Разработка новой технологии этанола на основе интенсивных способов переработки зерна пшеницы

• Автор: Журба, Олег Сергеевич
• Шифр специальности: 05.18.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 159 с. : ил.

Введение Обчор литературы

Характеристика зернового сырья, используемого для

производства этанола

Биохимический состав зерна

Структура и свойства крахмала

Реологические свойства зерна

Микробиологическая характеристика зерна

Стадии получения этанола

Диализ современного состояния процесса измельчения зерна Перспективные способы получения высокодисперсных помолов

Роторнопульсацнонные аппараты

Гилробиотермомеханическая обработка крахмалосодержащего сырья

Современные подходы к оптимизации процесса сбраживания сусла
Пути образования примесей при брожении
Заключение по литературному обзору
Экспериментальная часть
Материалы и методы исследования
Материалы
Методы исследования
Анализ биохимического состава зерна
2.1.2.
2.
2.2.
2.
2.3.
2.3.3.
2.3.3.1.
2.3.3.1.
2.3.3.2 2.3.3.2.
2.3.
Анализ физических и реологических свойств зерна Микробиологические методы анализа зерна Методы анализа полупродуктов спиртового производства разваренной массы, сусла, бражки
Лабораторные, промышленные установки и аппараты Аппараты роторнопульсационного типа Машины для мойки и пропаривания зерна Установка для термической ИКобработки зерна Результаты исследований и их обсуждение Разработка общей схемы исследований Изучение процессов при переработке целого зерна пшеницы с применением роторнопульсационного аппарата Способы целенаправленного изменения реологических свойств зерна
Термообработка зерна пшеницы ИКизлучением Влияние режимов ИКобработки на биохимические характеристики зерна
Влияние режимов ИКобработки на реологические характеристики зерна Гидротермическая обработка зерна ГТО
Выбор режимов скоростного кондиционирования зерна пшеницы
Разработка способа глубокой очистки зерна Оптимизация стадий получения этанола при переработке целого зерна пшеницы с целенаправленно измененными технологическими свойствами
2.3.5.1 Исследование процесса получения разваренной массы
2.3.5.2 Сравнительная характеристика показателей качества сусла и
бражки
2.3.5.2.1 Побочные продукты спиртового брожения
2.3.6 Разработка аппаратурнотехнологической схемы производства
этанола
2.4 Экономическая часть
Выводы
Список литературы


Проведена опытнопромышленная проверка технологии этанола повышенного качества из зерна пшеницы с использованием стадий мойки, пропаривания и роторнопульсационной обработки сырья на Корыстовском и Симском ОАО Симс спиртовых заводах. По результатам опытнопромышленной проверки рассчитана условногодовая экономия от снижения себестоимости продукции по проектируемому варианту. Для спиртового завода мощностью далсут. Традиционно производство пищевого этилового спирта базировалось на использовании трех видов сырья зерна, картофеля и мелассы. Однако, отечественные спиртовые заводы в настоящее время по ряду объективных, прежде всего экономических, причин перешли к переработке только зерновых культур. С учетом разницы в ценах на различные виды сырья эффективнее перерабатывать зерно 5, , , 1. Наиболее часто используемыми видами зерна в спиртовом производстве являются пшеница, рожь и ячмень. Строение и состав зерна исследовались на протяжении многих десятков лет как отечественными, так и зарубежными исследователями и считаются достаточно хорошо изученными , , , , . Основным сбраживаемым компонентом сырья является крахмал, который количественно преобладает среди веществ химического состава зерна , , 2, 4. Крахмал возобновляемый и биологически разрушаемый биополимер. В зерне крахмал содержится в эндосперме в виде крахмальных зерен гранул определенного размера и формы, окруженных белковой оболочкой 7, 9, , , 0. Л и мелкой крахмал Б 8, 9. Нативные зерна крахмалов представляют собой частично кристаллическое вещество, причем, в зависимости от биологического источника выделения крахмалов, имеют различную полиморфную структуру. Так, например, зерна крахмалов, выделенные из зерновых культур, в том числе и пшеницы, имеют так называемый А тип упаковки макромолекулярных цепей полисахаридов крахмала в элементарной ячейке, в то время как зерна крахмалов, выделенные из корнеплодов картофель, В тип упаковки. Отличия этих типов обусловлены содержанием макромолекулярных цепей и воды в элементарных ячейках. Эти различия сказываются, в частности, на атакуемости амилазами зерен крахмалов 7. Независимо от типа упаковки кристаллические структуры образованы двойными спиралями полисахаридов крахмала. Аморфные области состоят из двух типов структур молекулярно упорядоченной и молекулярно неупорядоченной. По результатам большого числа исследований 7, 8, , , , , 0, строение зерен крахмала может быть представлено схемой, приведенной на рис. Зерно крахмала состоит из основы неупорядоченного строения, образованной макромолекулами амилозы, и части молекул амилопектина, в которой концентрически располагаются сферы с упорядоченной структурой, образованной макромолекулами амилопектина 5, 6, 7, 0. Ацспи макромолекул амилопектина образуют кристаллические участки структуры ламели, которые чередуются с аморфными ламелями, состоящими из Вцепей амилопектина и неупорядоченных участков проходных цепей амилозы. Проходные цепи макромолекул амилозы связывают кристаллические и аморфные ламели. Рис. Крахмал композит двух полимеров. По принятой в настоящее время классификации фракции крахмала являются в основном линейными и нелинейными. Линейную фракцию называют амилозой, нелинейную амилопектином. В линейном полимере глюкозные остатки соединены в основном а1,4глюкозидными связями. Нелинейные полимеры содержат очень большое количество подобных связей, однако, линейность структур периодически прерывается связью другого типа а1,6глюкозидной. Такая связь может присоединять другую цепочку глюкозных единиц к первой цепочке ангидридных глюкозных единиц, образуя ветвистую сгруктуру древовидное строение. Изучение состава и структуры крахмала осложнено резко выраженным свойством молекул крахмала, особенно линейных, связываться друг с другом через вторичные, например, водородные связи 7. Амилоза полностью расщепляется 3амилазой, последовательно отделяя с неальдегидного конца по два глюкозных остатка, образующих с присоединением одной молекулы воды мзьтозу. Цепочковидная молекула амилозы рис. Пространственная конфигурация молекул амилозы
обусловлена конформацией аглккозидных связей. Рис.