CC BY
19
УДК 663.533 DOI: 10.24411/0235-2486-2019-10033
Разработка технологических основ переработки смеси инулин-и крахмалсодержащего сырья с использованием различных рас дрожжей
Е.м. моргунова, канд. техн. наук; Ю.с. пусовская; А.А. пушкарь, канд. техн. наук
Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по продовольствию, Республика Беларусь, г. Минск Реферат
Учитывая широкое использование зернового сырья при производстве различных пищевых продуктов, при изготовлении кормов, ресурсы данного ценного источника углеводов для спиртовой отрасли достаточно ограниченны. Поэтому поиск альтернативного нетрадиционного сырья в технологии биосинтеза этанола является актуальной задачей. В качестве такого сырья можно рассматривать клубни топинамбура, содержащие достаточное количество углеводов. В то же время, исходя из своей специфики (сезонность культивирования, плохая сохранность и др.), топинамбур следует рассматривать в качестве дополнительного сырьевого источника. Таким образом, разработка технологических основ переработки смеси инулин- и крахмалсодержащего сырья является несомненно перспективной.
Ключевые слова
брожение, дрожжи, дистиллят бражки, клубни топинамбура, крепость, микропримеси, рожь, сусло, этиловый спирт Цитирование
Моргунова Е.М., Пусовская Ю.С., Пушкарь А.А. (2019) Разработка технологических основ переработки смеси инулин- и крахмалсодержащего сырья с использованием различных рас дрожжей // Пищевая промышленность. 2019. № 4. С. 65-67.
Development of technological bases for processing a mixture of inulin- and starch-containing raw materials using various yeast races
E.M. Morgunova, Candidate of Technical Sciences; J.S. Pusovskaya; A.A. Pushkar, Candidate of Technical Sciences Scientific and Practical Center for Foodstuffs of the National Academy of Sciences of Belarus, Republic of Belarus, Minsk
Abstract
Considering the widespread use of grain raw materials in the production of various food products, in the manufacture of feed, etc., its resources for the alcohol industry are rather limited. Therefore, the search for alternative unconventional raw materials in the technology of ethanol biosynthesis is an important task. As such a raw material, Jerusalem artichoke tubers containing a sufficient amount of carbohydrates can be considered. At the same time, based on their specificity (seasonality of cultivation, poor preservation, etc.), Jerusalem artichoke should be considered as an additional source of raw materials.
Key words
ethyl alcohol, Jerusalem artichoke tubers, rye, yeast, fermentation, wort, mash distillate, strength, trace impurities Citation
Morgunova E.M., Pusovskaya Yu.S., Pushkar A.A. (2019) Development of technological bases for processing a mixture of inulin- and starch-containing raw materials using various yeast races // Food processing industry = Pisshevaya promyshlennost. 2019. № 4. P. 65-67.
Топинамбур - перспективная культура для производства этанола. Данный интерес объясняется тем, что его клубни являются хорошим источником сбраживающих сахаров: инулина, фруктозанов различной молекулярной массы, фруктозы, глюкозы и др. Учитывая сезонность производства этанола из топинамбура, целесообразно осуществлять переработку инулинсодержащего сырья совместно с зерном. К тому же клубни топинамбура плохо сохраняются, поэтому данный вид сырья может рассматриваться только как дополнительный.
цель - разработать технологические основы переработки смеси инулин-и крахмалсодержащего сырья с использованием различных рас дрожжей.
В качестве объектов исследования использовали следующее сырье и вспомога-
тельные материалы: клубни топинамбура трех сортов, выращенных в различных регионах Республики Беларусь (Десертный, Диетический и Канадский), и образец зерна ржи, спиртовые сухие дрожжи торговых марок Safspirit Malt (далее Spirit Malt) и Oenoferm C2 (далее Oenoferm C2), ферментные препараты Вискоферм, Ликвафло, Новозим 960.
