Melas - część teoretyczna.pdf - Procesy fermentacyjne - neomnemonic

2003/2004

ĆWICZENIE NR 5

Melas – część teoretyczna

1. Wstęp

Melas jest produktem odpadowym przy produkcji cukru. Składają się na niego cukry

i wszystkie substancje niecukrowe nie usunięte wraz z wysłodkami i szlamem

defekacyjnym. Jest cieczą ciemnobrunatną, bardzo gęstą (1,35 g/cm 3 ) o swoistym

zapachu (z wyczuwalnym aromatem karmelu), słodki – o gorzkim posmaku. Ilość

melasu jest proporcjonalna do ilości wyprodukowanego cukru w cukrowni.

Skład chemiczny melasu zależy od gatunku buraków, od warunków gruntowych

i klimatycznych ich wegetacji, a także od rodzaju procesu technologicznego produkcji

cukru.

2. Wymagania fizykochemiczne

Cechy

Klasa

Pozorna zawartość suchej

substancji, %, nie mniej niż

Pozorna zawartość sacharozy, %,

nie mniej niż

Współczynnik czystości, %, nie

więcej niż

Nie normalizuje się

Wartość pH

7,0 — 8,5

7,0 — 9,0

Zawartość substancji redukujących,

%, nie więcej niż

1,0

Zawartość kwasów lotnych, %, nie

więcej niż

1,4

Nie normalizuje się

Zawartość SO 2 , %, nie więcej niż

0,1

Zawartość szlamu, %, nie więcej niż

0,3

3. Skład chemiczny

Zawartość azotu ogólnego w melasie powinna wynosić nie mniej niż 1,6%. Z

azotowych substancji organicznych melas zawiera głównie betainę oraz kwas

asparaginowy i glutaminowy. Dobrze przyswajalnym dla drożdży jest azot aminowy,

ale jego zawartość w melasie jest minimalna i wynosi 0,06–0,45%. Im więcej azotu

przyswajalnego jest w melasie, tym lepsza wydajność produkcji drożdży.

Do substancji barwiących melas zalicza się głównie karmel i melanoidynę.

Substancje mineralne melasu składają się z węglanów, siarczanów, chlorków,

azotanów i małej ilości fosforanów. Jednak związków azotu i fosforu jest za mało i

dlatego do brzeczki melasowej dodaje się roztwór siarczanu amonu jako źródło azotu

oraz wyciąg z superfosfatu jako źródło fosforu. Na 1 t przerabianego w gorzelni

melasu zużywa się 10-12 kg superfosfatu oraz ok. 1 kg siarczanu amonu. Zamiast

tego można stosować 0,2 kg mocznika i 1 kg fosforanu amonu.

A.Poreda

2003/2004

Najcenniejszym z cukrów melasu jest sacharoza ze względu na jej ilość i dobrą

przyswajalność przez drożdże. Znajduje się tu także trójcukier – rafinoza w ilości 2%.

Enzymy drożdżowe rozkładają rafinozę na fruktozę i melibiozę (glukoza + galaktoza).

Ta ostatnia nie jest przyswajalna przez drożdże. Oprócz tych dwóch cukrów melas

zawiera niewielkie ilości cukru inwertowanego.

4. Wykorzystanie melasu

Jako surowiec melas wykorzystywany jest do produkcji:

— drożdży piekarskich

— drożdży paszowych

— alkoholu w gorzelnictwie przemysłowym

— kwasów organicznych — kwas cytrynowy, kwas mlekowy

— butanolu, acetonu

— innych substancji, np. witamin.

5. Melas w gorzelnictwie

Melas rozcieńczony wodą nazywa się w gorzelnictwie brzeczką . Fermentacja melasu

nie rozcieńczonego nie jest możliwa, ponieważ w melasie jest zbyt duże stężenie

cukrów i soli nieorganicznych.

