Получение спирта из тритикале тонкого помола с оптимизацией процессов осахаривания и брожения Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

663.53.001.5

ПОЛУЧЕНИЕ СПИРТА ИЗ ТРИТИКАЛЕ ТОНКОГО ПОМОЛА С ОПТИМИЗАЦИЕЙ ПРОЦЕССОВ ОСАХАРИВАНИЯ И БРОЖЕНИЯ

Е.Д. ФАРАДЖЕВА, П.Г. КУПЛЕНА, С.И. САВВИН

Воронежская государственная технологическая академия

Одно из направлений развития технологии спиртового производства — применение ферментных препаратов и новых эффективных видов крахмалистого сырья.

Задача нашей работы — определить достаточное количество ферментов для водно-тепловой обработки и полного осахаривания крахмала тритикале с целью получения высокого выхода спирта в результате брожения.

Использовались новые высокоурожайные сорта тритикале Тальва-100 и Тальва-100-Идо, полученные в НИИ им. Докучаева, с крахмалистостью 57,62 и 57,48% соответственно. Замесы готовили из тонкого помола зерна, который имел 100%-й проход через контрольное сито с диаметром отверстий 1 мм. Массовая доля мучки в помоле с размерами частиц менее 0,25 мм составляла 42%.

Новые сорта тритикале проявляют значительную активность амилолитических ферментов. В Тальва-100 амилолитическая активность АС 4,43 ед/г, а осахариваюшая способность 2,05 ед/г, в Тальва-100-Идо — 3,95 и 2,01 ед/г соответственно.

Водно-тепловую обработку зерновых помолов проводили по ферментативно-тепловому режиму при условии самоосахаривания замесов [1]. Гидромодуль был принят 1:3,5. Замесы выдерживали при 45°С 10 мин — белковая пауза — и при 63°С 30 мин — пауза самоосахаривания. Эффект самоосахаривания виден по результатам, приведенным в табл. 1. За счет действия амилолитических ферментов, содержащихся в натуральном зерне, в замесах после паузы самоосахаривания накапливается 7,07 и 7,80 г/ 100 см' водорастворимых углеводов [2].

Таблица 1

Водорастворимые углеводы, г/100 см

Объект опыта без самоосахаривания с самоосахариванием

- Талвва- 100 Тальва-100-Идо Тальва- 100 Тальва-100-И до

Замес 0.78 0,65 0,76 0.65

Замес после паузы самоосахаривания — — 7,80 7,07

Масса после водно-тепловой обработки 8.83 7,93 10,25 9,00

Сусло

10,31

10,02

14,23 23,73

Для обработки по ферментативно-тепловому режиму вносили амилосубтилин Гх с АС 63 ед/см* в количестве 1,5 ед АС/г крахмала тритикале. Для осахаривания сусла вводили еще 0,5 ед АС/г

крахмала амилосубтилина и 6,0 ед ГлА/г крахмала глюкаваморина Гх с активностью ГлА 150 ед/см°.

Содержание водорастворимых углеводов в опытах с самоосахариванием замесов как в массе после водно-тепловой обработки, так и в сусле выше, чем в опытах^ без самоосахаривания, на 2,71-3,92 г/ 100 см“\ На основании этого исследовали возможность сокращения расхода амилосубтилина, вносимого в замес для разжижения и декстрини-рования при ферментативно-тепловой обработке, с 1,50 до 1,00 ед АС/г крахмала тритикале. Контрольный опыт проводили без самоосахаривания.

Таблица 2

Обьект опыта Содержание водорастворимых углеводов (г/ 100 см3) при дозе амилосубтилина, епЛС/г крахмала

1,50 1,37 1,25 1,00 1,50 (контроль)

Замес после паузы самоосахаривания 7,80 7,70 7,55 7.65 —

Масса после воднотепловой обработки 10,25 9,10 8.32 7.20 8.83

Сусло

14,23 12.44 10,68 10.06

10,31

Как видно по результатам исследований для тритикале сорта Тальва-100, приведенным в табл.

