1. Skład chemiczny ziemniaka, stała Merkera:

• Woda 75%

• Sucha masa 25%

• Węglowodany 20%, w tym:

- Skrobia 16,6%

- Węglowodany ulęgające fermentacji alkoholowej bezpośredniej 1,7%

- Węglowodany ekstraktowe 1,7%

• Związki azotowe 2% ( rozp w wodzie 1,7%, nierozpuszcz w wodzie 0,3%)

• Związki mineralne 1% (rozpuszcz w wodzie 0,7%, nierozpuszcz w wodzie 0,3%)

Stała Merkera - jest to różnica miedzy procentowa zawartością suchej masy oraz skrobi. Jest to wartość stała dla ziemniaków i wynosi 5,75

2. Przechowywanie ziemniaków.

Warunki dobrego przechowywania:

• odpowiednio wyposażone miejsce przechowywania

• dojrzałość ich - temperatura (4-6 stopni C)

• nieuszkodzone

• zdrowe

• mala wilgotność

• dostęp tlenu (powietrza)

Najczęściej stosuje się przechowywanie ziemniaków w kopcach. Teren pola kopcowego powinien znajdować się jak najbliżej gorzelni, powinien być suchy, równy, z niewielkim spadkiem dla odpływu wody deszczowej. Kopce powinny być ułożone w kierunku z południa na północ - są mniej narażone na mroźne wiatry, a słońce równomiernie ogrzewa wschodnia i zachodnia część. Wielkość kopca zależy od warunków klimatycznych i jakości ziemniaków. Najczęściej kopiec usypuje się o szerokości 1,5m i wysokości 1-1,2m. Długość kopca zależy od terenu. Grzbiet kopca powinien być poziomy, bo jakiekolwiek późniejsze wgłębienia świadczą o zachodzącym procesie gnilnym. Po uformowaniu kopca z ziemniaków pokrywa się je warstwa słomy grubości 20cm (najlepsza słoma żytnia). Słoma jest głównym materiałem izolacyjnym chroniącym przed zimnem oraz pochłaniającym wilgoć z ziemniaków, które parują. Na położona słomę kładzie się warstwę ziemi grubości 10cm, pozostawiając grzbiet kopca na cale długości nie pokryty ziemia. Szerokość niepokrytego pasa powinna wynosić 30cm, ma on calu umożliwienie wentylacji i odprowadzenie z kopca pary wodnej, która uchodzi nawet z suchych ziemniaków. Na bokach kopca ziemie należy ubić i wygładzić, aby woda deszczowa dobrze spływała. Jeżeli zaraz po zakopcowaniu rozpoczną się deszcze, dobrze jest na grzbiet kopca narzucić dodatkowa warstwę słomy, czyli tzw. czapkę. Po wypogodzeniu czapkę należy zdjąć, aby słomą przeschła i aby umożliwić dalsze odparowywanie ziemniaków. Jeżeli ziemniaki zostały zakopcowanie z grzbietem kopca okrytym tylko słoma, to w tym stanie mogą pozostać do pierwszych dni mrozów (temp spadnie po niżej -10 stopni C). Dopiero wtedy należy okryć grzbiet kopca, tak jak boki. Gdy ziemia zamarznie, daje dodatkowe przykrycie. Jeżeli gorzelnia dysponuje słoma, daje się jeszcze jedna, ale cieńsza warstewkę (10cm). Zamiast słomy mogą być leciny ziemniaczane lub stara, zeszłoroczna słoma.

Straty podczas przechowywania:

I - 0,55%

II - 0,7%

III - 1,1%

IV - 1,4%

V - 2%

X - 1,1%

XI - 1,1%

XII - 0,55%

3. Skład chemiczny melasy:

• woda 20%

• s.m. 80%, w tym:

• sacharoza 50%

• związki mineralne 10%

• substancje organiczne 20%

• substancje azotowe 1,6%:

• azot przyswajalny przez drożdże 0,4%

• azot nie przyswajalny 1,2%

4. Produkcja melasy

Może być buraczana lub trzcinowa. W okresie zbioru wykopuje się korzenie buraka i obcina liście, usuwa się również korzonki, które burak posiada. Główna część idzie na pasze kiszonki. Boczne korzonki zawierają mało cukru, ale bardzo dużo pektyn. Dostarczone do zakładu buraki musza być odpowiednio oczyszczone i przenoszone do krajalnicy. Na wale pionowym jest tarcza z nożami tnącymi. Struktura krajanki musi być daszkowata, aby był ułatwiony przepływ wody w procesie dyfuzji. Do kosza wrzucamy buraki, które grawitacyjnie opadają. Następuje ciecie i wysyp krajanki do transportera, a następnie do odpowiedniego zbiornika. Zawartość cukru w wodzie po dyfuzji 8-10%, a krajanka zawiera 0,2% (suszona krajanka przeznaczona jest na pasze). Sok surowy (woda + cukier) poddawany jest defekacji, tzn zadawany jest mlekiem wapiennym. W procesie defekacji pH musi być ok. 11, temp 70-80 stopni C. Przepuszczamy przez ten roztwór, CO2 i reakcja cofa się tworząc CaCO3, on krystalizując będzie zamykał zanieczyszczenie i miąższ. Następnie prasa filtracyjna, gdzie sok oczyszczony przechodzi do wyparek celem zagęszczenia. W wyniku tego otrzymujemy sok, który poddajemy krystalizacji. Po wykrystalizowaniu sacharozy kierujemy na wirówkę cukiernicza. Na ściankach gromadzi się cukier, a ciecz zbieramy na zewnątrz. Roztwór ten to melasa.

5. Z 1 tony melasy otrzymujemy:

Spirytus rektyfikowany 100% - 286 dm3

Spirytus porektyfikacyjny 100% - 20,5 dm3

Fuzle - 1,5 dm3

Drożdże fermentacyjne suszone - 20kg

Drożdże paszowe - 60 kg

Suchy lód i ciekły CO₂ - 150kg

Popiół wywarowy zawierajęcy 60% związków potasowych - 80kg

6. Biologiczne utlenianie i spalanie

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ 6CO₂ + 6H₂O + 2769,9 kJ

Czyli spalanie:

C₆ + 6O₂ 6CO₂ + Q₁

6H₂ + 3O₂ 6H₂O + Q₂

Q₁ + Q₂= 2769,9 kJ

7. Biologiczne oddychanie - przenoszenie protonów wodorowych na tlen atmosferyczny. W wyniku tego tworzy się woda

C₆H₁₂O₆ + H⁺ + O₂ -> H₂O -> 80% energii 2215,9 kJ (w procesie tworzenia wody)

C + O₂ CO₂ 20% ENERGII 554 kJ

8. Teorie w technologi gorzelnictwa

Teoria Folkesa - azot dzieli się na:

• 1/3 N to azot w formie przyswajalnej np. aminokwasów

• 2/3N to azot w formie jonów amonowych NH4⁺

Teoria Finka - węglowodany są zużywane w proporcjach biomasy drożdży:

• 1/3 C - procesy energetyczne (C+O₂CO₂) + Q (923,3kJ)

• 2/3 C - przyrost biomasy

Efekt Pasteura:

• w warunkach beztlenowych cukry zostają rozłożone przez drożdże do alkoholu i CO₂ z wydzieleniem ciepła zgodnie z równaniem Guy-Lussaca: C₆H₁₂O₆ (enzymy nad strzałka) -> 2C₂H₅OH + 2CO₂ + 118,43 kJ

• w warunkach beztlenowych obecny w podłożu tlen hamuje przebieg fermentacji i następuje przyrost biomasy: C₆H₁₂O₆ + 6O₂ -> 6CO₂ + 6H₂O + 2769,9 kJ

9. Schemat produkcji drożdży:

1. Kultura laboratoryjna w szkle (16dm3)

Zużycie melasy M50 (schemat) Uzysk drożdży D27

2. 50 kg (mały propagator 18h i temp 29C) 3kg

3. 670kg (generacja A+B )140kg

4. 2400kg (generacja I) 1500kg

5. 3000kg (generacja II) 7500kg

6. 5x3000 gen (generacja III, III, III, III, III) 50 000kg

(10t, 10t 10t, 10t, 10t,)

Otrzymuje sie z jednego cyklu 50 ton świeżych drożdży

10. Skale procesu hodowli drożdży

Brzeczkę otrzymuje się w warunkach laboratoryjnych (jest na zdjęciu), przenosi się do małego propagatora, potem generatora A+B, potem generator I, generator II, i do kadzi.

Brzeczkę melasowa przenosimy do tzw. małego propagatora. W nim hodowla trwa 18h, temp 29 stopni C; zawartość suchej masy początkowo 12 stopni Blg, w miarę upływu czasu spada do 4,5 stopni Blg (drożdże wykorzystują cukry); pH 4,5-4,7, zawartość alkoholu wzrasta, w 14h max 3,2% obj-> brak napowietrzenia, gdyż wprowadzając powietrze wprowadzamy zanieczyszczenia

Generacja A+B - 18h w temp 29 stopni C; s.m. 11 stopni Blg na początku, na końcu 4,8 stopni Blg (pH 4,7). Do podłoża dodajemy melasę i fosforany (kwaśny 25% fosforan amonu) i napowietrzamy. No to podłoże z propagatora przepuszczamy matkę drożdżową. Pozorna s.m. obniża się. Składniki odżywcze sa wykorzystane. Do tej samej kadzi dodajemy następna porcje melasy i zwiększamy intensywność napowietrzania. Zawartość alkoholu wzrasta z 0,18% do 1,49% obj.

Generacja I - czas hodowli wynosi 12h, temp 29 stopni C. Dodajemy 20% (NH4)2SO4. co godzinę dodaje się następną porcje melasy (do końca); do 9h % (NH4)2SO4. Intensywność mieszania wzrasta z czasem.

Generacja II - 15h, temp 29 C. Pozorna zawartość s.m. wynosi w 1 godzinie 1,4 stopnia Blg i wzrasta do 7,8 stopnia Blg po 15h. pH zmienia się od 4,5 do 4,8 i obserwujemy spadek poziomu alkoholu. Po 7h nie ma już alkoholu. Utrzymany jest stały, odpowiedni dopływ pożywki azotowej i fosforowej oraz dobre napowietrzenie.

Czyli: MP (12 Blg i pH 4,5), G A+B (11 Blg i pH 4,8), G I ( z 3 Blg do 5,5 Blg), G II (z 1,4 Blg do 7,8 Blg)

11. Suszenie drożdży

Proces prowadzi się w suszarce fluidyzacyjnej. Odfiltrowana biomasa dostaje się do zbiornika suszarki. Suszarka składa się z 4 sekcji, każda z sekcji wprowadzana jest w ruch wibracyjny za pomocą wibratora, a od dołu jest pompowane powietrze o różnej temperaturze: w I sekcji temp 15 stopni C, w II sekcji 23 C, w III 25 C, w IV do 28 C. Suszenie drożdży jest skomplikowane, gdyż jest to substancja biologicznie aktywna. Aktywność ta może zostać utracona w procesie suszenia. Aby nie zniszczyć materiału hodowlanego należy dobrać odpowiednie parametry suszenia: temp powietrza wlotowego ok. 40 C, temp powietrza wylotowego ok. 15 C.

12. Badanie aktywności drożdży

Miara aktywności jest siła pędna drożdży - czas podnoszenia ciasta. Drożdże suszone maja gorsza sile pędna niż świeże, ponieważ w pewnym stopniu są uszkodzone. Sprawdzanie siły pędnej dokonujemy sporządzając ciasto:

280g maki typu 850

160 cm3 2,5% roztworu NaCl

5 g drożdży D27 (1,35 g s.m. lub 1,5 g D92)

Suma to 445 g - masa ciasta

Ciasto wkładamy do formy i mierzymy czas podnoszenia, mieszamy ciasto, aby usunąć CO₂ i ponownie mieszamy czas podnoszenia.

1. 80 min

2. 40 min

3. 30 min

Suma 150 min - dla drożdży świeżych; 180 min dla drożdży suszonych

Trehaloza - dwucukier, powiązany wiązaniem 1,1-glikozydowym. Działa on labilnie na frakcje aminokwasowe. Drożdże o bardzo dużej aktywności zawierają 20% trehalozy.

13. Schemat fermentacji alkoholowej

Fermentacja alkoholowa zachodzi głównie pod wpływem drożdży Saccharomyces cerevisiae.

Zafermentowanie:

• w kadzi fermentacyjnej

• parametry: czas do 18h, temp 16-18 C

• początkowy okres fermentacji zaczyna się z chwila dodania drożdży do zacieru słodkiego w zacierni

• komórki drożdżowe pączkują dlatego w mniejszym stopniu przerabiają cukier na alkohol

• zacier zawiera dużo powietrza, które dostało się podłoża mieszania w zacierni - dzięki temu drożdże wykorzystuj tlen do oddychania i intensywnie się rozmnażają

• ponieważ początkowo zacier jest gesty i lepki, w skutek ulatniania się CO₂ na powierzchni tworzy się piana

• z czasem szybkość rozmnażania się drożdży maleje, natomiast intensywniej przebiega przemiana cukru w alkohol i CO₂

• wydzielający się gaz powoduje silne falowanie i burzenie się masy - początek

• wzrost temp o 4-6 C do 22 C

Fermentacja główna:

• gwałtowne falowanie i kipienie całego zacieru wskutek wydzielania się dużych ilości CO2

• objętość zacieru zwiększa się (przez CO2)

• burzenie jest tym gwałtowniejsze im jest on gęstszy i im więcej zawiera substancji kleistych

• temp wzrasta szybko i dochodzi do 30 C

• stężenie alkoholu >5%, wiec rozmnażanie drożdży działają jeszcze tylko enzymy

• spadek gęstości zacieru 1 stopień Blg/ h

• czas trwania 12-18 h

• zakończenie fermentacji głównej objawia się poprzez zmniejszenie falowania zacieru i znikniecie piany. Przyczyna tego jest wytworzenie się alkoholu zamiast cukru (gęstość i lepkość płynu spada)

Dofermentowanie:

• najdłuższy okres 20-30h

• kipienie zacieru całkowicie ustaje

• pojawiają się na powierzchni pojedyncze pęcherzyki CO2 nie tworząc piany (odfermentowanie resztek dekstryn)

• wysycenie CO2 jest mniejsze - objętość zacieru maleje

• temperatura zacieru sama się obniża

• dochodzi do fermentacji dekstryn (zawarta w zacierze amylaza zamienia dekstryny na maltoze, która fermentuje na alkohol)

• gdy jest brak amylazy - nie dochodzi do rozszczepienia dekstryn i wydajność spada

14. Budowa melaśnika

Zbiornik stalowy do magazynowania melasy o różnych pojemnościach. Ustawiany na utwardzanym gruncie. Okryty jest dachem, na górnej części ma króciec spustowy, a na samym szczycie dachu wywietrznik.

Pojemność ton 1200 - 2200

Średnica 12-15m

Wysokość 7,5-9m

Liczba pasów 5-6

15. Sklad chemiczny buraka cukrowego

1. WODA 74,4%

2. SUCHA MASA 25,6%:

• miąższ 5%

• celuloza 1,2%

• chmiel 1,1%

• pektyny 2,4%

• bialko 0,1%

• inkrustaza 0,1% (suponina)

• sucha masa soku 20,6%:

• cukier 18%

• niecukry organiczne2%

• niecukry 0,9%, :

• węglowodany 0,2%

• kw organiczne 0,47%

• tłuszcze 0,03%

• saponiny 0,1%

• inne zw. Mineralne 0,1%

• niecukry azotowe 1,1%:

• inne substancje azotowe 0,4%

• aminokwasy

• amidy

• zasady azotowe

• bialka 0,7%

• niecukry nieorganiczne 0,6%:

• potas0,25

• Na 0,04

• Ca 0,06

• Mg 0,06

• H3PO4 0,08

• H2SO4 0,03

• Inne 0,08

16. Okresowa fermentacja alkoholowa

Melasę przepompowuje się do zbiornika - rozcieńczalnika i rozcieńcza się w zależności od potrzeb. Następnie brzeczkę przetłacza się do propagatora, w którym odbywa się namnażanie drożdży gorzelniczych. Całość przelewa się do kadzi drożdżowej gdzie pompa pompuje powietrze. Następuje przygotowanie biomasy. Fermentacje prowadzi się do uzyskania przez brzeczkę gęstości 4-4,5 stopni Blg. Po tym czasie całość odwirowuje się, gdyż zawiera alkohol. Klarowna brzeczkę przenosimy do aparatu odpędowego. Wyparka zagęszcza mleczko drożdżowe a suszarka walcowa suszy.

17. Fermentacja ciągła dwupotokowa

Przyjęła się w Polsce. Występują dwa strumienie (strumienie o rożnej gęstości) brzeczki melasowej. Jeden strumień o niższej gęstości kierowany jest do kadzi drożdżowych, a o wyższej do kadzi fermentacyjnej. Pierwsza faza jest jak w fermentacji jednopotokowej. Przygotowana (odważona, rozcieńczona i niesterylizowana) melasa, wzbogacana w związki azotu. Jedna część brzeczki przeznacza się na namnażanie drożdży, a druga trafia do rozcieńczalnika. Drożdże namnaża się w laboratorium, po czym przenosi się do propagatora wraz z brzeczka melasowa (8 stopni Blg). Po odfermentowaniu brzeczki zawartość przetłacza się do następnego propagatora, w którym dalej namnaża się drożdże w większej ilości brzeczki. Dojrzała brzeczkę podaje się do kadzi drożdżowej, do której doprowadzany jest strumień brzeczki z rozpuszczalnika (różnią się gęstością). Jeden potok rozcieńczony 9-12 stopni Blg (20% całości); drugi strumień (świeży) 15 stopni Blg trafiają do kadzi fermentacyjnej. Zalety: lepsze wykorzystanie aparatury automatycznego procesu, skrócenie czasu fermentacji

18. Fermentacja ciągła jednopotokowa

W Polsce nie zdała egzaminu, ponieważ nasze drożdże fermentują sacharozę i rafinozę (a inne cukry były w melasie), rafinoza była nie do końca przefermentowana. Pracowała przy zbyt dużych % cukru (24 stopnie Blg) i fermentacja przebiegała bardzo po woli. Poza tym pracuje się na pełnych brzeczkach melasowych. WADY: jak się wda zakażenie, np. bakterie mlekowe - konkurencja to trzeba wyłączyć poszczególne kadzie, sterylizować i myć.

19. Oczyszczanie spirytusu

Wstępne chemiczne oczyszczanie ma na celu zmniejszenie ilości kwasów i estrów w surowce oraz utlenianie niektórych znajdujących się w niej związków mających ujemny wpływ na właściwości organoleptyczne spirytusu. CH₃COOH + NaOH -> CH₃COONa + H₂O zmniejszenie ilości kwasów i estrów osiąga się przez dodatek ługu sodowego. Kwasy tworzą wtedy sole, które nie są lotne, wiec łatwo je usunąć w procesie rektyfikacji. Estry pod wpływem ługu ulegają zmydleniu powstają wtedy sole kwasów i uwalnia się alkohol. CH₃COOC₂H₅ + NaOH -> CH₃COONa + C₂H5OH

KMnO₄ w celu utlenienia niektórych związków w środowisku kwaśnym

KmnO₄ + 3CH₃CHO + NaOH -> 2CH₃COOK + CH₃COONa + 2MnO₂ + H₂O

20. Zanieczyszczenie spirytusu: zwykły, wyborowy, luksusowy

Zanieczyszczenia:

• aldehyd [0,0015-0,002 g/l]

• fuzle [0,001-0,002-0,005g/l]

• kwasy mrówkowy, masłowy, octowy [0,015-0,02g/l]

• estry [0,02-0,05g/l]

• metanol [0,03-0,05-0,1 %obj]

• nie dopuszcza się obecności benzyny i furfurolu

21. Skład chemiczny drożdży gorzelniczych

Składniki Ilość

Azot ogólny 7,3

Białko 45

Tłuszcz 2,0

Węglowodany 14

Popiół 3,5

Bez azotowe wyciągowe 35

22. Destylacja

Oddestylowany zacier składa się z substancji nielotnych, tworzących sucha masę zacieru, oraz z substancji lotnych.

77-87% wody

7-11% alkoholu

1% prod. uboczne

Destylacja nazywamy odparowanie cieczy i skroplenie wytworzonej pary. Temperatura wrzenia czystego alkoholu etylowego wynosi 78,32C. W czasie ogrzewania roztworu alkoholu etylowy jako bardziej lotny , będzie szybciej przechodził w stan pary niż woda. Wydzielenie alkoholu zachodzi na polkach aparatów rektyfikacyjnych. Moc destylatu znajdującego się na coraz wyższych polkach stopniowo wzrasta. Pary z górnej, najwyższej polki są odprowadzane do deflegmatora, w którym część z nich skrapla się i jest kierowana z powrotem na polki kolumny.

Przy odpędzaniu niektóre produkty fermentacji nie przechodzą do destylatu, lecz pozostają w wywarze. Ale większość produktów ubocznych fermentacji oddestylowuje się razem z alkoholem i woda.

23. Aparaty do destylacji, półki.

Dwa rodzaje

• do destylacji okresowej, gdzie cykl produkcyjny powtarza się co pewien czas. Zacier był nalewany do kotła 1 górnego i ogrzewany jest para wodna. W czasie odpędzania alkoholu z kotła 1 część zacieru przepływa do kotła 2 (niższego), w którym następowało oddestylowanie pozostałej części alkoholu. Pary alkoholu dostawało się do deflegmatora talerzowego, w którym część z nich skrapla się i wraca do kotła. Para zawierająca około 85% alkoholu była kierowana do chłodnicy, tam skrapla się, a ciecz przez klosz przepływowy i filtr spływa do odbieralnika.

