Technologie Przemysłów Fermentacyjnych
ĆW. 5
Melas – część teoretyczna
Rok III
Kierunek
Mię dzywydziałowe Studium Biotechnologii
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/cm3) o swoistym zapachu (z wyczuwalnym aromatem karmelu), słodki – o gorzkim posmaku.
Skład chemiczny zależy od gatunku buraków, od warunków gruntowych i klimatycznych ich wegetacji, a także od rodzaju procesu technologicznego produkcji cukru.
Wymagania fizykochemiczne
Klasa
Cechy
I
II
Pozorna zawartość suchej substancji, %, nie
75
mniej niż
73
Pozorna zawartość sacharozy, %, nie mniej niż
46
44
Współczynnik czystości, %, nie więcej niż
65
Nie normalizuje
się
Warto
ść pH
7,0 — 8,5
7,0 — 9,0
Zawartość substancji redukujących, %, nie
1,0
więcej niż
Zawartość kwasów lotnych, %, nie więcej niż
1,4
Nie normalizuje
Zawartość SO2, %, nie więcej niż
0,1
się
Zawartość szlamu, %, nie więcej niż
0,3
CUKRY
Głównym składnikiem melasy jest sacharoza, której zawartość waha się w granicach 39-57%. Oprócz tego występuje również trójcukier – rafinoza w ilości do 2%. Praktycznie tylko 1/3 rafinozy ulega wykorzystaniu przez drożdże piekarskie, które posiadają enzym beta-fruktozydazę - rozkłada rafinozę na fruktozę i melibiozę (glukoza + galaktoza). Natomiast drożdże nie posiadają enzymu melibiazy (alfa-galaktozydazy), który rozkłada melibiozę, w związku z czym, nie jest ona przyswajana. Oprócz tych dwóch cukrów melas zawiera niewielkie ilości (do ok. 1,5%) cukru inwertowanego (mieszanina glukozy i fruktozy), który powstaje w czasie produkcji cukru, na drodze hydrolizy sacharozy.
SKŁADNIKI AZOTOWE
Azot melasy wchodzi w skład białek, aminokwasów, amidów, betainy, azotanów i azotynów. Jego ogólna zawartość wynosi 0,3-2,4%. Ilość azotu przyswajalnego wynosi 0,05-0,7%. Główną formą azotu przyswajalnego jest azot aminowy
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.
SUBSTANCJE BARWIĄCE
Do substancji barwiących melas zalicza się głównie:
•
karmel (powstający z sacharozy pod wpływem temperatury)
•
melanoidy (powstające w kondensacji cukru z aminokwasami)
•
melaniny (produkt enzymatycznego utleniania polifenoli buraka)
Intensywność zabarwienia melasy zależy od pH i temperatury soku w cukrowni. Barwniki melasy należą do związków koloidowych, ponadto związki karmelowe hamują procesy fermentacyjne, stąd potrzeba skutecznego klarowania melasy. Normalnie melasy wykazują barwę 1-3 ml 0,1 n J/1g.
1
Technologie Przemysłów Fermentacyjnych
ĆW. 5
Melas – część teoretyczna
Rok III
Kierunek
Mię dzywydziałowe Studium Biotechnologii
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.
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.
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. Z tych też 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 2-40Blg. Przez odpowiednią adaptację niektórych szczepów drożdży otrzymano rasy rozmnażające się również w trudnych warunkach, tj. w brzeczkach melasowych o gęstości nawet 250Blg.
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 staje się on wtedy głównym źródłem infekcji bakteryjnej w przemyśle fermentacyjnym.
Rozróżnia się trzy rodzaje fermentacji w gorzelniach przemysłowych:
–
metoda okresowa
–
metoda półciągła
–
metoda ciągła
-
dwupotokowa (dwa strumienie brzeczki o różnym stężeniu)
-
Biostil – szwedzkiej firmy Alfa-Laval (stosując brzeczkę o jednym stężeniu)
1. 0Blg i 0Bx — jednostki równocenne. Określają zawartość substancji ekstraktywnej.
2. 0Blg — określają procentową zawartość substancji ekstraktywnych, np. w browarnictwie: cukry, białka, inne substancje.
3. 0Bx — określają procentową zawartość sacharozy
2