnych g a t u n k ó w roślin, co umożl iwia identyfikację ziaren skrobi metodą m i k r o s k o p o w ą . Największe są ziarna skrobi ziemniaczanej (od 0,17 mm średnica), a do najdrobniejszych zalicza się skrobię ryżową. Średnia zawartość skrobi w najbardziej p o w s z e c h n y c h s u r o w c a c h gorzelniczych w y n o s i [ % ] :

kukurydza 5 8 - 6 2 , ryż 6 5 - 7 0 ,

- sorgo 6 5 - 7 2 , - tapioka 7 1 - 8 2 .

Skrobia w odróżnieniu od c u k r ó w prostych i d w u c u k r ó w nie wykazuje smaku słodkiego i jest nierozpuszczalna. Ogrzewana w ś r o d o w i s k u w o d n y m ulega g ł ę b o k i m , n i e o d w r a c a l n y m z m i a n o m strukturalnym, czemu towarzyszy g w a ł t o w n y wzrost lepkości zawiesiny, czyli tzw. k le ikowanie skrobi. Temperatura k le ikowania skrobi pochodzącej z różnych rośl in jest specyficzną cechą g a t u n k o w ą i w y n o s i np. dla skrobi ziemniaczanej ok. 65°C, a dla skrobi owsianej 85°. Kleik s k r o b i o w y dalej ogrzewany ulega rozpuszczeniu. W pełni i bardzo szybko skrobia rozpuszcza się po przekroczeniu temperatury 120°C. Z jawisko to w y k o r z y s t y w a n e jest w k o n w e n c j o n a l n e j t e c h n o l o g i i produkcj i spirytusu z s u r o w c ó w s k r o b i o w y c h ( p a r o w a ­nie p o d zwiększonym ciśnieniem) jako zabieg ułatwiający przekształcanie skrobi w fermen­tujące cukry.

Każda makrocząsteczka skrobi składa się z d w ó c h zróżnicowanych frakcj i : amylozy i amylopektyny. O b y d w i e , chociaż z b u d o w a n e z tych samych e l e m e n t ó w , t j . cząsteczek glukozy, znacznie różnią się b u d o w ą wewnętrzną, a także cechami t e c h n o l o g i c z n y m i .

Amyloza (rys. 2) s t a n o w i konglomerat 6 0 - 1 0 0 0 cząsteczek glukozy, połączonych ze sob<ą w ten sposób, że czwarty atom węgla jednej cząsteczki glukozy łączy się z pierwszym atomem

CH2OH CH2OH CH2OH CH2OH

H J — O v

\ l l/H \ l L/H \ j A NO H A KCWA u A

Rys. 2. Fragment cząsteczki amylozy

węgla cząsteczki sąsiedniej. Wie lokrotne powtórzenie tego układu t w o r z y prosty nie-rozgałęziony łańcuch cząsteczek glukozy połączonych ze sobą tylko t y m j e d n y m wiązaniem (1 -4) , ł a t w o ulegający hydrol izie k w a s o w e j i enzymatycznej. W w y n i k u działania na amylozę e n z y m ó w zawartych w słodzie w całości rozkłada się ona na d w u c u k i e r maltozę; p o d w p ł y w e m e n z y m ó w pochodzenia mikrobio logicznego proces hydrolizy postępuje głębiej, t j . do glukozy.

A m y l o p e k t y n a (rys. 3) przedstawia sobą łańcuch rozgałęziony, złożony z 1 2 0 0 - 3 6 0 0 0 cząsteczek glukozy. Proste o d c i n k i łańcucha, o długości 18-27 cząsteczek glukozy, nie różnią się od amylozy, ale w miejscu ich przyczepu do łańcucha g ł ó w n e g o występuje inne wiązanie sąsiadujących ze sobą cząsteczek glukozy, a mianowic ie wiązanie między w ę g l e m pierwszym i szóstym, tzw. wiązanie 1 -6, Jest o n o znacznie bardziej oporne na rozerwanie i d la lego hydrol iza amylopektyny w y m a y n stosowania co najmniej d w ó c h różnych e n z y m ó w lub większego stężenia kwasu, jeśli hydrolizę prowadzi się metodą kwasową.

Stosunek amylozy do amylopektyny w skrobi jest charakterystyczny dla danego g a t u n k u i 7. reguły waha się w granicach 1:3 do 1:8. Może być jednak zmieniany m e t o d a m i h o d o w l a n y m i . Najczęściej dąży się do zwiększenia zawartości w skrobi amylozy.

Roztworem j o d u skrobia barwi się na kolor ciemnoniebieski. Barwa ta znika po podgrzaniu zabarwionego preparatu do temperatury 6 0 - 7 0 'C. Reakcja barwna skrobi z j o d e m wykorzys­t y w a n a jest w praktyce do oceny stopnia hydrolizy skrobi. W jej w y n i k u powstają b o w i e m p o ś r e d n i e ^ r o d u k t y hydrolizy, barwiące się z jodem odmiennie.

o

D e k s t r y n y s ą puś iud i i imi p ioduktami kwasowej lub oiteyuintybznoj h y d i o l u y s k i o h i d o maltozy lub glukozy. W n iektórych technologiach. ri[). przy produkcj i syropu c u k i e r k o w e g o , hyrimli/c ftwiadmiiio p i / m y w a .*;ic na lyntulapio, uzyskując: p i o t l u k l o r ipocyf ic/nych cnchnch i; l iaiaklmy/i i jący !liy iw>dn/«| ;iludy<:/.'|, /i wyka/iiji|r;y dużą lopko:';*':, I h ikul iyny nio ulrsqnj.'i leimonlaeji a lkoholowej , n ich obecność w le imenlu jących cieczach jost niewskazana /o w z g l ę d u na zasygnal izowany już fakt podnoszenia ich obecnością lepkości cieczy.

Nie wszystkie dekstryny charakteryzują się jednakową wielkością cząsteczek, t j , liczbą zawartych w nich cząsteczek glukozy. W technice rozróżnia się następujące frakcje dekstryn: - amylodekstryny - o dużej cząsteczce, barwiące się z j o d e m na niebiesko,

- erytrodekstryny - o cząsteczce mniejszej, barwiące się z j o d e m na f i o l e t o w o , - achrodekstryny - o cząsteczce jeszcze mniejszej niż erytrodekstryny, nie barwiące się z jodem, lecz po potraktowaniu nim przyjmujące kolor żółty,

maltodekstryny - o cząsteczce niewiele większej od maltozy, z j o d e m również nie bar­wiące się. W cieczach gorzelniczych (zacier słodki i fermentujący) zawsze znajdują się p e w n e i lości dekstryn, a ich i lość i wielkość, określana próbą j o d o w ą wskazuje na stopień scukrzenia skrobi w procesie zacierania i docukrzania jej w procesie fermentacji. C e l u l o z a s t a n o w i szeroko rozpowszechniony w świecie rośl in wie locukier strukturalny, będący g ł ó w n y m składnikiem b u d u l c o w y m ścian k o m ó r k o w y c h . Jest ona złożona z cząs­teczek glukozy, połączonych ze sobą w łańcuchy, składające się z w i e l u tysięcy jednostek tego cukru prostego ( d o 8 0 0 0 ) . Poszczególne łańcuchy celulozy łączą się ze sobą, tworząc tak zwane włók ienka elementarne, które z kolei łączą się w większe zespoły zwane micelami. Celuloza cechuje się bardzo dużą powierzchnią właściwą - o k o ł o 2 5 0 r r r / 9 , co oznacza, że w micelach występują duże w o l n e przestrzenie. W m ł o d y c h tkankach są one w y p e ł n i o n e wodą, zaś w starych ulegają tak zwanej inkrustacji z udziałem hemiceluloz i l igniny. Deglomeracja celulozy jest zatem zabiegiem bardzo t rudnym, wymagającym stosowania stężonych k w a s ó w , wysokie j temperatury i podwyższonego ciśnienia. Proces ten jest drogi i w Polsce dotychczas nie stosowany. Prowadzi się natomiast i w kraju, i za granicą próby enzymatycznej hydrolizy celulozy. Dotychczas jednak są one ekonomicznie n ieefektywne. W technologi i gorzelnictwa celuloza jest substancją w y s o c e komplikującą proces p r o d u k c j i : jej strukturalny charakter w b u d o w i e ścian komórek rośl innych, wewnątrz których znajduje się skrobia, zmusza do stosowania rygorystycznej obróbki termicznej s u r o w c a , w w y n i k u której rozpuszczają się substancje inki Listujące szkielet ce lu lozowy. Ściany komórek stają się porowate, przez powstałe szczeliny rozpuszczona wcześniej skrobia może w y p ł y w a ć na zewnątrz komórek, a użyte do jej scukrzania enzymy mogą penetrować wnętrze komórk i .

j Rys. 3. Fi;icj'"fiiH ozqstecrki nmylo-pektyny ' '

iny kiJts gorzelnictwn rotnif

) H

H

: i ! i .

W przypadku stosowania przerobu surowców skrobiowych metodą bezciśnieniową struktura komórkowa, czyli micele, zniszczone muszą być mechanicznie techniką dokład­nego rozdrobnienia surowca. I n u l i n a , podobnie jak skrobia, jest materiałem zapasowym, gromadzonym w tkankach przez niektóre rośliny; w polskich surowcach gorzelniczych inulina występuje głównie w kłączach topinamburu i korzeniach cykorii. Jej strukturę stanowią cząsteczki fruktozy połączone ze sobą w sposób bardzo labilny, co stanowi, że inulina pod wpływem kwasów i enzymów łatwo ulega hydrolizie do fruktozy. Łatwo rozpuszcza się w ciepłej wodzie, a nawet przy wyższej temperaturze w środowisku wodnym ulega hydrolizie bez udziału kwasów lub enzymów. W procesie gorzelniczym łatwo karmelizuje się. Zjawisko to jest wysoce niepożądane, ponieważ cząsteczki fruktozy objęte tym procesem nie ulegają fermentacji, a dodatkowo produkty karmelizacji ograniczają intensywność fermentacji, co w konsekwencji prowadzi do znacznego zmniejszenia wydajności alkoholu. G I i k o g e n nazywany czasem „skrobią zwierzęcą" jest wielocukrem odgrywającym w świecie zwierzęcym rolę podobną do tej, którą skrobia spełnia w tkankach roślinnych. Mimo że jest to węglowodan złożony wyłącznie z cząsteczek glukozy, w procesie gorzelniczym nie ulega hydrolizie, a zatem i fermentacji. W cieczach gorzelniczych, bez względu na ich pochodzenie, występuje zawsze, ponieważ stanowi materiał zapasowy wytwarzany i gromadzony przez drożdże i pleśnie. I tak dobrze odżywione drożdże w 2/3-3/4 objętości poszczególnych komórek wypełnione są glikogenem. Ponieważ glikogen jodem barwi się na kolor czerwonobrązowy próbą jodową określa się stopień odżywienia drożdży w cieczach gorzelniczych.

W tkankach roślinnych poza wyżej opisanymi znajdują się inno jeszcze związki z grupy węglowodanów (np. hemicelulozy, pektyny). W technologii gorzelnictwa rolniczego odgrywają one znacznie mniejszą rolę i w związku z tym nie wymagają omówienia w niniejszej publikacji.

2.2. BIAŁKA

Białka są związkami wielkocząsteczkowymi i we wszystkich organizmach żywych speł­niają rolę podstawową. Stąd też pochodzi ich obcojęzyczna nazwa, wywodząca się od greckiego słowa protos pierwszy p r o t e i n y . W skład wszystkich białek wchodzą atomy węgla, wodoru, tlenu i a z o t u, a w skład niektórych z nich dodatkowo siarka, fosfor, żelazo. Białko znajduje się w protoplazmie komórek zwierząt i roślin, a zatem także we wszystkich rolniczych surowcach gorzelniczych oraz w drożdżach. Ponieważ technologia produkcji spirytusu zasadza się na intensywnym działaniu drożdży, które do rozwoju wymagają między innymi substancji do budowy własnego białka, w substratach gorzelniczych musi znajdować się niezbędna do tego celu ilość substancji azotowych. W odróżnieniu od organizmów wyższych drożdże nie są zdolne do asymilowania białka, lecz wymagają dostarczenia im związków prostszych, tj. substancji azotowych mineralnych lub produktów hydrolizy białek, czyli aminokwasów. W przypadku przerobu w gorzelni typowych surowców rolniczych zawarte w nich substancje azotowe w zasadzie pokrywają potrzeby drożdży, ale muszą być uprzednio poddam) hydrolizie. Proces hydrolizy białek towarzyszy procesowi hydrolizy węglowodanów (zacieranie), a także parowaniu surowca. Nic prowadzi się oddzielnego przygotowania azotowej pożywki dla drożdży. Istnieją jednak surowce bardzo ubogie w substancje azotowe (np. wymok z kukurydzy), których przetwarzaniu musi towarzyszyć zasilaniu środowiska ferrnentujt|;cego związkami azotu. W sytuacjach takich stosuje się fosforan amonowy, mocznik lub siarczan amonowy, w postaci ru/twoiu lub wyciągu wodnego

Wysoka zawartość białka (około 50%) w komórkach drożdżowych jest jednym z głów­ny*.li czynników decydujących o du/ej pas/owej wartości wywaiu.

10

2.3. SUBSTANCJE MINERALNE W organizmach żywych substancje mineralne odgrywają wieloraką rolę. Roślinom

niezbędne są do syntezy związków organicznych, między innymi węglowodanów i białek, utrzymania stałości składu i odczynu (pH) tkanek, utrzymania właściwego ciśnienia osmotycznego w komórkach i kflku innych jeszcze funkcji, w tym działania enzymów. Najważniejszymi pierwiastkami, niezbędnymi dla normalnego funkcjonowania organizmów roślinnych, w tym i drobnoustrojów, są: potas, wapń, magnez, żelazo, fosfor, siarka i chlor. W przypadku niedoboru w środowisku związków wymienionych pierwiastków rozwój organizmu determinuje pierwiastek występujący w minimum. W suchej masie roślin związki mineralne występują w ilości kilka kilkanaście procent. Oddzielną grupę związków mineral­nych stanowią lak zwane mikroelementy. Zapotrzebowanie organizmów roślinnych na te związki jest niewspółmiernie mniejsze niż na podstawowe substancje mineralne - wręcz śladowe. Stąd też wynika inna ich nazwa: „substancje śladowe". Dotychczas zidentyfiko­wano około 50 pierwiastków, które w śladowych ilościach niezbędne są do normalnego funkcjonowania organizmów żywych.

Podobnie jak niedobór tak i nadmiar w środowisku substancji mineralnych może utrudnić, a nawet uniemożliwić funkcjonowanie organizmów. W technologii gorzelnictwa nadmiar substancji mineralnych w hodowlanej lub fermentowanej cieczy prowadzi do wzrostu ciśnienia osmotycznego ponad poziom, w jakim funkcjonować mogą drożdże. Dlatego np. ewentualny dodatek do zacierów melasy, która cechuje się dużą zawartością soli mineral­nych, poprzedzony musi być jej rozcieńczeniem wodą lub leż dokonany w czasie, kiedy ze środowiska usunięte zostały inne, wpływające na poziom ciśnienia osmotycznego substan­cjo, jakimi są m i n . cukry. Praktycznie nierozcieńczoną melasę można dodać do zacieru w drugim dniu fermentacji.

3. SUROWCE DO PRODUKCJI SPIRYTUSU W GORZELNIACH ROLNICZYCH

Polskie gorzelnictwo rolnicze opiera swą produkcję na przetwórstwie głównie surowców skrobiowych, czasem zawierających cukier i tylko sporadycznie sięga po surowce, zawiera­jące inne węglowodany (np. inulinę w kłączach topinamburu lub korzeniach cykorii).

3.1. ZIEMNIAKI ! Klimatyczne i glebowe warunki Polski, podobnie jak Niemiec i Rosji zdecydowały

o oparciu gorzelnictwa rolniczego tych krajów na ziemniakach. W okresie przedwojennym ziemniaki były w kraju surowcem, z którego otrzymywano ponad 9 0 % ogólnej ilości alkoholu, wytwarzanego w gorzelniach rolniczych. Podobny był udział spirytusu ziemniacza­nego w ogólnej masie spirytusu, wytwarzanego w gorzelniach rolniczych do 1967 r. W następnych kampaniach zmniejszył się udział spirytusu ziemniaczanego w ogólnej masie spirytusu pochodzenia rolniczego. Jednak poza nielicznymi wyjątkami globalna produkcj spirytusu z ziemniaków nie spadla i waha się w granicach od 100 do 170 min dm : i roczi Fakt, źe wódki polskie wytwarzane są w dużej części z tego rzadkiego, w wielu krajach świata.

wca, stawia je w rzędzie jednych z atrakcyjniejszych, wysokoprocentowych napojów alkoholowych na świecie. W okresie powojennym produkcja ziemniaków w Polsce waha się w granicach 40-50 min t rocznie, co stawia nasz kraj na drugim miejscu na świecie pod względem ilości, a na pierwszym w produkcji na jednego mieszkańca. Na alkohol przetwarza się około 1,0-2,5% zbiorów ziemniaka. W ostatnich latach rysuje się trend zmniejszania areału pól obsadzanych tą rośliną, w związku z czym występuje toż zjawisko zmniejszonych dostaw ziemniaków do gorzelni. Na ten ostatni fakt ma także wpływ stosunek ceny

i i

ziemniaków do innych skrobiowych surowców gorzelniczych, wskazujący na celowość preferowania przerobu zbóż, zwłaszcza produkowanego w Polsce w nadmiarze żyta.

Skład chemiczny ziemniaków świeżo zebranych z pola cechuje się dość dużą stabilnością w zakresie zawartości w nich wszystkich innych składników poza wodą i węglowodanami, podlegającymi w gorzelni fermentacji. Składniki te to: - białko 2,0%, - pentozy i inne węglowodany niefermentujące 1,7%, - związki mineralne 1,0%, - włókno surowe 0,9%, - tłuszcz 0,15%.

Suma podanych liczb stanowi 5,75. Stanowi ona średnią zawartość nieskrobiowych składników suchej masy ziemniaka. Od nazwiska badacza, który pierwszy stwierdził, źe suma ta jest wartością praktycznie niezmienną, nazwana została stałą Maerckera. Opierając się na tej wartości W. Behrend, M. Maercker i A. Morgan w 1879 r. opracowali tabele, według których na podstawie gęstości ziemniaków można określić ich skrobiowość. Metoda opiera się na tezie, że ponieważ różnica między masą ziemniaka a liczbą 5,75 jest wartością niezmienną i wynosi 100 — 5,75 = 94,25, a składają się na wartość tę tylko woda (c.wl. 1,0) i węglowodany, podlegające fermentacji (c.wl. 1,65), to ciężar właściwy ziemniaków zależy wprost proporcjonalnie od zawartości w nim skrobi. Ten składnik węglowodanów, zawar­tych w ziemniakach, występuje bowiem w ilościach wyraźnie dominujących nad cukrami.

Oznaczanie skrobiowości ziemniaków, pod którym to terminem rozumie się sumę skrobi i cukrów, metodą określania ich ciężaru właściwego, przeprowadza się za pomocą wagi Reimanna, udoskonalonej przez Parowa - ważąc określoną masę ziemniaków kolejno w powietrzu i po zanurzeniu w wodzie.

Badania wykonane w ostatnich latach w polskim Instytucie Ziemniaka, a także przez hodowców niemieckich wykazały, że zmiany w agrotechnice ziemniaka, jakie nastąpiły od czasu odkrycia Maerckera i opracowania przemysłowej metody oznaczania skrobiowości ziemniaków spowodowały, że liczba 5,75 nie jest niezmienna, lecz waha się w skrajnych przypadkach nawet w granicach 4,7-6,8%. Mimo świadomości tego faktu metodę stosuje się nadal, ale tylko jako sposób określania p r z y b l i ż o n e j wartości skrobiowej ziemnia­ków. Rzeczywista wartość skrobiowa może odbiegać od oznaczonej wagą Reimanna

Parowa o 1 %, co oznacza, że bezwzględna ilość skrobi może różnić się od obliczonej na podstawie wskazań wagi nawet o 7% (in plus lub in minus).

Polska jest jedynym krajem, w którym istnieje instytut badawczy zajmujący się wyłącznie tą rośliną. W wyniku prac tego instytutu wyhodowano ponad 50 odmian ziemniaków. Jednak tylko część z nich odpowiada wymaganiom przemysłu gorzelniczego, tj. charakteryzuje się dużą zawartością skrobi przy jednoczesnym wiernym i wysokim plonowaniu. Przy dobrej uprawie odmiany te dają plon do 1 3 t skrobi z hektara.

Ziemniaki wysokoskrobiowe - to z reguły odmiany późne, o dłuższym okresie wegetacji i w związku z tym dobrze wykształconej powierzchniowej warstwie komórek skorkowacia-łych, które chronią bulwy przed wysychaniem i zakażaniem, prowadzącym do ich gnicia.

Przeznaczone do przetworzenia na spirytus ziemniaki mogą być sukcesywnie, przez cały czas trwania kampanii gorzelniczej, dostarczane przez producentów do gorzelni lub też zgromadzone w pobliżu gorzelni bezpośrednio po zdjęciu ich z pól, czyli jesienią. Pierwszy sposób wymaga dobrej synchronizacji współpracy rolników z gorzelnią i jest skutecznie realizowany w wielu gorzelniach na terenie Niemiec. W Polsce stosuje się wyłącznie tzw. jesienny skup ziemniaków przez gorzelnie i przechowywanie ich w kopcach lub pryzmach, z wymuszonym przepływem powietrza (czasem ogrzewanego koksownikiem lub grzałkami elektrycznymi). Każdemu sposobowi przechowywania ziemniaków towarzyszy proces ich oddychania, w wyniku którego nagromadzone w bulwach węglowodany ulegają częś­ciowemu spalaniu. Proces ten przebiega według następującego wzoru:

12

C 0 H I 2 O 6 + 6 0 2 -+ 6 C 0 2 -f- 6 H 2 0 -I- 2824 kJ

Wydzielające się w reakcji ciepło, jeśli nie jest odprowadzone, przyspiesza proces dalszego spalania cukrów, znajdujących się w ziemniaku w stanie wolnym, oraz odszczepianych z cząsteczek skrobi, w wyniku jej powolnej hydrolizy. W czasie magazynowania należy więc utrzymywać temperaturę ziemniaków na możliwie niskim poziomie: najlepiej w granicach 4-2°C. Jesienią nie należy więc zbyt szybko okrywać tzw. kalenic, czyli grzbietów kopców ziemią, a po pełnym zamknięciu kopca, w przypadku wzrostu temperatury w jego wnętrzu do ponad 6"C, odkrywać kalenicę lub przetłaczać przez kopiec, wzdłuż jego długiej osi, chłodne powietrze. Te same zasady stosuje się przy przechowywaniu ziemniaków w pryzmach lub przechowalniach.

Niedopuszczalne jest także tolerowanie zbyt głębokiego spadku temperatury w kopcach lub przechowalniach. W temperaturze poniżej 1,5°C następuje zamarzanie wody, zawartej w tkankach bulw, a ta zwiększając swą objętość niszczy ściany komórek, w wyniku czego po odtajaniu z łatwością dostają się do wnętrza bulw bakterie powodujące szybkie gnicie surowca.

W celu utrzymania właściwej kondycji ziemniaków przechowywanych przez dłuższy czas należy więc systematycznie mierzyć temperaturę wnętrza kopców i przepływem przez nie zimnego lub ogrzanego powietrza korygować temperaturę.

W gorzelnictwie polskim przez wiele lat obowiązywały, ustalone przez ministra rolnictwa, dopuszczalne normatywy ubytków ziemniaków i skrobi w czasie przechowywania. Nie uwzględniały one jednak wielu czynników, mających istotny wpływ na zmiany zachodzące w czasie magazynowania, jak np. wielkość bulw, ich dojrzałość, zdrowotność, stopień nawilgocenia w czasie zbioru, odmiana i związana z nią grubość i szczelność zewnętrznej warstwy komórek *;korkowacialych itp. Z merytorycznego punktu widzenia nie stanowiły więc wartości obiektywnych. Ewentualne próby posługiwania się do rozliczeń surowca nieobowiązującymi wskaźnikami muszą uwzględniać wymienione wyżej czynniki.

W krajach, w których gorzelnio stanowią własność prywatną lub spółdzielczą rolników, norm ubytków ziemniaków nie ustala się. Prowadzi się natomiast badania naukowe nad ustaleniem i ograniczeniem strat przechowalniczych. Z wyników badań opublikowanych przez Fischnischa a cytowanych przez Kreipego wypływa wniosek, iż istnieją istotne różnice między relatywnymi ubytkami masy ziemniaków i zawartej w nich skrobi w poszczególnych

tacach przechowywania. Masa ziemniaków od początku przechowywania do grudnia zmniejsza się o 2 ; 3% i ubytek ten rośnie w następnych miesiącach do:

stycznia - 2,9% luteg 3>4% marca 4,1 % kwietnia 4,9% maja 7,3% czerwca 12,0%

Jednocześnie zmniejsza się w przechowywanych ziemniakach masa zawartej w nich skrobi. by teł ten jest w poszczególnych miesiącach o 40-60% większy od ubytku masy

ziemniaków, Z danych tych wynika, że skrobiowość ziemniaków z początkowej, np. 17,7%, obniża się, przy poprawnym przechowywaniu, do 14,7%. Przy błędach w sposobie przechowywania, co często ma miejsce w warunkach przemysłowych, straty te wydatnie zwiększają się i gwałtownie rosną w przypadku wystąpienia gnicia ziemniaków.

Mi iemniaka zawiera praktycznie wszystkie elementy, niezbędne do rozwoju drobno-ojów, a zatem również komórek drożdżowych, których dobre odżywienie jest jednym

7 czynników, decydujących o ich aktywności fermentacyjnej. Zawiera tez kwasy organiczne, co decyduje o lekko kwaśnym odczynie ziemniaków, a więc i zacierów gorzelniczych z nich

notowywanych. Ogólna kwasowość miąższu ziemniaczanego wynosi od 0,1 do 1 ! Dbr, a kwasowość czynno, czyli pH, około 5,2.

13

3.2. ZBOŻA Przez wiele dziesiątków lat spirytus produkowany w Polsce ze zbóż stanowił około 1 0 %

masy spirytusu wytwarzanego z ziemniaków. Od kampanii gorzelniczej 1970/71 udział spirytusu zbożowego w ogólnej masie spirytusu, wytwarzanego w kraju z surowców skrobiowych wzrasta i w niektórych kampaniach sięga nawet 8 0 % . Zboże może stanowić dla gorzelni surowiec podstawowy, a więc źródło węglowodanów przetwarzanych na alkohol lub surowiec do produkcji słodu, czyli preparatu enzymatycznego, niezbędnego do prze­kształcania skrobi w fermentujące cukry.

Zboże przeznaczone dla gorzelni powinno być bezpośrednio po zbiorze zmagazynowane w pomieszczeniach specjalnie wydzielonych, nadzorowanych przez kierownika gorzelni, ponieważ niewskazane jest zmienianie jakości używanego zboża w czasie kampanii, a jeśli jest to konieczne, czynienie tego z pełną świadomością. Poszczególne odmiany, a nawet partie tego samego zboża wymagają odmiennej obróbki technologicznej dla uzyskania tego samego celu (dobry słód lub prawidłowo sporządzony zacier).

Zboże przeznaczone do przechowywania nie powinno zawierać więcej niż 1 5 % wody. Przekroczenie tego wskaźnika (co często zdarza się przy zbiorze zboża kombajnami) nakazuje składać zboże, w początkowym okresie przechowywania, w pryzmy nie wyższe niż 30 cm i często je szuflować lub owiewać chłodnym powietrzem za pomocą wentylatora. Po obniżeniu zawartości wody w ziarnie poniżej 1 5% można usypywać pryzmy wyższe - do 1,5 m. Ziarno suche może być przechowywane w pryzmach o wysokości do 2 3 m w lecie i 3-4 m zimą.

Pomieszczenia magazynowe muszą w pełni chronić zboże przed opadami atmosferycz­nymi. W przypadku przecieków wody do magazynu, na zbożu rozwijają się grzyby strzępkowe (pleśnie), co może powodować bardzo niekorzystną zmianę walorów smako­wych spirytusu, wyprodukowanego z takiego zboża, a poza tym może znacznie pogorszyć wartość paszową wywaru (aflatoksyny).

Chronić też należy magazyny zbożowe przed gryzoniami. Jeden szczur zjada w ciągu roku około 25 kg zboża, a ponieważ gatunek ten cechuje się dużą rozrodczością, straty zboża powodowane przez gryzonie mogą być bardzo duże. Prowadząc walkę z gryzoniami metodami chemicznymi trutki trzeba rozkładać nie na zbożu, lecz na posadzce, w pewnej odległości od ziarna, aby uniemożliwić wmieszanie się trutki do zboża. Magazyn w czasie gdy rozłożone są trucizny należy często lustrować i usuwać zatrute gryzonie, a po zakończeniu akcji deratyzacji usunąć również z magazynu resztki preparatów trujących.

3.2.1. Ż y t o

W gorzelnictwie rolniczym żyto stosowane może być jako surowiec podstawowy lub jako materiał wyjściowy do produkcji słodu, używanego jako źródło enzymów amylolitycznych. Jako surowiec podstawowy żyto służy głównie do produkcji wódek o bardzo pożądanych walorach smakowych: żytniówki i starki.

Skład chemiczny ziarna żyta waha się w dość szerokich granicach i dlatego, zgodnie z obowiązującymi w Polsce przepisami przetwarzanie go na spirytus, poprzedzone musi być badaniem laboratoryjnym w aspekcie zawartości skrobi lub możliwej do osiągnięcia wydajności spirytusu z jednostki masy ziarna.

Z wieloletnich badań, prowadzonych przez Instytut Biotechnologii Przemysłu Rolno-Spo­żywczego, a poprzednio prze? Centralne Laboratorium Przemysłu Rolnego, wynika, że skład chemiczny żyta przetwarzanego w polskich gorzelniach rolniczych zawiera się w następują­cych granicach: - skrobia i cukry fermentujące 54,0 60,0%, - włókno 1,9%, - białko 11,0%, - tłuszcz 2,0%, - substancje mineralne 2,0%.

14

Spośród związków mineralnych - z gorzelniczego punktu widzenia - najważniejsze są związki: fosforu, potasu, manganu, magnezu i wapnia. Ich ilość i forma, decydująca o dobrej przyswajalności przez drobnoustroje, mają wpływ na możliwości fermentowania zacierów, przygotowanych z żyta, bez dodatku pożywek dla drożdży. W odróżnieniu od innych surowców, poza prosem, zdrowe, niesłodowane ziarno żyta charakteryzuje się dużą zawartością enzymów amylolitycznych. Umożliwia to scukrzanie rozdrobnionego ziarna żytniego bez dodatku słodu lub innego źródła enzymów. W praktyce możliwość ta nie jest jednak wykorzystywana, ponieważ żyto najczęściej poddawane jest obróbce termicznej, w której wyniku amylazy zostają całkowicie zniszczone. Niemniej w początkach istnienia gorzelnictwa zbożowego śrutę żytnią mieszano intensywnie, drewnianymi wiosłami w drew­nianych kadziach, z niewielką ilością wody, stwarzając w ten sposób warunki do uaktyw­niania się amylaz i scukrzania skrobi. To ucieranie mąki zbożowej nazywano wówczas zacieraniem. Nazwa ta przetrwała do naszych czasów, do określania procesów, związanych z przekształcaniem skrobi w cukry w gorzelniach rolniczych.

Duża zawartość enzymów w ziarnie żyta niesłodowanego wskazuje na celowość wykorzy­stywania tego zboża również do produkcji słodu. Jednak ze względu na silne grzanie się grzęd słodowych, powodowane faktem, iż ziarna żyta są nieoplewione i w związku z tym bardziej niż jęczmienne zlegają się, a także wobec dużej podatności na zakażanie w czasie słodowania, słód żytni stosuje się w gorzelnictwie rzadko. Poza tym, mimo że w ziarnie nieslodowanym znajduje się stosunkowo dużo amylaz, to po przeprowadzeniu procesu słodowania wartość enzymatyczna ziarna ustępuje wartości enzymatycznej słodu jęczmien­nego. Ze 100 kg pełnowartościowego ziarna żyta uzyskuje się od 32 do 37 dm 3 spirytusu** i bardzo wartościowy wywar. Stosując odmienną od konwencjonalnej technologię prze­twarzania ziarna żyta na spirytus otrzymuje się wywar, efektywnie zastępujący znaczną część pasz treściwych w żywieniu trzody chlewnej.

3.2.2. Pszenica

W polskich gorzelniach pszenica przetwarzana jest na alkohol znacznie rzadziej niż żyto. Znajduje natomiast szerokie zastosowanie do produkcji spirytusu w krajach byłego Związku Radzieckiego i Niemiec, ponieważ wódki z niej sporządzane charakteryzuje pożądana przez smakoszy „miękkość" i łagodność.

Główne składniki ziarna pszenicy występują najczęściej w następujących ilościach: skrobia i cukry fermentujące 56,0-66,0%,

- włókno 1,6%, białko 12,0%, tłuszcz 1,7 substancje mineralne 1.7"u

Duża zawartość skrobi w ziarnie pszenicy pozwala uzyskiwać z kwintala ziarna nawet powyżej 38 dm 3 spirytusu, co czyni ten surowiec jednym z najbardziej wydajnych spośród naturalnych surowców przetwarzanych w gorzelnictwie rolniczym.

»bnie jak żyto, pszenica zasobna jest we wszystkie substancje, potrzebne do prowadzenia procesu fermentacji alkoholowej bez dodatku do zacierów pożywek pochodze­nia chemicznego.

Wywar pszeniczny, podobnie jak żytni, jest bardzo dobrym komponenlem pasz bydlęcych, a przy stosowaniu niekonwencjonalnej metody przerobu, może, podobnie jak żytni, być

;owany w żywieniu trzody chlewnej.

3.2.3. J ę c z m i e ń

W polskim gorzelnictwie rolniczym jęczmień stanowi podstawowy surowiec do produkcji słodu. W tym aspekcie scharakteryzowany jest w rozdziale, traktującym o słodowaniu. Jako

1 LiczonCi-jako umowny spiryius 100'.

15

surowiec podstawowy jęczmień znajduje w naszych warunkach zastosowanie bardzo rzadko, głównie z dwóch przyczyn. Po pierwsze dobra wartość żywieniowa jęczmienia przy stosunkowo malej uprawie tej rośliny powoduje, że w gospodarce paszowej często występuje niedobór tego zboża. Druga przyczyna tkwi w cechach technologicznych ziarna jęczmiennego. Ze względu na specyficzną strukturę i dużo większą niż w pszenicy i życie zawartość włókna (szczególnie w odmianach drobnoziarnistych) destrukcja tkanek ziarna w procesie parowania jest wysoce utrudniona. W czasie parowania trzeba stosować szczególnie rygorystyczne warunki, a i te nie zawsze umożliwiają dobre rozparowanie ziarn i uniknięcie zabiegu wstępnego rozdrabniania mechanicznego.

Okrywa nasienna ziarna jęczmienia stwarza również trudności w procesie fermentacji zacierów i destylacji.

Wszystkie te przyczyny powodują, że korzystniej jest jęczmień kierowany do przerobu na spirytus wymienić na żyto lub pszenicę. W Polsce uprawia się kilka odmian jęczmienia. Różnią się one znacznie zawartością białka, włókna, a także skrobi: więcej węglowodanów zawierają odmiany o mniejszej zawartości białka i włókna, a mniej ziarna odmian cechujących się większą zawartością białka i włókna.

Średni skład chemiczny ziarn jęczmienia przedstawia zestawienie:

odmiany gruboziarniste odmiany drobnoziarniste

- skrobia i cukry fermentujące - włókno - białko - I łuszcz - substancje mineralne

Ze 100 kg ziarna jęczmienia uzyskać można od 31 do 34 d m 3 spirytusu. Wywar jest dobrym komponentem dawek pokarmowych dla zwierząt przeżuwających.

3.2.4. O w i e s

Ziarno owsa, jako surowiec podstawowy dla gorzelnictwa, jest jeszcze mniej przydatne niż ziarno jęczmienia. Wynika to z bardzo dużej zawartości w nim włókna, utrudniającego parowanie, fermentację i odpęd, oraz mniejszej niż w innych zbożach zawartości fermentują­cych węglowodanów.

Przeciętny skład chemiczny ziarn owsa jest następujący:

skrobia i cukry fermentujące - włókno - białko

tłuszcz - substancje mineralne

Znamienna jest w ziarnie owsa wysoka zawartość tłuszczu. Jest to cecha pozytywna, skłaniająca do używania owsa do produkcji słodu w przypadkach, gdy zaciery wykazują zwiększoną podatność do fermentacji pienistej. Słód z owsa dojrzewa szybciej niż jęczmien­ny, zawiera mniej beta -amylazy niż jęczmienny, ale cechuje się lepszą zdolnością rozpuszcza­jącą (alfa-amylaza i dekstrynaza graniczna).

Jako surowiec podstawowy owies wykazuje dla gorzelnictwa małą przydatność, a uzys­kiwana z niego wydajność alkoholu z reguły odbiega od wyliczanej stechiometrycznie lub metodą wskaźnikową, stosowaną do niedawna w polskim gorzelnictwie.

55,0% 3,4% 9.3% 1,8% 1,7%

52,0% 6,4%

12,6% 2,3% 1,9%

35,0- 52,0%, 10,3%, 13,0%,

7,0%, 2,7%.

16

3.3. INNE SUROWCE SKROBIOWE W rozdziale niniejszym scharakteryzowane są surowce, zawierające skrobię, t raktowane

w naszych warunkach jako surowce n iekonwencjonalne. W i n n y c h krajach niektóre z n ich stonowic-j podstawę funkcjonowania gorzelnictwa rolniczego.

3 . 3 . 1 . K u k u r y d z a

Dojrzale ziarno kukurydzy w polskich warunkach zbierane jest bardzo rzadko. Warunk i k l imatyczne uniemożl iwiają praktycznie dojrzewanie kukurydzy i d l a t e g o do przerobu w naszych gorzelniach trafia albo ziarno importowane, a lbo zbierane w s tad ium dojrzałości niepełnej, zawierające kilkadziesiąt procent w o d y . Ziarno kukurydzy traktuje się p o d o b n i e jak ziarno czterech zbóż p o d s t a w o w y c h . Może więc być ono gromadzone w gorzelniczych magazynach, nie tylko po uprzednim pozbawieniu go nadmiaru w o d y . Interesujące t e c h n o ­loga gorzelnictwa składniki ziarna kukurydzy występują w n i m przeciętnie w następujących i lościach:

5 8 , 0 - 6 7 , 0 % , 2 , 2 - 2 , 6 % ,

8,0-10,6%,, 3,2-5,0%,, 1,2 1,4%.

Z p o d a n y c h l iczb wynika, że ze 1 0 0 kg kukurydzy można uzyskać nawet 40 d n r 1 spirytusu. Z o d m i a n , które w Polsce sporadycznie nie do końca dojrzewają, uzyskiwana josi znacznie mniejsza wydajność,

Wywar pozostający po przerobie kukurydzy na alkohol jest dobrą paszą dla bydła. W przypadku stosowania n iekonwencjonalnej technologi i przerobu kukurydzy uzyskiwać

lo.żna w y w a i , nadający się do stosowania w żywieniu trzody c h l e w n e j .

3 . 3 . 2 . W y m o k z k u k u r y d z y

i . ilsl a jest j e d y n y m krajem w świecie, na rynku którego znajduje się p r o d u k t o d p a d o w y , powstający po produkcj i przemysłowej pożywek, s tosowanych do produkcj i a n t y b i o t y k ó w .

to p o z b a w i o n e części białka i składników rozpuszczalnych, w t y m bardzo ważnych l e n i ó w biologicznie czynnych, wysoko u w o d n i o n o ziarno kukurydzy. Po wysuszeniu

ziarno to, o przemysłowej nazwie „ w y m o k " może być z d o b r y m i w y n i k a m i przetwarzań spirytus. Skład chemiczny w y m o k u waha się w następujących granicach:

obia 60,0 6 6 , 0 % . »kno 2,3%,

biali 6,4 8,5%, Hus 1,7 ;

ncje minerał i 0/ ' i

• kg kukurydzy otrzymuje sir; około 95 kg suchego w y m o k u . względu na dużo zubożenie ziarna kukurydzy w czasie wydzielania z n i e g o fn inych w przemyśle farmaceutycznym, wymok', jako m o n o s u r o w i e c źle i z i

tajnością przetwarza się na spirytus. Polną wydajność przemysłową, odpowiadającą zawartości skrobi, uzyskać można z w y m o k u mieszając zaciery z tego s u r o w c a w stosunku 1:1 lub 1:2 z zacierami z naturalnych, konwencjonalnych s u r o w c ó w rolniczych ( n p . zboża lub z iemniaków).

robią i cukry fermentujące - w ł ó k n o

białko tłuszcz substancje mineralne

• iv kurs gorzelnictwa rolniczego; Bogdan Ląc \ 17

3.3.3. S o r g o

Roślina ta, podobna do prosa, jest uprawiana w krajach tropikalnych i subtropikalnych, gdzie ziarno jej stanowi główne źródło pożywienia, ale również używane jest do celów paszowych i przemysłowych. Stanowi także przedmiot eksportu, dzięki czemu w okresie powojennym spore ilości tego surowca przetwarza się również w polskich gorzelniach rolniczych.

Składem chemicznym sorgo przypomina nieco kukurydzę. Podstawowe składniki w jego masie stanowią:

- skrobia i cukry fermentujące - włókno - białko - tłuszcz - substancje mineralne

Nasiona sorgo mają kształt kulisty lub owalny i przeciętną średnicę 3-5 mm. Mogą być nagie lub oplewione, co decyduje o zróżnicowanej zawartości włókna, przy czym barwa łuski może być żółta, kremowa, czerwonobrunatna, czerwona lub czarna.

Na podstawie fizycznych cech ziarna sorgo (dość ściśle związanych ze składem chemicz­nym) rozróżnia się kilka odmian o handlowych nazwach: Milocorn, Dari, Proso Afrykańskie itp. Niektóre z nich zawierają bardzo trudno rozpławiającą się, twardą, szklistą, skrobię. Fakt ten zmusza do stosowania wysokiej temperatury (ciśnienia 0,5 MPa), przy rozparowywaniu sorgo w gorzelni. Praktycznie uniemożliwia też przetwarzanie sorga z pominięciem procesu parowania pod zwiększonym ciśnieniem.

Występujące okresowo na polskim rynku sorgo cechuje się z reguły małą wilgotnością. Może być więc bezpiecznie magazynowane. Jednak drobnoziarnistość tego surowca i śliskość większości odmian zobowiązuje do dokładnego uszczelniania powierzchni i ścian magazynów przed złożeniem w nich sorga. Niedopatrzenie tej powinności może doprowa­dzić do dużych strat.

Przy zakupie sorga należy zwracać uwagę na jego czystość: często surowiec ten jest bardzo zanieczyszczony kurzem, piaskiem, nasionami chwastów, kamieniami, a nawet kawałkami metalu. Ich masa bywa tak duża, że istotnie, obniża wydajność alkoholu, a także może powodować szkody w urządzeniach i rurociągach. Usunięcie zanieczyszczeń jest zabiegiem kosztownym i wpływa na ostateczny koszt wytwarzania spirytusu z sorga.

Sorgo bywa także eksportowane w postaci śruty lub mąki. W postaci takiej cechuje się niezmienionym składem chemicznym, ale zanieczyszczenia są trudniej dostrzegalne. Przed zakupem surowiec taki powinien być poddany badaniom w specjalistycznym laboratorium. Z zacierów sorgowych uzyskuje się dobrą wydajność alkoholu: około 40 dm J ze 100 kg produktu handlowego i wartościowy z żywieniowego punktu widzenia wywar.

Sorgo może być przetwarzane sposobem opisanym w rozdziało o przetwarzaniu żyta, umożliwiającym uzyskiwanie wywaru, przydatnego w żywieniu trzody chlewnej.

3.3.4. T a p i o k a

Tapioka, znana w handlu również pod nazwami Maniok, Cassava, Yucca, Cipipa, przedstawia sobą kaszę lub mąkę otrzymywaną prymitywnymi metodami z bulw roślin tropikalnych z rodzaju Manihot, potocznie zwanych maniokiem. Znanych jest około 300 odmian manioku. Różnią się one zawartością w bulwach trującego glukozydu maniko-toksyny, z którego w wyniku hydrolizy powstaje kwas cyjanowodorowy. W stanie świeżym odmiany tzw. manioku gorzkiego zawierają 0,3-0,4% tego glukozydu, a odmiany słodkie 0,01-0,24%. Ewentualny zakup i przerób tapioki w gorzelni musi więc być poprzedzony uzyskaniem pewności, że surowiec ten wyprodukowany został z tzw. słodkich odmian manioku i jest nietrujący.

65,0-72,0%, 2,4-8,0%,

9,0-14,0%, 2,9%,

1,5-3,0%,.

18

Bulwy manioku nie są przedmiotem eksportu, ponieważ zawierają dużo wody i są w związku z tym nietrwale; po wysuszeniu na słońcu i rozdrobnieniu już pod zmienioną nazwą, tapioka, stanowią pożywienie biednej ludności krajów o niskim poziomie rozwoju gospodarczego i są eksportowane jako pasza dla ryb i surowiec gorzelniczy. W wyniku suszenia na słońcu tapioka zawiera często znaczne ilości piasku -nawet powyżej 2 0 % . Przed zakupem tapioki należy ocenić ją laboratoryjnie pod względem czystości, co wiąże się ściśle z przewidywaną wydajnością alkoholu, a także ocenić jej wilgotność; zawartość wody w tapioce osiąga czasem nawet 4 0 % , co uniemożliwia jej bezpieczne przechowywanie.

Przy wilgotności 1 1 - 1 5 % w śrucie lub granulacie tapioki najważniejsze składniki występują średnio w następujących ilościach:

- skrobia i cukry fermentujące 71,0-32,0%, - włókno 0,5-3,3%,

białko 0 7 - 2 , 2 % , tlus 0,4-0,5%,, substancje mineralne do 5,5%.

Duża zawartość skrobi w tapioce pozwala uzyskiwać z niej bardzo dobre wydajności alkoholu: nawet powyżej 40 dm3 ze 100 kg. Jednak mała zawartość białka zobowiązuje do

Miiia zacierów z tego surowca przyswajalnymi solami azotowymi. Wywar z tapioki może być skarmiany zwierzętami przeżuwającymi- Cechuje go jednak

wartość paszowa mniejsza od wywaru zbożowego i ziemniaczanego.

3.3.5. Ryż Do polskich gorzelni trafia wyłącznie ryż zdyskwalifikowany jako artykuł konsumpcyjny.

to więc ryż łuskany, a zatem o zmniejszonej z około 8,5 do 0,5% zawartości włókna. Zawiera średnio;

i cukrów Fermentujących włókna 0,5' I biali 8.0' , tłuszczu 1,2%, substancji mineralnych 1,4

Importowany ryż do Polski przeznacza się wyłącznie do konsumpcji, ale zdarza się, iż 1 >wany jest on czasem cło gorzelni, co wymaga analitycznego (istnienia przyczyn tego

faktu. Zdarza się bowiem, że bywa on w czasie transportu morskiego zanieczyszczony tancjami, uniemożliwiającymi skierowanie go do handlu artykułami spożywczymi, co nie

wykluć/.i nieprzydatności również do celów fermentacyjnych. Przed przyjęciem do gorzelni /y więc w specjalistycznym laboratorium sprawdzić przydatność ryżu dla gorzelni

I e f rn e n i a c y j n ą. Z ryżu nieskażonego wydajność alkoholu wynosi 35,0-45.0 ciin3 ze 100 kg. Wywai może być skarmiany zwierzętami przeżuwającymi.

la.wii : lej łonie, w Syjamie i innych jeszcze krajach ryż stanowi surowiec do produkcji araku.

.6. Soja Nasiona soi stanowią w warunkach polskich drogi, importowany, wysokobiałkowy

pasz dla zwierząt gospodarskich i nie powinny być przetwarzane w gorzelniach. się jednak przypadki kierowania ziarna soi, nie nadającego się na skutek zepsucia do

owych, do przerobu na spirytus, spodziewając się wydajności alkoholu, zbliż dti uzyskiwanej ze zbóż. Soja z.awii i aś dużo bardzo doi "lalka (di i, a tylko nic więcofniż 2 0 % skrobi. W gorzelniach nie powinna być żalem przetwarzana, podobnie-jak

19

groch, fasola, bobik i ziarna innych roślin strączkowych. Gdyby jednak nadzwyczajne okoliczności zmusiły do produkcji alkoholu z nasion soi, można oczekiwać wydajności fermentacji nie większej niż 12-13 dm 3 ze 100 kg, nawet przy mieszaniu zacierów sojowych z zacierami z klasycznych surowców gorzelniczych.

3.3.7. Sz lamy k r o c h m a l n i c z e

Jako uboczny produkt przemysłu krochmalniczego szlamy charakteryzują się bardzo zmiennąjakością. Zawartość wody waha się w granicach od 40 do 65%, a skrobi od 20 nawet do 5 0 % . Obciążone przy tym bywają bardzo różnymi, niepożądanymi z punktu widzenia gorzelnictwa, domieszkami, produktami procesów mikrobiologicznych oraz niepożądaną mikroflorą. Praktycznie nie zawierają białka i substancji mineralnych. Nie stanowią więc dla gorzelnictwa surowca atrakcyjnego. Mimo to często są przyjmowane do przerobu, głównie przez gorzelnie zlokalizowane w pobliżu małych, rolniczych krochmalni.

Poszczególne partie szlamów, pochodzących z tej samej krochmalni mogą się różnić zasadniczo zawartością skrobi i ogólną przydatnością do celów gorzelniczych. Każda więc partia tego surowca, przed sprowadzeniem jej do gorzelni, powinna być zbadana przez specjalistyczne laboratorium. Przerób szlamów krochmalniczych w gorzelni wymaga specy­ficznego postępowania, o czym traktuje oddzielny rozdział.

Wydajność spirytusu może być bardzo różna i waha się w granicach od 15 do 30 d m 3 ze 100 kg szlamów. Również bardzo różna może być przydatność paszowa wywaru otrzymywa­nego w wyniku przerobu tego surowca. Wywar ze szlamów krochmalniczych nigdy nie dorównuje jednak wartością paszową wywarom z surowców konwencjonalnych.

3.3-8. M ą k a

Mąka zbożowa nie stanowi typowego surowca gorzelniczego, ale przerabiana bywa w gorzelniach rolniczych bardzo często, głównie po remontach urządzeń młynarskich. Pierwsze partie mąki, uzyskiwane po szlifowaniu walców młynarskich lub kamieni młyńskich nie nadają się do celów paszowych i konsumpcyjnych. W zależności od gatunku zboża

T A B E L A 1 . P o d s t a w o w e s k ł a d n i k i m ą k i z b o ż o w e j

1

Składniki mąki

Skrobia i cukry fermentujące

Włókno

Białko

Tłuszcz

Substancje mineralne

Mi)ka żytnia o stopniu przemiału [%]

50

73.2

0,2

5.9

0,7

0,4

70

69,7

0,3

7.1

1.1

0,7

82

65,3

0.7

8,2

1.4

1.0

94

61.6

1.7

8.9

1,6

1.6

Mąka pszenna o stopniu

przemiału [ % ]

40

74.5

0.1

8,9

1.0

0.4

8 0

70,6

0.2

10.6

1.7

0.8

94

65.0

1.7

11.0

2.0

1,5

i stopnia oddzielenia łuski od bielma otrzymuje się gatunki mąki o różnej zawartości skrobi, cukrów, białka i pozostałych składników. Podstawowa charakterystyka mąki żytniej i pszen­nej o różnym stopniu przemiału i zawartości wody 1 2 % przedstawiona jest w tabeli 1. Od wartości podanych w tabeli mogą występować w praktyce dość istotne odchylenia i dlatego korzystne jest poprzedzenie transakcji handlowej, planowanej przez gorzelnię, analizą mąki, przeprowadzoną przez specjalistyczne laboratorium. Nierzadkie są bowiem przypadki, że nawet mimo dużej zawartości skrobi zaciery z mąki bardzo źle lub w ogóle nie fermentują. Wynika to stąd, że do gorzelni przekazuje się tylko mąkę nie nadającą się do konsumpcji i na paszę. Przyczyny tego bywają bardzo różne, niekiedy dyskwalifikujące mąkę również jako surowiec gorzelniczy.

20

3.3.9. P i e c z y w o

W pobliżu dużych aglomeracji miejskich gorzelnie nabywają z przemysłu piekarskiego niewykupione ze sklepów pieczywo, głównie czerstwy chleb. Skrócony skład chemiczny świeżego chleba przedstawia tabela 2. Zawartość wody w chlebie z mąki razowej dochodzi do 4 8 % , a z mąki pytlowej waha się około 42%. Chleb podatny jest zatem na pleśnienie. Przy dłuższym magazynowaniu w pryzmach proces pleśnienia postępuje bardzo szybko i w krót­kim czasie może obniżyć do polowy, a nawet więcej, technologiczną przydatność chleba jako

TABELA 2. S k ł a d c h e m i c z n y c h l e b a

Składniki chleba

Suma węglowodanów podlegających

fermentacji

Włókno

Białko

Tłuszcz

Substancje mineralne

Chleb z mąki pszennej

o stopniu przemiału [ % ]

70

48,1

0,2

8 7

0 7

1.5

80

4 5 7

0 7

8,1

0,9

1 7

90

45,1 1.5

8,3

1 7

1,8

Chleb z mąki żytniej

O stopniu przemiału [ % ]

/O

49,3

0,9

5 7

0,8

1,4

80

48.2

1.2

6.0

0.8

1.5

90

44,9

1,4

9,5

1,0

1.15

surowca dla gorzelni. Pleśnienie obejmuje głównie wnętrze bochenków i może być niezauważalne przy oglądaniu ich z zewnątrz. W czasie przechowywania należy więc wentylatorem przez pryzmę chleba przedmuchiwać powietrze i co kitka dni kontrolować wizualnie wnętrze bochenków, wybranych z różnych miejsc pryzmy. Stwierdziwszy zapo­czątkowanie procesu pleśnienia należy niezwłocznie przekazać chleb do przerobu. Dopusz­czenie do silnego zapleśniania chleba, poza wydatnym obniżeniem jego przydatności technologicznej, może powodować, że wywar, uzyskany w wyniku przerobu takiego surowca nie będzie nadawał się do skarmiania, a przekazany ewentualnie do obór negatywnie wpłynie na zdrowie zwierząt i jakość otrzymywanego od nich mleka. Wydajność spirytusu ze 100 kg chleba wynosi od 19,7 do 37,7 dm 3 . Różnice te wynikają z faktu, iż w gorzelniach przetwarza się chleb o różnym stopniu sczerstwienia, a więc o różnym ubytku

niego wody. Silniejsze sczerstwienie powoduje wzrost suchej masy, a zatem i wartości skrobiowej chleba.

Na wydajność alkoholu z chleba poza pleśnieniem wpływa ujemnie zawartość w nim tzw. skórek. Udział ich w ogólnej masie chleba zależy od wielkości bochenków, stopnia wypieczenia itp.

3.3.10. Susz i p ł a t k i z iemniaczane

Produkty te nie powinny być przetwarzane na alkohol, jednak w wyniku zdarzających się błędów, popełnianych w procesie ich wytwarzania, bywają czasem kierowane do gorzelni. Susz ziemniaczany, wytwarzany w suszarniach rolniczych z przeznaczeniem na paszę, cechuje się następującym przeciętnym składem chemicznym [w % ] :

- węglowodany podlegające fermentacji do 65,0, włókno 3,7, białko 6,7-7,7, (łuszcz 0,2, substancje mineralne 5,5.

Wśrócl węglowodanów główną pozycję stanowią skrobia i dekstryny. Cukry występują w minimalnych ilościach, ponieważ w wyniku działania bardzo wysokiej temperatury, ulegają w procesie suszenia ziemniaków karmelizacji. Trwałość przechowalnicza suszu, wytwarzanego w suszarniach bębnowych jest niska, a uzysk alkoholu z podlegających teoretycznie fermentacji węglowodanów nie osiąga 62%. Spowodowane jest to obecnością

21

w produkcie związków karmelowych, negatywnie wpływających na drożdże. Wywar nadaje się do skarmiania zwierzętami przeżuwającymi.

Lepszą przydatnością dla gorzelnictwa cechują się płatki ziemniaczane (paszowe i kon­sumpcyjne). Składem chemicznym zbliżone są do suszu ziemniaczanego, ale zawierają o około 1 /3 mniej włókna i prawie całkowicie wolne są od produktów karmelizacji. Surowiec ten, jeśli zawiera nie więcej niż 1 4 % wody, dobrze przechowuje się. Przechowywany w magazynach luzem przy przerzucaniu pyli, co jest zjawiskiem bardzo niebezpiecznym, ponieważ pył skrobiowy stanowi substancję wybuchową. W magazynach płatków instalacja elektryczna powinna więc być bardzo starannie wykonana i hermetyczna - przyczyną wybuchu pyłów skrobiowych najczęściej bywa iskrzenie.

Ze 100 kg płatków ziemniaczanych uzyskuje się 35-39 d m 3 alkoholu, a wywar stanowi bardzo dobry komponent dawek pokarmowych dla zwierząt gospodarskich.

3.3.11. Kasztany

W latach szczególnego niedoboru surowców do produkcji alkoholu, co miało miejsce w czasie minionej wojny i bezpośrednio po niej pewne ilości alkoholu wytwarzano z kasztanów. Świeże kasztany zawierają aż 46-53% wody, ale zasobne są również w skrobię. Jej zawartość w świeżych, mokrych kasztanach wynosi 23 do 45%, co stwarza możliwość uzyskania ze 100 kg do 27 d m 3 spirytusu. Po wysuszeniu kasztany mogą być długo przechowywane, a w miarę ubytku z nich wody rośnie potencjalna wydajność z nich alkoholu.

Kasztany nie powinny być przetwarzane w gorzelni jako monosurowiec zaciery z nich sporządzane powinny być mieszane przed fermentacją z zacierami z konwencjonalnych surowców skrobiowych.

3.4. Surowce zawierające inulinę

W polskich gorzelniach rolniczych spośród surowców, zawierających inulinę przerabia się tylko dwie rośliny: topinambur i cykorię.

3 .4.1. T o p i n a m b u r

W latach powojennych, kiedy nie była jeszcze opanowana walka ze stonką ziemniaczaną, roślinie tej rokowano zastąpienie ziemniaka w produkcji spirytusu w Polsce. Topinambur nie jest atakowany przez stonkę, a kłącza jego są odporne na mróz, co pozwala dokonywać ich zbioru nie tylko jesienią, ale również po rozmarznięciu ziemi •- wiosną. W bulwach topinamburu znajduje się przeciętnie od 13 do 17% inuliny. Zawartość innych składników jest podobna jak w ziemniakach, z tą różnicą, że kilkakrotnie większa jest zawartość błonnika (do 10,8%).

Inulina, zawarta w topinamburze, łatwo ulega hydrolizie, szczególnie w wyższej tem­peraturze. Dlatego obróbkę termiczną tego surowca prowadzić należy bardzo ostrożnie

uwalniana z inuliny fruktoza jest cukrem wysoce podatnym na karmelizację, a produkty tego procesu nie ulegają fermentacji.

Ze 100 kg topinamburu uzyskuje się od 7 do 9 dm 3 alkoholu. Wywar może być skarmiany, ale cechuje się wartością paszową znacznie mniejszą niż wywar z surowców konwencjonal­nych.

3.4.2. C y k o r i a

Roślina ta uprawiana jest w kraju przede wszystkim jako surowiec do produkcji namiastek kawowych. Do gorzelni trafiają tylko sporadycznie drobne ilości korzenia tej rośliny w stanie świeżym o zawartości wody około 7 5 % lub wysuszonym, t j . o zawartości wody około 7 1 5%. W świeżym korzeniu cykorii zawartość inuliny wynosi od 14 do 20%, a w wysuszo-

22

nym 45 do 6 8 % . Wydajność spirytusu ze 100 kg świeżych korzeni cykorii wynosi od 7 do 11 d m \ a z suchych nawet ponad 30 dnr\ Wytwórnie namiastek kawowych oferują często gorzelniom tzw. ogonki cykorii, czyli dolne, najcieńsze części korzeni, w stanie świeżym, bardzo mokre na skutek nasiąknięcia wodą w czasie mycia. Ponieważ w dolnych częściach korzeni z natury znajduje się znacznie mniej inuliny niż w częściach środkowej i górnej, a ta niewielka ilość ulega jeszcze wyługowaniu w procesie mycia, w masie trafiającej do gorzelni zawartość inuliny jest mała. Opłacalność przerobu tego surowca na spirytus należy więc obliczyć przed ewentualnym przyjęciem go do gorzelni. Może się bowiem okazać, że nawet przy nieodpłatnym uzyskaniu tego surowca przerób na spirytus jest nieopłacalny. Podstawą Obliczeń powinna być analiza laboratoryjna. Korzonki cykorii nie mogą być przechowywane, ponieważ łatwo ulegaj;] psuciu!

Wywar z cykorii jest nieszkodliwy dla zwierząt, ale jego wartość paszowa jest bardzo niewielka.

3.5, Surowce zawierające cukier

Rola gospodarcza gorzelni rolniczych polega na przetwarzaniu na alkohol i wywar nadwyżek skrobiowych płodów rolnych w miejscu ich powstawania lub niedalekiej odległości od tego miejsca. Umożliwia to ograniczenie kosztów transportu z reguły wysoko uwodnionych surowców i wywożenie z gorzelni produktu wysokoskoncentrowanego, tj. spirytusu, oraz wzbogacania bazy paszowej gospodarstw, zaopatrujących gorzelnie w suro­wiec o wartość pokarmową wywaru. Skarmianie go daje ewidentne korzyści w produkcji zwierzęcej, a ponadto przyczynia się do intensyfikacji produkcji roślinnej w zapleczu rolnym gorzelni, ponieważ praktycznie cala frakcja mineralna, przetwarzanych w gorzelni surowców wraca poprzez obornik do gleby, z której w postaci surowca została pobrana. Tak więc gorzelnia rolnicza, przetwarzająca surowce skrobiowe, stymuluje rozwój obu działów gospodarki rolnej: produkcji zwierzęcej i produkcji roślinnej, a dodatkowo przynosi materiał -

dochody ze sprzedaży spirytusu. ii podstawowy cel funkcjonowania gorzelni rolniczej zostaje naruszony w przypadku

wlenia gorzelni na produkcję spirytusu z surowców zawierających cukier, a dostar­czanych z innych zakładów przemysłu spożywczego (np. melasy). Wywar, pozostający po

• : ni i takich surowców na spirytus najczęściej nie nadaje się do żywienia zwierząt, a wi i awia bazy paszowej, a także nie stymuluje produkcji roślinnej wywożony na

jako bezużyteczny odpad c/y ni je nieużytkami, a więc powoduje zmniejszenie areału pól uprawnych przy gorzelni. Zanieczyszcza też środowisko.

Produkty zawierające cukier, a pochodzące z przemysłowego przetwarzania różnych surowców pochodzenia rolniczego, powinny być przetwarzane w gorzelniach rolniczych tylko wyjątkowo, (oznaczy wtedy, gdy nie ma innych sposobów zagospodarowania ich, a nie przetworzenie w gorzelni spowodowałoby ich zepsucie lub zniszczenie.

Nieco inaczej przedstawia się problem celowości przetwarzania w gorzelniach nadwyżek buraków cukrowych, owoców i niektórych warzyw. Do czasu zorganizowania w przemys­kich pokrewnych mocy produkcyjnych, umożliwiających pełne zagospodarowanie ich we właściwych kierunkach, płody te należy traktować jako naturalne surowce gorzeinicze,

3 .5.1. Buraki c u k r o w e

W latach powojennych bywały kampanie, w czasie których do gorzelni rolniczych znaczne ilości buraków cukrowych, stanowiących nadwyżkę surowcową prze-

;lu cukrowniczego. Skład chemiczny buraków kierowanych do gorzelni najeżę: wynosił fw ",

1 2,0-16,0, rafinoza i cukier inwerli 0,3,

okno 1,2,

23

- białko 1,2, - substancje mineralne 0,7.

Poza tym w korzeniu buraka znajdują się hemicelulozy, pektyny i saponiny, których obecność w znacznym stopniu utrudnia przerób masy buraczanej w gorzelni rolniczej. Na uwagę zasługuje fakt, iż mimo że zawarte w burakach związki azotu i fosforu ilościowo pokrywają zapotrzebowanie drożdży, stosowanych do fermentacji zacierów buracza­nych, to jednak ze względu na ich małą dostępność zaciery muszą być wzbogacane w sole tych pierwiastków.

Buraki dostarczane do gorzelni powinny być dokładnie oczyszczone z ziemi i ogłowione. Pozostawione na burakach, przeznaczonych do okresowego przechowywania, nawet śladowe ilości liści w krótkim czasie stają się zaczątkiem procesów gnilnych, obejmujących szybko całą masę korzeni. Zdrowe i czyste buraki należy przechowywać w pryzmach o wysokości do 1,5 m i szerokości dostosowanej do warunków gorzelni. Pryzmy formować należy na gruncie wyrównanym i posypanym kredą lub spryskanym mlekiem wapiennym. Boki pryzm należy okryć słomą i obsypać cienką warstwą ziemi. Wierzch przykryć matą słomianą tylko w przypadku spadku temperatury otoczenia poniżej — 5°C.

Buraki silnie zanieczyszczone ziemią, źle ogłowione, nadmarznięte należy przechowywać oddzielnie w pryzmach o podstawie nie szerszej niż 2-3 metry. Te w pierwszej kolejności należy pobierać do produkcji, kierując się zasadą „przecinania" pryzm w miejscach nasilonego psucia się surowca.

W czasie przechowywania korzenie buraka cukrowego intensywnie oddychają. Procesowi temu towarzyszy ubytek masy organicznej, wynoszący 0,05% na dobę i ubytek cukru 0,035% w stosunku do masy buraków na dobę. Nie należy więc przechowywać buraków przy gorzelniach dłużej niż 50 60 dni, licząc od czasu ich wykopania. Ze 100 kg buraków uzyskuje się przeciętnie około 8-9 d m 3 spirytusu o stosunkowo wysokiej zawartości alkoholu metylowego. Wywar z przerobu całej masy korzeni buraka cukrowego może być wkom­ponowywany do dawek pokarmowych dla zwierząt przeżuwających. Cechuje się jednak wartością pokarmową znacznie mniejszą niż wywar ziemniaczany, a tym bardziej zbożowy.

W niektórych krajach o dużej produkcji buraków cukrowych, np. we Francji, surowiec ten przetwarza się w gorzelniach w postaci soku dyfuzyjnego. W takim przypadku uzyskuje się spirytus praktycznie wolny od alkoholu metylowego, ale wywar nie nadający się na paszę. Dlatego w Polsce preferuje się przerób całych korzeni buraka.

3.5.2. Burak i Poły Past

Przez kilkanaście lat rozpowszechniano w Polsce uprawę buraków półcukrowych o na­zwie Poły-Past. Różnią się one od buraków cukrowych mniejszą o 6-10% zawartością suchej masy i mniejszą zawartością cukru, która wynosi 8-14%. Jako surowiec o mniejszej zawartości cukru przechowują się trudniej od buraka cukrowego, a więc w czasie krótszym niż buraki cukrowe powinny być przerobione na alkohol.

Przetwarzanie w gorzelni buraków Poly-Past odbywa się według technologii stosowanej przy przerobie buraków cukrowych.

Wydajność alkoholu wynosi od 4,5 do 8,0 d m 3 ze 1 00 kg, a wywar ma wartość podobną do wartości wywaru z buraków cukrowych.

3.5.3. Melasa

Polskie przepisy dopuszczają dodawanie pewnej ilości melasy do niektórych surowców skrobiowych, przetwarzanych na spirytus. Ilość ta jest ograniczona, warunkowana utrzyma­niem paszowej wartości wywaru na poziomie umożliwiającym stosowanie go w żywieniu przeżuwaczy, z efektami nie odbiegającymi od uzyskiwanych przy skarmianiu wywaru, uzyskiwanego w wyniku przerobu konwencjonalnych surowców skrobiowych. Melasy nie wolno dodawać do zacierów zbożowych oraz przy produkcji spirytusu, przeznaczonego do wytwarzania wódek wysokogatunkowych.

24

Przeciętny skład melas buraczanych, pochodzących z polskich c u k r o w n i jest następujący:

sucha masa 81,5%, - sacharoza 50,0%,

b iałko*' 12,5%, substancje mineralne 8,0%.

W grupie substancj i mineralnych ponad p o ł o w ę stanowią sole potasu, decydujące o ograniczonej przydatności melasy i w y w a r u melasowego jako paszy. Duża zawartość w melasie suchej masy, a w tym c u k r ó w i substancj i mineralnych, umożl iwia bezpieczne przechowywanie tego surowca. Warunkiem jest jednak niedopuszczanie nawet do miejs­c o w e g o rozcieńczania melasy wodą, co często zdarza się przy rozładunku cystern w gorzelni; dla ułatwienia opróżniania z b i o r n i k ó w t ransportowych w praktyce d o p r o w a d z a się do n ich parę, której skropl iny rozcieńczają melasę. Również przy pobieraniu melasy do p r o d u k c j i w p r o w a d z a się często do zbiornika magazynowego parę, a p o n i e w a ż czynność tę powtarza się wie lokrotn ie melasa tak dalece rozcieńcza się, że obniżone jej ciśnienie osmolyczne nie cl woni cieczy przed rozwojem w niej mikrof lory. Melasa zaczyna wręc samorzutnie fermentować. Najczęściej jest to fermentacja bakteryjna, p o w o d u j ą c a przetwarzanie c u k r ó w na kwasy ( g ł ó w n i e m l e k o w y ) . Spada zatem pH roztworu i ciśnienie osmotyczne środowiska. Fermontacja obejmuje coraz głębsze warstwy surowca i z czasem może d o p r o w a d z i ć do pełnego jego zepsucia. Z jawisko takie wystąpić może także przy p r z e c h o w y w a n i u melasy uprzednio nie rozcieńczonej, jeżeli magazynowana jest ona w o t w a r t y c h , źle zadaszonych zbiornikach. Wierzchnie w a r s t w y melasy rozcieńczane są w takich przypadkach wodą z o p a d ó w atmosferycznych. Spada zatem w lej części surowca ciśnienie osmotyczne, a duży kontakt z powietrzem sprzyja ingerencj i mikrof lory. Bakterie rozwi jając się przetwarzają cukry na kwasy (spadek ciśnienia osmolycznego), co sprzyja r o z w o j o w i ich w coraz głębszych w a r s t w a c l i m a g a z y n o w a n e g o surowca.

W przypadku stwierdzenia samorzutnej fermentacji melasy, nie należy neutral izować w y t w o r z o n y c h k w a s ó w ( n p . dodatk iem w a p n a ) . Zabieg taki, p o w o d u j ą c wzrost pH roztworu, sprzyja intensyfikacji niepożądanej fermentacji. Jej ograniczenie, a nawet pełne zahamowanie, może być d o k o n a n e formaliną. NB 1 t melasy należy przeznaczyć mniej niż 0,5 cl nr' formaliny trzeba w p r o w a d z i ć ją do fermentującej cieczy i dobrze wymieszać. Jeśli proces fermentacji jesl zaawansowany i melasa charakteryzuje sio pH poniżej 5,0, to pro

tacji łatwiej jesl zahamować kwasem siarkowym. Po rozcieńczeniu kwasu wodą tosunku 1 : 4 należy w p r o w a d z i ć do melasy laką jego ilość, aby pH spadło do o k o ł o 3,0.

W skrajnych przypadkach można zastosować ląeżnie Formalinę i kwas siarkowy. Dodatek pH melasy) musi być uwzględniony w czasie wprowadzania melasy do

•sn produkcyjnego. W celu uniknięcia opisanych negatywnych zjawisk melasę należy pi zachowywać w stanie

nie rozcieńczonym. Pobieranie jej z c u k r o w n i , jak również roz ładowywanie cystern, p o w i n n o być \e przeponowym ogrzaniem parą miejsca, z którego melasa ma być pobierana. Przy niezbyt niskiej temperaturze otoczenia można uniknąć ogrzewania, jeśli do przesyłania

isy stosuje się specjalne pompy, przeznaczone do cieczy gęstych. Melasa może być magazynowana wyłącznie w naczyniach m e t a l o w y c h . Nie nadają się do

i < elu kadzie drewniane, murowane ani betonowe, nawet z t z w . wypalaną powierzchnią iwnęlrzną Z naczyń takich melasa wycieka! Gęstość melasy wynos i 1,4 k g / d m 3 . Wartość tę należy uwzględniać przy dozow

ściowym melasy i rozliczaniu w a g o w y m . Wydajność spirytusu / polskich melas wynos i powyżej . e > ;

: n icorr [orzalnii wa rolnii n • ński 25

3.5.4. Jabłka

W latach dużych urodzajów jabłek spore ich ilości kierowane są do przerobu na spirytus. Rekordową ilość, bo ponad 700 tys. t jabłek przetworzono w gorzelniach rolniczych w kampanii 1982/1983.

Jabłka niedojrzale, a także odmiany bardzo wczesne, cechują się małą przydatnością dla przemysłu gorzelniczego, ponieważ zawierają poniżej 7% cukrów, a wydajność z nich wynosi nierzadko mniej niż 3,5 d m 3 ze 100 kg. Jabłka odmian późniejszych są bardziej zasobne w cukry, a uzyskiwana z nich wydajność wynosi nawet do 6,0 d m 3 ze 100 kg.

Ze względu na brak przy gorzelniach warunków poprawnego przechowywania owoców dostawy ich do zakładu powinny być regulowane terminowymi harmonogramami.

Przetwarzanie na alkohol odbywa się w polskich gorzelniach rolniczych najczęściej metodą wstępnej termicznej obróbki jabłek w parniku. Uzyskuje się według takiej technologii surówkę przeznaczoną, po rektyfikacji, do produkcji wódek czystych. Stosuje się niekiedy także fermentację surowej miazgi owocowej. Uzyskany z takiego procesu spirytus wykorzys­tuje się do wytwarzania gatunkowych wódek owocowych.

Wywar z obu technologii nie stanowi dobrej paszy i do żywienia zwierząt raczej nie powinien być kierowany.

3.5.5. Ś l i w k i

Podobnie jak jabłka, śliwki stanowią okresowo surowiec dla gorzelni rolniczych, zlokalizo­wanych w rejonach sadowniczych. Uzyskiwany z nich spirytus, najczęściej metodą uwzględniającą obróbkę termiczną surowca w parniku, po oczyszczeniu w rektyfikacjach, używany j e s t d o produkcji wódek czystych.

Przez kilka lat produkowano w Polsce, według specjalnej technologii i przy zachowaniu wymagań religii żydowskiej tzw. śliwowicę paschalną, zwaną popularnie pejsachówką. W jednym z zakładów od 1972 r. wytwarzana jest śliwowica o mocy 70°, znajdująca się w powszechnym obrocie - poza nadzorem rabinatu.

Na spirytus przetwarza się najczęściej śliwki z grupy odmianowej węgierka. Zawierają one od 8,5 do 1 5,5% cukrów, w tym głównie cukier inwertowany. Im później owoce zbierane są z drzew, tym więcej zawierają suchej masy i cukrów, a mniej kwasów. Tym gorzej jednak przechowują się. Nie należy więc gromadzić przy gorzelniacłi zapasów tego surowca większych niż na okres 2-3 dni.

Ze 100 kg śliwek uzyskuje się średnio 4,5-5,5 dm* spirytusu. Wywar nie powinien być używany do celów paszowych.

3.5.6. H y d r o l

Przy produkcji glukozy z hydrolizatów skrobiowych jako produkt uboczny pozostaje gęsta, lepka ciecz o nazwie hydrol. Ze względu na dużą zawartość w nim cukrów, podlegających fermentacji, hydrol stanowi cenny dodatek do zacierów, sporządzanych z surowców skrobiowych, a więc tych, do których stosuje się preparaty scukrzające (słód lub enzymy pochodzenia mikrobiologicznego). W hydrolu zawsze znajduje się pewna ilość enzymów amylolitycznych, co pozwala zmniejszyć ich dawki, stosowane do hydrolizy skrobi, zawartej w surowcu podstawowym.

W suchej masie hydrolu, wynoszącej 65 75% zawartość podstawowych składników wynosi średnio:

glukoza 53,5%, maltoza 25,0%, węglowodany niefermentujące 10,0%.

Cukry zawarte w hydrolu łatwo ulegają fermentacji, a uzyskiwana z nich wydajność spirytusu wynosi średnio około 38 dm 3 w przeliczeniu na 100 kg hydrolu.

26

3.5.7. Odpady p r z e m y s ł u o w o c o w o - w a r z y w n e g o

W tej grupie potencjalnych surowców gorzelniczych najpoważniejszą pozycję stanowią wytłoki jabłkowe, pozostające jako odpad przy produkcji moszczów, przeznaczonych do wyrobu win lub soków pitnych. Wytłoki zawierają średnio 25,0-28,0% suchej masy i 7,0-8,0% podlegających fermentacji cukrów. Mogą więc stanowić surowiec uzupełniający przy produkcji spirytusu z innych, pełnowartościowych płodów rolnych. Podlegają one jednak łatwo i szybko samorzutnej fermentacji, w wyniku której cukry zostają przekształcone w różne metabolity, w tym głównie kwas mlekowy i alkohol. Dlatego wytłoki owocowe przyjmowane przez gorzelnie nie powinny być magazynowane (przechowywane), lecz kierowane do gorzelniczego procesu technologicznego bezpośrednio po ich powstaniu.

Ze 100 kg wytłoków jabłkowych uzyskać można do 4,5 d m 3 spirytusu. Jeśli dodatek wytłoków do zacierów nie jest duży wywar z takiej kombinowanej produkcji może być przeznaczony do żywienia bydła.

3.5.8. P r z e t w o r y o w o c o w o - w a r z y w n e w y c o f a n e z o b r o t u

Gorzelnie rolnicze niekiedy stają wobec konieczności przetwarzania na spirytus gotowych wyrobów przemysłu owocowego. Są to produkty przeterminowane lub wyprodukowane niezgodnie z obowiązującymi przepisami, wobec czego przedwcześnie psują się. W obu przypadkach nie mogą być przeznaczone do konsumpcji. Najczęściej trafiają do gorzelni:

K o m p o t y . W poprawnie wyprodukowanych kompotach zawartość cukru powinna wynosić 16-22%. Do gorzelni kierowane są w stanie częściowego zepsucia, kiedy zawartość cukru odbiega od podanych normatywów. Odchylenia między faktyczną a deklarowaną zawartością cukru mogą być bardzo różne. Dlatego przed przyjęciem do gorzelni i ustaleniem ceny za taki surowiec powinna być w nim oznaczona laboratoryjnie zawartość tego podstawowego składnika.

Kompoty dostarczane są do gorzelni najczęściej w małych opakowaniach jednostkowych. Przy negocjacjach handlowych, zmierzających do ustalenia ceny za kompoty należy uwzględniać ten fakt, ponieważ rozładunek opakowań jest pracochłonny i ma istotny wpływ

^stateczną kalkulację kosztów produkcji. Wydajność alkoholu z kompotów jest bardzo iia się w granicach od 5 do 9 dm 3 ze 100 dm 3 .