Melas odznacza się także dużą zawartością substancji niecukrowych, które

przejawiają swoją aktywność jako inhibitory wzrostu drożdży; utrudniają one ich

rozmnażanie i hamują procesy fermentacyjne. Również z tego powodu fermentację

przy produkcji spirytusu prowadzi się w rozcieńczonych roztworach melasu.

Najlepsze warunki dla rozmnażania drożdży występują wtedy, gdy melas jest

rozcieńczony dziesięciokrotnie, a nawet trzydziestokrotnie, do gęstości 2-4 0 Blg.

Przez odpowiednią adaptację niektórych szczepów drożdży otrzymano rasy

rozmnażające się również w trudnych warunkach, tj. w brzeczkach melasowych o

gęstości nawet 25 0 Blg.

Jednym z czynników hamujących wzrost drożdży przy niższych stężeniach jest

alkohol etylowy, który już w stężeniu 0,7% może mieć ujemny wpływ na rozmnażanie

komórek. Przy fermentacji alkoholowej ujemny wpływ wywiera na drożdże

zwiększona zawartość w surowcu kwasów lotnych (ponad 2%).

Melas magazynuje się w cukrowniach oraz przetwórniach użytkowych przez okres

5–8 miesięcy. Podczas długotrwałego przechowywania jego skład chemiczny i

mikrobiologiczny częściowo się zmienia, w wyniku czego traci on sacharozę,

następuje zakażenie drobnoustrojami i taki melas staje się wadliwy, ponieważ może

być głównym źródłem infekcji bakteryjnej w przemyśle fermentacyjnym.

Rozróżnia się trzy rodzaje fermentacji w gorzelniach przemysłowych:

– metodaokresowa

– metodapółciągła

– metodaciągła

- dwupotokowa (dwa strumienie brzeczki o różnym stężeniu)

- Biostil – szwedzkiej firmy Alfa-Laval (stosując brzeczkę o jednym stężeniu)

1. 0 Blg i 0 Bx — jednostki równocenne. Określają zawartość substancji ekstraktywnej.

2. 0 Blg — określają procentową zawartość substancji ekstraktywnych, np. w

browarnictwie: cukry, białka, inne substancje

3. 0 Bx — określają procentową zawartość sacharozy

A.Poreda

2003/2004

6. Rodzaje areometrów — omówienie

Areometry służą do pomiaru gęstości cieczy lub stężenia ciekłego roztworu i działają

na zasadzie prawa Archimedesa i prawa ciążenia. Jest to szklany, pionowy pływak,

składający się z części rozszerzonej, obciążonej rtęcią lub ołowiem oraz z tzw.

trzpienia, na którym naniesiona jest skala. Podziałka wyskalowana jest w

jednostkach gęstości (densymetr) lub w procentach stężenia danej substancji

(alkoholomierz, sacharymetr, solomierz itp.).

Areometr został wynaleziony prawdopodobnie już w starożytności. Nowożytnym

wynalazcą arometru był Baum é , który 1786 roku zbudował areometr do pomiaru

gęstości i wprowadził umowną skalę, tzw. skalę Baum é go.

Zastosowanie areometru do pomiaru stężenia roztworu jest główną zasługą Gay–

Lussaca, który zbudował alkoholomierz.

Pod pojęciem czułości areometru rozumiemy stosunek przyrostu wysokości trzpienia

do przyrostu gęstości:

∆

Czułość areometru jest tym większa im objętość części rozszerzonej (V) jest

większa, a przekrój poprzeczny trzpienia (S) mniejszy. W czułych areometrach

stosunek V : S = 500–600 i wyznaczają one gęstość do czwartego znaku po

przecinku. W zwykłych areometrach stosunek V : S wynosi 50–100.

a) Areometr Ballinga ( 0 Blg) i Brixa ( 0 Bx)