Приготовление замеса из клубней топинамбура и зернового сырья, их ферментативный гидролиз с получением сусла проводили в лабораторных условиях РУП «Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по продовольствию» согласно режимам, разработанным в рамках тематики программы Союзного государства «Инновационное развитие производства картофеля и топинамбура» по заданию 2.11 [1]:
- приготовление кашки из клубней топинамбура (клубни измельчали до размера частиц не более 3 мм и смешивали с водой в соотношении 1:1,25, гидроли-зовали в течение 30 мин при температуре 55±1 °С и рН = 5,5-5,6 ед.);
- приготовление зернового замеса (зерновое сырье измельчали (степень помола зерна при проходе через сито с диаметром отверстий 1 мм составляла 94-95%) и смешивали с водой при гидромодуле 1:3,0, гидролизовали в течение 30 мин при температуре 55±1 °с и рН = 6,0±0,1 ед.; для гидролиза некрахмалистых полисахаридов использовали ферментный препарат вискоферм, крахмала - Ликвафло);
- на основании ранее проведенных исследований [2] полученные образцы кашки из клубней топинамбура и зер-
Таблица 2
состав микропримесей дистиллятов бражки из клубней топинамбура различных сортов и зерна ржи
Таблица 1
показатели зрелой бражки сусла из смешанного инулин- и крахмалсодержащего сырья при использовании двух рас дрожжей
Показатели зрелой бражки сусла из различных сортов топинамбура и ржи
Дрожжи Oenoferm C2 Дрожжи Spirit Malt
сусло из ржи и клубней топинамбура сорта Десертный сусло из ржи и клубней топинамбура сорта Диетический сусло из ржи и клубней топинамбура сорта Канадский сусло из ржи и клубней топинамбура сорта Десертный сусло из ржи и клубней топинамбура сорта Диетический сусло из ржи и клубней топинамбура сорта Канадский
pH
4,24 4,23 4,22 4,27 4,21 4,24
РВ, %
0,20 ± 0,02 0,22 ± 0,02 0,22 ± 0,02 0,28 ± 0,02 0,34 ± 0,02 0,29 ± 0,02
Крепость зрелой бражки, %об.
7,8 ± 0,1 7,9 ± 0,1 7,8 ± 0,1 8,3 ± 0,1 8,0 ± 0,1 8,2 ± 0,1
Значения показателей массовых концентраций микропримесей в образцах дистиллятов
Дрожжи Oenoferm C2 Дрожжи Spirit Malt
дистиллят бражки из ржи и топинамбура сорта Десертный дистиллят бражки из ржи и топинамбура сорта Диетический дистиллят бражки из ржи и топинамбура сорта Канадский дистиллят бражки из ржи и топинамбура сорта Десертный дистиллят бражки из ржи и топинамбура сорта Диетический дистиллят бражки из ржи и топинамбура сорта Канадский
Массовая концентрация уксусного альдегида в пересчете на безводный спирт, мг/дм3
116,10 128,92 58,07 216,36 109,79 531,24
Массовая концентрация сивушного масла: 1-пропанол, 2-пропанол, спирт изобутиловый, 1-бутанол, спирт изоамиловый в пересчете на безводный спирт, мг/дм3
5362,93 5821,31 5672,15 5654,82 5535,88 5900,53
Массовая концентрация сложных эфиров: метилацетата и этилацетата, в пересчете на безводный спирт мг/дм3
72,74 64,44 90,65 112,85 95,61 114,09
Всего микропримесей, мг/дм3
5551,77 6014,67 5820,87 5984,03 5741,28 6545,86
Объемная доля метилового спирта в пересчете на безводный спирт, %
0,056 0,056 0,060 0,058 0,056 0,061
нового замеса объединяли в соотношении 30:70 и проводили водно-тепловую и ферментативную обработку при температуре 80...83 °С в течение 3,0 ч. Данные разработанные режимы водно-тепловой и ферментативной обработки инулин-и крахмалсодержащего сырья позволяют минимизировать издержки производства этанола, обеспечив при этом накопление достаточно высокого содержания сухих и редуцирующих веществ в сусле из смешанного сырья, сохранив необходимую подвижность (текучесть) среды.
На основании полученных на предыдущих этапах положительных результатов по применению фермента инули-назы Новозим 960, обеспечивающего интенсификацию процесса брожения и положительно влияющего на выход этанола [3], при постановке бродильных проб осуществляли внесение данного препарата в количестве 0,27 ед./ г СВ топинамбура.