D ż e m y i m a r m o l a d y . Produkty te trafiają do gorzelni rolniczych tylko w stanie niepełnej wartości (spleśniałe, przeterminowane). Ponieważ na rynku znajdują się wyroby

i rodzaju o różnej zawartości cukru (tzw. niskocukrowe i wysokocukrowe), a zawartość ta w partii kierowanej do gorzelni jesl najczęściej znacznie obniżona, opłacalność przerobu

spirytus oparta musi być na rachunku, poprzedzonym analizą laboratoryjną surowca, przeprowadzoną w aspekcie wydajności alkoholu lub zawartości cukru. Rachunek ten, podobnie jak w przypadku kompotów, uwzględniać też musi wielkość opakowań jedno-

iwych. O w o c e s u s z o n e . Zdarza się, że gorzelnie otrzymują do przerobu suszone śliwki,

a nawet daktyle (!), wycofane z obrotu artykułami konsumpcyjnymi na skutek porażenia •noustrojami lub szkodnikami. Suszone śliwki zawierają najczęściej około 40% cukrów,

a daktyle 41-47%. Przy prognozowaniu wydajności alkoholu z suszonych owoców należy uwzględniać dużą zawartość pestek w masie tych owoców. Stosunek miąższu owoców do pestek wynosi (wagowo) od 75:85 do 25:15. Suszone owoce stanowią dobry surowiec do produkcji spirytusu przeznaczonego, po rektyfikacji, do produkcji wódek, a także do wytwarzania gatunkowych wódek owocowych.

•wnie inne, przetworzone przemysłowo owoce sporadycznie przeznaczane są do robienia na alkohol. W gorzelniach polskich przetwarzano słodzone i nieslodzone stwory z bananów, pomarańczy, mandarynek, a także bardziej unikalnych owoców.

Z reguły uzyskiwano z nich dużą wydajność alkoholu o dobrej jakości. Surowce takie muszą poddane wstępnej analizie laboratoryjnej nie tylko pod kątem możliwej do uzyskania

wydajności alkoholu, lecz także ich czystości biologicznej.

27

3.5.9. W a r z y w a

W latach powojennych w polskich gorzelniach rolniczych przetwarzano na spirytus najczęściej następujące warzywa:

C e b u l a , W latach ograniczonego eksportu tej rośliny podejmowano decyzje prze­twarzania jej na spirytus. Ze względu na specyficzny zapach cebuli, spowodowany zawartoś­cią w niej eterycznego, a więc lotnego olejku, spirytus z cebuli nadaje się wyłącznie do celów technicznych. Cena takiego spirytusu jest niższa od ceny spirytusu przeznaczonego do celów konsumpcyjnych, co należy uwzględniać w kalkulacji kosztów produkcji i sprzedaży spirytusu. Zawartość cukrów podlegających fermentacji w cebuli waha się w granicach 8,0-12,5%, a uzyskiwana wydajność spirytusu ze 100 kg tego surowca osiągana w praktyce wynosi do 5,2 d m 3 . Wywar do celów paszowych nie nadaje się.

C h r z a n . Przy okresowym zmniejszonym popycie na korzenie tej rośliny, uprawianej w dużej skali w północnych rejonach kraju, zachodzi konieczność przetworzenia jej na spirytus. Podobnie jak w przypadku cebuli z chrzanu uzyskuje się spirytus wyłącznie przemysłowy i wywar nie kwalifikujący się do rolniczego wykorzystania. Zawartość cukrów w korzeniach chrzanu zawiera się w granicach 1 0,4-16,3%, co umożliwia uzyskiwanie ze 100 kg korzeni nawet ponad 9 d m 3 spirytusu *\

M a r c h e w . Na spirytus próbowano przetwarzać marchew jadalną, a także pastewną. Pierwsza zawiera średnio około 6,5% cukru, a druga tylko 2%. W żadnym przypadku nieopłacalna jest więc produkcja spirytusu z marchwi pastewnej i wątpliwie opłacalna z marchwi konsumpcyjnej.

B u r a k i ć w i k ł o w e . Przy właściwie ustawionych cenach przetwarzanie korzeni tej rośliny jest nieopłacalne, mimo że zawartość cukru w masie tego surowca wynosi około 7,5%.

D y n i a . W ciągu wielu lat prowadzono w Polsce hodowlane i genetyczne prace nad wyprodukowaniem nowych, wysokocukrowych odmian dyni, przydatnych w różnych gałęziach przetwórstwa rolniczego, w tym także w gorzelnictwie rolniczym. Uzyskano odmiany, które w doświadczalnych próbach fermentacyjnych - prowadzonych w skali przemysłowej przez byłe CentraJne Laboratorium Przemyślu Rolnego okazały się dosko­nałym surowcem gorzelniczym. Wydajność alkoholu uzyskiwana w tych próbach wynosiła do 8 d m 3 ze 100 kg, a zawartość węglowodanów, podlegających fermentacji (cukry i skrobia) w świeżo zebranych owocach dyni, wynosiła 17% i więcej. Również plony dyni (np. odmiany Maxima) były duże do 8,5 t/ha.

Uprawa dyni nie jest rozpowszechniona, ponieważ plony owoców nie są „wierne", co oznacza, że pozytywne cechy nowych odmian nie są dotychczas ustabilizowane.

3.6. SUROWCE ZAWIERAJĄCE ALKOHOL

Tę grupę potencjalnych surowców gorzelniczych stanowią przede wszystkim: - gęstwa drożdżowa z browarów,

osady drożdżowe z winiarni, nie nadające się do konsumpcji (zepsute) wino.

Do grupy tej można też zaliczyć surowce zawierające jednocześnie alkohol i cukier, jak np. sfermentowane pulpy i soki owocowe, kompoty itp.

Wszystkie wymienione surowce, zawierające cukier i alkohol lub wyłącznie alkohol, są nietrwałe. Nie powinny być więc przechowywane w gorzelni, lecz wprowadzane do procesu technologicznego bezpośrednio po przyjęciu do gorzelni.

*' W czasie obróbki termicznej chrzanu (w parniku) większość nadających tej roślinie charakterystyczny zapach i smak olejków eterycznych oraz glukozyd sinigryna zostaje wydzielona i nie przeszkadza w procesie produkcj i spirytusu.

28

Produkcja spirytusu z s u r o w c ó w zawierających wyłącznie a lkohol sprowadza się praktycz­nie do wydzielonia go z cieczy w aparacie o d p ę d o w y m . Cel len moźnn osiągnąć w p r o w a d z a ­jąc do aparatu ciecz a lkoholową po wymieszaniu w s t ę p n y m z o d f e r m e n t o w a n y m zacierem lub pomijając tę czynność. W pierwszym przypadku wyraźnie zmniejsza się gorzki posmak w y w a r u z gęstwy drożdżowej, który mimo iż cechuje się dużą wartością paszową, n iechętnie pobierany jest przez zwierzęta. To samo dotyczy w y w a r u z d r o ż d ż o w y c h o s a d ó w w i n i a r s k i c h . Przy destylacj i w i n uzyskuje się natomiast w y w a r nieprzydatny paszowo. Podejmując decyzję o produkcj i spirytusu z s u r o w c ó w zawierających a lkohol i cukier trzeba z d e c y d o w a ć się na stratę jednego z tych składników i albo odzyskiwać a lkohol już znajdujący się w produkcie, tracąc w ę g l o w o d a n y (będą wykorzystane przez zwierzęta ż y w i o n e w y w a r e m ) , a lbo stracić a l k o h o l , a spirytus wytwarzać przez fermentację znajdującego się w s u r o w c u c u k r u . Wybór musi być oparty na rachunku ekonomicznym, przeprowadzonym na podstawie laboratoryjnej analizy, w y k o n a n e j przez specjalistyczne laboratorium. Z w y m i e n i o n y c h s u r o w c ó w uzyskuje się bardzo zróżnicowaną ilość alkoholu. Czasem w y n o s i ona nawet 12 drrr\ a w innych przypadkach tylko 1,5 dur 1 ze 100 ktj.

4. Surowce i materiały pomocnicze

Omówione w rozdziale 3 surowce gorzelnicze stanowią w warunkach polskich źródło uzysku nlkoholu i dlatego nazywane są surowcami głównymi lub podstawowymi. W procesie technologicznym przetwarzania większości z nich na alkohol niezbędne jest stosowanie s u r o w c ó w i materiałów pomocniczych. Wymienione poniżej poza wodą i węglem - stosowane są selektywnie m.in. w zależności od lypu i jakości przetwarzanego surowca podstawowego.

4.1. SŁÓD

U r n o w y m składnikiem g ł ó w n y c h s u r o w c ó w , przetwarzanych w gorzelniach r o l ­niczych na spiryius, jest skrobia. Po wydzieleniu z komórek rośl innych (metodą termiczną lub mechaniczną) skrobia przez drożdże - a ściślej przez enzymy w n ich zawarte - może być

t w o r z o n a na a lkohol . Dokonać się to może tylko po uprzednim przekształceniu skrobi w cukry. Tę „ p r z e m i a n ę " nazywa się procesem hydrolizy, ponieważ zawsze o d b y w a się w środowisku w o d n y m , a cząsteczki w o d y biorą bezpośredni udział w procesie.

Hydrolizę, czyli scukrzanie skrobi, w gorzelniach ro ln iczych prowadzić można różnymi metodami. Najpopularniejszą do niedawna była metoda polegająca na s tosowaniu s ł o d u .

Słód jest (o, w sztucznie stworzonych warunkach, skiełkowano ziarno zboża; najczęściej jęczmienia, czasom owsa, żyta lub prosa, a w ostatnich latach lakże pszenżyta. W w y n i k u s łodowania w z d r o w y m , kiełkującym ziarnic następuje aktywizacja zawartych w nim e n z y m ó w z grupy hydrolaz, a lakże synteza n o w y c h cząsteczek tychże e n z y m ó w . Najważ­niejszymi z gorzelniczego punktu widzenia są enzymy amylol i tyczne: alfa-amylaza, czyli enzym rozpuszczający skrobię i beta-amylaza, enzym cukrujący, t j . doprowadzający znaczną część skrnli i do d w u c u k r u maltozy. Im większa jesi zawartość i a k t y w n o ś ć enzymów amylol i lycznych, tym słód jest bardziej wartośc iowy dla gorzelni i tym mniej użyć go trzeba do

tatecznego scukrzenia skrobi.

W czasie słodowania ziarna gromadzą się w nim również inne enzymy, a wśród nich enzymy Polityczne, tj- rozkładające białka i peptydy. -Jakkolwiek zawartość ich w slodzij

niewielka, to jednak odgrywają one pozytywną rolę w procesie gorzelniczym, ponieważ czynią • uszczalnymi, a więc przyswajalnymi przez drożdże, w s p o m n i a n e związki azotowe. Te zaś

do p r a w i d ł o w e g o funkcjonowania drożdży są niezbędne. Poza tym enzymy proteolityczne rozkładają jeden z peptydów, który jest inhibitorom enzymów amylol i tycznych.

i ! rozpoczęciem kampani i w gorzelniczym magazynie p o w i n n o być zgromadzone

29

ziarno na słód w ilości pokrywającej potrzeby calej kampanii. Jeśli jest to niemożliwe, należy starać się, aby ziarno pochodziło z jednego źródła i było zmieniane jak najrzadziej: każda partia zboża wymaga innego technologicznego traktowania (a to musi być określone empirycznie) w celu uzyskania słodu o dużej wartości enzymatycznej. Orientacyjnie liczyć można, że ze 100 kg zboża uzyskuje się 140 kg słodu, a do scukrzenia 100 kg skrobi, zawartej w surowcu podstawowym, zużywa się około 12 kg słodu. Zboże przeznaczone do słodowania powinno charakteryzować się następującymi cechami: - zdolność kiełkowania nie mniejsza niż 95%, - energia kiełkowania nie mniejsza niż 80%, - zawartość zanieczyszczeń nie więcej niż 5%, - zawartość wody 12-15%.

Terminem zdolność kiełkowania określa się procentową liczbę ziarn, które w określonych warunkach kiełkują po 4 dobach, a terminem energia kiełkowania liczbcziarn kiełkujących po 2 dobach. Zboże na słód musi więc być pełnowartościowe. Stanowi to jeden z pod­stawowych, często niedocenianych warunków poprawnej, wydajnej technologii. Z ziarna niepelnowartościowego nie można uzyskać dobrego, wysoko wartościowego słodu, co powoduje, że zmniejsza się wydajność spirytusu z przetwarzanej skrobi, nawet w przypadku stosowania zwiększonych dawek słodu.

4.2. PREPARATY AMYLOUTYCZNE POCHODZENIA MIKROBIOLOGICZNEGO

W ostatnich latach słód - j a k o środek hydrolizujący skrobię do podlegających fermentacji alkoholowej cukrów - z powodzeniem zastępowany jest preparatami wytwarzanymi poza gorzelniami, metodą hodowli wybranych szczepów grzybów (pleśni) oraz bakterii. Mikroor­ganizmy te, rozwijając się na sztucznie zestawionych pożywkach stałych lub ciekłych, wydzielają do podłoża enzymy amylolityczne, a mianowicie: alfa-amylazę, t j . enzym rozpuszczający skrobię, i glukoamylazę, t j . enzym, rozkładający rozpuszczoną skrobię do cukru prostego glukozy. Hydroliza, w przypadku stosowania enzymów, pochodzenia mikrobiologicznego jest zatem głębsza niż przy scukrzaniu słodem, przy użyciu którego skrobia jest rozkładana tylko do dwucukru maltozy. Enzymy amylolityczne, pochodzenia mikrobiologicznego, znajdują się w handlu w postaci preparatów stałych lub ciekłych. Koncentracja w nich enzymów jest z reguły znacznie większa niż w słodzie, co pozwala operować dużo mniejszymi ich masami niż ma to miejsce przy posługiwaniu się słodem. Więks/a jotit lak/o efektywność procesu hydroli/y, ponieważ łatwiejszo jusl operowaniu preparatami (mniejsze objętości) i dostosowywanie ich ilości do potrzeb technologii. Każdy preparat jest ściśle atestowany pod względem jego enzymatycznej aktywności, co pozwala racjonalnie, a przy tym ekonomicznie nim dysponować. Niewątpliwa wyższość preparatów enzymatycznych nad słodem spowodowała, że coraz więcej gorzelni wycofuje się z produkcji słodu i przestawia technologię na nowoczesną, opartą na stosowaniu jako źródła enzymów

preparatów amylolitycznych, wytwarzanych metodami mikrobiologicznymi. W Polsce wytwarza się, w skali przemysłowej, dwa preparaty zawierające alfa-amylazę

i jeden, zawierający glukoamylazę. Pierwszy, o handlowej nazwie Amylopol, produkowany jest metodą hodowli określonego szczepu grzyba (pleśni), a drugi, o nazwie handlowej Amylogal metodą hodowli odpowiedniego szczepu bakterii; w stosunku do Amylopolu Amylogal cechuje się większą aktywnością i termostabilnością. Glukoamylaza produkowana jest metodą bakteryjną.

Polska produkcja amylolitycznych preparatów gorzelniczych nie zaspokaja w dużym stopniu potrzeb przemysłu gorzelniczego. Stąd na rynku polskim znajdują się preparaty importowane, głównie wytwarzane przez duńską firmę NOVO-NORDISK. Ich dobra jakość a także fakt, iż przy stosowaniu ich uzyskuje się większą wydajność alkoholu z przetwarzanej skrobi decydują, że preparaty te skutecznie wypierają z naszego gorzelnictwa słód.

30

31

osób postronnych, chłodnym, w naczyniach o ciemnych ścianach. Jeśli przechowywana ma być w balonach z białego szkła, to należy przykryć je papą, ciemnym papierem, folią lub tkaniną.

W a p n o c h l o r o w a n e znajduje zastosowanie w gorzelni jako środek dezynfekcyjny, do odkażania ziarna przeznaczonego na słód oraz do dezynfekcji posadzek i sanitariatów. Jest to substancja lotna, zawierająca 3 2 - 3 5 % aktywnego chloru, a zatem powinna być przechowywana w naczyniach szczelnie zamkniętych, w miejscach suchych, chłodnych.

S u p e r f o s f a t - stosowany bywa w gorzelniach w postaci wyciągu wodnego, jako dodatek do zacierów, sporządzanych z surowców ubogich w fosfor, pierwiastek niezbędny do życia i funkcjonowania drożdży gorzelniczych. Używać można superfosfat nawozowy pylisty lub granulowany, odpowiadający wymaganiom normy PN-73/C-87008. Wyciąg należy przygotować zalewając go około 10-krotnie większą ilością gorącej wody i przy okresowym mieszaniu zawiesinę utrzymać przez kilka godzin. Przed wprowadzeniem do cieczy gorzelniczej nie mieszać, aby uniknąć wlania osadu, w przeciwnym razie będzie on osiadać w rurociągach i na pólkach aparatu odpędowego, zmniejszając strefę gotowania.

S i a r c z a n a m o n u odgrywa w procesie gorzelniczym rolę podobną do spełnianej przez superfosfat, z tą różnicą, że jest dla drożdży źródłem azotu i siarki. Dodaje się go do zacierów ubogich w te składniki, w postaci roztworu wodnego w ilości od 500 do 1000 g na 1000 d m 3 zacieru. Siarczan amonu powinien odpowiadać normie na nawozy mineralne PN-72/C-87002 i nie powinien pochodzić z zakładów koksochemicznych. Produkt z tych zakładów zawiera bowiem wysoce niepożądany 3,4-benzopiren.

F o s f o r a n a m o n u - jest solą, zawierającą obydwa potrzebne drożdżom pierwiastki, t j . fosfor i azot. Stanowi więc pożywkę najwygodniejszą w operowaniu praktycznym: zamiast dwóch stosować można tylko jedną sól. Fosforan amonu powinien odpowiadać wymaga­niom normy PN-82/C-87025.

M o c z n i k może być stosowany w gorzelnictwie jako bardzo dobre źródło azotu, przyswajalnego przez drożdże. W odróżnieniu od siarczanu amonowego nie jest substancją fizjologicznie kwaśną, a zatem wprowadzanie go do zacierów nie powoduje w nich zmiany pH. Zawiera przy tym znacznie więcej azotu niż związki wymienione wyżej. Dopuszcza się używanie mocznika nawozowego, granulowanego wg PN-75/C-87011 lub krystalicznego wg PN-72/6026-55, w obu przypadkach o zawartości azotu 46%. Ponieważ mocznik jest preparatom wysoce hyc|roskopijnym# powinien on być przechowywany w pomieszczeniach bardzo suchych, w workach nieuszkodzonych, szczelnych. Zbrylenie mocznika, spowodo­wane jego zawilgoceniem, nie obniża jego wartości technologicznej, ale znacznie utrudnia jogo dozowanie

W o d a a m o n i a k a l n a może być z dobrym skutkiem stosowana w gorzelnictwie skrobiowym w przypadkach, gdy potrzebne jest oprócz wzbogacenia zacieru w azot, obniżenie jego kwasowości (podniesienie pH). Używa się wtedy techniczną wodę amonia­kalną, w której wg wymagań normy BN-75/601 5-01 zawartość amoniaku nie może być mniejsza niż 25%. W celu obniżenia kwasowości ogólnej 1000 dm 3 cieczy o 0,1 ° Delbriicka użyć trzeba około 340 d m 3 wody amoniakalnej. Woda amoniakalna znajduje też za­stosowanie w gorzelni rolniczej jako czynnik podwyższający wartość paszową wywaru lub pasz pełnodawkowych, sporządzanych przy gorzelniach z wykorzystaniem wywaru, ob­niżając kwasowość paszy wzbogaca ją jednocześnie w azot, skutecznie zastępujący białko w żywieniu zwierząt przeżuwających.

Wodę amoniakalną należy przechowywać w szczelnych naczyniacłi z zachowaniem warunków bezpieczeństwa, o których była mowa przy charakterystyce kwasu siarkowego i formaliny.

3 2

Ś r o d k i d o g a s z e n i a p i a n y . Przy przetwarzaniu w gorzelniach z iemniaków, pochodzących z pól bardzo intensywnie nawożonych głównie solami azotu i potasu, a także przy produkcj i spirytusu ze zbóż metodą pomijającą stosowanie termicznej obróbki surowca, zaciery w początkowej fazie fermentacji wykazywać mogą skłonność do pienienia. Zjawisko to czasem bywa tak intensywne, że powoduje wyciekanie zacierów z kadzi fermentacyjnych. Przeciwdziałanie procesowi fermentacji pienistej może być prowadzone różnymi metodami. Najczęściej jednak w praktyce stosuje się naturalne lub syntetyczne środki obniżające napięcie powierzchniowe cieczy. Należą do nich przede wszystkim produkty uboczne procesu rafinacji o le jów roślinnych i tłuszczów zwierzęcych. W Polsce jakość ich regulowana jest normą B N - 7 3 / 6 1 3 3 - 0 1 , w e d ł u g której zawartość w nich czynnych substancji, czyli k w a s ó w tłuszczowych nie może być mniejsza niż 9 6 % , a temperatura krzepnięcia wyższa niż 20°C. W handlu naturalne środki przeciwpienne występują p o d różnymi nazwami (np. oleina, porafinacyjne kwasy tłuszczowe i tp.). Różnią się między sobą konsystencją i barwą, co nie wiąże się z efektywnością ich działania. Preparaty te rozprowadza się na powierzchnie cieczy pieniących w niewielkich ilościach, najlepiej po wstępnym rozcieńczeniu np. roztworem melasy w stosunku 1:10. Jeszcze lepsze wynik i daje rozcieńczenie wodą amoniakalną w stosunku około 1 : 1 , a następnie melasą w stosunku około 1 : 1 0 .

Efektywność gaszenia piany za pomocą poraf inacyjnych k w a s ó w t łuszczowych można zwiększyć o 25 4 5 % , stosując wstępne ich emulgowanie. M e t o d a e m u l g o w a n i a o p r a c o w a ­ne) została przez Instytut Biotechnologi i Przemysłu Rolno-Spożywczego i w d r o ż o n a w przemyśle drożdżowym.

Na rynku polskim znajdują się także różne zagraniczne środki zmniejszające napięcie p o w i e r z c h n i o w e cieczy. Nie wszystkie z nich mogą być stosowane w g o r z e l n i c l w i e , ponieważ nie spełniają w y m a g a ń władz sanitarnych. Niektóre z nich przeznaczone są wyłącznie dla innych gałęzi przemysłu (chemiczny, papierniczy, w ł ó k i e n n i c z y ) .

Porafinacyjne kwasy tłuszczowe przechowywać należy w bańkach umieszczonych w ciep­łych pomieszczeniach lub w zbiornikach metalowych, zaopatrzonych w w ę ż o w n i c e grzejne. Przed wprowadzeniem do fermentujących cieczy pożądane jest przeprowadzenie pasteryzacji

;sów tłuszczowych, ponieważ z reguły obciążone są znaczną ilością mikroflory. K w a s g i b e r e ł I o wy w handlu spotykany p o d nazwą Gibrescol lub Gibrof i t K.

Substancja la, w naturze wytwarzana przez grzyb Głbere/fa fujikori, otrzymywana jest również metodą syntezy chemicznej. Znajduje zastosowanie w gorzelniclwie rolniczym jako środek przyspieszający kiełkowanie ziania s łodowanego zboża i powodujący zwiększenie amylo-litycznej aktywności s łodu. Praktycznie proces słodowania skraca się o 2-3 d n i , a wartość enzymatyczna słodu rośnie o około 2 0 % , co oznacza, że o laką ilość zmniejszyć można dawki słodu. Preparaty kwasu giberel lowego po rozpuszczeniu w zimnej wodzie nanosi się na moczone ziarno lub słód, znajdujący się na grzędach, w dawkach od 0,5 cło 4,0 g/t zboża.

Wszystkie preparaty kwasu giberel lowego znajdują się w handlu w postaci stałej (proszek). Przechowywać je należy w suchym, c h ł o d n y m miejscu

4.4. ODCZYNNIKI CHEMICZNE Przed rozpoczęciem kampanii p o w i n n y być w gorzelni zgromadzone odczynnik i i pomoce

chemiczne, umożl iwiające świadome sterowanie produkcją na podstawie w y n i k ó w prostych tostów anal itycznych. P o d s t a w o w y zestaw o d c z y n n i k ó w , koniecznych do międzyoperacyj-nej kontrol i procesu technologicznego stanowią:

R o z t w ó r j o d u . Ciecz tę stosuje się w gorzelnictwie do badania stopnia odżywienia drożdży oraz do kontrol i przebiegu procesu scukrzania skrobi. Sporządza się ją rozpuszczając 20 g j o d k u potasu w 1 I destylowanej w o d y , a następnie w roztworze tym rozpuszczając 1 0 g jodu. Roztwór ma barwę brązową. Przechowywać go należy w butelce z c iemnego szklą w c h ł o d n y m miejscu. Zmiana barwy roztworu na jaśniejszą, p o w o d o w a n a n i e p r a w i d ł o w y m przechowywaniem, d o w o d z i obniżenia jego przydatności dla gorzelni. Na karne wystarcza 1 dm : i roztwoiu jodu.

Skrócony kurs garzelnictwa rolniczego B Łęczyński 25-

Twardość w o d y wyraża się w stopniach niemieckich ("n). Na podstawie tego parametru przyjmuje się następującą chnrakloryslykę w ó d :

bardzo miękka poniżej 4,0". - miękka 4,0-7,9°, - średnio twarda 8,0-11,9°,

dość twarda 12,0-17,9°, - twarda 18,0-30,0°, - bardzo twarda powyżej 30,0°n,

Korektę kwasowości (twardości) w o d y technologicznej można przeprowadzić w gorzelni, posługując się kwasem siarkowym lub świeżym w y w a r e m . W praktyce przyjmuje się, że jeśli w o d a , używana do moczenia ziarna przed słodowaniem wykazuje twardość powyżej 20°n należy dodatkiem kwasu obniżyć tę wartość do 16-18°n. Wodę, w której sporządza się mleczko słodowe, należy ukwaszać, jeśli jej twardość przekracza 10"n, a wodę używaną do roz~ parowywania zboża, jeśli wykazuje twardość powyżej 2 0 n n . W tym ostatnim przypadku, zamiast kwasu - z dobrym efektem technologicznym - posłużyć się można świeżym w y w a r e m .

Niepożądana jest obecność w wodzie technologicznej soli żelaza: siarczany i w ę g l a n y żelazawe utrudniają proces kiełkowania ziarna. Na proces moczenia ziarna, przeznaczonego na słód negatywnie w p ł y w a zawartość w wodzie c h l o r k ó w s o d u , potasu, w a p n i a i magnezu. Usunięcie tych soli z w o d y może być d o k o n a n e za pomocą w y m i e n n i k ó w j o n o w y c h . Urządzenia takie p o w i n n y być instalowane przy gorzelniach o dużym przerobie, a dys­ponujących wodą silnie zasoloną.

Woda g ł ę b i n o w a nie zawiera szkodl iwych dla procesu technologicznego d r o b n o u s t r o j ó w . Pochodząca natomiast z rzek, s t a w ó w , jezior i innych z b i o r n i k ó w o t w a r t y c h najczęściej jest na tyle zakażona, że bez uprzedniej sterylizacji nie w o l n o w p r o w a d z a ć jej do gorzelni. W o d ę zakażoną mikrobio logicznie cechuje najczęściej specyficzny zapach. Okol iczność ta czyni w o d ę nieprzydatną do zasilania k o t ł ó w p a r o w y c h , nawet jeśli wykazuje ona niską twardość.

Polskie gorzelnie rolnicze dysponują g ł ó w n i e kotłami p a r o w y m i p ł o m i e n i c o w y m i . Pracują one względnie sprawnie, jeśli zasilane są wodą o twardości nie wyższej niż 8°n. Jeśl i dysponuje się wyłącznie w o d ą o wyższej twardości , należy ją przed w p r o w a d z e n i e m do kotła zmiękczyć. Istnieją różne proste metody, za pomocą których można osiągnąć ten cek Najpopularniejszą i szeroko stosowaną jest metoda, polegająca na t r a k t o w a n i u w o d y technicznym fosforanem t r ó j s o d o w y m . Pod w p ł y w e m tej sol i i wysokiej temperatury składniki mineralne w o d y wytrącają się, jako bezpostaciowy osad, który usuwa się metodą odmulania kotła. W celu obniżenia twardości 1 m3 w o d y o 1°n trzeba do niej w p r o w a d z i ć około 46 g fosforanu t ró jsodowego.

Zabieg ten jest niewystarczający do uzdatniania w o d y , zasilającej kotły p ł o m i e n i c o w o -- p l o m i e n i ó w k o w e , np. typu ER Ekonomik. Do kot łów tych w p r o w a d z a ć można w o d ę o twardości nie wyższej niż 0,1 °n, a zatem odsoloną za pomocą w y m i e n n i k ó w j o n o w y c h . Przy poprawnej gospodarce w o d n e j i cieplnej zużycie w o d y na wytworzenie 1 0 0 0 dm spirytusu o m o c y powyżej 85° wynos i średnio od 60 do 75 m 3 . Rozchód w poszczególnych fazach produkcj i jest następujący:

parowanie (para) ok. 4,4 m 3 , chłodzenie kadzi zaciernej ok. 47,5 m 3 ,

a

-• destylacja zacieru (para) chłodzenie układu destylacyjnego utrzymanie czystości naczyń, urządzeń i pomieszczeń, cele sanitarne ok. 3,7 m3.

ok. 2,5 m 3 , ok. 10,0 m 3 ,

D o d a t k o w o przy przerobie zbóż około 6,9 m 3 w p r o w a d z i ć trzeba w o d y do parnika, przed zasypaniem ziarna. Wskaźniki te ulegają pomniejszeniu przy stosowaniu tak zwanych energooszczędnych w a r i a n t ó w technologi i , a nieraz bardzo znacznemu powiększeniu, szczególnie w przypadku używania w o d y o wysokiej twardości .

55"

4.6. WĘGIEL Tylko nieliczne gorzelnie polskie stosują do ogrzewania kotłów parowych paliwa ciekle.

Ogromna większość gorzelni jako nośnik energii cieplnej wykorzystuje węgiel. Wartość energetyczna węgla dostarczanego gorzelniom przez kopalnie, z reguły jest mniejsza od wartości energetycznej paliwa umownego (PU) wynoszącej 7000 kcal/kg (29 330 kJ/kg).

Sposób racjonalnego gospodarowania węglem w gorzelniach opisali Z. Murawski i W. Raff w Biuletynie Informacyjnym CLPR nr 2 z 1976 r. Odsyłając czytelnika do tej publikacji przypomnę, że duży wpływ na zużycie węgla ma sposób jego magazynowania, stopień zawilgocenia, jakość obsługi kotła przez palacza, stopień szczelności obmurza kotła i zasuwy kominowej, ilość i sposób podawania powietrza do paleniska, drożność kanałów spalinowych, dobór rusztu do spalanego paliwa, izolacja termiczna odbiorników ciepła i rurociągów, twardość wody używanej do zasilania kotła i jej temperatura, a także wiele innych jeszcze czynników.

Według danych niemieckich, w nowoczesnych gorzelniach rolniczych przy poprawnie prawadzonej gospodarce cieplnej na wytworzenie 1 dm3 spirytusu surowego o mocy 88° zużywa się: przy przerobie zboża 0,8-0,9 kg węgla kamiennego, a przy przerobie ziemniaków 0,7-0,8 kg węgla o wartości energetycznej 7500 kcal, czyli 31 500 kJ/kg. Znacznie większe zużycie węgla w gorzelniach polskich jest wynikiem dostarczania gorzelniom najgorszych gatunków węgla i małej sprawności (poniżej 60%) energetycznej eksploatowanych kotłów plomienicowych. Oprócz tej istotnej wady kotły płomienicowe cechują się jednak kilkoma zaletami, które przez wiele dziesiątek lat decydowały o ich preferowaniu w gorzelnictwie rolniczym. Główne z nich to: duża pojemność cieplna, a w konsekwencji mała wrażliwość na zmienny pobór pary, prosta budowa, łatwa obsługa i czyszczenie, małe wymagania odnośnie do jakości stosowanego paliwa, długa żywotność.

Produkcja kotłów plomienicowych została w Polsce wstrzymana, a wyeksploatowane kotły zastępuje się generatorami pary nowszej konstrukcji. Do ich zasilania wymagane są jednak lepsze jakościowo gatunki węgla i lepsza woda.

5. TECHNOLOGIA SPIRYTUSU Metodą biologiczną (fermentacji) napoje alkoholowe produkowano już kilka wieków

przód iwirod/onium Chrystusa. Znaczniej później, bo w początku bieżącego wieku, u d o w o d ­niono, że alkohol etylowy otrzymać można również metodą syntezy chemicznej. Surowcem, który zastosowano w klasycznej syntezie alkoholu, byl karbid. Substancja ta pod wpływem wody rozkłada się na acetylen i wodorotlenek wapnia, według schematu:

CaC2 + 2H 2 0 > C2H2 -J- Ca(OH)2

karbid + woda —• acetylen + wodorotlenek wapnia

W środowisku wodnym w obecności katalizatorów (np. sole rtęci) acetylen ulega przeksztal -ceniu w aldehyd octowy, według reakcji:

C2H2-ł- H 2 0 — > C H 3 C H O acetylen -I woda—> aldehyd octowy

W obecności katalizatora niklowego aldehyd octowy redukuje się do etanolu:

CH 3 CH0 t- H 3 — C H 3 C H 2 O H aldehyd octowy + wodór—> etanol

W latach pięćdziesiątych poczyniono w Polsce przygotowania do uruchomienia dużej fabryki etanolu wyżej opisaną metodą. Okazało się jednak, że koszt wytwarzania alkoholu

syntetycznego znacznie przewyższałby koszty produkcj i a l k o h o l u w gorzelniach rolniczych. Realizację przedsięwzięcia zaniechano.

Metodą syntezy chemicznej można też otrzymywać a lkohol e t y l o w y z ety lenu, w e d ł u g d w ó c h różnych technologi i . Pierwsza polega na w s t ę p n y m traktowaniu etylenu, w rygorys­tycznych warunkach kwasem siarkowym, a następnie hydrol iz ie powstałego kwasu etylosia-r k o w e g o , Proces przebiega w e d ł u g następujących reakcji:

C ? H , + H 2 S 0 , —• C 2 H 5 H S 0 4 -f- 14 kcal (58,6 k J ) etylen -f- kwas siarkowy—• kwas etylosiarkowy -f ciepło

C 2 H 5 ' H - 3 0 4 + H . , 0 - ~ - C ? H n O H -i H ? S O , kwas etylosiarkowy -f woda —> eianol + kwas siarkowy

inko produkt o d p a d o w y pozostaje 5 0 - p r o c e n t o w y kwas siarkowy, a sam alkohol e t y l o w y zanieczyszczony jest eterem i a lkoholem i z o p r o p y l o w y m . Wymaga więc rektyfikacj i .

Druga, nowocześniejsza metoda otrzymywania etanolu z etylenu, s tosowana w przemys­łowej skali w USA, Wielkiej Brytanii i w Niemczech polega na bezpośrednim uwndnian iu etylenu w temperaturze 300"C, pod ciśnieniem około 70 atm (7 M P a ) . Reakcja pi w obecności katal izatorów, najczęściej kwasu fosforowego, w e d ł u g następującego schema­tu:

C 2 H 4 -| H 7 0 — • C 2 H 5 OH etylen -i w o d a — * etanol

Produktem syntezy josi 1 1 - 1 4 - p r o c e n t o w y roztwór etanolu obciążony zanieczyszczał iiai ni, g ł ó w n i e eterem d w u e t y l o w y m i a lkoholem izopropy lowym. Oczyszczany musi być w apara­tach d w u k o l u m n o w y c h . Służy wyłącznie do c e l ó w technicznych.

Wszystkie w y m i e n i o n e sposoby otrzymywania etanolu metodami chemicznymi cechują się dużą energochłonnością i dużym zrzutem szkodl iwych dla środowiska ubocznych p r o d u k t ó w reakcji.

W Polsce spirytus produkuje się wyłącznie metodą biologiczną.

5.1. CHEMIZM FERMENTACJI ALKOHOLOWEJ

Metodą biologiczną alkohol ety lowy otrzymuje się w w y n i k u b iochemicznych przemian c u k r ó w prostych, o sześciu atomach węgla (heksoU). Przemiany te, katal izowane są przez

ymy, występujące w różnych drobnoustrojach, a wśród nich najobficiej w drożdżach. W początku XIX w. Gay-Lussac zinterpretował przemianę cukru na alkohol następującym

równaniom:

C 6 H 1 ? 0 e — > 2 C 2 H s O H -i- 2 C 0 2 + 92 kJ ( 2 2 kcal)

Z rachunku stechiometrycznego wynika, że z 1 gramocząsteczki cukru prostego, t j. ze 180 o powstają po d w i e gramocząsteczki d w u t l e n k u węgla i a lkoholu e t y l o w e g o , czyli 92 g a lkoholu i 88 g d w u t l e n k u węgla. Wydziela się przy tym energia cieplna. Kilkadziesiąt lat później bracia Buchner stwierdzi l i , że reakcja jest Wynikiem działania enzymu, znajdującego się w drożdżach, który nazwali zymazą. Późniejsze badania wykazały, że zymaza s t a n o w i kompleks w i e l u enzymów, z których każdy odgrywa inną rolę, lecz jest niezbędny w proc.

iniany c u k r ó w na a lkohol . Chemizm fermentacji, d e t e r m i n o w a n y działaniem tych enzymów, jest bardzo złożony, a proces przebiega przez wiele stadiów pośrednich.

idstawil i go w latach trzydziestych bieżącego stulecia, w postaci r ó w n a ń bioehemi

25

nych, Embden, Meyerhof i Parnas. Bardzo upraszczając, przemianę cukru na alkohol przedstawić można za pomocą następującego schematu:

G I u k o z a

i Glukozo-6-fosforan

i Fruktozo-6-fosforan

i Fruktozo-1 -6-fosforan

Glicerydo-3-fosforan Fosfodwuhydroksyaceton

i i Kwas-1,3-dwufosfoglicerynowy Fosforan glicerolu

i i Kwas-3-fosfoglicerynowy Gliceryna i Kwas-2-fosfoglicerynowy

i Kwas fosfoenolopirogronowy

i Kwas pirogronowy s s.

Kwas mlekowy Aldehyd octowy i Alkohol etylowy

W każdym stadium proces przebiega pod wpływem katalitycznego działania innego enzymu, charakteryzującego się odmienną wrażliwością na działanie składników środowiska, jego pH i temperatury. Może się zdarzyć, że na skutek obecności w środowisku substancji inaktywujących działanie pewnych enzymów proces będzie hamowany lub też pójdzie w innym niż założony kierunku. Ze schematu wynika, że kilka etapów przemiany cukru na alkohol przebiega tak samo jak przemiana na kwas mlekowy lub glicerynę. Brak lub nieumiejętność sterowania procesem fermentacji może więc powodować przetworzenie części węglowodanów na wymienione produkty, niepożądane przy produkcji alkoholu.

5.2. PRODUKTY FERMENTACJI ALKOHOLOWEJ

5.2.1. Podstawowym produktem fermentacji alkoholowej jest a l k o h o l e t y l o w y , czy l i e t a n o l . Jest to substancja ciekła, o piekącym smaku, bezbarwna, palna, wrząca w tem­peraturze 78,39° i zamarzająca w temperaturze — 114,1°C. Wartość opałowa 1 kg etanolu wynosi 6440 kcal czyli 25 760 kJ (5100 kcal/dm3 czyli 21 370 kJ/dm3). Gęstość etanolu mierzona w temperaturze 20°C i odniesiona do temperatury wody 20"C wynosi 0,79067, a odniesiona do temperatury wody 4°C 0,78927. Roztwory wodne alkoholu etylowego wykazują gęstość, mieszczącą się między wartością 1,0 i podanymi liczbami, a zatem koncentracja w nich alkoholu może być oznaczana areometrycznie lub piknometrycznie. Pary alkoholu są palne, a ich ciężar właściwy jest 1,6 raza większy od ciężaru właściwego powietrza. W pomieszczeniach gromadzą się więc tuż nad podłogą. Temperatura zapłonu par alkoholowych jest tym niższa, im większa ich koncentracja. Pomieszczenia, w których znajdują się większe ilości etanolu powinny być więc dobrze zabezpieczone przeciw-

36

pożarowo. Dotyczy to również pomieszczeń, w których alkohol jest przelewany. Mieszanina pary alkoholu etylowego i powietrza, w której w 1 mn powietrza znajduje się 60-370 g etanolu wykazuje własności wybuchowe. Przy dużej koncentracji par alkoholu w powietrzu wybuch nastąpić może nawet przy temperaturze otoczenia 16-21°C. Dbać więc należy o skuteczne przewietrzanie lokali, w których znajduje się alkohol i rygorystycznie przestrzegać przepisów bezpieczeństwa, obowiązujących przy operowaniu substancjami palnymi i wybuchowymi, jak również przepisów dotyczących magazynowania takich materiałów.

Alkohol etylowy łatwo wchodzi w reakcje z kwasami organicznymi i mineralnymi. W wyniku reakcji powstają estry, związki chemiczne o wyraźnym, specyficznym dla każdego z nich zapachu. W obecności tlenków żelaza alkohol utlenia się do aldehydu. Zjawisko to obserwuje się w praktyce jako wynik dłuższego przechowywania surówki gorzelniczej w zbiornikach metalowych o skorodowanych (zardzewiałych) wewnętrznych ścianach, a także w przypadku przewożenia alkoholu w nie dostosowanych do tego celu niedostatecz­nie! czystych cysternach.

5.2.2. D w u t l e n e k w ę g l a

Drugim po alkoholu podstawowym produktem fermentacji alkoholowej jest dwutlenek węgla. Z równania Gay-Lussaca wynika, że wytworzeniu każdych 92 g etanolu towarzyszy powstanie 88 g dwutlenku węgla. Na podstawie tych wartości łatwo obliczyć, że produkcja 1500 dni 3 alkoholu (średnia dzienna przeciętnej gorzelni rolniczej) związana jest z wy-dzieleniem do atmosfery około 1130 kg CO,,. Ponieważ masa 1 dm 3 C 0 2 wynosi 1,9768 g, objętość wydzielonego gazu wynosi ponad 570 ma, to znaczy jest większa od objętości wyprodukowanego alkoholu 380-kroInie. Gaz ten, wydzielając się z fermentującej cieczy porywa ze sobą między innymi cząsteczki alkoholu, przez co zmniejsza się efektywna wydajność procesu. Straty te mogą być ograniczono w wyniku zainstalowania na rurncitifju, wyprowadzającym dwutlenek węgla poza budynek gorzelni, urządzenia wychwytującego alkohol.

Dwutlenek węgla jest gazem bezbarwnym, o szczypiąco kwaśnym zapachu i smaku. Jest 1,5-krotnie cięższy od powietrza atmosferycznego, w związku z czym w lokalach fermentacji zawsze w dużych ilościach gromadzi się nad posadzką. Ponieważ jest gazem duszącym każde wejście do lokalu fermentacji powinno być poprzedzone jego przewietrzeniem. Dotyczy to szczególnie tych gorzelni, w których fermentacja znajduje się na kondygnacjach niskich (często poniżej poziomu gruntu), a kadzie fermentacyjne nie mają szczelnych zamknięć.

5.2.3. Oleje f u z l o w e

srmirtem tym określa się mieszaninę wielu związków chemicznych, powstających isie fermentacji alkoholowej, a cechujących się temperaturą wrzenia 80-160°C. Główną

I w tej grupie stanowią alkohole wyższo, i j . o 3, 4, 5 atomach węgla. Według klasycznej teorii F. Ehrlicha powstają one w wyniku dezaminacji aminokwasów, czyli produktów hydrolizy białek. Grupa aminowa aminokwasów zostaje przez drożdże wbudo­wana do syntetyzowanego przez nie białka, wydziela się dwutlenek węgla, a jako reszta pozostaje wyższy alkohol.

Według nowszej teorii L. Genevois i M. Lafon, alkohole wyższe powstają w czasie fermentacji także z cukrów. Proces przebiega przez fazę tworzenia ketokwasów, które

wo, w wyniku transaminacji (udział kwasu glutaminowego) przekształcają się na aminokwasy, a częściowo, w wyniku dekarboksylacja a następnie redukcji, tworzą alkohole. Najważniejszymi spośród zidentyfikowanych alkoholi, wchodzących w skład frakcji fuzlowej ;urówki gorzelniczej są:

alkohol n-propylowy C 3 H 7 0H, alkohol izobutylowy C4H f l0H, alkohol n-butylowy C f lHgOH, alkohol amylowy C s H u OH, alkohol izoamylowy C5H t 1OH.

35

Oleje fuzlowe mają barwę od przezroczystej do brązowej, są palne i trujące. Mają nieprzyjemny zapach. Gęstość ich wynosi około 0,83. Nie mieszają się z wodą a na jej powierzchni zachowują się jak olej. Stąd wywodzi się ich nazwa, niesłusznie sugerująca ich tłuszczowy charakter.

5.2.4. Gliceryna W procesie fermentacji alkoholowej gliceryna, czyli trójwodorotlenowy alkohol, powstaje

w wyniku enzymatycznej redukcji trójwęglowych węglowodanów, stanowiących produkt pośredni przemiany heksos. Szacuje się, że ze 100 g dwucukru przy poprawnie prowadzonej fermentacji powstaje do 3 g gliceryny. Przy zaburzeniach w procesie fermentacji ilość ta może bardzo wzrosnąć.

Gliceryna (glicerol) przedstawia sobą bezbarwną, oleistą, słodką ciecz, która miesza się łatwo z wodą. Temperatura wrzenia gliceryny wynosi 290°C. Z odfermentowanych zacierów w czasie destylacji nie wydziela się. Przechodzi w całości do wywaru podnosząc jego walory paszowe.

5.2.5. Aldehyd o c t o w y

Aldehyd octowy stanowi ostatni pośredni produkt przemiany węglowodanów na alkohol. Tworzy się go w procesie fermentacji bardzo dużo, ale praktycznie w całości ulega on redukcji do etanolu. Śladowe ilości aldehydu octowego mogą wzrastać do wartości obniżających jakość surówki w przypadku prowadzenia fermentacji, szczególnie w ostatniej fazie, z napowietrzaniem (celowe doprowadzanie powietrza, intensywne mieszanie, aktywne przepompowywanie). W takich warunkach wytworzony już alkohol utlenia się do aldehydu.

Produkt ten cechuje się wysoce nieprzyjemnym, piekącym zapachem i smakiem, a ponie­waż wrze już w temperaturze 20,2°C w procesie odpędu zacierów w całości przechodzi do surówki.

5.2.6. Akroleina

W zacierach zbożowych i ziemniaczanych aldehyd ten w zasadzie nie występuje. Może natomiast znajdować się w zacierach (a więc i w spirytusie) wytwarzanych z owoców ziarnkowych i pestkowych. Przypuszcza się, że jest on produktem bakteryjnego metabolizmu cukrów lub gliceryny.

Zawartość akroleiny w spirytusie jest niepożądana ze względu na jej nieprzyjemny, piekący, drażniący błony ślu/owo za pac li, przypominający woń chrzanu. Wrze w tem­pera Lutzu 62,8 C, w związku z czym podczas destylacji gorzelniczej przechodzi do surówki, pogarszając jej jakość.

5.2.7. M e t a n o l

W mniejszych lub większych ilościach alkohol metylowy (metanol) zawsze znajduje się w destylatach gorzelniczych. Wyjątek stanowi spirytus wytwarzany z melasy. Zjawisko to wynika z faktu, iż metanol jest produktem enzymatycznego (pektynoesteraza) rozkładu pektyn, substancji znajdujących się we wszystkich płodach rolnych a nie występujących zupełnie w melasie. Najwięcej alkoholu metylowego zawierają spirytusy produkowane i ługów posii l l i lowych i drewna (do 4%), z wytłoków owocowych (powyżej 3%) i owoców (do 2%). W surówce ziemniaczanej metanol stanowi nie więcej niż 0,2%, a w zbożowej występuje w ilościach śladowych.

Alkohol metylowy powstaje także w wyniku chemicznej redukcji formaliny. Substancja ta, wprowadzana czasem do zacierów w celu ochrony ich przed rozwojem zakażeń bakteryj­nych. szybko ulega przekształceniu w metanol. Jednak ilości powstające w ten sposób nie mają żadnego znaczenia praktycznego.

Metanol jest substancją smakiem i zapachem bardzo zbliżoną do alkoholu etylowego, a przy tym wysoce trującą.

ko

5.2.8. K w a s y

Drożdże, a g ł ó w n i e obce drobnoustroje, zawsze c h o ć b y w n iewielk ich i lościach znaj­dujące się w zacierach fermentujących, wytwarzają p e w n e i lości organicznych k w a s ó w : m l e k o w e g o , o c t o w e g o , a sporadycznie i masłowego. Przy p o p r a w n y m prowadzeniu procesu technologicznego przyrost k w a s ó w jest na tyle mały, że nie w p ł y w a na zmianę pH środowiska. M o ż e jednak bardzo zakłócić przebieg fermentacj i , jeśli, na skutek nieza­c h o w a n i a czystości i dopuszczenia do intensywnego r o z w o j u zakażeń, osiągnie poz iom blokujący działanie e n z y m ó w amylol i tycznych.

Poza kwasami p r o d u k o w a n y m i przez drobnoustroje w zacierach znajdują się także p e w n e ilości kwasu, najczęściej nieorganicznego, stosowanego do zakwaszania podłoża h o d o w ­lanego dla drożdży.

Kwasy lotne ( o c t o w y ) w czasie destylacji przechodzą do s u r ó w k i . Nielotne pozostają w wywarze. Zawartość k w a s ó w w spirytusie s u r o w y m jest l imi towana normą. Jakość w y w a r u nie jest n o r m o w a n a , ale wysoka jego kwasowość bardzo niekorzystnie w p ł y w a na zdrowotność i p r o d u k t y w n o ś ć zwierząt karmionych tą paszą.

5.2.9. E s t r y

Z chemicznego punktu widzenia estry są to produkty reakcji a lkoholu z kwasami. Ponieważ w fermentowanej cieczy znajdują się zawsze w y m i e n i o n e związki i to w bardzo różnej chemicznej postaci, istnieją waru nk i do powstawania estrów. Proces ten nie kończy się w zacierach, lecz ponieważ niektóre kwasy ( lotne) przechodzą w czasie destylacj i do spirytusu, trwa również podczas przechowywania spirytusu. Przy produkcj i n iektórych w y s o k o g a t u n k o w y c h n a p o j ó w a l k o h o l o w y c h powstawanie estrów jest pożądane.

5.2.10. A c e t a l e

Związki te, jakkolwiek występują w niewielkich i lościach, to odgrywają pewną rolę jako składnik spirytusu nadający mu specyficzny, k w i a t o w y zapach. Powstają jako produkt kondensacj i a l d e h y d ó w z a lkoholami.

5.3. DROBNOUSTROJE

Zdolność przetwarzania w ę g l o w o d a n ó w na alkohol mają różne drobnoustroje. W szerokiej praktyce wykorzystuje się prawie wyłącznie drożdże. Znano są w p r a w d z i e metody bakteryj­nej fermentacji a l k o h o l o w e j , lecz dotychczas nie znalazły one szerszego zastosowania w praktyce.

5.3.1 . D r o ż d ż e

Drożdże są to grzyby j e d n o k o m ó r k o w e o kształtach kul istych lub o w a l n y c h i średnicy od I tło 12 / M I I " . Kii/cłn l o m ó i k a (osobnik) o l o c / o n a jesi pólpi/epus/c/aluą błoną, pod klurą znajduje się protoplazma, a w niej różne substancje, istotne dla życia komórki (jądro, tłuszcz, białko, gli-kogen i inne) . Błona zewnętrzna otoczona jest warstewką śluzu i silnie napięła, na skutek ciśnienia osmotycznego, panującego w każdej komórce a wynoszącego od 0,3 do 0,6 MPa. Drożdże rozmnażają się bardzo szybko przez pączkowanie. W sprzyjających w a r u n k a c h ilość ich podwaja się mniej więcej co dwie godziny. W ciągu jednej d o b y z jednej komórki powstać może więc ponad 4 0 0 0 o s o b n i k ó w .

Znanych jest ponad 2 0 0 g a t u n k ó w drożdży, a w ramach icl i wielka liczba odmian W gorzelnictwie znajdują zastosowanie drożdże z rodzaju Saccharomyces, g a t u n k u cerevi-siae. Nazwa pochodz i od łacińskich słów: saccharum cukier, bo drożdże przetwarzają na alkohol cukry; mycetos grzyby, cerevłsia - p i w o , jako ze po raz pierwszy odkryto je w piwie, co nasunęło przypuszczenie, że jest to naturalne środowisko ich bytowania.

*ł 1 /cm = 1 mikrometr = 0.000001 rn.

6 Skrócony kurs gorcetnictwa rolniczego - B. Lączyński (W ez: 5 zostały powtórzone paniny z cz. 4. Za pomyłkę bardzo przepraszam) —

4 1

Drożdże innych gatunków i rodzajów mogą znajdować zastosowanie w różnych gałęziach gospodarki a między innymi jako źródło białka paszowego (np. gatunki z rodzaju Toru/a). Stanowić też mogą niepożądane, szkodliwe dla działalności przemysłowej zakażenia środowisk, powodujące straty w przemyśle (np. Mycoderma vini- powoduje powstawanie kożuchów na winie) i zmieniające niekorzystnie smak, zapach, wygląd i skład chemiczny wytwarzanych metodami mikrobiologicznymi produktów.

Na rysunku 4 przedstawiono różne formy drożdży, bakterii i grzybów nitkowatych (pleśni).

Rys. 4. Drobnoustroje: A drozdze: a - Mycoderma ceres/isiae. b - Saccharomyces cerovisiao (powiększenie 500-krotne), B - różne formy bakterii (powiększenie 600-krotne), C -grzyby n i tkowato (pleśnie): a -Asper­gillus. b - Penicilium (powiekszonie 500-krotne)

W polskim gorzelnictwie rolniczym stosuje się głównie dwie rasy drożdży, wyhodowane w byłym Centralnym Laboratorium Przemysłu Rolnego, tj. rasy B-4 i Bc-16. Różnią się one od używanych dawniej optymalną temperaturą fermentacji i rozwoju, dużą zdolnością adaptacyjną do rozwoju w zmiennych środowiskach, to znaczy w zacierach, sporządzonych z różnych surowców, odpornością na dużą zawartość w środowisku (do 13%) oraz odpornością na niskie pH środowiska. Temperatura optymalna fermentacji dla drożdży B-4 wynosi 33-34'C, optimum ich propagacji około 30°C. Drożdże Bc-1 6 fermentują najener-giczniej w temperaturze 37 38°C, a rozwijają się najlepiej przy temperaturze 34-35 l )C.

Duża odporność obu ras drożdży na silnie kwaśny odczyn środowiska pozwala hodować je w gorzelniach przy niskim pH (3,2-3,3). Jeśli zachodzi potrzeba, można oczyszczać je z zakażeń metodą kwasową, obniżając kwasem siarkowym pH środowiska (części zacieru), w klórym s«j hodowano, <lo 1,2. Drożdże B-4 i Bc-16 mogą w takich warunkach przebywać ponad pól godziny. Jest to czas wystarczający dla pełnej praktycznej dezynfekcji, tj. uwolnienia ich od bakterii i drożdży dzikich. Ustalono, że w zacierach ziemniaczanych i zbożowych oczyszczaniu drożdży omawianych ras można prowadzić, kierując się pomiarem kwasowości ogólnej. Należy w takim przypadku dodać tyle kwasu siarkowego do środowis­ka, aby podnieść kwasowość ogólną do 4,0°Delbrucka. W takich warunkach należy utrzymać drożdże przez pół godziny.

Drożdże B-4 i Bc-XVI mają kształt owalny. Przeciętna średnica komórek wynosi około 5 ftm. W sześcianie o długości boku 1 mm, a więc w 1 milimetrze sześciennym, czyli w bryłce ledwo dostrzegalnej gołym okiem może znajdować się około 8 mil ionów komórek. Komórki dobrze odżywione cechują sią dużą zawartością substancji zapasowej glikogenu. W droż­dżach wysiewanych do zacierów powinien on wypełniać 2/3 do 3/4 powierzchni każdej komórki, widzianej w obrazie mikroskopowym. Glikogen barwi się jodem na kolor brunatno-czerwony. Traktując więc preparat mikroskopowy roztworem gorzelniczego jodu można określić stopień odżywienia drożdży. Wystąpienie pod wpływem jodu barwy żółtej lub wybarwienie się mniejszej niż około 70% widzianej w mikroskopie powierzchni komórek na kolor brunatnoczerwony świadczy o złym odżywieniu drożdży.

42

Drugim testem, jakim posługiwać się należy w gorzelni do oceny jakości drożdży, jest próba metylenowa. Błękit metylenowy barwi na kolor niebieski cale wnętrze martwej komórki. Próbę przeprowadza się szybko, ponieważ po kilkunastu minutach przebywania w roztworze błękitu metylenowego na niebiesko barwią się także komórki żywe.

Drożdżom gorzelniczym nie stawia się wymagań, jakie są przedmiotem zainteresowania np. przemysłu winiarskiego, który oczekuje od drożdży nie tylko wytwarzania alkoholu, lecz także substancji smakowych i zapachowych, decydujących o cechach sensorycznych wina. Drożdże gorzelnicze powinny szybko i głęboko odfermentowywać zaciery, tj. umożliwiać przeprowadzenie fermentacji zacieru o ekstrakcie 17—18°Blg w czasie nie dłuższym niż 3 doby. Drożdże ras B-4 i Bc-XVI spełniają w pełni te warunki, a przy odpowiednim ustawieniu procesu umożliwiają skrócenie czasu fermentacji zacierów do 2 dób. Jak podano w rozdziale 5.1. pod wpływem enzymów zawartych w drożdżach cukry proste są prze­twarzane na alkohol i dwutlenek węgla, z wydzieleniem pewnej ilości ciepła. Na każdą gramocząsteczkę przetworzonego cukru prostego (czyli 180 g) przypada 22 kcal (92 kJ) ciepła. Zgodnie z równaniem stechiometrycznym uzyskuje się w wyniku reakcji 92 g, czyli 116 cm 3 alkoholu. Powstaniu (syntezie) jednej gramocząsteczki cukru w roślinie towarzyszy pobranie przez tę roślinę 675 kcal (2828 kJ) energii słonecznej. Alkohol ma wartość opałową 6400 kcal/kg (26 816 kJ/kg) czyli 5055 kcal/dm3 (21 180 kJ/dm 3 ). Ze spalenia alkoholu, uzyskanego z przekształcenia 1 gramocząsteczki cukru prostego uzyskać można teoretycznie:

6400-92 -— = 588,8 kcal 24 671 kJ)

1000 v

Dodatkowo około 22 kcal, wydzielonych w czasie fermentacji. W surmę więc 588,8 + 22 = 610,8 kcal (2559 kJ).

W praktyce jednak procesy nie przebiegają tak idealnie, ponieważ część cukru drożdże zużywają jako materiał oddechowy, część wykorzystują jako budulec własnych komórek, część ulega przekształceniu na produkty uboczne, ulatnia się z gazem pofermentacyjnym i wreszcie część pozostaje - jako resztkowy cukier nie przeferementowany w zacierze, Ogółem różnica między wydajnością wyliczoną a uzyskiwaną w idealnych, laboratoryjnych warunkach może wynosić poniżej 10%, a w praktyce dobrze jest, jeśli uzyskiwana wydajność bliska jest 88% wydajności teoretycznej. Adekwatnie do tych liczb zmienia się więc rachunek kosztów i zysków, dotyczący produkcji spirytusu i jego energetycznego wykorzystywania. Rachunek ten powinien być uwzględniany przy rekomendowaniu zastosowania spirytusu jako częściowego zamiennika paliw motorowych.

Drożdże, stosowane do fermentacji zacierów gorzelniczych, łącznie z zacierem odfermen­towanym, kierowane są do aparatu odpędowego, gdzie wydzieleniu alkoholu z cieczy towarzyszy termiczne zabicie; drożdży. W takim stanie przechodzą do wywaru, wydatnie podnosząc jego wartość paszową. W gorzelniach melasowych (przemysłowych) drożdże są wydzielane i suszone. W postaci suszu używane są do produkcji mieszanek paszowych dla zwierząt gospodarskich. O dużej wartości paszowej drożdży decyduje przede wszystkim zawartość w ich suchej masie około 50% białka, o korzystnym żywieniowo składzie aminokwasowym.

W Instytucie Biotechnologii Przemysłu Rolno-Spożywczego, w wyniku zastosowania nowych technik mikrobiologicznych, uzyskano kilka nowych ras drożdży piekarskich r gorzelniczych. Po długotrwałych testach, prowadzonych w warunkach mikrotechnicznych i przemysłowych rozpoczęto już rozprowadzanie do polskich gorzelni rolniczych niektórych z nich rokujących uzyskiwanie lepszych wyników produkcyjnych.

5.3.2. B a k t e r i e Niektóro bakterie charakteryzują się zdolnością przetwarzania cukrów na alkohol. Zclol-

: tę próbuje się w niektórych krajach wykorzystywać przemysłowo, jednak na niewielką jeszcze skalę.

Przez długie lata natomiast w gorzelnictwie europejskim (w Polsce do początku lat jiych) bakterie kwasu mlekowego stosowano do ukwaszania podłoża hodow-

43

lanego dla drożdży, w celu ochrony przed rozwojem w nim niepożądanej mikroflory bakteryjnej. W oddzielnym dziale produkcyjnym, w temperaturze około 60°C przez około 24 godziny hodowano szczep Lactobacillus delbrucki, po czym bakterie termicznie niszczono, a w ukwaszonej cieczy hodowano drożdże. Cykl ten powtarzano każdego dnia. Ta kłopotliwa, zawodna i pracochłonna technologia wyparta została przez prostszą, pewniejszą i tańszą, polegającą na ukwaszaniu podłoża hodowlanego dla drożdży kwasem mineralnym. Bakterie nie znajdują więc zastosowania w technologii gorzelnictwa, a ich obecność w pólroduktach gorzelniczych, jakkolwiek w przemysłowych warunkach nieunikniona, jest zdecydowanie niepożądana.

Bakterie są to bardzo małe, jednokomórkowe organizmy, rozmnażające się przez podział z prędkością około 6-krotnie większą niż drożdże. W sprzyjających warunkach z jednej komórki bakteryjnej w ciągu doby powstać może ponad 4 • 1 0 2 1 osobników. Okoliczność ta i fakt, że ze względu na nikłe rozmiary są one praktycznie wszędzie, a rozwijając się na lub wewnątrz półproduktów gorzelniczych mogą powodować duże straty, technolog gorzelnict­wa musi dużo uwagi i zabiegów koncentrować każdego dnia na walce z bakteriami. Bakterie występują w różnych postaciach (rys. 4 g ) , tj. w postaci pojedynczych lub zgrupowanych kuleczek, najczęściej o średnicy 0,5 mikrometra, pałeczek, laseczek, skrętków itp. Po­szczególne ich rodzaje i gatunki zdolne są do bytowania w różnych warunkach i środowis­kach (np. warunki tlenowe lub beztlenowe), i przekształcania składników podłoża na bardzo różne metabolity. Najbardziej niepożądanymi w gorzelnictwie są heterofermentatywne bakterie kwasu mlekowego, które rozwijając się w płynach gorzelniczych przetwarzają cukier, przeznaczony do produkcji alkoholu na kwasy, które to z kolei inaktywują enzymy amylolityczne, hamując tym samym proces scukrzania wyższych węglowodanów. W kon­sekwencji spada wydajność alkoholu i pogarsza się wartość paszowa wywaru. Bakterie te znajdują także doskonałe warunki do rozwoju na powierzchni i pod okrywami nasiennymi slodowanego ziarna zboża (zakażanie zacierów słodem), w źle umytych naczyniach, rurociągach, pompach itp.

Walkę z bakteriami kwasu mlekowego prowadzi się przede wszystkim przez utrzymywanie czystości lokali, naczyń, rurociągów i urządzeń, operowaniu gorącą parą (tam gdzie jest to możliwe) lub dezynfekującymi środkami chemicznymi, działającymi selektywnie, czyli niszczącymi w stosowanych stężeniach bakterie, a nie wpływającymi wyraźnie negatywnie na drożdże.

Stosując termiczne zwalczanie bakterii należy podnieść temperaturę środowiska od­każanego do co najmniej 80°C i utrzymać ją przez co najmniej 20 minut. Złagodzenie tych rygorów nie daje założonych efektów, a nawet może spowodować przyspieszenie rozwoju bakterii.

Niektóre gatunki bakterii mają zdolność przekształcania się w bardzo odporne na wysoką temperaturę i środki dezynfekcyjne formy przetrwalnikowe. Należą do nich bakterie kwasu masłowego, przetwarzające na ten kwas różne węglowodany, w tym również skrobię, celulozę, pektyny i hemicelulozę oraz bakterie gnilne (proteolityczne), rozkładające białka i inne, prostsze związki azotowe. Bakterie obu tych grup są nieodporne na zawartość w środowisku alkoholu i dlatego praktycznie w zacierach fermentujących i odfermen­towanych nie rozwijają się. Mogą natomiast powodować straty w surowcach (np. gnicie ziemniaków) i w przypadku awaryjnej przerwy w produkcji mogą rozwinąć się w półproduk­tach gorzelniczych.

Wbrew przestrogom niektórych autorów, nie rozwijają się w warunkach gorzelniczych bakterie kwasu octowego. Obecność tego kwasu w zacierach odfermentowanych i surowym spirytusie jest wynikiem rozwoju heterofermentatywnych bakterii kwasu mlekowego, które właśnie oprócz tego kwasu wytwarzają pewne ilości także kwasu octowego.

Walcząc z bakteriami celowe jest okresowe zmienianie sposobu tej walki lub środka, używanego do tej walki. Bakterie bowiem mają dużą zdolność do adaptowania się do zmienionych, niekorzystnych początkowo warunków i niereagowania na sposób ich zwalczania, jeśli stosowany jest on w nie zmienionej formie przez dłuższy czas.

44

5.3.3. G r z y b y n i t k o w a t e ( p l e ś n i e )

Terminem tym określa się saprofityczne grzyby, należące do różnych grup systematycz­nych. Ponieważ wszystkie są typowymi t l e n o w c a m i , rozwijają się przede wszystkim na powierzchni substancj i organicznych; p o w o d u j ą c między innymi zużycie k w a s ó w organicz­n y c h , i „ o d k w a s z e n i e " powierzchni podłoża. Powstają w ten sposób w a r u n k i do r o z w o j u innych np. gn i lnych bakteri i . Niektóre pleśnie wytwarzają si lnie trujące toksyny ( tzw. af la toksyny), inne produkują substancje pożyteczne, jak n p . antybiotyki (penicyl ina, streptomycyna) lub enzymy.

Ze względu na t l e n o w y charakter pleśni rozwój ich w środowiskach gorzelniczych jest praktycznie ograniczony ty lko do s lodowanego zboża. Dlatego p o w i n n o być o n o przed rozpoczęciem procesu roszczenia zdezynfekowane. W zacierach pleśnie nie mają szans r o z w o j u , ponieważ ciecze te są wysycone d w u t l e n k i e m węgla, który zalega też nad powierzchnią fermentujących zacierów.'

M i k r o s k o p o w y w y g l ą d pleśni z rodzaju Mucoraceae i Asperg/liaceae przedstawiono na rysunku AD.

Istnieją w przyrodzie pleśnie, które mogą być dla gorzeln ictwa rolniczego bardzo pożyteczne. I tak w ramach rodzaju Aspergillaceae znanych jest wiele g a t u n k ó w , w y ­twarzających przydatne w gorzelnictwie enzymy amylol i tyczne (np. Aspergillus niger lub Aspergillus oryzae), a do rodzaju Mucor należy pleśń Mucor rouxi, która ma zdolność nie ty lko hydrol izowania skrobi, lecz także przetwarzania w w y n i k u fermentacj i w y t w o r z o n e g o hydrolizatu na alkohol e t y l o w y .

5.4. WYTWARZANIE SPIRYTUSU Z SUROWCÓW SKROBIOWYCH

Przetwarzanie na alkohol (Mylowy skrobi, zawartej w płodach ro lnych, josl p o d s t a w o w ą funkcjonowania gorzeln ictwa rolniczego. Skrobia jednak jak to już w s p o m n i a n o

wcześniej - nie podlega fermentacj i bezpośrednio, lecz musi być przed p o d d a n i e m temu procesowi zhydrol izowana do d w u c u k r u lub cukru prostego. A b y tę hydrol izę przep­rowadzić. trzeba uprzednio skrobię u w o l n i ć z tkanek i komórek rośl innych, co jest zabiegiem wymagającym zastosowania określonych działań technologicznych, n i e w y k o n a l n y c h meto-darni nieprzemysłowymi, Poza tym skrobię należy fizycznie przygotować do hydrolizy, a mianowic ie z-e stanu stałego przeprowadzić ją w stan płynny. I wreszcie surowiec zawierający skrobię należy zdezynfekować, to znaczy p o z b a w i ć żywej mikrof lory. Po w y k o n a n i u tych czynności i przeprowadzeniu hydrolizy do m o n o - i d w u c u k r ó w ciecz poddaje się fermentacji, co z kolei wymaga dysponowania w każdym dniu kampanii gorzelniczej odpowiednią ilością świeżych, dojrzałych, dobrze o d ż y w i o n y c h drożdży. Zai przefermentowany tymi drożdżami poddaje się destylacji, a otrzymane produkty k o ń c o w e zagospodarowuje w sposób dla n ich typowy: spirytus przekazuje się do oczyszczenia w rektyf ikacj i , a wywar przeznacza do skarmiania zwierzętami gospodarskimi.

Wykonanie w y m i e n i o n y c h czynności p o d s t a w o w y c h w y m a g a zrealizowania dodatko­w y c h działań towarzyszących. O sposobie i kolejności ich realizacji traktują następne

działy, a schematycznie cały proces wytwarzania spirytusu z klasycznych s u r o w i s k r o b i o w y c h , tj z iemniaków i z i przedstawiono na rysunkach 5 i 6.

5 . 4 . 1 . S ł o d o w a n i e

1 ermmem s ł o d o w a n i e określa się świadomie prowadzony (sterowany) proces k iełkowania ziarna zbożowego, uk ierunkowany na maksymalną syntezę i aktywizację e n z y m ó w amylo-l i tycznyćh. Równolegle z tym zjawiskiem w kiełkującym ziarnie gromadzą się enzymy proteolityczne i cytol i tyczne, które, podobnie jak amylazy, przetwarzają zawarte w zim

rpas we na związki proste, zużytkowywane przez rozwijającą SH fo ziarna linę do b u d o w y n o w y c h komórek.

Proces słodowania powin ien być prowadzony w taki sposób, aby osiągnięte zostały

Jęczmień

(14,5 krj)

1 oczyszczanie

i dezynfekcja

i moczenie

i roszczenie

słńri (20 kg)

i dezynfekcja

i rozdrabnianie

mleczko słodowe

drożdże dojrzałe

Ziemniaki

(1000 kg - 16,8°̂ skrobi)

\ mycie

j ważenie

i parowanie

Rys. 5. Schemat produkcji spirytusu ziemniaczanego

zacier słodki (1200 1)

H?S0. drożdże (50-60 l ) < — z a c i e r zaszczepiony

CO*

gazy <-

1 płuczka

i fermentacja

\ zacier odfermentowany

2 w o , l a L a l k 0 h 0 L •desty lac ja (odpęd)

/ \ s p i r y t u s wywar

(icw i) (i mn i) następujące cele;

1. Duża wartość enzymatyczna w y p r o d u k o w a n e g o s łodu. Niezreal izowanie tego podraża koszty p r o d u k c j i , ponieważ wiąże się z koniecznością większego zużycia ziarna, zaan­gażowania większych nakładów robocizny na w y p r o d u k o w a n i e słodu z powiększonej masy zboża, a d o d a t k o w o zmniejsza wydajność spirytusu z w p r o w a d z o n e j do procesu skrobi , ponieważ skrobia s ł o d o w a znacznie gorzej wykorzystywana jest w procesie fermentacj i niż skrobia surowca p o d s t a w o w e g o .

2. M o ż l i w i e mały ubytek w ę g l o w o d a n ó w , podlegających fermentacj i , w czasie moczenia i roszczenia ziarna.

3. M o ż l i w i e duża czystość mikrobio logiczna s łodu. Bakterie w n o s z o n e do zacierów ze słodem są j e d n y m z p o d s t a w o w y c h źródeł zakażeń, występujących w procesie fermentacj i . Powodują one także spadek w y d a j n o ś c i a lkoholu z masy przetwarzanych w ę g l o w o d a n ó w wskutek obniżania się pH zakażonych zacierów do wartości , w których proces docukrzania z łożonych w ę g l o w o d a n ó w nie może p r a w i d ł o w o przebiegać. Poza t y m bakterie zużywają część c u k r ó w jako substancj i energetycznych niezbędnych dla ich życia, a także p o w o d u j ą przetworzenie części w ę g l o w o d a n ó w , przeznaczonych do produkcj i a l k o h o l u - na kwasy.

Słód o przedstawionych w y m a g a n i a c h może być w y p r o d u k o w a n y tylko ze zdro-

4 6

w e y o , f izjologicznie dojrzałego ziarna o cechach określonych w rodziale 4 . 1 . Do produkcj i s łodu najczęściej używa się ziarno jęczmienia lub mieszankę jęczmienia

i owsa, jakkolwiek i inne gatunki zbóż - z mniejszymi w p r a w d z i e efektami mogą być także użyte do tego celu.

Bardzo istotną cechą każdego zboża, przeznaczonego do produkcj i s łodu jest w y r ó w n a n a wielkość wszystkich ziarn w każdej partii, ponieważ ziarna o różnej w ie lkośc i , w poprze­dzającym słodowanie procesie moczenia, inaczej pobierają w o d ę , co p o w o d u j e n i e r ó w ­nomierne ich namoczenie, a w konsekwencj i i k ie łkowanie. Osiągnięcie maksymalnej a k t y w n o ś c i enzymatycznej poszczególnych ziarn następuje więc w i n n y m czasie.

Ziarno p o w i n n o być wystandaryzowane w e d ł u g kryterium wie lkości , a także oczyszczone przed sprowadzeniem go do gorzelni. Stosowane dawnie j doczyszczanie i try jerowanie zboża p o w i n n o b y ć w y k o n a n e przez producenta ziarna.

Pierwszym zabiegiem, jakiemu będzie poddane ziarno, przeznaczone na s ł ó d w gorzelni rolniczej jest doprowadzenie jego w i l g o t n o ś c i do 3 9 - 4 2 % . Uzyskuje się to przez moczenie ziarna.

5.4.1.1. M o c z e n i e z i a r n a Proces moczenia ziarna zbożowego przeznaczonego do produkcj i s ł o d u p r o w a d z i się

Jęczrniefi

( 4 , 0 kg)

oczyszczanie

di,vyido_kc |a i iiujućuni-cj

i ." roszczenie i słód (6,7 kg) l rinzynfekcjfa i rn/tlrn-

bnianie

mleczko słodowe

Żyto

(100 kii - 56% s k r o b i )

drożdże dojrząłn

J ^ E - ł — d r o ż d ż e (25 r tn*)*.

CO,

gazy .#-

\ płuczka

/ \ W l J t l

a + alkohol

WiiAtinic

•i parowanie

s c u k r z a n i e

.-at; i !T r»hjrll<i ,!,

(430-490 dmJ) . I,'

zacier zaszczepiony

i fermentacja

er odfermentowany

d e s t y ] a c j a (odpęd)

Rys. 6, Schemat produkcji spirytusu zbożowego

spiryluy wywar

(ok. 36,2 dmJ) (400-540 dm\)

Al

w specjalnie do tego celu przeznaczonym naczyniu - kadzi zalewnej. Dawniej konstruowano je z cegły lub betonu. Obecnie używa się wyłącznie kadzi metalowych. Wielkość kadzi zalewnej zależy od wielkości dziennej produkcji spirytusu, a więc dziennego zapo­trzebowania na słód. Przyjmuje się, że pojemność kadzi zalewnej, wyrażona w d m 3 , powinna być trzykrotnie większa niż ilość jednorazowo wsypywanego do niej zboża, wyrażona w kilogramach.

Najczęściej używa się kadzie o kształcie cylindryczno-stożkowym, z wymuszonym obiegiem wody, która doprowadzona jest do dolnej części naczynia. Skierowana przez rurę, umieszczoną w środku kadzi, nad powierzchnię zawartej w niej mieszaniny zboża i moczącej wody, powoduje porywanie ziarn i unoszenie ich do góry. Dzięki umieszczeniu w dolnej części tej cyrkulacyjnej rury inżektora powietrznego zboże natlenia się. Na rurze przelewowej znajduje się sito, na którym zatrzymują się tzw. splawki, czyli lekkie ziarna, plewy i inne zanieczyszczenia zboża, lżejsze od wody. Na rysunku 6 przedstawiono schematycznie kadź zalewną, produkowaną przez Państwowy Ośrodek Maszynowy w Brzyznej.

Przed dokonaniem zasypu zboża do kadzi zalewnej, w której ma ono osiągnąć pożądaną wilgotność, należy rachunkowo ustalić, ile ziarna powinno być jednorazowo zamoczone. Wyliczenie tej wielkości należy oprzeć na następujących danych: - ze 100 kg zboża uzyskuje się 140 kg słodu, - do scukrzenia 100 kg skrobi, zawartej w surowcu podstawowym trzeba użyć 12 kg słodu,

jednorazowo kieruje się do moczenia taką ilość zboża, aby słód z niego wyprodukowany wystarczał na 3 dni pracy gorzelni.

Napełniwszy do około połowy kadź zalewną wodą o temperaturze około 1 5"C wsypuje się do niej obliczoną ilość zboża w taki sposób, aby uwalniany z niego kurz, niosący liczne bakterie i zarodniki pleśni, nie rozprzestrzeniał się w pomieszczeniu. Rurę zsypową lub koniec worka (jeśli zasypu dokonuje się ręcznie) należy zanurzyć w wodzie. Wsypawszy zboże należy na kilkanaście minut otworzyć dopływ wody do dolnej części kadzi i pozwolić jej przelewać się przez sito, na którym zatrzymają się lekkie zanieczyszczenia. Obmyte w ten sposób ziarno pozostawić w wodzie na 5 6 godzin. Warstwa wody nad ziarnem nie powinna być zbyt wysoka (10-20 cm). Umożliwia to dyfundację powietrza (tlenu) w głąb kadzi, a więc częściowe natlenianie zboża. Niewysoka warstwa wody ułatwia też ulatnianie się dwutlenku węgla, wydzielającego się z pobudzonego do życia ziarna. Każde 1 000 g moczo­nego ziarna w ciągu godziny wydziela około 85 mg C 0 2 i pobiera z wody około 60 mg 0 2 . Używana do moczenia woda ze studni głębinowych zawiera nie więcej niż 20 mg O, w 1 I, a ponieważ na 1000 g ziarna przypada w czasie moczenia około 2000 c m 3 wody, tlenu w niej zawartego wystarcza ziarnu na niespełna 1 godzinę moczenia. Po godzinie więc występuje, stale pogłębiające się niedotlenienie ziarn, potęgowane nasycaniem się środowiska wy­dzielanym przez te ziarna dwutlenkiem węgla. W czasie moczenia należy więc często zmieniać wodę, wnosząc z nią nowe porcje tlenu, a zabieg ten łączyć z wypłukiwaniem nagromadzonego w przestrzeniach między ziarnami dwutlenku węgla. Przy stosowaniu kadzi zalewnych bez wymuszonego obiegu wody, wykonuje się to praktycznie w ten sposób, że bezpośrednio po każdym spuszczeniu wody moczącej do kanału przemywa się od góry ziarno strumieniem wody przy otwartym zaworze wodnym, umieszczonym w najniższej części kadzi zalewnej.

