Использование сахарного сорго в производстве спирта
Автор: Аскарбеков Э.Б., Байгазиева Г.И.
Журнал: Вестник Алматинского технологического университета @vestnik-atu
Рубрика: Техника и технологии
Статья в выпуске: 4 (109), 2015 года.
Бесплатный доступ
В статье рассмотрены результаты использования сахарного сорго в производстве спирта. Актуальность использования сладких сиропов сорго заключается в том, что в соке сахарного сорго, кроме сахарозы содержатся в значительной степени глюкоза и раство-римый крахмал, который препятствует кристаллизации. Поэтому из сока сорго вырабаты-вают не кристаллический сухой сахар, а сорговый мед и патоку, обладающие питательной ценностью, в связи с повышенным содержанием глюкозы. Цель данного исследования - полу-чение спирта из соргового сиропа. Хорошие органолептические свойства, отсутствие метанола, умеренное содержание высших спиртов в сорговом дистилляте позволяют рекомендовать его для получения этанола по разработанной технологии.
Сорго, сорговый сок, патока, высшие спирты, дистиллят
Короткий адрес: https://sciup.org/140204827
IDR: 140204827
Текст научной статьи Использование сахарного сорго в производстве спирта
В наше время общество обеспокоено состоянием пищевой промышленности: не хватает продуктов из натурального сырья, а имеющаяся продукция не соответствует требованиям по количеству минеральных веществ и витаминов. Чтобы дополнить свой рацион необходимыми организму элементами, люди употребляют химические добавки и витамины [1]. Сахар из сорго, в отличие от свекольного, является диетическим продуктом, который можно употреблять больным сахарным диабетом (содержит фруктозу). В состав сладких сорговых сиропов входят легкоусвояемые микроэлементы и витамины, которых нет в сахаре свеклы и тростника. Эти факторы делают сахар из сорго уникальным и напоминают по своему действию на организм человека биологически активные добавки или мед. Кроме того, при выращивании сорго используется в 3-4 раза меньше пестицидов, чем при выращивании сахарной свеклы. Экономическим рычагом внедрения в производство сорговых сиропов является тот факт, что себестоимость сахара из сорго почти в два раза ниже. Сорго - хорошая альтернатива ввозимому тростниковому сахару. Расчеты показывают, что выведенные сорта сахарного сорго могут обеспечить производство 2,5-2,8 т сахара с гектара на неорошаемых землях и до 4,0-4,5 т/га в условиях орошения [2].
Сахарное сорго служит сырьем для производства сиропа, патоки, спирта, лимонной кислоты и ряда других продуктов. Сахарное сорго богато по составу, содержит сахарозу, фруктозу, глюкозу, Са, Р, Мg, К, Na, Cu, Zn, Со, Mn, Fe, S, протеин, все незаменимые аминокислоты, витамины B1, B2, PP, E и С. [3].
Сахарозо-глюкозо-фруктозный сироп, содержащийся в стеблях сорго, может быть рекомендован для диетического питания, для усиленного питания больных и спортсме-нам[4].
Сорговый сироп может быть использован при производстве безалкогольных напитков в качестве источника сахара и натурального красителя и может при производстве хлебобулочных изделий заменить до 100 % рецептурных сахаров [5].
Также, из соргового сиропа можно получить этиловый спирт.
Объекты и методы исследований
Для выполнения работ использовались сироп из казахстанских сортов сорго и расы спиртовых дрожжей.
Анализ качественных показателей соргового сока проводился с использованием общепринятых методик анализа качественных показателей сахаросодержащих соков.
Сок из стеблей сорго получили методом прессования.
Определение содержания общего сахара в сорговых соках проводили на ручном рефрактометре марки ATAGO (производства Япония).
-
• ГОСТ Р 51652-2000 Спирт этиловый ректификованный из пищевого сырья. Технические условия
-
• ГОСТ Р 52968-2008 Спирт этиловый ректификованный из пищевого сырья. Метод определения массовой концентрации сухого остатка
-
• ГОСТ Р 52473-2005 Спирт этиловый из пищевого сырья. Правила приемки и методы анализа.
Результаты и их обсуждение
Для получения сока из стеблей сорго сахарные растения (надземная часть) были убраны в молочно-восковую спелость зерна. После освобождения стеблей главного и боковых побегов от листьев взвешивали и нарезали на отдельные куски, из которых тут же выдавливали сок под прессом с вальцовыми валиками. Полученный сок отфильтровали и упаривали на медленном огне электроплитки до состояния 75%-ной плотности.
