Реферат: Технология пищевых кислот и уксуса

Осветленный раствор лимонной кислоты поступает на второе выпаривание при остаточном давлении около 80кПа. Раствор концентрируют до плотности l,37…1,38 г/см3, при этом содержание кислоты в растворе составит 69..71 %. Концентрированный раствор фильтруют и подают в кристаллизатор.

Кристаллизация лимонной кислоты. Охлаждение горячего раствора проводят в кристаллизаторе при непрерывном перемешивании. Пересыщение, необходимое для образования центров кристаллизации, достигается при снижении температуры концентрированного раствора. При температуре около 37 °С вносят затравку кристаллов лимонной кислоты в количестве 0,05% к массе раствора. Образование и рост кристаллов происходят при снижении температуры до 8 °С. При этой температуре утфель, который представляет собой смесь кристаллов и маточного раствора, выдерживают в течение 30 мин.

Отделение кристаллов кислоты. Кристаллы отделяют от маточного раствора на центрифугах. Полуденные кристаллы пробеливают - опрыскивают водой температурой не выше 35 °С для удаления пленки маточного раствора на их поверхности. После центрифутирования влажность кристаллов лимонной кислоты составляет 2...3%.

Сушка кристаллов. Кристаллы лимонной кислоты сушат в условиях, обеспечивающих удаление поверхностной влаги и сохранение кристаллизационной воды, для чего используют барабанные или ленточные пневматические сушилки, в которых кристаллы высушивают воздухом при температуре 35 °С

Упаковывание и хранение лимонной кислоты. После сушки кристаллы кислоты охлаждают, просеивают и упаковывают. Лимонную кислоту выпускают в упакованном виде, для реализации через розничную торговлю кислоту фасуют по 10…100 г. в пакеты из полиэтиленовой пленки или этикетировочной бумаги, ламинированной полиэтиленом, или пачки из бумаги с вкладышем.

Лимонную кислоту хранят в закрытых помещениях при относительной влажности воздуха не выше 70%. Срок хранения лимонной кислоты 6 мес. со дня изготовления.

В соответствии с требованиями ГОСТ 908-99 лимонную кислоту вырабатывают следующих сортов: экстра, высший, I с содержанием не менее 99.5% лимонной кислоты в пересчете на моногидрат. Лимонная кислота представляет собой бесцветные кристаллы или белый порошок без комков, для кислоты I сорта допускается желтоватый оттенок. Вкус кислый, без постороннего привкуса, 25%-й раствор кислоты в дистиллированной воде не должен иметь запаха. Содержание золы для сорта экстра не более 0,07 %, для высшего- 0,1, для I-0,35%.

Получение молочной кислоты

Пищевая молочная кислота представляет собой водный раствор молочной кислоты, который получают ферментацией углеводсодержащего сырья молочнокислыми бактериями Lactobacillus delbrueckil.

Сырьем для производства молочной кислоты служит смесь тростникового сахара-сырца, рафинадной патоки и свекловичной мелассы.

Тростниковый сахар-сырец содержит 99,4...99,6% %, в том числе 96.5...98% сахарозы, 0.6...0.9 %редуцирующих веществ, 0,7...1 % органических несахаров.

Рафинадная патока является отходом производства сахара-рафинада. Это вязкая коричневая жидкость, содержащая не менее 72 % СВ, в том числе 49% сахарозы, величина рН не ниже 5,5.

В качестве возбудителя молочнокислого брожения в производстве молочной кислоты используют гомоферментативные термофильные бактерии Lactobacillus dеlbrueekil. Эти бактерии хорошо сбраживают глюкозу, мальтозу, фруктозу, галактозу и сахарозу.

Гомоферментатнвное молочнокислое брожение может быть представлено следующим уравнением:

С₂Н₁₂О₆ →2С₃ Н₆ О₃ + 94 МкДж.

Для успешного культивирования L delbrueckii необходимо наличие в сахарсодержащей среде аминокислот, витаминов группы В. биостимуляторов». С этой целые используют сухие солодовые ростки, содержащие азотистые вещества. витамины и биологически активные вещества, необходимые для нормальной жизнедеятельности молочнокислых бактерий.

Оптимальной температурой для брожения, вызываемого L. delbrucckiL является 48-50 ˚С, которая создает неблагоприятные условия для большинства других микроорганизмов, обеспечивая сохранение культуры молочнокислых бактерий.

Брожение протекает в средах с рН около 5,5 при увеличении рН появляется опасность заражения среды посторонними бактериями. Образующаяся при брожении моловшая кислота угнетает L. delbrueckii, поэтому кислоту, накапливающуюся в процессе ферментации, нейтрализуют мелом. В результате образуется растворимый лактат кальция. Кислотность поддерживают на уровне 0.3...0,4%. Содержание лактата кальция в культуральной жидкости в конце брожения должно составлять 15…16%. Выход молочной кислоты в процессе ферментации составляет в среднем 85...86 % к массе сахара.Технологическая схема производства молочной кислоты приведена на рис. 2.