Wodę moczącą powinno się wymieniać kilka razy na dobę, przestrzegając zasadę, że ziarno powinno przebywać w wodzie każdorazowo nie dłużej niż 5 6 godzin. Po upływie tego czasu wodę spuszcza się, ziarno przepłukuje i na 8 10 godzin pozostawia bez wody, przy otwartym dolnym zaworze wodnym. Przylegająca do powierzchni ziarn woda pozwala w takich warunkach na dalsze namakanie wnętrza ziarn, a przepływ powietrza przez warstwę zboża z góry w dół, wywołany silą ssącą wypływającego dołem dwutlenku węgla, powoduje natlenianie ziarna.

Sumaryczny czas przebywania zboża w kadzi zalewnej nie powinien przekraczać 48 godzin, w czym nie więcej niż 1 0 15 godzin powino przypadać na przebywanie zboża pod wodą lub w strumieniu wody.

48 )

Ryo. 7. Kndź znlownn (producent Zuk Ind Usługowo-produkcyjny w Sędziszowie Mlp.J; 7 - zbiornik

sstalowy, 2 - zawór upustowy, 3 - Inżoktor powietrzny, 4 - sito oczyszczające

7 - Skrócony kurs gorzelnictwa rolniczego - B. Łęczyński

49

Ze względu na to, że pobieranie wody przez ziarno różnych odmian jęczmienia, a tym bardziej różnych gatunków zbóż, jest różne - celowe jest przeprowadzenie testu, okreś­lającego czas przetrzymywania zboża w kadzi zalewnej. Sposób wykonania tego testu opisano w dalszej części niniejszej publ ikacj i . Generalnie przyjąć jednak można, że spośród zbóż używanych do produkcji słodu, jęczmień moczy się najdłużej. Jeśli więc sporządza się mieszanki słodowe, to należy a lbo w oddzielnych naczyniach moczyć poszczególne ich komponenty albo rozpoczynać od moczenia jęczmienia, a drugie zboże wsypywać do tej samej kadzi zalewnej o tyle później, o i le krócej trwa pobieranie przez nie w o d y ustalone wspomnianym testem. W celu zdezynfekowania moczonego ziarna celowe jest dodanie do ostatniej wody moczącej 50-100 g wapna chlorowanego lub 500-1000 g wapna palonego. To ostatnie przyczynia się jednocześnie do uaktywnienia procesu syntezy enzymów amylol itycz-nych, a także powoduje wypłukanie z zewnętrznych warstw ziarn substancji goryczkowych i garbnikowych.

Bardzo korzystne jest moczenie zboża, polegające na ciągłym zraszaniu go wodą. Proces ten prowadzi się w zwykłych naczyniach metalowych, nie wyposażonych w system wymuszo­nego obiegu wody i inżektorowego zasysania powietrza. Wodę rozpyla się ki lkoma dyszami, umieszczonymi nad powierzchnią zboża, znajdującego się w kadzi, w której dolny zawór w o d n y (spustowy) jest cały czas otwarty. Moczeniu takiemu towarzyszy stały przepływ przez ziarno t lenu (powietrza) i odpływ dwutlenku węgla. Ponieważ jednak może również następować wypłukiwanie z ziarna węglowodanów, przepływ wody przez dysze powinien być bardzo mały.

Przy każdej technice moczenia powinno być ono zakończone przepłukaniem ziarna wodą (usunięcie C0 2 ) z ewentualnym dodatkiem 0,15% formaliny, po osiągnięciu przez nie wilgotności 39-42%. Przekroczenie tej granicy jest niekorzystne. Niedomoczenie jest pewnym błędem technologicznym, ale może on być skorygowany intensywniejszym zraszaniem ziarna wodą w pierwszych dniach roszczenia.

5.4.1.2. R o s z c z e n i e s ł o d u

Zboże namoczone do pożądanej wi lgotności należy przesłać do słodowni. Korzystne jest, jeśli kadź zalewna znajduje się na kondygnacji wyższej, a słodownia w pomieszczeniu pólpiwnicznym. Usytuowanie takie pozwala przesyłać zboże namoczone do s łodowni samo-spadem, a w pomieszczeniu tym utrzymywać — bez względu na wahania temperatury zewnętrznej - w y r ó w n a n ą temperaturę 10-12°C. Posadzka słodowni musi być bardzo gładka i jednorodna. Nie może to być np. cegła łączona zaprawą murarską, ponieważ materiały te cechują s ię różną twardością i w czasie przerzucania słodu nierówno ścierają s ię, powodując nierówności powierzchni, będące przyczyną bardzo niepożądanego kaleczenia z iarn w czasie tzw. przerabiania słodu, czyli przerzucania go. Przez lokal słodowni nie powinny być prowadzone rury wodne, a tym bardziej parowe lub kanalizacyjne, ani instalowane w nim jakiekolwiek urządzenia. Okna powinny być niewielkie, a szyby ich zamalowane niebieską farbą (np. wapno z ultramaryną) w celu ograniczenia dostępu światła. Na świetle w słodowa-nych ziarnach tworzy się chlorofi l , którego obecność sprzyja syntezie węglowodanów, podczas gdy celem słodowania jest spowodowanie gromadzenia enzymów hydrol izujących składniki ziarna. Zielone zabarwienie wyrastającego z ziarna liścienia (,.huzar") świadczy o małej wartości s łodu, spowodowanej wytwarzaniem go w lokalu nadmiernie oświet lonym. Światło elektryczne, używane podczas pracy w słodowni, powinno być możl iwie słabe i zawsze wyłączane z chwilą zakończenia wykonywania czynności technologicznych. W posadzce słodowni, wzdłuż ścian, powinien znajdować się płytki, wąski kanał (rowek), zbierający skropliny, często gromadzące się na ścianach i w przypadku braku tego kanału spływające pod grzędy słodowe. Powoduje to zakażenie słodu bakteriami i pleśniami, których barwne wykwi ly często pokrywają ściany lokalu.

Aby ograniczyć rozwój drobnoustrojów na ścianach słodowni konieczne jest wymalowanie ścian i sufitu - przed rozpoczęciem kampanii - świeżo gaszonym wapnem. Dodatkowo na ściany celowe jest nanosić, kilka razy w kampani i , pędzlem lub ogrodniczym rozpylaczem, jeden z dostępnych na rynku miedziowych środków, stosowanych w ochronie roślin. Może to być s iarczan, ale korzystniej t lenochlorek miedzi, znajdujący s ię w handlu pod różnymi

5 0

nazwami f i rmowymi (np. Kupferkalk). Na 100 d m a wody należy dawać około 300 g t lenochlorku miedziowego. Ściany natryskiwane takim roztworem maja jasnoseledynową barwę. Środków o których mowa. nie należy mieszać z wapnem, lecz powlekać ich roztworem ściany uprzednio pomalowane wapnem i wysuszone.

Wielkość lokalu slodowni zależy od wielkości dziennej produkcji spirytusu. Przyjąć można, że dla wyprodukowania każdych 100 d m 3 spirytusu dziennie trzeba dysponować powierzchnią

I Mn P0W(Crzcfin/a sloćowni utrudnia roszczenie slodu, bo zmusza do

hodowania go w grubszych grzędach, a te wymagają częstszej pielęgnacj i , {j. częstszego \C\ przerzucania. Namoczone w kadzi zalewnej ziarno, przeznaczone do produkcji s lodu, w partii wystarczającej na 3-dniową produkcje? spirytusu, a więc od około 300 do 1000 kg, formuje się na posadzce slodowni w kopczyk o wysokości okoto 60 cm, umieszcza w n i m termometr i obserwując temperaturą, przetrzymuje ziarno aż do wzrostu jej do 18"C. Od tego momentu zaczyna się właściwa pielęgnacja stodu, polegająca na jego częstym przerzucaniu i w miarę potrzeb, zraszaniu czystą, zimną wodą.

Zboże z kopczyka należy rozrzucić na znacznie większą powierzchnię, formując tzw. grzędę o wysokości nic wyższej niż 15 cm. Samo przerzucanie ma na celu uwolnienie ziarna od gromadzącego się w grzędzie dwutlenku węgla i nasycenie go t lenem, a więc musi być tak wykonane, aby ziarno przebyto w powietrzu jak najdłuższą drogę. Stwierdzono, że w przestrze­niach między ziarnami słodowanego zboża gromadzi się do 5% dwutlenku węgla, a już przy zawartości 3% wartość enzymatyczna stodu wyraźnie zmniejsza się. Dodatkowo przerzucanie zboża ma zapewnić wszystkim ziarnom podobne warunki, a w ięc powodować, że ziarna leżące na powierzchni grzędy w następnej znajdą się na jej dnie i odwrotnie. Wymaga to pewnej wprawy pracownika, wykonującego tę czynność, tym bardziej, że musi być ona wykonana w taki sposób, aby nie powodować kaleczenia ziarn. Ziarna pokaleczone mają znacznie gorszą wartość enzymatyczną i są źródłem i siedliskiem zakażenia slodu.

Wciągu każdej doby ziarno (słód) musi być przerzucone co najmniej 3 razy. Jest to min imum, pozwalające utrzymać ziarno w stanie względnie dobrego natlenienia i w pożądanej temperaturze. Przez pierwsze dwie doby słodowania temperatura w grzędach powinna być bliska 16MC i wielkości tej nie należy przekraczać. W ciągu następnych czterech dób temperatura powinna być utrzymywana na poziomie 14-15"C, a od szóstego dnia nie przekraczać przedziału 14—12*0.

Od czwartej doby słodowania na 2-3 godziny przód przerzucaniem grzęd należy zraszać je wodą w ilości od 2 do 8 d m 3 na każde 100 kg zboża, w zależności od temperatury lokalu i względnej wilgotności powietrza. W siódmym - ó s m y m dniu ziarno powinno mieć wilgotność około 6 0 % i już od tego momentu powinno być wstrzymane zraszanie go wodą

Spełniając przedstawione warunki pielęgnacji słodu, produkowanego w słodowni klepis­kowej, uzyskuje się największą aktywność enzymatyczną między 10 a 12 dniem roszczenia. W ciągu tycli trzech dni słód powinien być użyty do scukrzania zacierów.

Jakkolwiek roszczenie słodu na posadzkach slodowni jest w gorzelnictwie rolniczym najbardziej rozpowszechnione, to jednak w niektórych gorzelniach słodowanie prowadzi się metodami zmechanizowanymi w odpowiednich, przeznaczonych do tego celu, urządzeniach. Są to najczęściej obracające się bębny metalowe (rys. 8), wyposażone w system napowie­trzania znajdującego się w ich wnętrzu ziarna, zraszania wodą i przerzucania. Armatura pozwalająca śledzić temperaturę roszczonego ziarna i regulować przepływ przez nie powietrza oraz stopień nawilżania go, umożliwia prowadzenie procesu w warunkach założo­nych, bez względu na porę roku i temperaturę otoczenia. Pizy przestrzeganiu warunków roszczenia z bębnów słodowniczych uzyskuje się więc słód lepszy niż w slodowniach klepiskowych. Do zalet słodowania tą metodą należą poza tym: zmniejszony wkład pracy, możliwość słodowania w każdym dowolnie wybranym pomieszczeniu (bez względu na panującą lub zmieniającą się w nim temperaturę), o mniejszej kubaturze niż w przypadku slodowni klepiskowej. Ponieważ jedna szarża słodu pi w i n n a być zużyta w ciągu 3 dni , a c; słodowania wynosi 10-12 dni, w gorzelni musi być zainstalowanych co najmniej 5 bębnów słodowniczych. Koszt ich zakupu, montażu i eksploatacji stawia często w wątpliwość celowość zastępowania słodowania klepiskowego - bębnowym. Wątpliwość tę umacnia stosunkowo niski kosz! robocizny (w warunkach polskich) przy rosnących kosztach energi i , zużywanej do

napędu silników, napędzających sam bęben, dmuchawę powietrza i pompę wodną. Słodownie bębnowe wymagają bardzo dokładnego opróżniania ich po zakończeniu słodo­

wania każdej szarży, ponieważ pozostawienie części (resztek) słodu powodować może zakażanie ziarna następnych szarż.

W polskim gorzelnictwie rolniczym w minionych latach słodownie bębnowe były zainstalowa­ne w ki lkudziesięciu gorzelniach. Na skutek usterek technicznych i błędów w ich obsłudze nie zostały jednak rozpowszechnione.

Prawidłowo wyprodukowany słód, bez względu na technikę jego roszczenia ma l iścienie białe, bez odcienia z ielonego, o długości od 0,5 do 1,5 długości z iarna, s i ln ie skręcone korzonki

Rys. 8. Gorzelnlcza alodownla bębnowa

A. Widok z przodu: / - konstrukcja wuporczu, 2 - obudowa łożysk. 3 - dyaza, 4 - przewód wodny, 5 - allnlk uloktryczny,

6 - przekładnia bezstopnlowa, 7 - przekładnia ślimakowa, 8 - sprzęgło kołowe,

B. Widok z boku: / - b ę b e n , 2 - p ó ł k a , 3- właz, 4-zamek włazu, 5 - o t w ó r kontrolno-napowletrzajacy, G- pokrywa otworu,

7 - piasta, 8 - napinacz łańcucha, 9 - dźwignia napędu

(dowód częstego i właściwego przerabiania), wolny jest od ziarn spleśniałych, ma jasną barwę i przyjemny, nieco ogórkowy zapach. Zawiera nie więcej niż 5% ziarn nieskiełkowanych, W europejskim gorzelnictwie rolniczym do scukrzania zacierów skrobiowych najczęściej stosuje się słód jęczmienny. Zdarzają się jednak przypadki, że ze względu na brak odpowiedniego jęczmienia jako surowiec do produkcji słodu musi być użyte inne zboże. Jeśli jest to np. pszenica lub żyto, czyl i z iarno nie oplewione, to pielęgnacja s łodu musi być zintensyfikowana, ponieważ ziarna tych zbóż bardziej zwarcie układają się na posadzce słodowni, a zatem si lniej grzeją s ię. Trudniej też wydziela się z przestrzeni między n imi dwutlenek węgla, co hamuje proces syntezy enzymów. Grzędy z takich zbóż muszą być więc częściej przerabiane.

Owies stosowany jest w naszych warunkach stosunkowo często jako dodatek 2 0 - 3 0 % do słodowanego jęczmienia. Słód owsiany cechuje się mniejszą niż jęczmienny aktywnością enzymatyczną, ale dodatek jego z reguły poprawia stopień odfermento­wania zacierów. Ponadto słód owsiany, bardzo bogaty w substancje t łuszczowe, ograni­cza bardzo uciążl iwe zjawisko pienienia zacierów w czasie fermentacj i .

Jak podano w rozdziale 5.4.1.1., moczenie każdego gatunku zboża przebiega inaczej i fakt ten musi być uwzględniony przed sk ierowaniem zboża do słodowni.

W czasie kiełkowania zboża w słodowni w procesie syntezy amylaz istotną rolę odgrywają kwasy giberel lowe. Drobne ich i lości występują w każdym ziarnie. Jeśl i jednak w czasie

52

/

moczenia zboża lub w początku jego słodowania doprowadzi się dodatkową ilość tego kwasu lub jego soli, następuje wydatne przyspieszenie dojrzewania słodu, a więc skrócenie czasu słodowania o 2-3 dni i wzrost jego aktywności amylolitycznej i proteolitycznej. Bardzo efektywne jest działanie kwasu giberellowego lub soli potasowej tego kwasu na ziarna uszkodzone, połamane, z uszkodzonymi zarodkami lub całkowicie ich pozbawione. Z wszyst­kich łych, w zasadzie nie nadających się do słodowania, niepożądanych frakcji zboża, potraktowanego preparatem giberel lowym otrzymuje się słód, chociaż czasem poszczególne ziarna pozbawione są l iścienia lub korzeni. Giberellowanie nie wpływa ujemnie na słód gorzelniczy i jest zabiegiem ze wszech miar godnym polecenia. Szczególnie w przypadkach, gdy przy małej powierzchni słodowni realizować trzeba dużą produkcję spirytusu. Wyjątek stanowią sytuacje, kiedy temperatura w słodowni przekracza 12-43*0, co może mieć miejsce np. przy produkcji w dni upalne.

Polski przemysł farmaceutyczny produkuje sól potasową kwasu giberel lowego, o nazwie handlowej Gibrofit K. W dystrybucji znajduje się w postaci tabletek o zawartości 0,1 g substancji czynnej. Do aktywizacji słodu gorzelniczego preparatu tego należy dodać w ilościach równoważących 0,5-1,0 g na tonę słodowanego ziarna. Im gorsze jest ziarno, tym więcej należy stosować Gibrofitu K, ale nie powinno się przekraczać podanej górnej granicy. Gibrofit może być dodany do ostatniej wody moczącej ziarno w kadzi zalewnej lub do wody używanej do zraszania zboża na pierwszej grzędzie. Jeśl i preparat wprowadzany jest do kadzi zalewnej, trzeba się liczyć ze zwiększonym jego zużyciem: część straci się w wodzie nie pobranej przez ziarno. Przed przystąpieniem do giberellowania na grzędach ziarno należy krócej przetrzymać w kadzi zalewnej, t j . do osiągnięcia przez nie wilgotności około 3 2 % . Przeznaczoną do użycia na jedną szarżę słodu dawkę preparatu należy podzielić na dwie części. Pierwszą rozpuścić w około 7 d m 3 wody i nanieść na zboże bezpośrednio przód przerzucaniem pierwszej grzędy. Dtugą sporządzić i użyć podobnie przed przerzucaniem drugiej grzędy. Roztworem spryskać ziarno na posadzce, używając urządzenia możl iwie si lnie dyspergującego ciecz (np. oprys­kiwacz ogrodnic/y). Nie nadaje się do tego celu używana powszochnfo w slodownlnch konewka. Niedokładnie rozprowadzając ciecz uzyska się nierównomierny rozwój poszczegól­nych ziarn, a więc niepełną enzymatyczną wartość słodu.

Słód giberellowany uzyskuje największą aktywność w 7-9 lub 8-10 dniu słodowania, a niektóre odmiany jęczmienia jeszcze wcześniej. Stosując opisany proces, można boz uszczerbku dla technologii i wydajności alkoholu zmniejszyć dawkę słodu, a więc zużycie

iźa o 2 0 % . Wywar pochodzący z technologii uwzględniającej giberel lowanie słodu, ma normalną

wartość pokarmową. Mimo zachowywania zasad higieny produkcji słodu (dobre ziarno i woda, czysta słodownia,

dezynfekcja zboża i lokalu słodowni) słód zawsze obciążony jest mikroflorą, osiadającą na nim, a znajdującą się zawsze w powietrzu. Wniesienie jej do zacieru może powodować perturbacje w produkcji, a w konsekwencji obniżenie wydajności alkoholu i jakości wywaru. Wydajność alkoholu spada w takim przypadku z dwóch przyczyn: część węglowodanów zamiast ulec fermentacji alkoholowej zostaje przez bakterie przekształcona na kwasy i inne niepożądane metabolity; spowodowany przyrostem kwasowości spadek pH fermentujących zacierów blokuje działania amylaz, których aktywność powinna być zachowana do końca fermentacji. Przykładem może być powstawanie kwasu mlekowego z prostego cukru. Zamiast reakcji:

C nH 1 v O R > 2C,H 5 OH-l-CO, 180 g 2 g 88 g

w której ze I00 gramów cukru powstaje stechiometrycznie 92 g alkoholu, przebiega reakcja llug równania:

C * H „ 0 , 2C a H 0 O 3

100 g 180 g /nikn której 2 tej samej ilości cukru powstaje 180 gramów kwasu mlekowego. W praktyce

reakcje te przebiegają w sposób bardziej złożony i tworzeniu się kwasu m l e k o w e g o - w wyniku działania tzw. dzikich bakterii (hetero(ermentatywne) - towarzyszy powstawanie równie*

•ctowego i innych. V. celu niedopuszczenia do zakażania zacierów słodem należy zawsze stosowa' je

•

dezynfekcję. Bezpośrednio przed rozdrabnianiem słodu lub w czasie tego procesu - jeśli warunki techniczne na to pozwalają - s ł ó d należy poddać działaniu wapna chlorowanego lub formaliny. Do przemywania nie rozdrobnionego słodu należy używać roztwór wody zawierają­cy w 1 d m 3 1,0 g wapna chlorowanego lub 20-25 c m 3 formaliny. Czas odkażania, czyli przebywania słodu w takiej kąpieli powinien wynosić 15-20 min. Jeśli dezynfekcję łączy się z rozdrabnianiem słodu, należy do zbiornika młynka słodowego wlać tyle roztworu formaliny, aby po wymieszaniu mleczka słodowego z zacierem, na każde jego 1000 d m 3 przypadało 200-230 c m 3 formaliny. Do mleczka słodowego, przeznaczonego do zacieru, z którego zamierza się odebrać część jako podłoże do hodowli drożdży, podaną dawkę formaliny należy obniżyć do połowy. Drugą połowę trzeba wprowadzić bezpośrednio do kadzi zaciernej, po odebraniu z niej tej porcj i zacieru, w której hodowane mają być drożdże, przygotowywane do szczepienia zacierów w dniu następnym.

Do dezynfekcji słodu przed jego rozdrobnieniem można też używać 0,1-0,5-procentowy wodny roztwór pięciochlorofenolanu sodu, 0,001-procentowy roztwór monochloraminy, 0,1-procentowy roztwór lauroseptu lub sterinolu. Wszystkie wymienione środki są jednak znacznie droższe niż wapno chlorowane i formalina. Posługując się przemiennie tylko tymi dwoma środkami można uzyskać w pełni zadowalający stopień dezynfekcji, przy najmniej­szych na ten cel nakładach.

Wartość enzymatyczną słodu bfędnie określano terminem ,,siła diastatyczna" i oznaczano metodą Windisch-Kolbacha. Metodą tą oznacza się bowiem tylko jeden składnik kompleksu amylol itycznego: beta-amyiazę, czyli enzym scukrzający. Zakładano, że jeśl i ,,siła diastatycz­n a " wynosi powyżej 350 jednostek, słód jest dobrej jakości. Obecnie wiadomo, że aby nastąpiło scukrzenie wpierw musi skrobia być przekształcona w stan rozpuszczalny, czyli niezbędne just wstępne działanie alfa-amylazy. W dobrym słodzie aktywność alfa-amylazy, wyrażona w jednostkach SKB, powinna wynosić co najmniej 52. Aktywność obydwóch enzymów powyżej podanych wartości świadczy o dobrej jakości słodu. Niedobór choćby jednego z nich zmniejsza efektywność działania całego kompleksu. Posługiwanie się wyłącznie oznaczaniem ,,siły diastatycznej" prowadzi do wnioskowania błędnego.

5,4.2. Produkcja grzybowych i bakteryjnych preparatów enzymatycznych

Prawie 100 lat temu japoński biochemik J. Takamina, hodując na powierzchni pożywki stałej grzyb Aspergillus oryzae stwierdził, że ekstrakt alkoholowy z przerośniętego podłoża ma wysoką kompleksową wartość amylolityczną, zwaną wówczas aktywnością diastatyczna. Wydzielony przez niego preparat Takadiastaza nie znalazł wprawdzie zastosowania w przemy­śle gorzelniczym, ale sama koncepcja stała się zalążkiem prac późniejszych badaczy, którzy doskonaląc proces mikrobiologicznej syntezy różnych enzymów, opracowali wiele metod wytwarzania amylaz. przydatnych i obecnie szeroko już stosowanych w praktyce przemys­łowej.

Zdolność aktywnej syntezy amylaz mają niektóre szczepy grzybów, np. Aspergillus niger, Aspergillus oryzae. Aspergillus ayamori oraz bakteri i, np. Bacillus suhtiUs. I lodowane w opty­malnych warunkach wytwarzają duże ilości enzymów i wydzielają je do środowiska lub gromadzą wewnątrz komórek. Enzymy wydzielane do środowiska otrzymuje się w stanie skoncentrowanym po oddzieleniu części stałej pożywki od ciekłej. Frakcję ciekłą zagęszcza się i ewentualnie oczyszcza, przy zastosowaniu technologii chroniących enzymy przed inaktywa-cją . W przypadku gromadzenia enzymów w komórkach drobnoustrojów żywą biomasę rozdrabnia się, a uzyskany emulgat ekstrahuje i zagęszcza, podobnie, jak ma to miejsce w pierwszym przypadku.

Do lat czterdziestych bieżącego stulecia do produkcji enzymów amylol i lycznych metodą mikrobiologiczną stosowano sterylne podłoża stałe - głównie otręby pszenne o dużym nawilgoceniu i zasilone solami mineralnymi. Hodowlę prowadzono przez kilka do kilkunastu dni na tacach lub przesuwających się taśmach, przy dużej względnej wi lgotności powietrza i temperaturze optymalnej dla użytego szczepu. Do scukrzania zacierów stosowano albo surowy mokry preparat, a lbo preparat wysuszony do zawartości wody około 15%, w warunkach eliminujących możliwość inaktywacji enzymów, a więc w temperaturze nie przekraczającej 70'C. Znajdujące się jeszcze obecnie w obrocie handlowym gorzelnicze preparaty amylolitycz-

W

ne, wytwarzane metodą hodowli powierzchniowej, mają konsystencję i wygląd zbliżone do śrut zbożowych lub otrąb.

Po ostatniej wojnie światowej w wielu krajach udoskonalono i rozpowszechniono wgłębną hodowlę grzybów i bakterii enzymotwórczych. Skład pożywek, charakterystyka użytego drobnoustroju, sposób hodowli nie są przez producentów ujawniane i najczęściej chronione są patentami. Ogólnie, podłoża do hodowli wgłębnej zawierają nie więcej niż 20-25% suchej masy, w czym znaczną część stanowią surowce pochodzenia roślinnego (otręby, mąka, wyciąg z ziarna kukurydzy itp). Resztę reprezentują sole mineralne, stanowiące źródło makro-i mikroelementów, katalizujących procesy rozwoju drobnoustrojów i syntezy przez nie pożądanych enzymów. Hodowlę prowadzi się przez kilka dni w temperaturze ściśle określonej, przy intensywnym napowietrzaniu cieczy sterylnym powietrzem.

Najczęściej oddzielnie hoduje się drobnoustrój, syntetyzujący enzym rozpuszczający (alfa-amylazę) i oddzielnie, wytwarzający enzym scukrzający (glukoamylazę). Do scukrzenia skrobi w gorzelnictwie używa się kolejno dwóch preparatów: rozpuszczającego skrobię, a następnie scukrzającego dekstryny, wytworzone w pierwszym etapie zacierania. Ponieważ różne są warunki optymalnego działania alfa-amylazy i glukoamylazy, w kadzi zaciernej temperaturę scukrzanego zacieru ustawia się kolejno na poziomie możl iwie bl iskim optymal­nej temperaturze działania używanych enzymów.

Zagraniczne preparaty enzymatyczne dla gorzelnictwa mają najczęściej postać syropu, zbliżonego wyglądem do melasy buraczanej. Ich wartość enzymatyczna ki lkudziesięciokrotnie przewyższa wartość enzymatyczną słodów. Zamiast ki lkudziesięciu k i logramów słodu, potrze­bnego do scukrzenia jednego zacieru używa się więc ki lkuki logramowe (l itrowe) dawki preparatów.

W latach siedemdziesiątych opracowana została przez byłe Conlralne Laborator ium Przemysłu Rolnego, metoda hodowli wgłębnej określonego szczepu grzyba Aspergillus, użytego do jednoczesnego wytwarzania alfa- i glukoamylazy w środowisku c iekłym, którego podstawowy składnik stanowi wywar z gorzelni rolniczych. Preparat, wytwarzany w gorzelni w warunkach półtechnicznych stosowany był z pełnym technologicznym powodzeniem jako substytut słodu w przemysłowej produkcji spirytusu. W postaci surowej nie zagęszczony 1 kg preparatu zastępował 5 kg słodu.

Według podobnej technologii produkuje się preparaty enzymatyczne dla gorzelnictwa w Miczurinsku - doświadczalnej gorzelni rosyjskiego Instytutu Biotechnologii Przemysłu Spożywczego w Moskwie. W stanie nie zagęszczonym preparaty wykazują dużą trwałość i cysternami rozwożone są do licznych, nieraz bardzo odległych gorzelni.

W Polsce produkcję różnych preparatów enzymatycznych, w tym także amylaz dla gorzelnictwa, prowadzi się w zakładzie „Pektowin" w Jaśle.

Jako środek rozpuszczający skrobię produkowany jest preparat o handlowej nazwie Amylogal CS. Otrzymuje się go metodą hodowli wgłębnej bakterii Bacillus subtilis. W dys­trybucji znajduje się on w postaci syropu o barwie brązowej i gęstości mieszczącej się w granicach 1,16-1,20 g/ml. Jest łatwo rozpuszczalny i odporny na działanie wysokiej temperatury. Dopiero co najmniej 3-rninutowe działanie na preparat temperatury 100"C powoduje wyraźny spadek jego aktywności. Maksymalną aktywność amylolityczną preparat wykazuje przy pH środowiska 5,5 do 6,5 i temperaturze około 60°C. Oprócz aktywności arnylolitycznej preparat cechuje się dodatkowo aktywnością proteolityczną (proteaza obojętna 30 000-40 000 J Hb/g).

Aktywność amylolityczną, w zależności od potrzeb nabywcy, może być 2-3-krotnie wyższa od standardowej, wynoszącej ponad 200 JAS. Dla rozpuszczenia 1 tskrobi zbożowej, w warunkach przemysłowych, zużywa się średnio 45-10 3 JAS, t j . około 0,23 kg preparatu standardowego. Rozpuszczenie 1 l skrobi ziemniaczanej wymaga zużycia około 2-krotnie większej dawki preparatu.

Jako preparat scukrzający, zakłady „Pektowin" oferują Glukopol P. Otrzymywany jest on w wyniku wgłębnej hodowli grzybów Aspergillus awamori i Aspergillus niger, nie wy­twarzających toksyn. Preparat ma postać ciemnobrązowego syropu, a jego gęstość mieści się w granicach 1,20-1,26 g/ml. Podobnie jak Amylogal CS rozpuszczalny jest łatwo w cieczach gorzęlniczych oraz w wodzie, ale wykazuje mniejszą tolerancję na wysoką temperaturę: przy

55

80°C w ciągu 3-5 min następuje pełny zanik aktywności preparatu. Temperatura optymalna działania glukoamylazy zawartej w preparacie wynosi 60°C. Przy jej wzroście do 70°C aktywność spada do około 5 0 % . Najefektywniej Glukopol działa przy pH środowiska hydro-i izowanego w granicach 3,7-4,3. W innych przemysłach stosowany jest z dobrymi efektami przy pH 2,0-6,0, co świadczy o jego dużej tolerancji na dużą kwasowość środowiska. Oprócz aktywności amylol itycznej preparat wykazuje aktywność proteolityczną, celulolityczną i pek-tynolityczną. W obrocie handlowym znajdują się 3 odmiany Glukopolu, różniące s ię aktywnoś­cią enzymatyczną. Preparat P 5 ma aktywność co najmniej 5000 JGA/ml, preparat P 10 co najmniej 10 000 JGA/ml, a preparat P 15 co najmniej 15000 JGA/ml. Scukrzenie 1 t skrobi w warunkach przemysłowych wymaga zużycia (według zaleceń producenta) 5,5 kg Glukopolu P 5 lub 2,75 kg Glukopolu P 10 lub 1,37 kg Glukopolu P 15, niezależnie od pochodzenia skrobi (ziemniaczana i zbożowa).

Badania porównawcze wykazały, że preparaty polskie, stosowane zgodnie ze wskazaniami producenta i Instytutu Biotechnologi i Przemysłu Rolno-Spożywczego podobnie jak preparaty f i rmy Novo Nordisk pozwalają uzyskiwać większą, o około 1 d m 3 ze 100 kg skrobi, wydajność alkoholu.

O wyborze między preparatami zagranicznymi i polskimi powinny decydować wyłącznie koszty ich zakupu. Również względy ekonomiczne powinny być podstawą do wyboru między preparatami amylol i tycznymi pochodzenia mikrobiologicznego a słodem. W tym przypadku poza bezpośrednimi kosztami preparatów i zboża, przeznaczonego do produkcji s łodu, uwzględniać należy następujące okoliczności:

• Preparaty pochodzenia mikrobiologicznego mają wielokrotnie większą aktywność enzyma­tyczną niż słód, wobec czego operuje s ię w gorzelni znacznie mniejszymi i lościami środków scukrzających. • Aktywność enzymatyczna preparatów pochodzenia mikrobiologicznego jest normowana i nie ulega istotnym zmianom w czasie ki lkumiesięcznego przechowywania. Pozwala to precyzyjnie dozować dawki enzymów w stosunku do potrzeb technologi i . • El iminacja słodu ogranicza robociznę w gorzelni, a więc zmniejsza koszt produkcji spirytusu. Dodatkowo zwalnia się lokal s łodowni, • Sterylność preparatów pochodzenia mikrobiologicznego pozwala uchronić zaciery przed zakażeniami, wnoszonymi ze s ł o d e m . • Zastąpienie s łodu preparatami enzymatycznymi ułatwia proces zacierania, ponieważ alfa-amylaza bakteryjna jest bardzo odporna na wysoką temperaturę. • Duża odporność glukoamylazy na niskie pH zacierów stwarza możl iwość głębokiego ich odfermentowywania nawet w przypadku zakażenia.

Wymienione zalety preparatów enzymatycznych, wytwarzanych metodami mikrobiologicz­nymi, umożliwiają uzyskiwanie przy ich stosowaniu większej, niż w przypadku posługiwania się s łodem, wydajności alkoholu. Są więc preferowane w nowoczesnej technologii gorzelnict-wa rolniczego.

5.4.3. Mycie i transport wewnętrzny surowców

Polskie gorzelnie rolnicze przygotowane są w zasadzie do przetwarzania ziemniaków. Tylko nieliczne wyposażone są dodatkowo w urządzenia do racjonalnego operowania innymi surowcami, jak np. zboże, melasa, owoce, uboczne produkty przemysłu rolno-spożywczego itp.

Ziemniaki przechowywane są najczęściej w kopcach lub pryzmach z wymuszonym przepływem powietrza. Z magazynów tych ziemniaki dostarczane mogą być do gorzelni w dwojaki sposób: transportem kołowym lub wodnym. W pierwszym przypadku ręcznie lub posługując się chwytaczami mechanicznymi (np. do obornika) nakłada się je na środki transportu, dowozi do gorzelni i zrzuca w pobliżu płuczki wodnej. Załadunek i wyładunek są czynnościami energochłonnymi, a przy tym powodującymi niepożądane kaleczenie bulw. Z z iemniaków pokaleczonych w czasie ich mycia wypłukuje s ię część cukrów i skrobi , co powoduje obniżenie wartości technologicznej surowca i zwiększenie obciążenia ścieków technologicznych.

56

Tańszy, efektywniejszy i łatwiejszy jest transport wodny. Do tego celu służą spławiak i . Są to wgłębione w z iemię, otwarte od góry rynny, zbudowane najczęściej z betonu, o dnie półokrągłym, pólel iptycznym lub płaskim, o szerokości około 250 mm i głębokości około 350 m m , nachylone w kierunku transportu z iemniaków. Nachylenie, czyli spadek dna spławiaka z iemniaczanego powinien wynosić na odcinkach prostych 7-8 m m , a na łukach 10-12 mm na metr bieżący. Zakręty powinny być łagodne, o promieniu łuku nie mniejszym niż 3 m. Jeśli spławiak ma służyć również do transportu buraków cukrowych, szerokość jego powinna wynosić 450 m m , a nachylenie 10-12 mm na odcinkach prostych i 15—18 mm na zakrętach. W celu usunięcia od transportowanego surowca ciężkich zanieczyszczeń buduje s ię A B C _ ^

Rys. 9. Spławiak z chwytaczem słomy I kamieni A. Przekrój poprzeczny, B. Przekrój podłużny, C. Chwylocz kamieni: / - doprowadzenie wody, 2 - zasuwa do usuwania kamieni

w spławiakach specjalne tzw. chwylacze kamieni (kieszenie). Są to wgłębienia w dnie spławiaka, czasem wyposażone w dodatkowy natrysk wodny, skierowany od dolnej części ścianki chwytacza skośnie ku górze. Wywołany natryskiem prąd wodny przenosi z iemniaki poza kieszeń, nie wynosząc jednak z niej kamieni i metalu. S ł o m ę , reszty łętów ziemniacza­nych, l iście, kawałki drewna oddzielić można w czasie transportu wodnego z iemniaków, ustawiając nad powierzchnią spiawiaka, w kilku jego miejscach, poziome jarzma z luźno zawieszonymi na nich grabkami, zanurzonymi w płynącej spławiak iem wodzie, na 50-100 m m . Poszczególne l t z ą b k i " lego chwytacza powinny być zagięte w k ierunku przeciwnym prądowi wody. W miejscach ustawienia eh wyłączy słomy szerokość spławiaka powinna być o około 100 mm większa. Powoduje to zmniejszenie w tym miejscu prędkości przepływu wody, dzięki czemu zanieczyszczenia lżejsze od wody łatwie j wypływają na jej powierzchnię i są wychwytywane.

Zaniechanie instalowania dobrze funkcjonujących chwytaczy słomy powoduje kłopoty praktycznie we wszystkich fazach produkcj i : s łoma owi ja się na łapach płuczki z iemniacza­nej, mieszadle i wężownicach w kadzi zaciernej, zatyka przewody rurowe, utrudnia pracę pomp, a szczególnie niekorzystnie wpływa na funkcjonowanie aparatu o d p ę d o w e g o , zatykając króćce, sprowadzające zacier z poszczególnych półek na niższe i zmniejszając strefę gotowania.

Przekrój spławiaka, łapacza kamieni i grabki do wychwytywania s łomy pokazano schematycznie na rysunku 9. Kanały spławne powinny być doprowadzone pod pole kopcowe, a nawet pod każdy kopiec. Po nakryciu ich dopasowanymi deskami można składować na nich

Miniaki, wykorzystując sam kanał jako kanał wentylacyjny: w przypadku przegrzewania się przechowywanych z iemniaków można w kanał splawny w d m u c h i w a ć wenty latorem powie-Irze. Chcąc przekazać surowiec, zmagazynowany na kanale spławnym i w jego pobliżu do produkcj i , doprowadza się wodę do kanału i kolejno, zaczynając od górnej części kanału usuwa deski, stanowiące jego przykrycie.

Z kanału spławnego surowiec musi być przeniesiony do płuczki. Najczęściej jesl ona umieszczona w pomieszczeniu półpiwnłcznym. Ziemniaki mogą być wtedy dostarczon. płuczki grawitacyjnie przez ruszt o prześwitach około 10 m m , na którym oddzielone zostają ziemniaki od brudnej transportującej wody. Jeśl i płuczka ustawiona jest powyżej poz iomu kanału spławnego, surowiec musi być do niej podniesiony. Do tego celu może służyć koło

0 Skrócony kurs gorzelnictwa r o l n i c z e g o - Mogilan L<ic::yńsl<i 57

podnośne, przenośnik ślimakowy, podnośnik kubełkowy lub zgarniakowy. Dobór urządzenia zależy od lokalnych warunków gorzelni. Koło podnośne może mieć średnicę od 3 do 9 m. Powoli obracając się, w kieszenie znajdujące się na wewnętrznym obwodzie koło nabiera ziemniaki i podnosi je na wysokość 2/3 jego wysokości, czyli na 2 do 6 m. Stosowane jest więc w tych gorzelniach, w których różnica poziomów spławiaka i płuczki jest szczególnie duża. Jest to urządzenie proste w konstrukcji i obsłudze oraz praktycznie niezawodne. W polskich

i — i -

Rys. 10. Przenośnłk-kubetkowy ziemniaków do płuczki; I - rama stalowa, 2 - bęben górny, J - bęben dolny, 4 - pas

tkanlnowo-gumowy, 5 - kubełek, 6 - przekładnia kątowa, 7 - przekładnia pasowa, 8 - śruba regulacyjna

58

gorzelniach stosowane jest stosunkowo rzadko. Częściej podnosi s ię z iemniaki do płuczki przenośnikiem kubełkowym, przedstawionym na rysunku 10. Pojemność poszczególnych kubełków wynosi około 1 kg ziemniaków, wydajność urządzenia 1500-2500 kg/h, a wysokość podnoszenia 2,5 m. Rozpowszechnione jest również podnoszenie z iemniaków do płuczki rurowym przenośnikiem śl imakowym, zwanym popularnie rurą Eckerta. Urządzenie to schematycznie pokazano na rysunku 11. Aby funkcjonować poprawnie, musi ono być ustawione pod kątem nie przekraczającym 330". Dolna, rozszerzona część r u r y powinna być umieszczona w zagłębieniu, do którego ziemniaki dostarczane są spławiak iem. Rura, oparta na rolkach, napędzana si lnikiem elektrycznym obraca się z prędkością około 30 obr./min, a przyspawana do jej wnętrza taśma, o kształcie śruby (śl imaka), podnosi z iemniaki razem z wodą, dzięki czemu w rurze odbywa się dodatkowe mycie surowca. Z przenośnika tego typu ciemniaki zsypywane muszą być skośnie ustawionym rusztem, na którym następuje

Ryn. 11. Pr7ono4nlk Allmnhowy lypti Hckorln; / - rurn, 2 - Allmnlf. J nllnlfe

•/ I S - przekłndnlc pnaowe, 6 - pochiłnwii, 7 - wylot jclemnlnKAw

oddzielenie wody. Najmniej godny zalecenia jest przenośnik zgarniakowy. Urządzenie to miała znaczną część przesuwanych ziemniaków. Mimo to w wielu gorzelniach polskich

jest ono dotychczas jeszcze stosowano. Mycie z iemniaków odbywa się w płuczce. Płuczkę typową, stosowaną w gorzelnic lwie

przedstawiono na rysunku 12. Jest to blaszane koryto o podwójnym dnie; wewnętrzne dno zbudowane jest z blachy perforowanej lub prętów, ustawionych równolegle w odległościach około 10 m m . Przez otwory na dno zewnętrzne, zbudowane z blachy litej, w czasie mycia opadają zanieczyszczenia - g ł ó w n i e z iemia. Mycie odbywa się przy użyciu wody, naj lepiej c iepłej, z deflegmatora. Jeśli jednak do płuczki doprowadzane są z iemniaki odtajałe po uprzednim zmarznięciu, pokaleczone lub też w przypadku mycia surowców zawierających cukier (np. jabłka, buraki cukrowe) - s t o s o w a ć należy wyłącznie wodę zimną. Gorzej usuwa ona zanieczyszczenia, ale nie wypłukuje (lub wypłukuje znacznie mniej niż woda ciepła) cukrów, zawartych w surowcu. Wzdłuż osi koryta płuczki ułożyskowany jest poziomy wał,

icający się z prędkością około 20 obr./min, na którym osadzone są skośnie, za pomocą dwudzielnych piast stalowe łapy. W czasie pracy płuczki mieszają one i przesuwają surowiec wzdłuż osi płuczki, w przeciwprądzie w stosunku do myjącej wody. Odległość końców łap od dna wewnętrznego płuczki wynosić powinna około 80 m m . Łapy dłuższe kaleczą i rozgniatają z iemniaki . W przypadku mycia w płuczce ziemniaczanej buraków lub o w o c ó w celowe jest zdjęcie co drugiej łapy. Zmniejsza się wledy stopień łamania lub rozgniatania surowca.

Typowa płuczka gorzelnicza ma długość około 4 m. W gorzelniach z lokal izowanych w rejonach o glebach ciężkich powinny być instalowane płuczki o wydłużonym korycie, budowane na specjalne zamówienie, umożl iwiające lepsze oddzielenie od surowca resztek gleby. Niespełnienie tego wymagania jest wysoce niepożądane. Piasek, stanowiący składnik

59

Rys. 12. Płuczka ziemniaczana (producent P.O.M. w Ropczycach); / - wanna, 2 - noga, 3 - łapy przegarniakowe, 4 — łapy

wygarniakowe, 5 - wal napędowy, ó - właz dolny, 7 - właz tylny, 8 - silnik elektryczny, 9 - zestaw kol zębatych, W - kolo

pasowe czynne, // - kolo pasowe bierne, 12 - kolo łańcuchowe - transportowe

gleb, powoduje szlifowanie powierzchni wewnętrznych rur, pomp, stożków parników, dennic kadzi zaciernych i innych elementów urządzeń gorzelniczych, skracając czas ich eksploata­cji. Dodatkowo, piasek osadzając się na pólkach aparatów odpędowych zmniejsza strefę gotowania, co prowadzi do niepełnego wydzielenia alkoholu z zacierów odfermentowanych.

Na umycie ziemniaków zużywa się przeciętnie 3-krotną ilość wody w stosunku do ich masy. Jeśli ziemniaki pochodzą z gleb ciężkich, a szczególnie jeśli zbierane są z pola, gdy gleba jest bardzo mokra, zużycie wody myjącej musi być zwiększone i wynosić 5-6-krotność masy ziemniaków.

Każdego dnia, zachowując szczególne środki ostrożności, zabezpieczające przed przy­padkowym uruchomieniem płuczki, należy oczyścić ją z kamieni, zalegających na perforowa­nym dnie, że słomy i łętów, oplecionych na wale i łapach, oraz błota, zgromadzonego na dolnym dnie płuczki.

Stosowane w naszym gorzelnictwie płuczki nie są zabezpieczone fabrycznie przed możliwością przypadkowego „wciągnięcia" przez obracające się łapy przedmiotów lub istot żywych, które znajdują się w ich zasięgu. Niebezpieczeństwo to grozi szczególnie w tych gorzelniach, w których płuczki są usytuowane poniżej posadzki lub pod schodami. Ze względu na to, że znalezienie się w zasięgu ruchomych elementów płuczki grozi śmiercią, bardzo wskazane jest przykrycie jej, umocowanymi na zawiasach, pokrywami blaszanymi lub wykonanymi z metalowych prętów.

Umyte ziemniaki muszą być podniesione na wysokość 9-15 m do parnika lub znajdującej się nad nim skrzyni zapasowej. Ustawienie nad parnikiem skrzyni zapasowej umożliwia skrócenie czasu jego napełniania, co trwa normalnie około 2 godzin (wydajność podnośnika ziemniaków). Z płuczki ziemniaki są podawane w takim przypadku do skrzyni w czasie, gdy

60

parnik zajęty jest jeszcze poprzednią porcją surowca. Po opróżnieniu parnika zsypanie ziemniaków do niego trwa tylko kilka minut.

Skrzynia zapasowa może być zbudowana z metalu lub drewna. Jeśli jest drewniana, celowe jest wyłożenie jej dna blachą. Ułatwia to ześlizg ziemniaków do parnika. Aby jednak nie następowało blokowanie ich w dolnej części skrzyni, dno jej musi być nachylone pod kątem co najmniej 45°, a zamykana zasuwą rura zsypowa musi mieć średnicę co najmniej 400 mm.

Skrzynia zapasowa powinna być ustawiona powyżej parnika w taki sposób, aby pionowa jej oś przesunięta była w stosunku do pionowej osi parnika o co najmniej 2 m, a koniec króćca spustowego skrzyni odległy w pionie od włazu górnego parnika co najmniej o 1 m. Realizacja tych zaleceń ułatwia obsługę parnika i skrzyni i - co bardzo istotne - nie powoduje niepożądanego „podparowywania" surowca, znajdującym się w skrzyni ciepłem, promieniu­jącym w czasie rozparowywania surowca, znajdującego się w parniku lub parą przeciekającą nieszczelnymi zaworami w czasie przerwy nocnej, jeśli skrzynia napełniona została

Rys. 13. Kubełkowy podnośnik łańcuchowy (producenl P.O.M. w Ropczycach); / - konsola, -n - motoreduktor, j ~ kołn łańcuchowe transportowe, 4 - przekładnio łańcuchowa, J - kubełek, 6 - łańcuch techniczny, 7- wal napędowy, 8 - wieszak, 9 - osłona segmentowa

61

surowcem, przeznaczonym do przerobu w dniu następnym. Korzystne jest ustawienie skrzyni zapasowej na adaptowanej do tego celu lub specjalnej wadze dziesiętnej. Ułatwia to rozliczanie przetwarzanego surowca i obliczanie niezbędnej do jego scukrzenia masy słodu lub preparatów enzymatycznych.

Szczególnie przydatna jest skrzynia zapasowa, ustawiona na wadze, przy przerobie surowców nietypowych oraz zboża. Zsypywanie surowca ze skrzyni do parnika odbywa się za pomocą przenośnej, metalowej rynny, zawieszanej na czas opróżniania skrzyni u jej dna. Część górna skrzyni jest otwarta i tędy następuje jej załadunek surowcem.

Przeniesienie ziemniaków od płuczki do skrzyni lub bezpośrednio do parnika odbywa się za pomocą łańcuchowego podnośnika kubełkowego, schematycznie pokazanego na rysunku 13. Zamontowane na łańcuchu blaszane kubełki, znajdując się w najniższym punkcie transportera, ulokowanym w dołku zsypowym, do którego wyrzucane są specjalnym ramieniem płuczki umyte ziemniaki, pobierają je i przenoszą pionowo do góry. Kiedy punkt łańcucha, na którym umocowany jest kubełek, przechodzi przez górne, napędowe koło podnośnika, surowiec wysypuje się do parnika lub skrzyni zapasowej. Kubełki powinny być zbudowane z blachy perforowanej, aby w czasie pionowego transportu ziemniaki osaczyły się z przylegającej do nich wody. Nad częścią łańcucha, poruszającą się w górę, celowe jest umieszczenie na 2 poziomach natrysku wodnego. Nie musi być on wykorzystywany zawsze, ale jest bardzo przydatny przy przetwarzaniu surowca bardzo zanieczyszczonego lub tak znacznie uszkodzonego, że nie może on być myty w płuczce (np. miękkie, rozmrożone ziemniaki). Natryskiem można też opłukać surowce nietypowe, nie nadające się do mycia w linii do tego przeznaczonej (np. śliwki).

Inaczej niż ziemniaki transportuje się w gorzelni rolniczej zboże. Ze środków transporto­wych zboże najkorzystniej jest przenieść do skrzyni zapasowej, do parnika lub do kadzi

62

zalewnej t ransporterem pneumatycznym, tzw. dmuchawą do zboża. Ze względu na to, że zboże często zawiera znaczną ilość substancji pyl istych, w tym zarodniki pleśni, a w czasie transportu zawieszone jest w wielkiej i lości sprężonego powietrza, pożądane jest zainstalo­wanie na drodze transportu - c y k l o n u . Może to być metalowy zbiornik cyl indryczno-stożkowy, do którego górnej części zboże powinno być wprowadzane po stycznej do obwodu okręgu. Jako cięższe od powietrza, ruchem wirowym zboże opadnie na dno cyklonu, z którego zsypie s ię we właściwe miejsce, zaś rurą wmontowaną w środek górnego dna cyklonu powietrze, kurz, zarodniki pleśni, bakterie i inne zanieczyszczenia zostaną odprowadzone poza lokal gorzelni . Schemat cyklonu i zasadę jego działania przedstawia rysunek 14. Jako cyklon służyć może wycofany z użycia, adaptowany do nowej funkcji parnik gorzelniczy.

Zboże może też być podnoszone windą. Ta metoda w y m a g a jednak operowania zbożem opakowanym (worki, pojemniki) i jest bardziej pracochłonna niż omówiona wyżej .

5.4.4. Przygotowanie surowca do hydrolizy zawartej w nim skrobi

Skrobia, czyli podstawowy składnik surowców, przetwarzanych w gorzelniach rolniczych, jest węglowodanem nie podlegającym fermentacji a lkoholowej . Na spirytus mogą być przetworzone dopiero produkty hydrolizy skrobi, czyli cukry. W praktyce nie można zhydrol izować skrobi , nie uwalniając jej uprzednio z tkanek rośl innych, gdzie dzięki osłonie szczelnych, odpornych na działanie sił zewnętrznych, ścian komórkowych c h r o n i o n a jest skutecznie między innymi przed działaniem czynników hydrol izujących. Pierwszą czynnoś­cią, jaką należy wykonać, aby umożl iwić hydrol izę jest zniszczenie struktury komórkowej surowca. Można cel ten osiągnąć metodą termiczną lub mechaniczną.

5.4.4.1. M e t o d a t e r m i c z n a u w a l n i a n i a s k r o b i - p a r o w a n i e

Terminem parowanie określa się ogrzewanie surowca, w środowisku w o d n y m , do temperatury nie niższej niż 150°C. Poprawne parowanie surowców skrobiowych powinno dać następujące efekty:

- zniszczenie struktury komórkowej, umożl iwiające wypłynięcie skrobi poza ściany komórek.

- przekształcenie skrobi - węglowodanu nierozpuszczalnego w wodzie - w formę rozpuszczalną, która umożl iwia dobry j e j kontakt z również rozpuszczalnymi e n z y m a m i amylol i lycznymi,

- zniszczenie mikroflory, znajdującej się na surowcu, czyli steryl izacja. Parowanie musi odbywać się w środowisku silnie uwodnionym. Rozpuszczanie skrobi

poprzedzone jesl z jawiskiem jej si lnego pęcznienia, a to warunkowane jest mianowicie dyfundacją wody do wnętrza galeczek skrobiowych. Pęcznienie objawia się 60-100-krotnym zwiększeniem objętości poszczególnych ziarenek skrobi i wyraźnym wzrostem lepkości zawiesiny - proces ten określa się mianem kleikowania skrobi. Kiełkowanie skrobi pochodzącej z różnych roślin zaczyna się w różnych temperaturach, ale zawsze, po przekroczeniu temperatury 1 2 0 X , klajster szybko przechodzi w stan płynny. Następuje lak zwano upłynnienie lub rozpuszczenie skrobi.

Dla praktyki gorzelniczej istotne jest, że skrobia rozpuszczona, schłodzona do temperatury poniżej 65nC staje się z powrotem lepka, a po obniżeniu temperatury do 55°C zastyga w pastowała masę, bardzo trudno poddającą się procesowi scukrzania, a w ięc praktycznie nie ulegającą fermentacj i . Scłiłodzenie roztworu musi być więc poprzedzone chemicznym rozkładem skrobi do co najmniej dekstryn. Przemiana skrobi w węglowodany o mniejszej masie cząsteczkowej dokonywana jest w gorzelni za pomocą amylaz (słodowych lub uzyskiwanych metodami mikrobiologicznymi).

[Rozpuszczona skrobia musi być uwolniona z komórek rośl innych, aby mógł nastąp kontakt z enzymami. Cel ten osiąga się przez termiczne, a następnie termiczno-mechaniczne

iaływanie na strukturę komórkową surowca. Działanie termiczne to rozpuszczenie substancji inkrustujących celulozowy, bardzo

odporny na wysoką temperaturę, szkielet ścian komórkowych. Substancjami tymi są przede

63

wszystkim hemicelulozy i pentozany, które rozpuszczając się w temperaturze 145-150°C powodują, że sam zrąb celulozowy traci swoją jędrność, staje się wiotki, porowaty i jako taki bardziej podatny na zniszczenie. Należy więc surowce skrobiowe o strukturze komórkowej poddać działaniu temperatury co najmniej 150°C, to znaczy prowadzić parowanie pod ciśnieniem pary wodnej nie niższym niż 0,4 MPa (4 at). Istnieje bowiem ścisła korelacja między ciśnieniem pary wodnej a jej temperaturą w strefie powyżej 100°C: W zakresie stosowanym w gorzelnictwie zależność tę przedstawia tabela 3.

TABELA 3. Zależność temperatury pary od je| ciśnienia

Ciśnienie

(MPa)

0,0 0,1 0,2 0.3 0,4 0.5

[at]

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0

Temp.

100.0 119.6 132,9 142.9 151,1 164.2

Podczas działania na surowiec skrobiowy wysoką temperaturą, ściany komórek zostają osłabione, ale nie całkiem zniszczone. Komórki zostają rozerwane dopiero w czasie wytłaczania surowca z parnika - woda, znajdująca się w nich, w czasie parowania w stanie wrzenia pod ciśnieniem 0,4-0,5 MPa w momencie zetknięcia się parowanej masy z ciśnie­niem atmosferycznym przechodzi gwałtownie w stan pary i powoduje eksplozję poszczegól­nych komórek, ponieważ zmieniając stan skupienia zwiększa swoją objętość około 900-krot-nie. Ostateczny cel parowania, tj. pełne uwolnienie rozpuszczonej skrobi z tkanek i komórek roślinnych jest więc efektem działania sił mechanicznych.

Wśród niektórych pracowników branży istnieje przekonanie, że ostateczny efekt parowa­nia, czyli pełną dezintegrację surowców, osiąga się na skutek przeciskania surowca między ostrymi brzegami zaworu spustowego a jego gniazdem. Jest to przekonanie błędne, ponieważ przeciętna średnica komórek roślinnych wynosi około 0,2 mm, a szpara, jaką wypływa uparowana masa z parnika ma szerokość od kilkunastu do kilkudziesięciu milimetrów. Tylko nieliczne komórki mają zatem szansę napotkać na swej drodze ostrą krawędź i ulec na niej rozdarciu.

Obok opisanych zjawisk procesowi traktowania surowca roślinnego wysoką temperaturą towarzyszą jeszcze inne, zarówno korzystne, jak i niepożądane zmiany. W wyniku kwaso-wo-lormicznoj hydrolizy rośnio między innymi zawartość niższych węglowodanów - produk­tów hydrolizy białek (w tym aminokwasów), wzrasta kwasowość ogólna środowiska na skutek rozkładu niektórych związków organicznych, część cukrów wchodzi w reakcję z aminokwasa­mi, tworząc barwne produkty, tzw. aminocukry (reakcja Maillarda), nie ulegające fermentacji i powodujące, że część węglowodanów z gorzelniczego punktu widzenia ulega zniszczeniu, cukry proste ulegają odwodnieniu i przekształceniu w związki o barwie ciemnobrunatnej i specyficznej woni, zwane karmelem. Reakcji tworzenia się karmelu towarzyszy wydzielanie się substancji lotnych, które rozpuszczając się w masie surowca pogarszają efektywność działania enzymów amylolitycznych i zmniejszają aktywność fermentacyjną drożdży. Cukier skarmelizowany nie ulega również fermentacji.

Barwa uparowanej masy jest więc wykładnikiem tworzenia się aminocukrów (związków melanoidynowych) i związków karmelowych i powinna mieścić się w granicach od żółtej do jasnobrunatnej. Ciemne zabarwienie rozparowanej masy świadczy o zbyt rygorystycznym traktowaniu surowca wysoką temperaturą, co przynosi straty w postaci obniżania wydajności fermentacji. Bardzo pożytecznym testem jest ocena procesu parowania na podstawie obserwacji zmian barwy surowca, połączona z określeniem stopnia jego rozpławienia.

64

Ze względu na to, żepodatość różnych surowców na działanie podwyższonej temperatury jest różna, surowce różnych gatunków, odmian, a nawet poszczególnych parti i tej samej odmiany należy traktować indywidualnie, dobierając sposób ich parowania na podstawie wspomnianego testu.

Parowanie surowców skrobiowych może być prowadzone według zasad procesu periodyczne­go lub c iągłego. W Polsce dotychczas stosuje s ię wyłącznie metodę parowania periodycznego, przy użyciu parnika, skonstruowanego po raz pierwszy w 1873 r. przez niemieckiego przemysłow­ca Henzego. Jest to naczynie, zbudowane ze stalowej blachy (ostatnio nawet nierdzewnej) o grubości co najmniej 10 mm, testowanej pod kątem wytrzymałości na pracę pod zwiększonym ciśnieniem. Kształt parnika może być stożkowy, cyl indryczno-stożkowy lub stożkowo-cyl ind-ryczny. Najczęściej stosowane są parniki cyl indryczno-stożkowe o stosunku wysokości części cyl indrycznej do stożkowej 2:1. Produkowane w Polsce typowe parniki mają pojemność 3,75, 4,80 i 5,40 m 3 . W parnikach o tych objęlościach można jednorazowo rozparowywać przeciętnie odpowiednio 700, 900 i 1020 kg zboża lub 2350, 3000 i 3400 kg średnfoskrobiowych z iemniaków. Z l iczb tych wynika, że 100 kg z iemniaków z a j m u j e około 160 d m 3 objętości parnika, zaś na 100 kg zboża potrzeba 530-540 d m 3 pojemności parnika.

Parnik musi być wyposażony w następujące elementy: - właz o średnicy nie mniejszej niż 400 mm do napełniania parnika, a jednocześnie umożl iwia jący wejście do jego wnętrza w czasie okresowych przeglądów, - zawór bezpieczeństwa, - manometr, - odpowietrznik, - rurę doprowadzającą parę do górnej i dolnej części parnika, - zawór wydmuchowy, - chwytacz kamieni, - uchwyty (uszy) do zawieszenia parnika na konstrukcj i nośnej .

Przedmiotem szczególnego nadzoru musi być sprawne działanie zaworu bezpieczeństwa i manometru - w razie jakichkolwiek wątpl iwości co do ich sprawności parnik należy zgłosić do urzędu (sprawującego nadzór nad urządzeniami, pracującymi pod zwiększonym ciśnie­niem) do nadzwyczajnej kontrol i . Do czasu je j przeprowadzenia parnika nie w o l n o używać, n w żadnym przypadku nie wolno obciążać zaworu bezpieczeństwa lub w jakikolwiek sposób regulować go. Ponieważ procesem parowania steruje s ię na podstawie wskazań manometru, zamontowanego na parniku, a - j a k podano wyżej - k a ż d e m u ciśnieniu odpowiada określona temperatura pary wodnej , w parniku nie może znajdować s ię powietrze. Korelacja między temperaturą a c iśnieniem mieszaniny pary wodnej i powietrza jest zupełnie inna niż między temperaturą a c iśnieniem samej pary i zależy od ich wza jemnego stosunku. Trzeba więc w początkowej fazie parowania możl iwie dokładnie usunąć powietrze z parnika. Służy do tego rura odpowietrzająca, zamontowana w najwyższej części parnika. Aby właściwie spełniała ona swoją funkcję musi mieć średnicę nie mniejszą niż średnica rury doprowadza­jącej parę. Dbać należy o jej stałą, pełną drożność.

Rura doprowadzająca parę musi być doprowadzona do górnej i dolnej części parnika. Korzystne jest, jeśl i od dołu parnika dochodzą do niego dwie rury ulokowane na przeciwleg­łych końcach średnicy stożka. Jeszcze lepsze wyniki parowania daje rozprowadzanie pary rurr) pionową, perforowaną, o wysokości około 1,5 m, ustawioną w stożku parnika. Rura ta powinna być od góry zaślepiona, a suma powierzchni nawierconych w niej otworów powinna równać się lub być nieco mniejsza od powierzchni przekroju tej rury. Parowanie z iemniaków

/ użyciu takiej rury pozwala zmniejszyć stopień karmel izac j i węglowodanów, wydatnie og i aniczyć proces tworzenia się związków melanoidynowych i skrócić czas parowania. Przy

r w a n i u zbóż natomiast osiąga się efekt el iminacj i wstrząsów parnika.

Wiele surowców rozparowywać trzeba z dodatkiem wody. Pożyteczne jest w takim przypadku dysponowanie miernik iem wody przy parniku. Cel ten dobrze spełnia laska miernicza, podobna do stosowanej do pomiaru zacierów w kadzi zaciernej. Powinna ona

9 - Skrócony kurs gorzelnictwn rolniczego - Bogdan Łączyński 65

niezupełnie dochodzić do dna parnika (odległość 10-20 cm) i być wyskalowana i używana w pozycji, kiedy umocowana w jej górnej części poprzeczka obustronnie oparta jest o obrzeże włazu parnika.

Parnik produkowany przez polski przemysł pokazano na rysunku 15, a nowoczesny, uniwersalny, dostosowany do wysokoefektywnego parowania zbóż, produkowany przez niemiecką firmę Bracia Hermann w Kolonii - na rysunku 16.

Parnik jest jednym z głównych odbiorców ciepła wytwarzanego w gorzelni, ale może też stanowić źródło dużych strat ciepła. W celu ich ograniczenia, a tym samym zmniejszenia zużycia węgla na jednostkę wytwarzanego alkoholu, parnik powinien być termicznie izolowany. Masę izolacyjną należy nakładać na parnik w sposób umożliwiający jej zdjęcie na czas kontroli lub naprawy parnika. W Instytucie Biotechnologii Przemysłu Rolno-Spożywcze­go opracowano kilka wariantów skutecznego ograniczania strat cieplnych ponoszonych przy parowaniu surowców skrobiowych.

Dążenie do zmniejszenia energochłonności parowania surowców gorzelniczych i strat ciepła towarzyszących periodycznemu parowaniu surowców skrobiowych spowodowało, że w wielu krajach od kilkudziesięciu lat wprowadza się różne warianty parowania ciągłego.

Ryt. 15. Parnik (producent P.O.M. w Ropczycach);

/ - zbiornik walcowo-stoikowy, 2 - dno elipsoidal­

ne, 3 - zawór spustowy, 4 - właz górny, 5 - zawór

bezpieczeństwa, 6 - właz wyczystny, 7 - ruszt

66

Rys. 16. Parnlk (llrmy Hermann w Kolonii); 1 - zawór bezpieczeństwa, 2 — reduktor, 3 - sprzęgło elastyczne, 4 - łożysko

kulowe. 5 - d ł a w i c a , 6 - w l a z , 7 - z a w ó r do pobierania prób, 8 -zawór spustowy, P-chwytacz kamieni, 10-doprowadzenie

pary, 11 - manometr, 11 - odpowietrznik, 13 - manometr, 14 - doprowadzenie wody

JEj, Zalety ciągłego procesu parowania ująć można w następujące punkty: o nieproduktywny czas potrzebny na napełnianie i rozładowywanie parnika, stanowiący normalnie około 2 0 % czasu jego pracy, praktycznie l ikwiduje s ię; © unika się n ierównomierności zużycia pary (opału), które wynosi około 8 0 % w pierwszym okresie pracy parnika, stanowiącym około 30% trwania całego procesu; o w miejscu dopływu pary do parnikow o działaniu per iodycznym następuje lokalne przegrzewanie surowca; przy stosowaniu urządzeń o działaniu ciągłym niebezpieczeństwo to nie istnieje, a zatem uzyskuje się produkt jednorodny, o lepszej jakości ; • duża moc produkcyjna urządzeń o działaniu ciągłym pozwala na wydatne ograniczenie ich rozmiarów, co daje oszczędność materiałów konstrukcyjnych i umożl iwia ograniczenie rozmiarów pomieszczenia technologicznego; • parowanie ciągłe łatwo jest zautomatyzować, a tym samym ograniczyć koszt robocizny.

Wprowadzenie procesu ciągłego parowania do gorzelni rolniczej w y m a g a jednak spełn ie­nia określonych warunków, a mianowicie: o surowiec musi być rozdrobniony, a więc niezbędne jest wyposażenie gorzelni w młyn lub tarkę (np. krochmalniczą), o surowiec podstawowy i doprowadzana do niego woda muszą być systemem ciągłym mierzone i właściwie dozowane,

67

• przed wprowadzeniem do urządzenia rozparowującego surowiec musi być równomiernie wymieszany z wodą, • należy dysponować pompą do wtłaczania do parnika gęstej zawiesiny surowca w wodzie pod ciśnieniem powyżej 0,5 MPa (5 at). Mimo tych warunków ciągłe parowanie surowców skrobiowych jest rozwijane i wdrażane.

Model rurowego parnika o działaniu ciągłym przedstawiono na rysunku 17. Urządzenie przedstawia system pionowo ustawionych, połączonych ze sobą rur b o średnicy 150 mm, długości ogólnej 65 m. Wewnątrz rur co 2,0-2,5 m wmontowane są przegrody c z otworkami, zajmującymi 10^20% powierzchni przekroju rury. Podgrzana masa zmielonego i rozmiesza­nego z wodą surowca podawana jest pompą do naczynia o wymiarach 20 x 40 cm, w którym

Uparowana masa

Pora

Rys. 17. Parnlk o działaniu ciągłym

zostaje poddana działaniu pary o temperaturze 165-170"C (ciśnienie około 0,8 MPa). Podgrzana w tym naczyniu masa przesuwa się rurami, przechodząc przez wspomniane dziurkowane przegrody, co powoduje na przemian wzrost i spadek ciśnienia działającego na surowiec. Ulega on w tych warunkach korzystnej dezintegracji. W systemie rur masa trafia jeszcze dwukrotnie do specjalnych naczyń A, o pojemności 0,5 m3, w których następuje wyrównanie temperatury i z których w miarę potrzeby można odpuszczać nadmiar pary i wydzielające się (ewentualnie) substancje lotne. Urządzenie umożliwia rozparowanie 5 t/h ziemniaków, a jego całkowita objętość wynosi niespełna 1,5 m3.

Poprawne rozparowanie surowca w parniku o działaniu periodycznym wymaga spełnienia następujących podstawowych warunków: • Zapewnienie luźnego ułożenia ziemniaków w parniku. Nie wolno więc ładować ich do parnika wcześniej niż bezpośrednio przed rozpoczęciem procesu parowania (np. na noc), jeżeli nieszczelny jest zawór, doprowadzający parę do parnika. Jeżeli zaś przetworzeniu na spirytus mają być poddane ziemniaki miękkie (zmarznięte, nadgniłe), należy sypać je do parnika po uprzednim wprowadzeniu do niego zimnej wody. Ziemniaki tonąc układają się luźno. Wodę należy spuścić przed rozpoczęciem parowania. • Dokładne odpowietrzenie parnika. Cel ten osiąga się nie wcześniej niż po upływie 5 min od chwili ukazania się pary w rurze odpowietrzającej, przy dopływie pary do stożka parnika. Aby jednak pozbyć się powietrza i gazów, wydzielających się z wnętrza bulw, należy w początko­wej fazie parowania, tj. przy ciśnieniu 0,15-0,20-0,25 MPa przeprowadzić odgazowanie parnika. zwane potocznie cyrkulacją. Zabieg ten trzeba zwielokrotnić, jeśli przetwarza się surowiec zepsuty (częściowo zgniły, zmarznięty). W tym celu otwiera się całkowicie zawór na

68

rurze odpowietrzającej na okres nie krótszy niż 2 min, przy zamkniętym na ten czas dopływie pary. Następuje w tych warunkach przemieszczenie gazów i powietrza i wypchnięcie ich poza parnik. Zabiegowi powinien towarzyszyć spadek ciśnienia - każdorazowo o co najmniej 0,02 MPa. Brak tego zjawiska świadczy o niedrożności zaworu iub przewodu odpowietrzającego i prowadzi do niepełnego rozparowania.

• Utrzymanie w parniku możl iwie dużego stosunku skrobi do wody, umożl iwiającego jednak otrzymanie zacieru o ekstrakcie początkowym nie mniejszym niż 16-18°Blg. Niektórzy autorzy zalecają regulowanie stosunku skrobi do wody w mater ia le wprowadzanym do parnika na poziomie 1,0:4,25 lub 1,0:4,5. Ścisłe przestrzeganie tej zasady nie zawsze daje oczekiwany efekt, t j . uzyskanie zacieru, w którym w każdym 1000 d m 3 zna jdować s ię będzie co najmniej 150 kg fermentujących węglowodanów, co umożl iw ia uzyskanie w odfermentowa­nym zacierze właściwej koncentracji alkoholu. Jeśli parowaniu poddaje się surowiec bardzo zimny, wychłodzony jest cały układ technologiczny (sporządzanie p ierwszego zacieru, po chłodnej nocy), niskie ciśnienie ma para technologiczna lub występuje jej n iedobór - przy początkowym stosunku skrobi do wody jak 1,0:4,5, otrzyma się zaciery rzadkie. W takich sytuacjach kondensacja pary w parniku przekroczy znacznie wartość średnią, t j . 2 0 % początkowej objętości rozparowywanego surowca i wnies ionej z nim wody. Z wywodu tego wynika wniosek, że ilość wody, jaka powinna przypadać na każdą jednostkę skrobi, wprowadzanej do parnika powinna być w każdej gorzelni określona empirycznie. Będzie ona różna przy przerobie lego samego surowca w lecie i w z imie, przy sporządzaniu pierwszego zacieru w danym dniu i zacierów następnych (szczególnie w zimie), przy doprowadzaniu do parnika pary o ciśnieniu niskim i wysokim itp. Celem powinno być otrzymanie zacieru o początkowej gęstości (ekstrakcie) powyżej 16"Blg.

Bez względu na to, jak prowadzono proces parowania (systemem ciągłym czy periodycz­nym) końcowy efekt tego zabiegu technologicznego powinien być jednakowy: pełne rozpławienie skrobi i jej uwolnienie z komórek. Czy cel ten osiągnięto, przekonać się można, przeprowadzając mikroskopową ocenę uparowanej masy, potraktowanej j o d e m . Preparat, oglądany w powiększeniu.600-krotnym powinien cały barwić s ię na niebiesko. Jeśli barwią się tylko wnętrza komórek, a nie zabarwione zostają przestrzenie międzykomórkowe to dowód, że skrobia została rozpławiona, ale nie naruszona jest struktura komórkowa. Jeszcze gorzej byłoby, gdyby barwi ły się tylko same gałeczki skrobi, a nie zabarwiony pozostawał sok komórkowy. Świadczyłoby to o nierozpławieniu skrobi.

Mikroskopowa kontrola rozparowania surowca może być zastąpiona prostym testem praktycznym, polegającym na przemywaniu na sicie próbki rozparowanej masy gorącą wodą. Sposób wykonania próby sitowej opisano w części anal itycznej.

5.4.4.2. M e t o d a m e c h a n i c z n a - r o z d r a b n i a n i e

Tańszą niż termiczna jesl metoda mechanicznego uwalniania skrobi z tkanek roślinnych. Produkcja alkoholu ze zbóż, oparta na tej rrietodzie, jakkolwiek niedoskonała, rozpowszechnio­na była w Europie już w średniowieczu, przy czym do scukrzania skrobi wykorzystywano wyłącznie aktywność enzymów amylolitycznych, zawartych w samym przetwarzanym ziarnie.

W formie udoskonalonej technologia ta była dość popularna na terenie Niemiec do 1945 r. Jednak empirycznie s lwierdzono, że nie nadaje się ona do przetwarzania „ s z k l i s t y c h " odmian zboża, a przy tym nie daje gwarancj i utrzymania mikrobiologicznej czystości zacierów, ponieważ kompleks amylol i tycznych enzymów ziarna, jak również siodu, ulega inaktywacji w temperaturze niższej od temperatury pasteryzacj i. Wprawdzie późniejsze modyfikacje przerobu zbóż rozdrobnionych, nie poddawanych obróbce termicznej w parniku stwarzały korzystniejsze warunki produkcji, lecz do czasu praktycznego wprowadzenia do gorzelnictwa enzymów pochodzenia mikrobiologicznego, dominowały w przemyśle techno­logie, oparte na parowaniu surowców.

• istosowanie preparatów enzymatycznych pochodzenia mikrobio logicznego zdecydowa­ło o możl iwości prowadzenia oddzielnie upłynniania i scukrzania skrobi. Przy tym upłynnia-

69

Rys. 18. Rozdrabnlacz bljakowy do zboża I ziemniaków (producent Conaumasz Poznań); / - kosz zasypowy, 2 - podajnik ślimakowy, 3 - przekładnia bezstopnlowa, 4 - płyta ryflowana, 5 - zespól rozdrabniający, 6 - bi]ak, 7 - kosz ciorno kalibrujący, 8 - kosz zsypujący

nie odbywa się za pomocą enzymów termostabilnych w temperaturze bliskiej lub równej temperaturze pasteryzacji. W pierwszym etapie hydrolizy skrobi eliminuje się zatem lub przynajmniej znacznie ogranicza niebezpieczeństwo wniesienia do zacierów niepożądanej mikroflory. Drugi etap przebiega również w temperaturze wyższej niż przy posługiwaniu się stodem.

Eliminacja ogrzewania w parniku do temperatury co najmniej 150°C zmniejsza o ponad 50% zużycie energii cieplnej, niezbędnej do przygotowania surowca do zacierania. Odbywa się to kosztem zwiększenia poboru energii, potrzebnej do mechanicznego rozdrabniania surowca. Ilość tej energii - w jednostkach porównywalnych (Joule) - jest co najmniej 20-krotnie mniejsza niż ilość energii zaoszczędzonej i zależy głównie od typu i sprawności użytego urządzenia rozdrabniającego.

Do rozdrabniania surowców gorzelniczych mogą być stosowane produkowane specjalnie dla gorzolnictwa lub przeznaczone w zasadzie dla innych przemysłów: - młyny młotkowe (bijakowe), (rys. 18), - młyny cierne - korundowe, - młyny sztyftowe, - tarki krochmalnicze. Urządzenia te mogą rozdrabniać surowiec suchy lub zawieszony w wodzie. Zawsze efektem ich działania musi być zniszczenie komórkowej struktury surowca, co oznacza, że otrzymane w wyniku rozdrabniania cząstki muszą mieć .średnicę nie większą niż 1,5-1,7 mm. W przypadku rozdrabniania w młynach bijakowych wyposażać je trzeba w sita o średnicy otworów nie większych niż 1 f5 mm, o specjalnie formowanym przekroju/zwiększającym efekt destrukcyjnego działania elementów rozbijających tkanki roślinne. Młyny bijakowe produko­wane dla gorzelnictwa najczęściej zaopatrzone są w sita o szczelinach podłużnych (np. 1 x 15 mm), specjalnie profilowanych.

W czasie rozdrabniania surowca korzystne jest płynne podawanie do uzyskiwanej miazgi około 60-70% przewidywanej dla danej porcji surowca alfa-amylazy.

W odróżnieniu od masy surowców parowanych, rodrobnione cechują się wyższym pH

70

- około 6,0. Jest to wynik el iminacj i termicznego rozkładu niektórych związków organicznych. Wyższe pH korzystne jest dia efektywności działania enzymów rozpuszczających skrobię.