2, по мере сокращения дозы амилосубтилина, вносимого в самоосахаренный замес, количество водорастворимых углеводов в массе после водно-тепловой обработки и в сусле уменьшается.

При дозе амилосубтилина 1,25 и 1,00 ед.ЛС/г крахмала их содержание в сусле становится близким к контролю.

Растворение крахмала в замесе, массе после ферментативно-тепловой обработки и сусле было проконтролировано микроскопическим анализом изменения крахмальных гранул тритикале. Можно отметить, что последние больше похожи на гранулы пшеницы, чем ржи. '

Полная их деструкция наблюдалась после ферментативно-тепловой обработки замесов при 76°С в течение 10'мин и при дозе амилосубтилина Гх 1,50 ед АС/г крахмала. В опытах с самоосахариванием замесов для полного растворения крахмала доза амилосубтилина могла быть уменьшена до 1,37 ед АС. При дальнейшем ее сокращении до 1,25 и 1,00 ед АС/г под микроскопом наблюдаются отдельные целые гранулы и гранулы с дефектами, т.е-. крахмал в ходе ферментативно-тепловой обработки растворяется не полностью.

Следовательно, использование амилолитических ферментов зерна тритикале в процессе его самоосахаривания позволяет сократить расход бактериального ферментного препарата с 1,50 до 1,37 ед АС/г крахмала, т.е. на 8,7%.

При 76°С по ферментативно-тепловому режиму обработки замесов процессы растворения крахмала завершаются, получается однородная подвижная и

достатс чителы вирует Опре сено д, ние кр брожеї достатс лолити трее и Влш сг-амил брожет лено в денные разнарі

Мої

Активнг

кисло

Выход с дал/т крахм

Водорас УГЛОВ' к кра:

Нераств крахм к кра;

Продол)

брож<

Для

ДИМ0 Е

АС/К \ парата.

УСЛОВН'

шении АС/г ь 62,2 д; удлини субтил| шало в| время Изве| лазы, к руется ведена глюкав Для со; вамори сусло брожен 6,0 ед вносим брожен ГлА/г табл. 4,

001.5

А

шала /см°. опы-после в, чем -3,92 1 воз-лина, рини-ютке, Конт-

1ИЯ.

лица 2

IX

зе

и а л я 50

■роль)

83

,31

I ДЛЯ

табл.

, вно-водо-■епло-

ЛС/г

близ-

после

было

1ИЗОМ

Можім на

фер-: 76°С на Гх ірива-кмала на до о 1,25 а юте я тами, обра-

тиче-:е его д бак-з 1,37

жиму хмала ная и

достаточно пропастеризованная масса, однако значительная часть бактериальной а-амилазы инактивируется.

Определенное количество ее должно быть внесено для осахаривания сусла. Полное осахарива-ние крахмала и декстринов завершается в ходе брожения и влияет на его эффективность: при достаточной активности обоих компонентов ами-лолитического комплекса брожение проходит быстрее и глубже.

Влияние расхода амилосубтилина — источника а-амилазы — на результаты и продолжительность брожения сусла из тритикале Тальва-ЮО представлено в табл. 3. Контролем служили опыты, проведенные в соответствии с регламентом при условии разваривания массы под повышенным давлением

Таблица 3

Показатели Доза амилосубтилина. ед крахмала АС/г Конт- роль

0,25 0.37 0,50 0,75 1,00

Активная кислотность, pH 4,60 4,65 4,80 4,75 4,80 4,70

Выход спирта, дал/т условного крахмала 62,20 65,80 66,80 67,00 67,10 66,20

В о до р а ст в о р и м ы е углеводы, % к крахмалу 4,25 2,40 1,65 1,18 1,15 1,83

Нерастворенный крахмал, % к крахмалу 2,10 1.20 0.70 0,60 0.55 0,90

Продолжительность брожения, ч 72,00 70,00 66,00 63,00 60,00 72,00

Для получения высокого выхода спирта необходимо вносить в осахариватель не менее 0,5 ед АС/г крахмала бактериального ферментного препарата. Тогда выход спирта составляет 6,80 дал/т условного крахмала за 66 ч брожения. При уменьшении расхода амилосубтилина до 0,37 и 0,25 ед АС/г крахмала выход спирта снижался до 65,8 и 62,2 дал/т, хотя продолжительность брожения удлинялась до 70-72 ч. Увеличение дозы амилосубтилина до 0,75 и 1,00 ед. АС/г крахмала повышало выход спирта на 0,2-0,3 дал/т и сокращало время брожения на 3-6 ч.