• Aparaty odpędowe o działaniu ciągłym. Zacieranie odfermentowanym zacierem aparatów do pracy ciągłej odbywa się w sposób ciągły

• Aparat jednokolumnowy, składa się z czterech podstawowych części: kolumny zaciernej, kolumny spirytusowej, deflegmatora i chłodnicy. Kolumna spirytusowa ustawiona nad kolumna zacierowa i tworzy słup.

• Aparat dwukolumnowy składa się z takich samych części podstawowych, co jednokolumnowy, ale kolumna zacierowa i spirytusowa są ustawione obok siebie.

24. Z jakiej ilości melasy można otrzymać 1120kg drożdży.

Drożdże świeże to drożdże D₂₅, wiec drożdży D₁₀₀ będzie D₁₀₀=D₂₅/4=1120/4 = 280kg

Melasa zawiera sacharozę C₁₂H₂₂O₁₁ = 342g/mol

C=12*12 = 144g

Z teorii Finka

C 1/3 proces energetyczny -> 48g,

2/3 przyrost biomasy -> 96g

Zawartość węgla w biomasie 50%, otrzymujemy 2*96 = 192g D₁₀₀

342 g sach - 192g D₁₀₀

xg - 280.000g D₁₀₀

x = 500kg sacharozy

Nie jest to melasa M₁₀₀ tylko M₅₀ i dlatego będzie jej 2 razy więcej =>2*500kg = 1000kg melasy

25. Ile drożdży można otrzymać z 1tony melasy

C = 12*12 = 144g C₁₂H₂₂O₁₁

144g - 48g C oraz 96gC

Zawartość węgla w biomasie wynosi 50% wiec otrzymamy 2*96g = 192g D₁₀₀

Melasa użyta do prod to melasa M₅₀ czyli 1t melasy zawiera 500kg sacharozy

342 g sach - 192 g D₁₀₀

500.000 g - x

x=280701 g D₁₀₀

D₂₅= 4*D₁₀₀ = 4*280 = 1120 kg D₂₅

26. Ile cm³ CH₄ można otrzymać z 1t drożdży.

Drożdże, jakie można otrzymać to drożdże D₁₀₀

Z teorii Finka

C 1/3 proces energetyczny,

2/3 przyrost biomasy

C=1*12g

Mch4=16g/mol

12 - 4g oraz 8g

Wiedząc, ze C w biomasie jest 50%, wiec 2*8g=16g

16g CH₄ -> 1g D₁₀₀

Wydajność 100% ponieważ w związku nie ma O₂.

Przeliczamy 16g CH₄ na m³

1mol - 16g - 22,4dm³

16 - 22,4 * 10 -3m³

22,4 * 10^-3m³ CH₄ - 16g D₁₀₀

x m³ - 1.000.000 D₁₀₀

x = 1400 m³

27. Destylacja

Wydzielenie spirytusu z brzeczki, odparowanie cieczy i skroplenie pary.

Temperatura wrzenia alkoholu etylowego 78,32C; wody 100C

Destylacja nie można rozdzielić mieszaniny, która powstaje, gdy zawartość wody 2,8%, a alkoholu 97,2% - wrzenie 78,17C

28. Odpęd i rektyfikacja

Odpęd - proces polegający na oddzieleniu z odfermentowanej brzeczki zacieru, alkoholu etylowego wraz z lotnymi zanieczyszczeniami zawartymi w brzeczce. Otrzymuje się spiritus surowy zawierający 90% alkoholu. Wody oraz zanieczyszczenia. W zależności od przerabianego surowca otrzymujemy spirytus surowy ziemniaczany, zbożowy, melasowy.

Rektyfikacja - proces polegający na oddzieleniu zanieczyszczeń ze spirytusu surowego. Otrzymujemy spirytus rektyfikacyjny zawierający 96-97% alkoholu, wody oraz bardzo mało zanieczyszczeń.

Rozróżniamy 3 gatunki spirytusu rektyfikowanego:

1. zwykły

2. luksusowy

3. wyborowy

29. Wymagania jakościowe spirytusu

W - wyborowy; L - luksusowy, Z - zwykły

Moc spirytusu W - 96,5%; L - 96,5%; Z - 96%

Zanieczyszczenia W - 0,005; L - 0,0015

Fuzle W - 0,002; L - 0,001

Metanol W - 0,05%obj; L - 0,03%obj; Z - 0,1%obj

Próba Langa W - 30min; L - 40min; Z - 20min

Pozostałość po odparowaniu W - 0,01g/l; L - 0,01g/l; Z -

Estry (octan etylu)W - 0,02%; L - 0,02%, Z - 0,05%

(próba Langa -> KMnO4 + spirytus i czas się mierzy)

30. Temperatura wrzenia roztworów wodno - alkoholowych

Twrzenia alk = 78,32C; woda = 100C. W czasie ogrzewania roztworu alkohol etylowy jako bardziej lotny będzie szybciej przechodził w stan pary niż woda.

Zawartość alkoholu w płynie % obj / Temp wrzenia / zawartość alkoholu w parze %obj

0 / 100 / 0,0

1 / 99 / 9,9

5 / 95,9 / 35,8

10 / 92,6 / 51,0

Temp wrzenia spada zawartość alkoholu rośnie

31. Współczynnik lotności etanolu

Zawartość etanolu w płynie / Ka

1 / 9,9

10 / 5,1

30 / 3,3

40 / 1,8

50 / 1,5

60 / 1,3

70 / 1,17

80 / 1,08

90 / 1,02

92 / 1,014

94 / 1.005

96 / 1,002

97,2 / 1,000

Ka = (zawartość alkoholu w parze)/(zawartość alkoholu w płynie)

Wzrost etanolu w płynie, spadek Ka

PIWO

1. Suszenie słodów jasnych i ciemnych

SŁODY JASNE

• Suszenie, aby przemiany fizjologiczne i enzymatyczne zostały w maksymalny sposób ograniczone przy zachowaniu maxymalnej aktywności enzymów.