5.4.5. Zacieranie

Do 1878 r,, kiedy to Maercker zidentyfikował dwa enzymy amylol i tyczne, zawarte w słodzie, działania rozpuszczająco-scukrzające określano mianem siły diastatycznej. Obecnie wiado­mo, że rozkład skrobi do fermentujących cukrów jest wynik iem działania na nią ki lku enzymów amylol i tycznych - o różnej specyfice i opt imum działania ( temperatura i pH środowiska). Enzymy te mogą pochodzić ze słodu zbożowego, bakter i i lub grzybów nitkowatych. Najważniejszymi dla gorzelnictwa są: • Alfa-amylaza - enzym, który może przekształcić skrobię kolejno w dekstryny, oi igosacha-rydy, maltotr iozę, maltozę i częściowo w glukozę. W warunkach gorzelniczych proces ten zatrzymuje się praktycznie na etapie niskocząsteczkowych dekstryn. Ponieważ w odróżnie­niu od skrobi są one rozpuszczalne w wodzie, enzym katalizujący proces rozpuszczania określa się mianem enzymu rozpuszczającego. Alfa-amylaza słodowa działa najaktywniej w temperaturze 70-75°C i nie ulega inaktywacji nawet przy temperaturze 85°C (szczególnie w obecności sol i wapnia). Optimum kwasowe dla tej amylazy wynosi 5,0-5,4 jednostek pH. Alfa-amylaza grzybowa wykazuje najwyższą aktywność przy temperaturze 50-60"C i pH 5.5-5,9, a bakteryjna przy temperaturze 75~80°C i pH 5,6-6,0. Jednak każdy preparat arnylolityczny pochodzenia mikrobiologicznego ma w tym zakresie specyficzne wymagania i dlatego przed użyciem w gorzelni należy uzyskać od producenta jego charakterystykę i zalecenia odnośnie do dawek i sposobu stosowania ( temperatura, pH, czas). • Beta-amylaza jest enzymem cukrującym, t j. odszczepiającym z obu frakcji skrobi (amylozy i amylopektyny) cząsteczki dwucukru maltozy. Enzym ten występuje w słodzie, a brak go w preparatach pochodzenia mikrobiologicznego. Pod działaniem beta-amylazy amyloza ulega pełnemu scukrzeniu, a amylopektyna tylko częściowemu. Wynika to z ich różnej chemicznej budowy: beta-amylaza rozcina co drugie wiązanie między cząsteczkami glukozy, zaczynając od wolnych końców łańcuchów amylozowego i amylopektynowego, ale przerywa działanie w miejscach rozgałęzień amylopektyny. Pozostają w wyniku tego tak zwane dekstryny graniczne, których dalsza hydroliza może być dokonana dzięki obecności kolejnego enzymu - dekstrynazy granicznej. Beta-amylaza najefektywniej działa w tempera­turze 45-55"C i jest bardzo wrażl iwa na wzrost temperatury powyżej 60°C (szybko ulega inaktywacji). Optymalna kwasowość środowiska dla działania beta-amylazy wynosi około 5,2 pH, ale aktywność jej praktycznie nie zmniejsza się przy pH środowiska w granicach 4,8-5,5. % Dekstrynaza graniczna, czyli oligo-1,6-glukozydaza, katalizuje proces rozkładu miejsc rozgałęzień w amylopektynie, której łańcuch musi być uprzednio skrócony dz iałaniem alfa-i beta-amylaz. W wyniku działania tego enzymu niefermentująca izomaltoza zostaje rozłożona na cząstki glukozy. Enzym ten występuje w słodzie (głównie owsianym), a także w preparatach grzybowych. Optimum temperatury dekstrynazy granicznej wynosi 40°C, a pH słodowej 5,1, zaś grzybowej 6,3.

W preparatach grzybowych nie występuje beta-amylaza. Jej brak rekompensuje wytwarza­na przez grzyby i zawarta w preparatach grzybowych glukoamylaza, zwana też amylo-glukozydazą. Enzym ten hydrol izuje do glukozy obydwie frakcje skrobi. Proces trwa jednak długo i dlatego w praktyce na skrobię działa się kompleksowo alfa-amylazą i g lukoamylaza. Maksymalną aktywnością cechuje się glukoamylaza przy temperaturze środowiska ćo 60°C i pH w granicach 3,7-4,3. Jej duża odporność na kwasowość umożl iwia efektywne stosowanie jej nawet przy pH około 3,0.

Różne wymagania enzymów zawartych w słodzie odnośnie do kwasowości i temperatury decydują o konieczności doboru takich warunków prowadzenia procesu scukrzania skrobi w warunkach gorzelni, aby nie naruszając aktywności poszczególnych enzymów osiągnąć zamierzony efekt w możl iwie krótkim czasie i przy najmniejszym zużyciu słodu. Empirycznie

71

stwierdzono, że najkorzystniejsze wyniki uzyskuje się prowadząc proces zacierania przy pH 5,2-5,4 i temperaturze 52-56°C.

W przypadku scukrzania preparatami pochodzenia mikrobiologicznego stwarzać należy kolejno optymalne warunki dla działania poszczególnych enzymów. Warunki te musi określić dostawca preparatów.

5.4.5.1 - S p o r z ą d z a n i e z a c i e r ó w z s u r o w c ó w u p a r o w a n y c h

Surowiec skrobiowy uparowany w parniku może być scukrzany słodem lub preparatami enzymatycznymi pochodzenia mikrobiologicznego. W Polsce dominuje metoda scukrzania słodem jęczmiennym, którego obowiązujący normatyw stosowania wynosi 12% w stosunku do masy scukrzanej skrobi. Słód musi być dokładnie zdezynfekowany i rozdrobniony.

Do rozdrabniania słodu stosuje się specjalnie do tego celu przeznaczone urządzenia. Do niedawna były to urządzenia walcowe, rozgniatające i rozrywające poszczególne ziarna słodu między dwoma, obracającymi się z różną prędkością walcami o różnej średnicy, na zewnętrznej powierzchni żłobionymi. Ze względu na duże niebezpieczeństwo zakażania słodu w czasie rozdrabniania i pracochłonność obsługi zastępuje się je młynami. W Polsce produkuje się młyny pod nazwą AMS (aparat do mleczka słodowego). Schemat aparatu, produkowanego przez POM w Brzyznej przedstawiono na rysunku 19.

Podstawowe jego części składowe stanowią: - zbiornik cylindryczno-stożkowy o pojemności 500 dm3, - jednostopniowa wirowa pompa, w której jedna z tarcz (wirująca) jest za pomocą koła regulacyjnego przesuwalna, - czterodrożny zawór, - zespół rur umożliwiających przesyłanie cieczy do zbiornika, kadzi zaciernej, kadki drożdżowej i z kadki drożdżowej do kadzi zaciernej, - sprzęgło, - silnik. i

Rys. 19. Aparat do mleczka słodowego (producent Zakład Uslugowo-Produkcy|ny w Sędziszowie Mlp.); 1 - aparat właściwy,

2 - zbiornik, 3 - kurek czterodrogowy, 4 - sprzęgło, 5 - silnik, 6 - rura tłoczna, 7 - rura wylotowa, 8 - kółko regulacyjne,

9 - płyta fundamentowa

72

Do zbiornika wlewa się zimną czystą wodę, a do niej wsypuje słód w stosunku 100 kg słodu na 170 do 220 d m 3 wody. Po uruchomieniu aparatu stód zawieszony w wodzie dostaje s ię między tarcze młyna, a następnie rurą z powrotem do zbiornika. Cykl ten powtarza s ię wie lokrotnie, stopniowo zmniejszając szczelinę między tarczami młyna, aż do uzyskania jednorodnego mleczka.

Posługiwanie się AMS umożliwia dodatkową dezynfekcję s łodu formaliną, którą w p r o w a ­dzać można w czasie pracy aparatu do zbiornika w i lościach gwarantujących nieprzekrocze-nie koncentracj i formal iny w zacierze, do którego mleczko będzie użyte, t j. 200-230 c m 3

w 1000 d m 3 zacieru. Rozdrabnianie słodu na mokro jest korzystne i z tego względu, że do zacieru wprowadza się roztwór enzymów, co ułatwia równomierne, szybkie wymieszanie ich z uparowaną, ciekłą masą. Rozdrabnianie słodu za pomocą młynka s łodowego trwa średnio około 30 m i n u l .

Proces zacierania (scukrzania) prowadzi się w kadzi zaciernej (rysunek 20 i 21). Jest to naczynie metalowe o stosunku średnicy do wysokości około 1 : 0,6-07, wyposażone w nastę­pujące elementy; - wężownica miedziana o powierzchni rur 3-4 m* na każdy 1 m3 sporządzanego jednorazowo zacieru, służąca do chłodzenia zacieru, - sprawnie działające mieszadło, - termometr, ze skalą dobrze czytelną dla pracownika stojącego obok kadzi,

nys. 20. Kadź zacfer-na V-5600 d n i 1 (producent P.O.M. Ropczyce); 1 - zbiornik, 2 - wymiennik ciepło, 3 - kurek 9puslowy,

•1-podstawo, 5 - b e l k a nośna, 6- przekładnia pasowa, 7 -si ln ik. 8 - kołpak, 9- krócioc wyciągu, 10- mieszadło, 11 -kurek

wypływowy, VZ - termometr

i! Ikrócony kurs gorzelnfćtwa rolniczego - Bogdan Lifrzyfhki 73

- rura wyprowadzająca opary poza budynek, od dołu zabezpieczona rynienką lub tacą, odprowadzającą skropliny poza kadź (zakażenia), - łatwo podnoszona, dwudzielna pokrywa, - kołpak metalowy, na którym rozbija się masa wytłaczanego z parnika surowca, - kurek probierczy, - rura spustowa, zamykana zaworem, usytuowana w sposób eliminujący możliwość zalegania w niej zacieru.

i-jss!

Rys. 21. Kadź zacfema V-8000 d m ] (producenl Pleszewska Fabryka Aparatury Przemysłu Spożywczego „Spomasz")

74

Chłodnica składa się z dwóch w spiralę zwiniętych rur, oddzieln ie zasi lanych zimną wodą, przepływającą wewnątrz rur w kierunku od dołu do góry.

Dodatkowo celowe jest umieszczenie w kadzi urządzenia umożl iwiającego oddzie lanie od zacieru nie rozgotowujących się części stałych (pestki, szypułki itp.). Działanie jego sprowadza się do przecierania zacieru gumą, przynitowaną do dolnej części łapy mieszadła, przez sito o średnicy oczek około 10 mm, wmontowane w otwór o wymiarach około 400 x 500 m m , wycięty w dnie kadzi. Innym, również specjalnie wyciętym otworem kadź opróżnia s ię z zatrzymanych w niej zanieczyszczeń stałych, po w y p o m p o w a n i u z niej zacieru.

Prawidłowe funkcjonowanie kadzi zaciernej zależy w dużym stopniu od sprawności działania chłodnicy. Ze względu na to, że szczególnie przy dysponowaniu wodą o dużej twardości na wewnętrznych ściankach chłodnicy osadza s ię kamień, zmniejszający p r z e w o d ­nictwo cieplne rur, ce lowe jest napełnianie od czasu do czasu wężownic na noc 2-3-procen-towym roztworem kwasu solnego lub siarkowego. Rozpuszczony pod w p ł y w e m kwasu kamień w postaci szlamu strumieniem wody można wypłukać z chłodnicy. Z a b i e g ten jest skuteczny, jeśl i wykonywany jest systematycznie np. co 2-3 miesiące. Nie da natomiast efektu, jeśl i na ścianach chłodnicy grubość kamienia osiąga ki lkanaście mi l imetrów.

Proces zacierania, prowadzony w kadzi zaciernej, powoduje przekształcenie w fermentujące cukry tylko części skrobi . Reszta ulega powolnemu scukrzaniu w czasie fermentacj i . Aby ten niezbędny proces mógł przebiegać prawidłowo, pH zacieru fermentującego nie powinno spaść poniżej 4,5. Głębszy spadek pH przy temperaturze fermentacji zawsze znacznie niższej niż wynosi opt imum działania enzymów amylol itycznych powoduje niedocukrzenie skrobi (dekstryn) i spadek wydajności a lkoholu.

Zacieranie słodem można prowadzić co najmniej w dwojaki sposób: metodą konwencjonalną i metodą przyspieszoną.

Pierwsza polega na utrzymywaniu temperatury masy spuszczanej z parnfka stale na poziomie 52-56"C. Stosując ten war iant do kadzi zaciernej wprowadza s ię najpierw około 2 0 % masy mleczka słodowego, przeznaczonego do przygotowania tego zacieru i uruchamia mieszadło. Jeśl i poziom cieczy w kadzi jest tak niski, że mieszadło nie powoduje ruchu cieczy, do kadzi trzeba dodać czystej z imnej wody. Utrzymując ciecz w stanie intensywnego mieszania, przy pełnym przepływie wody chłodzącej przez wężownice, wytłacza się uparowaną masę z parnika z taką prędkością, aby temperaturę scukrzanej masy utrzymać na założonym poziomie. Po wytłoczeniu około 5 0 % zawartości parnika wprowadza się do kadzi zaciernej drugą porcję mleczka słodowego - około 6 0 % . Pod koniec opróżniania parnika resztę, t j . około 2 0 % . Sporządzony zacier powinien mieć pH 5,2-5,4 z tolerancją ± 0 , 2 . Jeśl i jednak różnica jest większa, należy pH skorygować dodatkiem kwasu s iarkowego, wapna hyd­ratyzowanego, mleka wapiennego lub wody amoniakalnej .

W ostatnich latach coraz częściej, ze względu na oszczędność czasu i wody chłodzącej, stosuje s ię zacieranie metodą przyspieszoną. Polega ona na bardzo szybkim opróżnianiu parnika, bez zwracania uwagi na temperaturę zawartości kadzi zaciernej . Przed rozpoczę­c iom opróżniania parnika można na dno kadzi zaciernej wprowadzić około 5 - 1 0 % przezna­czonego na zacier mleczka słodowego. Jeśli jednak mieszadło działa bardzo intensywnie, a temperatura masy w kadzi nie spadnie poniżej 65°C (retrogradacja skrobi), można wytłaczać masę do pustej kadzi. Po schłodzeniu zawartości kadzi do 59-58°C należy wprowadzić do niej jednorazowo całą dawkę przeznaczonego na zacier s łodu. Masę należy dokładnie wymieszać, wyłączyć mieszadło, zamknąć dopływ wody chłodzącej do wężownic i pozostawić zacier na 10 minut; następnie schłodzić zacier do temperatury dojrzałych

dży i wpompować je do zacierni; schłodzić zacier do temperatury nastawienia fermentacji i przepompować do kadzi fermentacyjnej.

Zacieranie przy użyciu enzymatycznych preparatów pochodzenia mikrobio logicznego można prowadzić w e d ł u g trzech wariantów. Pierwszy polega na szybkim wyt łoczeniu masy z parnika (temperatura w kadzi zaciernej 95-100°C) i równie szybkim chłodzeniu do temperatury 80°C. W tej temperaturze wprowadza się preparat enzymatyczny - rozpuszcza-

76

jc|cy i przy temperaturze bliskiej optymalnej dla danego preparatu (rożna dla różnych preparatów - zgodna ze wskazaniami producenta), przerywa chłodzenie i mieszanie na 10 minut. Następnie zacier schładza się do temperatury zalecanej przez producenta dla preparatu scukrzającego, wprowadza ten preparat, obniża temperaturę do temperatury dojrzałych drożdży, szczepi nimi zacier, chłodzi do temperatury nastawienia fermentacji, wyłącza mieszadło i dopływ wody do wężownic chłodzących i przepompowuje zacier do kadzi fermentacyjnej.

Drugi sposób polega na wytłaczaniu masy z parnika przy stałej temperaturze. Do pustej kadzi wytłacza się taką ilość kondensatu (przy przerobie ziemniaków) i masy uparowanej, aby temperatura chłodzonej w tym czasie zawartości kadzi równa była optymalnej dla użytego preparatu (Amylogal CS - SCfC, Termamyl - 80°C). Przy stałym ruchu mieszadła i przepływie wody przez układ rur chłodzących parnik opróżnia się w takim tempie, aby temperatura zawartości kadzi utrzymywała się stale na poziomie optymalnym dla użytego preparatu. Po opróżnieniu parnika, wyłączeniu mieszadła i dopływu wody do wężownic stosuje się 10-minutową przerwę. Następnie włączywszy mieszadło i dopływ wody do chłodnicy chłodzi się surowiec do temperatury optymalnej dla stosowanego preparatu scukrzającego, dodaje preparat cukrujący, sprowadza temperaturę do wartości bliskiej optymalnej temperaturze dojrzałych drożdży, szczepi nimi zacier, chłodzi do temperatury nastawienia fermentacji i po jej osiągnięciu, wyłączeniu mieszadła i chłodnicy przesyła zacier do fermentacji.

Trzeci wariant zacierania przy użyciu preparatów enzymatycznych, zalecany przez duńską firmę Novo-Nordisk polega na upłynnianiu uparowanej rnasy w niskiej temperaturze, mimo że stosowany enzym jest termooporny i dobrze wytrzymuje temperaturę nawet 90"C. Zacieranie według tego wariantu różni się od poprzedniego tylko temperaturą prowadzenia procesu - wynosi ona 50-60°C.

Do szczepienia zacierów, sporządzonych z konwencjonalnych surowców dowolną metodą stosuje się 5-10% objętościowych zawiesiny drożdży hodowanych w gorzelni lub uprzednio uwodnione i odkażone drożdże suche w dawkach 60-100 g/1000 dm3 zacieru.

5.4.5.2. S p o r z ą d z a n i e z a c i e r ó w z s u r o w c ó w r o z d r o b n i o n y c h m e ­c h a n i c z n i e

Temperatura masy surowca, wytłaczanego z parnika wynosi około 100°C, a miazgi, uzyskanej metodą mechanicznego rozdrabniania, zaledwie kilka lub kilkanaście stopni. Różnica ta decyduje o innej kolejności praktycznego postępowania przy sporządzaniu zacierów. Jednocześnie fakt pominięcia ogrzewania surowca parą do temperatury upłynnie­nia skrobi eliminuje możliwość scukrzania jej słodem. W technologii tej musi być zastosowa­ny najpierw enzym rozpuszczający, a dopiero w drugiej kolejności enzym cukrujący. Możliwość taką stwarza stosowanie preparatów enzymatycznych pochodzenia mikrobiologi­cznego. Sporządzając zaciery z surowców nie parowanych postępować należy według następujące­go schematu: - wymieszać surowiec rozdrobniony z wodą, - wprowadzić do mieszaniny preparat rozpuszczający, - skorygować pH masy wapnem hydratyzowanym do 5,6-6,0, - ogrzać zawiesinę do temperatury najwyższej dopuszczalnej dla użytego preparatu rozpuszczającego, - przetrzymać w ustalonej temperaturze przez 30-60 min, - schłodzić do temperatury zalecanej przez producenta preparatu zawierającego glukoamy-lazę, - skorygować kwasem siarkowym pH cieczy do poziomu optymalnego dla użytego enzymu cukrującego, - do schłodzonej i ukwaszonej masy wprowadzić enzym cukrujący,

7 6

- możl iwie szybko schłodzić do temperatury przygotowanych drożdży wys iewowych, - zacier zaszczepić drożdżami, - schłodzić do temperatury nastawienia fermentacji, - przepompować zacier do fermentacj i .

W przypadku przerobu zbóż, rozdrobnione ziarno miesza sfę z wodą o temperaturze nie wyższej niż 50"C, stosując proporcje: 100 kg zboża na 300-350 d m 3 wody. Do z iemniaków rozdrobnionych dodatek wody nie powinien przekraczać 5%, a jej temperatura mieścić s ię powinna w granicach 85-95°C.

Preparat rozpuszczający korzystnie jest przed wprowadzeniem do rozdrobnionego surowca rozcieńczyć wodą w stosunku około 1:10. Część preparatu (około 30%) wskazane jest pompować ciągłym strumieniem do urządzenia rozbrabniającego. Korekta pH rozdrob­nionego surowca i podniesienie wartości tej do około 6,0 ma na celu stworzenie optymalnych warunków dla działania alfa-amylazy. Enzym ten zwiększa swoją aktywność w obecności jonów wapnia. Dlatego zabieg regulacji pH należy wykonywać tylko preparatami w a p n i o w y m i - nie należy używać ługów ani wody amoniakalnej.

W gorzeln iach, w których sporządza s ię wiele zacierów każdego dnia, przetrzymywanie surowca z enzymem rozpuszczającym w kadzi zaciernej jest niewskazane, ponieważ wydłuża czas pracy. Korzystniej jest masę ogrzaną i wymieszaną z preparatem amylol i tycz-nym przesłać do parnika i w nim przetrzymać przez zalecane 30-60 minut. Wydłużenie tego czasu nawel do 2-3 godzin może w niektórych przypadkach poprawić ostateczny efekt procesu produkcj i .

Do szczepienia zacierów można używać zawiesinę drożdży, przygotowywanych w gorzeln i każdego dnia w sposób opisany w odnośnym rozdziale (5.4.6.) lub drożdże suszone. Objętość

iesiny drożdży powinna stanowić 5-8% objętości sumy zacierów, jakie łączy się w jednej kadzi fermentacyjnej. Szczepić należy tylko pierwszy zacier. Dawka drożdży suszonych powinna wynosić nie więcej niż I00 g/)000 d m ' pierwszego, z łączonych w jednej kadzi fermentacyjnej, zacierów.

Zaciery sporządzone metodą bezciśnieniową nie zawierają produktów karmel izacj i cukrów i reakcji Mai l larda, uzyskuje się więc z nicli większą wydajność a l k o h o l u . Są jaśniejsze, ale czasem śluzowate i bardziej lepkie.

5.4.6. Hodowla i przygotowywanie drożdży do szczepienia zacierów

Metodą biologiczną alkohol można otrzymać podczas fermentacj i bakteryjnej , grzybowej (pieśniowej) lub drożdżowej. Metoda bakteryjna, jakkolwiek wykazująca wie le zalet, nie jest dotychczas rozpowszechniona; pleśniowa jest stosowana rzadko i tylko w krajach pozaeuro-irejśkich. Zdecydowana większość spirytusu wytwarzanego ną świecie jest produktom fermentacj i drożdżowej.

Drożdże używane w przemyśle gorzelniczym należą do rodzaju Saccharaniyccs, gatunku n Yhw*. W obrębie togo gatunku istnieje wiele ras, odznaczających się zróżnicowanymi

cechami, w tym pożądanymi w gorzelnictwie. Są to m.in. odporność na wysoką temperaturę i wysokie ciśnienie osmotyczne środowiska, właściwości amylol ityczne. zdolność wytwarza­nia substancji aromatycznych i inne. W polskim gorzelnictwie rolniczym stosuje się główni i rasy B A i Bc-XVI, wyhodowane w byłym Centralnym Laboratorium Przemysłu Rolnego i rozprowadzane do gorzelni przez bydgoską Pracownię Instytutu Biotechnologi i Przemysłu Rolno-Spożywczego. Drożdże te spośród innych ras wyróżniają się następującymi cechami:

odpornością na wysoką temperaturę środowiska, odpornością na duże stężenie alkoholu w zaci

dolnośeią do fermentowania zacierów bardzo gęstych, • ą szybkością fei mentacj l,

tipornością nn niskie pH środowiska, łatwością adaptacji do pracy w zmiennych środowiskach, dużą odpornością na obecność w zacierze formaliny i kwasu siarkowego, brakiem skłonności do fermentacj i pienistej.

77

Drożdże le dostarczane są do gorzelni jako kultury czyste, osadzone na podłożu zestalonym agarem, w butelkach o pojemności ok. 0,3 d m 3 . Przechowywane w tej postaci w chłodni zachowują żywotność i aktywność fermentacyjną przez co najmniej 6 miesięcy.

W 1992 r. w p r o w a d z o n o do gorzelnictwa polskiego d w i e nowe rasy drożdży gorzelniczych oznaczone symbolami AS-4 i D-2. Uzyskano je w Instytucie Biotechnologi i Przemysłu Rolno-Spożywczego metodami inżynieri i komórkowej , przy zastosowaniu szoku a lkoholowe­go. Najbardz ie j efektywnie pracują obydwa te szczepy przy temperaturze środowiska fermentowanego 35°C. Czas fermentacj i , w zależności od jakości surowca i ekstraktu początkowego zacieru, może wynosić 2 lub 3 doby. Podobnie jak dotychczas stosowane, nowe rasy wykazują odporność na zawartość w środowisku formal iny i kwasu s iarkowego. W stosunku do drożdży B-4 i Bc-XVI wykazują większą energię zafermentowywanta zacierów, co predestynuje je do stosowania w fermentacj i dwudobowej . Przy hodowli nowych ras drożdży w warunkach gorzelni stosować należy temperaturę ok. 32°C.

Drożdże ras B-4 i Bc-XVI scharakteryzowane zostały w rozdziale 5.3.1. W celu przygotowania drożdży do zastosowania ich w praktyce gorzelniczej , otrzymaną

z laborator ium kulturę należy ożywić i namnożyć. Bardzo dobrym do tego celu podłożem jest słodki zacier z iemniaczany lub zbożowy. Ponieważ potrzeba namnażania drożdży z czystej kultury może wystąpić w czasie, gdy w gorzelni nie sporządza się zacierów lub sporządza się zaciery z innych, nietypowych surowców, wskazane jest aby w gorzelni zawsze znajdował się zapas sterylnego zacieru z iemniaczanego lub zbożowego. Należy zapas taki przygotować w czasie trwania kampani i , kierując się następującymi za leceniami.

Do ki lku kolbek lub butelek o pojemności ok. 0,3 d m 3 i takiej samej i lości kolb lub butli szklanych o pojemności 2-3 d m 3 wlać zacier s łodki , rozcieńczony do ok. 10 u Blg. Naczynia zamknąć czopami z waty i umieścić w łaźni wodnej (np. duży garnek, przykryty pokrywą). Do łaźni wlać tyle wody, aby w czasie jej wrzenia nie zostały zamoczone zamknięcia (czopy) butelek. Wodę doprowadzić do wrzenia i utrzymać w tym stanie przez 20 minut. Naczynia wyjąć z wody, schłodzić, przetrzymać 24 godziny w temperaturze pokojowej , po c z y m powtórzyć zabieg gotowania w analogiczny sposób. Powtórnie przetrzymać zacier w tempe­raturze pokojowej przez 24 godziny, a po upływie tego czasu jeszcze raz poddać ogrzewaniu w taki sam sposób. Wyjałowiony w opisany sposób zacier schłodzić i zabezpieczyć przed wysychaniem, nakładając na czopy z waty kołpaczki z folii lub papieru p e r g a m i n o w e g o i mocując je gumką albo szpagatem. Nakładając kapturki nie poruszać waty, znajdującej się wewnątrz szyjek. Tak przygotowany zacier może być przechowywany w c i e m n y m , c h ł o d n y m miescu 12 miesięcy. Gdyby jednak na powierzchni zacieru pojawiły się pęcherzyki gazu, cienka warstewka lśniącego nalotu lub pleśń, co świadczy o n i e p r a w i d ł o w y m wykonaniu czynności opisanych wyżej , zacier należy zniszczyć.

W sytuacj i , gdy w gorzelni nie ma sterylnego zacieru, a zachodzi potrzeba rozmnożenia czystej kultury drożdży, można pożywkę dla drożdży przygotować ze słodu. Postępuje się następująco.

Około 1,5 kg rozdrobnionego, 6 8-dniowego słodu umieścić w garnku, zalać ok. 3 d m 3

wody, wymieszać i mieszając ogrzać do temperatury 45°C. Temperaturę tę utrzymać przez 30 minut, po c z y m podnieść p o w o I i do 65°C. Przejście z temperatury 45"C do 65UC powinno trwać ok. 20 minut, to znaczy, że o 1"C temperatura powinna być podnoszona w ciągu 1 minuty. Od tej zasady mogą być czynione drobne odchylenia, ale niedopuszczalne jest gwałtowne podniesienie temperatury do 65°C. W tej temperaturze zawiesinę przetrzymać przez następne 30 minut, po czym pH ustawić kwasem s iarkowym na poziomie 3,5, schłodzić, przesączyć przez woreczek lniany lub gęstą gazę, wlać do naczyń szklanych o pojemności ok. 0,3 d m 3 i ok. 3 d m 3 , zaczopować naczynia watą i ogrzewać w sposób podany przy omawianiu przygotowywania pożywki zacierowej. Jeśli jednak sporządzony wyciąg s łodowy ma być bezpośrednio zużyty, gotowanie (pasteryzację) należy wykonać tylko jeden raz.

Przystępując do rozmnażania drożdży znajdujących się w butelce na pożywce zestalonej a g a r e m , należy wlać do niej taką i lość ja łowego zacieru lub wyciągu s ł o d o w e g o , aby p o z i o m cieczy w butelce z drożdżami nie przekraczał 3/4 jej wysokości. Przed otworzeniem butelek

78

należy lekko opalić płomieniem spirytusowym powierzchnię waty, stanowiącej ich zamknię­cie- Niszczy się w ten sposób mikrof lorę, znajdującą s ię na powierzchni waty i zapobiega niepożądanemu wniesieniu zakażeń do pożywki. Butelki z drożdżami i pożywką umieścić w ciepłym miejscu, jeśl i to możl iwe dla drożdży Bc-XVI w temperaturze 34°C, dla drożdży B-4 w temperaturze ok, 30"C t dla drożdży AS-4 i D-2 - ok. 32°C. Po upływie 10-12 godzin na powierzchni pożywki powinna pojawić się piana. Wtedy, opal iwszy uprzednio powierzchnię czopów, ciekfą zawartość butelki przelać do kolby większej (2 3 d m 3 ) . Nie ruszać pozostałej na dnie butelki masy stałej - j e s t ona niepotrzebna. Powtórzyć inkubację drożdży w dużej butelce tak, jak to wykonano, namnażając drożdże w butelce male j . Po ki lkunastu godzinach (wyraźne pienienie cieczy) rozmnożone drożdże przenieść do czystego naczynia, napełnio­nego 10-15 d m J niesączonego zacieru słodkiego, ukwaszonego kwasem s iarkowym do pH 3,5 lub sterylnego zacieru, przechowywanego w większych kolbach, dodać 10-15 g siarczanu amonowego i wyciąg wody, sporządzony z ok. 15 g supcrfosfatu i przetrzymać naczynie w ciepłym miejscu przez 12--16 godzin. Po upływie tego czasu otrzymuje s i ę matkę drożdżową do szczepienia tzw. przycierków, czyli porcj i zacieru słodkiego, przeznaczonych w gorzeln i każdego dnia do hodowli drożdży.

W czasie trwania kampanii drożdże do szczepienia zacierów głównych, tzw. drożdże wysiewowe, otrzymane z czystej kultury przygotowywać można według następującej propozycj i . Do kadki drożdżowej (rys. 22) odbiera się ok. 5% pierwszego zacieru słodkiego sporządzanego w danym dniu, zakwasza kwasem siarkowym do pH 3.5 i po wymieszaniu wlewa do niej matkę drożdżową. Jeśli zacier główny nie by I zasilany solami m i n e r a l n y m i , do kadki drożdżowej na każde 100 dm* ł zacieru dodaje się wyciąg wodny ze 100 g superfosfatu i roztwór wodny 100 g siarczanu amonowego. Po wymieszaniu cieczy temperaturę ustawia się na poziomie uwarunkowanym gęstością zacieru, jego kwasowością, temperaturą hali drożdżowni i opt imum termicznym rozwoju użytej rasy drożdży. Powinna ona być tak dobrana, aby w czasie hodowl i drożdży wynosi ła przy stosowaniu drożdży:

B-4 ok. 30'C, AS-4 - ok. 32"C. Bc-XVI - ok. 34-35"C, - D-2 - ok. 32"C.

Praktycznie temperatura nastawienia hodowli wynosić będzie, w zależności od wymienio­nych wyżej czynników:

Ii A \9 23"A AS-4 21 : XVI 23-2/ C, - D-2 21 25 C.

Po upływie 1(5 24 godzin drożdże powinny osiągnąć dojrzałość techniczną. Drożdże dojrzale w całości wprowadza się do zacieru schłodzonego do temperatury zbl iżonej do aktualnej temperatury drożdży. Wymieszawszy zacier z drożdżami, część masy zawartej w kadzi zaciernej (5-10%) przepompowuje się do kadki drożdżowej , a resztę do kadzi fermentacyjnej. Zawartość kadki drożdżowej posłuży do szczepienia zacierów w d n i u następnym. Aby w ciągu dobowej hodowli drożdży nie dopuścić do rozwoju w środowisku niepożądanych bakteri i , należy kwasem s iarkowym ustalić pi I c ieczy w kadce drożdżowej na

i omie 3,2 3,5. Po 19-23 godzinach uzyskuje się drożdże dojrzale. Szybkość rozwoju iłży i osiągania przez nie dojrzałości technicznej reguluje s ię temperaturą nastawienia

hodowli i kwasowością podłoża. Cykl hodowli drożdży, począwszy od wymieszania zawartoś­ci kadki drożdżowej z zacierem głównym, powtarza się każdego dnia trwania kampani i .

Ukwaszając podłoże hodowlane dla drożdży kwasem s iarkowym, kwas wprowadza się do środowiska po uprzednim rozcieńczeniu go (5 -10-krotnym) zimną wodą. Przestrzegać należy

•. lym zasadę wiewania kwasu do wody, a nie wody do kwasu. Łączenie się kwasu z w i reakcją egzotermiczną i dlatego rozcieńczać kwas trzeba w naczyniu odpornym

szybl nianę temperatury, np. w emal iowanym naczyniu blaszanym. Obniżenie pH środowiska hodowlanego dla drożdży ma chronić je przed ro •.••• \

niepożądanej mikroflory głownio bakterii kwaszących. Spośród nich najbardziej niebezpio :ne dla pi zebiegu '• i rnerrtacji alkoholowej są heten ffermeiitalywne bakter ie kw#

mleki -'chuje je mała tolerancja na niskie pH i dlatego proponowane ukwaszenie

m

w zdbddzie uniemożl iwia ich rozwój Jednak utrzymanie pH środowiska hodowlanego dla drożdży stale na tym s a m y m , nawet niskim poziomie, umożl iwia adaptowanie się bakteri i do niekorzystnych warunków - z czasem zaczną one konkurować z drożdżami o opanowanie środowiska. Aby temu z jawisku przeciwdziałać, celowe jest ukwaszanie jednej porcj i przycierki co kilka dni do innego pH, np. 0,2-0,3 niższego.

Jeśl i jednak mimo takiego przemiennego ukwaszania nastąpi w środowisku rozwój bakteri i , objawiający się przede wszystkim wzrostem kwasowości ogólnej o ponad 0,1'Dbr, trzeba drożdże poddać chemicznemu oczyszczeniu. Zabieg ten wykonuje się następująco. Z kadki drożdżowej odbiera się do czystego, emal iowanego, plastykowego lub drewnianego naczynia ok. 20 d m J dojrzałych drożdży i do porcj i tej dodaje taką ilość kwasu s iarkowego, aby pH cieczy obniżyć do 1,5-1,2. Zawiesinę drożdży, po dokładnym wymieszaniu z kwasem przetrzymuje się w tych rygorystycznych warunkach przez 30 minut, po czym w p r o w a d z a się je do świeżo sporządzonego słodkiego zacieru, znajdującego się w kadce drożdżowej . Drożdże miesza s ię z zacierem, ustala przy użyciu kwasu pH na poziomie około 3,5 i schładza do temperatury rozpoczęcia hodowl i . Powinna być ona o 2-4"C wyższa niż stosowana normalnie, ponieważ po kąpiel i kwasowej drożdże są osłabione i dla ich pełnej regeneracj i konieczne jest stworzenie im korzystniejszych warunków rozwoju. Po ki lkunastu godzinach oczyszczone drożdże osiągną dojrzałość techniczną, a ponieważ w procesie oczyszczania giną osobniki słabsze, w y h o d o w a n e drożdże cechować się będą większą energią fermentacj i niż przed oczyszczaniem. Dojrzałe drożdże, z których pobrano część do kwasowego oczyszczenia, m i m o że byty zakażone, wobec braku w dniu przeprowadzania oczyszczania innych drożdży, muszą być użyte do zaszczepienia sporządzonych tego dnia zacierów.

Opisanym sposobem prowadzi się hodowlę drożdży przygotowywanych do szczepienia zacierów w dniu następnym. W dniach poprzedzających przerwy w produkcj i (1-2-dniowe) hodowlę drożdży należy tak poprowadzić, aby osiągnęły one dojrzałość techniczną nie po jednej, lecz dwóch albo trzech dobach. Cel ten osiąga się bardziej obniżając pH środowiska hodowlanego (np. do 3,0) i temperaturę nastawienia hodowli (np. do 13"C). Warunki te muszą być dobrane na drodze empirycznej , ponieważ zależą od lokalnych warunków (temperatura lokalu, ekstrakt środowiska hodowlanego, stopień ukwaszania przy jednodobowej hodowl i , objętość kadki drożdżowej i stopień jej napełnienia, rasa drożdży).

O d r ę b n e g o potraktowania w y m a g a sposób przygotowania drożdży wys iewowych do szczepienia pierwszego zacieru, sporządzanego po długiej przerwie (przerwa międzykam-panijna). W dniu poprzedzającym rozpoczęcie produkcj i w gorzelni powinna być już dojrzała matka drożdżowa, sporządzona według podanego poprzednio opisu, ale jej objętość jest co najmniej k i lkunastokrotnie za mała, aby posłużyć mogła do zaszczepienia zacieru. Brak jest natomiast zacieru, którego część mogłaby posłużyć do wyhodowania drożdży wys iewowych. W takim przypadku zalecane jest postępowanie według następującej technologi i .

W dobrze umytym i zdezynfekowanym aparacie do mleczka s łodowego należy rozdrobnić ok. 35 kg 5-dniowego słodu w ok. 150 dm- ł czystej, studziennej wody. Mleczko przepompować do kadki drożdżowej i ogrzać parą do temp. 75"C. Temperaturę tę utrzymać przez 1 godzinę, p o c z y m podnieść do 100"C. Po ok. 5 minutach schłodzić do temperatury 65 C i dodać mleczko słodowe, sporządzone z 10-12 kg słodu dojrzałego w ok 50 d m 3 wody. W temperaturze wypadkowej (ok. 55-60°C) przetrzymać przez 2 godziny, ogrzać do 8 0 X i w tej temperaturze utrzymać przez 30 minut. Ukwasić następnie kwasem s iarkowym do pH ok. 3,4, schłodzić do temperatury dojrzałej matki drożdżowej. Do tak przygotowanej cieczy wlać matkę drożdżo­wą, zawartość kadki drożdżowej wymieszać, schodzić do ok. 20-23°C i pozostawić do dnia następnego. Po upływie ok. 20 godzin drożdże powinny osiągnąć pełną dojrzałość technicz­ną. Całą zawartość kadki użyć należy do zaszczepienia pierwszego zacieru.

Opisano zalecenia obejmują sposoby hodowli i praktycznego stosowania, wyhodowanych w gorzelni drożdży do szczepienia zacierów. Dobre - dobrze odżywione i dojrzale drożdże stanowią jeden z podstawowych czynników decydujących o przebiegu i efektywności fermentacj i , a tym samym ostatecznej wydajności spirytusu z jednostki przetwarzanej skrobi .

80

W praktyce zdarza się, że na skutek niewłaściwej obsługi tego działu produkcji występują zaburzenia W procesie fermentacji i obniżono wydajnoid procesu, apowoaowane są one najczęściej zakażeniem zawiesiny drożdży bakteriami (niewłaściwe ukwaszenie podłoża), hodow­lą w zbyt ubogim środowisku, niedogrzaniem lub przegrzaniem środowiska.

Pełna el iminacja błędów, popełnianych przy przygotowywaniu drożdży w gorzelniach, była celem pracy badawczej wykonanej w byłym Centralnym Laborator ium Przemysłu Rolnego, w wyniku której zaproponowano sposób produkcj i i stosowania suchych kultur drożdży gorzelniczych w skali przemysłowej, z pominięciem wstępnego namnażania ich w cieczy. Są one wytwarzane i rozprowadzane do gorzelni przez Maszewską Wytwórnię Drożdży. Preparat ma postać drobnych granul o barwie kremowej. Zawartość wody w preparacie wynosi ok. 9 % , co umożl iwia przechowywanie go w szczelnych naczyniach, w chłodzie, bez utraty aktywności fermentacyjnej przez okres co najmniej 12 miesięcy. Suche drożdże, po krótk im uwadnian iu połączonym z dezynfekcją, w postaci mleczka drożdżowego wprowadza się bezpośrednio do słodkich zacierów. W praktyce najczęściej postępuje się następująco.

Gdy zacier, przeznaczony do zaszczepienia drożdżami z kultury suchej, schłodzony został do temperatury ok. 53"C, do wiadra emal iowanego lub wykonanego z tworzywa sztucznego (kwasoodporność) wlewa się ok. 10 d m 3 czystej wody studziennej, ogrzanej do temperatury ok. 35°C. Do wody wsypuje s ię suche drożdże w takiej i lości, aby na każde 1000 d m 3 zacieru przypadało ich 60-100 g, zawiesinę miesza s ię do otrzymania cieczy jednorodnej , czyli ok. 5 minut. Do mleczka dodaje się następnie (po rozcieńczeniu) kwas s iarkowy w i lości ok. 50 d m 3 na 10 d m 3 mleczka, w celu obniżenia pH środowiska do 1,2-1,6. Przy tak małej czynnej kwasowości w ciągu 10-15 minut następuje wyraźne ograniczenie rozwoju mikrof lory bakteryjnej, jaka może znaleźć się w cieczy. Po upływie tego czasu drożdże należy wlać do

Rys. 22. Kadka drożdżowa (prodi i '

ceni ~ Zakład Usługowo-produkcyj­

ny w Sędziszowie Młp.); / - płaszcz

stalowy zewnętrzny, 2- płaszcz mie­

dziany wewnętrzny, 3 - podstawa,

4 - mieszadło, 5 - motoreduktor,

6 - sprzęgło tarczowe, 7 - podgrze­

wacz parowy, 8 - króclec spustowy

1 - Skrócony kurs gorzelmctwa rolniczego - B. Lączyńsh 81

zacieru słodkiego, którego temperatura w chwili mieszania z drożdżami powinna być bliska temperaturze mleczka drożdżowego, czyli ok. 30-35°C. Zaszczepiony drożdżami zacier przepompowuje się do kadzi fermentacyjnej.

Ogólny czas przygotowywania drożdży z kultury suchej trwa nie dłużej niż 20 minut, wobec ok. 24 godzin potrzebnych do wyhodowania drożdży w gorzelni metodą konwencjonalną. Przy tym posługiwanie się drożdżami suszonymi zmniejsza niebezpieczeństwo popełnienia błędów w procesie ich przygotowywania, zawsze grożących przy prowadzeniu 24-godzinnej hodowli.

Opierając produkcję spirytusu na drożdżach z kultur suchych, fermentację zacierów należy rozpoczynać w temperaturze o ok. 3°C wyższej niż przy posługiwaniu się drożdżami hodowanymi na przycierkach.

Wybór metody przygotowywania drożdży do szczepienia zacierów, tj. między sposobem konwencjonalnym, opartym na codziennej hodowli w kadce drożdżowej kilkusetlitrowej porcji zawiesiny drożdży, a stosowaniem drożdży suchych, powinien opierać się na rachunku kosztów i korzyści, wynikającym z wybranej technologii. W każdym zakładzie kształtują się one inaczej.

Suche kultury są bardzo wygodne w użyciu przy rozpoczynaniu produkcji po dłuższych przerwach w pracy gorzelni. Szczepiąc pierwszy zacier drożdżami suchymi pomija się, opisaną wyżej, kłopotliwą procedurę wyprowadzania drożdży z czystej kultury i namnażania do objętości potrzebnej do zacieru. W gorzelniach stosujących codzienną hodowlę drożdży proces ten prowadzi się w kadkach specjalnie do tego przeznaczonych, których schemat przedstawiono na rysunku 22. Przy przeciętnej produkcji spirytusu ok. 1200 dm 3 dziennie gorzelnia powinna dysponować ? kadkami drożdżowymi. Generalnie liczyć można, że liczba kadek drożdżowych powinna być większa o 1 w stosunku do liczby kadzi fermentacyjnych, napełnianych zacierem każdego dnia.

Surowiec skrobiowy po rozparowaniu, częściowym scukrzeniu w kadzi zaciernej i zaszcze­pieniu drożdżami przepompowuje się do kadzi fermentacyjnych, gdzie rozpoczyna się kolejne stadium procesu technologicznego - fermentacja.

5.4.7- Fermentacja

Celem działań opisanych w rozdziałach 5.4.1-5.4.6 jest doprowadzenie surowca, przezna­czonego do przetworzenia na spirytus, do stanu, w którym węglowodany w nim zawarte będą mogły ulec fermentacji, czyli enzymatycznej przemianie na alkohol. Enzymy katalizujące ten proces wytwarzane i gromadzone są w komórkach drożdżowych, co może prowadzić do wniosku, że im więcej jest komórek drożdżowych i im większa ich enzymatyczna aktywność, tym lepszy powinien być efekt fermentacji. Ponieważ jednak drożdże są istotami żywymi, które do swego działania, życia i stałego mnożenia się potrzebują pokarmu, którym są między innymi cukry, przeznaczone w gorzelni do przemiany na alkohol, między wydajnością fermentacji a ilością drożdży biorących w tym procesie udział, nie ma zależności prostej. Przy większych wysiewach drożdży z ogólnej masy cukrów wprowadzonych do procesu - prze­tworzone będzie na alkohol mniej niż przy wysiewach małych. Więcej natomiast zużyją drożdże jako własny pokarm.

Jak podano wcześniej, ilość drożdży wysiewanych do zacierów nie powinna być zbyt duża i mieścić się w granicach do 10% objętości fermentowanych zacierów. Zwiększenie wysiewu ponad tę wartość powoduje, że w pierwszym okresie fermentacji następuje gwałtowne przetworzenie znajdujących się w zacierze cukrów na alkohol, a za procesem tym nie nadąża rozkład dekstryn, które przez cały czas fermentacji, w wyniku działania enzymów amylolity-cznych słodu lub preparatów enzymatycznych, ulegają hydrolizie do cukrów fermentujących. Fermentacja w takich warunkach słabnie, a po ponownym nagromadzeniu się w zacierze cukrów nie przebiega już tak intensywnie i głęboko, jak w przypadku gdyby drożdży użyto mniej i wolniej prowadzono pierwszy etap procesu. W odróżnieniu więc od gorzelnictwa melasowego, gdzie większe wysiewy drożdży są pożądane, w gorzelnictwie rolniczym

82

(skrobiowym) ilość wprowadzanych do zacierów drożdży musi być umiarkowana. Jeśl i pochodzą one z poprawnie prowadzonej hodowli i wykazują właściwą dojrzałość techniczną wystarcza dawka 5 % .

Duże wys iewy drożdży powodować mogą także niepożądane pienienie zacierów w pierw­szej fazie fermentacj i . Zjawisko to jest wynik iem bardzo szybkiego wytwarzania a lkoholu, a zatem i dwutlenku węgla, w czasie kiedy zaciery są jeszcze mało „ r o z c i e ń c z o n e "

i a lkoholem, a więc lepkie. Pęcherzyki gazu (C0 2 ) nie pękają w tych warunkach, co objawia się tworzeniem czasem tak dużej i lości piany, że zaciery wylewają s ię z naczyń fermentacyjnych. Mogą być także inne przyczyny pienienia zacierów - o c z y m m o w a w dalszej części niniejszego rozdziału - ale jeśl i wystąpią one razem z nadmiernym wys iewem drożdży niemożl iwe może się stać uniknięcie strat, spowodowanych k ipieniem zacierów.

W rozdziale 5.1. przedstawiono schematycznie chemizm fermentacj i a lkoholowej i podano, że przy n iewłaściwym prowadzeniu tego procesu w jego wyniku powstawać mogą duże i lości produktów niepożądanych, a w skrajnych przypadkach dojść może do produkowania gl iceryny lub kwasu mlekowego zamiast alkoholu. Podstawowymi warunkami poprawnego przebiegu fermentacj i afkoholowej są:

- sporządzanie zacierów o początkowej zawartości w nich w ę g l o w o d a n ó w podlegających fermentacj i bezpośrednio i po hydrol izie co najmniej 1 4 % ,

- zastosowanie właściwego szczepu drożdży o pełnej technicznej dojrzałości , - rozpoczynanie fermentacji przy początkowym pH zacierów nie mniejszym niż 5,3,

- ustawienie temperatury zacieru przed sk ierowaniem go do kadzi fermentacyjnej na takim poziomie, aby proces przebiegał w temperaturze bl iskiej optymalnej d la użytej rasy drożdży.

Fermentację zacierów prowadzi się w kadziacli stalowych lub aluminiowych o pojemności od ki lkunastu do ki lkudziesięciu tysięcy d m 3 . Kadzie mnie jsze instaluje s i ę w lokalu fermentowni , w którym temperatura powinna wahać się w granicach ok. 20"C. Kadzie bardzo duże mogą być instalowane na zewnątrz budynków i tylko przykryte dachem.

W Polsce produkuje się kadzie fermentacyjne stalowe, wannowe i cyl indryczne o pojemno­ści od 12 000 do 20 000 d m 3 (rys. 23 i 24). Każda kadź fermentacyjna musi być wyposażona w szkła kontrolne (wzierniki), kurki probiercze, włazy - górny i dolny, z a w ó r spustowy,

Rys. 23. Kndż fermentacyjna wannowa (producent -P.O.M. Ropczyce); / wanna, 2 wymiennik ciepła, 3 - wziernik, 4 - właz górny, 6" - właz dolny, 6 - termometr, 7- kurek. 8- zawór spustowy, 9 ~ króclec do odprowadzania gazów, 10 - podstawi!

83

Rys. 24, Kadź fermentacyjna cylindryczna (producent P.O.M. Ropczyce); 1 - walczak, 2 - wymiennik cłepla, 3 ~ wziernik,

4 - właz górny, 5 - właz dolny, 6 - termometr, 7 - kurek, 8 - zawór spustowy, 9 - króciec do odprowadzania gazów, 10 - podstawa

termometr, króciec do odprowadzania gazów i zawór bezpieczeństwa działający na podciśnienie i nadciśnienie. Zaniechanie instalowania zaworów bezpieczeństwa prowadzi do zniekształceń lub wręcz pęknięć kadzi, jeśli przed rozpoczęciem fermentacji przez nieuwagę nie zostanie otwarty zawór na króćcu odprowadzającym gazy. Taki sam skutek pociąga za sobą hermetyczne zamknięcie kadzi po termicznej jej sterylizacji. Pożądane jest wyposażenie kadzi fermentacyjnych dodatkowo w wężownice chłodzące i mieszadła.

Kadź fermentacyjna mieści najczęściej 3 zaciery lub więcej. Przed napełnieniem zacierem kadź musi być dobrze umyta i wysteryiizowana parą lub parą z dodatkiem formaliny. Efekt zniszczenia mikroflory uzyskuje się utrzymując temperaturę wnętrza kadzi co najmniej 80'C przez nie mniej niż 20 minut. Podobnie jak kadź fermentacyjną, w czystości mikrobiologicznej utrzymywać trzeba rurociągi, zawory i pompy, używane do transportowania zacieru z kadzi zaciernej do fermentacyjnej.

Pierwszy zacier, kierowany do kadzi wielozacierowej, zaszczepiony drożdżami, musi mieć temperaturę - ustaloną empirycznie - ustawioną na takim poziomie, aby po wymieszaniu go z następnymi zacierami, nieszczepionymi, nastaw w czasie fermentacji osiągnął temperatu­rę równą lub bliską optymalnej temperaturze dla drożdży. Najczęściej temperatura nastawie­nia fermentacji jest bliska 22-24°C i zależy od wielu czynników, jak np. sumaryczna objętość zacierów w kadzi, temperatura otoczenia, rasa drożdży zastosowanych w procesie, koncentracja węglowodanów w zacierach, początkowe pH zacierów.

Fermentację zacierów z surowców skrobiowych prowadzi się najczęściej 3 doby, a ściślej około 68 godzin. Bez istotnych strat fermentacja może być skrócona do 2 dób, ale tylko w przypadku, gdy procesowi poddaje się zaciery o niedużej zawartości ekstraktu, nie wykazujące skłonności do fermentacji pienistej lub też, gdy zaciery sporządzane są np. z ziemniaków o szczególnie malej skrobiowości (10-11%) z dodatkiem surowca zawierające­go cukier (melasa). Niewskazane i niecelowe jest natomiast wydłużanie czasu fermentacji ponad 3 doby.

W klasycznej, 3-dobowej fermentacji, wyróżnia się teoretycznie 3 etapy: zafermentowanie, fermentacja główna, dofermentowanie.

W etapie pierwszym następuje przede wszystkim rozmnażanie drożdży. Proces ten

84

związany jest z pobieraniom ze środowiska przez komórki drożdżowe substancj i minera l­nych, części aminokwasów i innych czynnych biologicznie substancj i oraz t lenu, wt łoczonego do zacieru mieszadłem, w czasie scukrzania zacieru w kadzi zaciernej. Zbyt intensywna praca mieszadła w kadzi zaciernej, a zatem nadmierne napowietrzenie zacieru, może być jedną z przyczyn skłonności zacierów do pienienia w pierwszym okresie tego etapu. Zafermentowanie trwa ok. 20 godzin. W tym czasie zacier jest szczególnie narażony na zakażenie, ponieważ nie chroni go jeszcze alkohol i nie jest jeszcze - w początku - opanowany przez drożdże.

Pod koniec okresu zafermentowania niektóre zaciery wykazują tendencję do tworzenia na powierzchni zwartych kożuchów, utrzymujących s ię do końca fermentacj i i utrudniających wydzielanie się dwutlenku węgla (podnoszenie górnej warstwy zacieru) i pompowanie odfermentowanych zacierów do destylacji. Przyczyny powstawania kożuchów nie są jednoznacznie wyjaśnione i trudno zalecać sposoby przeciwdziałania ich formowaniu się. Według H. Kreipe np. przy przerobie żyta i pszenicy kożuchy pojawiają s ię, jeśl i surowiec parowany jest w bardzo wysokiej temperaturze, zaś przy przerobie sorga, kożuchy są efektem parowania zbyt łagodnego. Istnieją przesłanki do wnioskowania, że przeciwdziała powstawaniu kożuchów bardzo powolne dopuszczanie pary do parnika, w początkowej fazie procesu parowania. Sposób ten można wypróbować przy przerobie surowców, wykazujących skłonność do pokrywania się zacierów kożuchami. Jeśli jednak nie uzyska się oczekiwanego efektu, kożuchy należy rozbijać mechanicznie, najlepiej przenośnym mieszadłem elektrycz­nym.

Pod koniec pierwszego etapu fermentacji zaciery sporządzane z surowców zbieranych z pól bardzo intensywnie nawożonych azotom i potasom - s i l n i o pienią się. Z jawisko to nasila się, jeśli zbiór z pola dokonany został przed osiągnięciem przez rośl inę pełnej dojrzałości technologicznej. Bezpośrednią przyczyną wzmożonego pienienia się zacierów jest najpraw­dopodobniej podwyższona zawartość w surowcu aminokwasów, peptydów, pewnych frakcji rozpuszczalnego białka, amidów i gl ikoalkaloidów. Również nadmierny wysiew drożdży lub zbytnie napowietrzenie zacieru w kadzi zaciernej - o czym m o w a na początku rozdziału

- mogą być przyczyną tego negatywnego zjawiska. Jeśl i jednak przyczyna tkwi w jakości surowca, można przeciwdziałać pienieniu w następujący sposób:

a) parowanie z iemniaków rozpoczynać parą, doprowadzoną do górnej części parnfka, przy otwartym kurku, odprowadzającym kondensat. Kondensatu nie wprowadzać do fermen­tacji - można połączyć go z w y w a r e m . Kierunek doprowadzania pary zmienić na przeciwny od chwil i ukazania s ię pary w przewodzie, którym spływał kondensat;

b) przy ciśnieniu w parniku około 0,3 MPa (3 at) spuścić z parnika wodę sokową i połączyć w y w a r e m ;

c) obniżyć o 2-3"C stosowaną temperaturę nastawiania fermentacj i ;

d) zarówno przed rozpoczęciem fermentacj i , jak i w czasie je j trwania chronić zaciery przed nadmiernym nasycaniem powietrzem: ograniczyć prędkość obrotów mieszadła w kadzi zaciernej, a jeśl i zacier fermentujący pompuje się ,,na siebie*', zadbać o niezasysanie przez pompę tzw. fałszywego powietrza, a przewód wprowadzający zacier do kadzi zanurzyć w zacierze. To samo dotyczy przesyłania zac ierów z kadzi zaciernej do fermentacyjnej ;

e) skrócić czas scukrzania w kadzi zaciernej do niezbędnego m i n i m u m , umożl iwiającego wszczęcie fermentacj i .

W przypadku braku efektywności proponowanych zabiegów na powierzchnię fermentują­cych zacierów należy rozprowadzić jeden z dostępnych na rynku polskim preparatów obniżających napięcie powierzchniowe cieczy, dopuszczonych przez władze sanitarne do stosowania w przemyśle spożywczym. Są to porafinacyjne kwasy tłuszczowe i specjalne preparaty syntetyczne (np. importowany Glanapol). Kwasy tłuszczowe korzystnie jest przed użyciem zemulgować - zmniejsza się wtedy ich zużycie. Najprościej emulguje się kwasy tłuszczowe wodą,

85

Drugi etap fermentacji, czyli fermentacja główna, trwa przeciętnie około 18 godzin, tj. od dwudziestej do trzydziestej ósmej -czterdziestej godziny, licząc od czasu wpompowania zacieru do kadzi fermentacyjnej. W początku tej fazy zacier zawiera już około 4% alkoholu, a proces mnożenia się drożdży jest wyraźnie zahamowany. Następuje szybki spadek gęstości zacieru, wzrost koncentracji alkoholu, znaczny wzrost temperatury zacieru i intensy­fikacja wydzielania dwutlenku węgla. Proces ten trwa do czasu wyraźnego spadku w zacierze koncentracji fermentujących cukrów. Wprawdzie przez cały czas trwania tego etapu fermentacji odbywa się równolegle proces docukrzania dekstryn, lecz przebiega on wolniej niż przemiana cukrów na alkohol, którą objęte są nie tylko cukry odszczepiane z cząstek dekstryn w czasie fermentacji, lecz także cukry uzyskane w procesie zacierania. Końcowa faza fermentacji głównej cechuje się zmniejszonym przyrostem temperatury i mniejszym wydzielaniem gazów.

Etap trzeci fermentacji - dofermentowanie - charakteryzuje się przede wszystkim intensywnym docukrzaniem dekstryn i dofermentowywaniem uwalnianych z nich cukrów. Proces ten trwa około 30 godzin i cechuje się między innymi stałym spadkiem temperatury zacieru. Przy właściwym przebiegu procesu fermentacji, warunkowanym doborem właściwej temperatury początkowej, wielkości wysiewu drożdży i koncentracji zacieru, w końcu trzeciego etapu temperatura fermentującego zacieru nie powinna odbiegać bardziej niż o 3-5°C od maksymalnej temperatury, występującej w czasie fermentacji głównej.

W przypadku konieczności forsowania produkcji np. na skutek wiosennego psucia się surowca lub wzmożonego popytu na spirytus można bez pogorszenia wyników proces fermentacji - przestrzegając warunków wymienionych na początku rozdziału - skrócić do dwóch dób. Skróceniu ulegają w takiej fermentacji etapy zafermentowania i dofermentowa-nia. Zafermentowanie może ulec skróceniu na skutek stosowanego w takim przypadku, zwiększonego wysiewu drożdży i o kilka stopni podwyższonej temperatury nastawienia fermentacji. Podwyższona w konsekwencji temperatura fermentacji głównej sprzyja przy­spieszeniu procesu docukrzania dekstryn. Proces ten, katalizowany przez enzymy amylolity-czne, których optymalna temperatura działania jest znacznie wyższa niż temperatura fermentacji, przy wzroście temperatury fermentacji ulega wyraźnej aktywizacji. Rozważania te prowadzą do wniosku, że im wyższa temperatura fermentacji, warunkowana głównie temperaturą jej nastawienia, i im dłuższy czas utrzymywania jej na wysokim poziomie, tym lepsze powinny być wyniki procesu. Chcąc osiągnąć bardzo dobrą wydajność fermentacji, szczególnie dwudobowej, należy w kadziach fermentacyjnych zainstalować rurowe chłodni­ce wodne. Właściwe nimi operowanie pozwala zaczynać fermentację przy temperaturze powyżej 30°C i utrzymać ją na poziomie nie przekraczającym tolerancji użytych drożdży przez cały czas przebywania zacierów w kadziach fermentacyjnych. Celowe jest też używanie do prowadzenia skróconej fermentacji drożdży o możliwie wysokim optimum temporaturowym. Z polskich drożdży najbardziej nadają się do tego celu rasy Bc-XVI, AS-4 i D-2.

Fermentację zacierów, sporządzonych z surowców skrobiowych, rozpoczynać należy przy pH nie niższym niż 5,3. Ewentualną korektę pH do tej wartości, a nawet do pożądanego pH 5,8, przeprowadzać należy wapnem, ponieważ jony Ca korzystnie wpływają na aktywność enzymów amylolitycznych, a głównie alfa-amylazy. W czasie fermentacji pH zacieru obniża się. Jest to wynikiem naturalnych procesów towarzyszących tworzeniu się alkoholu (patrz rozdz. 5.2.8), łączenia się części wydzielanego w czasie fermentacji dwutlenku węgla z wodą, ale może być także spowodowane rozwojem w zacierach niepożądanych bakterii kwaszą­cych. W wyniku czysto przeprowadzonej fermentacji pH zacieru zbożowego nie powinno spaść poniżej 4,3, a ziemniaczanego poniżej 4,5. Głębszy spadek pH świadczy o przebiegu w zacierze, równolegle z drożdżową fermentacją alkoholową, bakteryjnej fermentacji kwasowej. Prowadzi to do:

- zmniejszenia aktywności enzymów amylolitycznych, a w konsekwencji niepełnego do-cukrzenia dekstryn,

86

- zmniejszenia aktywności fermentacyjnej drożdży, na skutek negatywnego oddziaływania na nie produktów przemiany materi i obcej mikroflory, - przetworzenia na kwasy i inne niepożądane produkty wytwarzane przez bakter ie części cukrów, przeznaczonych do konwersj i na alkohol. Ostatecznym skutkiem wymienionych zjawisk jest obniżenie wydajności a lkoholu z w p r o w a ­dzonej do przerobu masy węglowodanów. Po zakończeniu fermentacj i w zacierze powinno znajdować s ię nie mniej niż 9% alkoholu i nie więcej niż 1% węglowodanów z grupy heksoz, t j. zbudowanych z cząsteczek o 6 atomach węgla. Większa zawartość w ę g l o w o d a n ó w świadczy o: - złej pracy drożdży, jeśl i są to cukry proste lub dwucukry, czyli węglowodany podlegające bezpośrednio fermentacj i , - złym scukrzeniu skrobi, jeśl i są to węglowodany o cząsteczkach większych.

Przyczyną niepełnego scukrzenia może być wspomniane wyżej, zbyt niskie pH zacieru, niedostateczna ilość użytego słodu lub preparatu amylol i tycznego, n ieprawidłowa tempera­tura scukrzania, niedostateczny czas scukrzania w kadzi zaciernej.

Najprostszym, stosowanym w przemyśle, chociaż nie w pełni obiektywnym testem oceny przebiegu fermentacj i , jest pomiar pozornego odfermentowania zacierów, mierzonego w przesączu zacieru odfermentowanego areometrem Ball inga w temperaturze 20°C. Zaciery odfermentowują przeciętnie do: - z iemniaczany 0,5-1,4"Blg - żytni 0,9-1,3"Blg - pszeniczny 0,5—1,1"3lg - jęczmienny 1,2-1,5"Blg - kukurydziany -0,5-0,6"Blg - sorgowy 0.0-0,50Blg - buraczany l,0-1,2"Blg - melasowy 5.0-7,5nBlg

W czasie fermentacji z zacieru wydziela się duża i lość dwutlenku węgla. Zgodnie z równaniem fermentacj i i prawem Avogadry rozkład 180 g cukru prostego do alkoholu wiąże się z wydzieleniem 2 -22,4 d m 3 dwutlenku węgla, mierzonego w temperaturze 0°C, czyli około 48 d m 3 dwutlenku przy temperaturze 20°C. Oznacza to, że wytworzeniu każdego 1 d m 3

alkoholu towarzyszy wydzielenie z zacieru około 41 dm° gazu. Przy średniej dziennej produkcj i spirytusu w gorzelni około 2000 d m 3 i lość wydzielonego dwutlenku w ę g l a wynosi ponad 800 000 d m 3 . Gaz ten wydzielając się z cieczy fermentującej, a więc zawiera jącej alkohol porywa jego cząstki, powodując obniżenie ostatecznego uzysku a lkoholu. Straty są tym większe, im wyższa jest temperatura fermentacji i im większe stężenie alkoholu w zacierze. Możl iwe jest pełne wyel iminowanie tych strat metodą wypłukiwania par alkoholu zimną wodą, a następnie wydzielania alkoholu z wody metodą gorzelniczej desty lacj i .

Dawniej ideę tę próbowano realizować montując na kadziach fermentacyjnych metalowe zbiorniki o pojemności ki lkudziesięciu d m 3 , wyposażone w 2-3 ustawione nad sobą silą i napełnione wodą. Gazy pofermentacyjne, przepływając przez k i lkudziesięciocentymetrowy slup wody miały pozostawić w niej unoszony alkohol. Nieefektywność działania tych absorberów i fakt, że bardzo często były one ź r ó d ł e m zakażeń zacierów zdecydowały o zaniechaniu ich produkcji i instalowania.

W latach powojennych w gorzelnictwie krajów rozwiniętych rozpowszechnione zostało wyposażanie gorzelni w płuczki do dwutlenku węgla, czyli absorbery, działające systemem ciągłym. Są to zazwyczaj kolumny, podobne do kolumn aparatów odpędowych, ale o znacznie niniejszej średnicy i wysokości, wyposażone podobnie jak aparaty odpędowe w półki sitowe lub kołpakowe albo leż wypełnione pierścieniami Raschiga. Z imna woda, spływająca niewielkim st rumien iem z góry kolumny do zbiornika retencyjnego, na którym ko lumna jest ustawiona wypłukuje alkohol z gazów, doprowadzanych do dolnej części zbiornika retencyj­nego i przepływających pod ciśnieniem panującym w całym układzie (kadzie fermentacyjne,

87

=g — eh

Woda Hf7" i chłml/iwn

%

Fozhyffr u'koha'if

dc destyksh fermentacyjne

v ^ l _ x /

I

Rys. 25, Absorber alkoholu z gazów fermenta­

cyjnych; 7 - zbiornik na wypłukany roztwór

alkoholu, 2 - kolumna reakcyjna, 3 - pierście­

nie Raschlga, 4 - wodny płaszcz chłodzący,

5 - króclec do wyprowadzenia oczyszczonych

gazów, 6 - daszek zabezpieczający, 7 I 7o - zawory, 8 - zamknięcie hydrauliczne

rurociągi, absorber) do króćca wylotowego, znajdującego się w górnej części kolumny. Króćcem tym oczyszczony z alkoholu dwutlenek węgla wyprowadzany jest poza lokal gorzelni. Przoptyw wody przez układ powinien być na tyle ograniczony, aby w wodzie płuczącej, spływającej do zbiornika retencyjnego koncentracja alkoholu wynosiła 1-2%.

W gorzelni powinien być zainstalowany jeden absorber, obsługujący wszystkie kadzie fermentacyjne i połączony z nimi kolektorem wyposażonym w zawory, zabezpieczające przed przepływem gazów zamiast przez absorber, przez pustą kadź fermentacyjną. Kadzie fermentacyjne podłączone do układu muszą być wyposażone w zawory bezpieczeństwa, działające na podciśnienie i na nadciśnienie.

Urządzenie do wydzialania alkoholu z gazów pofermentacyjnych opracowane w Instytucie Biotechnologii Przemysłu Rolno-Spożywczego przedstawiono schematycznie na rysunku 25. Jest to kolumna o średnicy 8 cm i wysokości 2,5 m, wypełniona luźno usypanymi pierścieniami Raschiga o wymiarach 27 x 27 x 2 mm, ustawiona na zbiorniku o pojemności 500 d m \ wyposażona w bełkotkę, doprowadzającą gazy pofermentacyjne do dolnej części układu oraz inne elementy, wskazane na rysunku, niezbędne do jej prawidłowego funkcjono­wania. Urządzenie przeznaczone jest dla gorzelni produkującej 800-3000 dm 3 umownego, 100-procentowego spirytusu dziennie.

88

Przeprowadzone badania wykazały, że przy sumarycznej objętości kadzi fermentacyjnych, podłączonych do tego absorbera, 130 tys. d m 3 i przepływie przez absorber w o d y 350-600 drrv w ciągu doby wzrost uzysku alkoholu wynosi 0,6-1,0%, czyli w gorze ln i , produkującej dziennie 2000 d m 3 spirytusu - 12 do 20 d m 3 .

Dwutlenek węgla oczyszczony od alkoholu etylowego oraz alkohol i wyższych może być wykorzystywany do różnych celów, w tym do intensyfikacji produkcj i ogrodniczej (rozdział 7).

5.4.8. Destylacja zacierów odfermentowanych (odpęd)

W czasie fermentacj i cukry proste, zawarte w surowcu lub uwolnione z węglowodanów złożonych (skrobi), głównie w procesie zacierania, ulegają przetworzeniu na alkohol etylowy. Zjawisku temu towarzyszy tworzenie się szeregu innych, często niepożądanych, związków chemicznych (patrz rozdz. 5.1 i 5.2), które łącznie z etanolem i resztkami nie przetworzonych składników surowca stanowią o składzie chemicznym i cechach sensorycznych odfermento­wanych zacierów. Wydzielenie z tej mieszaniny alkoholu ety lowego jest celem ostatniego etapu gorzelniczego procesu technologicznego. Określa się go mianem destylacji pochodzą­cym od łacińskiego słowa destillare, oznaczającego ściekanie kroplami.

Destylacja jest klasycznym procesem termicznym, istotą którego jest ogrzanie zacieru do temperatury, w której zawarty w nim alkohol ulega odparowaniu, a następnie skropleniu, w wyniku schłodzenia oparów. Łącznie z a lkoholem z ogrzewanej cieczy odparowują inne zawarte w niej związki chemiczne, a także część wody. Uzyskany w procesie destylacj i surowy spirytus jest więc mieszaniną wielu składników, których oddzielenie od etanolu może

TA0ELA 3. Temperatura wrzenia roztworów wodnoalkoho-lowych I znwurtoftć alkoholu w wydzielających olo z nich parach

Zawartość alkoholu w cieczy [% Qt>]\]

0,0

>.o 2,0 3.0

4.0

5.0

0.0

7,0

o.o 9,0

10.0

11.0

141 \% 1 R l

(5,1

20.1

30,1 40.1

50,1 00.1

70,1 00,0

90,0

97.?

Temperatura wrzenia

ra 100.0

99,0

90.2

97.4

96,6

95.9

95.2 94,5

93,9 93.3

92,6

92,1

91.5

91,1

90.6

90,2

08.3 05,7

0-1.1

82.0 Bi.7

BO.O 79.9

79,1

78,2

Zawartość alkoholu w parze [% Obj.]

0.0

9.9

17.7

25,3 31,4

35,0

39/1 42.7

45,6 40,5

50,1 *

53,6 55,9

57,6

59,9 61.6

66,3 69.4

72.1

75,0

70,2

n i .9

06.5

91,8 97.2

TABELA <l. Wnpólczynnlkl 3oino6cl (wzmocnienia)

Zawartość alkoholu w cieczy

|% obj.)

1 10

211

30 40

50

60

70

00

90

97.2

Współczynnik

lotności

9,90

5.10

3.31

2.31 1.00

. 1,30

I 1,00

i.o;>

1.0000

12 - Skrócony kurs gorzelnictwa rolniczego - Bogdan Łęczyński 89

być dokonane poza gorzelnią rolniczą, w zakładach specjalistycznych - rektyfikacjach spirytusu.

Ciecz, pozostałą po oddzieleniu z zacieru odfermentowanego spirytusu, stanowi wywar gorzelniczy, drugi finalny produkt przetwarzania płodów rolnych na alkohol. Proces destylacji (odpędu) zasadza się na świadomym wykorzystaniu różnicy temperatury wrzenia podstawo­wych składników zacieru odfermentowanego: wody - 100°C i alkoholu - 78,39"C. Mimo dużej różnicy podanych liczb, ogrzewając mieszaninę tych substancji nie uzyskuje się pełnego ich rozdzielenia. Wprawdzie na skutek szybszego wrzenia alkohol intensywniej odparowuje niż woda, a zatem koncentracja alkoholu w skroplonych oparach jest większa niż w cieczy destylowanej, ale stopień wzmocnienia zależy od koncentracji alkoholu w ogrzewanej cieczy. Zależność tę przedstawiono w tabeli 3, opracowanej przez autora, na podstawie wyników prac Sorela.

Z liczb zawartych w tabeli wynika, że w miarę wzrostu stężenia alkoholu w cieczy destylowanej zmniejsza się stopień zagęszczenia (wzmocnienia) par alkoholowych. Wartość ta, czyli w s p ó ł c z y n n i k l o t n o ś c i wynosi np. dla cieczy zawierającej 3% alkoholu 25,3/3,0 = 8,4, a dla cieczy zawierającej 80% alkoholu tylko 86,5/80,0=1,08. W tabeli 4 podano współczynniki lotności cieczy, zawierających od 1 do 97,2% alkoholu.

Współczynniki lotności w praktyce służą konstruktorom aparatów destylacyjnych do obliczeń technologicznych.

Na uwagę zasługuje fakt, iż przy ogrzewaniu mieszaniny wodnoalkoholowej o zawartości alkoholu 97,2% współczynnik lotności wynosi 1,000, co oznacza, że metodą zwykłej destylacji nie można zagęścić alkoholu etylowego bardziej niż do 97,2% objętościowych. Mieszanina cieczy, zachowująca się w czasie destylacji jak substancja jednorodna, nazywa się mieszaniną azeotropową, to znaczy nie ulegającą rozdzieleniu metodą prostej destylacji.

Cechą charakterystyczną mieszaniny azeotropowej jest temperatura jej wrzenia: jest ona niższa niż temperatura wrzenia składników tej mieszaniny. W przypadku roztworu wodnoal-koholowego wynosi ona 78,15°C, a zatem niższa jest od temperatury wrzenia alkoholu etylowego o 0,24°C.

Wydzielenie alkoholu z mieszaniny azeotropowej metodą destylacji może być dokonane przez dodanie do destylowanej cieczy substancji, która tworzy z wodą azeotrop wrzący w temperaturze niższej niż wynosi temperatura wrzenia azeotropu alkohol-woda. Jako czynnik azeotropujący najczęściej stosuje się mieszaninę benzyny i benzolu lub cyklohek­san. Przy użyciu heksanu odwadnia się w Polsce spirytus z przeznaczeniem między innymi do zastosowania w motorowych mieszankach paliwowych.

W gorzelnictwie rolniczym prowadzi się wyłącznie prostą, ale wielokrotną destylację, w wyniku której z zacieru odfermentowanego otrzymuje się spirytus surowy, tj. zawierający poza alkoholom etylowym wszystkie uboczne, lotne produkty fermentacji, jak: aldehydy, kwasy, alkohole wyższe (oleje fuzlowe), estry, metanol itp. Destylacja wielokrotna niezbędna jest do otrzymania z zacieru (w którym zawartość alkoholu waha się w granicach od kilku do 12-13%) spirytusu o mocy co najmniej 65% (spirytus octowy) lub 88% (spirytus zbożowy i ziemniaczany).

Cechy sensoryczne surówki gorzelniczej i jej skład chemiczny muszą odpowiadać wymaganiom obowiązujących norm. W Polsce od 1991 r. obowiązuje norma jakościowa na spirytus surowy PN-90/A-79523. Uzyskanie spirytusu surowego o walorach określonych normą umożliwia w praktyce prowadzenie procesu odpędu przy wykorzystaniu zestawu współpracujących z sobą następujących urządzeń:

- aparat odpędowy (destylacyjny),

- deflegmator,

- oziębialnik (chłodnica),

- pompa do zacieru odfermentowanego.

90

5.4.8.1. A p a r a t o d p ę d o w y

Do wydzie lenia par alkoholu z odfermentowanego zacieru służyć mogą aparaty dz iała jące systemem periodycznym lub ciągłym. Pierwsze, stosowane powszechnie do połowy XIX wieku, obecnie znajdują zastosowanie tyiko przy produkcj i spirytusu, przeznaczonego do wyrobu specjalnych napojów alkoholowych (np. wódek owocowych). Są one mniej e k o n o m i ­czne w eksploatacj i i wymagają dużych nakładów pracy przy codziennej obsłudze.

Aparaty o dz iałaniu c iągłym, proste w obsłudze, oszczędne energetycznie, buduje s ię w dwóch wers jach: aparaty jednokolumnowe i aparaty dwukolumnowe.

Schemat aparatu odpędowego jednokolumnowego przedstawiono na rysunku 26. Do górnej części kolumny zacierowej (na rysunku oznaczono symbolem IV) zacier

podawany jest pompą poprzez deflegmator, w którym ulega przeponowemu ogrzaniu parami alkoholowymi do 60-75°C. Po napełnieniu najwyższej półki kolumny zacierowej do poz iomu krawędzi rury przelewowej spływa nią na niższą półkę, a z n iej , również rurami przelewowy­m i , na kolejne półki aż do ogrzewanego parą dolnego kociołka.

Para może ogrzewać zawartość kociołka bezpośrednio lub p r z e p o n o w e Ogrzewanie przeponowe, kosztowniejsze, stosuje się w przypadkach, gdy odbiorcy w y w a r u zależy na jego wyższej koncentracj i . Słabe pary alkoholu, wydzie lane z zacieru w dolnej części kolumny unosząc się ogrzewają i doprowadzają do wrzenia zacier, znajdujący się na wyższej półce. Proces powtarza s ię tyle razy i le półek znajduje się w kolumnie zac ierowej . Liczba ich jest tak dobrana, aby krotność gotowania gwarantowała całkowite wydzielenie alkoholu z zacieru. W praktyce dopuszcza s ię zawartość alkoholu w wygotowanym zacierze, opuszczającym dolny kociołek, czyli w wywarze, poniżej 0,05%.

W parze, doprowadzanej bezpośrednio do dolnej części kolumny zacierowej lub powstają­cej w wyniku przeponowego ogrzewania zawartości kociołka, w miarę unoszenia się jej i przepływu przez ciecz, znajdującą się na kolejnych p ó ł k a c h - r o ś n i e koncentracja alkoholu. Nad powierzchnią najwyższej półki kolumny zacierowej zawartość a lkoholu w parze wynosi około 5 0 % . Dalsze zatężenie alkoholu następuje w kolumnie wzmacniającej .

Półki kolumny wzmacniającej wypełnione są flegmą, czyli spirytusem spływającym z def legmatora. Pary przepływając w górę przez kolejne półki doprowadzają do stanu wrzenia ciecz, znajdującą się na poszczególnych poziomach, i wzmocnione wchodzą do def legmatora.

Konstrukcja i zasada funkcjonowania kolumny wzmacniającej są najczęściej odmienne niż kolumny zacierowej . Półki nie są wyposażone w króćce, sprowadzające ciecz na niższe poziomy i w kominki (gardziele), przykryte kołpakami, którymi przepływają do góry pary alkoholowe, lecz przedstawiają sobą perforowane tace. W każdej z nich znajduje się kilkaset do kilku tysięcy otworów o średnicy 3-5 m m , przez które pary przepływają w górę, doprowadzając do wrzenia spirytus, wypełniający całą powierzchnię półek warstwą 3-5-mili-metrową. W czasie pracy aparatu nie spływa on w d ó ł , ponieważ w układzie panuje niewielkie, wynoszące 0,02-0,04 MPa, nadciśnienie.

