Биотехнология комплексной переработки зернового сырья на этанол

• Автор: Зуева, Наталья Владимировна
• Шифр специальности: 05.18.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 202 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Аналитический обзор

1.1. Способы получения белковых препаратов из зерна.

1.1.1 Современное состояние спиртовой промышленности

1.1.2. Использование дифференцированных фракций зерна пшеницы при производстве пищевого белка

1.1.3. Получение белковых композитов из многокомпонентных зерновых смесей.

1.1.4. Технология выработки белкового концентрата и его использование.

1.1.5. Состав и свойства белковых композитов, полученных

из пшеницы
1.1.6. Использование клейковины, белковых изолятов и концентратов в производстве продуктов питания.
1.2. Белковые вещества зерна пшеницы.
1.2.1. Общая характеристика белков пшеницы
1.2.2. Формы связей в белке.
1.2.3. Пространственная структура белковой молекулы
1.2.4. Физикохимические свойства белков пшеницы.
1.2.5. Классификация белков пшеницы
1.3. Способы выделения белков пшеницы.
1.3.1. Экстрагирование белков органическими растворителями.
1.3.2. Центрифугирование и фильтрация
1.3.3. Электрофоретические методы.
1.3.3.1. Электрофорез и ультрацентрифугирование
1.3.3.2. Диализ и электродиализ.
1.3.4. Хроматографические методы.
1.3.4.1. Гель хроматография.
1.3.5. Мембранная фильтрация ультрафильтрация
1.3.5.1. Мембраны, применяемые для ультрафильтрации.
1.3.5.2. Технологические требования, предъявляемые к мембранам и факторы, влияющие на работу мембраны и процесс разделения
1.3.5.3. Промышленные ультрафильтрационные установки.
Глава 2. Материалы и методы исследования.
2.1. Сырье и его анализ
2.2. Анализ разжижающих и осахаривающих средств
2.3. Специальные методы исследований.
2.3.1. Определение содержания азота с Нингидриновым реактивом.
2.3.2. Метод гельфильтрации растворов белка спиртовой дробины.
2.4. Экспериментальная установка для выделения и концентрирования белковых фракций спиртовой дробины
2.5. Характеристика ультрафильтрационных мембран.
2.6. Схема выделения белкового комплекса из спиртовой дробины
Глава 3. Особенности получения белкового комплекса
3.1. Влияние некоторых технологических параметров спиртового производства и физикохимических факторов на особенности получения белкового комплекса
3.1.1. Оптимизация условий получения белкового комплекса при приготовлении сусла
3.1.2. Оптимизация фракционного состава пшеницы для получения максимального выхода белка
3.2. Изучение состава компонентов белковых фракций и углеводного состава, эффективности процессов сбраживания
3.2.1. Определение содержания белка и углеводов в различных помолах пшеницы, а также в жидкой и твердой фракциях по стадиям производства этанола
3.2.2. Влияние степени измельчения пшеницы на соотношение жидкой и твердой фракций в полупродуктах спиртового производства
3.2.3. Исследование влияния различных дозировок Термамила 0 Л и СанСупера 0 Л на изменение содержания белка в осахаренном сусле.
3.3. Влияние некоторых параметров на физикохимические показатели процесса сбраживания зернового осветленного сусла.
3.3.1. Влияние степени измельчения пшеницы на физикохимические показатели сброженного осветленного сусла.
3.3.2. Влияние различных дозировок протеолитического ферментного препарата Нейтраза на накопление спирта в бражке.
3.3.3. Динамика накопления диоксида углерода в процессе сбраживания осветленного и традиционного сусла
Глава 4. Исследование процесса ферментативного гидролиза белкового комплекса спиртовой дробины
4.1. Влияние некоторых протеолитических ферментных препаратов на процесс гидролиза белкового комплекса спиртовой дробины
4.2. Влияние различных дозировок Нейтразы на динамику изменения массовой доли растворимого белка, пептидов и аминокислот, тирозина в процессе гидролиза белкового комплекса спиртовой дробины
4.3. Исследование эффективности ферментативного гидролиза нативного и денатурированного белка спиртовой дробины при воздействии Протосубтилина ПОх, Амилопротооризина ПОх, Нейтразы.
4.3.1. Исследование фракционного состава белка спиртовой дробины при воздействии протеолитических ферментных препаратов
4.4. Оптимизация процесса протеолиза белкового комплекса спиртовой дробины при воздействии ферментного препарата Нейтраза.
4.4.1. Влияние некоторых технологических факторов процесса деструкции белка на основные показатели эффективности протеолиза.
4.4.2. Оптимизация параметров процесса деструкции белка ферментным препаратом Нейтраза. I
Глава 5. Исследование процесса ультрафильтрационного разделения и концентрирования белкового комплекса спиртовой дробины.
5.1. Влияние размера пор мембран на эффективность разделения белкового комплекса.
5.2. Влияние типа мембран и продолжительности процесса ультрафильтрации на эффективность концентрирования белков
различной молекулярной массы
5.3. Влияние продолжительности ультрафильтрации на мембранах УАМ и УАМ 0 на содержание белка и белковых фракций в фильтрате и концентрате.
Глава 6. Разработка технологии получения и применения белкового концентрата.
6.1. Технология получения белкового концентрата.
6.2. Изучение фракционного и аминокислотного состава в полупродуктах на различных стадиях производства спирта
6.3. Исследование жироэмульгирующей способности белкового концентрата.
6.4. Исследование жиросвязывающей способности белкового концентрата
6.5. Исследование растворимости белкового концентрата в зависимости от температуры
6.6. Исследование растворимости белкового концентрата в зависимости от среды.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ
ЛИТЕРАТУРА