• Na początku niska temperatura do 50C w celu osiągnięcia zawartości wody 8-10%, zwykle w ciągu 10-12h

• Następnie suszy się w temperaturze 50-85C w ciągu 10-12h

• Ostatnie 3-4h utrzymanie maxymalnej temperatury 85C, wilgotność 3,5-4%

SłODY CIEMNE

• Suszenie powolne w temperaturze mniejszej bądź równej 50C do osiągnięcia wilgotności 18-25%, czas dwa razy dłuższy 22-24h

• następnie podnosi się temperaturę do 105C, wilgotność 1,5-2%, czas 20-24h

1. Słód karmelowy, barwny

SŁÓD KARMELOWY

• produkowany ze słodu zielonego lub suszonego, namoczony w temperaturze 70C, aby reakcje brunatnienia zaszły lepiej

• suszenie w temperaturze 150-180C, w tzw bębnach prażalniczych zwykle z dostępami spalin, często dymu wędzarniczego

• stosowany w brzeczkach na piwa ciemne jako dodatek do słodu jasnego (ilość słodu 3-10% w stosunku do słodu ciemnego)

Wyróżnia się kilka gatunków słodu karmelowego:

• karmel jasny

• karapilis

SŁÓD BARWNY

• ze słodu gotowego jasnego (suszonego), przeważnie prażenie w bębnach w temperaturze 200-220C. Ważne, aby podczas prażenia nie następowało zwęglanie ziarna, bo wtedy nastąpiłby spadek siły barwiącej i wytworzenie związków o przykrym, palącym smaku.

• Stosowany do produkcji piw ciemnych w ilości 1-5% w stosunku do słodu jasnego (zwykle stosowane są oba dodatki w w mniejszych ilościach)

• Śrutą słodu barwiącego nie może być gotowana - goryczka

• Ze 100kg oczyszczonego jęczmienia otrzymuje się 76kg słodu o zawartości 3-4%; kiełki słodowe; wysokobiałkowe pasze.

2. Słodowanie - cel, enzymy.

Celem słodowania jest wzbogacenie jęczmienia w enzymy (amylo-, proteo-, celulolityczne), nadanie im odpowiednich cech organoleptycznych. Zmiany struktury ziarna ułatwiają otrzymywanie brzeczki.

Słodowanie to proces sztucznego kiełkowania ziarna, otrzymuje się słód zielony, który poddaje się suszeniu i oddzielnym kiełkowaniu.

Etapy słodowania

1. przygotowanie ziarna jęczmienia lub innego ziarna

2. moczenie 42% wody

3. kiełkowanie lub słodowanie

4. suszenie

5. odkiełkowanie i oczyszczenie słodu

W procesie słodowania biorą udział hemicelulozy, B-glukonaza, które rozkładają błony komórkowe bielma, co umożliwia dotarcie innym enzymom do wnętrza komórki. Następuję rozkład od zarodka do przeciwległego punktu w ziarnie. Stosuje się odpowiednie temperatury, aby nastąpiła rozluźnienie w całym ziarnie 15-18C.

W temperaturze poniżej 15C -> kiełkowanie nadmierne przedłuża się

W temperaturze powyżej 18C -> tworzy się mniej amylaz, większe straty skrobi i następuje wzrost nierównomiernego kiełkowania.

2. Enzymy proteolityczne:

• rozkładają białka do polipeptydów i aminokwasów a one potrzebne są do wzrostu kiełków i rozwoju drożdży

• stopień hydrolizy zależy od sposobu prowadzenia słodowania

• niska temperatura i i dłuższy czas prowadzi do uzyskania dużej ilości białek rozpuszczalnych bo w tym okresie więcej jest enzymów proteolitycznych

2. Amylazy

- rozkładają skrobie do dekstryn i maltozy; duża zawartość wody śluzy otrzymywaniu dużej ilości amylaz

• Straty w procesie słodowania zależą od jego przebiegu

• W końcowym okresie ograniczamy dostęp tlenu, zwiększamy ilość CO₂ co hamuje wzrost korzonków

• Aby zmniejszyć straty suchej masy wprowadza się kwas giberelinowy, który aktywuje enzymy białko-, amylo- celulolityczne.

• Dobrej jakości słód powinien mieć zapach świeży bez stęchlizny, ziarno do końca rozluźnione, powinno się dać rozwiewać bez mazistości i kaszowatosci.

