Биотехнология этилового спирта из концентрированного осветленного зернового сусла с применением термотолерантных дрожжей Saccharomyces Cerevisiae расы У-1986

• Автор: Горшков, Евгений Анатольевич
• Шифр специальности: 05.18.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 212 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Аналитический обзор

1.1 .Способы получения концентрированного сусла.

1.1.1. Выпаривание.

1.1.2. Мембранное разделение.

1.2. Влияние способов деструкции на качественный состав зернового сусла и выход спирта.

1.2.1. Механохимическая деструкция зерна.

1.2.2. Термическая деструкция.

1.2.3. Химическая деструкция.

1.2.4. Ферментативная деструкция.

1.2.5. Прогрессивные схемы и способы получения сусла при переработке крахмалосодержащего сырья на спирт, применяемые за рубежом.
1.3. Ферменты, применяемые в спиртовой промышленности
амилолитическис, прогеолитические, цитолитическис. Механизм действия, оптимальные режимы.
1.3.1. Характеристика амилаз.
1.3.1.1. аАмилаза
1.3.1.2. рАмилаза
1.3.1.3. Глюкоамилаза
1.3.1.4. Декстриназа
1.3.1.5. Пуллуланаза.
1.3.1.6. Изоамилаза.
1.3.1.7. аГлюкозидаза.
1.3.1.8. Ферментные препараты, применяемые за рубежом
1.3.2.Протеолитичсскис ферменты
1.3.2.1. Характеристика отдельных типов протеаз
1.3.2.2. Факторы, влияющие на процесс протеолитичсского действия
1.3.2.3. Ферментные препараты протеолитичсского действия
1.3.3. Ферменты, разрушающие клеточные структуры
1.3.3.1. Механизм действия целлюлолитических ферментов
1.3.3.2. Влияние концентрации водородных ионов на активность ферментов
1.3.3.3. Влияние температуры на активность ферментов
1.3.3.4. Ферментные препараты цитолитического действия
1.3.4. Применение ферментных препаратов в спиртовой промышленности.
1.4. Дрожжи, применяемые в спиртовом производстве. Дрожжи, толерантные к стрессовым воздействиям среды. 6
1.4.1 Расы дрожжей, используемые в спиртовом производстве
1.4.2 Дрожжи, толерантные к стрессовым воздействиям среды.
1.4.3. Сбраживание дрожжами различных сахаров.
1.5. Вторичные и побочные продукты спиртового брожения.
1.5.1 Образование кислот и ацетоина.
1.5.2. Образование высших спиртов.
1.5.3. Образование эфиров.
1.5.4. Влияние различных факторов на накопление вторичных и побочных продуктов брожения.
Глава 2. Экспериментальная часть
2.1. Материалы и методы исследования.
2.1.1. Определение активности используемых ферментных препаратов
2.1.1.1. Определение глюкоамилазной активности ферментного препарата фирмы Кормей
2.1.1.2. Определение активности иамилазы ферментного препарата фирмы Кормей
2.1.1.3. Определение прогеолитической активности ферментного препарата Протосубтилин ПОх
2.2. Определение растворимых сбраживаемых углеводов в полупродуктах из крахмального сырья.
2.3. Определение массовой концентрации декстринов и сахаров.
2.4. Определение суммарного содержания сбраживаемых углеводов и нерастворенного крахмала
2.5. Определение содержания общих углеводов в дробине спиртовой
2.6. Методика хроматографического анализа на содержание этилового спирта и примесей в зрелой бражке
2.7. Определение вязкости на лабораторной установке
2.7.1. Описание и принцип действия установки
2.7.2. Техника проведения эксперимента
Глава 3. Разработка способов получения концентрированного зернового сусла
3.1. Изучение влияния энергии, затрачиваемой на измельчение зернового сырья на фракционный состав получаемых помолов и выход спирта.
3.2. Исследование влияния некоторых факторов на реологические свойства зерновых замесов.
3.2.1. Исследование динамики клейстеризации крахмала зерна с повышением температуры при различных гидромодулях
3.2.2. Исследование динамики клейстеризации крахмала зерна с повышением температуры при различной степени измельчения зерна и различных режимах внесения амилолитических ферментных препаратов разжижающего действия.
3.3. Влияние режимов термической деструкции крахмала в зерновых замесах на эффективность накопления в сусле растворимых углеводов. Оптимизация процесса получения концентрированного осветленного зернового сусла.
Глава 4. Изучение возможности применения протеолитических и целлюлолитических ферментов для интенсификации процессов осахаривания концентрированного осветленного зернового сусла с целыо повышения техникоэкономических показателей процесса брожения.
4.1. Протеолитические ферменты на стадии разваривания, осахаривания зерновых заторов.
4.2. Оптимизация процесса получения и сбраживания концентрированного осветленного зернового сусла с применением Протосубтилина ПОх на стадии приготовления замеса.
4.3. Целлюлолитические ферменты на стадии осахаривания зернового сусла и
стадии промывки дробины.
4.4. Оптимизация процесса получения и сбраживания концентрированного осветленного зернового сусла с применением Целлобранина ГЗх на стадии промывки спиртовой дробины.
4.5. Исследование совместного влияния протеолитических и целлюлолитических ферментов
Глава 5. Исследование процесса сбраживания концентрированного осветленного зернового сусла дрожжами vii расы XII и У.
5.1. Влияние времени осахаривания на скорость сбраживания концентрированного осветленного зерновог о сусла.
5.2. Влияние дозировки амилолитических ферментов на скорость сбраживания концентрированного осветленного зернового сусла.
5.3. Влияние температуры брожения на процесс накопления этанола, примесей и показатели зрелой бражки.
5.4. Влияние сусла на процесс накопления этанола, примесей и показатели зрелой бражки.
5.5. Влияние количества засевных дрожжей на процесс накопления этанола, примесей и показатели зрелой бражки.
5.6. Влияние различных режимов брожения на процесс накопления этанола, примесей и показатели зрелой бражки при сбраживании осветленного зернового сусла высокой концентрации.
Глава 6. Технологическая схема получения и сбраживания концентрированного осветленного зернового сусла с применением термотолерантных дрожжей vii расы У.
Выводы
Список использованных источников