в соответствии со схемой эксперимента сусло охлаждали и засевали дрожжами Spirit Malt и Oenoferm C2 [4]. Динамику процесса сбраживания сусла изучали по количеству выделяющегося углекислого газа, в результате чего было отмечено, что наибольшее его количество выделилось в образцах, засеянных дрожжами
Spirit Malt, что позволяет сделать вывод о высокой бродильной энергии данной расы дрожжей. Также были проанализированы показатели технохимического контроля зрелой бражки. Результаты исследований представлены в табл. 1.
По значениям активной кислотности (рН) зрелой бражки можно говорить о микробиологической чистоте спиртового брожения. При использовании дрожжей расы Spirit Malt содержание этилового спирта в зрелой бражке достигало 8,0-8,3%об., что на 2,6-6,4% выше, чем при использовании дрожжей расы Oenoferm C2. Причем во всех образцах сусла с использованием дрожжей расы Oenoferm C2 значение данного показателя находилось приблизительно на одном уровне (7,8-7,9%), а в случае применения дрожжей расы Spirit Malt наибольшее количество этанола отмечено в образце сусла из смеси ржи и клубней топинамбура сортов Десертный и Канадский, что позволяет говорить о перспективности применения клубней топинамбура данных сортов.
В процессе сбраживания сусла из инулин- и крахмалсодержащего сырья с основными продуктами брожения также образуются и побочные: высшие спирты, эфиры, кислоты и др. От их качественного
и количественного состава зависит качество готового продукта. На их образование влияют в значительной степени сорт и качество сырья, а также особенности проведения технологического процесса водно-тепловой обработки и сбраживания, раса используемых дрожжей и др. результаты анализа содержания микропримесей в дистиллятах бражки представлены в табл. 2.
Анализ экспериментальных данных показал, что основной удельный вес приходится на сивушные масла. Изучение суммарного содержания побочных продуктов брожения (за исключением метанола) для дистиллятов бражки из зерна ржи и клубней топинамбура различных сортов показало, что переработка клубней топинамбура сорта Десертный (дрожжи Spirit Malt) обеспечивает увеличение накопления побочных продуктов брожения на 7,8 % в сравнении с использованием клубней этого же сорта, но с дрожжами Oenoferm C2. Аналогичная тенденция отмечена и при использовании клубней топинамбура сорта Канадский (увеличение на 12,4%). Использование клубней топинамбура сорта Диетический с дрожжами Spirit Malt уменьшает количество микропримесей на 4,6 % в сравнении с применением дрожжей Oenoferm C2.
Концентрация метанола во всех образцах находится приблизительно на одном уровне - 0,056-0,061%об., что в целом согласуется с повышенным содержанием пектиновых веществ в клубнях топинамбура.
Таким образом, на основании комплекса проведенных экспериментальных исследований установлено, что:
- для повышения рентабельности и технологичности этанольного производства переработка клубней топинамбура сортов Десертный и Канадский в смеси с зерновым сырьем является наиболее перспективной;
- использование дрожжей Spirit Malt обеспечивает наибольшее накопление этанола, т. к. данная раса способна наиболее глубоко потреблять углеводы из смешанного сырья, направленно синтезируя конечный продукт - этанол;
- сорт клубней топинамбура, а также используемая раса дрожжей в значительной степени влияют на массовую концентрацию микропримесей в дистилляте: при этом в разрезе изучаемых сортов и рас дрожжей общее содержание микропримесей находилось в интервале от 5551,77 до 6545,86 мг/дм3, а объемная доля метанола - в диапазоне 0,0560,061%.
ЛИТЕРАТУРА
1. Разработать технологию и технологическое оборудование безотходной переработки топинамбура на оксигенаты (биоэтанола, бу-танола) и сухие корма: отчет о НИР (заключ.) / Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по продовольствию (рук. темы З.В. Ловкис). - Минск, 2016. -235 с. - № ГР 20143323.
2. Пусовская, Ю.С. Совместное использование клубней топинамбура и зерна для получения биоэтанола/Ю.С. Пусовская, Е.М. Моргунова, А.А. Пушкарь // Инновационные технологии в пищевой промышленности: материалы XV Международной научно-практической конференции, 5-6 октября 2016. - С. 43-45.
3. Пусовская, Ю.С. Перспективы применения инулиназы в технологии биосинтеза этанола при переработке клубней топинамбура / Ю.С. Пусовская, Е.М. Моргунова, А.А. Пушкарь. // Пищевая промышленность: наука и технологии. - 2017. - № 3 (37). - С. 44-48.