W niektórych gorzelniach instalowane są aparaty o d p ę d o w e d w u k o l u m n o w e . Różnią s ię one od jednokolumnowych tym, że kolumna wzmacniająca ustawiona jest nie na kolumnie zacierowej , lecz obok niej, co stwarza możl iwość montowania aparatu w niższych budyn­kach. Z aparatu dwukolumnowego można uzyskać spirytus o wyższej mocy, ponieważ z kolumny wzmacniającej odbierana jest część wody (woda odwarowa). Wywar z aparatów dwukolumnowych zawiera też nieco więcej suchej masy. Aparaty te są jednak droższe, bardziej energochłonne i trudniejsze w eksploatacji.

5.4.8.2. D e f l e g m a t o r

Deflegmator jest to specjalnej konstrukcji chłodnica zwrotna, w której przeponowemu schłodzeniu ulegają pary z najwyższej półki kolumny wzmacniającej . Chłodzenie odbywa się w dwóch segmentach deflegmatora. W jednym z nich czynnikiem odbiera jącym ciepło jest k ierowany do odpędu odfermentowany zacier, a w drugim z imna woda. Regulując wielkość

91

"N^N!

Rys. 26. Aparat odpędowy Jednokolum­

nowy (producent ZUP Sędziszów); /, //,

///, IV - elementy kolumny zacierowej,

V - kolumna spirytusowa, W - d e f l o g m a -

tor, / - rura łącząca kolumnę spirytuso­

wą z wezownlcą dellogmatora, 2 - rura

łącząca kolumnę spirytusową z IV ele­

mentem kolumny zacierowej, 3 - rura

syfonowa, 4-wyrzutnia wywaru, 5 - p o d ­

grzewacz, 6-manometr, 7 - t e r m o m e t r ,

8 - wziernik, 9 - wężownlca, 10 - pólka

spirytusowa, 11 - spirala, 12 - półka

zacierowa

ich przepływu osiąga się pożądany stopień deflegmacji, decydujący o mocy skraplanego w chłodnicy spirytusu surowego. Im więcej par skroplonych zostanie w deflegmatorze, a zatem im więcej cieczy spłynie z powrotem do kolumny wzmacniającej, tym mocniejszy uzyska się spirytus. Stosunek pary nieskroplonej, kierowanej do oziębialnika, do ilości flegmy może w praktyce wynosić od 1:1,5 do 1:5. Wysoki stopień deflegmacji stosuje się w przypadkach, gdy w kolumnie wzmacniającej znajduje się mało półek, co powoduje, że

Rys. 27. Ozlęblalnlk (producent ZUP Sędziszów); 7 -zbiornik stalowy, 2 - dno górne, 3 - dno dolne, 4 - zbiornik miedziany,

5 - wymlennlh clopla, 6" - króclec doprowadzający pary alkoholu, 7 - króclec odprowadzający alkohol, 8 - ttróclec

odprowadzający zimna, wodę, 9 - króclec odprowadzający ciepła, wodę, W - właz wyczystny

93

pary wchodzące do deflegmatora cechują się niską koncentracją alkoholu. Zacier odfermen­towany, spływający z deflegmatora, zasilający kolumnę zacierową aparatu odpędowego, powinien mieć temperaturę około 75°C, a woda 60-65°C.

Istnieją różne typy deflegmatorów, w tym działające współprądowo i przeciwprądowo. Deflegmatory o działaniu przeciwprądowym, to jest takie, w których kierunek przepływu pary wstępującej z kolumny spirytusowej i spływającej flegmy są sobie przeciwne, nazywa się kondensatorami. Dają one znacznie wyższe stężenie pary odchodzącej do oziębialnika niż deflegmatory o działaniu współprądowym, a tym samym umożliwiają instalowanie kolumn wzmacniających o mniejszej liczbie półek, czyli niższych.

5.4.8.3. O z i ę b i a l n i k ( c h ł o d n i c a )

Para alkoholowo-wodna, nie skroplona w deflegmatorze i nie zawrócona w postaci flegmy do aparatu odpędowego, przepływa do oziębialnika. W urządzeniu tym, przeponowe chłodzona wodą, skrapla się, a ciecz ulega dalszemu schłodzeniu do temperatury o około 2°C wyższej od temperatury wprowadzanej do oziębialnika wody. Ponieważ woda chłodząca ma najczęściej temperaturę &-10°C, spływający z chłodnicy do odbieralnika spirytus powinien mieć temperaturę w granicach 1Q-12°C.

W gorzelniach polskich instalowane są dwa typy oziębialników: rurowy i rurowo-dwupłasz-czowy. Ten ostatni, produkowany przez ZUP w Sędziszowie przedstawiono schematycznie na rysunku 27. Pary alkoholowo-wodne doprowadzane króćcem do oziębialnika wypełniają przestrzeń pomiędzy płaszczem miedzianym a rurkami wymiennika ciepła, do którego innym króćcem doprowadzana jest zimna woda. W dolnej części płaszcza oziębialnika znajduje się niewielki właz, przez który oczyszcza się urządzenie z zanieczyszczeń wnoszonych z chłodzącą wodą. Skroplone pary w postaci spirytusu spływają do filtra. Filtr spirytusu, zwany stągiewką (rys. 28) służy do oddzielania ze spirytusu wszelkich zanieczyszczeń, jakie mogą być ewentualnie przerzucone wraz z parą do oziębialnika. Konstrukcja filtra umożliwia obserwację, przez szklany klosz, strumienia przepływającego spirytusu, a dzięki umieszcze­niu w nim termometru i alkoholomierza, również temperatury i mocy spirytusu.

Przefiltrowany spirytus przez przyrząd kontrolno-mierniczy, rejestrujący moc i objętość spirytusu, spływa do odbieralnika. Ze zbiornika tego każdego dnia przepompowywany jest do magazynu.

5.4.8.4. P o m p a d o z a c i e r u o d f e r m e n t o w a n e g o

Odfermentowany zacier podawany jest, poprzez deflegmator, do kolumny zacierowej aparatu odpędowego przeznaczoną wyłącznie do tego celu pompą. Najczęściej używane są pompy parowe, konstrukcją zbliżone do pionowych maszyn parowych. Cechują się one I równą, spokojną pracą i łatwością regulacji prędkości podawania zacieru do destylacji. Warunki te są trudniejsze do spełnienia przy posługiwaniu się pompami z napędem i elektrycznym ze względu na częste zmiany napięcia prądu w sieci, doprowadzającej energię do małych miejscowości, gdzie lokalizowane są gorzelnie rolnicze. Przebieg procesu odpędu spirytusu z odfermentowanych zacierów w dużym stopniu zależy od sprawności działania pompy i precyzji jej obsługi.

Obsługa aparatu odpędowego w gorzelni może być powierzona tylko pracownikowi legitymującemu się ukończeniem specjalistycznego kursu.

6. WYWAR Wywar z gorzelni rolniczych jest cieczą pozostałą po oddzieleniu spirytusu z zacieru

odfermentowanego. Uzyskany z prawidłowego przerobu surowców skrobiowych stanowi paszę dla zwierząt gospodarskich, z dobrymi efektami żywieniowymi, zastępującą część mieszanek treściwych w dawkach pokarmowych dla zwierząt przeżuwających, a także dla trzody chlewnef.

94

Rys. 28. Stąr j low ( p r o d u c e n t Z U P S ę d z i s z ó w ) ; , 1

1 - r u r o d o p r o w a d z a j ą ca s p i r y t u s , 2 - k o r p u s , I

.? - w o r e k f i l t r u j ą c y , 4 - s ł o i k a , 5 - s t o j a k ,

6 — k losz, 7 — r u r o o d p o w i e t r z a j ą c a , 8 - o d p o - *•—v—I

w l e l r z n l k , 9 - r u r a o d p r o w a d z a j ą c a s p i r y t u s

Przy odpędzie spirytusu w aparatach destylacyjnych jednokolumnowych z każdej jednostki objętościowej zacieru otrzymuje się ok. 1,1 tejże jednostki w y w a r u . Jeśli ogrzewanie aparatu jest przeponowe, ilość wywaru zmniejsza się do 0,9, ale wzrasta jego wartość paszowa. Z aparatów dwukolumnowych uzysk wywaru w stosunku do zacieru jest mniejszy. Ogólnie można zakładać, że przy przetwarzaniu surowców skrobiowych w produkcji każdych 100 d m 3

spirytusu towarzyszy uzysk 1100-1400 d m 3 wywaru o suchej masie 5 - 8 % . Produkt ten cechuje się szczególnie korzystnym stosunkiem białka do jednostek owsianych, co decyduje o jego dużej efektywności żywieniowej. Stosunek ten wynosi w wywarze z iemniaczanym 1:1,98, żytnim 1:2,75, pszennym 1:2,04, kukurydzianym 1:2,46. Jedyną ujemną cechą w y w a r ó w gorzelniczych jest mała zawartość w nich suchej masy. Wadę tę rekompensuje jednak fakt, iż wywar skarmia s ię w stanie gorącym. Każda jednostka owsiana równoważna jest ok. 2666 kcal energi i f iz jologicznej użytecznej, a ponieważ z każdą skarmianą porcją wywaru i ogrzanych nim pozostałych komponentów dawek pokarmowych wprowadza s ię znaczne i lości c iepła, daje ono możliwość oszczędzenia istotnych ilości energi i paszowej, uzyskiwa-

95

nej w w y n i k u skarmiania pasz węglowodanowych. Efekt ten jest tym większy, im niższą temperaturą cechują się skarmiane pasze, a ponieważ gorzelnie pracują w zasadzie w okresie jes ienno-z imowym, kiedy temperatura otoczenia, a zatem i pasz, jest niska (często nawet znacznie poniżej 0°C), korzyści wynikające z wtaczania w y w a r u do dawek pokarmo­wych są bardzo istotne.

O wartości paszowej w y w a r u decyduje dodatkowo bardzo korzystny skład aminokwasowy białek w nim zawartych. Skład chemiczny wywaru z różnych surowców przedstawia tabela 5.

TABELA 5. Skład chemiczny wywarów gorzelńIczych [%]

Surowiec

Ziomnlakl

Żyto

Kukurydza

Sorgo

Maniok

Pszenica

Woda

94,4

92,0

93,6

93.1

95,3

93,0

Białko

1.2-1.5

1.7-3.6

1.6-2.0

2.0-2,2

0,4-0,6

2.5-2.9

Węglowodany

2.9-3,2

4.1-4,8

3.6-4.7

3.2-3.3

3,1-3,7

4,1-5.7

Tłuszcz

0.04

0,5

0,7

0.6

0.2

0.6

Włókno

0.4 0,7

0.5-1,1

0.5-0.8

0,5-0,7

0.6-0,9

0.7-1.0

Związki mineralne

0,7-0.8

0,3-0,5

0.3-0.4

0.3-0,4

0.2-0.4

0.3-0.6

Wartości podane w tabeli charakteryzują wywary uzyskiwane przy stosowaniu technologi i konwencjonalnej , nie uwzględniającej zabiegu wzbogacania zac ierów w związki azotu i fosforu, co sprzyja wzrostowi zawartości białka w wywarze o ki lkanaście do 5 0 % .

Wywar z s u r o w c ó w skrobiowych stanowi bardzo dobrą bazę do wytwarzania pełnodawko-wych pasz dla krów i opasów. Sposób produkcj i takich kompozycj i paszowych opisano w l icznych broszurach przekazanych gorzeln iom. Podkreślić należy, że duże efekty e k o n o m i ­czne żywienia zwierząt gorącymi, pełnodawkowymi paszami uzyskuje s ię wykorzystując do ich wytwarzania różne, wysokowłókniste, małowartościowe, odpady gospodarki ro lnej i przemysłu rolno-spożywczego.

K ierowany do żywienia zwierząt wywar nie może zawierać więcej niż 0,05% alkoholu, a jego kwasowość, wyrażana w jednostkach pH, nie może być mniejsza niż 4,3. Skarmianie w y w a r u , pochodzącego z zacierów bardzo kwaśnych, prowadzi do zaburzeń t rawiennych, objawia jących się między innymi pękaniem pęcin zwierząt (zwanym popularnie grudą). Wywar taki przed sk ierowaniem do skarmiania należy zneutral izować wapnem hydratyzowa­nym, palonym lub wodą amoniakalną, doprowadzając pH do co najmniej 4,8.

Dzienne dawki w y w a r u dla zwierząt gospodarskich nie powinny przekraczać: - dla bydła opasowego 40-50 d m 3 , - d la krów 30-^5 d m 3 , - dla roboczych koni 15-30 d m 3 , - dla trzody chlewnej (od 30 kg masy ciała) 5-12 d m 3 .

W żywieniu trzody chlewnej udział wywaru w prawidłowo zbi lansowanych dawkach pokarmowych umożl iwia uzyskiwanie dziennych przyrostów masy ciała zwierząt: 600-650 g.

7. DWUTLENEK WĘGLA W rozdziale 5.2.2 podano, że w czasie fermentacji zacierów gorzelniczych wydzie la się

z nich znaczna i lość dwutlenku węgla. Jest ona tylko o niecałe 4,5% mniejsza od masy produkowanego alkoholu. Po wypłukaniu resztek unoszonego alkoholu (rys. 25) dwutlenek węgla może być efektywnie zagospodarowany do intensyfikacji procesu fotosyntezy w p r o d u ­kcji roś l innoj . W krajach Europy Zachodniej , ,dokarmianiu" rośl in dwut lenkiem węgla stosujo się już od kilku lat, nawet w skali pełnoprodukcyjnej. W Polsce dotychczas problemem tym zajmuje się praktycznie tylko Instytut Warzywnictwa i Roślin Ozdobnych Akademii Rolniczej w Krakowie. W badaniach prowadzonych przez naukowców z tej jednostki s twierdzono, że pożądane stężenie C 0 2 w powietrzu szklarni, wynoszące 0,03%, przez większą część doby nie przekracza poziomu 0,005%, co uniemożl iwia właściwy wzrost i rozwój rośl in.

96

Bardzo pożądane jest więc doprowadzenie do szklarni czystego, gorzelniczego CO z. Spośród różnych dostępnych źródeł tego gazu gorzelnia produkuje go najtaniej , a ponieważ funkcjonuje w bazie rolniczej transport do odbiorcy (szklarni), może to odbywać się praktycznie beznakladowo.

Dokarmianie rośl in dwutlenkiem węgla pozwala uzyskać ki lkudziesięcioprocentową zwyżkę plonów.

8. PRAKTYCZNE WSKAZÓWKB PRZETWARZANIA NA SPIRY­TUS RÓŻNYCH SUROWCÓW

W rozdziale 3 scharakteryzowano najczęściej przetwarzane w polskich gorzelniach konwencjonalne i izw. nietypowe surowce, a w rozdziale 5 opisano cel i sposób wykonywania poszczególnych zabiegów technologicznych, prowadzących do otrzymania możl iwie dużej wydajności spirytusu z jednostki przetwarzanego surowca. Każdy z nich wymaga jednak specyficznego traktowania. W dalszej części niniejszego podręcznika przedstawione będą zalecenia praktyczne przerobu wybranych surowców, najczęściej przetwarzanych w po­lskich gorzelniach rolniczych.

8.1. PRODUKCJA SPIRYTUSU Z SUROWCÓW SKROBIOWYCH

8.1.1. Przerób ziemniaków

Umyte i przeniesione do parnika, według opisu w punkcie .'i.4.3, z iemniaki poddaje się procesowi parowania w sposób zależny od ich stanu zdrowotnego i f izycznego oraz zawartości w nich skrobi . Znajomość zawartości skrobi w z iemniakach potrzebna jest nie tylko dla określenia sposobu ich parowania, lecz także dla obl iczenia dawki słodu lub preparatów enzymatycznych, jakie muszą być użyte w celu sporządzenia zacieru.

Parowanie z iemniaków o średniej skrobiowości, t j . 15-18%, najczęściej nie wymaga korekty stosunku wody do skrobi. Po napełnieniu parnika takim surowcem i zamknięciu włazu parnika, przy c a ł k o w i c i e otwartym zaworze odpowietrzającym, łagodnym strumieniem doprowadza się parę do dolnej części stożka parnika tak długo, aż nastąpi pełne jego odpowietrzenie. Efekt ten przy zdrowym surowcu uzyskuje s ię po upływie nie mniej niż 5 minut od momentu ukazania się pary w rurze odpowietrzającej. Po zamknięciu zaworu odpowietrzającego należy w dalszym ciągu doprowadzać parę do dolnej części parnika z Inką prędkością, aby po 30-40 minutach, licząc od rozpoczęcia parowania osiągnąć

i lenie w parniku 0.35 MPa. W tym czasie należy przeprowadzić co najmnie j jednokrotne odgazowanie parnika, zwane w żargonie gorzelniczym cyrkulacją, w sposób podany w rozdziale 5.4.4. Następnie należy spuścić do kadzi zaciernej znajdującą się w parniku ciecz (kondensat pary wodnej i woda sokowa z ziemniaka), podnieść ciśnienie do 0,4 MPa, utrzymać je przez 5 minut i otwierając lekko zawór spustowy pobrać na drewnianą łopatkę próbkę parowanej masy. Gdy nie zawiera ona grudek z iemniaków, jes! złocistego koloru, pa lowanie można uznać za skończone. Jeśli surowiec jest jeszcze nie rozplawiony, trzeba przedłużyć parowanie o dalsze ki lka minut przy ciśnieniu 0,4 MPa lub podnieść je szybko do 0,5 MPa. Stopień rozparowania sprawdzać no 2-3 minuty, aby nie doprowadzić do niepożądane] nadmiernej karmelizacji cukrów. Sumaryczny czas parowania z iemniaków średnioskrobiowych powinien wynosić nie więcej niż 55-65 minut. Po osiągnięciu efektu pełnego rozdrobnienia uparowaną masę wytłacza się do kadzi zaciernej. Z a w ó r spustowy i przekrój rury spustowej powinny być takie, aby umożl iwiały pełne opróżnienie parnika w ciągu nie wiece;] niż 20 minut.

Ziemniaki niskoskrobiowc, t j. o skrobiowości poniżej 15%, powinno się parować w sposób umożl iwiający oddzielenie z nich części kondensującej w parniku pary w o d n e j . Proces

czyna się w takim przypadku od doprowadzania pary do górnej części parnika przy

13 - siiócnny kurs gorzełnictwći rolniczego- Bor/tfftn tyczyński 97

otwartym kurku, odprowadzającym ciecz (kondensat) do kanału. Praktycznie zabieg ten trwa ok. 10 minut, a przerwać go należy, gdy temperatura kondensatu przekroczy 35"C. Przedłużenie parowania ,,parą górną" może spowodować straty skrobi. Chcąc więc z nisko­skrobiowych ziemniaków uzyskać zacier o możliwie dużej zawartości ekstraktu, a nie dopuścić do strat skrobi, poza temperaturą kondensatu wskazane jest kontrolować go próbą jodową. Jeśli kondensat pod wpływem jodu barwi się na kolor granatowy (obecność skrobi), odprowadzanie kondensatu należy niezwłocznie przerwać, nawet jeśli temperatura jest niższa od 35"C. Jednocześnie z zakończeniem odpuszczania kondensatu należy przerwać dopływ pary do górnej części parnika, otworzyć zawór odpowietrzający i rozpocząć parowanie według schematu zaproponowanego dla rozparowywania ziemniaków średnio-skrobiowych. Proces parowania niskoskrobiowych ziemniaków parą doprowadzaną pod czaszę parnika i usuwanie kondensatu mogą być zaniechane, jeśli ziemniaki mają być w kadzi zaciernej zmieszane z melasą. Ilość dodawanej melasy, uprzednio wysterylizowanej lub jej roztworu, powinna być oparta na wyliczeniu zakładającym uzyskanie w zacierze odfermentowanym koncentracji alkoholu 8-10%.

Ziemniaki wysokoskrobiowe, t j . o zawartości skrobi powyżej 18%, zawierają za mało wody potrzebnej do osiągnięcia prawidłowego ich rozparowania, przy niskich stratach cukrów na produkty reakcji Maillarda i związki karmelowe. Należy więc do parnika dodawać wodę. Przyjmuje się orientacyjnie, że na 100 kg ziemniaków wysokoskrobiowych, na każdy procent skrobi powyżej 18%, do parnika powinno się wlać ok. 2 dm 3 wody. Wskazówki tej nie należy jednak przyjmować bezkrytycznie. Jeśli zacier sporządza się w zimie (przy niskiej temperatu­rze otoczenia, a zatem i ziemniaków), po nocnej przerwie, a więc w urządzeniach wychłodzonych, stosując parę o niskim ciśnieniu - bez dodatku wody do parnika można otrzymać zacier nawet o zbyt niskim ekstrakcie. Celowość wprowadzania wody do parnika musi - jak z tego wynika - być ustalona empirycznie dla każdej gorzelni. Po ewentualnym skorygowaniu stosunku skrobi do wody ziemniaki wysokoskrobiowe paruje się tak samo jak ziemniaki średnioskrobiowe.

Ziemniaki zmarznięte wymagają nieco odmiennego traktowania. Jeśli są one odtajale, miękkie, należy wprowadzać je do parnika z pominięciem płuczki, ponieważ w urządzeniu tym mogą nastąpić straty skrobi i cukrów na skutek ługowania ich z uszkodzonych w wyniku uprzedniego zmarznięcia tkanek. Jeśli są bardzo brudne, można zastosować natrysk zimnej wody na podnośnik, którym podawane są do parnika lub skrzyni zapasowej. Jeśli ziemniaki są zmarznięte, ale nieodtajale (twarde) myć je tak samo jak zdrowe, ale stosując do płuczki wyłącznie wodę zimną. Zmarzniętymi ziemniakami parnik napełnia się następująco: na dno wsypuje się około 50 kg ziemniaków zdrowych, wlewa około 500 dm 3 zimnej wody i dopiero na to wprowadza się ziemniaki. Po całkowitym napełnieniu parnika spuścić należy do kanału wodę, która stanowiła czynnik przeciwdziałający zwartemu układaniu się bulw, i jeśli parowaniu mają być poddane ziemniaki miękkie, które utraciły część soku komórkowego, ubytek soku należy zrekompensować odmierzoną ilością ciepłej wody. Zależnie od szacun­kowego ubytku soku komórkowego, na każde 100 kg ziemniaków wprowadzić trzeba od 5 do 1 5 dm 3 wody.

Samo parowanie prowadzi się tak, jak ziemniaków średnioskrobiowych z tą tylko różnicą, że zwielokrotnić trzeba liczbę „cyrkulacji" i wcześniej, t j . przy ciśnieniu 0,25 MPa odpuścić do kadzi zaciernej wodę sokową i zabieg ten powtórzyć po ponownym podniesieniu ciśnienia do poprzedniego poziomu. Ziemniaki silnie porażone zgnilizną paruje się tak jak zmarznięte - odtajale.

W ostatnich latach w Republice Federalnej Niemiec zaleca się zaczynać parowanie zdrowych ziemniaków zawsze, tj. bez względu na ich skrobiowość, parą doprowadzoną pod czaszę parnika przy otwartym kurku, odprowadzającym kondensat poza linię technologiczną. Proces „przeparowywania" ziemniaków ma trwać 20 minut, co powoduje, że w czasie właściwego parowania w stożku parnika nie gromadzi się kondensat (surowice jest gorący). Ma to ułatwić penetrację pary i równomierne rozchodzenie się jej w całej masie surowca, bez

98

miejscowego przegrzewania, powodującego straty c u k r ó w (karmelizacja i a m i n o c u k r y ) . Przy ziemniakach w y s o k o s k r o b i o w y c h , dla utrzymania w ł a ś c i w e g o ekstraktu zacierów, autorzy lej metody zalecają dodawać w o d ę do kadzi zaciernej. W e d ł u g Kreipego przy parowaniu z iemniaków należy postępować następująco: - doprowadzić parę p o d czaszę parnika przy o t w a r t y m kurku, odprowadzającym kondensat, - ogrzewać ziemniaki parć] „górną" przez 20 minut, - przerwać d o p ł y w pary p o d czaszę parnika, otworzyć odpowietrzn ik , d o p r o w a d z i ć parę do stożka parnika, odpowietrzyć, zamknąć zawór odpowietrzający i podnieść ciśnienie do 0,3 M P a ; utrzymać je przez 2 0 - 2 5 min, - podnieść ciśnienie od 0,3 do 0,5 MPa w cićjgu 1 0 - 1 5 m i n , - na poziomie 0,5 M P a utrzymać ciśnienie przez 2 0 - 3 0 m i n , w zależności od o d m i a n y ziemniaków, - wytłoczyć masę z parnika w ciągu nie więcej niż 20 min.

Na uparowanie 100 kg ziemniaków p o w i n n o się zużywać nie w ięcej niż 2 3 - 3 0 kg pary. Ilość ta może być wydatn ie zmniejszona, jeśli przynajmniej ściany stożka parnika pokryte zostaną warstwą masy izolacyjnej (rozdział 5.4.4.1.).

Jeśli do scukrzania skrobi używa się s łód, w czasie parowania należy ze s l o d o w n i dostarczyć w pobliże kadzi zaciernej porcję słodu, przeznaczonego do sporządzenia jednego zacieru ( 1 2 % w stosunku do masy skrobi), zdezynfekować go w sposób podany w rozdziale 5.4.1.2. i rozdrobnić. Ty lko w niel icznych gorzelniach rozdrabnianie s ł o d u przeprowadza się ns sucho, za pomocą g n i o t o w n i k a w a l c o w e g o ; w takim przypadku dezynfekcja s ł o d u musi być przeprowadzona przed przystąpieniem do jego gniecenia. Jeśl i natomiast do rozdrab­niania używany jest aparat do mleczka s ł o d o w e g o , dezynfekcja może być prowadzona w trakcie rozdrabniania. Formalinę w l e w a się do zawiesiny s ł o d u w w o d z i e stosując d a w k ę lak obliczoną, aby po w p r o w a d z e n i u piłeczka s ł o d o w e g o do zacieru koncentracja w n i m formaliny wynosi ła 0,020-0,025%, tj. aby w 1000 d m 3 zacieru znalazło się 2 0 0 - 2 5 0 d m 3

tego dezynfektyku. Tylko w szczególnych przypadkach dawkę formal iny zwiększyć można do 300 dm3.

Niektóre aparaty do mleczka s ł o d o w e g o adaptowane są do przeprowadzania dezynfekcj i słodu przed rozpoczęciem jego rozdrabniania. W takim przypadku do zbiornika aparatu, po w p r o w a d z e n i u do niego w o d y i słodu dodaje się formalinę w takiej i lości, aby koncentracja jej wynosiła 2-3%. W roztworze tym należy moczyć słód 3 razy po 3 minuty z przerwami na ociekanie ziarna. Po ostatnim moczeniu roztwór formal iny o d p o m p o w u j e się do pojemnika, umieszczonego nad aparatem, a do zbiornika aparatu doprowadza się w o d ę studzienną (czystą, z imną) i uruchamiając system rozdrabniania s ł o d u , sporządza mleczko s ł o d o w e . Hnztwór formal iny może być używany przez 5-7 d n i , p o d w a r u n k i e m że jest p r z e c h o w y w a n y w zbiorniku zamkniętym. Ubytk i cieczy należy każdego dnia uzupełniać r o z t w o r e m formal iny 2 - 3 - p r o c e n t o w y m

Koniec rozdrabniania s ł o d u powinien zbiegać się w czasie z zakończeniem parowania z iemniaków. Przetrzymywanie rozdrobnionego słodu jest w y s o c e niewskazane, ponieważ grozi w t ó r n y m zakażeniem mikroflorą powietrza.

eranie uparowanyeh ziemniaków można prowadzić metodą klasyczną l u b przyspie­szoną. W pierwszym przypadku do tzw. w o d y sokowej , spuszczonej z parnika do kadzi zaciernej przy ciśnieniu 0,35 MPa (przy ziemniakach zmarzniętych 0,25 M P a ) i schłodzonej do temperatury około 50"C wprowadza się około 2 0 % mleczka s f o d o w e g o , przeznaczonego do sporządzenia tego zacieru i przy włączonym mieszadle i systemie chłodzenia rozpoczyna su; wytłaczanie masy z parnika z taką prędkością, aby temperatura w kadzi utrzymywała się na poziomie 5 2 - 5 6 , , C . Po wyt łoczeniu około p o l o w y z iemniaków do kadzi w p r o w a d z a się drugą porcję s łodu ( o k o ł o 60%) i pod koniec opróżniania parnika resztę. W czasie opróżniania parnika i scukrzania masy ziemniaczanej słodem w kadzi zaciernej należy utrzymywać pH na poziomie 5,2-5,4. Jeśl i pH odbiega od tych wartości , należy skorygować je w a p n e m . W a p n o - z mniejszym efektem - może być zastąpione wodą amoniakalną.

99

Przetwarzając ziemniaki odtajałe, po uprzednim zmarznięciu, celowe jest dodanie do kadzi zaciernej soli azotowych i fosforowych, jako pożywki dla drożdży. Praktycznie stosowane dawki wynoszą, w przeliczeniu na 1000 dm 3 zacieru:

- 1 kg siarczanu amonowego (roztwór) i - 1 kg superfosfatu (wyciąg wodny) lub - 1 kg fosforanu amonowego (roztwór).

Zacieranie metodą przyspieszoną stosować można w gorzelniach, w których - nawet przy bardzo gęstej i lepkiej zawartości kadzi zaciernej - mieszadło prawidłowo przemieszcza ciecz. Postępować wtedy należy według zaleceń podanych w rozdziale 5.4.5.1. Stosowanie metody przyspieszonej skraca czas sporządzania zacierów i obniża zużycie wody chłodniczej.

Uparowane ziemniaki mogą być także scukrzane preparatami enzymatycznymi pochodze­nia mikrobiologicznego. Tok postępowania przy zacieraniu z użyciem preparatów opisano w rozdziale 5.4.5.1. W rozdziale 5.4.5.2. przedstawiono propozycję przetwarzania ziemnia­ków rozdrobnionych mechanicznie, z pominięciem procesu parowania. Sposób ten może być stosowany w odniesieniu do ziemniaków o różnej skrobiowości i o różnym stanie zdrowotności. W przypadku przetwarzania ziemniaków niskoskrobiowych należy do mini­mum ograniczyć ilość wody, dodawanej do miazgi bezpośrednio po roztarciu bulw, a przy przetwarzaniu ziemniaków porażonych zgnilizną temperaturę miazgi, w czasie działania enzymu rozpuszczającego, podnieść do dopuszczalnego maksimum (dla użytego preparatu) i przetrzymać w tych warunkach nie krócej niż 60 minut. Pożądane jest nawet wydłużenie tego czasu i w związku z tym wskazane jest miazgę z enzymem rozpuszczającym przetrzymywać nie w kadzi zaciernej, lecz w innym zbiorniku (np. w parniku). Skraca się w ten sposób czas blokowania zacierem kadzi zaciernej, a więc stwarza możliwość skrócenia czasu sporządzania zacierów. Scukrzanie zacierów przeprowadza się według opisu podane­go w rozdziale 5.4.5., bez względu na to, z jakich ziemniaków zacier sporządzono.

Scukrzony, czyli słodki zacier, trzeba zaszczepić drożdżami. Każdego dnia szczepi się tylko pierwsze zaciery, kierowane do kadzi fermentacyjnych. Zaciery następne nie muszą być szczepione, ponieważ ilość drożdży znajdujących się w pierwszym zacierze w chwili, gdy do kadzi fermentacyjnej wprowadza się kolejny zacier, co najmniej podwoiła się.

Zacier miesza się z drożdżami po uprzednim schłodzeniu go do temperatury charakteryzu­jącej w tyrn momencie drożdże dojrzale. Po wymieszaniu zawartość kadzi zaciernej chłodzi się, odbierając z niej w tym czasie około 5-8% objętości do kadki drożdżowej (w międzyczasie umytej) i po osiągnięciu temperatury nastawienia fermentacji przetacza do fermentacji. Porcję zacieru w kadce drożdżowej ukwasza się kwasem siarkowym do pH 3,2 3,5, jeśli drożdże majq być użyło do szczepienia zacierów w dniu następnym, lub do pH 2,0-3,0, jeśli będą użyte do szczepienia zacierów po 48 godzinach. Korekty może także wymagać temperatura nastawienia hodowli drożdży, aby przebiegała ona w warunkach możliwie bliskich optymalnej lumpoialurze dla użylej rasy drożdży (patrz rozdział 5.4.6.). Również temperatura zapoczątkowania fermentacji, czyli tzw. temperatura nastawienia, powinna być ustawiona na takim poziomie, aby proces ten odbywał się w warunkach termicznych odpowiadających użytym drożdżom.

Gdyby jednak na skutek nieprawidłowego ustawienia temperatury początkowej zaciery wykazywały skłonność do przegrzewania się, należy chłodzić je przeponowe Jeżeli możliwości takiej nie ma, należy pogodzić się z tym faktem nieprawidłowego przebiegu fermentacji w tym nastawie, a kolejne ustawiać już na temperaturę skorygowaną - niższą. Praktykowane czasem chłodzenie poprzez dolewanie do zacierów zimnej wody jest niewskazane, ponieważ zawsze grozi zakażeniem. Może ono pochodzić z dodanej wody, ale także może być wynikiem intensyfikacji rozwoju mikroflory, znajdującej się wcześniej w zacierze, a pobudzonej do rozwoju na skutek obniżenia koncentracji suchej masy, a w konsekwencji stężenia alkoholu w zacierach.

Po trzech dobach fermentacji zacier ziemniaczany powinien wykazać pH nie niższe niż 4,5, a odfermentowanie pozorne 0,5-1,4°Blg. Im większa była skrobiowość ziemniaków tym niższe (głębszS) powinno być odfermentowanie.

1 0 0

Zaciery ziemniaczane można również fermentować ty lko d w i e doby. Fermentację d w u d o ­b o w y stosować należy w przypadkach i w sposób podany w rozdziale 5.4.7.

W gorzelniach, dysponujących preparatami enzymatycznymi pochodzenia m i k r o b i o l o g i ­cznego, ziemniaki mogą być przetwarzane na spirytus w e d ł u g technologi i opisanej w roz­działach 5.4.4.2. i 5.4.5.2., eliminującej termiczną obróbkę surowca pod zwiększonym ciśnieniem - w parniku. Technologia ta stosowana w odniesieniu do z iemniaków stwarza możl iwość zmniejszenia o 2 0 - 2 2 % energochłonności procesu produkcj i , a także zwiększenia o około 1,5% w y d a j n o ś c i a lkoholu z przetwarzanych w ę g l o w o d a n ó w . Szczególnie korzystne może być zastosowanie technologi i bezciśnieniowego uwalniania skrobi ( B U S ) z komórek surowca przy przetwarzaniu z iemniaków niedojrzałych lub zmarzniętych, czyli zawierających zwiększoną ilość c u k r ó w . Duża ich część uchyla się od fermentacj i a l k o h o l o w e j , wchodząc w czasie rozparowywania surowca w reakcję z aminokwasami lub ulegając karmelizacji.

Zaciery sporządzone metodą BUS mogą wykazywać skłonność do pienienia lub tworzenia na powierzchni zwartych „ k o ż u c h ó w " . Występowanie tego zjawiska można ograniczyć, stosując zabiegi p r o p o n o w a n e w rozdziale 5.4.7, Można też rozbijać kożuchy mechanicznie, przepompowując jednocześnie fermentujący zacier, zasysając go do p o m p y z dolnej części kadzi fermentacyjnej, a wprowadzając z powrotem do tej samej kadzi, p o d powierzchnię zacieru. W czasie przepompowywania należy unikać napowietrzania zacieru ( n p . zasysanie przez pompę tzw. fałszywego powietrza lub w p o m p o w y w a n i e zamiast p o d powierzchnię zacieru - na jego powierzchnię).

8.1.2. P r z e r ó b z b ó ż

Zboża przeznaczonego do produkcj i spirytusu (w odróżnieniu od z iemniaków) nie poddaje się przed parowaniem procesowi mycia. Celowe jest natomiast oddzielenie od ziarna drobnych zanieczyszczeń stałych, przez zainstalowanie cyk lonu na końcu rurociągu, doprowadzającego zboże do parnika lub skrzyni zapasowej. Parowanie ziarna nie o p i e w i o -nego (żyto, pszenica) prowadzi się inaczej niż ziarna o p l e w i o n e g o (jęczmień, o w i e s ) . Pierwsze paruje się w stanie naturalnym, drugie najlepiej po uprzednim rozdrobnieniu (zawsze z dodatkiem 200 do 3 0 0 d m 3 w o d y na każde 100 kg ziarna).

W przypadku przetwarzania ziarn n ieoplewionych odmierzoną ilość w o d y , najlepiej cieplej (z deflegmatora lub c h ł o d n i c y ) , pompuje się do parnika, żywą parą doprowadzoną do stożkowej części parnika doprowadza do stanu wrzenia i - przestrzegając zasady bezpieczeń­stwa osób obsługujących parnik - przy otwartym włazie g ó r n y m napełnia go odważoną porcją ziarna, nie dopuszczając do przerwania wrzenia w o d y . Porcję tę należy obliczyć przyjmujcie założenie, że na każde 100 kg zboża przypadać p o w i n n o 5 3 0 - 5 4 0 d m 3

pojemności parnika. Ponieważ parnik najczęściej charakteryzowany jest ilością mieszczą­cych się w nim ziemniaków, przyjąć można, że o d p o w i e d n i k r o z p a r o w y w a n y c h w parniku 1 00 kg z iemniaków wynos i około 30 kg zboża. Do parnika o pojemności np. 30 q z iemniaków jednorazowo w p r o w a d z i ć można około 900 kg zboża.

Po zamknięciu o t w o r u w s y p o w e g o parnika parowanie prowadzi się wyłącznie parą, doprowadzoną do dolnej jego części, a lepiej do p ionowej rury perforowanej , zamontowanej we wnętrzu parnika, w-edlug zalecenia podanego w rozdziale 5.4.4.1. Po odpowietrzeniu parnika w ciągu 2 0 - 2 5 minut p o w i n n o się osiągnąć w nim temperaturę o k o ł o 125°C, czyli ciśnienie około 0,15 MPa. Należy wtedy przeprowadzić cyrkulację, po czym w ciągu następnych 2 0 - 2 5 m i n u t podnieść ciśnienie do 0,35 M P a , przeprowadzić drugą cyrkulację, podnieść ciśnienie p o n o w n i e do 0,35 MPa i na tym poziomie utrzymać przez 5-10 minut. Następniepodnieść ciśnienie szybkodoO,4 MPa, a nawet, przy parowaniu zbóż o konsysten­cji,.szkl istej", do 0,5 MPa. Po sprawdzeniu, metodą sitową, stopnia rozparowania ziarna, jeśli jest ono w pełni rozpławione należy przerwać d o p ł y w pary i rozpocząć wytłaczanie masy do kadzi zaciernej; jeśli do okryw nasiennych przylegają jeszcze cząstki bielma, przedłużyć należy parowanie aż do osiągnięcia pełnego efektu procesu. Sumaryczny czas r o z p a r o w y w a -nia-zboźa nie op lewionego nie powinien Irwać dłużej niż 5 5 - 7 0 minut. Zużycie pary na

101

uparowanie 100 kg zboża wynosi średnio od 130 do 140 kg, a przy zastosowaniu izolacji dolnej części parnika w sposób podany w rozdziale 5.4.4.1. zmniejsza się do 96-106 kg,

Celowe jest ziarno oplewione przed parowaniem poddać wstępnemu rozdrobnieniu. Włókno, stanowiące podstawowy składnik okryw nasiennych zbóż oplewionych, w czasie parowania ulega tylko bardzo niewielkim zmianom fizycznym i chemicznym, co utrudnia uwolnienie skrobi z komórek roślinnych, a w konsekwencji ich hydrolizę, utrudnia przebieg procesu fermentacji i prowadzi do zaburzeń pracy aparatów odpędowych. Rozdrobnienie nie musi być duże - wystarczy, jeśli poszczególne ziarna pocięte będą na 3-4 części lub rozgniecione. Surowiec rozdrobniony należy traktować tak, jak mieszaninę ziarn całych i wolnej skrobi, a więc proces prowadzić dwuetapowo: etap pierwszy to wymieszanie surowca z zimną wodą i enzymatyczne rozpuszczenie skrobi, uwolnionej w wyniku mechanicznego rozdrabniania ziarna, a drugi to właściwe parowanie. Proces należy rozpoczynać w kadzi zaciernej, wpompowując do niej zimną wodę w ilości 200-230 drn 3 na 100 kg przewidywanej masy zboża. W wodzie rozprowadzić około 5 kg słodu, w postaci mleczka słodowego lub rozgniecionego na walcach. Przy uruchomionym mieszadle wsypać do kadzi odważoną, przeznaczoną na jeden zacier, porcję rozdrobnionego zboża i po pełnym wymieszaniu zawartości kadzi ogrzać szybko żywą parą do temperatury 60°C. Temperaturę tę należy utrzymać przez 5-8 minut, po czym gorącą zawiesinę przepompować do parnika. W parniku surowiec traktować tak samo jak nie rozdrobnione, nie oplewione zboże. Postępowanie według zaleconego sposobu wymaga uprzedniego zainstalowania w kadzi zaciernej rury parowej i połączenia rurowego dna kadzi zaciernej, przez pompę, z włazem parnika.

W przypadku konieczności przerobu ziarna ukwaszonego lub opalonego należy zachowu­jąc proponowany sposób postępowania, zwielokrotnić w parniku zabieg cyrkulacji, kierując się zasadą: im gorszy surowiec, tym więcej cyrkulacji. Zabiegowi temu towarzyszą silne wstrząsy parnika, co trzeba mieć na uwadze ze względu na bezpieczeństwo pracowników gorzelni. Jeśli parnik jest niedostatecznie mocno przytwierdzony do konstrukcji lub ściany nośne są słabe, nie wolno przystępować do przerobu zboża. Wydatne ograniczenie wstrząsów parnika osiąga się instalując w nim pionową rurę - belkotkę, o czym mowa w rozdziale 5.4.4.1.

Energochłonność procesu rozparowywania zbóż w postaci całych ziarn może być znacznie zmniejszona, a wartość paszowa wywaru zbożowego zwiększona, jeśli wodę, niezbędną do sporządzenia zacieru, zastąpi się gorącym wywarem. Badania technologiczne oraz doświad­czenia żywieniowe przeprowadzone w dużej skali na trzodzie chlewnej wykazały, że zastosowanie tzw. recyrkulacji wywaru daje następujące efekty: - zwiększenie wydajności alkoholu o około 3%, - podniesienie zawartości białka w wywarze o 47%,

zwiększenie zawartości suchej masy wywaru o 80%, - zmniejszenie energochłonności procesu parowania w granicach 10-25% w zależności od temperatury przetwarzanego surowca, wywaru i pary. Szczegóły dotyczące stosowania praktycznego tej technologii w formie doradztwa technolo­gicznego przekazuje gorzelniom Instytut Biotechnologii Przemyślu Rolno-Spożywczego.

Scukrzanie zacierów zbożowych należy prowadzić tak samo jak zacierów sporządzonych z ziemniaków, przestrzegając właściwej temperatury i pH procesu. Jako źródło enzymów amylolitycznych może być stosowany słód lub enzymy pochodzenia mikrobiologicznego. Sposól) postępowania technologicznego przy zastosowaniu tych źródeł enzymów podano w rozdziałach 5.4.5.1. i 5.4.5.2.

Zaciery zbożowe można wzbogacać wodnym wyciągiem z superfosfatu, ale nie należy dodawać do nich siarczanu amonowego. Jako źródło azotu może być używany mocznik według relacji: zamiast 1 kg siarczanu amonowego - 0,5 kg mocznika.

Zaciery zbożowe należy szczepić drożdżami, postępując według zasad podanych w roz­działach 5.4.5. i 8.1.1. Stosować można zarówno drożdże suszone, jak i hodowane w gorzelni. Hodując drożdże należy utrzymywać pH środowiska na poziomie 3,3-3,5.

102

Ukwaszając środowisko nie kierować się wynikami pomiaru kwasowości ogólnej, ponieważ zaciery zbożowe osiągają pożądane pH przy znacznie niższej kwasowości ogólnej niż ziemniaczane. Oznacza to, że przy przerobie zbóż zużycie kwasu siarkowego jest znacznie niniejsze niż przy przerobie ziemniaków.

Zaciery zbożowe można fermentować 2 lub 3 doby. Z reguły odfermentowanie pozorne zacierów fermentowanych 3 doby jest o 0,2°Blg mniejsze niż zacierów fermentowanych 2 doby. Przeciętne wartości, do jakich odfermentowują zaciery zbożowe, podano w-rozdziale~-

^-5,4r7-rW czasie fermentacji pH zacierów zbożowych nie powinno spaść poniżej 4,3. Przy głębszym spadku pH zacierów w czasie fermentacji obniża się jej wydajność na skutek niedocukrzenia dekstryn i przetworzenia części węglowodanów na kwasy. Zjawiskom tym natęży przeciwdziałać, poprawiając warunki higieniczne procesu technologicznego, a doraź­nie podnosząc pH zacieru fermentującego wapnem hydratyzowanym lub mlekiem wapien­nym. Do zacierów zbożowych nie wolno wprowadzać wody amoniakalnej.

Wywar z prawidłowego przerobu zbóż jest bardzo dobrym komponentem dawek pokarmo­wych dla zwierząt gospodarskich, a uzyskany w wyniku stosowania procesu recyrkulacji doskonale zastępuje pasze treściwe w żywieniu trzody chlewnej.

Zboża, podobnie jak ziemniaki, przetwarzane mogą być w gorzelni z pominięciem procesu parowania pod zwiększonym ciśnieniem, tj. metodą, uwzględniającą bezciśnieniowe uwal­nianie skrobi (BUS). Posługiwanie się tą metodą wymaga dysponowania w gorzelni sprawnie pracującym urządzeniem rozdrabniającym ziarno, a także preparatami enzymatycz­nymi pochodzenia mikrobiologicznego. Sposób postępowania przy stosowaniu tej techno­logii opisano w rozdziałach 5.4.4.2. i 5.4.5.2. Poza tym producenci preparatów enzymatycz­nych oferują s/<:/o<jólown instrukcje leclmologic/nn, uw/glf/dniająco spocyfic/im wynmtja nia dostarczanych preparatów.

Z badań prowadzonych w kraju i poza granicami wynika, że technologia BUS przy przerobie zbóż umożliwin zmniejszenie energochłonności procesu produkcji nawet o 33%. Zaciery zbożowe, sporządzane tą metodą, wykazują jednak czasem zwiększoną lepkość, śluzowatoćć i skłonność do oblepiania wężownic i ścian kadzi zaciernych cienką, ciemną warstwą zdenaturowanego białka, trudnego do usunięcia stosowanymi rutynowo metoda­mi. Osady te znikają natomiast po przejściu na technologię opartą na zasadzie obróbki termicznej ziarna w parniku.

Wywar z przerobu zboża metodą BUS ma wartość paszową nieco większą niż uzyskiwany według konwencjonalnej technologii, lecz mniejszą niż pochodzący z metody opartej na wielokrotnym zawracaniu świeżego wywaru do linii technologicznej,

8.1.3. Przerób k u k u r y d z y

Z charakterystyki ziarna kukurydzy, podanej w rozdziale 3.3,1, wynika, że surowiec ten może być przetwarzany w gorzelni w sposób podobny dostosowanego przy przerobie zbóż. Stosując technologię opartą na parowaniu ziarna celowe jest, pod koniec parowania, podniesienie na kilka-kilkanaście minut ciśnienia w parniku do 0,5 MPa. Czas utrzymywania ciśnienia na tym poziomie dyktuje wynik próby sitowej.

Jeśli zaciery z kukurydzy fermentować mają 2 doby, ich początkowy ekstrakt nie powinien przekraczać 15-16°Blg. Zaciery przeznaczone do fermentacji 3-dobowej powinny być przygotowywane z mniejszym udziałem wody i wykazywać ekstrakt początkowy 1 7-1 0"Blg.

Jeśli do szczepienia zacierów z kukurydzy używa się drożdże hodowane w gorzelni, :ystne jest zasilanie podłoża hodowlanego mocznikiem lub fosforanem amonu w daw­

kach i ' i ;i na 1000 dm : i cieczy. trakt pozorny odfermentowanych zacierów z kukurydzy wynosi około 0"Blg, a wahać

się może, w zależności od jakości surowca, od -0,5 do H 0,(3 'Big. Wywar z kukurydzy ma wartość paszową nie mniejszą niż wywar zbożowy i nie ma żadnych

przeciwwskazań w stosowaniu go do żywienia zwierząt gospodarskich. Ze względu na bardzo dobry aminokwasowy skład białka wywar z kukurydzy jest bardzo dobrym składni-

• pasz pelnodawkowyoh.

I 03

Kukurydza może być przetwarzana w gorzelni przy zastosowaniu opisanej w rozdziale 8.1.2. recyrkulacji wywaru. W takim przypadku wywar może stanowić składnik dawek pokarmowych dla trzody chlewnej.

Podobnie jak zboża, kukurydza może być przetwarzana na spirytus metodą bezciśnieniową (BUS). Stosuje się w tej technologii zasady obowiązujące przy przerobie zbóż.

8.1.4. Przerób w y m o k u z kukurydzy

Ten bardzo unikalny surowiec przetwarzać można w gorzelniach z zastosowaniem wszystkich zasad obowiązujących przy przerobie zbóż i kukurydzy. Dodatkowo trzeba stosować zasadę wzbogacania zacierów z wymoku w sole azotowe i fosforowe, według zaleceń podanych w rozdziale 5.4.6., dotyczącym hodowli drożdży, stosując najlepiej dodatek do zacierów słodkich roztworu wodnego fosforanu amonowego w proporcji około 0,5 kg na 1000 drn3 zacieru. Bardzo dobre wyniki daje mieszanie zacierów sporządzonych z wymoku kukurydzianego w stosunku 1:1 lub 1 ;2 z zacierami ze zdrowych, konwencjonal­nych surowców skrobiowych.

W czasie parowania wymoku bardzo pożądane jest przeprowadzenie kilkakrotnie tzw. cyrkulacji, w celu usunięcia z surowca resztek S0 2 , pozostałego po procesie produkcji namoku, a negatywnie działającego na rozwój i efektywność fermentacyjną drożdży.

Bezwzględnie kontrolować należy pH zacierów słodkich i jeśli jest ono niższe niż 6,4, korygować je dodatkiem wapna hydratyzowanego.

Opisana w poprzednich rozdziałach recyrkulacja wywaru w przypadku przerobu wymoku jest wyjątkowo pożądana i skuteczna.

Przestrzeganie wymienionych zaleceń umożliwia uzyskiwanie wydajności spirytusu z wymoku kukurydzianego na poziomie wynikającym z ilości zawartej w nim skrobi. Traktowanie wymoku jako monosurowca i niewzbogacanie zacierów w sole mineralne prowadzi do spadku wydajności alkoholu w skrajnych przypadkach nawet o 30%.

8.1.5. Przerób sorga

Nasiona sorga kierowane do polskich gorzelni, obciążone są z reguły dużą ilością zanieczyszczeń organicznych i mineralnych, głównie piasku i kamieni, które mogą być przyczyną niszczenia wewnętrznych powierzchni parników, kadzi zaciernych i innych urządzeń, w tym szczególnie zaworu spustowego przy parniku. Powodować też mogą, osadzając się na pólkach aparatu odpędowego, zmniejszenie strefy gotowania, co powoduje niepełne wydzielenie alkoholu z odfermentowanych zacierów. Dlatego surowiec ten przed wprowadzeniem do gorzelniczej linii technologicznej powinien być oczyszczony na wial­niach lub innych urządzeniach mechanicznych. Oczyszczone ziarno można przerabiać metodą konwencjonalną, obowiązującą przy przetwarzaniu na spirytus zbóż lub metodą bezciśnieniową (BUS).

Postępując według technologii konwencjonalnej czyste ziarno najwygodniej jest kierować do parnika za pomocą dmuchawy, przez cyklon i skrzynię zapasową. Jeśli nie dysponuje się cyklonem skrzynię zapasową należy szczelnie przykryć pokrywą z dwoma otworami. Jeden posłuży do wprowadzenia rury niosącej surowiec, drugi do zamontowania w nim rury zamkniętej od dołu gęstą siatką (np. nylonową), wyprowadzonej poza lokal gorzelni, do usuwania kurzu i wykorzystanego powietrza.

Parowanie sorga należy prowadzić według zasad stosowanych przy przerobie zbóż, zwiększając jednak pod koniec parowania ciśnienie w parniku do 0.5 MPa. Utrzymać je nie dłużej niż wymaga tego właściwe rozparowanie (próba sitowa). Przetrzymanie w warunkach wysokiego ciśnienia ponad niezbędny czas prowadzi do niepożądanych zmian cukrów (karmel, związki reakcji Maillarda), a jednocześnie powoduje spadek pH zacierów nawet poniżej 4,9. Wymusza to potrzebę dodawania do scukrzanej masy wapna. Z kolei zbyt łagodne parowanie sorga prowadzi do powstawania na powierzchni fermentujących zacierów uciążliwych kożuchów, o czym mowa w poprzednich rozdziałach.

104

Decydując się na przerób sorga metodą bezciśnieniową szczególną uwagę należy zwrócić na właściwe rozdrobnienie ziarn. I tak posługując się młynami b i j a k o w y m i należy wyposażyć je w sita o średnicy oczek nie większej niż 1,0 m m . Zastosowanie sit o większej średnicy oczek nie gwarantuje rozdrobnienia wszystkich ziarn, a zatem uniemożliwia uzyskanie właściwej w y d a j n o ­ści a lkoholu. Posługując się młynami o działaniu ciernym należy zmniejszyć szczelinę między elementami rozdrabniającymi i zwiększyć ich nacisk na mielony materiał.

Zacieranie i fermentację zacierów z sorga należy prowadzić w sposób p o d o b n y jak zacierów z b o ż o w y c h . Odfermentowanie zacierów nie p o w i n n o przekraczać 0,5"Blg, a przy d o b r y m surowcu i należytej technologi i p o w i n n o osiągać 0,0"Blg.

W y w a r s o r g o w y jest paszą lepszą niż ziemniaczany: zawiera o ponad 4 5 % więcej białka i ponad 10 razy więcej t łuszczu.

8.1.6. P r z e r ó b t a p i o k i

Charakterystykę tapioki , jako surowca gorzelniczego, przedstawiono w rozdziale 3.4.4. Przystępując do przetwarzania tapioki celowe jest wykonanie w gorzelni uprzednio następu­jących prac:

- siatką o b o k u l u b średnicy oczek okofo 10 mm należy zabezpieczyć w l o t rury s p u s t o w e j z kadzi zaciernej, w celu uchronienia pompy i p r z e w o d ó w znajdującymi się często w tapioce zanieczyszczeniami stałymi,

- należy stworzyć możl iwość przepompowania zawartości kadzi zaciernej do parnika, n p . przez zainstalowanie komunikacj i rurowej między pompą młynka s ł o d o w e g o a włazem parnika; przekrój rury p o w i n i e n być możl iwie duży, a wygięcia łagodne, ponieważ przesyłana ciecz będzie gęsta i lepka,

parnik trzeba wyposażyć w barboter w e d ł u g wskazań w rozdziale 5.4.4.1. Ze względu na to, że skrobiowość sprowadzanej do kraju tapioki waha się w bardzo

szerokich granicach (od 40 do 71%) przed rozpoczęciem przerobu należy laboratoryjnie oznaczyć jej skrobiowość i w i lgotność. Skrobiowość p o z w o l i określić ilość w o d y , jaką trzeba dodać do surowca przed rozpoczęciem parowania, a w i lgotność wskaże, czy surowiec może być p r z e c h o w y w a n y ; zdarza się, że tapioka zawiera do 4 0 % w o d y , a w takim przypadku przed wysuszeniem nie może być przechowywana.

Przerób tapioki najkorzystniej jest zaczynać w kadzi zaciernej. Należy w p o m p o w a ć do niej około 3 5 0 d m a w o d y na każde 100 kg przewidywanego na jeden zacier ładunku tapioki, uruchomić mieszadło i sypać tapiokę r ó w n y m strumieniem aż do pełnego rozbicia i rozplawie-nia bryl i z lepów. Nie zatrzymując mieszadła pompować zawiesinę do parnika przy ciągłym doprowadzaniu do niego pary takim strumieniem, aby masę utrzymać w stałym wrzeniu. Po opróżnieniu kadzi zaciernej parnik zamknąć, odpowietrzyć i prowadzić parowanie w sposób opisany w rozdziale dotyczącym przerobu zbóż. Zwrócić należy uwagę na zapach gazów, wydzielanych w czasie odpowietrzania - jeśl i w o ń jesi niepi zyjemna, nietypowa dla s u r o w c ó w roślinnych, należy zwielokrotnić częstotliwość tzw. cyrkulacj i. Parować do ciśnienia 0,4-0,45 MPa, ciśnienie takie utrzymać przez 3-5 minut i szybko, nie zwracając uwagi na temperaturę w kadzi zaciernej, rozładować parnik. Sumaryczny czas przebywania tapioki w parniku, licząc od zamknięcia włazu, nie powinien trwać dłużej niż 45 minut.

Opróżnianie parnika musi o d b y w a ć się przy pełnym przepływie w o d y przez c h ł o d n i c e i stałym ruchu mieszadła w kadzi zaciernej. Schłodziwszy masę do około 90"C wskazane jest do każdych 1000 dm : ' masy dodać roztwór w o d n y , sporządzony z 2 0 0 g mocznika i 1 00 g sol i potasowej oraz wyciąg w o d n y z około 0,4 kg n a w o z o w e g o superfosfaiu.

Zacieranie należy prowadzić podobnie jak zboża, przesirzegnjąc zasady p o m i a r u i e w e n t u ­alnej korekty pH. Stosować można alternatywnie słód lub preparaty enzymatyczne p o c h o -

i m mikrobiologicznego, Tapioki nie zaleca się przetwarzać metodą bezciśnieniową. Praktyka wykazała, ze cząstki

tego surowca są na tyle duże, że nie gwarantują - przy metodzie bezciśnieniowej - kontaktu wszystkich galeczek skrobi z enzymami amylol i iycznymi, a zatem uniemożl iwiają ich scukrzenie.

Ikrócony kurs gor?Rlnictwa rolniczego Bn<ł<ian Lącryński 105

Do fermentacji zacierów z tapioki mogą być stosowane t y p o w e drożdże gorzelnicze, h o d o w a n e w gorzelni l u b suche (patrz rozdział 5.4.6.)^rozprowadzane do gorzelni przez fabrykę drożdży w Maszewie. Hodując drożdże w gorzelni do każdych 100 d m 3 podłoża bardzo wskazane jest d o d a ć roztwór, sporządzony z 3,0 g M g S 0 4 . Wydajność spirytusu z tapioki b y w a bardzo zróżnicowana i najczęściej wynos i 3 4 - 3 9 d m 3 ze 100 k g , ale bywają przypadki, że osiąga 4 6 - 5 0 d m 3 .

W y w a r t a p i o k o w y jest paszą o wartośc i paszowej mniejszej niż ziemniaczany. M o ż e być skarmiany przeżuwaczami.

8 . 1 . 7 . P r z e r ó b ryżu

W niektórych krajach azjatyckich ryż stanowi surowiec do produkcj i araku. W Polsce b y w a przetwarzany na spirytus ty lko w przypadkach zakwestionowania go jako artykułu konsump­cyjnego przez władze sanitarne. Jest to ryż łuskany, a zatem o dużej zawartości skrobi (do 7 5 % ) , ale czasem skażony substancjami utrudniającymi lub wręcz uniemożl iwiającymi fermentację. Decyzja o podjęciu przerobu ryżu na spirytus w naszych warunkach musi być poprzedzona analizą chemiczną i laboratoryjnie przeprowadzoną próbą fermentacyjną. Pozytywny w y n i k tych prób umożl iwia osiąganie w y d a j n o ś c i spirytusu na poziomie 3 5 - 4 5 d m 3 ze 100 k g .

Ryż nieskażony należy przerabiać w e d ł u g zasad s tosowanych przy przetwarzaniu zbóż, a w y w a r traktować jako paszę dla przeżuwaczy.

Zdarza się, że ryż oferowany gorze ln iom jest skażony (w czasie transportu morskiego) substancjami umożl iwia jącymi uzyskanie tylko spirytusu technicznego. W y w a r w takich przypadkach nie może być skarmiany zwierzętami, a sposób przerobu surowca, jak i zagospodarowania w y w a r u określić może wyłącznie specjal istyczne laborator ium.

8.1.8. P r z e r ó b m ą k i

Mąkę przerabiać można różnymi metodami, zależnie od stopnia jej rozdrobnienia oraz od źródła s tosowanych e n z y m ó w amylol i tycznych (słód czy preparaty pochodzenia m i k r o b i o l o ­g icznego). Mąkę gruboziarnistą, w której ty lko część komórek została zniszczona mechanicz­nie, t raktować można jak ziarno ze zbóż o p l e w i o n y c h i stosować proces opisany w rozdziale 8.1.2. M ą k ę drobnoziarnistą, tzw. pyt lową, w której skrobia praktycznie c a ł k o w i c i e u w o l n i o ­na jest z komórek roś l innych, można t raktować w gorzelni jak mąkę gruboziarnistą, ale można również proces jej termicznej obróbk i znacznie uprościć, el iminując parowanie pod ciśnie­niem. Jeśli są do dyspozycj i preparaty enzymatyczne pochodzenia m i k r o b i o l o g i c z n e g o najkorzystniej jest przerabiać mąkę metodą B U S , opisaną w rozdziałach 5.4.4.2. i 5.4.5.2. Stosując do scukrzania słód mąkę pyt lową przerabia się w sposób opisany poniżej.

Do kadzi zaoiernoj. wyposażonej w hclkotkę parową, napuszcza się zimną w o d ę w ilości większej niż w przypadku skojarzonej obróbki cieplnej (kadżzacierna-parnik) , t j. 2 5 0 - 3 0 0 d m 3

na każde 100 kg mąki przewidzianej do użycia dla sporządzenia jednego zacieru. Mieszając w o d ę należy wprowadzić do kadzi około 10% dawki słodu, przeznaczonej do sporządzenia zacieru (w postaci mleczka lub gniec ionego). Jeśli używa się mleczko, w celu uproszczenia pracy przy sporządzaniu każdego dnia pierwszego zacieru, wskazane jest każdego dnia pozostawić w specjalnym naczyniu porcję mleczka, potrzebną do rozpoczęcia pracy w dniu następnym. Mleczko może być przechowywane w c h ł o d n y m miejscu (np. w s ł o d o w n i ) w naczyniu zamkniętym, zakonserwowane formaliną w dawce 10 c m 3 na 20 d m 3 .

Do w o d y z mleczkiem, przy stałym ruchu mieszadła, wsypuje się mąkę, po czym parą żywą ogrzewa mieszaninę do temperatury 60-70°C. Wyłączywszy mieszadło w warunkach tych utrzymuje się masę przez o k o ł o 1 5 minut , po czym podnosi temperaturę, przy w ł ą c z o n y m mieszadle do 95°C, utrzymuje ją przez kolejne 15 minut, a następnie chłodzi zacier do 6 0 - 5 8 " C . Przy tej temperaturze w p o m p o w u j e się pozostałe 9 0 % mleczka s ł o d o w e g o i po wymieszaniu wyłącza mieszadło. W ustalonej samorzutnie temperaturze o k o ł o 53°C przetrzy­m u j e się sporządzany zacier przez o k o ł o 3 0 - 4 5 m i n u t , kontrolu jąc stopień scukrzenia próbą jodową, opisaną w rozdziale 11.8. Scukrzanie należy zakończyć i przystąpić do chłodzenia zacieru do temperatury szczepienia go drożdżami, gdy p o d w p ł y w e m j o d u barwi się na kolor

106

c z e r w o n o f i o l e t o w y . Szczepienie drożdżami, ich przygotowanie, ustawianie początkowej temperatury fermentacji i samą fermentację należy prowadzić w sposób klasyczny, opisany w rozdziałach dotyczących przerobu zbóż. Również w e d ł u g t y c h zasad należy prowadzić kontrolę międzyoperacyjną przebiegu produkcj i i interpretować jej w y n i k i .

W y w a r z przerobu mąk zbożowych, bez względu na sposób prowadzenia procesu ( k o n w e n c j o n a l n y czy B U S ) stanowi dobrą paszę, tak dla zwierząt przeżuwających, jak i dla trzody c h l e w n e j .

W przypadku przerobu mąki metodą konwencjonalną c e l o w e jest zmniejszenie o o k o ł o 5 0 % ilości w o d y zimnej w p r o w a d z a n e j do kadzi zaciernej przed załadunkiem surowca. Drugą część w o d y należy zastąpić gorącym, nie sączonym w y w a r e m , wprowadzając go do kadzi zaciernej po d o k ł a d n y m wymieszaniu mąki z wodą. Skraca się w ten s p o s ó b czas sporządzania zacierów, zmniejsza zużycie w o d y i pary oraz zmniejsza i lość w y w a r u przy jednoczesnym wzroście jego wartości paszowej. D o d a t k o w o uzyskuje się wzrost w y d a j n o ś c i a lkoholu z masy przetwarzanych w ę g l o w o d a n ó w o około 1 % .

8.1.9. P r z e r ó b s z l a m ó w k r o c h m a l n i c z y c h

J a k o uboczny produkt przemysłu krochmalniczego szlamy przedstawiają sobą s u r o w i e c bardzo zróżnicowany p o d względem czystości, zawartości w o d y i skrobi, ale zawsze praktycznie pozbawiony białka, tłuszczu, soli mineralnych i w ł ó k n a . Trzeba przerabiać je z dodatk iem soli a z o t o w y c h , fosforowych i potasowych, najlepiej jako dodatek do zacierów z s u r o w c ó w p e ł n o w a r t o ś c i o w y c h . Przygotowywać należy je jednak oddzielnie i w stosunku 1 :1 lub 1 :2 mieszać z i n n y m i zacierami w kadzi fermentacyjnej.

Zaciery ze sz lamów krochmalniczych można p r z y g o t o w y w a ć tak, jak ze śruty zbóż o p l e w i o n y c h , do czego potrzebne jest jednak o d p o w i e d n i e zaadaptowanie l ini i t e c h n o l o g i ­cznej. polegające na doprowadzeniu żywej pary do wnętrza kadzi zaciernej i połączeniu, przez pompę, rury -spustowej z kadzi zaciernej z włazem pnririka. Korzystniej jednak jest przerabiać ten surowiec z pominięciem parnika, tj. w sposób opisany w rozdziale 6.1.8. odnośnie do mąki drobno zmielonej.

Ponieważ zawartość skrobi w szlamach waha się w granicach od 20 do 5 0 % , przerób w gorzelni p o w i n i e n być poprzedzony ich laboratoryjnym badaniem. Wynik analizy chemicznej, uwzględniającej przede wszystkim zawartość skrobi, posłuży do wyl iczenia i lości w o d y , jaką trzeba w p r o w a d z i ć do kadzi zaciernej przed załadunkiem do niej surowca. Na każdą jednostkę masy skrobi do kadzi zaciernej należy w p r o w a d z i ć tyle zimnej w o d y , aby suma w o d y zawartej w surowcu i dodanej miała się do masy skrobi jak 1 : 4. Jeśl i otrzymany zacier będzie wy k a z y wał mniej niż 15"Blg, następne należy p r z y g o t o w y w a ć z mniejszym dodatkiem w o d y . Szlamy wykazują często bardzo niskie p H , Trzeba jo k o r y g o w a ć , jeśl i wynos i mniej niż 5,4, hydratyzowanym lub palonym w a p n e m . W czasie sporządzania zacierów ( d o w o l n ą metodą) konieczne jest zasilenie ich solami w następujących i lościach na 1000 dw 3 : wyc iąg w o d n y z 1 kg superfosfatu, roztwór w o d n y z 4 0 0 g mocznika, 1 00 g soli potasowej i 3 0 - 4 0 g siarczanu magnezowego.

Poddając fermentacji zaciery mieszane jako pierwszy każdego dnia p o w i n n o się sporzą­dzać zacier z surowca p e ł n o w a r t o ś c i o w e g o i na n i m h o d o w a ć drożdże. Także w przypadku szczepienia zacierów drożdżami suszonymi jako pierwszy p o w i n i e n być sporządzany zacier z surowca konwencjonalnego.

Jeśli zachodzi konieczność przerabiania szlamów, jako m o n o s u r o w c a do podłoża h o d o w -lanego dla drożdży konieczne jest dodanie melasy, w ilości 1 0 - 2 0 kg na przeciętną kadkę drożdżową, Melasę należy uprzednio spasteryzować, ogrzewając ją w m e t a l o w y m naczyniu żywą parą; trzeba utrzymać temperaturę co najmniej 80"C przez nie mniej niż 20 m i n u t .

onieważ melasa ma odczyn alkaliczny, początkowe pH podłoża h o d o w l a n e g o należy lawiać kwasem s iarkowym na poziomie 3,2-3,5 po w p r o w a d z e n i u melasy do p ó d l ' Zaciery ze szlamów odfermentowują do 1,0"Blg, a w y w a r z nich praktycznie nie ma

wartości paszowej. Nie jest jednak szkodl iwy dla zwierząt przeżuwających i może być tw-any jako poidło.

107

8.1.10. Przerób czerstwego chleba W rozdziale 3.3.9, przedstawiono charakterystykę niektórych gatunków pieczywa świeże­

go. Do gorzelni trafia ono w różnym stanie sczerstwienia, najczęściej o zawartości wody obniżonej do 20-30%. Sporządzenie zacieru z takiego surowca wymaga dużego dodatku do niego wody. Ilość ta musi być ustalona empirycznie, ponieważ wynik ewentualnej analizy, wykonanej w specjalistycznym laboratorium, dociera do gorzelni po kilku lub kilkunastu dniach od pobrania próby, a surowiec w tym czasie szybko traci wodę.

Czerstwe pieczywo można przerabiać na spirytus tylko metodą konwencjonalną, t j . rozparowując je w parniku z dodatkiem 180-250 dm 3 wody na 100 kg surowca. Proces należy zaczynać od załadunku zważonego surowca do 4/5 objętości p u s t e g o parnika. Na surowiec pompuje się wynikającą z obliczenia ilość gorącej wody, zamyka właz i doprowadzając parę do stożka odpowietrza parnik, a następnie możliwie szybko podnosi ciśnienie do 0,25 MPa, przy którym przeprowadza się pierwszą cyrkulację (odgazowanie). Cyrkulację powtórzyć trzeba przy osiągnięciu ciśnienia 0,3 MPa i 0,35 MPa. Po ponownym uzyskaniu ciśnienia 0,35 MPa przymknąć dopływ pary i w tych warunkach utrzymać surowiec przez 5 minut. Sprawdzić próbą sitową i jeśli jest to konieczne wydłużyć czas przetrzymywania pod ciśnieniem 0,35 MPa, ale wartości tej nie przekraczać. Sumaryczny czas parowania nie powinien przekraczać 80-90 minut.

Scukrzanie zacierów z czerstwego pieczywa można prowadzić słodem lub enzymami pochodzenia mikrobiologicznego, zawsze korygując pH masy, wytłoczonej do kadzi zaciernej, wapnem hydratyzowanym lub palonym do poziomu co najmniej 5,5.

Zaciery powinny cechować się zawartością ekstraktu nie większą niż 16°Blg, po przefermentowaniu pH powinno być nie niższe niż 4,6, a odfermentowanie pozorne w granicach 0,6-1,5°Blg. Będzie ono niższe, jeśli przerabiano bochenki duże, a wyższe-jeśli małe. W tym drugim przypadku stosunek masy i objętości chleba do jego powierzchni jest mniejszy, a skarmelizowane i związane w reakcji Maillarda cukry, stanowiące zabarwioną skórkę chleba, nie ulegają fermentacji.

Wbrew obiegowym poglądom na przebieg fermentacji nie ma wpływu sól kuchenna zawarta w surowcu.

Wydajność alkoholu z pieczywa jest bardzo zróżnicowana i zależy przede wszystkim od stopnia jego wyschnięcia. Najczęściej waha się w granicach od 1 5 do 28 dm 3 ze 100 kg surowca wprowadzanego do parnika.

Wywar jest dobrą paszą tak dla przeżuwaczy, jak i dla trzody chlewnej. Traktować go można jak wywar zbożowy.

8.1.11. Przerób z i e m n i a k ó w suszonych

Zachodzi czasem potrzeba przetworzenia na spirytus ziemniaków wysuszonych (płatki, śruta, krajanka, granulat), wycofanych z obrotu handlowego z powodu nadmiernej w nich zawartości substancji mineralnych, nierozpuszczalnych w 10-procentowym HCI (surowiec niedostatecznie umyty przed suszeniem) lub wygaśnięcia terminu przydatności do konsump­cji. Produkty te zawierają średnio 61-68% skrobi. Mogą być przetwarzane na alkohol tylko przy zastosowaniu technologii uwzględniającej parowanie pod zwiększonym ciśnieniem. Warunki parowania musz^ być dobrane empirycznie do typu i składu chemicznego surowca (głównie zawartości skrobi), a sam proces prowadzony z dodatkiem 350 -400 dm 3 wody do każdych 100 kg suszu. Poza parowaniem wszystkie pozostałe czynności technologiczne należy wykonywać podobnie jak przy przerobie ziemniaków. Spirytus i wywar mają cechy jak uzyskane z ziemniaków świeżych, przetworzonych metodą konwencjonalną.

8.2. PRZERÓB SUROWCÓW ZAWIERAJĄCYCH INULINĘ

W rozdziale 3.4. podano podstawową charakterystykę dwócli przetwarzanych niekiedy w polskich gorzelniach rolniczych surowców, uprawianych obecnie w kraju z przeznacze-

108

niem do zagospodarowania w innych gałęziach przemysłu przetwórczego, a m i a n o w i c i e topinamburu i cykorii.

8 . 2 . 1 . P r z e r ó b t o p i n a m b u r u

Inulina, stanowiąca p o d s t a w o w y w ę g l o w o d a n zapasowy gromadzony w kłączach topina­mburu, ulega bardzo ł a t w o hydrolizie do c u k r ó w bezpośrednio fermentujących; całkowic ie wystarcza ogrzanie s u r o w c a w środowisku w o d n y m do lemperatury o k o ł o 110°C. Przygoto­wanie zacieru z topinamburu polega zatem na ogrzaniu kłączy w parniku, bez d o d a t k u w o d y , do temperatury podanej wyżej, utrzymaniu tej temperatury przez 30 minut , w y t ł o c z e n i u masy z parnika, schłodzeniu i zaszczepieniu drożdżami w sposób nie odbiegający od t e c h n o l o g i i , stosowanej przy przetwarzaniu s u r o w c ó w k o n w e n c j o n a l n y c h . W praktyce p a r o w a n i e przez 30 minut prowadzi się przy ciśnieniu 0,2 M P a . Fermentować można przy użyciu drożdży s t o s o w a n y c h przy przerobie s u r o w c ó w s k r o b i o w y c h , jakkolwiek niektórzy autorzy preferują drożdże Saccharomyces fragilis. Odfermentowanie następuje po 2 d o b a c h .

Spirytus z t o p i n a m b u r u cechuje się wysokimi walorami j a k o ś c i o w y m i , a w y w a r dobrą wartością paszową.

8.2.2. P r z e r ó b c y k o r i i

Świeże korzenie cykor i i zawierają inul iny mniej więcej tyle samo co kłącza t o p i n a m b u r u . Zainteresowanych przerobem cykorii na spirytus odnoszę do rozdziału 3.4.2. i zalecam stosowanie technologi i opisanej w rozdziale poprzednim (8.2.1.). Spirytus s u r o w y z korzeni cykor i i zawiera więcej niż ziemniaczany alkoholu m e t y l o w e g o , ale po rektyf ikacj i s i a n o w i dobry surowiec do produkcj i wódek.

8.3. PRODUKCJASPIRYTUSUZSUROWCÓWZAWIERAJĄCYCH CUKIER

8 . 3 . 1 , P r z e r ó b m e l a s y

Przepisy polskie dopuszczają dodawanie melasy do niektórych s u r o w c ó w s k r o b i o w y c h , przetwarzanych na spirytus w gorzelniach rolniczych. Niewie lk i dodatek melasy do k o n w e n -c jonalnych s u r o w c ó w s k r o b i o w y c h nie obniża w a l o r ó w u ż y t k o w y c h uzysk iwanego spirytu­su i w związku z tym cena spirytusu surowego, otrzymanego np. z z iemniaków z dodatk iem 5% melasy, r ó w n a jest cenie spirytusu, w y p r o d u k o w a n e g o z samych z iemniaków. Większy dodatek melasy, jakkolwiek p o w o d u j e obniżenie ceny spirytusu, to jednak s t o s o w a n y b y w a w przypadkach, gdy przetwarza się surowce o bardzo niskiej zawartości w ę g l o w o d a n ó w podlegających fermentacj i , z których bez melasy otrzymano by zaciery o malej zawartości ekstraktu, a ratom niskiej koncentracj i a lkoholu, podatne na zakażenia. S p o s ó b i czas dodawania melasy do s u r o w c ó w skrobiowych lub zawierających cukry bezpośrednio fermentujące zależy od wie lu czynników. Najczęściej stosuje się jedną z d w ó c h metod opisanych poniżej. M e t o d a pierwsza polega na w p r o w a d z e n i u melasy do kadzi zaciernej przed rozpoczęciem napełniania jej surowe*MU p o d s t a w o w y m , druga zasadza się na w p o m p o w y w a n i u roztworu melasy do zacieru już fermentującego.

Wariant pierwszy korzystnie jest stosować przy przerobie z iemniaków o s k r o b i o w o ś c i poniżej 13%, uniemożl iwiających osiągnięcie w zacierze słodkim pożądanej koncentracj i

l o w o d a n ó w . Przed przystąpieniem do działań technicznych obl iczyć trzeba, o ile należy z\ nniejszyć masę z iemniaków parowanych, aby zacierem zmieszanym z melasą nic przepełnić kadzi zaciernej lub fermentacyjnej. W rachunku należy u w z g l ę d n i ć konieczność rozcień-nia melasy wodą w stosunku 1 : 1 , a ponieważ ciężar w ł a ś c i w y melasy w y n o s i około 1,4, mieszając i 00 d m 3 w o d y ze 100 kg melasy otrzymuje sfę około 1 70 dur 1 r o z t w o r u . Znając tę wartość oraz ładowność parnika, wyrażoną w kwinta lach ł a d o w a n y c h do n i e g o z iemniaków, i ilość zacieru uzyskiwanego z jednego polnego załadunku parnika, można obl iczyć ile użyć każdego z s u r o w c ó w , aby otrzymać pożądaną objętość zacieru o ekstrakcie, gwarantu jącym

manie k o ń c o w e j koncentracj i a lkoholu w zacierze o d f e r m e n t o w a n y m o k o ł o 10%. Odważoną ilość melasy należy w p o m p o w a ć do kadzi zaciernej zaraz po rozpoczęciu

1 09

parowania ziemniaków. Rozcieńczyć melasę ciepłą wodą do uzyskania roztworu o ekstrakcie 30-40°Blg. Roztwór ten spasteryzować, ogrzewając żywą parą do temperatury 85-90°C. Przerwać dopływ pary i nie otwierając pokrywy kadzi, przetrzymać ciecz przez nie mniej niż 20 minut. W tym czasie temperatura będzie opadać, ale nie powinna spaść poniżej 80°C. Spasteryzowaną w ten sposób ciecz schłodzić do temperatury 20-40°C, włączając mieszadło i system chłodzący. Zmierzyć pH i jeśli jest ono wyższe niż 5,6, obniżyć je dodatkiem kwasu siarkowego do tej wartości. Kwas dodawać w sposób opisany w rozdziale 4.3. Do przygotowanego w ten sposób roztworu wytłaczać z parnika uparowane ziemniaki, postępując według zaleceń rozdziału 5.4.5.