Подготовка питательной среды. При переработке сахаросодержащего сырья питательную среду готовят непосредственно в бродильном аппарате. Сахар-сырец, мелассу или рафиналную патоку растворяют в водеь полагают среду с содержанием сахара 3...4 %. Раствор нагревают до 70 ˚С и пастеризуют при этой температуре а течение 1ч. Затем раствор охлаждают до 48..50 ˚С и добавляют 15 % солодовых ростков к массе сахара.

Получение посевного материала. Посевную культуру получают из чистой культуры молочнокислых бактерий в производственной лаборатории путем выращивания на стерильной питательной среде из солодового сусла. Выращивание посевной культуры в лабораторных условиях включает три стадии продолжительностью 20...24 ч каждая при температуре 48...50 ˚С Четвертую стадию выращивания проводят на стерильной производственной среде. Чистую засевную культуру готовят в начале производства и при необходимости ее замены. В производственных условиях посевной культурой служит отбор культуральной жидкости из предыдущего бродильного аппарата.

Рис. 2. Технологическая схема производства молочной кислоты

Сбраживание питательной среды. К подготовленной ниппельной среде добавляют засевную культуру молочнокислых бактерий, отобранную из другого аппарата, в количестве 20 % вместимости бродильного аппарата. Брожение проводят при температуре 48…50˚С

При температуре ниже 45 ˚С развивается посторонняя микрофлора. Кратковременное повышение температуры более 55 °С приводит к снижению активности молочнокислых бактерий.

Для нейтрализации образующейся молочной кислоты в бродильный аппарат несколько раз в сутки добавляют стерилизованное меловое молоко или измельченный мел.

В процессе брожения молочнокислые бактерии сбраживают до 2 % сахара в сутки, для поддержания концентрации сахара в бродящей среде 3...4 % в бродильный аппарат в несколько приемов вводят 5%-й раствор сахара-сырца.

Продолжительность брожения 6...8 сут. Культуральная жидкость в конце брожения содержит до 15 % лактата кальция и 0,2...0,5 % несброженного сахара.

Очистка культуральной жидкости. В культуральной жидкости находятся твердые примеси: мел, солодовые ростки, а также коллоидные частицы. На первом этапе очистки культуральную жидкость обрабатывают известковым молоком температурой 70…80˚С, при этом осаждается железо, коагулируют белки, разрушается несброженный сахар. Дня отделения взвешенных частиц культуральную жидкость отстаивают в течение 6...12 ч при температуре выше 48 °С. Отстоявшуюся жидкость направляют на фильтрование, полученный фильтрат подают в кристаллизатор.

Кристаллизация лактата кальция. Для очистки лактата кальция от примесей при получении молочной кислоты высшего сорта проводят кристаллизацию.

В кристаллизаторе отфильтрованную культуральную жидкость доводятдо температуры 30 °С и вносят затравку в виде кристаллов лактата кальция предыдущей кристаллизации в количестве 6...7 % к массе раствора. В процессе образования центров кристаллизации и роста кристаллов смесь постепенно охлаждают. Конечная температура утфеля не должна превышать 10 "С. Продолжительность процесса кристаллизации 10... 12 ч.

Отделение кристаллов лактата кальция. Кристаллический лактат кальция отделяют на фильтр-прессах или центрифугах и пробеливают холодной водой для удаления поверхностной пленки маточного раствора.

Выход кристаллического лактата кальция составляет около 80% от его содержания в утфелс. Маточный раствор используют для получения молочной кислоты II сорта. Для этого проводят разложение лактата кальция, отделение гипса и осветление раствора активным углем.

Разложение лактата кальция. Кристаллы лактата кальция расплавляют паром. Полученный раствор содержит 20...25 % лактата.

Лактат кальция разлагают серной кислотой с образованием молочной кислоты и нерастворимого осадка - сульфата кальция:

Са(С₃Н₅О₃)2 + H2S04 →2С₃Н₆О₃ + CaS0₄.

В реакторе концентрацию раствора лактата кальция повышают до 18% и проводят разложение при температуре около 80 ˚С и 0,5 % избытке серной кислоты.

Молочную кислоту 1 copтa получают без кристаллизации лактата кальция.

Лактат кальция, содержащийся в очищенной культуральной жидкости, разлагают серной кислотой.

Очистка раствора молочной кислоты. Полученный раствор молочной кислоты подвергают очистке. Соединения железа осаждают 20%-м раствором гексациано-(II)-феррата калия, тяжелые металлы и мышьяк - сульфидом бария. Для осветления раствор молочной кислоты обрабатывают активным углем. Осадок, образующийся в результате очистки раствора кислоты, отделяют фильтрованием. Для удаления примесей минеральных веществ, красящих и азотистых соединений осветленный раствор кислоты очищают с помощью ионообмена на катионитовых и анионитовых фильтрах. Полученный раствор молочной кислоты обрабатывают гексациано-(II)-ферратом калия и сульфидом бария. Гипсовый шлам отделяют фильтрованием.

Раствор молочной кислоты осветляют в течение 30 мин при температуре 80 оС активным углем, который вносят в количестве 3…4 % к массе 40%-й молочной кислоты. Затем отработавший уголь отделяют фильтрованием.

