Разработка комплексной технологии этанола из кукурузы. Часть 2. Сбраживание сусла Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

ТЕМА НОМЕРА

УДК 663.5:664.784 (045)

Разработка комплексной технологии этанола из кукурузы

Часть 2. Сбраживание сусла*

Н. М. Кузьменкова,

аспирант

Московский государственный университет пищевых производств

Л. Н. Крикунова,

д-р техн. наук, доцент

ВНИИ пивоваренной, безалкогольной

и винодельческой промышленности

Сбраживание сусла — важнейший процесс в пивобезалкогольной, винодельческой и спиртовой отраслях, так как на этом этапе идет образование конечного продукта под действием ферментного комплекса дрожжей. Осахаренное сусло, полученное из растительного сырья, представляет собой сложную систему. На стадии брожения происходят процессы превращения моносахаридов в спирт и расщепления декстринов, белков и других соединений. Соотношение скоростей реакций этих процессов имеет важное значение при сбраживании сусла и определяется рядом факторов, среди которых отечественными учеными изучались следующие:

• состав осахаренного сусла, его концентрация, степень гидролиза крахмала сырья, количественный и качественный состав продуктов протео-лиза белков, глубина декструкции других биополимеров растительного сырья [1-3];

• расы используемых дрожжей, их физиологическое состояние и способ подготовки к использованию (в виде чистой культуры, в виде сухих дрожжей, в виде иммобилизованных дрожжей) [2, 4, 5];

• использование вспомогательных материалов, в том числе активаторов дрожжей химической и биологической природы [6-8];

* Часть 1. «Получение сусла» см.: Пиво и напитки. — 2014. — № 1. — С. 32-35.

Фактор Интервал варьирования параметра

Норма задачи дрожжей, млн/см3 сусла 10,0-20,0

Норма внесения ПС, ед. ПС/г сырья 0,01-0,04

Норма внесения мочевины, мг/см3 сусла 100-800

Норма внесения ГлС, ед. ГлС/г условного крахмала сырья 6,0-10,0

• режимные параметры и аппаратурно-технологические особенности этапа сбраживания [3, 9, 10]. В настоящей работе в качестве факторов, которые могли бы оказать влияние на процесс сбраживания сусла, полученного по механико-ферментативной схеме из зерна кукурузы, прошедшего стадию биотехнологической предобработки и выделения фракции зародыша в соответствии с режимными параметрами, приведенными в первой части работы (данный вариант выбран после расчета экономического эффекта использования в качестве сырья фракции эндосперма кукурузы), выбраны: норма задачи дрожжей, в качестве которых использовались спиртовые дрожжи ЗассНаготуевз свгвю1э1ав расы XII, норма внесения микробной протеазы на стадии сбраживания, норма внесения мочевины и норма внесения ферментного препарата осахаривающего действия. Интервалы варьирования изучаемых факторов приведены в таблице.

Для сбраживания сусла использовали чистую культуру спиртовых дрожжей. Размножение дрожжей вели на стерильном сусле с концентрацией сухих веществ 12,0%. Чистую культуру из пробирки со скошенной агаризованной средой смывали в определенный объем солодового сусла. Колбу помещали для разбраживания в термостат с температурой 28,0. ..30,0 °С на 24 ч. Далее накопленную дрожжевую биомассу отделяли от питательной среды, промывали и использовали в качестве засевных дрожжей. В дрожжевой суспензии определяли количество дрожжевых клеток.

Процесс сбраживания проводили при температуре 28.30 °С в течение 60-72 ч. Влияние изучаемых факторов

28 ПИВО и НАПИТКИ

2 • 2014

К Ф

ТЕМА НОМЕРА

СОВРЕМЕННЫЕТЕХНОЛОГИИИ

0,25 ->

0,20-

0,15-

0,10-

6

12

18

54

60

бб

24 30 36 42 48 Время сбраживания, ч

Контроль (без азотного питания + 6,5 ед. ГлС) 8 ед. ГлС + 200 мг — 8 ед. ГлС + 0,01 ед. ПС

0

0

Рис. 3. Интенсивность сбраживания сусла

ванной фракции эндосперма кукурузы, прошедшей стадию биотехнологической предобработки, являются использование протеолитического ферментного препарата или внесение мочевины и норма внесение осахаривающего препарата.

Для большей визуализации влияния данных факторов на процесс сбраживания сусла оно представлено в виде графика (рис. 3) интенсивности сбраживания, построенного по рассчитанному часовому приросту С02.

Установлено, что совместное использование осахаривающего ферментного препарата и веществ, влияющих на содержание азота в сусле, значительно интенсифицирует процесс сбраживания. Также из графика видно, что природа вещества, изменяющего содержание и состав азота в сусле, не оказывает значи-

тельного влияния, поэтому на дальнейших этапах исследований рекомендованы оба варианта сбраживания сусла.