2. Technologia słodowania

SLODOWANIE KLEPISKOWE

• przeprowadzanie w pomieszczeniach piwnicznych umożliwiających rozluźnienie ziarna na posadzkach w pryzmach, o grubości 30cm początkowej, 15-20cm końcowej

• temperatura pomieszczenia 15-20C

• kampania słodowania trwa 9 m-cy

• na 1m3 powierzchni przypada 35kg ziarna

• w czasie słodowania jęczmień ulega osuszeniu, a niedobór wody uzupełnia się natryskiem

• podczas kiełkowania temperatura stopniowo podnosi się i jęczmień trzeba przewiewać, gdy temperatura osiąga 20C

• cykl ........ z zakwasem 6-8dni

SLODOWANIE PNEUMATYCZNE - skrzyniowe, bębnowe, ciągle lub półciągle

Skrzynie Saladyna, tj. warstwa jęczmienia 80cm; równomiernie ułożony, w skrzynie klimatyzowane;

• jęczmień przechodzi przez urządzenie, które go nawilża, powietrze chłodzone jest zimna woda o temperaturze 10-12C

• w skrzyniach umieszczane s ą termometry; wyposażone w maltmobil (wózek do przerabiania jęczmienia; przemieszczania z góry na dół)

• temperatura początkowa powietrza 12C po 3 dniach 13-15C, koniec 16-17C, temperatura warstwy jęczmienia o 2C temperatura wyższa

• różnica miedzy górną warstwa a dolna około 1-2C. Na górze jest cieplej, bo dopływ chłodnego powietrza od dołu

2. Moczenie jęczmienia

CEL:

1. pobudzenie ziaren do intensywnych zmian chemicznych przez doprowadzenie wody

2. kiełkowanie rozpoczyna się od zawartości wody 30%, ale maszyny do wyższej zawartości wody

3. następuje uaktywnienie enzymów, pęcznienie koloidalne, transport substancji odżywczych z bielma do zarodka

4. szybkość wchłaniania wody przez ziarno zależy od:

• temperatury wody

• czasu moczenia

• grubości ziarna

• zawartości białka w ziarnie

• stopnia napowietrzenia w czasie moczenia

TECHNOLOGIA KLASYCZNA:

1. Temperatura 10-12C - (temperatura niższa od 10C powoduje obniżenie szybkości wchłaniania wody, zahamowania procesów życiowych, przedłużenie wchłaniania); (wyższa od 12C przyśpiesza proces, ale wzrasta nierówność moczenia)

2. Szybkość wchłaniania wody w 10-12C:

• Na początku duża, stopniowo maleje

• Grube ziarno chłonie woda wolniej, cienkie szybciej -> ważne wyrównanie ziarna

• Dostęp tlenu, musi być równomierny dla wszystkich ziaren

• Przy braku tlenu ziarno zużywa tlen rozpuszczony w wodzie, po czym rozpoczynają się procesy beztlenowe (wytworzenie alkoholu, estrów, zapach kwaskowaty, kiełkuje „nierównomiernie” i z opóźnieniem) pogarsza się ekstraktywność słodu.

• zużycie wody wynosi 1000-1300 litrów/100kg jęczmienia

• podwyższona zawartość wody warunkuje wysoka zawartość enzymów amylolitycznych i uaktywnia proces rozluźnienia

1. na skutek rozluźnienia enzymy amylolityczne maja dostęp do bielma i w procesie zacierania mogą nadtrawiona skrobie rozłożyć

SYSTEMY MOCZENIA:

- w jendym lub w kilku namaczalnikach: moczenie wstępna; właściwe, ciągłe przez natrysk

Cechy wspólne:

• ziarno poddaje się myciu przy intensywnym mieszaniu na początku

• podczas mycia usunięte są spławki (części lekkie)

• ograniczone musza być procesy beztlenowe

• proces moczenia musi być równomierny dla wszystkich ziaren

• pod koniec moczenia ziarna, powinno mieć stan początkowego kiełkowania

• w nowocześniejszych metodach dąży się do skrócenia procesu i zmniejszenia zużycia

• w PL stosuje się metodę powietrzno-wodna tzn. ziarno jest na przemian pod i bez wody; dopuszcza się dopływ powietrza do zbiornika, łączny czas trwania procesu moczenia 60h z czego 16h pod woda 44 h bez. Koniec procesu następuje gdy ziarno osiąga 42-46% wilgotności w sm

2. Przerób surowców nieslodowanych.

Przygotowanie surowca nieslodowanego do zacieru.

• najbardziej popularny jest jęczmień, ponieważ ma wysoka zdolność kiełkowania

• gdy ilość jęczmienia jest powyżej 20% to może być rozdrobniony do maki lub grysu przed rozdrobnieniem należy obłuszczyć, aby piwo nie miało gorszego smaku

gdy jest go ponad 20% stosuje się preparat enzymatyczny, jęczmień nie obłuszcza się, ekstraktuje się go woda o temperaturze 40C, zaciera oddzielnie ze słodem

2. Śrutowanie

Cel:

• ułatwienie przejścia substancji ekstrakcyjnych do wody podczas zacierania

• powstała cząstki o rożnej wielkości

• stopień rozdrobnienia słodu zależy od filtracji na warzelni zacierowej

Metody:

1. na sucho (mlewniki) - śrutowniki dwuwalcowe; 4,5,6 walcowe - 2wacowe stosowane w mini browarach

2. na sucho i po uprzednim namoczeniu do 35% wody; czas 30 min

• temp 20-30 stopni C

• po namoczeniu oddzielona woda i słód kierowane są do zacierni

• bielmo rozdarte całkowicie

3. śrutowanie słodu nawilżonego powierzchniowo para lub gorąca woda

• za pomocą urządzenia ślimakowego wtryskiwana jest para zawartość wody wzrasta

• miedzy natryskiem a śrutowaniem nie może minąć więcej niż 3 min

4. rozdrabnianie za pomocą młynków młotkowych do maki

2. Filtracja zacieru

Odbywa się w kadzi filtracyjnej lub w filtrze zaciernym

Kadź filtracyjna:

• naczynie o podwójnym dnie, sito pełne, powyżej jest dno sitowe

• nad dnem sitowym jest mieszadło z nożem uregulowanym pod pewnym katem i natrysk do natryskiwania woda

