Интенсификация биосинтеза этанола из инулинсодержащего сырья

• Автор: Керимова, Зуният Макашариповна
• Шифр специальности: 05.18.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Махачкала
• Количество страниц: 132 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Ф ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1 .Топинамбур нетрадиционное сырье для спиртового производства.

1.2.Сравнительная характеристика кислотного и ферментативного способов гидролиза инулина.
1.3. Инулиназа микробного происхождения, физикохимические свойства и механизм действия

1.4. Перспектива получения этилового спирта из инулиносодержащего сырья

Ф 1.5. Характеристика дрожжей, применяемых для сбраживания

топинамбура.

ГЛАВА II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

2.1. Объекты и методы исследования

2.1.1. Определение массовой доли инулина.
2.1.2. Определение ииулиназной активности
2.1.3. Подготовка сырья
2.1.4. Культивирование дрожжей.
2.1.5. Методы контроля спиртового производства.
2.1.5.1. Определение активной кислотности
2.1.5.2. Определение концентрации сбраживаемых углеводов
2.1.5.3. Определение концентрации фруктозы резорциновым методом
2.1.5.4. Контроль осахаривания инулина.
2.1.5.5. Колориметрическое определение количества растворимых несброженных углеводов
2.1.5.6. Газохроматографический метод определения этилового спирта и примесных соединений в бражке и в ректификованном спирте.
2.1.5.7. Органолептический метод оценки качества спирта
ректификованного.
Ф 2.1.5.8. Микробиологический контроль.
2.1.6. Результаты исследований процесса ферментативного
гидролиза
2.1.6.1. Исследование свойств и физикохимических
показателей ферментов
2.1.6.2. Влияние продолжительности гидролиза на накопление РВ в среде
2.1.6.3. Влияние дозировки ферментного препарата.
на степень гидролиза инулина.
Ф 2.1.6.4. Влияние температуры на эффективность осахаривания
инулина
2.1.6.5. Влияние начальной величины на гидролиз инулина
2.1.6.6. Механизм действия инулиназ на инулин
2.2. Исследование способов подготовки топинамбура к сбраживанию
2.2.1. Влияние вводнотепловой обработке топинамбура на выход спирта
2.2.2. Определение оптимальной дозировки ферментного препарата
ГЛАВА III. ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТАВА ЛЕТУЧИХ ПРИМЕСЕЙ
БРАЖКИ ИЗ ТОПИНАМБУРА.
3.1. Показатели качественного состава микропримесей бражки
3.2. Сравнительный анализ качественного состава летучих примесей бражки из топинамбура и из зернового сусла.
3.3. Влияние рас дрожжей на содержание микропримесей в спиртесырце
3.4. Метод планирования эксперимента.
3.5. Описание предлагаемой технологической схемы производства
этилового спирта из топинамбура
3.6. Расчет экономической эффективности производства спирта
этиловоректификованного
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Традиционным способом хранения корнеплодов, используемых в качестве сырья в спиртовом производстве, являются буртовое хранение. Установлено, что образцы раннеспелых сортов содержали на 5-% больше низкомолекулярных сахаров, чем клубни средне- и позднеспелых сортов [4]. Согласно техническим условий на топинамбур гарантированный срок хранения со дня его сбора: упакованного в тару - 7 суток, пересыпанного песком и землей - суток []. После 3-х месяцев хранения масса снижается примерно на 9%, причем за счет потери сахаров только на 1,1% (суточные потери сахара составляют 0,3-0,5%). Дальнейшее хранение сопровождается увеличением доли загнивших клубней (до ,3%) и возрастанием потерь. Таким образом, срок хранения клубней не должен превышать 2-3 дня в открытой таре, 3 месяца - в негерметичной полиэтиленовой таре, 5-6 месяцев - в условиях модифицированной газовой среды. Известно, что изменения углеводного комплекса составной части этого сырья - аналогичны при естественном (в почве) и искусственном хранении осеннего урожая; происходит деполимеризация высокомолекулярных углеводов, поэтому в соке, выделяемом из клубней, хранившихся после декабря, практически невозможно идентифицировать инулин []. Изучены качественные и количественные изменения, происходящие в углеводном комплексе топинамбура осеннего сбора при его хранении, установлено влияние температурного фактора на глубину процессов деполимеризации фруктозанов []. Показано, что при холодном хранении (температура 1-3°С) распад инулина и сопутствующих полифруктозанов идет в основном до низкомолекулярных соединений типа сахарозы, три-, тетра- и пентасахаридов. В работе [,] показано, что хранение топинамбура весеннего урожая в условиях низких температур и модифицированной газовой среде улучшает качественный состав углеводного комплекса. Установлено, что в топинамбуре весеннего урожая после суток хранения основную массу углеводов составляют олигосахарида-,-,%, в том числе высшие олигосахаридов (степень полимеризации 5-) -,%; низшие олигосахариды (степень полимеризации 2-4) - ,%, а содержание высокомолекулярных фруктанов всего ,7%. К нетрадиционным способам его хранения относят хранение с использованием полиэтиленовых упаковок [,,], в регулируемой газовой среде [,]. Для определения оптимального температурного диапазона регулируемой газовой среде [,], а также с использованием холода, хранения клубней изучены их тепло-физические характеристики, удельная теплоемкость и теплопроводность []. Эти исследования показали, что клубии топинамбура целесообразно хранить в интервале температур 0 °С. Теплопроводность клубней при указанных температурах имеет сравнительно высокие значения [0,-0, Вт/(м*К)], что уменьшает вероятность их локального самосогревания в штабеле (насыпи) за счет физиологического тепла, выделяемого при дыхании. Изучены [] изменения в клубнях топинамбура при использовании упаковки из полиэтилена марки «С» (пищевая) со встроенными газоселективными мембранами. Хранение в модифицированной газовой среде позволили уменьшить потери массы в 5- раз, что в значительной степени связано с высокой относительной влажностью при хранении в упаковке. В контроле выявили значительную (%) убыль массы после 2 недель хранения. К одним из новых способов сохранения клубней топинамбура для последующей технической переработки является их сушка криогенным методом [8,]. При криогенной сушке обезвоживание происходит при низких температурах в среде инертного газа за короткий промежуток времени и в результате сушки образуется светлый порошок без запаха. При таком методе сушки целостность клетки не нарушается, и все ценные вещества продукта сохраняются. Авторы работы [-] разработали технологию и установку для получения криопорошков из натурального растительного сырья, в том числе из клубней топинамбура. Этими же авторами [] разработан принципиально новый подход к технологии переработки растительного сырья. Так, предлагается непосредственное навигационное ударное измельчение клубней до высокодисперсной суспензии и последующая распылительная сушка.