Известны термолабильные свойства глюкоамилазы, которая в значительной степени инактивируется при температуре осахаривания. Нами проведена серия опытов при ступенчатом внесении глюкаваморина Гх — источника глюкоамилазы. Для сохранения ее активности одну часть глюкаваморина вносили в осахариватель, другую — в сусло после охлаждения до 30°С (температура брожения). Общий расход обеих частей составлял

6,0 ед ГлА/г крахмала. Части глюкаваморина, вносимые в бродильный аппарат при температуре брожения, составляли 0,0; 2,0; 3,0; 4,0 и 6,0 ед ГлА/г крахмала. Результаты опытов приведены в табл. 4.

Таблица 4

Показатели Доза глюкаваморина, вносимого в бродильный аппарат, ед./'лЛ/г крахмала

0,0 2,0 3,0 4,0 6,0

Активная кислотность. pH 4,80 4,80 4,75 4,70 4,45

Выход спирта, дал/т крахмала 66,80 67,40 67,15 66,70 65,80

Потери сбраживаемых углеводов, % к крахмалу:

растворимые углеводы 1,65 0,95 1,23 1,72 2,53

нерастворенный крахмал 0,70 0,50 0,60 0,75 0,80

Наиболее высокий выход спирта 67,40 и 67,15 дал/т условного крахмала тритикале наблюдался, когда 2,0 и 3,0 ед ГлА осахаривающего компонента вносили при температуре брожения, что приводило к сохранению активности глюкоамилазы. Полнее проходил процесс доосахаривания декстринов, и потери сбраживаемых углеводов в зрелой бражке снижались; растворимых углеводов на 0,42-0,70%, нерастворенного крахмала на 0,1-0,2% ко всему крахмалу. Дальнейшее увеличение дозы глюкаваморина, вносимого при температуре брожения, до 4,0 и 6,0 ед ГлА/г крахмала вело к снижению выхода спирта и увеличению потерь сбраживаемых углеводов. Это можно объяснить ухудшением условий для главного брожения. Следовательно, при температуре брожения целесообразно вносить не более 2,0-3,0 ед ГлА/г крахмала.

ВЫВОДЫ

1. Для получения высокого выхода спирта из зерна тритикале новых сортов расход бактериального ферментного препарата составляет: для фер-ментативно-тепловой обработки — не более 1,37 ед АС/г крахмала, для осахаривания — не менее

0.5.ед АС/г крахмала зерна.

2. При ступенчатом использовании глюкаваморина рекомендуется вносить при температуре брожения 30-50% от его общего расхода в количестве

6,0 ед ГлА/г крахмала тритикале.

3. Выход спирта из тритикале тонкого помола при оптимальных условиях применения ферментных препаратов достигает 67,40 дал/т условного крахмала.

ЛИТЕРАТУРА

1. Куршева Н.Г. Влияние самоосахаривания замеса на расход осахаривающих средств в процессе приготовления сусла из зернового сыры- / / Изв. вузов, Пищевая технология. — 1989. — № 5. — С. 11.

2. Инструкция по технохичическому и микробиологическому контролю спиртового производства / Под ред. А.П. Рух-лядевой. — М.: Агропромнздаг, 1980.

3. Регламент производства спиреи из [фахмалистого сырья. Ч. I. — М.: ЦНИИ УЭИпищепрем, 19/9. — С. 270.

Кафедра биологической технологии

Поступила 21.01.94