Ферментация сиропа и получение этилового спирта
На выход и качество этилового спирта влияет много факторов: концентрация сахара, кислотность и рН сусла, температура брожения, раса применяемых дрожжей. Для получения этилового спирта из полученного сиропа готовили сбраживаемый субстрат плотностью 23-24% с рН 5,0. Брожение проводили в термостате при 29-30оС сухими дрожжами ( Saccharomyces cerevisiae ) фирмы Fermentis «Ethanol Red».
Fermentis Этанол RED является специально отобранным штаммом, который был разработан для промышленного производства этанола. Он обладает высокими толерантными свойствами, выдерживает более высокие концентрации алкоголя и поддерживает высокую жизнеспособность клеток особенно во время начала брожения.
Отобранный штамм способен вырабатывать максимальный выход спирта в широких условиях диапазона ферментации. Особенно он хорошо подходит для сахарного субстрата (сладкого сока, патоки).
В данном эксперименте использовали два варианта количества задаваемых дрожжей. В сорговое сахарное сусло объемом 500 мл добавляли 10 и 15 г сухих дрожжей.
Процесс брожения составлял 66-68 часов. Полученную зрелую бражку подвергали перегонке на перегонном аппарате для спиртосодержащих жидкостей.
Результаты проведенных экспериментов показали, что максимальный выход этилового спирта образовался при добавлении сухих дрожжей в количестве 15г.
После трехкратной отгонки бражки основные примеси, сопутствующие этиловому спирту, были исследованы в лаборатории ТОО «Центра испытаний качества продукции» на газожидкостном хроматографе АТУ.
В результате были получены следующее данные:
-
- крепость этилового спирта -85,53%;
-
- массовая концентрация альдегидов – 9,0 мг/см3;
-
- массовая концентрация метилового спирта – 0,003%;
-
- массовая концентрация средних эфиров – 10,0мг/100 см3;
-
- массовая концентрация высших спиртов – 8,3 мг/100 см3.
По результатам можно сделать следующее заключение: так как в сусле большая кон- центрация сахаров, больше всего из примесей присутствуют сложные эфиры, альдегиды и высшие спирты.
Низкое количество метанола свидетельствует о том, что сорговое сусло не содержит пектиновых веществ, имеющих метоксильные группы.
Средняя фракция соргового спирта, также как и сорговый материал, отличалась низким содержанием метанола. Повышенное значение суммы эфиров обусловлено высоким содержанием этилацетата, являющегося определяющим компонентом. Вероятно, это можно объяснить интенсивно протекающими процессами этерификации во время перегонки. Максимальное его количество было зафиксировано в головных фракциях, которое по мере перегонки имело тенденцию к снижению. Также из приведённых данных отмечено значительное повышение концентрации высших спиртов.
Органолептический анализ показал, что сорговый спирт особых отличий от зерновых спиртов не имел [6].
Заключение
Таким образом, доказана возможность получения этилового спирта из сиропа сорго путем сбраживания по схеме: биомасса стеблей сорго – сок – сироп – этиловый спирт. Определена оптимальная плотность 23-24% и рН 5,0 сбраживаемого субстрата. Подобран штамм дрожжей Fermentis Этанол RED.
Хорошие органолептические свойства, отсутствие метанола, умеренное содержание высших спиртов в сорговом дистилляте позволяют рекомендовать его для получения этилового спирта.
Список литературы Использование сахарного сорго в производстве спирта
- Исаков Я.И. Возможности сахарного сорго,//Сельское хозяйство России.-1992.-№5.-С.46-48.
- Клейменова А.Ю. Сорго -перспективная кормовая культура в засушливых районах/Актуальность проблемы инновационного развития агропромышленного комплекса: материалы IV всероссийской научной конф. студентов и молодых ученых. -Астрахань, 2009. -С. 199-200.
- Личко Н.М. Технология переработки растениеводческой продукции -М.: Колос, 2008.-583 с.
- Голубева Г.С. Достижения в технологии возделывания сорго. -М.:Колос,1983. -41 с.
- Иванов И.И., Ишин А.Г. Производство сорго в США//Кукуруза.-1981. -№ 6.-С. 29-30.
- Бескровный В.И. Сроки посева и уборки сахарного сорго/Сб. научн. тр. ВНИИсорго.-Зерноград, 1990.-С.15-17.