CC BY
38УДК 663.531
Хоконова М. Б., Портов А. А. Khokonova M. B., Portov A.Â. АНАЛИЗ СЫРЬЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПИЩЕВОГО СПИРТА ANALYSIS OF RAW MATERIAL FOR FOOD ALCOHOL PRODUCTION
Работа посвящена изучению крахмалистого сырья для производства пищевого спирта. Сырье, применяемое для получения спирта, должно ежегодно воспроизводится в количестве, достаточном для промышленной переработки, иметь высокое содержание крахмала или сахара и хорошо сохраняться, что обеспечивает экономическую целесообразность производства. В работе изучали зерновое сырье: пшеница, рожь, ячмень, овес, просо, кукуруза, также солод для использования в качестве осахаривающего материала и непригодное дефектное зерно. Исследования проводились в условиях ЗАО НП «Шэджэм» и на кафедре «Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции» Кабардино-Балкарского ГАУ. Химический состав .зерновых культур зависит от сорта зерна, условий культивирования, места произрастания и метеорологических условий. Из безазотистых экстрактивных веществ основную ценность в бродильных производствах представляют углеводы: крахмал, сахара, дек-триноподобные вещества. Под действием фермента солода дрожжей эти вещества превращаются в спирт. Важной составной частью азотистых веществ зернового сырья являются белки. Особенно большую роль играют белковые вещества в спиртовом производстве. В спиртовом производстве наличие оболочек затрудняет процесс переработки зерна. В зерновом сырье содержится около 2-4% жира, которые находятся, главным образом, в зародыше и клетке алейронового слоя. В технологическом процессе жир никакого значения не имеет и почти полностью переходит в барду. При разваривании дефектного зерна под давлением происходит интенсивное нарастание кислотности, активизирующее амилолитические ферменты при осахаривании сусла, значение повышения карамелизированных сахаров. Все это ухудшает доброкачественность сусла и уменьшается выход спирта. Определено, что используемое сырье должно обладать повышенной крахмали-стостью, которая обеспечивает высокий выход спирта; один из основных показателей зерна для солодоращения - высокая способность прорастания. В спиртовой промышленности для солодо-ращения применяют более мелкое зерно, в котором образуется большое количество ферментов.
The work is devoted to the study of starchy raw materials for the production offood alcohol. The raw materials used to produce alcohol must be reproduced annually in quantities sufficient for industrial processing, have a high content of starch or sugar, and be well preserved, which provides an economic feasibility of production. In the work, grain raw materials were studied: wheat, rye, barley, oats, millet, corn, also malt for use as saccharifying material and unusable defective grains. The research was carried out in the conditions of ZAO NP «Shadzham», and at the department «Technology of production and processing of agricultural products» of the Kabardino-Balkarian State University. The chemical composition of grain crops depends on the type of grain, the conditions of cultivation, the place of growth and meteorological conditions. Of nitrogen-free extractives, the main value in fermenting plants is carbohydrates: starch, sugars, dextrin-like substances. Under the action of the yeast malt enzyme, these substances are converted to alcohol. Proteins are an important component of nitrogenous substances of grain raw materials. Particularly important role is played by white substances in alcohol production. In alcohol production, the presence of shells makes the process of grain processing difficult. In grain, raw materials contain about 2-4% of fat, which are found mainly in the germ and cage of the aleuron layer. In the process, fat does not matter and almost completely goes to the bard. When the defective grain is digested under pressure, an intensive increase in acidity occurs, activating the amylolytic enzymes during saccharification of the wort, the importance of increasing caramelized sugars. All this worsens the quality of the wort and reduces the yield of alcohol. It is determined that the raw materials used must have an increased starch content, which ensures a high yield of alcohol; one of the main indicators of grain for malting - a high ability of germination. In the alcohol industry, malt grain is used for malting, in which a large number of enzymes are formed.