• pod dnem sitowym jest woda o temp 75 stopni C

• wypompowuje się zacier gracy, uruchamia mieszadło aby łuski opadły. Odbiera się przesącz, na dnie pozostają wysłodziny

• ekstrakt odbierany za pomocą gorącej wody

• łuski (wysłodziny) usuwa się przez otwarcie spustu i przeznaczone są na pasze

Filtr zacierny:

• filtr ramowy z przegrodami z tkaniny filtracyjnej (bawełna lub tworzywo sztuczne)

• napełnia się woda o temp 80 stopni C, następnie wpuszcza się zacier

• po przefiltrowaniu i wychłodzeniu woda

• max ciśnienie 0,4 atm

• po zakończeniu wysładzania rozsuwa się płyty i usuwa się wysłodki

• bo filtracji brzeczka spływa do kotła warzelnego, gdzie gotuje się z chmielem

Cel: nadanie cech smakowo-zapachowych, wytracenie zmętnień i osadów białkowych, zniszczenie enzymów i zagęszczenie brzeczki

2. Gotowanie brzeczki z chmielem

• trwa 1,5 - 2h pod normalnym ciśnieniem, czas krótszy uniemożliwia odpowiedniej izomeryzacji alfa-kwasów, a dłuższy powoduje zbyt daleko idące zmiany

• odparowanie wody 8-12% przy czym brzeczka zgęszczana jest do stężenia odpowiedniego dla typu piwa

• pod koniec procesu zmniejsza się intensywność gotowania, aby wytrąciły się osady garbnikowo-białkowe, jako grube cząstki

• po gotowaniu brzeczka przez odchmielacz, oddzielane są chmieliny

Celem gotowania brzeczki z chmielem jest nadanie cech smakowo-zapachowych, wytrącenie zmętnień, osadów białkowych, zniszczenie enzymów, zagęszczenie brzeczki

2. Fermentacja, etapy i zbiorniki

Fermentacja główna piwa - metoda klasyczna

Składa się z dwóch etapów: I - fermentacja burzliwa, II - leżakowanie

Prowadzenie procesu zależy od asortymentu piwa, wyposażenia fermentowni i przyjętej technologii

Różnice dotyczą ilości dodawanych drożdży, temperatury nastawiania, czasu trwania, cyklu fermentacji


Dla piw jasnych o zawartości ekstraktu w brzeczce podstawowej do 15%:

Temp nastawna 5 stopni

Temp max w czasie fermentacji 8,5-9 stopni C

Ilość dodanych drożdży 0,5 l/1hl brzeczki

Dla piw ciemnych:

Temp nastawna 7 stopni C

Dawka drożdży 1l/1hl brzeczki

Czas fermentacji wynosi tyle ile % ekstraktu zawiera brzeczka nastawna

Stadia fermentacji:

1. stadium zapoczątkowania fermentacji trwa 20-25 h, w tym czasie na powierzchni brzeczki tworzy się biała płachta co jest spowodowane porywaniem związków garbnikowych i białek przez CO₂, następuje obniżenie ekstraktu o 0,2-0,3 i spadek pH o 0,15-0,2 przy wyjściowym pH 5,6

2. stadium niskich krążków:

• piana się zbijam jest coraz większa

• trwa 2 -3 doby

• ubytek ekstraktu o 0,8-1,2% na dobę

• ph brzeczki 4,7-4,9

3. stadium wysokich krążków:

• piana lekka w formie słupków

• trwa 1-3 doby

• odfermentowanie 1-1,9% na dobę

• pH pod koniec 4,4-4,6

4. stadium schładzania:

• trwa polowe czasu fermentacji

• krążki brunatnieją

• piana opada

• kłaczkowanie drożdży

• tworzy się cienka warstwa brunatnej piany

Fermentacja główna jest zakończona, gdy dobowy spadek ekstraktu wynosi 0,1-0,2% (czyli, gdy gęstość się obniża). Nie prowadzimy fermentacji do końca bo cukru pozostawiamy na leżakowanie


Zbiorniki

• zbiornik fermentacyjny - otwarty, zamknięty ze stali kwasoodpornej, drewna

• kadzie fermentacyjne otwarte :

1. stal, beton

2. istotnym elementem jest króciec spustowy

3. chłodzenie

4. tanki, w których odbywa się fermentacja i leżakowanie ma komorę (5% pojemności) nazwana komora krążka, gdzie piana jest zbierana

• tank stojący:

1. chłodzący strefowo

2. strefa części stojącej pozwala na opadanie osadu

3. wysokość 15-20m

2. Rozlew piwa

Linia do rozlewu piwa butelkowego:

1. depaletyzator

2. wyładowarka butelek ze skrzyń

3. maszyna do mycia butelek

4. urządzenie kontrolujące

5. pasteryzator

6. monoblok do napełniania i zamykania butelek

7. etykieciarnia

8. ladowarka do skrzyń

9. paletyzator

Rozlew w butelki oranżowe (nie zielone). Pasteryzacja w butelkach (60-63 stopnie C) po rozlewie lub pasteryzacja i potem rozlew aseptyczny.

Rozlew do puszki na podobnych zasadach jak wyżej, ale nie ma wyssania tlenu, aby nie dochodziło do zniekształcenia puszek. Puszki musza być pozbawione śladów tłuszczu.

Rozlew w kegi - beczki ze stali kwasoodpornej:

• mycie ługiem, woda i rozcieńczonym kwasem fosforowym i woda

• przed rozlewem piwo pasteryzujemy 72 stopnie C/30 sekund, chłodzenie do 20 stopni C

• napełnianie w pozycji odwróconej

14

---