Areometry te nazywane są cukromierzami i ich wskazania odnoszą się do wodnego

roztworu sacharozy. W środowiskach wodnych zawierających obok sacharozy i inne

cukry lub związki, np. kwasy organiczne, sole mineralne, garbniki — wskazania

cukromierza są obarczone błędem. Błąd pomiaru będzie tym większy, im więcej różni

się ciężar właściwy substancji towarzyszącej sacharozie od ciężaru właściwego

sacharozy. W świeżych zacierach, moszczach, brzeczce piwnej i melasie,

wskazania areometru Ballinga niewiele się różnią od rzeczywistej zawartości suchej

masy w badanym środowisku. Wynika to z tego, że ciężary właściwe różnych cukrów

prostych i złożonych niewiele różnią się od ciężaru właściwego sacharozy.

Obecność w roztworze alkoholu etylowego lub innych związków lotnych, których

ciężar właściwy jest znacznie mniejszy od ciężaru właściwego sacharozy, zmniejsza

istotnie wynik pomiaru. Gęstość alkoholu etylowego jest w przybliżeniu dwa razy

mniejsza niż gęstość cukru.

Zakres pomiaru przy pomocy areometru Ballinga wynosi 1–1,4 g/cm 3 , a skala ma

podziałkę od 0 0 do 80 0 . Głębokość zanurzenia się areometru w wodzie destylowanej

o temp. 20 0 C oznaczono kreską „0”, a głębokość zanurzenia w 10 % wodnym

roztworze sacharozy o temp. 20 0 C, oznaczono kreską „10”. Odległość między

kreskami dzielimy na 10 części, z których każda kreska oznacza 1 % sacharozy albo

1 0 Blg.

b) Areometr (alkoholomierz)

Podaje w czystych roztworach wodnych stężenie alkoholu etylowego w procentach

objętościowych.

A.Poreda

2003/2004

1 0 Trallesa (1 0 Tr) odpowiada stężeniu 1 % obj. etanolu.

Mogą być także stosowane alkoholomierze Richtera, które podają stężenie alkoholu

w procentach wagowych.

Zakres pomiaru areometru Trallesa wynosi od 1 do 0,729 g/cm 3 .

Głębokość zanurzenia się areometru w wodzie destylowanej o temp. 20 0 C

oznaczono kreską „0”, a głębokość zanurzenia się w czystym alkoholu (temp. 20 0 C),

oznaczono kreską „100”. Ponieważ ciężar właściwy alkoholu jest mniejszy od

jedności, wobec tego kreska „0” znajduje się w dolnej części trzpienia, a kreska „100”

w górnej części. Odległość między kreską „0”, a kreską 100 ustalamy praktycznie,

gdyż zmiany gęstości nie są proporcjonalne do zmian zawartości alkoholu.

W winiarstwie i gorzelnictwie przyjęto procenty objętościowe (1 0 Tr = 1 cm 3

absolutnego etanolu na 100 cm 3 roztworu o temp. 20 0 C). W piwowarstwie stosuje się

zarówno procenty objętościowe, jak i wagowe (1 g alkoholu na 100 g roztworu).

c) Inne areometry

• Areometr Gay–Lussaca — podaje gęstość w zakresie 0–1,9 g/cm 3

• Areometr Baum é go — woda ma według tego areometru gęstość równą 0 0 B é ,

a stężony H 2 SO 4 o gęstości 1,84 g/cm 3 , wykazuje 66 0 B é . W dużym

przybliżeniu

1 0

B é

odpowiada

zawartości 1% NaCl. Zakres pomiaru od 1do 1,9 g/cm 3

• Areometr Oechsele’a — podaje gęstość w stopniach, które odpowiadają

jednostkom na drugim i trzecim miejscu dziesiętnym ciężaru właściwego, np.

90 0 Oe = 1,09

1 0 Oe odpowiada 0,001 gęstości. Skala ma podziałkę od 0 0 do 200 0 Oe

A.Poreda

Melas - część teoretyczna.pdf

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: