MAIZES RAUGA SAGATAVOŠANAS PROCESS

1.  REAKTORS

        Aprakstīsim īsi maizes rauga norises procesu, sākot no izejas stāvokļa – pilnīgi tukša reaktora. Īstais reaktors ir ar tilpumu 100 m³, un aizņem ražošanas ēkas 2 stāvus. Reaktora augšas daļā ir ventilācijas izvads – ap 80 cm diametrā. Izvada augšā ir ventilators, kas sūc gāzes no reaktora. Lejasdaļā ir vairāki ievadi procesam nepieciešamajām vielām, ieskaitot jaudīgu gaisa padeves iekārtu. Maizes rauga augšanai nepieciešamas dažādas sastāvdaļas: tīrkultūra, melase (cukurbiešu sīrups, kas ir galvenais glikozes avots šinī procesā), dažādi sāļi un vitamīni (amonija sulfāts, magnija sulfāts, diamonija fosfāts, biotīni, diamīni), ūdens un skābeklis, par kura izejas avotu kalpo attīrīts gaiss. Līdz pat šodienai cehā automatizācija ir minimāla, automātiski tiek kontrolēta temperatūra reaktorā, mērīts rūgšanas vides skābums (pH) un vienā reaktorā iemontēts putu dzēšanas automāts – optiska zonde, kura kontrolē putu veidošanos – ja putas izveidojas vienmērīgā slānī, tiek ieslēgts putu dzēšanas aparāts, kurš iesmidzina reaktorā vielu, kura apslāpē putu veidošanos.

2. PROCESS

Visas rūgšanas procesam nepieciešamās sastāvdaļas tiek padotas stingri noteiktos daudzumos un laikos, ievērojot reglamentu, kas izstrādāts pirms daudziem gadu desmitiem:

1.   Vienu stundu pirms procesa sākšanas reaktoru apstrādā ar karstu tvaiku (80 ^oC, vienu stundu).

2.   Reaktoru atdzesē līdz 30 ^oC un sāk gatavot vidi, ielejot 15 m³ ūdens.

3.   Ieber daļu sāļu (sulfātu, fosfātu) un vitamīnu.

4.   No tīrkultūras baseina pārsūknē 1 tonnu rauga sēnīti.

5.   Padod melasi, gaisu un sākas rūgšanas process, temperatūra tiek turēta 32 ^oC.

6.   Katru nākošo stundu, atbilstoši reglamentam, padod papildus ūdeni, melasi, sāļus u.t.t.

7.   Vienu stundu pirms beigām (ir 14 un 17 stundu procesi) sāk celt temperatūru – līdz 37 ^oC.

8.   Process beidzas ar briedināšanu, kuras laikā reaktors tiek nodzesēts līdz 30 ^oC. Visa sildīšana un dzesēšana notiek ar siltummaiņa palīdzību, tas ir, visa reakcijā piedalošā masa (50-80 tonnas) nepārtraukti tiek pumpēta caur siltumapmaiņas radiatoriem.

9.   Pēc briedināšanas visa izreaģējusī masa tiek pārpumpēta uz separatoru, kurā atdala šķidro frakciju, rauga masu u.c. daļas.

10.        Tukšu reaktoru 5-10 minūtes skalo ar aukstu ūdeni, 10 minūtes apstrādā ar karstu sārma šķīdumu (1% NaOH, 80 ^oC), skalo ar aukstu ūdeni un vienu stundu apstrādā ar tvaiku (80 ^oC).

3. PROCESA NORISES MODELIS

A/S “Rīgas Raugs” maizes raugu gatavo speciālā fermentizācijas kamerā (reaktorā). Izejas produkts - melase (cukurbiešu sīrups). Rauga tīrkultūras sēnīte  to pārstrādā, audzējot rauga masu; šai procesā rodas ūdens, etanols un ogļskābā gāze. Augšanas procesā cauri melases masai tiek burbuļots gaiss (skābeklis), kas reizē maisa melases masu un kalpo par skābekļa avotu, kā arī  padots slāpekli saturošs produkts – amonija sulfāts (reizēm - amonjaka tvaiki):

glikoze (melase) + skābeklis + slāpeklis → raugs + ūdens + ogļskābā gāze + etanols ,

ko var izteikt ar koeficientiem:

a(glikoze) + b(O₂) + c(NH₃) → raugs + d(H₂O) + eCO₂ + fC₂H₆O          (1)

Process norit pie temperatūras +32 ±2 ⁰C. Skābekļa un ogļskābās gāzes koncentrācijas dod viennozīmīgu raksturojumu reakcijas līdzsvaram RQ , bet rauga masas attiecība pret glikozi - reakcijas iznākumam Y_z :

 ,      .

Jebkuru koeficientu reakcijā (1) var izteikt ar lielumiem RQ un Y_x , piemēram, koeficients etanolam f :

, kas grafiski attēlojas sekojoši:

Tātad, kontrolējot rauga fermentācijas procesu, var sekot līdzi etanola koncentrācijai - tai visā procesa gaitā jābūt lielākai par nulli (reāli tas iekļaujas  0.1 līdz 3.0 tilpuma procentu robežās. Ja etanola koncentrācija sāk kristies, jāsamazina skābekļa (gaisa) padeve vai jāpalielina amonija sulfāta piedevas koncentrācija.

Tātad, etanols tiek izdalīts, ja RQ>1.08 , bet, ja RQ<1.08, tad etanols tiek patērēts, tas ir, raugs veidojas ne tikai no melases, bet arī no etanola. Ja raugs veidojas no etanola, tad reakcijas iznākumā ir arī acetilskābe, kas rūgšanas vidi dara skābu un iegūst citu raugu.

4. ETANOLA KONTRLOLE REAKTORĀ

          A/S “Rīgas Raugs” laboratorija katrā procesā, kas norit kādā no trim reaktoriem, regulāri kontrolē vairākus parametrus – skābumu, spirta saturu, rauga masas saturu. Analīzēm vajadzīgā izejviela tiek pasmelta no reaktora pa speciālu atveri. Katra analīze ir darbietilpīga un aizņem daudz laika, tādēļ katram procesam laboratorijā tiek veiktas ne vairāk kā 3-5 analīzes. Tā ka šķidrā masa, kas satur etanolu, tiek nepārtraukti maisīta un burbuļota (caurpūšot ar gaisu), tad etanolam jābūt arī atmosfērā virs rūgstošās masas. Tā ka visa caurburbuļotā gaisa masa tiek izpūsta atmosfērā pa lielu ventilācijas lūku, tad sensora gāzes sensors bija tikai jāievieto lūkas sienā. 

Etanola mērīšanai izmantots firmas “Unitronic GmbH” (Diseldorfa, Vācija) piedāvātais  pusvadītāju sensors TGS822. Šis sensors ir parasta SnO₂ keramikas pretestība, kurai pa vidu ir Pt sildītājs, kurš nodrošina sensoram darba laikā stabilu temperatūru +350 ^oC. Darba gaitā izveidota speciāla elektroniska shēma, kas nodrošina sensora barošanu un signāla mērīšanu. Izmērītais signāls pa printera portu tiek padots vecā piezīmju datorā (ar 286. procesoru), un speciāla programma vada mērīšanas seansu.