Основу этого способа составляет предварительное отделение оболочек зерна перед его измельчением. Отделенные и измельченные оболочки могут быть использованы либо для получения дополнительного количества спирта до 2,0 при обработке их целлюлолитическими ферментами, либо для повышения кормовой ценности барды при их непосредственном введении в барду. Переработка на спирт зерна, освобожденного от оболочек, обеспечит повышение качества конечного продукта. По данным исследований В. В. Колпаковой, В. В. Кононенко, Л. Н. Крикуновой, в стране на получение пищевого спирта расходуется около тыс. Дифференцированные фракции переработки зерна пшеницы в целях совершенствования технологии производства спирта с одновременным получением белковых препаратов можно либо выделять на предприятиях, либо в качестве них могут использоваться побочные продукты переработки зерна, уже образующиеся на действующих заводах и используемые в настоящее время, как правило, на кормовые цели. Но в любом случае сегодня требуются глубокие научные исследования, связанные с решением комплекса вопросов, которые позволили бы направить дополнительные резервы нетрадиционного растительного сырья на получение дефицитного пищевого белка и теоретически обосновать применение новых белковых препаратов в производстве пищевых изделий различного назначения. Сырьем для выделения белковых препаратов из зерна пшеницы служили четыре вида дифференцированных фракций, образование которых можно осуществить в производстве этанола крупка I продукт, образующийся после прохождения зерна через вальцовый станок тип ЭМ крупка продукт, образующийся после прохождения через молотковую дробилку тип ТМ, представляющий собой 0 ный проход через сито с диаметром 1мм, и шелуха продукт последовательного снятия с зерна оболочек и частично алейронового слоя на шелушильной машине абразивного типа А1ЭШНЭ ,,. Химический состав зерна пшеницы и его фракций приведен в таблице 1. Продолжение таблицы 1. Таким образом, в дифференцированных фракциях зерна сконцентрировались балластные, с точки зрения классической технологии этанола, соединения клетчатка, гемицеллюлозы, липиды. Перечисленные вещества, взаимодействуя с крахмалом, затрудняют, как правило, доступ ферментов к субстрату и снижают тем самым выход спирта либо повышают расход амилолитических ферментных препаратов , , . По мнению Дубовицкого Ю. Е., дифференцированные фракции зерна с некоторым количеством крахмала целесообразно выделять путем отделения от него белка и сопутствующих последнему веществ и использовать в технологии спирта , , . Следовательно, рациональным видом сырья для выделения белка, ввиду более высокой его массовой доли и низкой доли крахмала, следует считать шелуху. Крупка обоих видов уступала шелухе по указанным выше показателям, но она также имела более благоприятный, чем у зерна, химический состав, поэтому ее также можно рассматривать как источник пищевого белка в технологи спирта при переработке зерна. Учитывая, что для препаратов пищевого белка важнейшим показателем является биологическая ценность в некоторых дифференцированных фракциях, был определен аминокислотный состав и рассчитан аминокислотный скор. Значения показателей в сравнения с исходным зерном приведены в таблице 2 , 7. Видно, что исследуемые фракции зерна содержат в своем составе более сбалансированный по аминокислотному составу белок, чем исходное сырье. Для крупки различия в значениях аминокислотного скора белка, по сравнению с зерном, выражены менее, чем для шелухи. Таким образом, с точки зрения аминокислотного состава рациональным видом сырья для получения белковых препаратов следует считать шелуху, так как ее биологическая ценность, оцениваемая по двум первым лимитирующим аминокислотам, на выше, чем у крупки и зерна. Крупка по биологической ценности мало отличалась от исходного зерна, но она также может служить реальным сырьем для выделения белка например, применительно к отрубям доказана возможность концентрирования аминокислот в технологическом процессе выделения и улучшения тем самым качества продукта.