Интенсификация технологии спирта с использованием ультразвука в процессе водно-тепловой обработки пшеницы

• Автор: Смирнова, Ирина Витальевна
• Шифр специальности: 05.18.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 141 с. : ил.

Введение

1 Обзор литературы

1.1 Характеристика сырья спиртового производства

1.2 Перспективность использования способов воднотепловой обработки сырья при пониженных температурах

1.2.1 Способ механикоферментативной обработки крахмалсодержащего сырья.

1.2.2 Способы, направленные на увеличение степени дисперсности.

1.3 Применение электрофизической обработки сырья в производстве

спирта

1.3.1 Применение ВЧ и СВЧ, магнитного поля для обработки сырья.

1.3.2 ИК обработка зерна.

1.4 Ультразвуковая обработка сырья.

1.4.1 Факторы, влияющие на эффект ультразвуковой кавитации.
1.4.2 Влияние ультразвука на процесс экстрагирования.
1.4.3 Физикохимическое действие ультразвука на биомакромолекулы.
1.4.4 Применение ультразвука при обработке крахмалсодержащего сырья .
1.4.5 Действие ультразвука на микроорганизмы.
2 Экспериментальная часть
2.1 Объекты, материалы и методы исследования.
2.1.1 Объекты и материалы исследования.
2.1.2 Методы исследования
2.1.2.1 Методика экспериментов по исследованию влияния ультразвукового воздействия на физикохимические показатели сырья
2.1.2.2 Методы исследования основных органолептических, физикохимических и биохимических показателей состава сырья, разваренной массы, осахаренного сусла и бражки.
2.1.2.3 Методика определения массовой концентрации глюкозы.
2.1.2.4 Методика определения массовой концентрации мальтозы и мальтотриозы
2.1.2.5 Методика определения ОВП сусла в процессе воднотепловой обработки сырья.
2.1.2.6 Методы определения количества микроорганизмов в полупродуктах спиртового производства
2.2 Результаты исследования и их обсуждение.
2.2.1 Исследование влияния ультразвукового воздействия на активность ферментов зерна и ферментных препаратов.
2.2.2 Исследование влияния продолжительности ультразвуковой обработки разваренной массы в дискретном режиме на качество сусла.
2.2.2.1 Изучение влияния продолжительности УЗ обработки разваренной массы на стадии АФО на качество сусла
2.2.2.2 Исследование влияния продолжительности УЗ обработки разваренной массы на стадиях АФО и АФОг на качество сусла.
2.2. Изучение влияния УЗ обработки разваренной массы на стадии
осахаривания на качество сусла
2.2.2.4 Исследование влияния УЗ обработки разваренной массы при
пониженной температуре на качество сусла
2.2.3 Разработка способа интенсификации процесса воднотепловой обработки пшеницы с использованием непрерывного воздействия ультразвука на разваренную массу
2.2.4 Изучение влияния степени помола пшеницы на физикохимические показатели сусла при ультразвуковой обработке разваренной массы .
2.2.5 Исследование влияния УЗ обработки разваренной массы на контаминацию сусла
2.2.6 Сравнительная характеристика зрелой бражки, полученной с использованием ультразвука в процессе воднотепловой обработки
пшеницы
2.3 Описание аппаратурнотехнологической схемы воднотепловой
обработки пшеницы с использованием ультразвука.
3 Экономическая часть
Выводы.
Список использованной литературы


При С клейстеризация практически заканчивается, вязкость больше не увеличивается. Последующее снижение ее связано с деструкцией трехмерной сетки клейстера в результате повышения температуры и механического перемешивания. Наиболее полное растворение амилопектина происходит у пшеничного крахмала при 6 1 С. Наряду с физикохимическими происходят и химические изменения крахмала. При температуре до С среди продуктов гидролиза преобладают сахара, так как при последующей воднотепловой обработке под давлением они теряются. Декстрины более устойчивы, накопление их в сырье не приводит к заметному увеличению потерь сбраживаемых веществ. Ашкинузи З. К. отмечал, что при С происходит интенсивное накопление редуцирующих углеводов. Согласно исследованиям Б. А. Устинникова , на той же стадии при постепенном повышении температуры от до С в пшеничном замесе накапливается до 4 редуцирующих сахаров к массе крахмала. При быстром повышении температуры содержание редуцирующих сахаров не превышает 2,5 . Исследования 0,6, 8 по гидролизу крахмала амилазами показали, что независимо от природы катализатора при разрыве каждой а1,4 и а1,6глюкозидной связи в крахмале по месту разрыва присоединяется молекула воды. В амилозе при разрыве а1,4глюкозидной связи гидроксил воды присоединяется к первому углеродному атому левого остатка глюкозы, образуя альдегидную группу в скрытой полуацетальной форме, водород воды присоединяется к кислороду глюкозидной связи при четвертом углеродном атоме правого остатка глюкозы. Гидролиз амилопектина в точке ветвления а1,6глюкозидной связи сопровождается присоединением гидроксила воды также к первому углеродному атому, а водорода воды к шестому углеродному атому. Механизм действия всех ферментов основан на образовании неустойчивых промежуточных соединений комплексов из реагирующих молекул субстрата и активных центров ферментов. При этом в реагирующих молекулах происходит деформация, обеспечивающая вступление их в реакцию. После реакции фермент и химически измененный субстрат отталкиваются друг от друга и фермент может реагировать с новой молекулой субстрата. Сахара зерна состоят в основном из сахарозы и небольших количеств три и тетрасахаридов. Смирнов В. А. и Сотская В. П. показали, что основной реакцией распада гексоз в процессе воднотепловой обработки зерна является оксиметилфурфурольное разложение. Механизм этой реакции окончательно не выяснен, но известно, что оксиметилфурфурол образуется из гексоз в кислой среде в результате дегидратации отнятия трех молекул воды. Оксиметилфурфурол нестойкое соединение, распадающееся до левулиновой и муравьиной кислот. Часть оксиметилфурфурола конденсируется, образуя красящие вещества желтокоричневого цвета. Реакции образования из гексоз оксиметилфурфурола и его распада необратимы и протекают по кинетическому уравнению первого порядка. В аналогичных условиях из пентоз образуется фурфурол более стойкое соединение. Устойчивость отдельных моносахаридов зависит от среды и режима обработки сырья. По степени устойчивости в слабокислой среде моносахариды распадаются в следующий ряд фруктоза арабиноза глюкоза. Степень разложения сахара можно снизить подкислением разваренной массы до около 3,5 или смягчением режима обработки. При одновременном использовании обоих факторов потери фруктозы снижаются до 9 , глюкозы до 0. Для сохранения сахарозы и мальтозы оптимальным является 3,5. Однако на практике способ подкисления пока не нашел применения в связи с тем, что требуется дополнительный расход минеральных кислот и защита варочного оборудования от коррозии. Вторая по интенсивности реакция разложения сахаров в процессе воднотепловой обработки сырья реакция образования меланоидинов реакция Майяра. Она инициируется глюкозидным гидроксилом сахара и аминогруппой аминокислоты, которые, реагируя, образуют продукт присоединения. При отщеплении от него одной молекулы воды получается Шиффово основание, а из него Мзамещенный гликозиламин. Далее в результате перегруппировки Амадори появляется Ызамещенная 1амино1дезокси2кетоза.