Wariant drugi może być stosowany przy przetwarzaniu różnych surowców, w których występuje niedobór węglowodanów, a także w przypadkach, kiedy dysponując drożdżami odpornymi na wysoką koncentrację alkoholu, zamierzamy prowadzić fermentację do otrzyma­nia koncentracji alkoholu, w odfermentowanym zacierze powyżej 12%. Zacier z surowca podstawowego (skrobiowego lub zawierającego cukier) przygotowuje się w tym przypadku metodą ogólnie stosowaną, szczepi drożdżami i przetacza do fermentacji. Dopiero w początku drugiej doby fermentacji w kadzi zaciernej lub w innym naczyniu sporządza się roztwór melasy o ekstrakcie około 30-40°B!g, pasteryzuje go, w sposób podany przy opisie wariantu pierwszego, reguluje pH, chłodzi do temperatury o 1-2° niższej niż wynosi temperatura zacieru fermentującego, do którego roztwór ma być wprowadzony i wpompowuje do tego zacieru. Bezpośrednio po wykonaniu tej czynności zawartość kadzi fermentacyjnej należy dokładnie wymieszać (mechanicznie mieszadłem lub pneumatycznie). Czynność dodawania roztworu melasy do fermentującego zacieru w odstępach kilkugodzinnych może być powtarzana kilkakrotnie, ale suma węglowodanów podlegających fermentacji, znajdujących się w su­rowcu podstawowym oraz w dodanej mełasie nie powinna przekraczać 20% ogólnej masy zacieru.

Odfermentowanie pozorne zacierów zawierających dodatek melasy jest większe niż odfermentowanie zacierów, sporządzonych wyłącznie z surowców skrobiowych. Jest to wynikiem faktu, że w melasie znajduje się okoJo 30% rozpuszczalnych składników nie będących cukrami, a podobnie jak cukry podnoszących wskazania areometru Ballinga. Na wielkość wzrostu wskazań areometru ma wpływ ilość dodanej melasy i stopień jej rozcieńczenia wodą. Alkohol natomiast, którego gęstość jest nie tylko mniejsza niż melasy, ale także wody, znajdujący się w odfermentowanym zacierze, obniża wskazania areometru. Chcąc więc określić, czy wskazane areometrem pozorne odfermentowanie zacieru zawierają­cego melasę jest zadowalające, trzeba wykonać odpowiednie przeliczenia, uwzględniające m.in. zawartość w melasie rozpuszczalnych niecukrów, stopień jej rozcieńczenia wodą i ilość tego roztworu wprowadzonego do zacieru, zawartość węglowodanów i rozpuszczalnych niecukrów w zacierze przed dodaniem do niego roztworu melasy i jego objętość oraz koncentrację alkoholu w zacierze odfermentowanym. Bez znajomości tych danych nie można oceniać przebiegu fermentacji zacierów zawierających melasę na podstawie pozornego odfermentowania. Często łatwiej i poprawniej będzie oceniać przebieg procesu produkcji na podstawie wyników oznaczeń w zacierach odfermentowanych lub w wywarze pozostałych (nieprzefermentowanych) cukrów.

Wywar, uzyskany z przerobu ziemniaków lub zboża z dodatkiem do 20% melasy może być skarmiany zwierzętami przeżuwającymi.

Jak podano na wstępie rozdziału, melasa nie powinna być przetwarzana w gorzelniach rolniczych jako monosurowiec, ponieważ uzyskany z takiej produkcji wywar nie nadaje się do żywienia zwierząt, a poza tym typowa gorzelnia rolnicza nie jest przygotowana osprzętowo do poprawnego przerobu samej melasy. Mimo to bywały przypadki, że gorzelnie rolnicze zobowiązywano do produkcji spirytusu melasowego. W takich „awaryjnych" sytuacjach postępować należy jak poniżej.

Brzeczkę melasową fermentować, stosując kilkakrotne jej dolewanie do cieczy fermentują­cej. Im dolewane porcje są mniejsze i mniejsza jest różnica ich gęstości, tym korzystniejsze są warunki dla prawidłowego przebiegu fermentacji. Ze względu na brak możliwości wielokrot-

110

nego dolewania brzeczki w gorzelni rolniczej stosuje się 2-3 d o i e w y o or ientacyjnym ekstrakcie: I - 20°Blg, II - 26*619, HI - 33°Blg i pH o d p o w i e d n i o 4 , 8 - 5 , 0 - 6 , 0 . Sumaryczny ekstrakt fermentowanej cieczy powinien wynosić około 2 2 - 2 4 ° B l g , ale w czasie fermentacj i w żadnym m o m e n c i e nie powin ien przekraczać 1 2 - 1 3 " B l g . Przestrzeganie tych zasad umożl iwia uzyskanie koncentracj i a lkoholu w brzeczce o d f e r m e n t o w a n e j , po n iepełnych 2 dobach od połączenia drożdży z pierwszą brzeczką 8,5-9,5%.

Proces produkcj i zorganizować można następująco: w d w ó c h kadkach drożdżowych o pojemności po 6 0 0 d m 3 przygotować pierwszą szarżę drożdży i h o d o w a ć je w roztworze melasy o początkowym ekstrakcie 10°Blg i pH w granicach 3,5-3,7 w temperaturze o k o ł o 30"C, przy okresowym mieszaniu cieczy; po około 12 godzinach ekstrakt brzeczki p o w i n i e n obniżyć się do około 5°Blg; zawartość kadek należy wtedy przenieść do spasteryzowanej i schłodzonej do około 27°C drugiej brzeczki drożdżowej o zawartości ekstraktu około l 2 - 1 3 ° B l g i objętości 3-krotnie większej niż sumaryczna objętość cieczy w o b u kadkach drożdżowych, a więc o k o ł o 3 6 0 0 drn 3 brzeczki. Można ją wymieszać z drożdżami w kadzi zaciernej, po czym do umytych w tym czasie kadek odebrać 2 razy po 600 d m 3 cieczy, jako materiał w y s i e w o w y do kolejnych nastawów. Resztę, t j. 1 2 0 0 + 3 6 0 0 - 1 2 0 0 = 3 6 0 0 d m 3

o wypadkowej zawartości ekstraktu 10-11 "Big przetrzymać w temperaturze około 30°C przez około 1 2 godzin w kadzi zaciernej, okresowo włączając mieszadło. Zawartość ekstraktu p o w i n n a się w tym czasie obniżyć do około 5,5°Blg, co upoważnia do uznania propagacj i drożdży za zakończoną. Zawartość kadzi zaciernej przepompować wtedy do kadzi fermentacyj­nej i niezwłocznie wprowadzić do niej około 4 5 0 0 d m 3 wysteryl izowanej w parniku brzeczki melasowej, schłodzonej w kadzi zaciernej do około 29°C, o zawartości ekstraktu około 19°Blg i pH 4,8. Po wymieszaniu (mechanicznie lub sprężonym powietrzem) zawartości kadzi fermentacyjnej ( o k o ł o 4 5 0 0 + 3 6 0 0 - 8 1 0 0 d m 3 ) uzyskuje się nastaw o zawartości ekstraktu 13"8lg. Po kolejnych około 12 godzinach fermentacji, kiedy ekstrakt brzeczki obniży się do około 5,5-6,0°B Ig, w p o m p o w a ć następną porcję, t j. około 4 5 0 0 d m 3 brzeczki, o zawartości ekstraktu około 26°Blg i pH 5,0. Po wymieszaniu uzyskuje się 1 2 600 d m 3 cieczy o zawartości ekstraktu około T3"Blg, w której po około 12-godzinnej fermentacji ekstrakt pozorny obniża się p o n o w n i e do około 5,5 r ,Blg. Można w t e d y wprowadzić ostatnią porcję brzeczki o temperaturze około 27°C, pH 6,0 i zawartości ekstraktu 33°Blg, która nie musi już być sterylna. Po upływie 10-12 godzin ekstrakt cieczy obniży się do 5,0-5,5°Blg, a zawartość alkoholu w brzeczce wyniesie około 8,5-9,0%. Proces fermentacji można uznać za zakończony i rozpocząć destylację. Każdego dnia oprócz czynności, wymienionych chronologicznie w odniesieniu do jednego nastawu, należy wykonać czynności umożliwiające równolegle prowadzenie procesu, czasowo przesuniętego o 1 dobę, w kilku kadziach fermentacyjnych.

8.3.2. P r z e r ó b b u r a k ó w c u k r o w y c h i P o l y - P a s t

Buraki mogą być przetwarzane na spirytus co najmniej d w i e m a metodami. Pierwsza polega na fermentacji s o k u , wydz ie lonego z b u r a k ó w metodą dyfuz j i , druga na fermentaejf masy ciekłej, uzyskiwanej z korzeni buraka w w y n i k u ich w s t ę p n e g o rozdrobnienia mechaniczne­go, a następnie termicznego rozplawrenia w parniku pod ciśnieniem około 0,1 MPa. Wyposażenie techniczne polskich gorzelni rolniczych pozwala na posługiwanie się wyłącz­nie metodą drugą. W w y n i k u je j stosowania otrzymuje się spirytus s t o s u n k o w o w y s o k o obciążony a lkoholem m e t y l o w y m (do 0,5%), ale w odróżnieniu od metody pierwszej, w y w a r nadający się do żywienia przeżuwaczy.

l inraki umyte w e d ł u g zaleceń podanych w rozdziale 5.4.3. należy rozdrobnić za pomocą urządzenia o symbolu H-118/05, dostępnego w każdym większym gospodarstwie ro lnym l u b krajalnicy t y p M - 8 0 , używanej w suszarnictwie o k o p o w y c h . Rozdrobniony surowiec przenośnikiem t a ś m o w y m lub zgrzebłowym podaje się do podnośnika k u b e ł k o w e g o , a n i m do parnika lub skrzyni zapasowej. Przed rozpoczęciem napełniania parnika krajanką należy w p o m p o w a ć do niego 1 0 0 - 3 0 0 d m 3 w o d y . Ze względu na to, że stopień rozdrobnienia buraków ma w p ł y w na ładowność parnika, w gorzelniach nie dysponujących możliwością ważenia b u r a k ó w należy empirycznie ustalić masę surowca jednorazowo mieszcząca się

111

w parniku. Zawiera się ona w granicach 100 kg na 160-220 dm3 geometrycznej pojemności parnika.

Parowanie buraków rozdrobnionych ma na celu naruszenie błon komórkowych korzeni, co ma umożliwić wyciekanie soku z komórek, ale również spełnia rolę zabiegu sterylizującego surowiec. Cele te osiąga się ogrzewając surowiec do temperatury 120"C i utrzymując tę temperaturę przez co najmniej 20 minut.

Po załadunku parnika krajanką buraczaną i odpowietrzeniu go parą doprowadzoną do stożka (tzw. parą dolną) podnosi się w nim ciśnienie do 0,1 MPa, przeprowadzając w tym czasie, t j . przy ciśnieniu około 0,02-0,04-0,06 MPa, odgazowanie parnika. Zabiegi te mają na celu równe rozprowadzenie pary w masie surowca, istotne ze względu na podatność cukrów, zawartych w burakach na karmelizację, w przypadku miejscowego przegrzewania surowca; powoduje także wypchnięcie z parnika niepożądanych substancji lotnych, zawartych w burakach (szczególnie nadpsutych) i tworzących się w czasie parowania. Ciśnienie 0,1 MPa utrzymuje się przez 40-50 minut, po czym przystępuje się do szybkiego opróżniania parnika. Stopnia rozparowania nie kontroluje się, ponieważ podane parametry parowania w pełni gwarantują uzyskanie oczekiwanych efektów. Gdyby jednak panujące w parniku ciśnienie nie wystarczało do przetłoczenia masy do kadzi zaciernej, nie należy przedłużać parowania, lecz przy otwartym zaworze spustowym pod czaszę parnika dopuścić nieco pary. Wytłaczane w takim przypadku drobne grudki buraka w ciągu 48-godzinnej fermentacji ulegną pełnemu wyługowaniu z zawartych w nich cukrów, a cukry te będą przetworzone na alkohol.

Spuszczając masę z parnika należy mieszać ją i chłodzić do temperatury szczepienia drożdżami, tj. około 30°C. Do fermentacji zacierów buraczanych mogą być stosowane wszystkie rasy drożdży, rozprowadzanych przez Pracownię Instytutu Biotechnologii Przemy­ślu Rolno-Spożywczego w Bydgoszczy, a także drożdże suszone z wytwórni w Maszewie. Drożdże suszone w dawce 100 g/1000 dm 3 zacieru lub drożdże hodowane w gorzelni w ilości 400 do 600 dm 3 wprowadzać należy tylko do pierwszego zacieru, kierowanego do każdej kadzi fermentacyjnej. Jeśli hoduje się drożdże w gorzelni, z tego też zacieru odbiera się część do kadki drożdżowej, ukwasza kwasem siarkowym do pH 3,2 3,5, schładza do temperatury około 22"C i hoduje w warunkach optymalnych dla danej rasy do następnego dnia. Objętość hodowanych drożdży powinna być zawsze taka sama, czyli równa objętości drożdży, którymi zacier zaszczepiono.

Zacier główny powinien wykazywać pH nie niższe niż 5,4. Ewentualną korektę kwasowoś­ci można przeprowadzić dodatkiem hydratyzowanego lub palonego wapna. Zawartość ekstraktu w zacierze? słodkim powinna mieścić się w granicach 15-17'Blg, a temperatura, pi/y której zacioi pr/etac/a się do kadzi fermentacyjnej, około 24"C. Wyraźno objawy fermentacji powinny wystąpić po 3-4 godzinach od zlania do kadzi fermentacyjnej drugiego, nieszczcpionego drożdżami zacieru. Krótko po zafermentowaniu następuje burzliwa fermen­tacja. Często towarzyszy jej pienienie zacierów, któremu nie zawsze przeciwdziałają środki powszechnie uznawane jako przeciwpienne. Jeśli zjawisko takie występuje, do 3 zacierowej kadzi fermentacyjnej wprowadzać należy nie więcej niż dwa, a czasem nawet półtora zacieru. Można też próbować rozlać na powierzchni kadzi fermentacyjnej około 0,5 dm 3 Spumolu. Jeśli nie uzyska się pożądanego efektu, aby uniknąć wypływu zacieru górnym włazem, kadź zawierającą spieniony zacier należy dolnym zaworem połączyć z sąsiednią, pustą kadzią fermentacyjną. Jest to działanie awaryjne i w przypadku konieczności jego zastosowania następne zaciery należy przekazywać do fermentacji po głębszym ich schłodzeniu.

Fermentacja zacierów buraczanych powinna trwać 2 doby, a pozorne odfermentowanie zacierów powinno mieścić się w granicach 1,0-1,2°Blg.

W przypadku przetwarzania buraków Poły-Past celowe jest zwiększenie zawartości cukrów w zacierach przez dodatek melasy, rozcieńczonej wodą do około 30"Blg. Roztwór taki wpompowywać do kadzi fermentacyjnej na początku drugiej doby fermentacji w ilości, umożliwiającej uzyskanie koncentracji alkoholu w zacierze odfermentowanym w granicach 8,5-9,5%.

112

Odpęd zacierów buraczanych należy prowadzić bardzo spokojnie, ponieważ skłonność ich do pienienia może p o w o d o w a ć przerzucanie płynu do klosza i przyrządu k o n t r o l n o --mierniczego. Zdarzy się to, jeśli piana zdławi przepływ zacieru przez def legmator. Może też nastąpić przerzucenie zacieru z ko lumny zacierowej do spirytusowej (w aparacie j e d n o k o l u ­m n o w y m ) . Przeciwdziałać można tej ewentualności w y m o n t o w u j ą c z k o l u m n y zacierowej najwyższą półkę i w ten sposób zwiększając odległość między strefą zacierową a spirytuso­wą.

Wywar buraczany jest paszą o wartości mniejszej niż zbożowy i ziemniaczany. Po przyzwyczajeniu b y d ł o zjada go jednak chętnie, szczególnie w mieszankach z paszami w ł ó k n i s t y m i . Dawka dzienna w y w a r u buraczanego dla dorosłego przeżuwacza nie p o w i n n a przekraczać 30 d m 3 dziennie.

8.3.3. P r z e r ó b j a b ł e k

W zależności od stopnia dojrzałości, odmiany i stanu z d r o w o t n e g o jabłka cechują się różną zawartością cukru, co determinuje ich wartość przerobową (patrz rozdz. 3.5.4.). W t y p o w y c h gorzelniach rolniczych przetwarzać je można ty lko po w s t ę p n y m r o z g o t o w a n i u w parniku.

Do pamika jabłka należy przekazywać z pominięciem spławiaka, poprzez płuczkę, do której p o w i n n a być d o p r o w a d z o n a w o d a zimna. W celu uniknięcia kaleczenia i miażdżenia jabłek z w a ł u płuczki należy zdjąć co drugą łapę mieszającą. Jeśl i o w o c e są bardzo uszkodzone mechanicznie lub wykazują wyraźne cechy gnicia, korzystne jest ładowanie ich do parnika z pominięciem także płuczki. W takim przypadku należy ładować je bezpośrednio do podnośnika k u b e ł k o w e g o , doprowadzając do jego górnej części w o d ę zimną, która spływając w dół zmyje brud z o w o c ó w przenoszonych kubełkami. Napełniając parnik jabłkami trzeba uwzględnić fakt, że ich masa nasypowa jest mniejsza niż z iemniaków o 1 3-1 5%, a zatem do parnika o ładowności np. 40 kwinta l i z iemniaków mieści się nie więcej niż 3 4 - 3 5 kwinta l i jabłek. Dla szacunkowych obl iczeń można przyjąć, że dla rozparowani3 1 0 0 kg jabłek potrzeba 1 8 4 d m 3 geometrycznej pojemności parnika.

Przed w p r o w a d z e n i e m jabłek wskazane jest w p r o w a d z i ć do parnika o k o ł o 2 0 0 d m 3 w o d y , w celu zmniejszenia zlegania się surowca, a tym samym ułatwienia i przyspieszenia rozgotowania. Dodatek w o d y zmniejsza także lepkość zacierów i czyni je łatwiejszymi do

u : e p o m p o w y w a n i a . Jabłka należy parować stosując d o p ł y w pary wyłącznie do dolnej części parnika. Od c h w i l i

odpowietrzenia go należy możl iw ie szybko podnieść ciśnienie do 0,2 M P a , przeprowadzając w lym ćz-nsfe co najmniej 1-2 odgazowania (cyrkulacje). Bezpośrednio po osiągnięciu podanego ciśnienia zamknąć należy d o p ł y w pary i otwierając całkowic ie zawór spustowy, przy pełnym mieszaniu i chłodzeniu wytłaczać masę z parnika do kadzi zaciernej, nie zważając na panującą w niej temperaturę. Przed schłodzeniem do temperatury szczepienia drożdżami, (j. charakteryzującej drożdżowe podłoże hodowlane, ce lowe jest dodanie do każdego 1 000 d m 3 rozparowanej masy roztworu w o d n e g o siarczanu a m o n o w e g o i w y c i ą g u w o d n e g o . superfosfatu, sporządzanych z 0,5 kg tych n a w o z ó w . Masę można szczepić d o w o l n y m szczepem drożdży, rozprowadzanym do gorzelni przez Pracownię instytutu Biotechnologi i Przemysłu Rolno-Spożywczego w Bydgoszczy lub drożdżami gorzelniczymi suszonymi z zakładu przemysłu drożdżowego w Maszewie. Drożdże suszone należy stosować w d a w ­kach 100 g / 1 0 0 0 d m 3 zacieru, a h o d o w a n e w gorzelni w i lości s tanowiącej o k o ł o 8% objętości zacieru g ł ó w n e g o . Należy szczepić tylko pierwszy zacier w p r o w a d z a n y do każdej kadzi fermentacyjnej. Po zaszczepieniu zacier należy schłodzić cło temperatury nastawienia fermentacji, czyli niższej od temperatury optymalnej dla użytej rasy drożdży o 4-6 c 'C. Przed

.-eniem zacieru do fermentacji do kadki drożdżowej należy odebrać objętość zacieru, równą objętości w p r o w a d z o n y c h drożdży, a jeśli hodowane są one w gorzelni - ukwasi porcję kwasem s iarkowym do pH 3,2-3,5 i hodować drożdże z przeznaczeniem do szczepienia zacierów w d n i u następnym, przestrzegając zasad, podanych w rozdziale 5.4.6.

Po w y k o n a n i u czynności opisanych wyżej należy skorygować w a p n e m p a l o n y m lub hydratyzowanym pH zacieru g ł ó w n e g o do pH co najmniej 5,4 i zacier przetoczyć do kadzi

1G Skrócony kurs gorzęfniclwa Bogdan Łączyński 113

fermentacyjnej. Fermentacja powinna trwać nie dłużej niż 2 doby. W tym czasie zaciery z pierwotnej gęstości 9-12°Blg odfermentowują do około 1,8°Blg. Destylację zacierów, spo­rządzonych według proponowanego schematu technologicznego prowadzi się sposobem sto­sowanym przy destylacji zacierów z surowców skrobiowych. Wywar z jabłek ma bardzo małą wartość paszową, ale jeśli nie jest zbyt kwaśny (np. po odkwaszeniu wapnem), w niewielkich ilościach może być wkomponowywany do dawek pokarmowych dla przeżuwaczy.

Drożdże hodowane na podłożu owocowym bardzo szybko obniżają zawartość w nim cukrów. Może się zdarzyć, że przed wprowadzeniem ich do zacieru przestaną pracować. Jest to zjawisko wysoce niepożądane, ponieważ drożdże takie po wprowadzeniu do zacieru głównego nie będą fermentowały w sposób zadowalający. Trzeba więc tak - empirycznie - dobierać temperaturę i pH hodowli drożdży, aby nie dopuścić do przerwania widocznych objawów fermentacji w kadkach drożdżowych.

Przerabianie przez dłuższy czas owoców, charakteryzujących się dużą zawartością kwasów organicznych może być przyczyną przyspieszonego zużywania się naczyń i urządzeń gorzelniczych. Jeśli więc empirycznie stwierdzi się, że ilość środka, używanego do odkwaszania zacierów w kadzi zaciernej, waha się w wąskich granicach, dawkę tę można wprowadzać do parnika. Należy jednak wystrzegać się alkalizowania masy. Przy odkwasza­niu jabłek w parniku należy liczyć się ze zwiększonym zapotrzebowaniem na kwas siarkowy, potrzebny do ukwaszania cieczy hodowlanej dla drożdży.

Opisaną metodą otrzymuje się spirytus nie nadający się do produkcji wysokogatunkowych wódek, przeznaczony do rektyfikacji. Spirytus jabłkowy o bardzo dobrej jakości, przeznaczo­ny do wyrobu napojów nie rektyfikowanych wytwarza się według innej technologii, wymagającej wyposażenia gorzelni rolniczej w dodatkowe urządzenia i zbiorniki: dobry jakościowo, w pełni dojrzały surowiec rozdrabnia się mechanicznie i po spasteryzowaniu w temperaturze 85"C lub czasem z pominięciem tego zabiegu fermentuje się, z dodatkiem soli fosforoamonowej specjalnymi drożdżami (np. rasy Węgry i Malaga) w tempera turze 22-26"C przez 3 doby. Destylację prowadzi się dwuetapowo, w aparatach o działaniu periodycznym. W czasie drugiej destylacji oddziela się 3-5% przedgonów i 5-10% niedogo-nów. Frakcja właściwa o mocy 60-70% stanowi 80-87% alkoholu, wydzielonego w czasie pierwszej destylacji. Zacier odfermentowany można też destylować w aparacie o działaniu ciągłym. Musi on być jednak wyposażony w urządzenia do odbioru przedgonów i niedogo-nów.

Przechowywanie i transport spirytusu jabłkowego, przeznaczonego do wyrobu wysoko­gatunkowych napojów alkoholowych wymagają posługiwania się zbiornikami ze stali kwasoodpornej.

8.3.4. Przerób ś l i w e k

W gorzelniach rolniczych o wyposażeniu typowym dla produkcji sprrylusu z surowców skrobiowych, ze śliwek wytwarzać można wyłącznie spirytus surowy, wymagający rektyfika­cji. Dostawy tego surowca do gorzelni powinny być tak zsynchronizowane z produkcją, aby zapas śliwek nie przekraczał dwudobowej zdolności produkcyjnej gorzelni.

Przed rozpoczęciem przerobu śliwek wskazane jest dostosować kadź zacierną do oddzielania pestek z cieczy przeznaczonej do fermentacji, których obecność w zacierach utrudnia poszczególne czynności technologiczne. Wykonać to można stosując się do zaleceń podanych w rozdziale 5.4.5.1.

Do parnika, zawierającego 100-150 dm 3 ciepłej wody wprowadza się śliwki, w zależności od stopnia ich twardości przez płuczkę, napełnioną zimną wodą lub z pominięciem płuczki (windą). Mycie owoców bardzo miękkich nie jest wskazane, ponieważ powoduje wyługo­wanie dużej części, podlegających fermentacji alkoholowej - c u k r ó w . Parowanie, poprze­dzone odpowietrzeniem parnika, prowadzi się wyłącznie parą doprowadzoną do stożka parnika w temperaturze i przez czas niezbędny tylko do rozgotowania miąższu. Ponieważ celem parowania nie jest pełne zniszczenie struktury komórkowej owoców, a tylko

114

przeprowadzenie śliwek w stan zawiesiny, z reguły wystarcza podniesienie ciśnienia w parniku do O J 0 - 0 , 1 2 MPa. Ciśnienie tego rzędu należy osiągnąć w m o ż l i w i e krótk im czasie i utrzymać nie dłużej niż 5-10 minut. Opróżnianie parnika należy prowadzić przy pełnym o t w a r c i u z a w o r u spustowego, pełnym przepływie w o d y przez w ę ż o w n i c e w kadzi zaciernej i stałym ruchu mieszadła, utrzymywanym aż do zakończenia p r z e p o m p o w y w a n i a zacieru do fermentacj i . Zatrzymanie mieszadła grozi zab lokowaniem go pestkami.

W czasie wytłaczania uparowanej masy z parnika należy d o d a ć do niej sole f o s f o r o w e i azotowe, w e d ł u g zaleceń podanych w rozdziale 8.3.3., a po zakończeniu opróżniania parnika i schłodzeniu surowca w kadzi zaciernej do temperatury szczepienia drożdżami i zaszczepieniu - w sposób p o d o b n y jak przy przerobie jabłek - dodatk iem w a p n a palonego lub hydratyzowanego należy podnieść pH masy przeznaczonej do fermentacji do okofo 5,4. Po o d p o m p o w a n i u zacieru do fermentacji pestki należy przepłukać w kadzi zaciernej ciepłą wodą (stale utrzymując w ruchu mieszadło) i przesłać ją również do fermentacj i , a wygarnięte pestki spalić w k o t ł o w n i .

Wydajność alkoholu ze śliwek może wahać się w szerokim przedziale ( o d 4 do 8 d m 3 ze 1 0 0 k g ) , w zależności od odmiany i dojrzałości o w o c ó w .

Wywar nie jest szkodl iwy dla bydła, ale nie jest też w a r t o ś c i o w y i może być skarmiany po uprzednim częściowym zobojętnieniu w a p n e m .

8.3.5. P r z e r ó b w y t ł o k ó w o w o c o w y c h

W gorzelniach zlokal izowanych w pobliżu tłoczni moszczów o w o c o w y c h ( n p . przy winiarniach) na spirytus przetwarzać można świeże w y t ł o k i o w o c o w e . Zawartość w n ich suchej masy bliska jest najczęściej 28%, a c u k r ó w około 8%. Liczby te wskazują, że ze 1 00 kg świeżych w y t ł o k ó w uzyskać można około 4,5 d m 3 a lkoholu, lecz sam przerób musi być p i o w a d z o n y z dużym dodatkiem wody, niezbędnej dla uczynienia zacierów r u c h l i w y m i i podatnymi do przesyłania rurociągami za pomocą p o m p . Rozcieńczenie p o w o d u j e niekorzystne obniżenie koncentracji c u k r ó w w zacierach, co z kolei obniża s topień wykorzystania pojemności naczyń fermentacyjnych, aparatu destylacyjnego i pozostałych urządzeń. W konsekwencj i produkcja spirytusu z w y t ł o k ó w o w o c o w y c h , rozcieńczonych wodą, może stać się mało lub wręcz nieopłacalna. Pozytywne w y n i k i e k o n o m i c z n e uzyskuje się przetwarzając wyt łok i o w o c o w e z melasą lub jako dodatek do zacierów, sporządzanych z o w o c ó w (najczęściej jabłek). Przed poddaniem fermentacji w y t ł o k i muszą być spasteryzo-w-nne, w celu zniszczenia bytującej na nich mikroflory, a jeśli pochodzą z t łoczenia jabłek lak/e w celu inaklywacj i enzymu (peklynoeslerazy), o d p o w i e d z i a l n e g o za p o w s t a w a n i e w procesie fermentacji a lkoholu mety lowego.

Przerób z melasą prowadzić można w e d ł u g poniższego schematu. W kadzi zaciernej z 1 500 kg melasy sporządzić brzeczkę o zawartości ekstraktu 2 1 - 2 3 " B l g . Mieszając ją w p r o w a d z i ć do kadzi 7 5 0 kg w y t ł o k ó w i około 3,5 kg, rozpuszczonego w cieplej w o d z i e , fosforanu a m o n o w e g o . Temperaturę masy przez co najmniej 20 minut utrzymać na poz iomie 8 0 - 9 0 " C , w a p n e m skorygować pH od 4,5-5,0, schłodzić do 2 7 - 3 0 " C i zaszczepić drożdżami. Stosować można drożdże suszone w dawce 1 00 g / 1 0 0 0 d m 3 zacieru lub drożdże h o d o w a n e w gorzelni w ilości 15% w stosunku do objętości zacieru. Szczepić tylko pierwszy zacier. k ierowany do każdej kadzi fermentacyjnej. Fermentację, w temperaturze o p t y m a l n e j dla użytej rasy drożdży, prowadzić 2 doby.

W przypadku przetwarzania w y t ł o k ó w , jako dodatku do zacierów sporządzanyci i z jabłek, po G-krotnym rozcieńczeniu wodą i pasteryzacji, schłodzoną zawiesinę w p r o w a d z a ć do zacierów, w początkowej fazie fermentacji. Dawka w y t ł o k ó w nie p o w i n n a przekraczać 1 5% przetwarzanych jabłek.

S u i o w y spirytus z zacierów, sporządzanych z dodatk iem w y t ł o k ó w j a b ł k o w y c h cechuje się wysoką zawartością estrów i acetali, a w związku z tym wykazuje silny, przyjemny zapach i aromat. Wywar ma cechy zbliżone do w y w a r u uzyskiwanego przy przerobie na spirytus o w o c ó w .

115

8.3.6. Przerób niepełnowartościowych p r z e t w o r ó w o w o c o w y c h

Charakterystykę najczęściej przetwarzanych w gorzelniach rolniczych przetworów i pół­produktów owocowych podano w rozdziale 3.5.8. Cykl produkcyjny rozpoczyna się od pasteryzacji surowca w kadzi zaciernej. Przed przystąpieniem do podgrzewania dżemów, marmolad, soków i innych wysokosłodzonych przetworów, trzeba wymieszać je z wodą, dodaną w takiej ilości, aby uzyskana ciecz zawierała 14 do 16% ekstraktu (stopni Ballinga). Kompoty, w zależności od ich jakości, wymagają rozcieńczenia lub nie. Pasteryzację prowadzi się, ogrzewając surowiec żywą parą (bełkotka w kadzi zaciernej) do temperatury 85-90°C i utrzymując tę temperaturę przez nie mniej niż 20 minut, ale nie dłużej niż 30 minut. Po schłodzeniu cieczy postępuje się w sposób podany w rozdziale 8.3.3., dotyczącym przerobu jabłek. Pamiętać należy o konieczności korekty pH cieczy kierowanej do fermenta­cji, a także dodatku do niej soli fosforowej i azotowej.

Odmiennego traktowania technologicznego wymagają półprodukty przetwórstwa o w o ­cowego, charakteryzujące się dużą zawartością konserwanta - kwasu siarkawego. Reko­mendowany wyżej tok postępowania technologicznego musi być w takich przypadkach poprzedzony odpędzeniem dwutlenku siarki. Zabieg ten należy wykonywać w parniku, przy otwartym całkowicie zaworze odpowietrzającym lub poza lokalem gorzelni, na podwórzu, ponieważ pary kwasu siarkawego są szkodliwe dla zdrowia. Do zbiornika drewnianego lub miedzianego wlać zasiarkowany surowiec i za pomocą miedzianej bełkotki podgrzewać masę tak długo, aż przestanie się wyczuwać zapach drażniący dwutlenku siarki. Wtedy masę, po ewentualnym rozcieńczeniu, należy przenieść do kadzi zaciernej i postępować dalej według zaleceń, dotyczących przerobu surowców nie siarkowanych.

Przed przystąpieniem do odpędu celowe jest skontrolowanie pH zacieru. Jeśli wynosi ono mniej niż 4,5 celowe jest, dodatkiem wapna hydratyzowanego, podniesienie tej wartości do 5,0 -5,5. W przeciwnym razie oddestylowany spirytus może wykazywać kwasowość, zmuszającą do powtórnej destylacji, przed przekazaniem surówki do zakładu rektyfikacyjne­go. W przypadku braku wapna hydratyzowanego można posłużyć się wapnem palonym. Niedopuszczalne jest natomiast stosowanie wody amoniakalnej. Wywar, pochodzący z przerobu przetworów i półproduktów przemysłu owocowego, nie stanowi paszy dla zwierząt gospodarskich. Na uprawne pola może być wywożony tylko po uprzednim zobojętnieniu do pH co najmniej 6,5.

8.3.7. Przerób w a r z y w

Jak podano w rozdziale 3.5.9. w gorzelniach rolniczych można wytwarzać spirytus z marchwi, cebuli, dyni, buraków ćwikłowych, a nawet z chrzanu. Ekonomiczna efektywność przetwarzania tych surowców nie zawsze uzasadnia ten kierunek ich zagospodarowywania, jednak w przypadkach, kiedy przerób na spirytus jest ostatnią szansą niedopuszczenia do pełnego zepsucia tych produktów, ze świadomością nikłej lub wręcz żadnej korzyści ekonomicznej dla gorzelni -warzywa bywają przetwarzane na techniczny, a czasem nawet konsumpcyjny spirytus.

8.3.7.1. P r ze ró b m a r c h w i Z technologicznego punktu widzenia marchew można traktować w gorzelni podobnie jak

buraki Poły-Past, sposób przerobu których podano w rozdziale 6.3.2. Ponieważ korzenie marchwi są znacznie mniejsze niż buraków, nie jest konieczne wstępne rozdrabnianie ich sposobem mechanicznym: wystarcza parowanie przez 20 minut przy temperaturze 1 20°C, t j . ciśnieniu 0,1 MPa. Bardzo celowe jest natomiast intensywniejsze mycie korzeni, przed wprowadzeniem ich do parnika. Znaczne ilości ziemi, przylegające do powierzchni korzeni, nie oddzielone dostatecznie w płuczce mogą powodować zaburzenia w procesie technologi­cznym, między innymi pogarszając warunki destylacji spirytusu. Jeśli istnieją ku temu warunki, celowe jest transportowanie korzeni z magazynu do gorzelni splawiakiem, a na kubełki transportera podnoszącego surowiec do parnika doprowadzenie z góry silnego natrysku wody t -

116

Wydajność alkoholu z marchwi zależy od zawartości w niej cukrów, ale rzadko przekracza 4 d m 3 ze 100 kg. W y w a r jest paszą mało wartościową, ale nieszkodliwą dla zwierząt przeżuwających.

8.3.7.2. P r z e r ó b dy n i

Przez kilkanaście lat duże nadzieje wiązano w Polsce z planowanym szerokim wprowadzeniem do gorzelnictwa dyni, jako surowca wysoce wydajnego (wydajność spirytusu z 1 hektara uprawy ponad 6 tys. d m 3 , przy plonach o w o c ó w 85 t/ha). Przeprowadzono badania, mające na celu zoptymal izowanie technologi i przetwarzania dyni na spirytus i w k i lku gorzelniach roz­poczęto przerób przemysłowy. Postępowano w e d ł u g poniższego schematu.

Cale l u b rozdrobnione na szarpaku o w o c e dyni k i e r o w a n o do parnika posługując się specjalnie a d a p t o w a n y m do tego celu zgrzebłowym lub t a ś m o w y m transporterem. Bez dodatku w o d y parowano, przestrzegając p o d s t a w o w y c h zasad tego procesu, przez 30 minut przy ciśnieniu 0,2 MPa. Scukrzano słodem lub preparatami enzymatycznymi pochodzenia mikrobio logicznego, stosując dawki , zalecane dla scukrzania skrobi ziemniaczanej, przeli­czone na analitycznie oznaczaną zawartość skrobi w o w o c a c h dyni (najczęściej od 8 do 1 0%). Zaciery słodkie nie wymagają korekty pH i po zaszczepieniu konwencjonalną dawką drożdży gorzelniczych odfermentowują w ciągu 3 d ó b do około 1,3 r jBlg. Koncentracja a lkoholu w o d f e r m e n t o w a n y c h zacierach waha się w granicach od 6,5 do 8,5%.

Zaciery sporządzone z nie rozdrabnianych mechanicznie, całych o w o c ó w d y n i wykazują skłonność do fermentacji pienistej. Zabieg wstępnego rozdrobnienia znosi tę n iedogodność, co przypisuje się działaniu tłuszczów, zawartych w nasionach, mechanicznie o t w a r t y c h . Wstępne rozdrabnianie o w o c ó w wskazane jest i z tego względu, że cale nasiona, nie rozplawiające się w czasie parowania surowca, mogą w czasie odpędu o d f e r m e n t o w a n e g o zacieru, zmniejszać lub wręcz b lokować drożność rur (np. w def legmatorze).

Wywar z przerobu o w o c ó w dyni jest paszą bardzo dobrą i chętnie pobieranq przez zwierzęta.

Dynia odmian konwencjonalnych, w i e l k o o w o c o w a cechuje się niską zawartością w ę g l o ­w o d a n ó w , podlegających fermentacji a lkoholowej i jej przerób na spirytus jest nieopłacalny. Spirytus z dyni cechuje się wysokimi walorami sensoryeznymi i w pełni o d p o w i a d a w y m a g a n i o m j a k o ś c i o w y m , określonym obowiązującą normą.

8.3.7.3. P r z e r ó b b u r a k ó w ć w i k ł o w y c h

W przypadku konieczności przerobu buraków ć w i k ł o w y c h na spirytus (patrz rozdział 3.5.9.) stosować można technologię, zalecaną w rozdziałach dotyczących przerobu b u r a k ó w Poły-Past (8.3.2.) i marchwi (8.3.7.1 J. Spirytus surowy, po oczyszczeniu (rektyfikacj i) nadaje się do k o n s u m p c j i , a w y w a r z pożytkiem może być skarmiany zwierzętami gospodars­kimi.

Produkcja spirytusu z buraków ć w i k ł o w y c h powinna być poprzedzona analizą laboratoryj­ną surowca w celu określenia możl iwej do uzyskania wydajności spirytusu, a w konsekwencj i opłacalności przerobu. Może okazać się, że bardziej efektywne ekonomicznie będzie skarmienie buraków zwierzętami gospodarskimi.

8.3.7.4. P r z e r ó b c e b u l i

W gorzelniach rolniczych przetwarzano dotychczas cebulę tylko w przypadkach tak głębokiego jej zepsucia, że nie nadawała się zupełnie do żadnego innego zagospodarowania. M i m o p ierwotnej dość wysokiej zawartości w ę g l o w o d a n ó w (3.5.9.), k ierowana do przerobu zawierała około 6% w ę g l o w o d a n ó w , w tym g ł ó w n i e fruktozę, glukozę, niewielkie ilości

ai harozy i około 0,5% skrobi. Cebulę kieruje się do parnika z pominięciem procesu mycia, ponieważ gładka jej

powierzchnia praktycznie nie zatrzymuje zanieczyszczeń. Parowanie o d b y w a się, z a c h o w u -jąc p o d s t a w o w e zasady tego procesu, pod ciśnieniem 0,30-0,35 MPa przez nie więcej niż 30 minut, t j. do pełnego rozplawiema surowca, stosując wielokrotnie cyrkulację, colem której

117

jest usunięcie z rozparowywanej masy substancji lotnych o przykrej woni i negatywnie wpływających na przebieg procesu fermentacji. Rozplawieniu nie ulega łuska, którą oddzielić należy od poddawanej fermentacji cieczy, instalując w kadzi zaciernej urządzenie, opisane w rozdziale 5.4.5.1. Wytłaczanie masy do kadzi zaciernej prowadzi się możliwie szybko, nie zwracając uwagi na temperaturę. Gorącą masę wzbogaca się w fosfor i azot dodając do 1000 dm 3 cieczy około 0,5 kg nawozowego fosforanu amonowego, chłodzi, szczepi klasycznymi drożdżami gorzelniczymi, stosując wielkość wysiewu taką, jak przy przerobie surowców konwencjonalnych. Drożdże hoduje się na części zacierów głównych, ukwaszonych do pH około 3,3. Fermentacja w temperaturze odpowiedniej dla użytej rasy drożdży powinna zakończyć się po upływie nie więcej niż 2 dób, a odfermentowanie zacierów powinno być mniejsze niż 2,0°Blg. Jeśli łuski zostały od zacieru oddzielone w kadzi zaciernej, odpęd zacierów przebiega normalnie. Nieoddzielenie łusek może powodować blokowanie elemen­tów zespołu destylacyjnego. W takim przypadku trzeba filtrować zacier odfermentowany.

Spirytus zawiera dużo aldehydów i alkoholu metylowego, cechuje się nieprzyjemnym zapachem i nie nadaje się do celów konsumpcyjnych. Również wywar nie nadaje się do skarmiania zwierzętami.

8.3.7.5. P r z e r ó b c h r z a n u

Korzenie tej rośliny, pochodzące z przemysłowych plantacji trafiają do gorzelni wyjątkowo rzadko, najczęściej w stanie nieświeżym, częściowo wyschnięte i zwiotczałe. Mimo t o , ze względu na dość dużą zawartość cukrów (rozdział 3.5.9.) mogą być źródłem uzysku nawet 9 dm 3 alkoholu ze 100 kg. Chrzan można przerabiać podobnie jak buraki Poly-Past, stosując w czasie parowania wielokrotną cyrkulację, której celem jest odpędzenie substancji lotnych, nadających surowcowi specyficzny, ostry zapach i smak. Prawidłowe wykonanie tego zabiegu gwarantuje możliwość przerobu chrzanu, przy zastosowaniu drożdży gorzelniczych, na spirytus przeznaczony do celów przemysłowych. Wywar po silnym zwapnowaniu może być traktowany jako organiczny nawóz.

8.3.7.6. P rz e ró b h y d r o l u

W rozdziale 3.5.6. podano zawartość w hydrolu składników, ważnych dla gorzelnictwa. Część w ę g l o w o d a n ó w - g ł ó w n i e produktów rewersji c u k r ó w - nie ulega jednak bezpośred­nio fermentacji alkoholowej. Wydajności alkoholu z hydrolu nie można więc prognozować na podstawie laboratoryjnie oznaczonej zawartości węglowodanów, lecz wyłącznie na podstawie wykonanych w specjalistycznym laboratorium prób fermentacyjnych.

Węglowodany nie fermentujące bezpośrednio mogą być przetworzone na alkohol po uprzedniej hydrolizie, przeprowadzonej przy użyciu preparatu enzymatycznego, zawierające­go cjlukoamylazę, jak np. Glukopol lub SAN. Enzymy zawarte w słodzie hydrolizują omawiane polimery tylko częściowo. Niumniej, wydajność alkoholu z fermentowanego hydrolu w obecności słodu jest większa niż fermentowanego bez jego udziału.

Istotnymi z gorzelniczego punktu widzenia cechami charakterystycznymi hydrolu, wyma­gającymi uwzględnienia w procesie produkcji spirytusu są:

- kwaśny odczyn (pH ok. 4,0) - co wymaga korekty kwasowości roztworu, przygotowy­wanego do fermentacji do pH 5,2-5,5, wapnem (hydratyzowanym lub palonym) lub wodą amoniakalną,

- brak substancji biologicznie czynnych, uniemożliwiający właściwy przebieg i efektyw­ność fermentacji bez dodatku do zacierów, odpowiednio przygotowanych, naturalnych płodów rolnych, np. zboża lub ziemniaków,

- podatność na zakażenie w czasie magazynowania - wymuszająca konieczność pastery­zacji roztworu przed fermentacją,

- praktycznie całkowity brak substancji mineralnych (poza niepożądanym NaCI) - zobo­wiązujący do zasilania zacierów (brzeczek) z hydrolu, przyswajalnymi przez drożdże pożywkami azotowymi i fosforowymi.

118

Najbardziej efektywne jest przetwarzanie hydrolu na spirytus, jako d o d a t k u do zacierów, sporządzanych z naturalnych s u r o w c ó w s k r o b i o w y c h w gorzelniach, stosujących do scukrzenia skrobi preparaty enzymatyczne pochodzenia mikrobio logicznego. Substancje biologicznie czynne, zawarte w surowcach pochodzenia rolniczego, przetwarzanych łącznie z hydrolem, umożliwiają normalny rozwój i pracę drożdży, a stosowana do scukrzenia skrobi glukoamylaza, rozkładając produkty rewersji cukrów, stwarza warunk i do pełnego, fermenta­cyjnego wykorzystania wszystk ich w ę g l o w o d a n ó w , zawartych w s u r o w c u .

W zależności od zawartości skrobi w s u r o w c u naturalnym hydrol można w p r o w a d z a ć do przerobu w dwojak i sposób, to znaczy bez uprzedniego rozcieńczania, tak zwaną metodą „ p o d zacier" lub po rozcieńczeniu wodą, w p o m p o w u j ą c roztwór do kadzi fermentacyjnej w d r u g i m dniu fermentacji zacieru, sporządzonego z surowca skrobiowego.

W e d ł u g war iantu pierwszego najczęściej dodaje się hydrol do zacierów, p r z y g o t o w a n y c h z n iskoskrobiowych z iemniaków, przyjmując orientacyjnie, że na 1 0 0 kg z iemniaków p o w i n n o przypadać:

4,5 d m 3 (6 kg) hydrolu, przy skrobiowości z iemniaków 15%, 6,0 d m 3 (8 k g ) hydrolu, przy skrobiowości z iemniaków 14%, 8,5 d m 3 (11 kg) hydrolu, przy skrobiowości z iemniaków 12%, 11.5 d m 3 ( 1 5 k g ) hydrolu, przy skrobiowości z iemniaków 10%.

Odmierzoną lub odważoną porcję hydrolu w p r o w a d z a się do kadzi zaciernej w czasie rozparowywania z iemniaków, spuszcza z parnika w o d ę kondensacyjną ( s o k o w ą ) , miesza z nią hydrol , w a p n e m l u b wodą amoniakalną podwyższa pH cieczy do 5,2-5,5 i dodaje do 100 d m 3 (ok. 130 kg) hydrolu, roztwór sporządzony z 0,2 kg siarczanu a m o n o w e g o i wyc iąg w o d n y z 0,2 kg superfosfatu lub tylko rozpuszczone w wodzie 0,2 kg fosforanu a m o n o w e g o . Dalszy tok postępowania, przy operowaniu preparatami enzymatycznymi, n ie odbiega od konwencjonalnego, s tosowanego przy przerobie samych z iemniaków.

Jeśli proces technologiczny oparty jest na stosowaniu s łodu, po u r e g u l o w a n i u pH i d o d a n i u pożywek azotowej i fosforowej do cieczy w p r o w a d z a się około 10% mleczka s ł o d o w e g o , przeznaczonego na zacier i przy pełnym chłodzeniu i mieszaniu zawartości kadzi zaciernej spuszcza z parnika rozparowane ziemniaki z laką prędkością, aby zawartość kadzi w początkowej fazie opróżniania parnika przez około 20 minut wynosi ła nie mniej niż 80°C. Pozwala to na odkażenie hydrolu, a jednocześnie p o w o d u j e wstępne upłynnienie zacieru. Następnie, zmniejszając prędkość opróżniania parnika l u b zwiększając d o p ł y w do w ę ż o w n i c w o d y chłodzącej obniża się temperaturę masy w kadzi zaciernej do 59-58"C. Po zakończeniu wytłaczania z iemniaków dodaje się resztę mleczka s ł o d o w e g o , co p o w o d u j e obniżenie temperatury o 2-4"C i przy temperaturze około 5 6 - 5 5 " C , wyłączając mieszadło i d o p ł y w w o d y do w ę ż o w n i c przetrzymuje zacier przez 10 minut. Wznawiając chłodzenie doprowadza

i następnie zacier do temperatury dojrzałych drożdży, w p o m p o w u j e je do zacierni i schładza jej zawartość do temperatury nastawienia fermentacj i . Celem niedopuszczenia do przegrzewania się zacieru w czasie fermentacji wskazane jest obniżenie jej o o k o ł o 2"C w stosunku do stosowanej przy przerobie samych z iemniaków.

Do zacierów, sporządzanych z s u r o w c ó w o większej zawartości skrobi należy d o d a w a ć hydrol do zacierów w d r u g i m dniu fermentacji. Przed w p o m p o w a n i e m do kadzi fermentacyj­nej trzeba rozcieńczyć hydrol wodą w stosunku 1:1, ogrzać ciecz do temperatury co najmniej 80"C i utrzymać ją przez co najmniej 20 minut, skorygować pH do 5,5-5,2, dodać p o ż y w k i azotową i fosforową, schłodzić do temperatury równej temperaturze zacieru, z k tórym hydrol rna być połączony i w p o m p o w a ć do kadzi fermentacyjnej. Korzystne jest wymieszanie roztworu z zacierem fermentującym. Po 3 dobach poprawnie prowadzonej fermentacji mieszany zacier kończy fermentację. Odfermentowanie pozorne (zawartość ekstraktu) jest zazwyczaj o 0,4-0,6°Bfg wyższe niż zacierów bez dodatku hydrolu, a wydajność fermentacji p o w i n n a mieścić się w granicach 2 5 - 3 8 clrir1 zt) 100 kg hydrolu.

Jakkolwiek ze względu na rolniczy charakter gorzelni nic p o w i n n o się tego czynić, to jednak bywają przypadki przetwarzania na spirytus samego hydrolu. Wówc'zas należy prowadzić proces w sposób odmienny niż zaproponowano przy sporządzaniu zacierów

119

mieszanych, zbliżony do stosowanego przy produkcji spirytusu z melasy (patrz rozdz. 8.3.1.). Przerób hydrolu, szczególnie przy traktowaniu go jako jedynego, podstawowego surowca, musi uwzględniać pasteryzację każdej, wprowadzanej do procesu, porcji, regulację jej pH do poziomu 5,2-5,5, dodatek mineralnych pożywek dla drożdży oraz substancji czynnych biologicznie, np. w postaci rozdrobnionego słodu lub zboża. Wywar z takiej technologii nie może być stosowany w żywieniu zwierząt gospodarskich.

8.3.7.7. P r z e r ó b s e r w a t k i

Serwatka stanowi produkt uboczny przemysłu mleczarskiego i w wielu krajach przetwarza­na jest na różne artykuły bezpośrednio lub pośrednio konsumpcyjne, a także na pasze. W Polsce pewna część tego produktu nie znajduje zagospodarowania i bywa oferowana gorzelniom rolniczym, jako surowiec do produkcji alkoholu.

W zależności od technologii, stosowanej w przemyśle mleczarskim i jakości przetwarzane­go mleka rozróżnia się serwatkę kwasową (pH ok. 4,5) i podpuszczkową (pH 6,0-7,0), tłustą (do 0,6% tłuszczu) i chudą (około 0,02% tłuszczu). Składnikiem serwatki, decydującym o jej potencjalnej przydatności do produkcji spirytusu jest dwucukier laktoza, doskonałe podłoże do rozwoju bakterii kwaszących, co powoduje, że szczególnie przy wyższej temperaturze (latem) serwatka w czasie przechowywania i transportu szybko ulega zakwaszeniu: laktoza ulega przemianie na kwas mlekowy i ciecz traci walory surowca gorzelniczego.

W świeżej serwatce zawartość laktozy waha się w granicach od 2 do 5%. Z praktyczną wydajnością około 62 dm 2 ze 100 kg cukier ten może być przetworzony na alkohol, ale tylko przy zastosowaniu do fermentacji drożdży Kluyveromyces fragilis. Typowe drożdże gorzelni-cze (Saccharomyces cerevisiae) laktozy nie fermentują.

Ze względu na małą zawartość cukru niezasadna ekonomicznie jest produkcja alkoholu z samej serwatki. Ciecz ta może być natomiast wykorzystywana jako czynnik uwadniający zboże, przygotowywane do fermentacji alkoholowej, przyczyniając się do wzrostu dobowe­go uzysku alkoholu i poprawy paszowej wartości wywaru zbożowego (wzrost zawartości białka).

Świeżą serwatkę w ilości 250-300 dm 3 w odniesieniu do jednorazowo rozparowywa-nych, każdych 100 kg zboża, wpompowuje się do parnika i po doprowadzeniu jej do wrze­nia, nie dopuszczając do przerwania wrzenia sypie się do parnika przeznaczoną na zacier porcję zboża. Ponieważ słodki zacier zbożowo-serwatkowy powinien zawierać do 17°Blg ekstraktu, a serwatka, w odróżnieniu od wody, którą zastępuje, wnosi do środowiska określoną ilość suchej substancji, ilość zboża zużywanego na sporządzenie jednego zacieru będzie o około 9 - 1 1 % (ok. 1 00 kg) mniejsza niż przy sporządzaniu zacierów zbożowych bez serwatki.

Parowanie prowadzi się w sposób konwencjonalny. Konieczna jest natomiast korekta kwasowości zacierów (do p i l około 5,2 5,5):

- przy stosowaniu serwatki kwasowej - wapnem palonym lub hydratyzowanym, - przy stosowaniu serwatki podpuszczkowej rozcieńczonym kwasem siarkowym. Zaciery szczepi się równymi objętościami, oddzielnie hodowanych drożdży Saccharomy­

ces cerevisiae (najkorzystniej szczep B-4) i Kluyveromyces fragilis. Fermentacja powinna trwać około 3 doby, w temperaturze nie przekraczającej 34UC. W tym czasie przetworzeniu na alkohol ulega około 70% laktozy, zawartej w zacierze. Zacier odfermentowany powinien wykazywać zawartość ekstraktu nie większą niż 2,5°Blg, a pH nie niższe niż 4,4.

Z 1000 dm 3 serwatki w warunkach gorzelni rolniczej można uzyskać, w zależności od zawartości w niej laktozy, od 8,5 do 21 dm 3 spirytusu.

Ekstrakt pozorny odfermentowanego, mieszanego zacieru zbozowoserwatkowego nie powinien być większy niz 2,5"Rlg, a pH nie mniejsze niz 4,4.

Wywar z proponowanej technologii cechuje się większą wartością paszową niz wywar zbożowy i może być skarmiany zwierzętami gospodarskimi.

Warto podkreślić, że przy obowiązujących w Polsce cenach na spirytus wytwarzany w gorzelniach rolniczych przerób serwatki jako monosurowca jest nieopłacalny.

120

8.4. PRODUKCJA SPIRYTUSU Z SUROWCÓW ZAWIERAJĄCYCH ALKOHOL

W rozdziale 3.6 charakteryzując tę grupę s u r o w c ó w podano również generalne zasady wydzielania z n ich a lkoholu. Bywają jednak okol iczności, w których z e k o n o m i c z n e g o p u n k t u widzenia c e l o w e jest zrezygnowanie z odzyskania a lkoholu zawartego w przeznaczo­nym do przerobu s u r o w c u , natomiast przetworzeniu na alkohol należy poddać zawarte w nim w ę g l o w o d a n y . Dotyczy to na przykład k o n s e r w o w a n y c h d w u t l e n k i e m siarki moszczów o w o c o w y c h , które na skutek b ł ę d ó w technologicznych p o p e ł n i o n y c h w procesie utrwalania i ( lub) przechowywania zafermentowaly. Zawartość a lkoholu w takim s u r o w c u może w y n o s i ć do 2-3%, c u k r ó w do 10%, a d w u t l e n k u siarki ok. 1 0 0 0 mg w 1 d m 3 . Destylując taką ciecz uzyskano by odpowiednią do zawartości w s u r o w c u ilość a l k o h o l u , obciążonego jednak silnie d w u t l e n k i e m siarki, o więc nadającego się wyłącznie do c e l ó w technicznych.

Korzystniej będzie zatem przeprowadzić w parniku, przy całkowic ie o t w a r t y m o d p o w i e t r z ­niku, w temperaturze wrzenia, około półgodzinną pasteryzację moszczu, w czasie której w p r a w d z i e u lotni się a lkohol , ale również usunięte zostanie p o n a d 9 0 % k o n s e r w a n t u . Stworzone zostaną więc warunki do przetworzenia na a lkohol c u k r ó w i uzyskania dobrego s u r o w e g o spirytusu o w o c o w e g o .

Fermentację spasteryzowanego moszczu prowadzić należy w sposób analogiczny jak zacierów z jabłek (patrz rozdział 8.3.3.). Kierowaną do fermentacj i ciecz, a co najmniej podłoże h o d o wla n e dla drożdży, trzeba koniecznie zasilić pożywkami azotową i fosforową, w e d ł u g zaleceń p o d a n y c h przy opisie przerobu jabłek lub w p r o w a d z a j ą c do chłodzonej po pasteryzacji w kadzi zaciernej cieczy fosforan a m o n o w y w d a w c e ok. 0,5 kg na każde 1000 d m 3 . W czasie fermentacji zacieru w zasadzie p o z b a w i o n e g o części stałych c e l o w e jest okresowe jego mieszanie. Zalecenie to można zrealizować uruchamiając mieszadło co kilka godzin nn 5-10 minut k i l ) z taką samą częstotl iwością p r z e p o m p o w y w a ć ciecz z d o l n e j do górnej części kadzi fermentacyjnej (zasysanie króćcem s p u s t o w y m i p o w r o t n e w p o m p o w y -wanie przez otwarty właz rurą, wprowadzoną pod powierzchnię p ł y n u ) .

Wywar z przerobu moszczów cechuje się bardzo małą wartością paszową i praktycznie nie znajduje zastosowania w żywieniu zwierząt. Po si lnym z w a p n o w a n i u może być w y w o ż o n y na uprawne pola.

W gorzelniach dysponujących o d p o w i e d n i m i warunkami c e l o w e jest mieszanie odsiarko-w a n y c h moszczów z zacierami z s u r o w c ó w skrobiowych w stosunku 1:1, a co najmniej 2:1 i łączne ich fermentowanie.

Treść całego rozdziału 8 poświęcono przedstawieniu propozycj i t e c h n o l o g i c z n y c h , umożl iwia jących otrzymywanie spirytusu z s u r o w c ó w klasycznych, a także n i e k o n w e n c j o ­nalnych, s t o s u n k o w o często k ierowanych z różnych w z g l ę d ó w do polsk ich gorzelni rolniczych. Lista tych ostatnich jest dalece niepełna i obejmuje tylko te, z których przetwarzaniem autor miał bezpośredni kontakt.

W okresach n iedoboru na rynku krajowym ziemniaków i zbóż gorzelnie poszukują nieraz wręcz egzotycznych s u r o w c ó w , których dotychczas w kraju nie przetwarzano ( n p . w 1 9 9 3 r. soczewica). Decyzja o podjęciu produkcj i spirytusu z takich nieznanych s u r o w c ó w p o w i n n a być poprzedzona laboratoryjną, specjalistyczną oceną ich składu chemicznego i przydatności dla przemysłu gorzelniczego, określoną na podstawie p r ó b n e g o , przeprowadzonego w skali mikrotechnicznej przerobu. Badania takie w y k o n u j e Instytut B iotechnologi i Przemysłu Rolno-Spożywczego i jego agenda terenowa w Bydgoszczy, wyspecja l izowana w proble­matyce gorzelniczej.

W rozdziałach 3 i 8 zawarto między innymi informacje na temat możl iwej do uzyskania wydajności z poszczególnych, omawianych w tych rozdziałach s u r o w c ó w . Dane te, poszerzone i uporządkowane w e d ł u g kolejności alfabetycznej nazw s u r o w c ó w przedstawio­no w tabeli 6.

16 - Skłócony kurs gorzelnictwa rolniczego - Bogdan Lączyński 121

T A B E L A 6 . P r a k t y c z n e w y d a j n o ś c i s p i r y t u s u u z y s k i w a n e w g o r z e l n i a c h r o l n i c z y c h

w w y n i k u p r z e r o b u r ó ż n y c h s u r o w c ó w

Nazwa surowca

Buraki cukrowe

Buraki ćwikłowe

Buraki Poly-Past

Cebula

Chrzan Cykoria świeża

Cykoria suszona

Dynia

Fasola

Groch

Hydro!

Jabłka

Jęczmień Kasztany

Kompoty Kukurydza

Łubin

Marchew

Marmolady

Melasa

Wydajność spirytusu

[ d m 7 1 0 0 k g ]

7.0-9.0

do 4.0

4.5-8.0

do 5.2

do 9.0

6,0-11.0

do 30,0

doa.o 20,0-24.0

19.0-24.0

do 38,0

3.5-6.0

31.0-34,0

do 27.0 5.0-9.0

36.0-40.0

3.5-5,0

do 3.5

20,0-30.0

do 31.0

Nazwa surowca

Owies

Peiuszka

Pieczywo czerstwe

Płatki ziemniaczane

Proso

Pszenica

Ryż Serwatka"'

Soja

Sorgo

Susz ziemniaczany

Szlamy krochmalnicze

Śliwki

Tapioka Topinambur

Wyka

Wytłoki jabłkowe

Ziemniaki

Zyto

*» ze 100 dm 3

Wydajność spirytusu

[ d m 3 / 1 0 0 k g ]

ok. 24,0

20,0-24.0

15,0-37.7

35,0-37.0

36.0-40,0

34.0-39.0

35,0-45.0

1.0 2.5

ok. 12.0

ok. 40.0

28,0-33.0

15.0-30,0

4.5-6.0

2 5 . 0 - > 40.0 7,0-9.0

16.0-24.0

5.0-9.0

8.0-12.0

31.0-37,0

Jakość spirytusu surowego zależy w znacznym stopniu od surowca, z którego został wyprodukowany, stosowanej technologii, sposobu przechowywania i transportu. Na przykład przechowywanie w naczyniach zestali nieszlachetnej o ścianach w znacznym stopniu skorodowa­nych (zardzewiałych) powoduje przyrost w spirytusie zawartości aldehydów, a używanie do transportu naczyń uprzednio wykorzystywanych do przewożenia innych cieczy może powodo­wać jednocześnie zmianę cech sensorycznych i chemicznych surówki. Mogą one ulec obniżeniu poza próg określony Polską Normą PN-90/A-79523, według której spirytus surowy powinien spełniać wymagania przedstawione w tabeli 7.

Spodziewać się należy, że w związku z planowanym przystąpieniem Polski do wspólnego rynku europejskiego wymagania te ulegną zaostrzeniu i rozszerzeniu o parametry dotychczas nie limitowane, jak np. akroleina, której zawartość w niektórych spirytusach, głównie owocowych, znacznie pogarsza jakość produktu.

9. GOSPODARKA WODNO-ŚCIEKOWA

W rozdziale 4.5 podano orientacyjne zapotrzebowanie gorzelni na wodę. Część jej po wykorzystaniu w procesie produkcyjnym opuszcza zakład w postaci ścieków. Ich ilość i obciążenie zależą głównie od jakości przetwarzanego surowca i zmieniają się wielokrotnie każdego dnia. Średnie, dobowe obciążenie ścieków gorzelniczych jest jednak na tyle duże, że nie upoważnia do kierowania ich do środowiska, bez uprzedniego oczyszczenia.

Wysoki koszt poboru wody przez gorzelnie i niedopuszczalność odprowadzania nie oczyszczonych ścieków do otwartych zbiorników wodnych wskazuje na celowość organizo­wania przy gorzelniach dwóch odrębnych obiegów wody: jednego wyposażonego w chłod­nicę rozpryskowo-wieżową do schładzania wód chłodniczych, drugiego do zawracania przez osadniki wód splawiakowo-płuczkowych. Wody chłodnicze po oziębieniu mogą być wielokrotnie używane do tego samego celu, co znacznie poprawia ich wykorzystanie na

122

skutek stałego zmniejszania się zawartości w nich substancji mineralnych, a zatem obniżania ich twardości. Wody płuczkowe mogą być po osadnikach pompowane na poletka filtracyjne, na których zostają doczyszczone do stanu upoważniającego do ponownego wprowadzania ich do ciągu transportowo-myjącego. Zastosowanie systemu zawracania wód może znacznie zredukować zapotrzebowanie gorzelni na wodę świeżą i zmniejszyć ilości ścieków właściwych do poziomu, umożliwiającego wykorzystanie ich do użyźniania pobliskich pól.

Ścieki z gorzelni rolniczych nie zawierają substancji toksycznych i przy właściwym funkcjonowaniu poszczególnych ciągów technologicznych charakterem, składem fizycznym i chemicznym mogą być utożsamiane z wodami pochodzenia burzowego. Niecelowe jest więc organizowanie dla ich oczyszczania kosztownych i rozbudowanych oczyszczalni. Konieczne jest natomiast gospodarowanie wodą i ściekami w sposób racjonalny, umożliwia­jący wielokrotne wykorzystywanie ich w procesie produkcji a ostatecznie do nawożenia.

W Niemczech, gdzie gorzelnictwo rolnicze bazuje na surowcach takich samych jak polskie i stosuje podobne urządzenia i technologię, ścieki charakteryzuje się wskaźnikiem SE,

['abela 7. Charakterystyka surowych spirytusów

Cechy

l'i>'!vmLV.ys[o.ść

Htirwst

Zapach

Smak

M o c w temp, 20"C, % o b j , nic mniej n iż

/ a w a i l o ś r a ldehydów w |>i/el ir/cuiu n:i ;iK1«•

|iyd o c t o w y w 1 d i n 1 spirytusu I U 0 % , J J , n i c wię­

cej nu

Zawartość kwasów w pizel iczei i iu na kwas oc­

towy w 1 d n i 1 spiiylu.su 1 0 0 % . [»„ nic więcej niż

Zawartość Fuzli w przeliczeniu na mieszaninę

a l k o h o l u izoamylnwci-o i izóbulytowcgO

-«v 1 d m ' spirytus u 100%, !'. nie więcej niż

Zawartość a l k o h o l u mety lowego w przeliczeniu

na spirylUK ! ( ) ( )%. g/100 c m ' , nie wicecj niż

/.awai lość e y i a n o w o ł l o i u v. t d n i 3 spirytusu

100%, ;•„. nie więcej niż

Pozostałość po o d p a r o w a n i u w i d m ' spirytusu

100%, i'., nic więcej nr/

W y m a g a n i a

Spirytus

s u r o w y

melasowy

M

spirytus

s u r o w y

z b o ż o w y

Z

spirytus

s u n iv j

z iemniaczany

K

spirytus

s u r o w y

R

spirytus

surowc­

o w o co w y

O

przezroczysty, bez osadu i zmętnienia: dopuszcza się mechaniczne

zanieczyszczenia, k t ó r e w świeżo pobranej próbce opadną w ciągu

2 li na d n o naczynia

bezbarwny, dopuszcza się odcień żół tawy l u b zie­

l o n k a w y

b e z b a r w n y , do­

puszcza się o d ­

cień ż ó ł t a w y

swoisty, charakterystyczny d l a zastosowanego s u r o w c a , bez wyczu­

walnych zapachów

swoisty, charakterystyczny dla zastosowanego s u r o w c a , bez w y c z u ­

walnych o b c y c h p o s m a k ó w

92,0

0,3

'M

nie nor­

malizuje siu

nie nor­

mal izuje Sie

KK

0.1

0.0K

3 . 5 l J

0.0H

8-8

OJ

0,08

HK

0,3

mc normal izu je :ii

nic normal izu je a'e

nic n o n i i a l i / u i -

0,08

65 lecz nic więcej

niż. 75

"ł.-0.

0,2

't,0

'..::

0,0I).V>

nic normal izu je się

' 1 y l k o tl i l i : .p i i \ lo ' i ł i surowego ZyłntCpO do p r o d u k c j i „ S i M l y l k o dla spirytusu surowego ś l iwkowego

oznaczającym „jednostki szkodliwości". Jednostki te wskazują krotność szkodliwości ścieku przemysłowego w stosunku do szkodliwości dobowego ścieku bytowego, produkowanego przez przeciętnego obywatela. Opracowano system obliczania tych wartości i stwierdzono, że przy produkcji 100 dm 3 surowego spirytusu zbożowego wskaźnik SE wynosi średnio 2,5, a przy produkcji spirytusu ziemniaczanego 9,0. Liczby te gwałtownie rosną w przypadku włączenia do puli ścieków choćby części wywaru. Za zrzucenie każdej jednostki SE w ciągu roku gorzelnia płaci 40 marek kary.

10. ENERGO- I MATERIAŁOCHŁONNOŚĆ PRODUK­CJI SPIRYTUSU

Ilość energii zużywanej na wyprodukowanie każdej jednostki spirytusu zależy od wielu czynników, wśród których podstawowe to: - wielkość dziennej produkcji, - stosowana technologia uwalniania skrobi z komórek roślinnych, - typ, wielkość i sprawność kotła parowego, - wartość energetyczna stosowanego paliwa, - sprawność i synchronizacja pracy poszczególnych urządzeń, - zakres i efektywność stosowanej izolacji termicznej urządzeń i rurociągów, - przygotowanie zawodowe pracowników i poziom obsługi urządzeń, - stopień mechanizacji i automatyzacji poszczególnych czynności technologicznych, - jakość przetwarzanego surowca a głównie zawartość w nim węglowodanów, - stosowane źródło enzymów (słód, preparaty enzymatyczne), - uzyskiwana wydajność spirytusu z przetworzonych węglowodanów.

Głównymi nośnikami energii, stosowanymi w polskim gorzelnictwie rolniczym są węgiel kamienny i energia elektryczna. Na wytworzenie każdego 1000 dm 3 surowego spirytusu zużywa się od 720 do 1300 kg P U " i od 1 20 do 200 kWh energii elektrycznej.

W gorzelniach o zbliżonym standardzie technicznym, przetwarzających technologią konwencjonalną zboże kosztem 1084 kg PU na 1000 dm 3 spirytusu można obniżyć zużycie paliwa o ponad 30% wprowadzając proste usprawnienia techniczne, a mianowicie: izolację termiczną dolnej części parnika, izolację dolnej części aparatu odpędowego, zastąpienie wody zimnej do rozpławiania ziarna w parniku wodą z deflegmatora i nie sączonym wywarem i podnosząc koncentrację zacierów, a tym samym alkoholu w zacierze odfermentowanym, z 8% do ponad 10%.

Wprowadzenie takich usprawnień daje dodatkowo oszczędność wody, co oznacza skrócenie czasu pracy pomp, a zatem zmniejszenie zużycia energii elektrycznej.

W przypadku przetwarzania ziemniaków osiąga się oszczędność około 1 9% PU wprowa­dzając system tzw. przyśpieszonego zacierania, częściowej izolacji parnika i aparatu destylacyjnego. O około 30% spada zapotrzebowanie na energię cieplną przy zastąpieniu termicznej obróbki zbóż w parniku mechanicznym ich rozdrabnianiem. Ten sam zabieg zastosowany przy przerobie ziemniaków pozwala oszczędzić około 18% energii cieplnej.

W wielu przypadkach istnieje możliwość kojarzenia wymienionych usprawnień, prowa­dzących do obniżenia kosztów produkcji spirytusu, a tym samym dalszej poprawy ekonomiki funkcjonowania gorzelni.

Rodzaj przetwarzanego w gorzelni surowca i jego stan zdrowotny w znacznym stopniu determinują zapotrzebowanie na materiały pomocnicze. I tak np. przy przetwarzaniu surowca o pH poniżej 5,2 celowe jest dodanie do zacieranej masy wapna hydratyzowanego, zaś przy przetwarzaniu surowca o pH powyżej 5,6 - obniżenie tej wartości do około 5,4 kwasem siarkowym.

PU - skrót terminu „paliwo umowne". \\. paliwo o wartości kalorycznej 7000 Kcal/kg.

124

Na podstawie raportów zbieranych w poprzednich latach ze wszystkich gorzelni można przyjąć, że średnie zapotrzebowanie na materiały pomocnicze zużywane przy produkcj i 1 0 0 0 d m 3 spirytusu w y n o s i : - stężony kwas siarkowy 1,0 kg, - superfosfat 1,2 kg, - siarczan amonowy'1 1,2 kg, - formalina"' 3,0 kg, - wapno chlorowane 3,0 kg.

D o d a t k o w o na każdą kampanię gorzelnia powinna zaopatrzyć się w następujące środki chemiczne, niezbędne do międzyoperacyjnej kontrol i procesu technologicznego: - 0,1 n roztwór jodu w jodku potasu 1 dm3, - 0,1 n roztwór wodorotlenku sodowego 1 dm3,

błękit metylenowy 1:10 000 7 00 cm1, - papierki lakmusowe obojętno 2 paczki, - papierki do pomiaru pH

n ?akrosio: 1-10 3 opakowania. 3,0-5,0 3 opakowania. 4,8-6,0 3 opakowania.

- skrobia rozpuszczalna 20 opakowań, - kreda w kawałkach 2 kg, - 0,1 n roztwór kwasu siprkowouo 2 dm 3 .

Źródłem energii cieplnej w gorzelniach rolniczych jest przede wszystkim para w o d n a , wytwarzana w kol iach p a r o w y c h . Istnieją różne typy k o t ł ó w p a r o w y c h , a każdy z nich cechuje inny współczynnik wykorzystania ciepła pal iwa, k tórym kocioł jest ogrzewany. Kotły w y s o k o s p r a w n o opalano muszq być w ę g l o m wyższych g a t u n k ó w lub p a l i w o m ciekłym i zasilane specjalnie uzdatnianej wodą. Najprostsze są kotły p l o m i e n i c o w e . Sprawność ich w y n o s i o k o ł o 60%, a często nawet poniżej 50%. Jednak to właśnie kot ły stanowią wyposażenie zdecydowanej większości polskich gorzelni rolniczych ze w z g l ę d u na prostotę b u d o w y i obsługi , dużą pojemność cieplną, łatwość oczyszczania z kamienia, małą wrażl iwość na zasilanie wodą miernej jakości (o twardości do 1 0" niem.) i opalanie w ę g l e m gorszego g a t u n k u .

Z każdego 1 m2 powierzchni ogrzewalnej kotła p l o m i e n i c o w e g o uzyskuje się w ciągu godziny 2 0 - 2 5 kg pary. Ciśnienie jej p o w i n n o być o około 4 atn wyższe niż najwyższe ciśnienie pary stosowanej w procesie produkcyjnym. Na wytworzenie 1000 d m 3 spirytusu surowego ziemniaczanego, przy stosowaniu technologi i konwencjonalne j zużywa się 5 5 0 - 6 0 0 kg a spirytusu zbożowego 6 0 0 - 6 3 0 kg pary.

Pracochłonność produkcj i spirytusu w polskim przemyśle jest wysoka i bardzo zróżnico­wana. Praktyczny brak automatyzacji procesów j e d n o s t k o w y c h i bardzo niski stopień mechanizacji prac w gorzelniach decydują, iż na wytworzenie 1 0 0 0 d m 3 s u r o w e g o spirytusu /używa się przeciętnie o k o ł o 45 roboczogodzin.

1 1 . KONTROLA PRODUKCJI

Każdy surowiec k ierowany do gorzelni p o w i n i e n być scharakteryzowany p o d w z g l ę d e m przydatności do produkcj i spirytusu. Charakterystyka p o w i n n a obejmować przede wszyst­k i m zawartość w ę g l o w o d a n ó w podlegających fermentacji bezpośrednio i skrobi lub

eślać, na podstawie przeprowadzonych prób laboratoryjnych, możl iwą do uzyskania w warunkach przemysłowych wydajność spirytusu. W odniesieniu do pospol i tych p ł o d ó w

Siarczan amonowy i superfosfat mogą być ?astąpione 1,5 kg fosforanu amonowego. W przypadku posługiwania sir: preparatami enzymatycznymi zamiast slodrun zapotrzebowali formalinę zmniejsza sio do około 1 kg

i 25

TABELA 8 . Pożądane w y p o s a ż e n i e l a b o r a t o r i u m g o r z e l n i c z e g o

Przedmiot

Cedzidło Delbriicka

Woreczki płócienne do cedzideł

Kwasomierz Delbriicka

Pipeta Mohra na 20 c m 1

Pipeta miarowa na 20 cm 3

Parownica porcelanowa o średnicy 7-10 cm Cylinder miarowy na 100 cm 3

Cylinder miarowy na 250 cm 3

Cylinder miarowy na 500 cm 3

Cylinder miarowy na 2 d m 3

Kolba miarowa na 100 c m 3

Kolba stożkowa na 250 c m 3

Kolba stożkowa lub okrągła z dnem płaskim

na 2 dm 3

Probówki o pojemności ok. 20 c m 3

Statyw do probówek

Zlewka o pojemności 2 5 0 c m 3

Lejek szklany o średnicy ok. 10 cm

Pręciki szklane Zestaw do deslyluc|i szklany lub metalowy

(aparat Salerona)

Grzałka spirytusowa lub płytka elektr.

Lejek metalowy

Trójnóg Wąz g u m o w y o średnicy wewnętrznej równej

średnicy nóżek łojków

Ilość

5 s z t .

10 szt.

1 szt.

3 szt.

3 szt.

5 szt.

5 szt.

4 szt.

3 szt.

2 szt.

5 szt.

4 szt.

3 szt.

30 szt.

3 szt.

5 szt.

10 szt.

10 szt.

1 szt.

2 szt.

1 szt.

2 szt.

1 mb.

Przedmiot

Ściskacze do węża

Korki do probówek

Sito o średnicy ok. 20 cm i boku oczek 1 mm

Siatka azbestowa (laboratoryjna)

Pen seta

Wata

Bibuła

Szczotki do mycia szklą

Wieszak do suszenia szkła

Mikroskop powiększajqcy 5 0 - 1 0 0 i 4 0 0 - 6 0 0 razy

Szkiełka podsiawkowe do mikroskopu

Szkiełka nakrywkowe do mikroskopu

Lampa oświetlająca do mikroskopu Termocukromierz 0-5"

Termocukromierz 5-15"

Termocukromierz 15-25"

Cukromierz 0-50*

Alkoholomierz 0-5" Alkoholomierz do spirytusu Termometr o zakresie 0-100"C

Termometr laskowy w oprawie ( d o k o p c ó w )

o zakresie -1 0-+50' C

Termometr kolankowy o zakresie 0 -100'C Waga techniczna o nośności 1000 g Komplet odważników (to wagi technicznej

i lość

6 szt.

