Т.І. Лисак, науковий співробітник, аспірант

С.Т. Олійнічук, професор, доктор технічних наук, старший науковий співробітник

Ю.О. Батог, науковий співробітник, аспірант

О.О. Коваль, провідний інженер, аспірант, Лабораторія біоресурсів та переробки рослинної сировини Інститут продовольчих ресурсів НААН України

При використанні у спиртовому виробництві зернової сировини за діючими технологіями не використовуються не крохмальні полісахариди, зокрема целюлоза та геміцелюлози, гідроліз яких може бути суттєвим резервом підвищення виходу спирту. Для підвищення ступеня біоконверсії всіх складових частин зерна потрібно створювати мультиензимні композиції препаратів цільового призначення.

Складність рішення полягає в тому, що ферментні препарати амілолітичного комплексу, протеолітичної та целюлолітичної дії мають різні оптимуми температури і активної кислотності, тому їх вносять окремо на різних стадіях технологічного процесу. Технологічні параметри гідролізу крохмалю є неприйнятними для дії целюлітичних ферментів за температурою, рН і тривалістю фермент-субстратної дії [5]. Тому глибина деполімеризації полісахаридів некрохмальної природи в умовах діючої технології є невелика, оскільки за наявності у реакційній суміші глюкози і мальтози утворюються непродуктивні фермент-субстратні комплекси, ефективність гідролізу зменшується, як за рахунок конкурентного, так і прямого інгібування целюлазної активності. Крім того, температурні режими і величина активної кислотності реакційного середовища в процесі гідролізу крохмалю не співпадають з оптимальними їх значеннями для активності целюлаз.

Найбільш вигідним може бути процес, в якому розділяються проміжні продукти гідролізу з подальшим їх оцукрюванням строго специфічними ферментними системами. Але такий процес не технологічний, його майже неможливо реалізувати у виробничих умовах. Найбільш технологічним є двостадійний процес, в якому гідроліз і оцукрення крохмалю здійснюється за діючою технологією, а негідролізовану фракцію целюлозного субстрату після перегонки спирту направляють на оцукрювання целюлолітичними ферментами.

Метою досліджень було дослідити вплив різних параметрів обробки післяспиртвої барди на якість зброджування сусла та розробити ефективний технологічний прийом утилізації барди, спрямований на максимальне використання не крохмальних складових зернової сировини.

б’єктами досліджень були ферментні препарати амілолітичної дії «АМІЛЕКС 4Т» та «ДІАЗИМ ССФ» та протеолітичної дії «АЛЬФАЛАЗА АФП» фірми «ДАНІСКО»; целюлолітичний ФП «Cellic CTec 2» фірми «Novozymes»; технологія термоферментативної обробки та зброджування сусла із крохмалевмісної сировини.

В роботі використовувались загальноприйняті в спиртовій промисловості методи досліджень [1]. Вміст крохмалю в сировині визначали хімічним методом за методом Еверса, вміст вологи – вологоміром РМ 600 (Японія), ступінь подрібнення – шляхом просіювання помелу зерна через сито з діаметром отворів 1 мм. Технологічний режим отримання спиртової бражки здійснювали методом біологічної проби. Для приготування середовища для культивування дріжджів і бродіння використовували кукурудзу, зерно якої подрібнювали на лабораторному млині до розміру частинок менше 1 мм; помел змішували з водою до однорідної маси. В приготовану масу вносили термостабільну α- амілазу з розрахунку 1-2 одиниці активності на 1 г крохмалю, нагрівали до температури 85-90 оС і здійснювали розчинення крохмалю впродовж 3 годин. Декстринізовану масу охолоджували до температури 55–57 оС, додавали глюкоамілазу (6 одиниць активності на 1 г крохмалю) і оцукрювали впродовж 1 години. Оцукрене сусло засівали чистою культурою дріжджів і зброджували за температури 30-32 оС. Кількість виділеного двоокису вуглецю визначали ваговим методом, загальну кислотність – титруванням, величину рН – потенціометрично [2]. Вміст незброджених вуглеводів та нерозчиненого крохмалю у напівпродуктах та дозрілій бражці визначали фотоколориметричним методом з антроновим реактивом, вміст етилового спирту – скляним спиртоміром [2], вміст сухих речовин – ареометрично [3]. Статистичну обробку результатів 3 серій дослідів проводили шляхом розрахунку середніх арифметичних величин із 5 вимірювань, їх середньоквадратичних відхилень і похибок. Для визначення вірогідних відмінностей між середніми величинами використовували критерій Ст’юдента. Розбіжності вважали статистично вірогідними за р<0,05 [4].

Результати досліджень та їх обговорення. Проведені нами досліди дали змогу розробити спосіб гідролізу некрохмальних полісахаридів зерна, який включає такі технологічні стадії: підлуження барди, охолодження, керування, ферментативний гідроліз і фільтрування.

Необхідність стадій підлуження і охолодження барди обумовлена створенням оптимальних параметрів для ферментів целюлолітичної дії. Дані, що характеризують показники бражки в залежності від кислотності фільтрату барди при його використанні на стадії приготування замісу замість води наведено в табл. 1.

З наведених даних видно, що підлуження фільтрату барди позитивно впливає на перебіг зброджування сусла підвищеної концентрації. Вміст нерозчиненого крохмалю в бражці зменшується з 0,19 до 0,01 г/100 см3, що свідчить про оптимальні умови рН середовища для дії ферментів амілазного комплексу на стадії розчинення крохмалю. Вміст загального незбродженого цукру в бражці дещо зростає від 0,81 до 0,95 г/100 см3 при заміні води фільтратом на 75 і 100%, відповідно проти 0,75 г/100 см3 при приготуванні замісу на чистій воді. Але, враховуючи, що з фільтратом барди вноситься загального цукру 0,35 - 0,75 г/100 см3, то кількість незбродженого цукру на таку величину зменшується. Тобто внесений цукор з фільтратом барди повністю зброджується, що підтверджується збільшенням вмісту спирту з 13,4 до 13,85 %об., кількість якого корелює з вмістом приготування замісу замість води наведено в табл. 1.

Більше інформації читайте в журналі «Цукор України» №6-7 (114-115)/2015

Про журнал

Передплата

Авторам

Рекламодавцям

Архів