4. Пусовская, Ю.С. Изучение процесса сбраживания сусла из инулин- и крахмал-содержащего сырья при использовании различных рас дрожжей / Ю.С. Пусовская, Е.М. Моргунова, А.А. Пушкарь // Вестник МГУП. - 2019. - № 1 - С. 79-85.
REFERENCES
1. Razrabotat' tehnoLogiju i tehnoLogiches-koe oborudovanie bezothodnoj pererabotki topinambura na oksigenaty (biojetanoLa, bu-tanoLa) i suhie korma: otchet o NIR (zakLjuch.) / Nauchno-prakticheskij centr NacionaL'noj akademii nauk BeLarusi po prodovoL'stviju (ruk. temy Z.V. Lovkis). - Minsk, 2016. - 235 s. -№ GR 20143323.
2. Pusovskaja, Ju.S. Sovmestnoe ispoL'zova-nie kLubnej topinambura i zerna dLja poLu-chenija biojetanoLa/ Ju.S. Pusovskaja, E.M. Morgunova, A.A. Pushkar' // Innovacion-nye tehnoLogii v pishhevoj promyshLennosti: materiaLy XV Mezhdunarodnoj nauchno-prakti-cheskoj konferencii, 5-6 oktjabrja 2016. -S. 43-45.
3. Pusovskaja, Ju.S. Perspektivy primene-nija inuLinazy v tehnoLogii biosinteza jetano-La pri pererabotke kLubnej topinambura / Ju.S. Pusovskaja, E.M. Morgunova, A. A. Pushkar'. // Pishhevaja promyshLennost': nauka i tehno-Logii. - 2017. - № 3 (37). - S. 44-48.
4. Pusovskaja, Ju.S. Izuchenie processa sbrazhivanija susLa iz inuLin- i krahmaLso-derzhashhego syr'ja pri ispoL'zovanii razLich-nyh ras drozhzhej / Ju. S. Pusovskaja, E.M. Morgunova, A.A. Pushkar' // Vestnik MGUP. - 2019. - № 1 - S. 79-85.
Авторы
Моргунова Елена Михайловна, канд. техн. наук, Пусовская Юлия Сергеевна,
Пушкарь Александр Александрович, канд. техн. наук Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по продовольствию,
220037, Республика Беларусь, г. Минск, ул. Козлова, д. 29
УДК 637.5.03
Authors
Morgunova Elena Mihaylovna, Candidate of Technical Sciences, Pusovskaya Yulia Sergeevna,
Pushkar Alexander Alexandrovich, Candidate of Technical Sciences Scientific and PracticaL Center for Foodstuffs of the NationaL Academy of Sciences of BeLarus,
29, KozLov st., Minsk, RepubLic of BeLarus, 220037
DOI: 10.24411/0235-2486-2019-10034
Использование биотехнологической обработки коллагенсодержащего сырья для получения белковых гидролизатов
с.А. морозова; в.я. пономарев, канд. техн. наук; Э.Ш. Юнусов, канд. биол. наук; г.о. Ежкова, д-р биол. наук, профессор Казанский национальный исследовательский технологический университет
Реферат
В работе рассмотрена возможность использования биотехнологической трансформации вторичных ресурсов мясоперерабатывающей отрасли с целью получения белковых гидролизатов. Выявлено, что использование предварительной ферментации в сочетании с перекисно-щелочной и кислотной обработкой позволяют получить продукт, имеющий высокий технологический потенциал для применения в мясной промышленности.
Ключевые слова
коллаген, мясное сырье, ферментативная обработка Цитирование
Морозова С.А., Пономарев В.Я., Юнусов Э.Ш., Ежкова Г.О. (2019) Использование биотехнологической обработки коллагенсодержащего сырья для получения белковых гидролизатов // Пищевая промышленность. 2019. № 4. С. 67-69.
The use of biotechnological processing of collagen-containing raw materials for the production of protein hydrolysates
S.A. Morozova; V.Ya. Ponomarev, Candidate of Technical Sciences, E.Sh. Yunusov, Candidate of Biological Sciences; G.O. Yezhkova, Doctor of Biological Sciences, Professor Kazan National Research Technological University