30 szt-1 szt.

4 szt. 3 szt.

200 g

10 ark.

3 szt.

1 szt.

1 szt,

50 szt.

100 szt.

1 szt.

3 szt.

3 szt.

3 szt. 2 szt

3 szt

3 szt.

5 szt.

4 szt.

5 szt.

1 szt.. 1 szt.

rolnych jak zboże i ziemniaki na podstawie wyników oznaczenia węglowodanów można bezbłędnie zaplanować proces technologiczny, tj. wielkość szarży surowca na jeden zacier, sposób wstępnej obróbki termicznej, ewentualną korektę kwasowości, potrzebną dawkę słodu lub preparatów enzymatycznych na każdy zacier, sposób i czas fermentacji i przewi­dzieć uzysk spirytusu. W przypadku surowców niekonwencjonalnych charakterystyka powinna być wykonana w laboratorium specjalistycznym metodą biologiczną. Usługi w tym zakresie świadczą laboratoria Instytutu Biotechnologii Przemyślu Rolno-Spożywczego w Warszawie i w Bydgoszczy.

Technologiczna wartość ziemniaków określana jest w każdej gorzelni metodą hydrostaty­czną, uzupełnioną oceną wizualną stopnia zanieczyszczenia i zdrowotności bulw. Również w gorzelni powinno się określać przydatność zboża do produkcji słodu i wyznaczać optymalny czas moczenia (jo przed rozpoczęciem procesu roszczenia.

Dysponując charakterystyką surowca i ustaliwszy sposób przerobu, procesem technologi­cznym sterować należy na podstawie wyników kontroli międzyoperacyjnej. Jej wykonywa­nie umożliwia istnienie w każdej gorzelni niewielkiego, podręcznego laboratorium. Typowe wyposażenie gorzelniczego laboratorium kontrolnego stanowią przedmioty wymienione w tabeli 8.

Dodatkowo w laboratorium znajdować się muszą środki chemiczne wymienione w roz­dziale 10.

Szkło laboratoryjne, służące do odmierzania płynów skalowane może być według objętości płynu nalanego lub wylanego. Kolby miarowe skalowane są na wlew, natomiast pipety i biureiy na wylew. Naczynia te wskazują prawidłowo tylko w temperaturze, w której były cechowane. Według norm polskich temperatura ta wynosi 20 , ,C. Cylindry miarowe ze względu na dużą powierzchnię menisku dają mniejszą dokładność pomiaru niż pipety i biurety. Naczyń skalowanych nic należy ogrzewać ponieważ mogą ulec odkształceniu i zmienić swojąjDOjemność.

126

Niektóre naczynia mogą być ogrzewane bezprzeponowo p ł o m i e n i e m lub grzałką elektrycz­ną. Są to porcelanowe parownice, zlewki, kolby okrągłe z płaskim d n e m , ko lby s t o ż k o w e i p r o b ó w k i . Zewnętrzna powierzchnia naczyń ogrzewanych b e z p r z e p o n o w o p o w i n n a być sucha - w przeciwnym razie naczynie pęknie.

Szkło laboratoryjne musi być utrzymywane w czystości, decydującej o w i a r y g o d n o ś c i w y n i k ó w p o m i a r ó w , uzyskiwanych z jego zastosowaniem. M y c i e p o w i n n o b y ć d o k o n y w a n e bezpośrednio po użyciu wodą ciepłą z detergentem. W niektórych przypadkach konieczne jest uciekanie się do mycia z zastosowaniem k w a s ó w a nawet mieszaniny k w a s ó w .

Zanieczyszczenia z jakimi spotykamy się w gorzelnictwie są w zasadzie ł a t w o usuwalne za pomocą szczotek. Po umyciu szkło laboratoryjne musi być ki lkakrotnie w y p ł u k a n e czystą wodą i w k o ń c u przemyte wodą destylowaną (może b y ć skroplona para k o t ł o w a ) . Czysty sprzęt laboratoryjny p o w i n i e n być przechowywany wyłącznie w przeznaczonym dla niego miejscu po uprzednim wysuszeniu na ściennym wieszaku. Miejsce to p o w i n n o chronić przed kurzem i wi lgocią.

Wyniki p o m i a r ó w laboratoryjnych i obliczenia na n ich oparte p o w i n n y być n o t o w a n e wyłącznie w przeznaczonym do tego celu zeszycie. D o k o n y w a n i e zapisów na luźnych kartkach najczęściej prowadzi do zagubienia obliczeń i z reguły uniemożl iwia zestawienie ze sobą w y n i k ó w różnych p o m i a r ó w .

11.1. OZNACZANIE SKROBIOWOŚCI ZIEMNIAKÓW

W rozdziale 3 . 1 . traktującym o ziemniakach podano, że zakłada się, iż n ioskrobiowe składniki sucł ie j masy z iemniaków stanowią 5,75% ich masy. Ponieważ w e d ł u g założeń jest to liczba względnie stała, zaś skrobia jest 1,65 razy cięższa od w o d y , zmiany w wartości skrobiowej z iemniaków wyraźnie odbijają się na ich ciężarze w ł a ś c i w y m . Można zatem na podstawie ciężaru w ł a ś c i w e g o z iemniaków w n i o s k o w a ć o or ientacyjnej zawartości w nich skrobi i w ę g l o w o d a n ó w fermentujących, których masa w ł a ś c i w a praktycznie nie odbiega od masy właśc iwej skrobi. Dysponując tabelami, określającymi współzależność między masą właściwą z iemniaków i ich wartością skrobiową, oznaczyć ją można posługując się dowolną wagą szalkową i operując dowolną masą z iemniaków. W praktyce stosuje się jednak w a g i t y p u Reimanna, z m o d y f i k o w a n e przez Parowa. Cechują się one t y m , że po ustawieniu przesuwafnego ciężarka na jednym z ramion wagi odważyć można dokładnie 5 kg

ui iaków. Po zanurzeniu odważki w wodzie i z r ó w n o w a ż e n i u ramion w a g i ciężarkiem przosuwalnym na drugim ramieniu na skali, w miejscu jogo ustawienia odczytuje się wartość skrobiowa bndanoj próbki ziemniaków,

Oznaczanie skrobiowości ziemniaków za pomoc;] t y p o w e j w n g i skrobiowej poprzedzone p o w i n n o być jej oględzinami, których wynik wskazywać musi, że:

- waga jest zalegalizowana przez Urząd Jakości i M i a i , - do zbiornika w a g i do przelewu wlana jest woda o masie właśc iwej 1,0 i temperaturze

17,5"C, a waga jest ustawiona dokładnie p i o n o w o , - stan r ó w n o w a g i w a g a osiąga samorzutnie po każdym umyślnym je j w y c h y l e n i u ,

robocza powierzchnia pryzmatów, panewek i osłonek jest w y p o l e r o w a n a , a krawędzie pryzmatów stykają się z panewkami w jednej linii prostej na całej długości panewek,

kosze na ziemniaki zawieszone są wyłącznie na c ienkich łańcuszkach s t a l o w y c h , naczynie na w o d ę jest szczelne (nie przecieka).

Skontro lować należy również rzetelność wskazali w a g i . W t y m celu po ustawieniu o b u p izesuwalnych ciężarków w położeniu zerowym i po z r ó w n o w a ż e n i u w a g i ciężarkami regulacyjnymi, w koszu nad poziomem w o d y umieszcza się czysty i suchy legal izowany odważnik 5 kg. Po ustawieniu przesuwalnego, dużego ciężarka na w y c i ę c i u oznaczonym znakiem 5 kg w a g ę o d b l o k o w u j e się. Jeśli ramiona wagi nie r ó w n o w a ż ą się w a g a musi być zgłoszona do naprawy i p o n o w n e j legalizacji. Jeśli natomiast następuje zrównoważenie

127

ramion sprawdzić trzeba rzetelność skali skrobiowej. W tym celu przy zanurzonym w wodzie koszu dolnym do górnego wkłada się kolejno odważniki o masie:

3 0 0 y - 3 5 0 g - 4 0 0 y - 440 g - 4 7 0 y . Spowodowane tymi odważnikami wychylenia wagi powinny być równoważone po

ustawieniu ciężarka przesuwanego wzdłuż skali skrobiowej na pozycjach oznaczonych wartościami:

10,5% - 13,0% - 1 5,4% - 17,5% - 19,0%. Jeśli zrównoważenie choćby w jednym punkcie kontrolnym nie nastąpiło waga nie może

być stosowana do kontroli surowca. Na wadze sprawdzonej z wynikiem pozytywnym oznaczać należy skrobiowość ziem­

niaków, kierując się następującymi zasadami: - w górnym koszu odważyć 5,05 kg ziemniaków dokładnie umytych i osaczonych z wody; - ziemniaki przesypać do kosza dolnego i bulwy (ewentualnie) pływające przekroić na

dwie części; kilkakrotnie potrząsnąć koszem zanurzonym w wodzie, w celu usunięcia powietrza z powierzchni ziemniaków;

- ciężarek z pozycji 5,05 kg przesunąć na kreskę oznaczoną cyfrą 290; - przesuwając ciężarek mały na belce mniejszej doprowadzić do zrównoważenia wagi;

liczba, na której ustawiono mały ciężarek dla zrównoważenia wagi oznacza skrobiowość badanej próbki.

Oznaczając wartość skrobiową ziemniaków zmarzniętych należy najpierw rozmrozić je na tyle, aby zanurzone w wodzie nie pokrywały się warstewką lodu. Dalej postępuje się tak, jak z ziemniakami zdrowymi i rejestruje taką skrobiowość, jaką odczytano na belce wagi. Również, jeśli oznacza się skrobiowość ziemniaków, z których po odtajeniu wyciekła część soku komórkowego, rejestrować należy wartość wskazaną przez wagę. Będzie ona większa, nieraz bardzo znacznie, od oznaczonej przed zmarznięciem i odtajeniem tych samych ziemniaków, ponieważ w wyniku odcieku soku zmniejsza się ilość wody w bulwach a zatem i ich masa. Nie zmieniona ilość skrobi w poszczególnych bulwach stanowi więc w stosunku do pomniejszonej masy ogófnej ziemniaków wartość większą. Waga skrobiowa wyskalowa-na jest w temperaturze 17,5aC i w takiej temperaturze całego układu pomiarowego powinny być w zasadzie prowadzone wszystkie pomiary. Ponieważ temperaturę taką trudno jest utrzymać pomiar można wykonywać w temperaturze otoczenia, najłatwiejszej w danych warunkach do ustalenia, a odczyty korygować, posługując się tabelą 9.

TABELA 9. P o p r a w k i na t e m p e r a t u r ę w o d y przy pomiarze skrobiowości z i e m n i a k ó w

Temperatura wody

ra 7

a 9

10

11 12

13

14

Poprawka [% skrobi]

) 0 r 2 7

)0,26

+ 0,25

+ 0,23

+ 0,20

+ 0,17

+ 0.15

10.12

Temperatura wody [ C ]

15

16

17

18

19

2 0

21

Poprawka

[% skrobi)

10,09

-10,06

t0.02

- 0.02

0.06

-0.08

-0.12

Rzetelność oznaczenia skrobiowości ziemniaków opisaną metodą zależy w znacznym stopniu od ciężaru właściwego wody, znajdującej się w zbiorniku wagi: areometr Ballinga o skali 0-5,0°, zanurzony w wodzie powinien wskazywać dokładnie 0. Jeśli wynik pomiaru jest inny, liczbę odczytaną na areometrze Ballinga, po uwzględnieniu poprawki na tempera­turę pomiaru, należy dodać do wartości skrobiowej odczytanej na skali wagi. Wielkość poprawek odczytów na areometrze Ballinga, wynikających z dokonania pomiaru w tempera­turze innej niż 20"C podano w tabeli 10.

128

TABELA 10. P o p r a w k i d o w s k a z a ń a r o o m o t r u Bal l inga

Temperatura wntly

["C|

10

11

12

13

H

15

Poprawki

["HUłl

-0,31 -0.29

•0.27

-0.25

-0.23

-0.20

Temperatura w o d y [-C]

1G

17

18

19

20

21

Poprawki

("Blo]

- 0 . 1 7

- 0 . 1 3

- 0 , 0 9

- 0 , 0 5

0

+0,05

11.2. OZNACZANIE PRZYDATNOŚCI TECHNOLOGICZNEJ ZBÓŻ I SUROWCÓW NIEKONWENCJONALNYCH

Wyposażenie przyzakładowego laboratorium przeciętnej gorzelni rolniczej nie stwarza możl iwości określania potencjalnej wydajności a lkoholu z s u r o w c ó w n i e k o n w e n c j o n a l n y c h i zbóż. Badania te wykonują laboratoria specjalistyczne, stosując opracowaną w byłym Centralnym Laboratorium Przemyślu Rolnego metodykę: s u r o w c e skrobiowe po hydrolizie kwasowej , prowadzonej w autoklawie, przy podwyższonym ciśnieniu, fermentuje się w znormal izowanych warunkach drożdżami używanymi w produkcj i przemysłowej. Po oddesty lowaniu a lkoholu z odfermentowanych prób obl icza się uzyskaną w w a r u n k a c h laboratoryjnych wydajność i odnosi ją do wydajności możl iwej do uzyskania w w a r u n k a c h przemysłowych, mnożąc wydajność laboratoryjną przez urealniający współczynnik. Ozna­czanie w y d a j n o ś c i spirytusu z s u r o w c ó w n ieskrobiowych jest mniej s k o m p l i k o w a n e , ale również w y m a g a dysponowania laboratorium wyposażonym lepiej niż gorzelnicze.

11.3. OCENA JAKOŚCI ZIARNA, PRZEZNACZONEGO DO PRODUK­CJI SŁODU

Jakość, czyli przydatność zboża do produkcj i s łodu, ocenia się na podstawie w y n i k ó w analizy mechanicznej i oznaczenia zdolności i energii k iełkowania ziarn. Oznaczenia te p o w i n n y być wykonane przed podjęciem decyzji o zakupie lub przyjęciu do gorzelni każdej partii ziarna.

Do analizy mechanicznej ze średniej próbki zboża odważa się 20 g ziarn, rozkłada je na ej powierzchni i rozdziela na następująco grupy:

n ciała obce, nie będące nasionami, b nasiona roślin innych niż zboże badane, «: ziarna celne badanego zboża, d - ziarna badanego zboża uszkodzono i połamane,

ziarna skiełkowane (porośnięto). Wielkość poszczególnych frakcji określa się w a g o w o z dokładnością do 10 m g . M n o z y w s z y w y n i k i przez 5 otrzymuje się procentową zawartość frakcji. Masa poszczególnych grup nie p o w i n n a przekraczać: grupa a - 1 %, grupa b - 2%, grupa d i e - 0,3% (łącznie). Siłę i energię ! ielkowania oznacza się metodą Schónfelda. Na k o ń c ó w k i 3 le jków o średnicy o k o ł o 1 2 cm naciąga się miękkie g u m o w e rurki o długości o k o ł o 10 c m . Na d o l n e części t y c h rurek nakłada się metalowo, laboratoryjne ściskacze. Lejki wykłada się wewnątrz krążkami laboratoryjnej bibuły o średnicy około 15 cm i wstawia do statywu. Bibułę w stożku lejka przekłuwa się

krotnie grubą igłą, po czym wsypuje się do każdego lejka około 2 0 0 ziarn z grupy c bgdanego ziarna i lejki napełnia pitną wodą o temperaturze p o k o j o w e j w takiej i lości, aby jej lustro z n a j d o w a ł o się około 2 mm nad powierzchnią zboża. Po u p ł y w i e 3 godz in zdejmując

' acz© z rurek g u m o w y c h spuszcza się z le jków w o d ę . Wystające nad poziom ziarna brzegi b ibuły zagina się do środka lejków, aby przykryć nimi ziarno, lejki przykrywa się jak imikolwfek

SI róććtny kurs gorzelnictwa Bogdan Łęczyński 1 29

płaskimi przedmiotami (np. talerzykami) w celu ograniczenia parowania wody i pozostawia w tym stanie przez 20 godzin. Po upływie tego czasu nakłada się ponownie ściskacze, zdejmuje przykrycia lejków i nalewa wody. Spuszcza się ją po 3-godzinnym moczeniu ziarn i podobnie jak po poprzednim spuszczeniu wody, przetrzymuje ziarna przez 20 godzin. Następnie zboże wysypuje się oddzielnie z każdego lejka na czystą powierzchnię i liczy ziarna skiełkowane. Ich ilość w stosunku do ogólnej ilości ziarn poddanych próbie, wyrażona w procentach stanowi energię kiełkowania. Musi ona wynosić ponad 80%. Ziarna nieskiełko-wane umieszcza się ponownie w lejkach, moczy przez następne 2 godziny i pozostawia bez wody na 46 godzin. Oblicza się następnie ilość ziarn skiełkowanych, które zsumowane z liczbą ziarn skiełkowanych poprzednio i wyrażone w procentach ilości ziarn pobranych do oznaczenia stanowią siłę, czyli zdolność kiełkowania zboża. Nie powinna być ona mniejsza niż 95%.

11.4. USTALANIE CZASU MOCZENIA ZBOŻA PRZEZNACZONEGO DO PRODUKCJI SŁODU

Wilgotność zboża magazynowanego waha się w granicach 12-15%. W celu wyprodukowania z takiego zboża słodu należy podnieść zawartość w nim wody do

39-42%. Czas nasiąkania ziarn zależny jest od wielu czynników, jak np. wyjściowa wilgotność zboża, stadium fizjologicznej dojrzałości, temperatura i skład chemiczny wody używanej do moczenia.

Ponieważ z ziarna nadmiernie uwilgoconego (przemoczonego) otrzymuje się słód o obniżonej wartości enzymatycznej, a z kolei niedostateczna zawartość wody w ziarnie poddawanym roszczeniu wydłuża i utrudnia ten proces, celowe jest dla każdej partii przeznaczonego na słód zboża ustalić czas, w jakim ziarno powinno być moczone w kadzi zalewnej w stosowanej w gorzelni wodzie.

Oznaczenie takie przeprowadza się następująco: do woreczka z ażurowej tkaniny lub siatki nylonowej naważa się 1000 g zboża. Woreczek zawiązuje się możliwie wysoko, aby po­zostawić miejsce na powiększanie się objętości ziarn w czasie moczenia. Woreczek zanurza się w naczyniu napełnionym wodą, stosowaną do moczenia ziarna przed słodowaniem i pozostawia na 10 15 godzin w lokalu slodowni. W tym czasie oblicza się, jaką masę powinna osiągnąć moczona próbka zboża, gdy zawartość w niej wody wzrośnie do 39 4 2 % . Jeśli np. odważono 1000 g zboża o wilgotności 1 5 % to znaczy, że użyto do badania 850 g suchej masy zboża. Po namoczeniu do pożądanej wilgotności ta ilość suchej masy stanowić ma od (100 - 39) = 6 1 % do (100 - 42) = 58% masy badanej próbki. A 2atem po

850-100 osiągnięciu wilgotności 39\i. próbka powinna ważyć: — 1400 <j, zaś po osiągnięciu

61 850-100

wilciolności 4 2 % - 1465 <i. 58

Po 10-1 5 godzinach moczenia woreczek należy wyjąć z wody, ziarno wysypać na sito i po 5 minutach odciekania wody nie wchłoniętej, zważyć. Jeśli masa próby nie zawiera się w granicach 1400 1465 g należy ziarno z powrotem wsypać do woreczka i poddać moczeniu przez następne 3 godziny. Po tym czasie ponownie zważyć próbę i moczenie 3-godzinne powtarzać aż do osiągnięcia pożądanej masy próby. Sumaryczny czas, liczony od momentu pierwszego zanurzenia próbki w wodzie do osiągnięcia przez nią założonej masy stanowi czas, jaki ziarno, reprezentowane przez tę próbkę, powinno przebywać w kadzi zalewnej (sumarycznie pod wodą i bez wody).

11.5. ANALIZA MECHANICZNA SŁODU ZBOŻOWEGO

Słód gorzelniczy cechuje się najwyższą wartością enzymatyczną wtedy, gdy huzar, czyli wystająca ponad ziarno część liścienia ma długość od 0,5 do 1,5 długości ziarna. W ramach

1 3 0

kontrol i pracy s l o d o w n i w dojrzałym słodzie należy więc oznaczyć p r o c e n t o w o liczbę ziarn o tak rozwiniętym huzarze, a regulując stopień namoczenia zboża przed s ł o d o w a n i e m , czas i temperaturę słodowania, dążąc do maksymalnego zwiększenia l iczby takich ziarn w słodzie używanym do zacierania.

Ziarna nie skiełkowane nie wnoszą do procesu technologicznego liczących się wartośc i enzymatycznych, podobnie jak nasiona c h w a s t ó w i zanieczyszczenia mineralne. Ziarna przerośnięte i o r o z w o j u nie osiągającym pożądanego p o z i o m u wykazują wartość e n ­zymatyczną mniejszą niż ziarna p r a w i d ł o w o wyrośnięte. Dlatego w analizie mechanicznej słodu są one traktowane oddzielnie.

Ocenę s ł o d u przeprowadza się następująco: z r o s t k o w n i pobiera się próbkę dojrzałego słodu o l iczebności 2 0 0 4 0 0 ziarn. Dla zapewnienia reprezentatywności próbki wybiera się l o s o w o na grzędzie dojrzałego słodu, w miejscu o d d a l o n y m od brzegu, powierzchnię o średnicy o k o ł o 1 f> cni i rozgarniając słód nn boki od o b w o d u wyznaczonego kola, pozostawia się „ k o p c z y k " s łodu, który w całości należy pobrać do badania. Postępowanie takie jest konieczne, ponieważ ziarna nie skiełkowane, spleśniałe i połamane zalegają na dnie grzędy i pobranie słodu c h w y t e m dłon i nie gwarantuje pobrania i tej frakcji.

Pobraną z grzędy próbkę rozkłada się na czystej powierzchni i rozdziela ziarna na następujące grupy: a ziarna normalnie skiełkowane, t j . o długości liścienia równej 0,5 1,5 długości ziarna, b ziarna o l iścieniu dłuższym niz 1,5 długości ziarna, c ziarna o l iścieniu krótszym niż 0,5 długości ziarna, d ziarna nie skiełkowane i p o ł ó w k i , e zanieczyszczenia. W dobrym słodzie masa poszczególnych grup, obliczona w procentach w a g o w y c h próby p o w i n n a wynosić: a nie mniej niż 6 5 % , d nie więcej niż 5 % , b nie więcej niż 1 0 % , e nie więcej niż 1 % . c nie więcej niż 2 5 % ,

11.6. KONTROLA ROZPAROWANIA SUROWCA P o d s t a w o w y m celem parowania s u r o w c ó w s k r o b i o w y c h jest zniszczenie ich struktury

k o m ó r k o w e j , a tym samym uwoln ienie skrobi i umożl iw ienie jej pełnego kontaktu z e n ­zymami, przekształcającymi ją w cukry podlegajćjce fermentacj i . Kontrolę stopnia roz-pnrowania wykonać można metodą makroskopową lub mikroskopową.

Posługując się metodą makroskopową uchyla się lekko zawór s p u s t o w y parnika, w którym znajduje się rozparowywany surowiec i na ogrzane uprzednio sito metafowe o przekroju oczek około 1 mm pobiera się próbkę surowca. Natychmiast skierowuje się na nią strumień gorącej w o d y i po chwi l i przemywania obserwuje pozostałość na sicie. Nie p o w i n n y znajdować się na nim grudki surowca, a tylko pozbawione bielma przezroczyste łuski zl lub skórki ziemniaka.

Masa wytłoczona z parnika powinna być koloru złocistego. Barwa ciemna świadczy o nadmiernej karmelizacji w ę g l o w o d a n ó w , czyli zbyt d ł u g i m parowaniu l u b s t o s o w a n i u za wysokiego ciśnienia pary.

M e t o d a mikroskopowa oceny stopnia rozparowania surowca zasadza się na obserwacj i , przy powiększeniu co najmniej 2 0 0 - k r o t n y m , próbki masy pobranej z parnika na mikro­s k o p o w e szkiełko p o d s t a w k o w e i potraktowanej j o d e m gorzelniczym. Preparat sporządzony z surowca dobrze rozparowanego barwi się c a ł y na niebiesko. Brak zabarwienia przestrzeni m i ę d z y k o m ó r k o w y c h świadczy o rozparowaniu niedostatecznym: rozpuszczona skrobia nie wypłynęła jeszcze z komórek.

Negatywny wynik próby mikroskopowej czy makroskopowej wskazuje na konieczność przedłużenia czasu przetrzymywania masy w parniku i p o w t ó r z e n i e ( l u b powtarzanie) badania po ki lku minutach.

131

11.7. OZNACZANIE EKSTRAKTU CIECZY GORZELNICZYCH W sterowaniu procesem technologicznym wysoce pomocne SĆJ wyniki oznaczania gęstości

cieczy gorzelniczych. Praktycznie stosuje się pomiary za pomocą areometrów, czyli szkla­nych, prostych przyrządów, w których wyróżnia się dwie części: dolną rozszerzoną, zwaną bańką i górną, wydłużoną, cienką, zwaną trzpieniem. W części dolnej znajduje się śrut lub rtęć, decydujące o pionowym utrzymywaniu się przyrządu w płynie. Część górna zaopatrzona jest w podzialkę, stanowiącą całość lub wycinek jedne} z umownych skal gęstości, w jednostkach której areometr wycechowano. Czułość areometru jest tym większa, im większa jest bańka i cieńszy trzpień.

Na każdym areometrze oznaczona jest temperatura, w której należy przeprowadzać pomiary oraz sposób dokonywania odczytu (według menisku górnego lub dolnego).

Dodatkowo na trzpieniu areometru wytrawiona jest w szkle kreska, oznaczająca początek skali. Przed użyciem areometru należy sprawdzić czy zwitek papieru, znajdujący się w trzpieniu, na którym wydrukowana jest podzialka nie jest przesunięty w stosunku do wymienionej, wytrawionej kreski. Zasada pomiaru areometrycznego oparta jest na prawie Archimedesa, według którego masa ciała zanurzonego w cieczy zmniejsza się pozornie o tyle, ile waży wyparta przez nie ciecz. Im więc większa jest gęstość cieczy, tym płycej zanurzy się w niej areometr. W miarę obniżania gęstości cieczy areometr zanurza się w niej coraz głębiej.

Gęstość destylowanej wody wynosi 1,0 (w temperaturze 4"C). Dodając do wody substancję w niej rozpuszczalną o gęstości różnej od 1,0 otrzymuje się roztwory o gęstości pośredniej między gęstością wody a dodanej substancji. Wiedząc, jak zmienia się gęstość w zależności od dodanej substancji, można określić zawartość w roztworze badanego składnika. Dla dwuskładnikowych roztworów: woda-cukier, woda-alkohol opracowano tabele, z których na podstawie gęstości roztworów określa się procentową zawartość w nich badanego składnika.

Spośród różnych areometrów w gorzelnictwie zastosowanie znajdują dwa typy: alkoholo­mierze do oznaczania koncentracji alkoholu w roztworach wodnych i cukromierze, za pomocą których określa się zawartość sacharozy w tychże wodnych roztworach. Cukromie­rze wyskalowane są w stopniach Ballinga, oznaczających zawartość cukru w płynie, wyrażoną w procentach wagowych. Jeśli więc cukromierz zanurza się w płynie do podzialki

T A B E L A 1 1 . P o p r a w k i d o w s k a z a ń a r o o m o t r u B a l l i n g a

Temperatura

10

11

12

13 14

15

16

17

18

19 20

21 22

23

24

25

Wskazania cukromierza

0

0.31

0.29

0.27 0,25

0.23

0.20

0,17

0.16

0,10 0.05 0.00

0.05 0,10

0,16

0,21

0.26

5

0.40

0,37

0,34 0,32

0.29

0.25

0,21

0.18

0.11 0.06

0.00

0.0G 0.12

0,18

0.24

0.30

10

od 0.44 0,41

0.37

0,34

0,31

0.27

0.23

0,20

0,12

0.07 0.00

0.07 0.12

0.20

0.26 0.32

15

wskazania

0,50

0.45

0.41

0.30

0.34

0,31

0,26

0,20

0.14

0.08 0.00

Jo wskazać 0.07

0,14

0.21

0.26

0.32

20 25 30

cukromierza odejmuje się:

0.53

0.40

0,43

0.39 0.35

0.31

0.27

0,22

0.14

0.08 0,00

0.57

0.52

0.47 0.4?

0.37

0.33

0.28

0,22

0.15

0.08 0.00

0,60

0.54

0.49 0,44 0.39

0.34

0,29

0,22

0,15

0.08 O.00

cukromierza dodaje się: 0.07

0.14

0.21

0.27 0.34

0.07 0.14

0,21

0.28 0.35

0.07

0.14

0.21

0.28 0.36

35

0.63

0.5/

0,51

0.45 0.40

0.34

0.30

0.22

0.15 0.08

0.00

0 07

0.14

0,21

0.28 0,36

40

0.07

0,60

0,53 0.47 0.41

0.35

0.31

0.23

0.16

0.09 0.00

0.07

0.14

0.23

0.31

0.38

45

0.69

0.62

0.55 0,48

0.42

0.36

0,31

0.23

0.16

0.09 0.00

0.07 0.15

0.23

0,31

0.38

132

na skali, oznaczonej kreską 1,0, to znaczy, że płyn ma gęstość taką, jak roztwór sporządzony z 99 g r a m ó w w o d y i 1 grama sacharozy. Płyn taki określa się jako roztwór o zawartości ekstraktu 1 "Bail inga - w skrócie 1 °Blg. Zanurzenie areometru Bail inga odczytuje się w e d ł u g menisku górnego. Ciecz, o zawartości ekstraktu różnej od jedności , może zawierać inną, niż wskazuje areomeir Bail inga, procentową ilość cukru lub nawet nie zawierać go wcale, gdyż odczyt na skali areometru, wskazujący na stopień jego zanurzenia się, może być w y w o ł a n y obecnością w cieczy rozpuszczalnych lub zawieszonych w płynie substancj i i n n y c h niż cukier. Tak w i ę c areometr Bail inga w zasadzie służy do precyzyjnego oznaczania zawartości cukru tylko w czystych roztworach w o d n y c h . Do celów przemysłowych areometry Bail inga stosuje się do or ientacyjnego oznaczania sumarycznej zawartości rozpuszczalnej suchej masy czyli ekstraktu. W zacierach gorzelniczych jest ona reprezentowana g ł ó w n i e przez w ę g l o w o d a n y podlegające fermentacji a lkoholowej . Oznaczanie zawartości ekstraktu w c i e ­czach gorzelniczych musi być poprzedzone ich przef i l t rowanicm przez tkaninę w celu uniezależnienia w y n i k u pomiaru od cząstek stałych, zawieszonych w zacierze. Ze w z g l ę d u na to, ze zacier słodki zawiera cząstki s tosunkowo duże, a lepkość jego jest wysoka, na tkaninie fi ltracyjnej rozdziela się on s tosunkowo łatwo i dlatego wystarcza jednokrotne sączenie. Również jeden raz wystarcza sączyć nastawione drożdże. Natomiast zacier fermentujący i drożdże dojrzałe należy f i l t rować przez tkaninę co najmniej d w u k r o t n i e , a zacier o d f e r m e n t o ­w a n y i w y w a r co najmniej trzykrotnie, ponieważ ciecze te zawierają więcej d r o b n y c h cząstek, które przy jednokrotnej fi ltracji mogą przesączać się przez tkaninę. Pomiar zawartości ekstraktu w przefi l trowanej cieczy powinien być w y k o n a n y w temperaturze 20°C. Jeśli warunek ten nie został spełniony, wynik pomiaru musi być skorygowany o wartość podaną w tabeli 1 1 .

W dojrzałych drożdżach, zacierze fermentującym i o d f e r m e n t o w a n y m znajduje się a lkohol. Spośród innych składników cieczy gorzelniczych wyróżnia się on niższym od 1,0 ciężarem w ł a ś c i w y m , a zatem zniekształca w y n i k pomiaru ekstraktu metodą areometryczną. Im więcej jest a lkoholu w badanej cieczy, tym wynik pomiaru bardziej odbiega od rzeczywistej zawartości suchej masy i dlatego określa się go mianem ekstraktu pozornego. Ekstrakt rzeczywisty oznaczyć można po i lościowym zastąpieniu a l k o h o l u destylowaną wodą. Ze znanej naważki zacieru należy oddestylować alkohol i uzupełnić masę próbki do wartości w y j ś c i o w e j destylowaną wodą. Po wymieszaniu cieczy i korekcie jej temperatury w i e w a sieją

cylindra szklanego a po zanurzeniu w nim areometru, w e d ł u g g ó r n e g o menisku odczytuje się w y n i k pomiaru.

11.8. KONTROLA PRZEBIEGU PROCESU SCUKRZANIA

Prowadzony w kadzi zaciernej proces izw. scukrzania skrobi, zawartej w s u r o w c a c h nln ic/ych, ma na celu przekształcenie jej w podlegające fermentacji a l k o h o l o w e j cukry.

emiana ta dokonywana jest w wyniku działania na skrobię (uprzednio rozpuszczoną melpdą termiczną) enzymów amyloi i tycznych zawartych w słodzie lub specjalnych prepara­tach, wytwarzanych przemysłowo metodami mikrobio logicznymi.

Efektem działania słodu powinna być zamiana 6 0 - 7 5 % skrobi na dwucukier maltozę. zta skrobi powinna być zhydrolizowana w kadzi zaciernej do stadiurń małocząsteczko-

w y c h dekstryn, barwiących się pod w p ł y w e m jodu gorzelniczego na kolor żółty. Dekstryny takie będą docukrzone w czasie fermentacji zacierów w kadzi fermentacyjnej. Jeśl i jednak scukrzenie w kadzi zaciernej zatrzymałoby się na etapie dekstryn wie lkocząsteczkowych, I larwiących się p o d w p ł y w e m jodu na kolor f io letowy lub niebieski, praktycznie nie istniałyby

nse przekształcenia ich w czasie fermentacji w cukry, a zatem nie uzyskano by z n ich a lkoholu. Kontrola procesu scukrzania zacieru słodem prowadzona jest metodą kolorymetry­czną: do p r o b ó w k i o d p i p e t o w u j e się 2 c m 3 przesączonego zacieru słodkiego, dodaje się 1 0 c m 3 destylowanej w o d y i kilka kropel jodu gorzelniczego, po wymieszaniu obserwuje się barwę r o z t w o r u - p o w i n n a być żółta. Barwa czerwona, a tym bardziej f io letowa lub niebieska, świadczy o błędach popełnionych w procesie zacierania. Najczęściej są to: zbyt mała d a w k a

133

słodu lub niewłaściwa jego jakość, zbyt wysoka temperatura zacierania, niedostateczne rozparowanie surowca, a czasem nadmiar słodu. W tym ostatnim przypadku niebieskie zabarwienie próbki nastąpi, jeśli do scukrzania użyło słód sporządzony z ziarna o malej sile kiełkowania i w związku z tym znacznie zwiększono dawkę słodu. Niebieskie zabarwienie pochodzi wtedy od drobnych ziarn skrobi jęczmiennej, zawartych w przefiltrowanym zacierze.

Scukrzanie zacierów w kadzi zaciernej enzymami pochodzenia mikrobiologicznego przebiega odmiennie niż w przypadku stosowania słodu. Próba zacieru scukrzonego preparatami enzymatycznymi może barwić się jodem na kolor czerwony, a nawet fioletowy, ponieważ proces przebiega w tym przypadku wolniej. Niemniej przy zachowaniu właściwej temperatury i pH fermentacji, z zacierów takich uzyskuje się wydajność alkoholu większą niż ze scukrzanych słodem, ponieważ hydroliza trwa przez cały czas fermentacji i jest głębsza.

11.9. OZNACZANIE KWASOWOŚCI OGÓLNEJ PŁYNÓW GORZELNI-CZYCH

Kwasowość ogólną płynów gorzelniczych oznacza się metodą miareczkowania, polegają­cą na zobojętnianiu badanego roztworu ługiem o znanym stężeniu. Stężenie ługu określa się terminem „normalność". Płyn jednonormalny jest to taki, który w 1 dm 3 zawiera 1 gramorów-noważnik substancji reagującej, rozpuszczony w wodzie destylowanej. Odpowiednio płyn 1/2 normalny zawiera w 1 dm 3 1/2 gramorównoważnika, a płyn 1/10 normalny - 1/10 gramorównoważnika. Do oznaczania kwasowości płynów gorzelniczych używa się w zasa­dzie tylko 1 normalny (1 n) ług sodowy. Miareczkuje się nim odmierzone pipetą 20 cm3

dowolnego, przefiltrowanego przez tkaninę płynu, kontrolując przebieg zobojętniania neutralnym papierkiem lakmusowym. Objętość 1 n ługu, wyrażoną w cm3, zużytego do zobojętnienia 20 cm 3 próbki badanej cieczy, określa się mianem stopni Delbriicka.

Oznaczanie kwasowości ogólnej płynów gorzelniczych do końca lat pięćdziesiątych bieżącego stulecia stanowiło jedną z podstawowych czynności kontrolnych, prowadzonych w gorzelniach. Ponieważ okazało się, że przebieg procesów enzymatycznych na których zasadza się technologia gorzelnictwa rolniczego (scukrzanie, fermentacja) zależy nie od ogólnej (potencjalnej) kwasowości środowiska, lecz od kwasowości czynnej, wyrażającej się ilością (koncentracją) w środowisku wolnych jonów wodorowych, obecnie do sterowa­nia procesami technologicznymi wykorzystuje się wyniki pomiaru pH, czyli kwasowości czynnej. Kwasowość ogólna bywa wykorzystywana rzadko i to głównie do obliczania strat, jakie w przypadku nieprawidłowego przebiegu procesu fermentacji ponosi się w wyniku przekształcenia części cukrów zamiast na alkohol - na kwas.

W większości gorzelni znajdują się jeszcze szklane zestawy do oznaczania kwasowości ogólnej, l/w. kwasomior/o Delbriicka. Mogą być ono wykorzystywano do oznaczania kwasowości ogólnej w celu ułatwienia regulacji pH cieczy gorzelniczych, o czym traktuje rozdział 11.11.

11.10. OZNACZANIE KWASOWOŚCI CZYNNEJ (pH) PŁYNÓW GO­RZELNICZYCH

Kwasowość ogólna dowolnego środowiska jest determinowana, ogólną ilością wodoru (H), wchodzącego w skład wszystkich substancji kwaśnych, znajdujących się w środowisku. Kwasowość czynna jest natomiast wskaźnikiem, charakteryzującym ilość tego pierwiastka, występujące] w postaci jonowej. Wskaźnik ten zależy od tzw. stopnia dysoojacji, którego wielkość jest wartością charakterystyczną dla poszczególnych kwasów. Aktywność kwasów załeży więc nie od ogólnej zawartości w nich wodoru, lecz od koncentracji w nich wolnych jonów wodorowych. Podczas gdy mocne kwasy mineralne są prawie całkowicie zdysocjo-wane, kwasy słabe, organiczne, dysocjują w niewielkim stopniu. Koncentracja wolnych

134

j o n ó w w o d o r o w y c h w wodzie wynosi 0,0000001 g / d m 3 = 1 0 ' ~ 7 g / d m \ Posługiwanie się tak złożonymi l iczbami byłoby w praktyce n i e w y g o d n e . Dlatego przyjęto koncentrację w o l n y c h j o n ó w w o d o r o w y c h wyrażać ujemnym logarytmem ich stężenia i wskaźnik ten określono za Sorensenem symbolem pH (potentia hydrogeni i) . Substancje o odczynie o b o j ę t n y m cechują się wartością pH 7, substancje kwaśne wykazują pH niższe od 7, zaś substancje alkaliczne mają pH powyżej 7. Wartości pH mieszczą się w granicach od 0 dla substancj i skrajnie kwaśnych do 14 dla substancji skrajnie alkal icznych.

Każdy b io log iczny zabieg technologiczny może być w y k o n a n y tylko przy w ł a ś c i w y m , specyf icznym dla e n z y m ó w biorących w n i m udział p H . Drobne odchylenia od wartośc i optymalnej p o w o d u j ą zmniejszenie szybkości przebiegu poszczególnych reakcji, ale większe przesunięcie pH środowiska od tej wartości całkowicie hamuje działanie e n z y m ó w , a zatem uniemożl iwia przeprowadzenie reakcji, czy wręcz całego procesu.

Uwagi lo należy uwzględniać w praktyce gorzelniczej, regulując pH scukrzanych zacierów, zacierów fermentujących, cieczy, w których hoduje się drożdże, a czasem nawet w y w a r u . Precyzyjny pomiar pH cieczy przeprowadza się za pomocą specjalnego, elektrycznego przyrządu: p H - m e t r u . Jest to urządzenie wymagające w y k w a l i f i k o w a n e j obsługi , drogie, ł a t w o ulegające uszkodzeniom. Do sterowania procesem p r o d u k c y j n y m w gorzelni rolniczej wystarcza precyzja p o m i a r ó w pH d o k o n y w a n y c h w sposób prostszy, za pomocą w s k a ź n i k o ­w y c h papierków o różnej skali. Po zanurzeniu paska papierka w s k a ź n i k o w e g o w badanej cieczy p o r ó w n u j e się barwę jego z wzorcami, dostarczanymi z każdym j e d n o s t k o w y m o p a k o w a n i e m . Badany płyn nie musi być f i l t rowany, a pomiar w y k o n u j e się w ciągu k i lku sekund z dokładnością całkowic ie wystarczającą dla potrzeb technologi i .

Różna zawartość w surowcach gorzelniczych szeregu substancj i mających w p ł y w na stopień dysocjacji j o n ó w w o d o r o w y c h p o w o d u j e , że współzależność między pH i k w a s o w o ­ścią ogólną cieczy jest bardzo niewielka. I tak, taki sam przyrost k w a s o w o ś c i ogólne j w różnych płynach s p o w o d o w a ć może bardzo różną zmianę ich p H . Czynnikiem istotnym jest w tym przypadku zawartość w tych cieczach substancj i buforujących. Ponieważ stopnia zbuforowania p ł y n ó w gorzelniczych się nie bada, ustalenie d a w k i środka obniżającego lub podwyższającego pH do żądanego poziomu nie może być dokonane metodą arytmetyczną.

11.11. SPOSÓB REGULACJI pH CIECZY GORZELNICZYCH

Zamierzając podnieść pH z wartości znanej do żądanej, należy do 20 c m 3 uprzednio przesączonej przez tkaninę badanej cieczy d o d a w a ć z biurely 1 normalny w o d o r o t l e n e k sodu (k i f l s o d o w y ) , koni rolując zmianę pH miareczkowanej cieczy papierkiem w s k a ź n i k o w y m o w ł a ś c i w y m zakresie wskazal i, Osiągnąwszy barwy papierka wskaźnikowego, o d p o w i a d a ­jącą żądanemu pH, odczytuje się z biurety ilość zużytego ł u g u . Wartość ta, wyrażona w c m 3 , oznacza zmianę kwasowości ogólnej (wyrażonej w stopniach Delbrucka), jakiej ulega zacier przy regulowaniu jogo pH do wartości żądanej. Znając tę wartość, i lość s t o s o w a n e g o w gorzelni środka alkalizującego potrzebną do ustawienia pH zacieru lub drożdży oblicza się przyjmując, że w celu zmiany kwasowości ogólnej 1 0 0 0 dm : 1 cieczy o 0,1 "Dbr trzeba użyć jednego z następujących środków: - 2 0 3 g w a p n a hydratyzowanego I gatunku,

2 2 5 g wapna hydratyzowanego II gatunku, 1'10 g wapna świeżo palonego, 3 4 0 c m 3 2 5 - p r o c e n t o w e j w o d y amoniakalnej. Zamierzając obniżyć pH cieczy, na przykład podłoża h o d o w l a n e g o dla drożdży, postępuje

się podobnie, z tą tylko różnicą, że zamiast ługiem próbkę miareczkuje się 1 n o r m a l n y m roztworem kwasu s iarkowego. Zmianę kwasowości ogólnej , jaka towarzyszy korekcie pH do /.ulanego poziomu, w dużej masie cieczy przeprowadza się przyjmując, ze w celu zmiany k w a s o w o ś c i ogólnej o 0,1 "Dbr 1 0 0 0 d m 3 cieczy trzeba w p r o w a d z i ć do niej ( p o uprzednim rozcieńczeniu w o d ą ) 140 c m 3 stężonego kwasu siarkowego.

135

11.12. TEST NA ZAWARTOŚĆ AMYLAZY W ZACIERACH SŁODKIM I ODFERMENTOWANYM

Przy scukrzaniu zacierów skrobiowych słodem bywa czasem przydatne oznaczenie w zacierze aktywności enzymów, odpowiedzialnych za przebieg tego procesu. Przeprowa­dza się je metodą pośrednią, według zmodyfikowanej metody Ellrodta, lub Effronta. Właściwa dawka dobrego słodu w zasadzie z nadmiarem pokrywa zapotrzebowanie na enzymy amololityczne. Jednak warunki środowiska mogą powodować częściowe, a nawet całkowite unieczynnienie (inaktywację) enzymów. Najczęściej powodowane jest ono działaniem wysokiej temperatury lub znacznym obniżeniem pH środowiska, co może nastąpić w wyniku zaniedbań w czasie zacierania lub fermentacji.

Wyjątkowo rzadko zdarza się, iż niedobór enzymów występuje już w zacierze słodkim. Jeśli jednak jest takie podejrzenie, można wykonać następujący test: do probówki odpipetować 9 cm 3 1-procentowego roztworu skrobi rozpuszczalnej i 1 cm 3 przesączonego zacieru słodkiego; składniki wymieszać, wstrząsając probówką, po czym na 1 godzinę przenieść ją do łaźni wodnej o temperaturze 30°C; zamiast kąpieli wodnej można wykorzystać fermentujący zacier o temperaturze 30°C; probówkę korkuje się w takim przypadku i zawiesza na drucie w kadzi fermentacyjnej; po upływie godziny wyjmuje się probówkę i niezwłocznie dolewa do zawartej w niej cieczy około 3 cm 3 jodu gorzelniczego. Po wymieszaniu zawartości probówki obserwuje się zabarwienie roztworu: - barwa żółta świadczy o dużej zawartości amylaz, - barwa brunatnoczerwona o dostatecznej ich ilości, - barwa niebieska o niedoborze.

Do niedawna często posługiwano się testem do oznaczania aktywności enzymów amylolitycznych w zacierach odfermentowanych, szukając w wyniku oznaczenia wyjaśnie­nia złego odfermentowania zacierów, a w konsekwencji malej wydajności spirytusu. Oznaczenie przeprowadza się następująco: do probówki odpipetowuje się 15 cm 3 1 -procen­towego roztworu skrobi rozpuszczalnej i 5 cm3 przesączonego przez tkaninę zacieru odfermentowanego; jeśli w probówce nie mieści się taka ilość cieczy, można proporcjonalnie zmniejszyć ich objętości; probówkę, podobnie jak przy oznaczaniu aktywności enzymów w zacierze słodkim, umieszcza się w łaźni o temperaturze 30"C (wahania ± 1 " C ) na 1 godzinę, po upływie tego czasu dodaje do badanej cieczy 3 cm 3 roztworu jodu i po wymieszaniu obserwuje barwę: - barwa żółta świadczy o nadmiarze enzymów, czyli o rozrzutnym gospodarowaniu słodem, - barwa brązowożólta wskazuje na wystarczającą ich ilość, - barwa czerwona lub czerwonobrunatna sygnalizuje, że aktywność enzymów jest na granicy niedoboru, ale jeszcze wystarczająca, - barwa niebieska lub fioletowa dowodzi niedoboru enzymów amylolitycznych. Na podkreślenie zasługuje fakt, iż im drobniejsze są cząstki dekstryn, tym łatwiej łączą się one z jodem. W roztworze zawierającym mieszaninę dekstryn, a takim jest zacier, po potraktowa­niu go niewielką ilością jodu zabarwienie dekstryn o większych cząsteczkach nie następuje. Dopiero po odpowiednio obfitym dodatku jodu wynik reakcji barwnej staje się miarodajny. Jeśli więc wynikiem przeprowadzanego testu jest zabarwienie próbki na kolor jasny celowe jest zwiększenie dodatku jodu.

Celowość przeprowadzania wyżej opisanych testów jest krytykowana ze względu na fakt, iż do badania stosuje się roztwór skrobi rozpuszczalnej, co może sugerować, że wynik oznaczenia zależy w głównej mierze od zawartości w badanej cieczy enzymu cukrującego (beta-amylazy w przypadku słodu lub amylogłukozydazy w przypadku preparatów pocho­dzenia mikrobiologicznego). Istnieją jednak również opinie, iż ponieważ w normalnie wyroszczonym słodzie zawartość enzymu rozpuszczającego, czyli alfa-amylazy jest znacznie większa niż beta-amylazy, stwierdzony testem dostatek beta-amylazy świadczy jednocześnie o całkowicie wystarczającej ilości alfa-amylazy.

136

Z drugiej strony, przy stosowaniu preparatów enzymatycznych pochodzenia mikro­bio logicznego, ki lkakrotnie więcej używa się droższego enzymu cukrującego niż tańszego rozpuszczającego. Ewentualne oszczędności preparatów enzymatycznych mogą w i ę c doty­czyć g ł ó w n i e właśnie enzymu cukrującego, którego a k t y w n o ś ć ma znacznie większy w p ł y w na wynik i przeprowadzanych testów niż aktywność enzymu rozpuszczającego.

11.13. OZNACZANIE ALKOHOLU W ODFERMENTOWANYM ZA­CIERZE

W zacierach odfermentowanych koncentracja a lkoholu zależy przede wszystkim od zawartości w ę g l o w o d a n ó w , podlegających fermentacji w zacierze słodkim. Istotny w p ł y w na efektywność ich przetwarzania ma sposób prowadzania procesu technologicznego. Dążyć się p o w i n n o do lego, aby w w y n i k u stosowanych zabiegów t e c h n o l o g i c z n y c h uzyskiwać w zacierach odfermentowanych możl iwie dużą zawartość a lkoholu, ponieważ obniża się tym sposobem koszly produkcj i , a także sprzyja uzyskiwaniu w y w a r u o większej zawartości suchej masy, czyli o wyższej wartości paszowej. Przy stosowaniu do fermentacji zacierów gorzelniczych n o w y c h ras drożdży rozprowadzanych do gorzelni przez Pracownię Instytutu Biotechnologi i Przemyślu Rolno-Spożywczego w Bydgoszczy, w ciągu 3 - d o b o -wej fermentacji, w zacierach zawierających dostateczną ilość c u k r ó w można uzyskać stężenie a lkoholu powyżej 1 2 % .

Oznaczenie zawartości a lkoholu w zacierze przeprowadza się metodą destylacji i pomiaru areometrycznego. Do kolby destylacyjnej o pojemności 7 5 0 - 1 0 0 0 c m 3 lub naczynia destylacyjnego wchodzącego w skład aparatu Sallerona odmierza się cyl indrem m i a r o w y m 200 c m 3 przesączonego przez tkaninę zacieru odfermentowanego. Cylinder spłukuje się i lośc iowo 200 cm-1 destylowanej wody, którą łączy się z cieczą przeznaczoną do destylacj i. Po wymieszaniu d o d a t k i e m ługu s o d o w e g o , w o b e c papierka l a k m u s o w e g o zobojętnia się ciecz, w celu niedopuszczenia do parowania łącznie z a lkoholem lotnych k w a s ó w . Kolbę destylacyjną łączy się szczelnie (!) z chłodnicą i ogrzewa płomieniem lampki sp irytusowej lub grzałką elektryczną do wrzenia. Ogrzewanie należy prowadzić, szczególnie w pierwszej fazie procesu, bardzo ostrożnie, aby nie dopuścić do przerzucenia piany do destylatu. Destylat zbiera się w kolbie miarowej na 200 c m 3 do c h w i l i , kiedy poziom w niej cieczy zbliży się do w y t r a w i o n e j na szyjce k o lby kreski. Destylację przerywa się, kolbę chłodz i do temperatury zawartej w niej cieczy 20' łC, uzupełnia zawartość kolby wodą destylowaną do kreski, miesza i w lewa do cylindra, w którym zanurza się następnie alkoholomierz, o skali 0 - 5 n lub 0-10°. Odczyt na skali alkoholomierza, dokonany w e d ł u g menisku dolnego, p o m n o ż o n y przez 2 (rozcieńczenie zacieru w o d ą ) oznacza procentową zawartość w zacierze a l k o h o l u .

Jeśli pomiar mocy alkoholu został w y k o n a n y w temperaturze innej niż 20 C odczytany wynik należy skorygować, posługując się specjalną tabelą, wchodzącą w skład w z o r c o w y c h tablic a lkoholonietrycznych.

11.14. OZNACZANIE ZAWARTOŚCI ALKOHOLU W WYWARZE

Odpęd spirytusu z odfermentowanego zacieru w gorzelniczym aparacie destylacyjnym o d b y w a się w temperaturze 103 -105"C. W w a r u n k a c h tych p o w i n n o nastąpić pełne wydzielenie alkoholu, czyli w wywarze nie p o w i n n y pozostać nawet jego ślady. Przyjmuje się jednak, że obecność w wywarze do 0,05% alkoholu może być tolerowana. Przekroczenie tej wartości świadczy o złej pracy układu destylacyjnego i prowadz i często do dużych strat Spirytusu. Golowi? jesl zatem okresowe badanie w y w a r u p o d kątom zawartości w nim a lkoholu.

Wykonać należy przede wszystkim próbę jakościową. W t y m celu miseczkę z gorącym w y w a r e m nakrywa się lejkiem szklanym, na którego z imnych, w e w n ę t r z n y c h ściankach -skropli się para, wydzielająca się z w y w a r u . Około 5 c m 3 s k r o p l i n zgarnia się do p r o b ó w k i i po

i 8 Skrócony kurs nor/elnictwn - Bogdan Łąc/yński 137

jej ściance ostrożnie dodaje kilka kropel 2-procentowego roztworu dwuchromianu potaso­wego w czystym kwasie siarkowym. Zielone zabarwienie powierzchni cieczy, na granicy kontaktu jej z odczynnikiem, zobowiązuje do powtórzenia testu i wykonania go z użyciem wywaru uprzednio zobojętnionego ługiem sodowym, wobec papierka lakmusowego. Zabarwienie cieczy może bowiem wystąpić nie tylko w wyniku reakcji odczynnika z alkoho­lem. lecz także w wyniku reakcji z kwasami. Przy złym prowadzeniu procesu technologiczne­go mogą one powstawać w zacierze w czasie fermentacji i z niego przechodzić w czasie destylacji do wywaru. Pozytywny wynik testu wykonanego po zobojętnieniu wywaru jednoznacznie oznacza obecność w nim ponad 0,05% alkoholu. Celowe jest wtedy przeprowadzenie badania ilościowego, w niżej podany sposób. Do kolby laboratoryjnego zestawu destylacyjnego wlewa się 500 cm3 wywaru zobojętnionego wobec papierka lakmusowego ługiem sodowym, poprzez deflegmator tączy się kolbę z chłodnicą, pod którą podstawia się czystą kolbę miarową na 100 cm3. Kolbę destylacyjną ogrzewa się powoli płomieniem lampki spirytusowej lub grzałką elektryczną odbierając do kolbki miarowej 100 cm 3 destylatu. Zawartość kolbki chłodzi się do temperatury 20°C, uzupełnia wodą destylowa­ną do kreski, miesza, wlewa do cylindra miarowego i alkoholomierzem oznacza się moc. Odczytany na skali alkoholomierza wynik pomiaru, podzielony przez 5 oznacza procentową zawartość w wywarze alkoholu.

Zdawać należy sobie sprawę z faktu, że przy produkcji każdej jednostki objętości spirytusu uzyskuje się kilkanaście razy więcej wywaru. Niewielka zawartość w nim alkoholu, odniesiona do ilości spirytusu, uzyskanego w procesie odpędu, znacznie przekracza więc wartość oznaczoną opisaną metodą, np. jeśli odfermentowany zacier zawierał 8,0% alkoholu, a w wywarze znaleziono 0,11% alkoholu, to strata w przeliczeniu na alkohol (umowny, 100-procentowy spirytus) wyprodukowany, przeznaczony do sprzedaży wynosi 1,54%, czyli około 15 dm 3 surówki przy produkcji każdego tysiąca litrów.

Obecność alkoholu w wywarze, jakkolwiek może wynikać z błędów popełnianych przy obsłudze aparatu odpędowego, najczęściej jest wynikiem uszkodzeń jego wnętrza. Wymaga to przerwania produkcji, rozebrania aparatu pod nadzorem odnośnych władz i dokonania niezbędnej naprawy przez wykwalifikowanych specjalistów.

11.15. BADANIA MIKROBIOLOGICZNE

Kontrola przebiegu procesów biochemicznych, jakie są podstawą działalności gorzelni wymaga umiejętności obserwowania, rozpoznawania i oceny drobnoustrojów, które biorą udział w tych procesach. Wielkość drobnoustrojów mierzy się w mikrometrach, czyli tysięcznych częściach milimetra. Ich obserwacja wymaga załom posługiwania się przyrząda­mi optycznymi, dającymi kilkuselkrotne powiększenie obrazu, czyli mikroskopami. Mikros­kop składa się ze statywu, czyli ciężkiej i stabilnej podstawy, na którym są zamontowane:

lusterko, mające z jednej sliony powierzchnię płaską, a z drugiej wklęsłe), aparat oświetlający, składający się z nastawnej przesłony, uchwytu do matówki (zmalowa­

ne szkiełko) lub barwnego filtru świetlnego oraz zespołu soczewek skupiających światło. stolik, na którym umieszcza się preparat badany, ujmując go w odpowiednie uchwyty, tubus, który może być podnoszony i opuszczany przez pokręcanie śrubami makrometrycz-

ną i mikrometryczną. U dołu tubusa znajduje się obiektyw Jub tzw. rewolwer z wkręconymi do niego kilkoma obiektywami, za pomocą którego można ustawić każdy obiektyw na drodze promieni świetlnych. Górna część tubusa zakończona jest okularem, czyli urządzeniem optycznym, wyposażonym w układ soczewek dodatkowo powiększających obraz przekaza­ny przez obiektyw. Powiększenie obrazu przez mikroskop określają liczby, wygrawerowane na obiektywach i okularach. Jeśli np. na obiektywie wygrawerowano znak 40 x lut) 40:1 to znaczy, ze obiektyw powiększa czterdziestokrotnie. Powiększony prze/ obiektyw obraz zostaje powiększony dodatkowo przez okular, na którym krotność powiększenia oznaczona jest również cyfrą. Całkowite powiększenie mikroskopu równa się iloczynowi powiększenia obiektywu przez powiększenie okularu.

138

Przy dobieraniu powiększenia mikroskopu należy uwzględniać następujące fakty: - im większe jest powiększenie mikroskopu, t y m mniejsze jest pole widzenia o b s e r w o w a n e ­go preparatu, - im większe jest powiększenie okularu, tym mniej ostry jest obraz: kontury oglądanych

e lementów stają się niewyraźne, rozlane, trudne do odczytania, w w y n i k u czego zmniejsza się liczba dostrzeganych detali. Uważa się, że gdy powiększenie okularu w y n o s i 1 0 - 1 2 x obraz jest najlepszy,

na liczbę szczegółów widzianych przez mikroskop w p ł y w a powiększenie i konstrukcja o b i e k t y w u . Na każdym z nich oprócz powiększenia w y g r a w e r o w a n a jest liczba, zwana aperturą numeryczną o b i e k t y w u . Im liczba ta jest większa, tym więcej szczegółów w i d z i a ­nych jest w obrazie, powiększanym dalej przez okular. Przy o b s e r w o w a n i u drożdży i bakterii, w warunkach gorzelni, n a j w y g o d n i e j jest używać o b i e k t y w u o aperturze numerycznej 0,65. Gdy aperturą jesl większa, między o b i e k t y w i preparat należy kłaść kroplę płynu immersyjnego. Przy aperturach w y s o k i c h t j . o k o ł o 1,30, należy kłaść płyn immersyjny również między szkiełko p o d s t a w o w e i aparat oświetlający.

Do oświet lania preparatów korzystnie jest posługiwać się świat łem sztucznym ( lampa), ponieważ w świetle dziennym następuje aberracja chromatyczna, p o w o d u j ą c a tęczowe rozszczepienie światła na obrysach obrazu.

Przygotowany do badania mikroskopowego preparat należy w taki sposób kłaść na stol iku mikroskopu, aby nie zarysować szkła o b i e k t y w u . Szklą optyczne są b o w i e m zwykle bardziej miękkie niż szkło zwykle. Następnie otwiera się przesłonę aparatu oświetlającego, podnosi go do góry i patrząc z boku mikroskopu na preparat przekręca się lusterko tak, aby oświet l ić środek preparatu. Korzysta się zwykle z wklęsłej strony lusterko. Stronę płaską używa się w t e d y , g d y świat ło wysiano josl przez specjalną lampę mikroskopów.}. Ustawiwszy wiązkę światła na preparacie wy jmuje się okular i patrząc w tubus przesuwa się lusterko tak, aby obraz światła znajdował się ściśle w środku o t w o r u tubusa. Takie ustawienie lusterka zapewnia, że oś wiązki świet lnej , odbitej od lusterka, będzie się ściśle pokrywać z osią przesuwu tubusn.

Ostrość preparatu jest większa, gdy stosuje się świat ło p u n k t o w e , nierozproszone. W tym celu należy możl iw ie jak najsilniej przymknąć przesłonę, patrząc w tubus mikroskopu bez okularu i przesuwać lusterko tak, aby obraz światła pozostał w środku pola widzenia. Następnie wkłada się z po wrotem okular w tubus i przystępuje do uchwycenia ostrego obrazu, patrząc w mikroskop i pokręcając najpierw śrubą makrometryczną, a następnie mikrometryczną. Osiągnąwszy ostry obraz badanego preparatu poprawia się ostatecznie oświetlenie, postępując następująco:

jeśli obraz jest /byt c iemny, zwiększa się otwarcie przesłony, jeśli obraz jest zbyt jasny, opuszcza się niżej aparat oświetlający, jeśli na tle obrazu widać obraz źródła światła lub krawędź przesłony, obniża się aparat

o ś w i e t l e n i o w y lub wkłada szkło m a t o w o w oprawkę aparatu oświet la jącego; jeśl i w w y n i k u tych zabiegów obraz stal się zbyt ciemny i mało kontrastowy, należy zmienić położenie lub moc światła, albo użyć drugiej strony lusterka. Przy obiektywie o aperturze numerycznej 0,65 głębia widzenia, to jest grubość w a r s t w y widzianej ostro, wynosi zaledwie 2 3 //m, podczas g d y grubość preparatu wynos i kilka, a nawet kilkadziesiąt mikrometrów. Aby więc przejrzeć preparat w całej grubości należy, patrząc w okular, pokręcać śrubą mikrometryczną. Pozwala to o b s e r w a t o r o w i rekonstruować w y o b r a ż e n i o w o trzeci wymiar, czyli bry lowatość widz ianych kształtów.

Badania mikroskopowe wykorzystuje się w gorzelnictwie przecie wszystkim do oceny drozd/y. Komórki tych organizmów zmieniają swój w y g l ą d pod w p ł y w e m w a r u n k ó w h o d o w l i i w ieku kultury. Komórki młode są okrągłe lub lekko owalne, w o d n i c z k i mają prawie niewidoczne, a ziarnistości plazmatyczne, nieznaczne. W komóikach starszych wodniczk i są duże, mogą wypełniać nawet prawie całą komórkę, a ziarnistości plazmatyczne są wyraźne. Rozwijając się w środowisku o optymalnym dla nich składzie drożdże gromadzą w swym wnętrzu materiał zapasowy gl ikogen. W ę g l o w o d a n ten barwi się p o d w p ł y w e m j o d u na

•» 139

kolor czerwonobrązowy. W warunkach niekorzystnych zawartość glikogenu w komórkach spada, a w skrajnie niesprzyjających komórki obumierają. Komórki martwe odróżnia się od żywych za pomocą lesiu z użyciom roztworu bykilu metylenowego. Komórki martwe nie mają zdolności odbarwiania tego reagenta, w związku z czym barwią się one na wyraźnie niebieski kolor. Komórki żywe nie przyjmują barwy niebieskiej. Preparat do badania żywotności drożdży sporządza się mieszając na powierzchni mikroskopowego szkiełka podstawowego kroplę badanej cieczy, zawierającej drożdże, z kroplą błękitu metylenowego, zawierającego w 1 d m 3 0,1 g substancji krystalicznej. Obserwację należy przeprowadzić szybko, ponieważ z upływem czasu na kolor niebieski zaczynają barwić się również komórki żywe,

Reakcję barwną z błękitem metylenowym obserwuje się również, przy pewnej wprawie i dysponowaniu dobrym mikroskopem, u bakterii.

11.15.1. Ocena szczepionk i d r o ż d ż o w e j

Drożdże zakupione przez gorzelnię w celu użycia ich do fermentacji zacierów, powinny być mikrobiologicznie czyste, żywe. Przed rozpoczęciem procesu ich namnaźania wskazane jest sporządzenie ze szczepionki preparatu mikroskopowego. Opalonym w płomieniu lampki spirytusowej drucikiem pobiera się z opakowania oryginalnego odrobinę drożdży i ustawia na powierzchni szkiełka podstawowego. Zanurzywszy następnie czysty pręcik szklany w destylowanej wodzie nanosi się kroplę na drożdże. Miesza się i obserwuje preparat przykryty szkiełkiem nakrywkowym przy powiększeniu około 600-krotnym. W preparacie nie powinny być widoczne żadne bakterie. Obecność jakichkolwiek form bakterii dyskwalifikuje szczepionkę jako materiał do zastosowania w gorzelni. Drugi preparat celowe jest sporządzić w sposób podobny, ale barwiąc go błękitem metylenowym. Jeśli szczepionka przechowywa­na była zbyt długo, a szczególnie w niewłaściwych warunkach, duża liczba komórek będzie barwić się na kolor niebieski, świadczący o tym, że są one martwe. Liczba komórek martwych w szczepionce świeżej nie może przekraczać 2%, a długo przechowywanej 8%.

11.15.2. Ocena drożdży w y s i e w o w y c h

Bezpośrednio przed wprowadzeniem do zacieru drożdże muszą cechować się pełną dojrzałością techniczną. Określa się ją metodą mikroskopowania przy powiększeniu co najmniej 600-krotnym, dwóch oddzielnie sporządzonych preparatów.

Pierwszy z nich traktuje się jodem gorzelniczym i obserwując co najmniej kilka pól widzenia liczy się komórki pączkujące, występujące w skupiskach, zawierające ziarnistości i wyraźne wodniczki oraz barwiące się jodem na kolor czerwonobrunatny.

Drożdże dojrzale charakteryzują się następującymi cechami: 80 9 0 % komórek nie pączkuje, nie tworzy skupisk, a każda z nich występuje oddzielnie, nie mniej niż 9 0 % komórek nie zawiera w plazmie ziarnistości i wodniczek, co najmniej 2/3 widzianej w mikroskopie powierzchni każdej komórki barwi się pod

wpływem jodu na kolor czerwonobrunatny, świadczący o właściwym ich odżywieniu. Drugi preparat należy potraktować roztworem błękitu metylenowego. W kilku polach

widzenia należy policzyć komórki barwiące się na niebiesko. Jeśli liczba ta przekracza 2% oznacza to, że drożdże hodowane były w niewłaściwych warunkach i w procesie fermentacji mogą nie w pełni przetworzyć cukry na alkohol.

11.15.3. M i k r o b i o l o g i c z n a ocena z a c i e r ó w s ł o d k i c h i o d f e r m e n t o w a n y c h

Słodki zacier nie powinien zawierać żywych bakterii. Ich ewentualna obecność świadczy o niedostatecznej czystości rurociągów, a przede wszystkim samej kadzi zaciernej, lut) o użyciu do scukrzania zakażonego źródła enzymów (najczęściej źle zdezynfekowany słód). W zacierze jednak zawsze znajdować się będą bakterie martwe, pochodzące z prze­twarzanego surowca. Odróżnić można jedne od drugich tylko testem z błękitem metyleno­wym: wszystkie powinny barwić się na niebiesko.

Jeśli niedostateczne powiększenie mikroskopu lub małe doświadczenie obserwatora nie

140

pozwala rozróżnić bakterii barwiących się na niebiesko od nie zabarwionych, celowe jest policzenie w ki lku polach widzenia ogólnej l iczby bakterii. Ponieważ bakterie rozmnażają się znacznie szybciej niż drożdże, porównanie liczby bakterii w zacierze s łodkim z liczbą w zacierze o d f e r m e n t o w a n y m może być wskaźnikiem czystości fermentacj i . Przy p r a w i d ł o w o prowadzonym procesie technologicznym, tak w zacierze słodkim jak i o d f e r m e n t o w a n y m , bakterie żywe nie p o w i n n y występować, a zatem liczba widz ianych w mikroskopie o s o b n i k ó w bakteryjnych w zacierze odfermentowanym p o w i n n a być taka sama jak w zacie­rze słodkim.

W czasie fermentacji najstarsze komórki drożdżowe w sposób naturalny obumierają. W preparacie m i k r o s k o p o w y m , sporządzonym z zacieru o d f e r m e n t o w a n e g o , p o t r a k t o w a n y m błękitem m e t y l e n o w y m , liczba komórek barwiących się nie p o w i n n a przekraczać 5 % . Przekroczenie tej liczby świadczy o zbyt wysokiej temperaturze fermentacji lub niedopusz­czalnie niskim pH zacieru, s p o w o d o w a n y m niepożądanym rozwojem flory bakteryjnej.

1 1 . 1 5 . 4 . P o ś r e d n i e o z n a c z a n i e czystości m i k r o b i o l o g i c z n e j c i e c z y g o r z e l n i c z y c h

R o z w o j o w i zakażeń bakteryjnych w półproduktach gorzelniczych zawsze towarzyszy wzrost k w a s o w o ś c i ogólnej . Jakkolwiek przy p o p r a w n y m prowadzeniu procesu t e c h n o l o ­gicznego również zwiększa się w środowisku ogólna ilość k w a s ó w , to jednak wzrost ten jest niewielki , bo p o w o d o w a n y praktycznie wyłącznie łączeniem się z wodą d w u t l e n k u węgla, powstającego przy h o d o w l i drożdży i fermentacji. Przyjmuje się, że w czasie ok. 24 h h o d o w l i drożdży przyrost kwasowości o nie więcej niż 0,1°Dbr d o w o d z i czystości procesu. Przekroczenie tej wartości świadczy o zakażeniu drożdży i w zasadzie nie p o w i n n y one być użyte clo szczepienia zacierów.

W czasie 2 3 - d o b o w c j fermentacji zacierów z s u r o w c ó w s k r o b i o w y c h naturalny przyrost kwasowości ogólnej zacieru wynosić może 0,2 0,4'Dbr. Przyrost wyższy d o w o d z i o zakaże­niu. Kontrolę czystości mikrobiologicznej drożdży przeprowadza się miareczkując 20 cm'1

przesączonego podłoża hodowlanego pobranego z kadki drożdżowej , bezpośrednio po w p r o w a d z e n i u matki drożdżowej i taką samą porcję podłoża, przesączonego 2 3-krotnie po zakończeniu h o d o w l i 1 n ługiem s o d o w y m w o b e c papierka lakmusowego. Różnica kwasowości wyrażona w stopniach Delbri icka wskazuje na przyrost jej w czasie h o d o w l i drożdży. Analogicznie oznacza się przyrósł kwasowości zacierów. Pierwsze miareczkowanie przeprowadza się bezpośrednio po w p o m p o w a n i u zacieru do kadzi fermentacyjnej, drugie po zakończeniu fermentacj i .

1 1.16. OZNACZANIE MOCY SPIRYTUSU ALKOHOLOMIERZEM

W warunkach gorzelni rolniczej moc spirytusu oznacza się wyłącznie metodą densymetry-czną. Do szklanego cylindra o wysokości około 45 cm i średnicy o k o ł o 5 c m , przepłukanego trzykrotnie badanym spirytusem nalewa się badany płyn i p o w o l i zanurza w n i m termoalko-holomierz. Skala alkoholomierza powinna mieć podzialkę co 0 , 1 % a skala termometru co 0,5"C. Termoalkoholomierz powin ien mieć cechy legalizacyjne odnośnego urzędu, p o w o ł a ­nego do kontrol i przyrządów mierniczych. W czasie d o k o n y w a n i a pomiaru temperatura płynu powinna być zbliżona do temperatury otoczenia. Po ki lku minutach, g d y temperatura układu usiali się, odczytuje się wskazania alkoholomierza w e d ł u g menisku d o l n e g o , na trzpieniu przyrządu. Odczytana wartość stanowi moc pozorną. M o c rzeczywistą ustala się na podstawie w z o r c o w y c h tablic alkoholometrycznych uwzględnia jących p o p r a w k i na tempe­raturę pomiaru.

Moc spirytusu surowego powinna mieścić się w granicach określonych normą p a ń s t w o ­wą, której wymagania przedstawiono w tabeli 7 w rozdziale 8.4. W tabeli tej przedstawiono także wymagania dotyczące innych parametrów j a k o ś c i o w y c h spirytusu s u r o w e g o . W za­k ł a d o w y m laboratorium gorzelniczym nie oznacza się tych parametrów. Badania te w y k o n y ­wane są przez laboratoria pracujące przy rektyfikacjach spirytusu oraz w pracowniach Instytutu Biotechnologi i Przemysłu Rolno-Spożywczego.

141

12. POMOCNICZE OBLICZENIA TECHNOLOGICZNE I PRAKTYCZNE METODY OBLICZANIA WYDAJ­NOŚCI SPIRYTUSU

12.1. OBLICZANIE RÓWNOWAŻNYCH ILOŚCI RÓŻNYCH WĘGLO­WODANÓW

W rozdziale 5.1. podano, że alkohol uzyskuje się w wyniku przemiany biochemicznej cukrów prostych o sześciu atomach węgla. W gorzelni jednak rzadko przetwarza się surowce zawierające cukier prosty. Podstawowym węglowodanem, zawartym w surowcach gorzelni-czych jest skrobia, czasem dwucukry np. sacharoza (w melasie). Ponieważ zwykło się wyrażać uzyskiwaną w gorzelni wydajność spirytusu w d m 3 ze 100 kg skrobi, i tym wskaźnikiem operuje się nawet wtedy, kiedy przetwarza się surowiec nie zawierający skrobi, trzeba posiadać umiejętność przeliczania na skrobię wszystkich węglowodanów, jakie przetwarza się na alkohol. Są to praktycznie dwucukry i cukry proste. Trójcukier rafinoza występuje w gorzelniczych surowcach w koncentracji tak niewielkiej, że w rozważaniach naszych może być pominięty.

Zasada przeliczania opiera się na znajomości struktury chemicznej skrobi, dwucukrów i cukrów prostych oraz wyliczonych na tej podstawie ich ciężarów cząsteczkowych. Ponieważ ciężar cząsteczkowy skrobi wynosi 162 g, a w wyniku hydrolizy cząsteczki skrobi uzyskuje się 171 g dwucukru, zaś w końcowym etapie hydrolizy 180 g cukru prostego, łatwo wyliczyć, że 100 kg skrobi równoważy 105,5 kg dwucukru lub 111,1 kg cukru prostego. Ponieważ w praktyce przeliczać należy raczej w odwrotnym kierunku, t j . cukry na skrobię, a nie skrobię na cukry, wychodząc z wyżej podanych liczb można określić, że:

100 kg cukru prostego równoważy 90,0 kg skrobi, 100 kg dwucukru równoważy 95,0 kg skrobi.

W urzędowych obliczeniach ilość przetworzonego dwucukru, np, zawartego w melasie, mnoży się przez 0,95, a u/yskaną wartość określa mianem umownej skrobi. Jeśli przetwarza­ny byl surowiec zawierający cukier prosty, to, aby ilość jego wyrazić jako umowną skrobię, należy ilość tego cukru pomnożyć przez 0,90.

12.2. OBLICZANIE PRZEWIDYWANEJ W GORZELNI WYDAJNOŚCI SPIRYTUSU NA PODSTAWIE LABORATORYJNEGO BADANIA SUROWCA

Praktycznie uzyskiwana wydajność alkoholu jest zawsze mniejsza niż wynikająca z równania stechiometrycznego. Na różnicę między wydajnością teoretyczną i praktyczną składają się straty węglowodanów, spowodowane wykorzystaniem części ich jako źródła energii w procesie rozwoju i rozmnażania drożdży, przetworzeniem części węglowodanów na tzw. uboczne produkty fermentacji, częściowe parowanie wytworzonego już alkoholu i porywanie go przez duże masy wydzielającego się w czasie fermentacji dwutlenku węgla, niepełne przetworzenie cukrów na alkohol, a czasem dodatkowo jeszcze straty wynikające z błędów technologicznych. W warunkach optymalnych, laboratoryjnych, uzyskuje się 90 9 5 % wydajności, wyliczonej na podstawie równania Gay-Lussaca. W warunkach przemysłowych straty są większe, a zatem wydajność mniejsza niż laboratoryjna. Opierając się na rozważaniach teoretycznych i rachunku stechiometrycznym oraz przyjmując, iż gęstość alkoholu etylowego, mierzona w temperaturze 20°C i odniesiona do gęstości wody, miorzonej również w temperaturze 20"C, wynosi 0,79067, wyliczyć można teoreiyc/ną wydajność alkoholu z różnych węglowodanów. Wynosi ona:

64,64 dm3 , ze 100 kg cukru prostego, 68,04 d m 3 ze 100 kg dwucukru, 71,82 d m 3 ze 100 kg skrobi.

142

W r u t y n o w y c h , w y k o n y w a n y c h na użytek przemysłu, metodą fermentacyjną, badaniach laboratoryjnych s u r o w c ó w gorzelniczych uzyskuje się przeciętnie 6 5 , 0 d m 3 a lkoholu ze 100 kg skrobi, czyli 9 0 , 5 % wydajności teoretycznej. Wynik, w p i s y w a n y na ś w i a d e c t w o analizy, przekazywany gorzeln iom, jest wartością wskazującą maksymalną, możl iwą do uzyskania w warunkach przemysłowych wydajność. W gorzelniach o złym stanie technicz­nym, przetwarzających s u r o w c e częściowo zepsute, w y d a j n o ś c i takiej uzyskać nie można. Jednak nie p o w i n n o się dopuszczać do obniżenia w y d a j n o ś c i poniżej 62.0 d m 3 ze 1 0 0 kg skrobi. Zadowalając się takim wskaźnikiem, przewidywaną w y d a j n o ś ć oblicza się dzieląc uzyskaną w laboratorium wydajność przez 65 i mnożąc w y n i k przez 62. Jeśl i np. z labo­ratorium otrzymano ś w i a d e c t w o analizy, w którym określono wydajność a l k o h o l u z bada­nego s u r o w c a liczbą 3 1 , 3 d m 3 ze 100 k g , to w gorzelni, którą zadowala w y d a j n o ś ć ze skrobi

, 3 1 , 3 - 6 2 * b2 dnr /1 00 kq p o w i n n o się uzyskać = 29,85 d n r a lkoholu ( u m o w n e g o spirytusu

65 1 0 0 % ) ze 100 kg tego surowca.