Ключевые слова: крахмалистое сырье, переработка, химический состав, выход спирта, полуфабрикаты производства.
Хоконова Мадина Борисовна -
доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры технологии производства и переработки сельскохозяйственной продукции, ФГБОУ ВО Кабардино-Балкарский ГАУ, г. Нальчик Тел.: 8 928 717 24 17 E-mail: dinakbgsha77@mail.ru
Портов Альберт Александрович -
магистрант 1-го года обучения, направления подготовки «Агрономия», направленность «Технология производства и переработки растениеводческой продукции», ФГБОУ ВО Кабардино-Балкарский ГАУ, г. Нальчик Тел.: 8 967 412 49 53 E-mail: portov@mail.ru
Key words: starch raw materials, processing, chemical composition, alcohol yield, semi-finished products.
Khokonova Madina Borisovna -
Doctor of Agricultural Sciences, Professor of Department of Technology Production and Processing of Agricultural Product, FSBEI HE Kabardino-Balkarian SAU, Nalchik Tel.: 8 928 717 24 17 E-mail: dinakbgsha77@mail.ru
Portov Albert Alexandrovich -
Master student of the 1st year of study, direction «Agronomy», orientation «Production Technology and Processing of Plant Products», FSBEI HE Kabardino-Balkarian SAU, Nalchik Tel.: 8 967 412 49 53 E-mail: portov@mail.ru
Введение. Зерно было и остается основой производства сельскохозяйственной продукции и обеспечения продовольственной безопасности страны [9].
Сырье, применяемое для получения спирта, должно ежегодно воспроизводиться в количествах, достаточных для промышленной переработки, иметь высокое содержание крахмала или сахара и хорошо сохраняться, что обеспечивает экономическую целесообразность производства. Этим условиям удовлетворяют клубни картофеля, зерно растений семейства мятликовых (злаков) и меласса [4,
5].
В соответствии с географическим положением и сложившейся структурой хозяйства в разных странах для производства спирта используют различные виды сырья. Даже в одной и той же стране в те или иные годы набор сырья зависит от изменений в потреблении, от конъюнктурных и других факторов.
Картофель относится к сырью, которое в большей степени соответствует технологическим требованиям спиртового производства, но которое также имеет много недостатков: это значительная трудоемкость возделывания, плохая сохраняемость из-за высокого содержания влаги и легкой подвержен-
ности заболеваниям и невыгодность транспортирования на дальние расстояния [7, 10].
На спирт перерабатывают любое зерно, в том числе и непригодное для пищевых и кормовых целей. Ежегодный объем переработки составляет (%): пшеницы - 50 (преимущественно дефектной), ячменя - 20, ржи - 12, кукурузы - 8, проса - 5, овса - 2 и прочих культур (гречихи, вики, гороха, риса и др.) - 3. Для приготовления солода спиртового производства употребляют кондиционное высококачественное зерно.
К полуфабрикатам спиртового производства относятся осахаривающие материалы, которые готовятся на самом предприятии. Однако ферментные препараты могут быть и привозными, изготовленными на специализированных предприятиях, в том случае их следует относить к сырью.
Основными зерновыми культурами, поступающими на спиртовые заводы, являются пшеница, рожь, овес, кукуруза, просо. В некоторых случаях заводы перерабатывают такие виды сырья, как рис, сорго, гречиху, горох, чумизу, вику, чечевицу и др., они перерабатываются на спирт сравнительно редко, поэтому их принято называть «редкими видами» сырья.
Методология проведения работ. В работе изучали зерновое сырье: пшеница, рожь, ячмень, овес, просо, кукуруза, также солод для использования в качестве осахариваю-щего материала и непригодное зерно I, II, III, IV степеней дефектности.
Экспериментальная база. Исследования проводились в условиях ЗАО НП «Шэджэм»
и на кафедре «Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции» Кабардино-Балкарского ГАУ.
Результаты исследований. По результатам проведенных исследований определяли соотношение отдельных частей зерна и различных культур (табл. 1).