Вместе с тем крупность помола должна быть наиболее однородной. Для получения высокодиспергированных помолов зерна в спиртовом производстве рекомендуется применять измельчитель истирающего действия с корундовыми дисками. Сотрудниками ВВИИПБТ Мичуринского спиртового завода разработана конструкция и проведены испытания абразивного измельчителя КМЗ1. На нем обеспечивается тонкость помола 0, 0, мм, остаток на сиге с диаметром отверстия 0, мм составляет . Зерно любого качества предварительно измельчается до грубого помола частицы не более 1,0 1,4 мм на молотковой дробилке, смешивается с водой в соотношении , а затем пропускается через минимальный зазор между корундовыми дисками. Достигается глубокая деструкция зернопродуктов. Количество деструктированных крахмальных зерен составляет , что способствует более легкому их растворению при последующей тепловой и ферментативной обработке. Суммарный удельный расход электроэнергии на измельчение не превышает кВт чт зерна. Принцип работы вышеперечисленных мельниц заключается в применении механической энергии. Кроме того, в настоящее время в различных областях народного хозяйства применяются для диспергирования устройства, действие которых основано на использовании таких физических явлений, как ультразвук, вращающееся электромагнитное поле, электрогидравлический удар и пр. Внедрение этих устройств в спиртовой промышленности также представляет интерес. Ультразвуковые мельницы типа УПХАРВ, УПХАР и другие применяют для получения высокодиспергированных суспензий. Созданы они на основе цилиндрических магнитострикционных или пьезокерамических излучателей различных диаметров от 0, до 0 мм. Обрабатываемые суспензии непрерывно проходят в аппарате через ультразвуковое поле высокой интенсивности. При обработке суспензии грубого помола зерна на аппарате УПХАР ультразвуковые колебания от 8 до 0 кГц вызывают механохимическую деструкцию полисахаридов и белков. Накапливается растворимых сахаров. Тепловая обработка далее проводится при 0С в течение мин. Перспективными являются аппараты, в которых на обрабатываемую суспензию воздействует вихревой слой ферромагнитных частиц, который создается воздействием на них вращающегося электромагнитного поля. К ним относятся аппараты типа АВС. Основными конструктивными элементами этих аппаратов является электромагнитная система индуктор вращающегося электромагнитного поля, ферромагнитные частицы и рабочая камера. В электромагнитном поле ферромагнитные частицы вращаются с переменной угловой скоростью, равномерно распределяются по всему объему рабочей зоны, что исключает проскок необработанного материала при непрерывном его прохождении через аппарат. Время обработки замесов в этих аппаратах 5 с, а в аппарате АВС только 0,8 с. Как показали исследования сотрудников КТИПП В. А. Маринченко и др. АВС в растворимые сахара превращается углеводов, а при обработке клейстеризованных замесов углеводов, что позволяет значительно сократить расход осахаривающих материалов и увеличить выход спирта на 2 5 . Технологический режим приготовления замесов из высокодиспергированных помолов зависит от вида сырья и степени дисперсности его помола. Замесы помолов крахмалосодержащего сырья с водой готовят при температуре С и выдерживают от нескольких секунд до мин. При сверхтонком измельчении зерна образуются внутренние и поверхностные дефекты частиц помола и начинают расщепляться высокомолекулярные соединения. Это влияет на физикохимические свойства замесов, так как увеличивается доступ воды и ферментов к составным частям зерна. Начальная температура клейстеризации в зависимости от концентрации сухих веществ в замесах снижается на 9 С, а вязкость возрастает во много раз в 5 раз и более. Это необходимо учитывать при приготовлении замесов, их транспортировании. Предразваривание проводится при более низких температурах. В замесах из высокодиспергированных зерновых помолов может накапливаться в 7 раз больше сахаров. С целью предотвращения потерь их при разваривании нужно применять мягкие режимы разваривания.