Uwzględniając w a r u n k i techniczne polskich gorzelni ro ln iczych przyjąć można następują­cą ocenę pracy gorzelni na podstawie praktycznie osiąganej w y d a j n o ś c i spirytusu:

poniżej 60,0 d n r 1 ze 1 0 0 kg skrobi zła, 60,0 62,0 d n r 1 ze 1 0 0 kg skrobi zadowalająca, 62,0 63,0 d n r ' ze 100 kg skrobi dobra, powyżej 63,0 d n r 1 ze 1 0 0 kg skrobi bardzo dobra. Nierealne jest jednak przekroczenie wskaźnika 65,0 dnr* ze 100 kg skrobi.

12.3. OBLICZANIE ŁADOWNOŚCI PARNIKA

Ustalenie faktycznie osiągniętej wydajności spirytusu z jednostki przetwarzanego surowca opierać się musi na znajomości masy surowca, skierowanego (Jo produkcj i . Określenie uzyskanej wydajności ze skrobi wymaga d o d a t k o w o k o n t r o l o w a n i a i rejestrowania skrobio-wośei surowca,

Masę najdokładniej oznacza się metodą wagową, jednak nieliczne gorzelnie dysponują niezbędnymi do togo celu urządzeniami. Wszystkie natomiast, nawet te, w których stosuje się technologię eliminującą rozparowywanie surowca, dysponują parnikami Henzego. W o d ­niesieniu do z iemniaków dopuszcza się więc i powszechnie stosuje orientacyjne określanie masy surowca, w p r o w a d z a n e g o do produkcj i metodą objętościową, na podstawie p o j e m n o ­ści parnika. Władze sprawujące nadzór nad gorzelniami obowiązane są dokonać urzędowe­go. gooinetrycznocjo pomiaru parnika, a wynik wyrażony w d n i ' wpisać do akt gorzelni, jako obowiązujący wskaźnik rozliczania z iemniaków k ierowanych do przerobu.

Przyjmuje się, że w 100 dnr 1 objętości parnika mieści się 66,6 kg z d r o w y c h z iemniaków. rak więc w parniku o pojemności np. 4 7 5 0 d m \ napełn ionym luźno do krawędzi wiązu mieści się orientacyjnie

4750-66,(1 3163,5 kg

100 i 31 ;6 q z iemniaków. Taką liczbę kierownik gorzelni obowiązany jest wpisać w

produkcyjnej w pozycji zużycia surowca na sporządzenie jednego zacieru. P^rnik p o w i n i e n być napełniany ziemniakami nic ogrzewanymi w czasie załadunku. Tak

zwane p o d p a r o w y w a n i e z iemniaków p o w o d u j e zleganie się ich w stożku parnika, a w kon­sekwencji zwiększenie masy wprowadzanej do produkcj i ponad wartość, wynikającą

obrachunku opartego na pomiarze objętości parnika. Poza t y m p o d p a r o w y w a n i e utrudnia odpowietrzenie parnika, co z kolei uniemożl iwia przeprowadzenie p r a w i d ł o w o proc parowania. W gorzelniach stosujących metodę bezciśnieniowego uwalniania skrobi, a nie dysponujących wagą Oo z iemniaków parnik służyć może jako naczynie do objętośc iowego odmierzania surowca przeznaczonego na każdy zaeie

Metoda objętościowego pomiaru masy ziemniaków jest całkowic ie z a w o d n a w zastoso-

143

waniu do surowca miękkiego na skutek daleko posuniętego procesu gnicia lub odtajania po uprzednim silnym przemarznięciu.

Przy przerobie zbóż konieczne jost posługiwanie się wagą dziesiętnej. Przyjmuje się, że na każde 100 kg zboża musi przypadać 530-540 d m 3 pojemności parnika. W parniku o przykładowej objętości 4750 d m 3 , mieszczącym 31,6 q ziemniaków można więc roz-

4750-100 4750 100 parowywać jednorazowo od — = 896 kg do — = 879 kg zboża.

12.4. OBLICZANIE WIELKOŚCI ZASYPU ZBOŻA NA JEDNĄ SZAR­ŻĘ SŁODU

W gorzelniach stosujących jako źródło enzymów do hydrolizy skrobi słód jęczmienny należy używać ziarno o sile kiełkowania nie mniejszej niż 95%, roszczone 10 12 dni. Słód roszczony dłużej niż 1 2 dni i krócej niż 1 Odni, z wyjątkiem produkowanego z zastosowaniem preparatów giberellowych, cechuje obniżona wartość enzymatyczna. Wielkość każdej szarży słodu powinna być tak dobrana, aby w całości był on wykorzystany w produkcji w ciągu 3 dni.

Przystępując do zamaczania zboża, przeznaczonego do produkcji słodu, należy obliczyć zapotrzebowanie na słód w poszczególnych dniach produkcji. Wynika ono z planowanej na te dni wielkości przerobu surowca i jego skrobiowości. Przyjmuje się, że w celu scukrzenia 100 kg skrobi zużyć należy około 1 2 g świeżego (tzw. „zielonego") słodu, a ze 100 kg zboża o normalnej wilgotności uzyskuje się 140 kg słodu. Znając te wartości wielkość zasypu jęczmienia na jedną szarżę słodu oblicza się posługując się wzorem:

X - a b ' C ' 3

" 100-100-1,4 w którym:

X masa jęczmienia na jedną szarżę słodu w kwintalach, a ilość surowca przewidywanego do przetworzenia każdego dnia w kwintalach, b skrobiowość surowca w procentach, c wskaźnik zużycia słodu w stosunku do masy scukrzanej skrobi ( 1 2 % ) , 3 ilość dni, w ciągu których słód będzie używany do sporządzania zacierów, 1,4 - wskaźnik wzrostu masy zboża w czasie sporządzania z niego słodu. Jeśli np. w gorzelni planuje się sporządzać po 3 zaciery dziennie, każdy z 32 q ziemniaków o skrobiowości 16,5%, to do kadzi zalewnej należy co 3 dni zasypać:

3-96-16,5-12 —— = 4,07 q jęczmienia

100-100 1,4 o sile kiełkowania 95%.

12.5. OBLICZANIE DAWKI SŁODU, SPORZĄDZONEGO Z NIEODPO­WIEDNIEGO ZBOŻA

Polskie normatywy w zasadzie zabraniają używania do produkcji słodu zboża o sile kiełkowania mniejszej niż 95%. Jednak w szczególnych przypadkach, kiedy np. na skutek wyjątkowo niekorzystnych warunków atmosferycznych w czasie zbioru zbóż, gorzelnia nie może zaopatrzyć ssę w ziarno o właściwych cechach technologicznych, bywa używany jęczmień o sile kiełkowania nieraz bardzo odbiegającej od wymaganej. W takich wyjąt­kowych przypadkach stosować trzeba większe dawki słodu. Obliczanie naddatku słodu uwzględniać musi fakt, że i dodatkowa porcja słodu produkowana jest ze zboża o obniżonej sile kiełkowania.

Podstawą do obliczeń jest wskaźnik zużycia słodu, sporządzonego z ziarna o sile kiełkowania 95%. Wynosi on 1 2 % w stosunku do masy skrobi wprowadzanej do parnika.

144

Wynika z tego, że w każdych 12 kg słodu, przeznaczonego do scukrzania 100 kg skrobi 1 2 - 9 5

znajduje się = 11,4 kg ziarn sk iełkowanych. Taka sama ilość ziarn sk iełkowanych

w słodzie, sporządzonym z ziarna o sile kiełkowania n znajdzie się w X kg słodu: _ 1 0 0 - 1 2 - 9 5

n -100~~ Jeśli siła kiełkowania zboża wyniosła np. 7 5 % , to dawka słodu sporządzonego z n iego musi być podniesiona co najmniej do

1 0 0 - 1 2 - 9 5 = 15,2%.

7 5 - 1 0 0 Ziarno o malej sile k iełkowania rozwija się w czasie s ł o d o w a n i a n ierówno, co p o w o d u j e , że nawet ziarna p r a w i d ł o w o wyrośnięte zawieraj;) rtmioj e n z y m ó w niż słód w y p r o d u k o w a n y z ziarna dobrego. Celowe jest zatem, po d o k o n a n i u obl iczeń, d o d a t k o w o d a w k ę s ł o d u zwiększyć o około 0,5-0,8%.

12.6. OBLICZANIE ZAPOTRZEBOWANIA NA PREPARATY ENZYMA­TYCZNE POCHODZENIA MIKROBIOLOGICZNEGO

W gorzelniach posługujących się preparatami enzymatycznymi, w y t w a r z a n y m i metodami mikrobiologicznymi zbędne jest d o k o n y w a n i e jakichkolwiek obl iczeń poza ustaleniem ilości skrobi, jaka ma być każdorazowo rozpuszczona i scukrzona. Znając tę wartość preparaty dawkuje: się na podstawie zaleceń f irm dostarczających jo do gorzelni,

Zapotrzebowanie na enzymy oblicza się tylko przy p l a n o w a n i u zakupu preparatów. Ustala się w l e d y przewidywaną wielkość przerobu oddzielnie zbóż i z iemniaków, określa szacun­k o w o ich skrobiowość f na toj podstawie, kierując się w y t y c z n y m i p r o d u c e n t ó w preparatów, wylicza globalne zapotrzebowania

12.7. OBLICZANIE UZYSKIWANEJ PRZEZGORZELNIE WYDAJNOŚCI SPIRYTUSU

Według stosowanej w gorzelniach rolniczych konwencj i wydajność spirytusu wyraża się w decymetrach sześciennych ( d m J ) 1 0 0 - p r o c e n t o w e g o spirytusu, otrzymanego w w y n i k u przerobu 100 kg skrobi. Do niedawna jeszcze dla każdej gorzelni oddzielnie u r z ę d o w o ustalano obowiązujący ją wskaźnik wydajności na każdą kampanię.

Ilość skrobi, w p r o w a d z o n e j do przerobu, można ustalić d w i e m a metodami, a mianowic ie: na podstawie w y n i k ó w pomiaru masy i wartości skrobiowej surowca, na podstawie w y n i k ó w pomiaru objętości zacieru słodkiego i zawartości w nim ekstraktu. Metoda pierwsza jest najbardziej wiarygodna, bo obciążona najmniejszym błędem,

Stosowana jest jednak s t o s u n k o w o rzadko, ze względu na brak w większości gorzelni w a g , umożl iwiających pomiar każdej partii surowca, k ierowanej do przerobu, t j . przed w p r o w a ­dzeniem do parnika lub urządzenia rozdrabniającego, w przypadku stosowania technologi i bezciśnieniowej. W praktyce nie znajduje metoda ta zastosowania przy rozliczaniu produkcj i spirytusu z ziemniaków. Na jej podstawie oblicza się natomiast czasem wydajność spirytusu z s u r o w c ó w n iekonwencjonalnych. W żargonie gorzelniczym metodę tę określa się obl i n iem wydajności na podstawie parnika.

Metoda druga, nazywana obliczaniem wydajności z zacieru, stosowana jest przede wszystkim przy wyl iczaniu wydajności spirytusu z ziemniaków/. Warunkiem uzyskiwania tą metodą dobrych w y n i k ó w jest dokładne przemierzenie pojemności kadzi zaciernej, zainstalo­wanie w niej w sposób trwały prowadnicy do laski mierniczej i uwiarygodnien ie urzędowe poprawności wskazań tej laski. Pomiar objętości zacieru s łodkiego przeprowadza się

19 Skrócony kurs gorzelnietwa rolniczego Bogdan Lnczyński 145

z dokładnością do 10 d m 3 , po całkowitym wytłoczeniu surowca z parnika, zakończeniu procesu scukrzania i wyłączeniu mieszadła, w temperaturze około 55°C. Wynik pomiaru sprowadza się do temperatury, dla której obliczone są mnożniki skrobiowe, posługując się tabelą 12, przez odjęcie wartości z kolumny 2 tabeli lub przemnożenie odczytu na lasce mierniczej przez współczynnik z kolumny 3 tej tabeli.

TABELA 12. Redukcja objętości zacieru do temperatury normalnej

Temperatura pomiaru w°C

54 55

56 57

58

5 9

60

61

62

Poprawka na 1000 d m 3

w d m 3

12.4

12.9

13,5 14.2

15.0

15.9

16.7

17.5

18.3

Współczynnik

0.9876

0.9871

0.9865

0.9858

0.9850

0.9841 0.9833

0.9825

0.9817

T A B E L A 13. M n o ż n i k i s k r o b i o w e

Zawartość ekstraktu w "Big

15.0

15,1

15.2

15.3 15.4

15.5

15.6

15.7

15.8

15.9

16,0

16.1

16,2 10.3

16.4

16.5

Ui.łi

16.7

16.8 16.9

17.0 17.1

17,2

17.3

17.4

1 7.5

17.6

Mnożnik

0.1168 0.1176

0.1184

0.1193 0.1 201

0.1209 0,1217

0.1226

0.1234

0.1242

0.1251

0.1259

0.1267 0.1276 0.1284

0.1292

0.1301

0.1309

0.1317

0.1326

0.1336

0.1347

0.1358

0,1369

0.1380

0.1391

0.1402

Zawartość ekstraktu w "Big

17.7

17.8

17,9

18.0 18.1

18.2

18.3

18.4

18.5

18.6

18,7

18.8

18.9 19.0

19.1 19.2

19,3

19.4 19.5

19.6

19,7

19.8

19,9

20.0

Mnożnik

0.1413

0.1424

0.1435 0.1446 0*1457

0.1467

0.1477

0,1487

0,1497

0,1507

0,1517

0.1527 0.11)37

0.1547

0.1556

0.1564

0.15/3

0.1582

0.1591

0.1600

0,1608 0,1617

0.1626

0,1635

Następnie zacier chłodzi się do temperatury szczepienia drożdżami. Przed zaszczepieniem pobiera się z kadzi zaciernej próbkę zacieru, w celu oznaczenia zawartości w nim ekstraktu. Próbkę sączy się jeden raz przez czysty, suchy woreczek lniany, umieszczony w cedzidle Delbrucka. Pierwszą porcję przesączu (okoto 100 cm 3 ) odrzuca się, a resztę zbiera

146

w cylindrze szklanym, do którego zanurza się następnie areometr Ball inga. Odczyt na skali areometru sprowadza się do temperatury normalnej, posługując się tabelą 1 1 .

Skorygowany w opisany sposób w y n i k pomiaru zawartości ekstraktu w zacierze s łodkim odszukuje się w kolumnie pierwszej tabeli 13 i przez odpowiadającą tej pozycj i l iczbę z k o l u m n y drugiej mnoży się zmierzoną wcześniej objętość zacieru, wyrażoną w d m 3 . I loczyn, wyrażony w ki logramach, stanowi masę skrobi, zawartej w zacierze.

Opisane w tym rozdziale czynności w y k o n u j e się w odniesieniu do każdego, sporządzane­go w gorzelni zacieru, a w y n i k o d n o t o w u j e w dokumentac j i technologicznej . W celu obliczenia wydajności uzyskanej w dłuższym okresie lub w czasie całej kampani i sumuje się liczbę zacierów, sporządzonych w tym czasie, oblicza średnią zawartość w n i c h ekstraktu oraz średnią temperaturę p o m i a r ó w i dzieli objętość spirytusu, uzyskanego w t y m czasie, przez całą masę przetworzonej skrobi.

Jakkolwiek opisana tu metoda obliczania wydajności spirytusu „z zacieru" w praktyce stosowana jest najczęściej, to jednak trzeba sobie zdawać sprawę z faktu, że obciążona jest ona błędem, gdyż oparta jest na wynikach pomiaru zawartości ekstraktu w zacierach, z pominięciem wskaźnika zawartości skrobi w ziemniakach. Wynik pomiaru ekstraktu zależny jest w znacznym stopniu od stopnia scukrzenia skrobi, a także od i lości w o d y , w p r o w a d z a n e j do s u r o w c a n p . w postaci pary kondensującej w czasie rozparowywania, czynnika spłukującego kadź zacierną i tp. Dlatego obliczenia oparte na podstawie tej metody nie mają charakteru absolutnie niepodważalnych. Dobrze natomiast służą t e c h n o l o g o w i do s terowa­nia procesem produkcj i i p o r ó w n y w a n i a efektów przerobu w krótszycł i i dłuższych okresacl i pracy gorzelni.

13. NAJCZĘSTSZE PRZYCZYNY ZABURZEŃ TECHNOLOGICZNYCH I SPADKU WYDAJNOŚĆ! SPIRYTUSU

P o d s t a w o w y m warunkiem poprawnnj lec lmologi i wytwnr/nn ia spii y iusu motodą formon Incji jest bezwzględno, polne ulrzymywauie czystości w całym zakładzie. Dbać zatem należy nie tylko o czystość technicznego wyposażenia gorzelni, lecz także pomieszczeń produkcy j­nych, g ł ó w n i e s ł o d o w n i , drożdżowni, lokalu fermentacji i miejsca usytuowania kadzi zaciernej. Dużym błędem jest przechowywanie jak ichkolwiek p r o d u k t ó w , s u r o w c ó w a tym bardziej o d p a d k ó w w tych pomieszczeniach, ponieważ rozwijająca się na n ich mikroflora maj^c dużćj łatwość przenoszenia się - choćby ruchem powietrza •- wnikać będzi* zacierów, drożdży i s łodu, dokonując w nich zmian utrudniajgcych w ł a ś c i w y przebieg p o d s t a w o w y c h procesów j e d n o s t k o w y c h , a w szczególności h o d o w l i drożdży, scukrzania skrobi, fermentacj i i s łodowania.

Wszystkie pomieszczenia produkcyjne każdego dnia, po zakończeniu prac p o d s t a w o w y c h muszą być dokładnie umyte si lnym strumieniem gorącej w o d y . Jeśli p o d ł o g i są zniszczone, i hropowate c e l o w e jest każdego dnia dezynfekowanie ich w a p n e m palonym. M y ć należy

i ściany - a jeśli ich faktura na to nie pozwala - dezynfekować je kilka razy w ciągu ! ampanir, malując w a p n e m z dodatk iem jednego ? dostępnych dezynfektyków miedz iowych. Dotyczy to również s u f i t ó w w drożdżowni , f e r m e n t o w n i i s ł o d o w n i .

W gorzelniach starych, w których na ścianach - szczególnie s ł o d o w n i - pojawia);) się w y k w i t y pleśni, czynność bielenia ich w a p n e m z dodatk iem antyseptyka należy powtarzać m e j z a d z i e j niz ra/ w miesiącu.

I47

Niepożądana mikroflora rozwija się szczególnie intensywnie na resztkach zacierów, słodu, zboża i ziemniaków, niedokładnie usuniętych z naczyń, urządzeń i rurociągów. W ciągu codziennej, nocnej przerwy w pracy zakładu następuje tak duże jej namnożenie, że znalazłszy się następnego dnia w zacierze, efektywnie rywalizuje z drożdżami o opanowanie środowis­ka. Ponieważ są to głównie bakterie kwaszące, wytwarzające przede wszystkim kwas mlekowy, ale czasem również niewielkie ilości kwasu masłowego, rozwój ich powoduje:

• Obniżenie efektywności działania enzymów amyloiitycznych szczególnie w okresie dofermentowywania zacierów, na skutek spadku pH. Zle odfermentowanie zacierów, będące tego wynikiem, a wyrażające się wzrostem zawartości ekstraktu pozornego, oznacza zmniejszenie wydajności alkoholu o około 0,5 dm3, z każdego 1000 dm 3 zacieru przy wzroście wskazania areometru Ballinga o 0,1°.

• Ograniczenie rozwoju i działalności drożdży w wyniku negatywnego działania na nie produktów, wytwarzanych przez bakterie. Skutkiem tego zjawiska jest zle odfermentowywa-nie zacierów, a zatem zmniejszenie uzysku alkoholu.

• Zużycie części węglowodanów, przeznaczonych do przetworzenia na alkohol, na metabo­lity niepożądane, szkodliwe w procesie produkcyjnym i pogarszające jakość spirytusu oraz paszową wartość wywaru. • Zwiększenie korozji urządzeń i rurociągów, przez które przepływa zacier i wywar, na skutek obniżonego pH tych cieczy, spowodowanego wzrostem zawartości w nich kwasów,

Jednym z podstawowych źródeł zakażeń zacierów jest słód. Wyeliminowanie niebezpie­czeństwa wprowadzenia z nim do procesu produkcyjnego szkodliwej mikroflory jest możliwe tylko przy pełnym przestrzeganiu zaleceń technologicznych, opisanych w rozdziałach 5.4.1.1. i 5.4.1.2. Odnoszą się one tak do problemu utrzymywania czystości w sfodowni. jak i dezynfekcji /i.iina, pr/e/nae/onego do produkcji słodu i wypic>dukow;mn{|o juz słodu

Popularny jest pogląd, ze źródłem zakażeń mogą być naczynia produkcyjne, urządzenia, rurociągi, ale nie parnik, w którym przecież operuje się temperaturą dla drobnoustrojów zabójczą. Zwrócę w tym miejscu uwagę czytelnika na co najmniej dwie możliwości zakażenia zacierów przez produkt spływający z parnika.

Pierwsza z nich dotyczy gorzelni, w których kierując się oszczędnością czasu produkcyjne­go, parnik napełnia się ziemniakami w dniu poprzedzającym parowanie. Przy niedomknięciu zaworu spustowego, a czasem jego nieszczelności, woda, pochodząca z mycia surowca, ścieka do pustej kadzi zaciernej, wnosząc do niej bytujące na powierzchni ziemniaków bakterie. Następnego dnia, wyjałowiony w czasie parowania surowiec spływa do kadzi już zakażonej. Istnieją zatem doskonale warunki do szybkiego rozwoju bakterii. W warunkach takich może następować podwajanie liczby komórek bakteryjnych co 20 minut. Oznacza to, ze w ciągu t loby i jednego osobnika powstać może A 700 000 000 000 000 000 000 nowych komórek. W podobnych warunkach drożdże rozmnażają się znacznie wolniej bo w rytmie: podwojenie liczby komórek co 2 godziny. Z jednej komórki w ciągu doby powstać więc może około 4100 nowych osobników. Niepożądane bakterie znajdują się więc w pozycji znacznie korzystniejszej, tym bardziej, że ich rozwój zaczyna się co najmniej kilka godzin przed wniesieniem do zacieru drożdży.

Druga możliwość zakażenia ciągu produkcyjnego przez substancję wytłaczaną z parnika pojawia się w przypadku tzw. ,,podparowywania" ziemniaków w stożku parnika. Niektórzy tech nolodzy czynią to czasem świadomie w celu zwiększenia masy surowca, zużywanego do sporządzenia zacieru; inni zamierzając skrócić czas produkcji załadowują parnik w dniu poprzedzającym parowanie, nie wiedząc o tym, że zawór parowy jest nieszczelny i przepusz­cza parę. W obu przypadkach skutkiem jest zleganie się uparowanych ziemniaków w stożku parnika, uniemożliwiające równomierne rozprowadzenie pary w czasie właściwego parowa­nia. W takiej sytuacji nawet przy bardzo wysokim ciśnieniu parowania nie dadzą się usunąć z parnika tzw. korki powietrzne, a ziemniaki w nich się znajdujące nie będą dogrzane do temperatury, umożliwiającej termiczne zniszczenie niepożądanej mikroflory. Negatywne

I4K

efekty o b u w y m i e n i o n y c h b ł ę d ó w technologicznych są takie same, jak w przypadku załadowywania parnika surowcem na noc, przy nieszczelnym zaworze s p u s t o w y m .

Dość popularnym, a niedostrzeganym przez k i e r o w n i k ó w gorzelni, źródłem zakażeń jest kadź zacierna. Musi ona być każdego dnia dokładnie umyta si lnym strumieniem gorącej w o d y , a po zabezpieczeniu mieszadła przed przypadkowym włączeniem, p r a c o w n i k musi codziennie, ręcznie oczyścić wspornik i w ę ż o w n i c z gromadzących się na nich resztek surowca i zawartych w nim zanieczyszczeń ( g ł ó w n i e s ł o m y ) . M i m o dobrego w y k o n y w a n i a tycl i czynności zdarza się, że pozostałości z kadzi p o w o d u j ą zakażenie zacierów. Ma to miejsce w następujących przypadkach:

a. Kadź, na skutek znacznego wyeksploatowania w y ł o ż o n a została wewnątrz blachą miedzianą. Płyty blachy zostały dokładnie połączone z sobą i obrzeżem kadzi, nie dając możl iwości wnikania zacieru lub w o d y w wolną przestrzeń p o d wykładziną. Jednak piasek, znajdujący się w s u r o w c u na skutek niedostatecznego działania płuczki, p o w o d u j e ścieranie blachy miedzianej, prowadząc z czasem do powstania w niej drobnych szczelin. Przez szczeliny te, w czasie g d y dno kadzi obciążone jest k i lkutonową masą zacieru, dostaje się on p o d wykładzinę, gdzie, w w y n i k u rozwoju mikroflory, kiśnie a czasem nawet gni je. Po opróżnieniu kadzi zaciernej miedziane jej d n o nieco unosi się i po u m y c i u daje z łudne wrażenie szczelności. Masa pod nim fermentująca wciskana będzie natomiast do wszystkich zacierów w w y n i k u ,,obciągania" miedzianej wykładziny kadzi każdą partią u p a r o w a n e g o surowca. Niebezpieczeństwu temu można zapobiegać rezygnując z napraw starej kadzi metodą wykładania jej blachą, a jeśli już tego dokonano, szczelność wykładz iny należy k o n t r o l o w a ć przy pojawien iu się jakichkolwiek s y m p t o m ó w zaburzeń t e c h n o l o g i c z n y c h , wzrostu kwasowości zacierów w czasie fermentacji i spadku w y d a j n o ś c i spirytusu. Kontrolę szczelności wykładziny najprościej można przeprowadzić w następujący sposób. Kadź dokładnie umyć, zabezpieczyć mieszadło przed przypadkowym włączeniem i z przenośną lampą elektryczną (o napięciu zredukowanym do 24 V) wejść do wnętrza kadzi. O b s e r w o ­wać, czy p o d w p ł y w e m ucisku dna stopami nie pojawiają się na powierzchni blachy kropelki cieczy. Dobrze jest, jeśli czynność tę w y k o n u j e jednocześnie kilka osób, ponieważ pod w p ł y w e m zwie lokrotn ionego ucisku dna wciśnięcie znajdującej się ewentualn ie p o d dnem masy jest bardziej p r a w d o p o d o b n e . Szczelność wykładziny można te i sprawdzić wycinając o t w ó r w najniższym punkcie dna. Pod wykładziną p o w i n n o być sucho. Jeśli stwierdzi się, że wykładzina jest nieszczelna, kadź praktycznie nie nadaje się do użytku.

b. Zainstalowane w kadzi zaciernej w ę ż o w n i c e przeciekają. Może się to zdarzyć na skutek znacznego ich wyeksploatowania lub w w y n i k u złego łączenia rur w czasie b u d o w y lub remontu wężowrt icy Zn w z g l ę d u na to, ze do chłodzenia używa się często w o d ę z o t w a r t y c h zbiorników naturalnych (stawy, jeziorka) lub krążącą w obiegu zamkniętym w gorzelni, ; zatem zakażoną, wnikanie jej do zacierów jest jednoznaczne z ich zakażaniem. Szczelność

w ę ż o w n i c , poza przypadkami większych awari i, w idocznych g o ł y m okiem sprawdzić można wysuszywszy szmatami wewnętrzną powierzchnię dobrze umyte j kadzi i w ę ż o w n i c , a nastę­pnie puszczenie do w ę ż o w n i c w o d y na kilka godzin. Przestrzegając zasad bezpieczeństwa, podanych w punkcie „ a " należy następnie wejść do kadzi i ustalić, czy nie zebrała się na jej dn ie w o d a . Jeśli jest jej dużo, wizualnie należy odnaleźć miejsce przecieku i jezaspawać. Jeśli natomiast na dnie pojawiła się ty lko mała plama w o d n a , c o oznacza, że przeciek jest niewielki , a zatem trudny do lokalizacji wizualnie, można się posłużyć następującą metodą wysuszeniu wnętrza kadzi, gdy w ę ż o w n i c e są juz całkiem suche owinąć je suchym papierem. Po włączeniu pompy podającej w o d ę do chłodnic odszukać miejsce lub miejsca, w których papier uległ zawi lgoceniu. Wskazuje o n o na punkt nieszczelności w ę ż o w n i c y .

c. Z wyz iewnika, wyprowadzającego parę z kadzi zaciernej podczas wytłaczania do niej updrowanego surowca skropl iny spływają do wnętrza kadzi. Na w e w n ę t r z n y c h ścianach wyziewnika zawsze znajdują się drobne cząstki surowca, w y d m u c h i w a n e g o z parnika, na których bytuje niepożądana mikroflora. Ściekające skropliny zmywają część bakterii i wnoszą je do zacierów, p o w o d u j ą c bardzo niekorzystne w skutkach zakażenie, zanim jeszcze do

149

zacierów w p r o w a d z o n e zostaną drożdże. Zjawisku temu trzeba przeciwdziałać instalując wewnątrz kadzi, p o d w y z i e w n i k i e m , dość głęboką tacę z o d p r o w a d z e n i e m zatrzymywanych na niej skropl in, rurą, do kanału ś c i e k o w e g o .

Siedl iskiem r o z w o j u niepożądanej mikroflory, a w konsekwencj i zakażania zacierów bywają często rurociągi, a szczególnie miejsca ich wygięć w kształt litery U. Dolne części takich tzw. z w i s ó w praktycznie nie dają się dokładnie umyć, a zalegające w nich resztki zacierów stanowią doskonałą pożywkę dla r o z w o j u w n ich bakteri i. W związku z t y m rurociągi p o w i n n y być układane zawsze z pochy len iem, umożl iwia jącym pełny s p ł y w w o d y płuczącej do kanału ściekowego, a na ich ciągach nie p o w i n n y znajdować się wspomniane wyżej wygięcia syfonowe. Uwaga niniejsza dotyczy g ł ó w n i e komunikacj i między kadzią drożdżową i zacierną a także rurociągu, którym zacier z kadzi zaciernej przesyłany jest do fermentacj i . W t y m ostatnim przypadku, jeśli kadź zacierną stoi niżej niż kadzie fermentacyjne, w najniższej części rurociągu, t j . pod kadzią zacierną musi zna jdować się ł a t w o dostępny m e t a l o w y n a g w i n t o w a n y korek, po wykręceniu którego każdego dnia p r z e w ó d może być całkowic ie opróżniony.

Zaciery fermentujące zakażają się też często, g d y kadzie fermentacyjne podłączone są do jednego, stałego p r z e w o d u , którym zaciery przesyłane są do destylacj i. Przy nieszczelnych zaworach zacier o d f e r m e n t o w a n y , zalegający w t y m przewodzie a zawierający najczęściej rozwinięte już zakażenia, p o d w p ł y w e m ciśnienia słupa płynu fermentującego w innej kadzi, przedostaje się do pustej kadzi, przygotowanej do przyjęcia świeżego zacieru słodkiego. Następuje zmieszanie zacieru zakażonego z rozpoczynającym fermentację i rozwój w n i m flory bakteryjnej.

Sporadycznie w gorzelniach spotyka się jeszcze płuczki w o d n e gazów pofermentacyjnych, z a m o n t o w a n e na czaszach kadzi fermentacyjnych. Do naczyń tych może w czasie burz l iwej , a szczególnie pienistej fermentacji, wn ikać fermentujący zacier. Zalegając tam stwarza d o g o d n e w a r u n k i dla r o z w o j u bakteri i , które mogą być następnie s p ł u k i w a n e do kadzi fermentacyjnych zacierami unoszącymi się w czasie g ł ó w n e j fermentacj i . J e d y n y m radykalnym sposobem uniknięcia zakażania zacierów tą drogą jest rezygnacja z płuczek m o n t o w a n y c h na kadziach fermentacyjnych. Powinny być one ustawiane poza naczyniami przeznaczonymi do prowadzenia fermentacj i .

Mikrof lorę należy niszczyć w każdej gorzelni systematycznie i radykalnie. Najczęściej s t o s o w a n y m , a skutecznym i tanim środkiem do zwalczania niepożądanej mikroflory, jest w gorzelni rolniczej para w o d n a , uzyskiwana z kotła parowego. Metodą parowania dezynfekuje się przede wszystkim kadzie i rurociąg i. Wprawdzie po dobrym umyciu nie ma na ich wewnętrznej powierzchni resztek zacieru, w którym drobnoustroje m o g ł y b y się rozwijać, jednak bakterie znajdują się na ich ściankach jako n iewidoczna pozostałość po przesyłanej cieczy i w o d z i e myjącej, która z reguły czysta mikrobio logicznie nie jest.

A b y parowanie dało pozytywny wynik wszystkie elementy zbiornika lub przewodu, t j . zawory, kolanka, złącza muszą być nagrzane do temperatury nie mniejszej niż 80°C, a temperatura ta musi być utrzymana przez co najmniej 20 min. W t y m czasie nie zagrzeją się do podanej temperatury miejsca zastojów cieczy w rurociągach. Dlatego przed rozpoczęciem parowania kadzie i rurociągi muszą być całkowic ie opróżnione z w o d y .

Parować można tylko kadzie zamknięte. Parowanie kadzi otwartych mija się z celem, ponieważ para przepływając ł a t w o ku górze miesza się z powietrzem, a skraplając się następnie na ścianach pomieszczeń, sprzyja r o z w o j o w i na nich pleśni. Stopień nagrzania powierzchni wewnętrznej kadzi, szczególnie jej części dolnej, jest w takim przypadku nieznaczny i absolutnie nie wystarczający do zniszczenia d r o b n o u s t r o j ó w .

Parując kadzie zamknięte należy zamknąć o b y d w a włazy, a parę dopuszczać od góry, co s p o w o d u j e wytłaczanie z kadzi z imnego powietrza zaworem s p u s t o w y m .

Kadzie muszą być wyposażone w zawory bezpieczeństwa: jeden na podciśnienie i jeden na nadciśnienie. Należy ustawić je tak, aby otwierały się, g d y różnica między ciśnieniem w kadzi

150

a ciśnieniem atmosferycznym wyniesie nie więcej niż 0,2-0,3 atm ( 0 , 0 2 - 0 , 0 3 M P a ) . Brak z a w o r ó w prowadzi do wybrzuszenia, a częściej wklęśnięcia, ścian kadzi.

Obniżenie w y d a j n o ś c i spirytusu może być w y n i k i e m nie ty lko r o z w o j u niepożądanej mikroflory. Przyczyną mogą być błędy technologiczne spoza mikrobio logicznej sfery. Należą do nich przede wszystkim:

• Zbyt długie lub p r o w a d z o n e w zbyt wysokiej temperaturze parowanie s u r o w c ó w . Skutkiem tego jest karrnelizacja części w ę g l o w o d a n ó w , a t y m samym zmniejszenie ilości cukrów, które mogą być przetworzone na a lkohol . D o d a t k o w y m n e g a t y w e m karmelizacji jest tworzenie się w czasie tego procesu p r o d u k t ó w gazowych, które rozpuszczone w zacierze, działają toksycznie na drożdże, powodując pogorszenie w y d a j n o ś c i spirytusu również z tej części w ę g l o w o d a n ó w , które nie ulegfy karmelizacji.

® Niedostateczne rozparowanie surowca, na skutek stosowania zbyt niskiej temperatury w czasie parowania l u b niewystarczającego czasu parowania, a w przypadku stosowania technologi i bezciśnieniowej - n i e d o s t a t e c z n e g o przemiału (rozdrobnienia) s u r o w c a . W ta­kich warunkach nie wszystkie komórki surowca ulegają destrukcj i . Z wnętrza komórek nie zniszczonych nie mogą być w y p r o w a d z o n e ziarna zawartej w nich skrobi . N ie mają więc możl iwości zetknięcia się z enzymami, w o b e c czego nie ulegają hydrolizie, a w konsekwencj i przetworzeniu na spirytus. Wydajność alkoholu spada proporcjonaln ie do i lości nie u w o l n i o ­nej z komórek skrobi. Przeciwdziałanie temu zjawisku sprowadza się do zwiększenia ciśnienia parowania lub wydłużenia czasu przetrzymywania surowca w parniku, a w przypadku stosowania technologi i bezciśnieniowej wymiany b i j a k ó w w młynie l u b sita p o d bi jakami na nowe, o mniejszej średnicy o t w o r ó w .

® Niedostateczne scukrzenie skrobi. O b j a w e m lej n i e p r a w i d ł o w o ś c i jest poza znmiejszo-niem wydajności a lkoholu, przekraczająca 1,2% zawartość w ę g l o w o d a n ó w , podlegających hydrolizie w wywarze lub 1,3% w zacierze o d f e r m e n t o w a n y m . Przyczyny złego scukrzenia mogą być wielorakie. Najczęstsze z nich to: - użycie słodu o niskiej sile enzymatycznej, - niedostateczne rozdrobnienie słodu, - użycie zbyt malej i lości s łodu lub innego czynnika hydrol izującego skrobię, - utrzymywanie w czasie zacierania temperatury różnej od optymalnej dla użytych enzymów, - zły rozkład temperatury w kadzi zaciernej na skutek n i e p r a w i d ł o w e g o działania mieszadła, -- s p o w o d o w a n y zakażeniem spadek pH w czasie fermentacji

- zacierów ziemniaczanych poniżej 4,6-4,5, z.iciorów z b o ż o w y c h poniżej 4,3.

• Temperatura fermentacji zacierów nieodpowiednia dla użytych drożdży. Na polskim rynku dostępne są rasy drożdży gorzelniczych, charakteryzujące się różnym o p t i m u m temperatury fermentacji: od 30"C do 3 8 - 3 9 " C . Temperatura nastawienia fermentacji p o w i n n a być tak dobrana, aby w okresie fermentacji g ł ó w n e j była równa lub bliska optymalnej dla użytych drożdży. Przy źle dobranych temperaturach zacierów, łączonych w kadziach fermentacyjnych, może następować ich rozwarstwianie i nie dogrzewanie masy, zalegającej w d o l n y c h częściach kadzi. Stwierdzenie takiego zjawiska (nawet przez dotyk na różnych wysokościach kadzi zawierającej fermentujące zaciery) wskazuje na konieczność skorygowania temperatury nastawienia poszczególnych zacierów, a w odniesieniu do zacierów już fermentujących wymieszania ich. Mieszanie można przeprowadzić ręcznym lub mechanicznym mieszadłem, a jeśli nie ma takiej możl iwości , przepompowując zacier z d o l n e j do górnej części kadzi.

• Straty alkoholu w wywarze. Prawidłowe prowadzenie procesu o d p ę d u w sprawnym aparacie destylacyjnym gwarantuje całkowite wydzielenie a lkoholu z o d f e r m e n t o w a n e g o zacieru. W praktyce dopuszcza się m i m o to obecność d r o b n y c h ilości a l k o h o l u w wywarze, jednak nie więcej niż 0,05%. Przy takiej koncentracj i , uwzględniając stosunek objętości w y w a r u do objętości zacieru i zakładając zawartość a lkoholu w zacierze o d f e r m e n t o w a n y m

151

8%, straty, liczone w odniesieniu do spirytusu zbieranego w odbieralniku, wynoszą 0,7%, czyli aż 7 d m 3 na każde 1000 dm 3 spirytusu.

Uniknięcie strat jest w pełni realne przy przestrzeganiu instrukcji obsługi aparatu destylacyj­nego, nieprzeciążania go zacierem, a przede wszystkim umożliwieniu pracy wszystkich pólek kolumny zacierowej. Niedopuszczalna jest tzw. zalewanie dolnych pólek aparatu zacierem; przez wzierniki dostrzegalne musi być gotowanie zacieru na wszystkich pólkach.

Jeżeli mimo przestrzegania tych zasad zawartość alkoholu w wywarze przekracza podaną skrajną wartość, aparat należy wyłączyć z pracy i przeprowadzić dokładny przegląd techniczny przede wszystkim półek kolumny zacierowej (roboczej) i usunąć stwierdzone usterki.

• Straty alkoholu spowodowane nieszczelnością układu destylacyjnego. Zdarza się, że po złożeniu nowego lub wyremontowanego aparatu destylacyjnego pary alkoholu wyciekają na zewnątrz kolumny na złączach poszczególnych elementów, tzw. carg. W skrajnych przypad­kach ciecz spirytusowa kapie z kołnierzy, łączących elementy kolumny spirytusowej. Nieszczelność łatwa jest do wykrycia wizualnie i powonieniem, a dla usunięcia jej często wystarcza tylko dokręcenie śrub na kołnierzach. Jeśli jednak czynność ta nie daje efektu aparat trzeba bezwzględnie wyłączyć z pracy i dokonać uszczelnienia, ponieważ straty ponoszone w ten sposób mogą być bardzo duże.

• Straty alkoholu w wyniku porywania jego cząstek z gazami, wydzielającymi się w czasie fermentacji. W gorzelni o przeciętnej zdolności produkcyjnej każdego dnia z fermentujących zacierów, z dużą prędkością, wydziela się co najmniej kilkaset tysięcy dm 3 dwutlenku węgla. Gaz ten unosi z sobą drobne krople wytworzonego już w zacierze alkoholu. Wielkość strat powodowana tym zjawiskiem jest wprost proporcjonalna do temperatury fermentacji i w skrajnych przypadkach może wynosić nawet 2% masy produktu spływającego do odbieralnika. Sposób ograniczenia tych strat opisano w rozdziale 5.4.7. Instalacja na rurociągu, odprowa­dzającym dwutlenek węgla poza lokal gorzelni, płuczki alkoholu daje średni przyrost uzysku alkoholu od 0,6 do 1,0%.

• Straty alkoholu w czasie magazynowania spirytusu. Przechowywanie spirytusu w zbiorni­kach magazynowych zawsze związane jest z ubytkiem jego masy. Jest on tym większy, im wyższa jest temperatura i czas przechowywania. Straty zależą jednak również od stosunku powierzchni zbiornika magazynowego, czyli powierzchni lustra przechowywanej w nim cieczy do jej masy. Im stosunek ten jest większy tym straty, powodowane parowaniem alkoholu, będą większe. Wynika stąd prosty wniosek, ze zbiorniki magazynowe nie powinny być płaskie, lecz możliwie wysokie a wąskie, a przy tym lokalizowane w pomieszczeniach chłodnych, najlepiej piwnicznych lub półpiwnicznych.

Przechowywanie spirytusu w zbiornikach wewnątrz zardzewiałych prowadzi do niekorzyst­nych zmian w składzie chemicznym spirytusu, polegających na utlenianiu części alkoholu etylowego do aldehydu octowego. W wyniku tej reakcji może nastąpić obniżenie jakości surówki poza granice dopuszczone przez normę. Odbywa się to kosztem zużycia w reakcji części alkoholu. Straty spowodowane złym przechowywaniem surówki są więc podwójne: obniżenie ilości i jakości spirytusu.

Istnieje oczywiście wiele jeszcze innych przyczyn zmniejszenia wydajności alkoholu z masy przetwarzanego surowca, jak również przyczyn strat alkoholu już wyprodukowanego. Przedstawione w niniejszym rozdziale należą do najczęstszych i stosunkowo łatwo usuwal-nych.

14. PRZYGOTOWANIE GORZELNI DO PRZERWY KAMPANIJNEJ

Gorzeln ictwo rolnicze jest przemysłem kampani jnym. F u n k c j o n o w a n i e zakładów w a r u n ­kowane jest dostawą do nich s u r o w c ó w ( g ł ó w n i e pochodzenia ro ln iczego), co determinuje rozpoczynanie kampani i produkcyjnej każdego roku d o p i e r o po zbiorze zbóż i z iemniaków, t j . jesienią. Na ten czas przypada koniec wegetacj i roślin u p r a w n y c h , a zatem również koniec okresu wypasu bydła na użytkach zielonych. Wywar, s tanowiący uboczny produkt w proce­sie wytwarzania spirytusu, jest w t e d y doskonałym k o m p o n e n t e m d a w e k p o k a r m o w y c h dla zwierząt gospodarskich, pozwalającym utrzymać na w y s o k i m poziomie produkcję mleka i mięsa, mimo braku pasz zielonych. Żywienie w y w a r e m p o w i n n o kończyć się w czasie, kiedy rozpoczyna się letni wypas bydła, czyli w maju. Od maja do października w każdej gorzelni rolniczej powinna trwać przerwa kampanijna. Przedłużanie produkcj i spirytusu na miesiące letnie świadczy o złej organizacji pracy i prowadzi do strat, na które składają się: ® nadmierne przechowalnicze straty surowca, • pogorszenie wydajności spirytusu z przetwarzanych w ę g l o w o d a n ó w na skutek trudności utrzymania pożądanych wartości temperatury w poszczególnych fazach p r o d u k c j i , • zwiększone niebezpieczeństwo rozwoju zakażeń w cieczach gorzelniczych, prowadzące do spadku pH zacierów w w y n i k u przetwarzania części w ę g l o w o d a n ó w na kwasy i ograniczenie działania cukrującego amylaz, a w konsekwencj i dalszy spadek w y d a j n o ś c i spirytusu, • konieczność kosztownej l ikwidacj i w y w a r u , na którego wartośc i paszowe zapotrzebowa­nie kończy się z chwilą wypędzania zwierząt na pastwiska.

Przerwa kampanijna trwa 5-7 miesięcy. Na okres ton b u d y n k i , lokale produkcyjno, maszyny i urządzenia, przyrządy kontrolno-miemicze, a także cala dokumentac ja p r o d u k c y j ­na - muszą być zabezpieczone przed zniszczeniem, korozją, st łuczeniem, kradzieżą, a wszel­kie usterki w budynkach, lokalach i sprzęcie w y k o r z y s t y w a n y m w p r o d u k c j i , w okresie przerwy kampanijnej p o w i n n y być usunięte.

Prace konserwacyjne w gorzelni należy rozpoczynać w ostatnich dniach trwania produkcj i , kiedy sporządza się i odpędza ostatnie zaciery. Zakład dysponuje w t e d y parą i ciepłą wodą, co ułatwia przeprowadzenie wielu prac porządkowych, w y k o n y w a n y c h z użyciem tych środków.

W gorzelniach opierających produkcję na stosowaniu s ł o d u , porządkowanie zakładu najlepiej zacząć od s ł o d o w n i, W d n i u sporządzania ostatniego zacieru należy przeprowa­dzić w s ł o d o w n i goneralny porządek: usunąć resztki s iodu i zboża z kadzi zalewnej i lokalu, gorącą wodą wyszorować wszystkie narzędzia stosowane do przerzucania słodu P szuflę i wagę, oczyścić, wysuszyć i wynieść do magazynu w o r k i , którymi noszono s ł ó d , umyć wodą z dodatkiem detergentu ściany, sufit, posadzkę, okna i drzwi oraz wewnątrz i z zewnątrz kadź zalewną. Spłukać brud s i lnym strumieniem czystej w o d y i pozostawić o t w a r t e okna i drzwi dla umożl iwienia szybkiego osuszenia pomieszczenia; suchą wewnętrzną powierzchnię kadzi zalewnej natrzeć lekko olejem mineralnym, a powierzchnię zewnętrzną pomalować farbą olejną; w późniejszym, w o l n y m czasie cementem w y r ó w n a ć powierzchnię posadzki, dobrze ją wyszl i fować, w a p n e m z dodatk iem antyseptyku m i e d z i o w e g o wybie l ić ściany i sufit, p o n o w n i e umyć posadzkę i lokal przewietrzyć. Jeśl i warunk i na to pozwalają, pozostawić uchylone okna w celu umożl iwienia stałego wietrzenia pomieszczenia - w takim przypadku zabezpieczyć okna przed dostaniem się do wnętrza gryzoni i innych zwierząt.

Bezpośrednio po zaszczepieniu ostatnich zacierów można przystąpić do porządkowania działu d r o ż d ż o w n i . Dokładnie należy umyć gorącą wodą i zdezynfekować parą wnętrza kadek i rurociągów, spuścić w o d ę z płaszcza i w ę ż o w n i c , przedmuchać je parą, a jeśli istnieje podejrzenie, że obłożone są wewnątrz kamieniem, napełnić w ę ż o w n i c e na kilka godzin 5 - p r o c e n t o w y m kwasem solnym, po czym kwas spuś cić do naczynia, a po zdekantowaniu można go użyć do czyszczenia w ę ż o w n i c w kadzi zaciernej. W ę ż o w n i c e so l idn ie umyć ciepłą wodą pompując ją tak d ł u g o , aź wypływająca z nich w o d a płucząca nie wykaże odczynu

20 Skłócony kurs gorzelnicłwn - Bogdan Łączyński 1 5 3

kwaśnego (kontrola papierkiem lakmusowym lub pomiar pH). Części metalowe kadek na­leży natrzeć olejem mineralnym, a powierzchnię zewnętrzną pomalować farbą olejną; pozostawić kadki i wszystkie zawory otwarte; zwrócić uwagę, czy rura spustowa w dnie kadki drożdżowej nie jest zasyfonowana. Byłby to błąd konstrukcyjny, który dla uniknięcia zakażeń drożdży w czasie eksploatacji kadki należy bezwzględnie usunąć w czasie przerwy kampanijnej.

Po sporządzeniu ostatniego w kampanii zacieru i przesłaniu go do fermentacji należy umyć gorącą wodą wewnątrz i z zewnątrz s k r z y n i ę z a p a s o w ą nad parnikiem, uporządkować pomieszczenie w pobliżu czaszy parnika, wyjąć i osuszyć uszczelkę włazu parnika, wyjąć i oczyścić ruszt, obmyć parnik z zewnątrz i wewnątrz, a następnie napełnić go kilkuset litrami wody. Wodę ogrzać i utrzymać w stanie wrzenia przez kilkanaście minut; w tym czasie oczyścić i umyć tryby napędzające mieszadło w kadzi zaciernej, wyziewacz, kołpak i samą kadź zacierną, do której spuścić potem wrzątek z parnika. Następnie należy uruchomić na parę minut mieszadło w celu dokładniejszego wypłukania resztek brudu z trudno dostępnych szczelin między wężownicami a podtrzymującymi je wieszakami, po czym wodę przepompować do umytej wcześniej kadzi fermentacyjnej. Płucze się w ten sposób umyte już wcześniej rurociągi. Wężownice w kadzi zaciernej należy przedmuchać parą, a jeśli zachodzi potrzeba, oczyścić z kamienia 5-procentowym kwasem solnym w sposób stosowany przy oczyszczaniu wężownic w kadce drożdżowej. Zawór spustowy i kurek pobierczy trzeba pozostawić otwarte; po całkowitym wyschnięciu kadź zacierną i wężownice natrzeć lekko olejem mineralnym.

P a r n i k i s k r z y n i ę z a p a s o w ą (jeśli zbudowana jest z metalu) wskazane jest oczyścić szczotką stalową i zakonserwować grafitem lub olejem mineralnym. Drewnianą skrzynię zapasową po umyciu należy wymalować mlekiem wapiennym.

L o k a l f e r m e n t a c j i należy uporządkować, a k a d z i e f e r m e n t a c y j n e , rurociągi i wężownice umyć z zewnątrz i wewnątrz silnym strumieniem gorącej wody. Wyjąć i wysuszyć uszczelki włazów, przenieść je do suchego, chłodnego pomieszczenia i przecho­wywać w pozycji leżącej (nie wieszać, bo mogą się odkształcić). Ściany i sufit fermentowni trzeba wybielić, a ewentualne ubytki w powierzchni posadzki wyrównać masą cementową. Przenośne węże do przesyłania zacierów najkorzystniej przechowuje się w pozycji wiszącej. Kadzie po oczyszczeniu, umyciu, wysuszeniu, natarciu wewnątrz grafitem lub olejem mineralnym i pomalowaniu farbą olejną z zewnątrz trzeba pozostawić otwarte; otworzyć też zawory i kurki.

Należy także rozebrać, oczyścić i umyć ciepłą wodą z dodatkiem detergentu a p a r a t do s p o r z ą d z a n i a m l o c z k a s l o d o w e g o i wszystkie pompy. P o spłukaniu detergentu elementy robocze tych urządzeń przetrzeć olejem mineralnym. Nie smarować części pomp spirytusowych, stykających się z płynem. Wszelkie uszczelki wyjąć, oczyścić i przechować w pozycji lożącoj w suchym przowiownym miejscu.

Bezpośrednio po zakończeniu ostatniego odpędu zacieru przystąpić trzeba do mycia, przeglądu i konserwacji a p a r a t u d e s t y l a c y j n e g o . Prace te -zgodnie z obowiązują­cymi przepisami - mogą być prowadzone tylko w obecności przedstawiciela służb finan­sowych, sprawujących nadzór nad gorzelnią, upoważnionego do zdejmowania tak zwanych urzędowych zabezpieczeń.

Po wypompowaniu z kadzi fermentacyjnej ostatniego zacieru należy podawać na aparat możliwie ciepłą wodę. Gdy moc spirytusu w filtrze spadnie do ok. 45°, ostudzić aparat, a następnie rozkręcić połączenia rurowe między elementami układu destylacyjnego, spuś cić z nich ciecz, przepłukać gorącą wodą i parą, a resztki wody myjącej i kondensat ściągnąć z zamknięć syfonowych rurką gumową lub w inny dostępny sposób. Otwierając, począwszy od góry, wzierniki, umyć wnętrze aparatu destylacyjnego, a w celu osuszenia wyjmować kolejno nadstawki rur przelewowych. Jeśli w czasie mycia aparatu stwierdzono w nim usterki, należy przystąpić do ich usuwania we własnym zakresie lub zlecając naprawę wyspecjalizowanemu warsztatowi. Suchy aparat zamknąć, przykręcając wszystkie wzierniki i pokrywy, a powierzchnię pokryć cienką warstwą oleju mineralnego.

154

Opróżnić i umyć w e w n ą t r z i z zewnątrz d e f l e g m a t o r i o z i ę b i a l n i k , u m o ż l i w i ć całkowity w y p ł y w z n ich w o d y myjącej, a powierzchnie zewnętrzne zakonserwować.

J e d n y m z ważniejszych urządzeń gorzelni jest k o c i o ł p a r o w y . Przez cały okres kampanii pracuje on p o d ciśnieniem co najmniej kilku atmosfer, a zatem bezpieczeństwo jego eksploatacji musi być przedmiotem szczególnej troski i u w a g i k ierownika gorzelni. Bezpie­czeństwo i efektywność pracy kotła są bardzo zależne od rzetelności jego o k r e s o w y c h , międzykampani jnych przeglądów, napraw i konserwacj i .

Po wygaszeniu kot ła i ostygnięciu zawartej w n i m w o d y oraz obmurza trzeba o t w o ­rzyć właz kotła, usunąć zużytą uszczelkę i spuścić w o d ę do kanału. S i l n y m strumieniem w o d y usunąć z wnętrza kotła zalegający w nim „ m i ę k k i " osad (szlam), a jeśli grubość warstwy kamienia k o t ł o w e g o na ścianach przewyższa 2 m m r w sposób mechaniczny trzeba ją usunąć, zlecając tę usługę wyspecja l izowanemu z a k ł a d o w i . Oczyszczony kocioł p o z o ­stawić otwarty, aby możl iwie szybko w y s c h ł o jego wnętrze. Suche ściany z a k o n s e r w o w a ć grafitem.

Z kotła trzeba wyjąć ruszt i usunąć p o p i ó ł z paleniska, k a n a ł ó w s p a l i n o w y c h i c z o p u c h a . Wnętrze płomienie i zasuwy oczyścić z rdzy i nagaru stalową szczotką.

Kocioł należy poddać okresowemu urzędowemu przeglądowi i weryf ikacj i , zlecając wykonanie tych czynności urzędowi, sprawującemu nadzór nad urządzeniami pracującymi pod zwiększonym ciśnieniem.

Następnie trzeba oczyścić, przedmuchać i skontro lować sprawność działania armatury k o t ł o w e j , w tym szczególnie zaworu bezpieczeństwa. Urządzenia tego nie w o l n o r e g u l o w a ć we własnym zakresie, a t y m bardziej obciążać!

Pełną sprawność i w y d a j n o ś ć działania trzeba zagwarantować urządzeniom z a s i l a j ą ­c y m k o c i o ł w w o d ę . Przepisy regulują szczegółowo w a r u n k i , jak im muszą o d p o w i a d a ć pompy w o d n e , współpracujące z kotłem parowym. W tym miejscu podkreśl ić jednak trzeba, że zasilanie kotła muszą zapewnić co najmniej dwie, niezależne od siebie i odrębnie zasilane p o m p y w o d n e , a wydajność każdej z nich musi być d w u k r o t n i e większa niż maksymalny pobór pary z kotła w p o r ó w n y w a l n y m czasie. Po zakończeniu kampani i p o m p y te należy rozebrać, oczyścić, ewentualn ie wyreperować i po wysuszeniu z a k o n s e r w o w a ć olejem mineralnym.

W gorzelniach korzystających jeszcze z m a s z y n y p a r o w e j konserwacją i remontem trzeba objąć również ten silnik. Fundament i zewnętrzne części maszyny oczyścić, o t w o r z y ć p o k r y w ę rozrządu pary i cyl indra, wytrzeć do sucha, posmarować c ienko ol iwą i zamknąć. Usunąć szczeliwo z d ławic i resztkę smaru z łożysk i o l iwiarek, a czyste łożyska nasmarować świeżym olejem. Naprawę ewentua lnych uszkodzeń maszyny parowej zlecić specjal istycz-nomu zakładowi.

Z b i o r n i k i w o d n o nałoży wymyć, usunąć ewentualne usterki, p o m a l o w a ć z zownąlrz, a ze w z g l ę d u na bezpieczeństwo przeciwpożarowe na cały okres przerwy kampani jnej napełnić je wodą.

Z b i o r n i k i w y w a r o w e i ich otoczenie należy oczyścić z resztek w y w a r u , a same naczynia, zawory i rurociągi w y m y ć gorącą wodą. Wnętrze z b i o r n i k ó w zamkniętych wskazane jest zdezynfekować świeżym mlekiem w a p i e n n y m i w takim stanie pozostawić do następnej kampani i .

Z b i o r n i k i s p i r y t u s o w e p o opróżnieniu z e spirytusu trzeba bardzo dokładnie przepłukać wodą, w celu usunięcia par a l k o h o l o w y c h , po czym d o k o n a ć w e w n ę t r z n y c h i zewnętrznych oględzin. Dokonać ewentualnych napraw. Po naprawie zbiornik musi być p o n o w n i e urzędowo przemierzony! Pusty zbiornik p o w i n i e n być możl iwie szybko wysuszo­ny, ponieważ nie w o l n o powierzchni ścian zabezpieczać przed korozją żadnymi d o s t ę p n y m i środkami. Pozostawienie zaś w i l g o c i na ściankach zbiornika grozi pokryciem się ich powierzchni rdzą. Z kolei magazynowanie spirytusu w zbiornikach wewnątrz zardzewiałych p o w o d u j e wzrost zawartości a l d e h y d ó w w surówce.

Wszystkie r u r o c i ą g i , którymi przesyłane są ciecze gorące lub para p o w i n n y być termicznie izolowane. Ewentualne ubytki masy izolacyjnej lub taśm je podtrzymujących należy uzupełnić. Sprawdzić też trzeba i ewentualnie przeszlifować lub w y m i e n i ć wszystkie k u r k i i z a w o r y , znajdujące się na rurociągach, maszynach i urządzeniach.

155

P ł u c z k ę do z i e m n i a k ó w i s p ł a w i a k należy oczyścić z kamieni, biota, resztek ziemniaków i słomy oraz umyć strumieniem wody. Części metalowe, po wyschnięciu, przesmarować grafitem, a oczyszczone ze starego smaru tryby posmarować nowym smarem.

T r a n s p o r t e r y k u b e ł k o w e i p a s y t r a n s m i s y j n e trzeba oczyścić z brudu, umyć, wyremontować, wysuszyć i przechowywać w przewiewnym miejscu. Pasy skórzane dobrze jest nasmarować topionym łojem.

P r z y r z ą d y k o n t r o l n o - m i e r n i c z e , w tym wagę wozową, skrobiową i dziesiętną należy oczyścić i wysuszyć. Sprawdzić poprawność ich wskazań i jeśli jest ona niezadowala­jąca, lub minął okres lokalizacji, zgłosić do Polskiego Komitetu Normalizacji, Miar i Jakości w celu sprawdzenia, ewentualnej naprawy i zalegalizowania. W stanie czystym i suchym należy przechowywać w okresie międzykampanijnym przemysłowe i laboratoryjne termome­try, areometry i cały sprzęt laboratoryjny. Powinny one być złożone w miejscu niedostępnym dla osób postronnych, np. w zamykanej szafie w biurze gorzelni.

Szczególnie pieczołowicie należy przechowywać podstawową d o k u m e n t a c j ę g ó r z e I n i, tj. kopie kwitów, świadectw przewozowych, protokoły pomiaru naczyń i laski mierniczej do kadzi zaciernej, rewizji kotła parowego i parnika itp. Za ich trwałość i nienaruszalność kierownik gorzelni ponosi osobistą odpowiedzialność i dlatego powinien je przechowywać w miejscu szczególnie bezpiecznym, np. w kasie pancernej zakładu lub przedsiębiorstwa.

Poza opisanymi wyżej czynnościami, które mają przygotować gorzelnię do przerwy międzykampanijnej, po której ponowne uruchomienie zakładu nie będzie nastręczało trudności, należy przeprowadzić przegląd budynków, instalacji elektrycznych i wodnych, podjazdów do zakładu, kopcowiska i zbiornika wywarowego, stanu technicznego instalacji do oczyszczania ścieków i drożności kanałów odwadniających teren oraz odprowadzających oczyszczone ścieki. Wszelkie usterki trzeba usunąć przed rozpoczęciem kolejnej kampanii rzetelnie.

Okres przerwy międzykampanijnej należy wykorzystać również na zakup i zgromadzenie w zakładzie środków i materiałów pomocniczych do produkcji, a także wyposażenia przyzakładowego laboratorium. Znaczną część usług w zakresie zaopatrzenia gorzelni w szczepionki drożdży, drobny sprzęt laboratoryjny i odczynniki do technologicznych badań kontrolnych realizuje samodzielna Pracownia Gorzelnictwa Rolniczego Instytutu Biotech­nologii Przemysłu Rolno-Spożywczego w Bydgoszczy. Specjaliści z tej Pracowni prowadzą także szkolenie kandydatów na stanowiska aparatowych i technologów gorzelnictwa, jak również udzielają pomocy w przypadkach zaburzeń w technologii lub potrzeby inicjowania przerobu nowych, nieznanych surowców.

Konsultacji i porad udziela również autor niniejszego podręcznika.

Warszawa, kwiecień 1993

WYKAZ PODSTAWOWEGO PIŚMIENNICTWA

1. Alkohol- lndustr ie: Team-Fachverlag G m b H Auwanne 19, Karlstein, 1 9 6 0 - 1 9 9 3 . 2. Bobrowski M. i in.: Poradnik kierownika gorzelni. WPLiS, Warszawa 1956. 3. Biuletyn Zrzeszenia Gorzelni Rolniczych. ZGR, Warszawa 1 9 4 7 - 1 9 5 0 . 4. Brennerei Kalender. Eigenverlag, D o r t m u n d 1969-1986. 5. Chrząszcz 7".; Gorzeln ictwo rolnicze. Bydgoszcz 1950. 6. Dehnicke J., Kreipe H.: Laboratoriumsbuch fur die Brennerei und Hefeindustrie. Verlag W. Knapp,

Halle 1952. 7. Die Branntweinwirtschaft. HarausgeberN/ersuchs u n d Lehranstalt fur Spir itusfabrikation und Fermen-

tat ionstechnologie. Berlin 1 9 6 3 - 1 9 9 3 . 8. Lihovarstvi J.: Statni Nahladatelstvi i Technicke Literatury. Praha 1955. 9. Fuks A. A: Tiechnologija spirtowego proizwodstwa. Piszczepromizdat, M o s k w a 1 9 5 1 .

10. Foth G.: Handbuch der Spiritusfabrikation. Verlag Paul Parey. Berlin 1929. 1 1 . Foth G., Drews B.: Die Praxis des Brennereibetriebes auf wissenschaftl icher Grundlage. Verlag Paul

Parey. Berlin 1 9 5 1 .

156

12. Kamiński S.: Destylacja i aparaty destylacyjne. W y d . PUS, Warszawa 1956. 13. Klimowski D. N., Stabnikow W. N.: Tiechnołogija spirta. Piszczepromizdat, Moskwa 1955. 14. Kreipe G.: Getreide- u n d Kartoffelbrennerei. Verlag E. Ulmer, Stuttgart 1 9 8 1 . 15. Materiały Informacyjne Centralnego Laboratorium Przemysłu Rolnego. Warszawa 1 9 7 4 - 1 9 8 1 . 16. Przemysł Fermentacyjny. Wyd. NOT, Warszawa 1947-1964. 17. Przemysł Fermentacyjny i Rolny. Wyd. NOT, Warszawa 1 9 6 5 - 1 9 7 8 . 18. Przemysł Fermentacyjny i Owocowo-Warzywny. Wyd. NOT, Warszawa 1 9 7 8 - 1 9 9 3 . 19. Przemysł Rolny PGR. Wyd. Niechcice 1956-1964. 20. Rehm H. J.: Einfuhrung in die Industrielle Mikrobiologie. Verlag Springer, Berl in-Heidelberg-New

York 1 9 7 1 . 2 1 . Rohlrch M.: Getreideenzyme; Eigenschaften, Analytik, Bedeutung. Verlag Paul Parey, Berl in-Ham-

burg 1969.

S P I S T A B E L

1. Podstawowe składniki mqki zbożowej 20 2. Skład chemiczny chleba 21 3. Temperatura wrzenia roztworów wodnoaikoholowych i zawartość alkoholu w wydzielających

się z nich parach 89 4. Współczynniki lotności (wzmocnienia) 89 5. Skład chemiczny w y w a r ó w gorzelniczych (%) 98 6. Praktyczne wydajności spirytusu uzyskiwane w gorzelniach rolniczych w w y n i k u przerobu

różnych s u r o w c ó w 122 7. Charakterystyka surowych spirytusów 123 8. Pożądane wyposażenie laboratorium gorzelniczego 126 9. Poprawki na temperaturę w o d y przy pomiarze skrobiowości z iemniaków 128

10. Poprawki do wskazań areometru Ballinga 129 1 1 . Poprawki do wskazań areometru Ballinga 132

S P f S R Y S U N K Ó W

1. Kształt ziarn skrobi różnego pochodzenia 2. Fragment cząstki amylozy 3. Fragment cząstki amylopektyny 9 4. Drobnoustroje 42 5. Schemat produkcji spirytusu ziemniaczanego 46 6. Schemat produkcj i spirytusu zbożowego 47 7. Kadź zalewnn 49 8. Gorzelnicza słodownia bębnowa 52 9. Splawiak z chwytaczem kamieni i słomy 57

10. Przenośnik kubełkowy ziemniaków do płuczki 58 1 1. Przenośnik śl imakowy lypu Eckerta 59 i 2. Płuczka ziemniaczana . 60 13. Kubełkowy podnośnik łańcuchowy 61 1 4. Cyklon do oddzielania drobnych zanieczyszczeń ze zboża 62 15. Parnik 66 16. Parnik do zboża firmy Bracia Hermann (RFN) 67 17. Parnik o działaniu ciągłym 68 1 8. Rozdrabniacz bi jakowy do zboża i ziemniaków 70 19. A M S 72 20. Kadi zacierna 5600 d m 3 73 2 1 . Kadź zacierna 8000 d m 3 74 22. Kadka drożdżowa 81 23. Kadź fermentacyjna w a n n o w a 83 24. Kadź fermentacyjna cylindryczna 84 25. Absorber alkoholu z gazów fermentacyjnych 88 26. Aparat o d p ę d o w y jednokolumnowy 27. Oziębialnik 93 28. Stągiew 95

1 5 7

5.2. Produkty fermentacji a lkoholowej 33 5.2.1. A l k o h o l e t y l o w y 38 5.2.2. Dwutlenek węgla ; 39 5.2.3. Oleje fuzlowe 39 5.2.4. Gliceryna 40 5.2.5. A ldehyd o c t o w y 40 5.2.6. Akroleina 40 5.2.7. Metanol 40 5.2.8. Kwasy 41 5.2.9. Estry 41 5.2.10. Acetale 41 5.3. Drobnoustroje 41 5.3.1. Drożdże 41 5.3.2. Bakterie . . . - 43 5.3.3. Grzyby nitkowate (pleśnie) 45 5.4. Wytwarzanie spirytusu z s u r o w c ó w skrobiowych 45 5.4.1. Słodowanie 45 5.4.1.1. Moczenie ziarna 47 5.4.1.2. Roszczenie słodu 50 5.4.2. Produkcja g r z y b o w y c h i bakteryjnych preparatów enzymatycznych . . . 54 5.4.3. M y c i e i transport wewnętrzny s u r o w c ó w 56 5.4.4. Przygotowanie surowca do hydrolizy zawartej w n i m skrobi 63 5.4.4.1. Metoda termiczna uwalniania skrobi - parowanie 63 5.4.4.2. Metoda mechaniczna - rozdrabnianie 69 5.4.5. Zacieranie 71 5.4.5.1. Sporządzanie zacierów z s u r o w c ó w uparowanych 72 5.4.5.2. Sporządzanie zacierów z s u r o w c ó w rozdrobnionych mechanicznie . . . 76 5.4.6. Hodowla i przygotowanie drożdży do szczepienia zacierów 77 5.4.7. Fermentacja 82 5.4.8. Destylacja zacierów odfermentowanych (odpęd) 89 5.4.8.1. Aparat o d p ę d o w y 91 5.4.8.2. Deflegmator 91 5.4.8.3. Oziębialnik (chłodnica) 94 5.4.8.4. Pompa do zacieru odfermentowanego 94 6 . W y w a r 9 4 7 . D w u t l e n e k w ę g l a 9 6 8 . P r a k t y c z n e w s k a z ó w k i p r z e t w a r z a n i a n a s p i r y t u s r ó ż n y c h

s u r o w c ó w ' 8 . 1 . Produkcja spirytusu z s u r o w c ó w skrobiowych 8 . 1 . 1 . Przerób z iemniaków 8.1.2. Przerób zbóż 101 8.1.3. Przerób kukurydzy ; 103 8.1.4. Przerób w y m o k u z kukurydzy 104 8.1.5. Przerób sorga 104 8.1.6. Przerób tapioki 105 8.1.7. Przerób ryżu , 106 8.1.8. Przerób mąki 106 8.1.8. Przerób szlamów krochmalniczych 107 8.1.10. Przerób czerstwego chleba 108 8.1.11. Przerób z iemniaków suszonych 108 8.2. Przerób s u r o w c ó w zawierających inulinę 108 8 . 2 . 1 . Przerób topinamburu 109 8.2.2. Przerób cykorii 109

159

8.3. Produkcja spirytusu z surowców zawierających cukier 109 8.3.1. Przerób melasy 109 8.3.2. Przerób buraków cukrowych i Poly-Past 111 8.3.3. Przerób jabłek 113 8.3.4. Przerób śliwek 114 8.3.5. Przerób wytłoków owocowych 115 8.3.6. Przerób niepełnowartościowych przetworów owocowych 116 8.3.7. Przerób warzyw , 116 8.3.7.1. Przerób marchwi 116 8.3.7.2. Przerób dyni 117 8.3.7.3. Przerób buraków ćwikłowych • 117 8.3.7.4. Przerób cebuli • . . . - . 117 8.3.7.5. Przerób chrzanu 118 8.3.8. Przerób hydrolu 118 8.3.9. Przerób serwatki 120 8.4. Produkcja spirytusu z surowców zawierających alkohol 121 9. G o s p o d a r k a w o d n o - ś c i e k o w a 122 10. Energo- i m a t e r i a ł o c h ł o n n o ś ć p r o d u k c j i s p i r y t u s u 124 1 1 . K o n t r o l a p r o d u k c j i 125 1 1 . 1 . Oznaczanie skrobiowości ziemniaków 127 11.2. Oznaczanie przydatności technologicznej zbóż i surowców niekonwen­

cjonalnych 129 11.3. Ocena jakości ziarna przeznaczonego do produkcjf słodu 129 11.4. Ustalanie czasu moczenia zboża przeznaczonego do produkcji słodu . . 130 11.5. Analiza mechaniczna słodu zbożowego 130 11.6. Kontrola rozparowania surowca 131 11.7. Oznaczanie ekstraktu cieczy gorzelniczych 132 11.8. Kontrola przebiegu procesu scukrzania 133 11.9. Oznaczanie kwasowości ogólnej płynów gorzelniczych 134 11.10 Oznaczanie kwasowości czynnej (pH) płynów gorzelniczych . . . . . . 134 11.11. Sposób regulacji pH cieczy gorzelniczych 135 11.12. Test na zawartość amylazy w zacierach słodkim i odfermentowanym 136 11.13. Oznaczanie alkoholu w odfermentowanym zacierze 137 11.14. Oznaczanie zawartości alkoholu w wywarze 137 11.15. Badania mikrobiologiczne 138 11.15.1. Ocena szczepionki drożdżowej 140 11.15.2. Ocena drożdży wysiewowych ". . 140 11.15.3. Mikrobiologiczna ocena zacierów słodkich i odfermentowanych 140 11.15.4. Pośrednie oznaczanie czystości mikrobiologicznej cieczy gorzelniczych 141 11.16. Oznaczanie mocy spirytusu alkoholomierzem 141 12. P o m o c n i c z e obl iczenia t e c h n o l o g i c z n e i p r a k t y c z n e m e t o d y o b l i ­

czania w y d a j n o ś c i s p i r y t u s u 142 12.1. Obliczanie równoważnych ilości różnych węglowodanów 142 12.2. Obliczanie przewidywanej w gorzelni wydajności spirytusu na podstawie

laboratoryjnego badania surowca 142 12.3. Obliczanie ładowności parnika 143 12.4. Obliczanie wielkości zasypu zboża na jedną szarżę słodu 144 12.5. Obliczanie dawki słodu sporządzonego z nieodpowiedniego zboża . . . 144 12.6. Obliczanie zapotrzebowania na preparaty enzymatyczne pochodzenia

mikrobiologicznego 145 12.7. Obliczanie uzyskiwanej przez gorzelnie wydajności spirytusu 145

13. Najczęstsze przyczyny zaburzeń t e c h n o l o g i c z n y c h i spadku w y ­d a j n o ś c i s p i r y t u s u 147

14. P r z y g o t o w a n i e g o r z e l n i d o p r z e r w y k a m p a n i j n e j 153

160

B ł ę k i t m e t y l e n o w y - stosowany jest jako wodny roztwór, zawierający w 1 dm 3

0,1 g substancji krystalicznej. Służy do badania żywotności komórek drożdżowych. W ciągu kampanii zużywa się nie więcej niż około 100 cm 3 błękitu metylenowego.

W o d o r o t l e n e k s o d u , nazywany także ługiem sodowym, jako roztwór mianowany używa się do oznaczania kwasowości ogólnej cieczy gorzelniczych. Na kampanię powinno wystarczyć około 2 d m 3 wodorotlenku sodowego 1 -normalnego.

P a p i e r k i l a k m u s o w e o b o j ę t n e - stosuje się jako wskaźnik przy oznaczaniu kwasowości ogólnej cieczy gorzelniczych. Potrzeba ich w ciągu kampanii około 2-3 typowych opakowań.

P a p i e r k i do p o m i a r u p H - o zakresach 1 -10,0; 3,0-5,0; 4,8-6,8, każdych po co najmniej 3 paczki (książeczki), przygotować należy na okres kampanii i przechowywać w naczyniu hermetycznie zamkniętym (np. słój typu twist-off). Papierki te, podobnie jak lakmusowe, przechowywane w atmosferze gorzelni (dość duże nasycenie dwutlenkiem węgla) tracą swoje własności. Nie należy także nosić ich w kieszeniach odzieży (negatywne oddziaływanie potu). Jak nazwa wskazuje, papierki te znajdują zastosowanie do pomiaru kwasowości czynnej płynów gorzelniczych.

S k r o b i a r o z p u s z c z a l n a - w naważkach po 1 g używana jest jako wskaźnik przy oznaczaniu w zacierach czynnej amylazy. Oznaczenie to, przydatne przy scukrzaniu skrobi słodem, nie jest konieczne, jeśli stosuje się zgodnie ze wskazaniami producenta, preparaty amylolityczne pochodzenia mikrobiologicznego. W ciągu kampanii zużywa się nie więcej niż około 20 opakowań skrobi rozpuszczalnej. W postaci cieczy skrobia może być przechowywa­na nie dłużej niż 2-3 dni w bardzo chłodnym miejscu.

K w a s s i a r k o w y . Mianowany roztwór kwasu (najlepiej 1 -normalny czyli 0,5-molowy) jest bardzo przydatny do ustalania dawek stężonego kwasu siarkowego, niezbędnych do obniżania do z góry określonego poziomu pH cieczy gorzelniczych (głównie podłoża hodowlanego dla drożdży). W ciągu kampanii zużywa się średnio nie więcej niż 1-2 dm 3

mianowanego kwasu siarkowego.

4.5. WODA Dostarczana do gorzelni woda w zasadzie powinna odpowiadać wymaganiom stawianym

wodzie pitnej. Ze względu na to, że spełnienie tego warunku nie zawsze jest możliwe, w gorzelniach, pobierających wodę z różnych źródeł (głębinowa, ze zbiorników otwartych), można do niektórych celów używać wodę o gorszych parametrach. Wtedy jednak muszą istnieć w gorzelni dwa oddzielne układy wodne: pierwszy do przesyłania wody wprowadza­nej bezpośrednio do procesu technologicznego (moczenie zboża przed słodowaniem, słodowanie, wytwarzanie pary stosowanej do rozparowywania surowców i destylacji zacierów oraz woda wprowadzana do parnika przy przetwarzaniu zbóż i wysokoskrobiowych ziemniaków), a także woda stosowana do spłukiwania i mycia naczyń, urządzeń i pomiesz­czeń technologicznych; drugim układem przesyła się wodę chłodniczą.

Używana w gorzelnictwie woda powinna cechować się niedużą twardością. Cały proces produkcji spirytusu przebiega przy pH w granicach 3,5-5,5, woda twarda charakteryzuje się natomiast odczynem alkalicznym. Wprowadzanie takiej wody do procesu wytwarzania alkoholu powoduje pogorszenie warunków i efektywności parowania surowców, działania beta-amylazy. Sprzyja także rozwojowi w zacierach bakterii kwaszących i może, w skrajnych przypadkach, powodować przetwarzanie części węglowodanów na glicerynę.

Wykorzystywanie źródła wody twardej do celów chłodniczych jest niewskazane ze względu na fakt, iż wytrącające się z takiej wody sole, głównie wapnia i magnezu, osadzając się na ścianach elementów chłodniczych, zmniejszają wymianę ciepła, co prowadzi do wydłużenia procesów chłodzenia i zwiększenia zużycia wody. Również do zasilania kotłów parowych nie należy używać wody twardej, ponieważ wytrącające się z niej sole, w postaci szlamu i kamienia, zmniejszają przewodnictwo cieplne ścian kotła, co powoduje zwiększenie zużycia paliwa przy produkcji pary.

26