Таблица 1 - Соотношение основных частей зерна, %
Культура Эндосперм Цветковые пленки Плодовыее и семечковые оболочки Алейроновый слой Зародыш
Пшеница 83-85 0 4-7 7-10 1,5-3,0
Рожь 70-75 0 11-15 11-12 2,5-3,5
Ячмень 65-68 7-18 5-7 11-13 2,5-5,0
Овес 61-65 23-45 2,5-4,0 4-6 3-4
Кукуруза 61-77 0 7-14 7-9 8-15
Химический состав зерновых культур зависит от сорта зерна, условий культивирования, места произрастания и метеорологических условий. Из безазотистых экстрактивных веществ основную ценность в бродильных производствах представляют углеводы: крахмал, сахара, дектриноподобные вещества. Под действием фермента солода дрожжей эти вещества превращаются в спирт. Важной составной частью азотистых веществ зернового сырья являются белки [1]. Особенно большую роль играют белковые вещества в спиртовом производстве, наличие оболочек затрудняет процесс переработки зерна [2, 3].
В зерновом сырье содержится около 2-4% жира, которые находятся, главным образом, в зародыше и клетке алейронового слоя. В технологическом процессе жир никакого значения не имеет и почти полностью переходит в барду.
На спиртовые заводы часто поступают зерно и зернопродукт, непригодные для продовольственных и фуражных целей, различаются по культурам и степени дефектности.
Средний химический состав основных перерабатываемых культур зерна нормального качества представлен в таблице 2.
Таблица 2 - Средний химический состав зерна (г)
Культура зерна Вода Крахмал Моносахариды Белок Клетчатка Жир Зола
Пшеница 14 54-54,5 0,8-1,2 11-13 2,3-2,5 2,1-2,5 1,7
Ячмень 14 48,1 1,3 10,3 4,3 2,4 2,4
Рожь 14,5 54 1,5 9,9 2,6 2,2 1,7
Овес 13,5 36,5 1,1 10 10,7 6,2 3,2
Просо 13,5 54,7 1,9 1,2 7,9 3,9 2,9
Кукуруза 14 56,9 1,6 10,3 2,1 4,9 1,2
В дефектном зерне содержание крахмала меньше и изменяется состав белков, сахаров, жира и золы.
Зерно, подвергшееся обработке различными химикатами, как в процессе выращивания,
так и при хранении может быть переработано на спирт с использованием барды для кормовых целей только с разрешением и по рекомендации СЭС.
Зерно I и II степени дефектности перерабатывается на спирт по нормальному регламентированному режиму.
К остродефектному зерну в производстве спирта относятся зерна III и IV степени дефектности, а также зерно с поражениями, выходящими на IV степень, морозобойное, подвергшееся действию суховея и огневой сушки. Такое зерно перерабатывается с определенной корректировкой режимов, которое определяется путем опытной переработки на заводе небольших партий зерна. В основном, уточняется продолжительность набухания и температура разваривания.
Наилучшие технологические результаты получены при использовании в качестве сырья только пшеницы с применением высоких температур разваривания и уменьшением времени разваривания под давлением [8].
При разваривании дефектного зерна под давлением происходит интенсивное нарастание кислотности, активизирующее амилоли-
тические ферменты при осахаривании сусла, значение повышения карамелизированных сахаров [6]. Все это ухудшает доброкачественность сусла и уменьшается выход спирта из 1 т условного крахмала зерна III степени дефектности на 0,5-1,0 дал (декалитр) и зерна IV степени на 2-3 дал.
Область применения результатов: спиртовая промышленность.
Выводы. Таким образом, на основании проведенных исследований сделаны следующие выводы: используемое сырье должно обладать повышенной крахмалистостью, которая обеспечивает высокий выход спирта; один из основных показателей зерна для со-лодоращения - высокая способность прорастания. В спиртовой промышленности для со-лодоращения применяют более мелкое зерно, в котором образуется большое количество ферментов. Влажное зерно при перевозках и хранении легко согревается, портится и снижает прорастающую способность.