ЛИТЕРАТУРА

1. Оганесянц,Л.А. Эффективностьразвитияпред-приятий пивоваренной отрасли/Л. А. Оганесянц, Г. И. Саркисов, М. Д. Магомедов, Е. Ю. Алексейчева//Пиво и напитки. — 2012. — № 3. — С. 4-8.

2. Крикунова, Л. Н. Влияние углеводного состава сусла на развитие спиртовых дрожжей/Л. Н. Крикунова, Л. И. Сумина // Производство спирта и ликероводочных изделий. — 2009. — № 3. — С. 10-11.

3. Крикунова, Л. Н. Режимы и технологические параметры получения и сбраживания осахаренного сусла из ИК-обработанного зерна пшеницы. Часть II. Стадия сбраживания сусла/Л. Н. Крикунова, О. С. Стребкова,

М. В. Гернет // Хранение и переработка сель-хозсырья. — 2008. — № 2. — С. 44-47.

4. Крикунова, Л. Н. К вопросу применения сухих дрожжей в технологии этанола из крах-малосодержащего сырья/Л. Н. Крикунова, М. Э. Сидякин, Л. Н. Шабурова, М. В. Гернет // Хранение и переработка сельхозсырья. — 2011. — № 10. — С. 40-42.

5. Панасюк, А. Л. Итенсификация процесса брожения медового сусла при высокой концентрации иммобилизованных клеток дрожжей/А. Л. Панасюк, Л. И. Розина, Л. А. Пелих, И. М. Шур // Виноделие и виноградарство. — 2010. — № 1. — С. 18-19.

6. Оганесянц, Л. А. Повышение качества игристых вин на основе использования продуктов декструкции винных дрожжей/Л. А. Оганесянц [и др.] // Виноделие и виноградарство. — 2011. — № 1. — С. 28-29.

7. Панасюк, А. Л. Интенсификация процесса брожения яблочного сусла с использованием активизированной биомассы дрожжей/А. Л. Панасюк [и др.] // Виноделие и виноградарство. — 2010. — № 5. — С. 14-15.

8. Сизов, А.И. Способы регулирования образования сивушного масла в процессе спиртового брожения/А. И. Сизов, С. В. Волкова, Е. В. Клементенок, И. И. Балашевич//Ли-кероводочное производство и виноделие. -2006. - №5. - С. 5-7.

9. Сидякин, М. Э. Получение этанола из возвратных отходов хлебопекарного производства. Ч. 2. Сбраживание сусла/М. Э. Сидякин, Л. Н. Крикунова // Хранение и переработка сельхозсырья. — 2013. — №1. — С. 34-37.

10. Журба, О.С. Технологияэтанолаизцельного зерна пшеницы на основе интенсивных способов обработки сырья/О. С. Журба, В.А. Поляков, В.П. Леденев//Производство спирта и ликеро-водочныхизделий. - 2004. - №1. - С. 14-17.<®'

Разработка комплексной технологии этанола из кукурузы. Часть 2. Сбраживание сусла

Ключевые слова

дифференцированные фракции; кукуруза; сусло; технология этанола. Реферат

Рассмотрены факторы, которые могут оказывать влияние на процесс сбраживания сусла, полученного по механико-ферментативной схеме из зерна кукурузы. В исследованиях использовано зерно кукурузы, прошедшее стадию биотехнологической предобработки и выделения фракции зародыша. В качестве факторов рассмотрены норма задачи дрожжей, норма внесения микробной протеазы, норма внесения мочевины и норма внесения ферментного препарата осахаривающего действия.

Авторы

Кузьменкова Наталья Михайловна, аспирант

Московский государственный университет пищевых производств,

125080, Москва, Волоколамское шоссе, д. 11, nkuzmenkova@bk.ru,

Крикунова Людмила Николаевна, д-р техн. наук, доцент

ВНИИ пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности,

119021, Москва, ул. Россолимо, д. 7, institute@vniinapitkov.ru

The Development of Complex Technology of Ethanol from Corn. Part 2. Fermentation of Wort

Key words

differentiated fractions; corn; wort; ethanol technology. Abstract

In this paper we analyzed the impact of factors that could have an impact on the process of fermenting wort obtained by mechanical-enzymatic scheme of corn held biotechnology preprocessing stage and extract a fraction of the embryo.

Authors

Kuzmenkova Natalia Mihailovna, Post-graduate Student

Moscow State University of Food Production,

11 Volokolamskoe shosse, Moscow, 125080, Russia, nkuzmenkova@bk.ru,

Krikunova Ludmila Nikolaevna, Doctor of Technical Science, Associate Professor

All-Russian Research Institute of Brewing, Beverage and Wine Industries,

7 Rossolimo St., Moscow, 119021, Russia, institute@vniinapitkov.ru

30 ПИВО и НАПИТКИ 2 • 2014