Запаривание сырья, именуемое также подогреванием, является первой стадией разваривания. Целью этого процесса является нагревание сырых материалов до температуры 60—100°, а в случае переработки зерна — поглощение им воды и набухание. Запаривание состоит из загрузки, прогревания паром и выдержки сырья в предразварнике. Для каждого предразварника отвешивается определенное, заранее установленное, количество картофеля или зерна. До начала загрузки перекрываются вентили на паровых трубопроводах, относящихся к данному предразварнику. Несоблюдение этого правила может привести к несчастным случаям. Если в производство поступает здоровый или мороженый картофель, то предразварник обычно загружают полностью. Гнилой картофель при одном и том же весе занимает меньший объем, следовательно, наполнения предразварника до люка в этих случаях нельзя допустить. Если разварник по объему значительно меньше-предразварника, то последний заполняют картофелем лишь до заранее установленной метки.
Разваривание под давлением имеет целью растворение крахмала и превращение сырых материалов в однородную массу, способную осахариваться солодом. Этот процесс происходит в разварниках обычной конструкции. В последнее время выпускают разварники цилиндро-конической формы с крышками, закрывающимися изнутри. Такой способ закрывания люка является более безопасным. Штуцер для циркуляции размещен вблизи разгрузочного люка и во избежание уноса целых зерен закрыт сеткой. Разваривание под давлением состоит из загрузки, прогревания сырья до температуры 100° и вытеснения воздуха, повышения давления, выдержки под давлением и выдувания. Загрузка разварника происходит сейчас же после выдувания. До открытия загрузочного люка необходимо отключить острый пар, плотно закрыть выдувной клапан и задвижку на выдувной трубе, закрыть циркуляционный вентиль и соединить циркуляционную трубу с атмосферой. Лишь после того, как стрелка манометра покажет нуль, медленно открывают крышку разварника.
Почти разваренная масса поступает в выдерживателе где она окончательно доваривается, или, как иногда говорят, «доходит». В зависимости от объема установленного выдерживателя продолжительность этого процесса на разных заводах составляет 40—70 минут. Соответственно этому определяется то состояние разваренной массы, при котором ее можно выдувать. При этом принимается, что за 10 минут выдерживания массы при 0,3—0,5 ати достигается такой же эффект, как за 1 минуту разваривания под давлением 4,0—4,5 ати. Сбраживаемые углеводы разрушаются преимущественно под конец разваривания, когда заметные количества крахмала гидролизуются до декстринов и сахара, а температура достигает максимума. Вместе с тем к этому времени клеточная структура сырья уже разрушилась, почти весь крахмал растворился и нет надобности в высокой температуре и давлении. Поэтому, чтобы избежать лишних потерь углеводов, уцелевшие частицы окончательно доваривают при более мягком температурном режиме, но более продолжительное время.
В процессе осахаривания растворенный под давлением крахмал превращается в мальтозу и декстрины. Для разжижения и осахаривания крахмальной массы применяется измельченный и смешанный с водой солод, приготовленный из ячменя, проса, овса и других злаков. Под осахариванием на практике понимаются все те технологические приемы, в результате которых разваренное сырье превращается в сладкий затор. Поэтому процесс осахаривания состоит из охлаждения и разжижения массы, смешивания ее с солодовым молоком (затирания), осахаривания, пастеризации и охлаждения сладкого затора. Ранее все эти операции последовательно производились в одном заторном чане. Теперь же, с переходом на непрерывное осахаривание, они осуществляются одновременно в трех соединенных между собой аппаратах: оса-харивателях I и II ступени и теплообменнике. Такое расчленение сложного процесса позволило не только осуще- ствить непрерывное приготовление сладкого затора, но также упростить аппаратуру и уменьшить затраты воды в механической энергии.
В первой ступени осахаривания разваренную массу сырья затирают с небольшим количеством солодового молока, в результате чего она разжижается и частично осахаривается. В зависимости от количества вводимого солодового молока осахаривание в первой ступени осуществляется в двух вариантах при следующих температурных режимах. По первому варианту температура заторной массы поддерживается в пределах 64—65°. В осахариватель I ступени непрерывно подается 1/10 часть солодового молока от общего его расхода на осахаривание затора. При этих условиях достигается разжижение и лишь частичное осахаривание массы. По выходе из осахарива-теля I ступени разжиженная масса встречается и смешивается с основным потоком солодового молока. Температура ее от этого снижается до 59—60°. При этой температуре, благоприятной для осахаривания и пастеризации, сладкий затор переходит в осахариватель II ступени.