Литература
1. Ашапкин В.В. Контроль качества продукции физико-химическими методами: учеб. пособие для студ. вузов. М.: ДеЛи принт, 2005. 124 с.
2. Биохимия / под. ред. Е.С. Северина 5-е изд., испр. и доп. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008. 316 с.
3. Блиев С.Г., Жеруков Б.Х. Новое в товароведении зерна и продуктов его переработки. Нальчик: Полиграфсервис и Т, 2002. 368 с.
4. Плодово-ягодное и растительное сырье в производстве напитков: научное издание. М.: ДеЛи плюс, 2011. 523 с.
5. Технология пищевых производств / под. ред. А.П. Нечаева. М.: Колос, 2007. 189 с.
6. Технология спирта / ред. В. Л. Яровен-ко. 2-е изд., перераб. и доп. М.: КОЛОС, 1996. 464 с.
7. Фараджева Е.Д., Федоров В.А. Общая технология бродильных производств / учеб. пособие. М.: Колос, 2002. 408 с.
8. Хоконова М.Б.Технология переработки крахмалистого сырья с получением белково-углеводных продуктов / Научное обеспечение инновационного развития АПК регионов РФ. Лесниково: Курганская ГСХА, Кабардино-Балкарский ГАУ, 2018. С. 681-684.
References
1. Ashapkin V. V. Kontrol kachestva produkt-sii fiziko-khimicheskimi metodami: ucheb. poso-bie dlya stud. vuzov. M.: DeLi print, 2005. 124 s.
2. Biokhimiya / pod. red. E.S. Severina 5-e izd., ispr. i dop. M.: GEOTAR-Media, 2008. 316 s.
3. Bliev S.G., Zherukov B.Kh. Novoe v tova-rovedenii zerna i produktov ego pererabotki. Nalchik: Poligrafservis i T, 2002. 368 s.
4. Plodovo-yagodnoe i rastitelnoe syre v proizvodstve napitkov: nauchnoe izdanie. M.: DeLi plyus, 2011. 523 s.
5. Tekhnologiya pischhevykh proizvodstv / pod. red. A.P. Nechaeva. M.: Kolos, 2007. 189 s.
6. Tekhnologiya spirta / red. V. L. Yaroven-ko. 2-e izd., pererab. i dop. M.: KOLOS, 1996. 464 s.
7. Faradzheva E.D., Fedorov V.A. Obschaya tekhnologiya brodilnykh proizvodstv: ucheb. po-sobie. M.: Kolos, 2002. 408 s.
8. Khokonova M.B. Tekhnologiya pererabotki krakhmalistogo syrya s polucheniem belkovo-uglevodnykh produktov / Nauchnoe obespeche-nie innovatsionnogo razvitiya APK regionov RF. Lesnikovo: Kurganskaya GSKHA, Kabardino-Balkarskiy GAU, 2018. S. 681-684.
9. Хоконова М.Б. Экологическая безопасность зерна при хранении // Агроэкологиче-ский вестник. Воронеж. 2017. С. 193-197.
10. Khokonova M.B., Karashaeva A.S., Zava-lin A.A. Quality of brewing malt depending on the storage conditions of barley // Russian Agricultural Sciences. 2015. Vol. 41. Р. 488-491. (DOI: 10.3103/S10683 67415060099).
9. Khokonova M.B. Ekologicheskaya bezo-pasnost zerna pri khranenii // Agroekologi-cheskiy vestnik. Voronezh. 2017. S. 193-197.
10. Khokonova M.B., Karashaeva A.S., Zava-lin A.A. Quality of brewing malt depending on the storage conditions of barley // Russian Agricultural Sciences. 2015. Vol. 41. P. 488-491. (DOI: 10.3103/S1068367415060099).