Выпаривание раствора молочной кислоты. Полученный раствор кислоты выпаривают в вакуум-аппаратах при остаточном давлении не менее 80 кПа до концентрации, превышающей 40%.

Полученный концентрированный раствор молочной кислоты дополнительно осветляют активным углем, проверяют на полноту разложения лактата, на содержание железа, тяжелых металлов и мышьяка. Раствор кислоты обрабатывают гексациано-(П)-ферратом калия и сульфидом бария. Затем кислоту фильтруют, доводят умягченной водой до стандартной концентрации 40% и выдерживают в течение 2...10 суток.

Розлив молочной кислоты. Готовую молочную кислоту разливают в стеклянные бутыли вместимостью 10 л. бочки из полиэтилена вместимостью 50 л. Стеклянные бутыли укладывают в деревянные ящики, заполненные упаковочным материалом. Молочную кислоту перевозят всеми видами транспорта с соблюдением соответствующих правил.

Молочную кислоту хранят в таре изготовителя в закрытых складских помещениях в течение 1 года со дня выработки.

В соответствии с требованиями нормативных документов пищевую молочную кислоту выпускают 40%-й концентрации высшего, I и II сортов. Она представляет собой прозрачную жидкость без мути и осадка, со слабый запахом, специфическим для молочной кислоты, кислого вкуса и без постороннего привкуса.

Готовая молочная кислота содержит различные продукты дегидратации, которые называются ангидридами. При увеличении концентрации кислоты содержание ангидридов возрастает. Образование ангидридов приводит к снижению кислотности, ухудшает качество кислоты (табл. 1).

Таблица 1

Физико-химические показатели качества пищевой молочной кислоты

В молочной кислоте определяют содержание железа, мышьяка, сульфатов, проводят пробы на наличие бария, солей тяжелых металлов, ферроцианидов, цианистоводородной кислоты, свободной серной кислоты.

Получение уксуса

лимонная молочная кислота уксус

Столовый уксус представляет собой слабый водный раствор уксусной кислоты, получаемый при окислении этанола уксуснокислыми бактериями или при разбавлении уксусной эссенции водой. Уксус используют при изготовлении майонезов, соусов, консервов, а также в качестве приправы.

Основное сырье для производства спиртового уксуса - спирт-сырец из зерна, картофеля или их смеси, ректификованный спирт I сорта. Для выработки фруктового уксуса используют сухие плодово-ягодные виноматериалы.

Ферментация осуществляется уксуснокислыми бактериями Acetobacter aceti.

Окисление этанола уксуснокислыми бактериями можно представить в виде суммарного уравнения

С2Н5ОН + O2 → СН3СООН + Н2O + 487 кДж.

Уксуснокислые бактерии - строгие аэробы, так как уксусная кислота образуется только в присутствии кислорода воздуха. Оптимальная температура для развития бактерий - около 30 оС. Бактерии могут развиваться в среде с рН около 3,0, оптимальными же значениями рН являются 5,4…6,3. Накапливающаяся при ферментации уксусная кислота угнетает клетки бактерий, в результате чего снижается скорость кислотообразования.

Содержание спирта в сбраживаемом сусле 6…10 o6. %. Повышенная концентрация спирта в среде затрудняет развитие уксуснокислых бактерий.

Уксуснокислые бактерии могут окислить уксусную кислоту с образованием диоксида углерода и воды. Этот процесс переокисления происходит, если окислен весь спирт, содержащийся в сбраживаемом сусле. Он приводит к снижению выхода уксусной кислоты. Для предотвращения переокисления ферментацию заканчивают при содержании 0,2...0,3 об. % неокисленного спирта в сброженном сусле.

В питательной среде должны находиться сахара, минеральные соли, содержащие дзот, фосфор, серу, калий и магний.

Технологическая схема производства столового уксуса циркуляционным способом приведена на рис. 3.

Рис.3. Технологическая схема производства столового уксуса циркуляционным способом

Сусло для ферментации готовят из спирта, воды и добавок, обеспечивающих развитие бактерий. С этой целью в сусло вносят минеральные соли (сульфат аммония, диаммоннийфосфат, гидрофосфат калия, суперфосфат), сахара (техническая глюкоза, крахмальная патока, солодовое сусло).

Ферментацию проводят в генераторах-окислителях, изготовленных из дерева, керамики, нержавеющей стали и других кислотоустойчивых материалов.

Для увеличения площади поверхности окислительного взаимодействия в генератор вводят наполнитель - стружку из бука, граба, березы. Уксуснокислые бактерии закрепляются на поверхности стружек.

Стружку орошают подготовленным суслом, бактерии окисляют спирт в уксусную кислоту. Из сборника сусло с помощью насоса через теплообменник повторно перекачивают в ороситель. Оптимальная температура для интенсивного кислотообразования в верхней часта генератора 28…32 ˚C, в нижней - 32...З6 ˚С. Процесс ферментации продолжается 4…5 сут., накопление уксусной кислоты составляет 9...10%. Высокая производительность генератора обеспечивается необходимой аэрацией среды. Полученный уксус сливают, оставляя в генераторе небольшое его количество, и начинают следующий цикл. В генератор-окислитель подают приготовленное сусло.