Температурный режим и продолжительность осахаривания. Во второй ступени,. кроме осахаривания, происходит также пастеризация затора. Температурный режим этого процесса зависит от-температуры затора, поступившего из осахаривателя I ступени, и температуры и количества солодового молока, вводимого в осахариватель II ступени. При любом варианте осахаривания температура во второй ступени не должна быть ниже 55 и выше 60°. При температуре выше 60° инактивируется амилаза солода, а при температуре ниже 55° не достигается должная пастеризация затора. Осахаривание во второй ступени обычно продолжается 10—12 мин. Сравнительно невысокая температура и небольшой срок ее воздействия рассчитаны на сохранение активности амилазы солода и длительное «последействие» ее в течение всего периода сбраживания затора. Этому способствует и то, что в осахариватель II ступени вводится от 7/10 до 9/10 от всего солодового молока. Все это направлено на то, чтобы возможно больше обогатить затор амилазой перед поступлением его в бродильные аппараты и чтобы расщепление и сбраживание декстринов в силу этого было возможно полным и глубоким.
Из осахаривателя II ступени сладкий затор поступает в теплообменник для охлаждения до температуры складки: при двухсуточном брожении до 23—24°, а при трехсуточном — до 17—19°. Для охлаждения затора чаще всего применяют теплообменники «труба в трубе». Оросительные теплообменники, как менее удобные в эксплоатации, применяют реже. Продолжительность охлаждения обычно не превышает 12—18 мин. Летом для охлаждения пользуются артезианской водой. Отходящая из теплообменника вода сливается в воронку, и струя ее должна быть видна тепло-обменщику. При износе резиновых колец и по другим причинам теплообменник дает течь, в результате чего в затор может попасть вода и наоборот. Поэтому отходящую воду изредка контролируют на присутствие в ней сахара.
В зависимости от емкости бродильных аппаратов заполнение их затором продолжается от 2 до 12 часов. Аппараты, для заполнения которых требуется 16—24 час, встречаются редко, так как эксплоатация их оказалась весьма тяжелой, с частыми нарушениями режима брожения. Наиболее целесообразными являются бродильные аппараты, соответствующие сменной производительности завода. Кроме технологических преимуществ, это облегчает посменный учет и контроль производства. В бродильный аппарат затор должен поступать равномерно, с определенной скоростью, по графику. Независимо от размера бродильного аппарата заполнение его должно быть закончено либо в период взбраживания, либо в первой половине главного брожения, когда концентрация среды равна 10—12% и не ниже 9%.
Прежде всего тщательно очищают внутреннюю поверхность бака горячей воды, предразварников, разварников, выдерживателя и осахаривателя I ступени. При этом проверяют состояние металла с целью обнаружения раковин, истирания и других дефектов. Одновременно проверяют исправность запорной арматуры, затворов, решетки, зодоуказательных стекол, манометров и пр. Затем начинают опробование аппаратов и трубопроводов на воде и паре.
Предразварники наполняют водой на 60% их полез-ной емкости. При этом проверяют герметичность затворов нижних люков. Верхние люки закрывают и соединяют предразварники с паровым пространством выдерживателя и баком горячей воды, открыв перед этим задвижки и вентили на соответствующих трубопроводах. Наполняют водой гидравлический затвор выдерживателя с таким расчетом, чтобы высота столба воды в каждом его колене равнялась 3,5 м.
Плановые длительные остановки приурочиваются к окончанию заполнения бродильного аппарата с таким расчетом, чтобы это совпало с полной выработкой всего сырья, находящегося в аппаратуре варочного отделения и станции осахаривания. По освобождении аппаратов и трубопроводов их промывают, дезинфицируют и стерилизуют в последовательности. При непредвиденных остановках прежде всего принимают меры, чтобы не допускать излишнего разваривания сырья, а также к освобождению и стерилизации тех аппаратов и трубопроводов, где очень скоро может произойти застывание крахмальной массы и закисание солодового молока. В зависимости от продолжительности остановки и обстоятельств, при которых она произошла, поступают по-разному, причем перерывы в работе используются для проведения дезинфекции.