Оптимизация водно-тепловой обработки ячменного замеса в производстве этанола
Автор: Агафонов Г.В., Ковалева Т.С., Яковлев А.Н., Муравьев А.С., Яковлева С.Ф.
Журнал: Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий @vestnik-vsuet
Рубрика: Пищевая биотехнология
Статья в выпуске: 3 (85), 2020 года.
Бесплатный доступ
Ячмень является проблемным сырьем для переработки в этанол. Это связано с его химическим составом. Высокое содержание ?-глюканов и пентозанов повышает вязкость массы и потери перевариваемых углеводов на стадии водно-тепловой обработки. Ферменты, используемые для предварительной обработки зерна перед ферментацией, традиционно являются ?-амилазами и глюкоамилазами. Цель работы - определить оптимальное соотношение ферментов, вносимых в различные периоды водно-тепловой обработки. Объектом исследования являлся ячмень: крахмал 52, белок 11,5, гемицеллюлозы 5,1, ?-глюкан 3,9, влажность 14,0. Применяли ферментные препараты Alphaferm 3500L (0,5-1,0 АС/г крахмала), ViscoStar 150L (3700 ед. КС/см3; 140 ед.?-ГкС/см3; 1900 ед. КМЦ/см3.), Prolive BS Liquid (600-750 ед. ПС/см?). Исследована динамика изменения вязкости в процессе водно-тепловой обработки. Установлено, что на массовую долю сухих веществ в фильтрате ячменного замеса наибольшее влияние оказывает дозировка ферментного препарата Alphaferm 3500L, меньшее и близкое по значению влияние - дозировка других ферментных препаратов и продолжительность эксперимента. Показано, что применение мультиферментного комплекса снижает вязкость на 82% по сравнению с контролем. Для определения оптимального режима водно-тепловой обработки был использован метод неопределенных множителей Лагранжа. Установлено, что максимальное накопление сухих веществ в смеси составляет 16,4% и достигается через 2,5 часа при следующих дозах ферментных препаратов: Alphaferm 3500 L - 0,6 ед. АС/г крахмала; ViscoStar 150L - 0,025 ед. ГкС/г крахмала; Prolyve BS Liquide 0,25 ед. ПС/г крахмала.
Ячмень, вязкость, оптимизация, этанол, водно-тепловая обработка
Короткий адрес: https://sciup.org/140250957
IDR: 140250957 | DOI: 10.20914/2310-1202-2020-3-131-138
Список литературы Оптимизация водно-тепловой обработки ячменного замеса в производстве этанола
- Food and Agriculture Organisation of the United Nations (FAO). URL: http://www.fao.org/faostat/en/#data/QC
- Kim S., Dale B. E. Global potential bioethanol production from wasted crops and crop residues // Biomass Bioenerg. 2004. V. 26. P. 361-375.
- Наумкин Д. В., Сидоренко В. С. Определение химического состава биомассы у сортов ярового ячменя // Фундаментальные основы управления продукционным процессом для повышения экономической и энергетической эффективности АПК. 2019. С. 83-85.
- Weiss W.P., Erikson D.O., Erikson M., Fisher G.R. Barley distillers grains as a protein supplement for dairy cows // J. Dairy Sci. 1989. V. 72. P. 980-987.
- Otles S., Cagindi O. Cereal-based functional foods and nutraceuticals // Acta Sci. Pol. Technol. Aliment. 2006. V. 5. P. 107-112.
- Georg-Kraemer J.E., Mundstock E.C., Cavalli-Molina S. Developmental expression of amylases during barley malting // J. Cereal Sci. 2001. V. 33. P. 279-288.
- Thomas K.C., Ingledew W.M. Relationship of low lysine and high arginine concentrations to efficient ethanolic fermentation of wheat mash // Can. J. Microbiol. 1992. V. 38. P. 626-634.
- Park J.T., Rollings J.E. Effects of substrate branching characteristics on kinetics of enzymatic depolymerization of mixed linear and branch polysaccharides. I. Amylose/amylopectin-amylolysis // Biotechnol. Bioeng. 1994. V. 44. P. 792-800.
- Wang P., Singh V., Xue H., Johnston D.B. et al. Comparison of raw starch hydrolyzing enzyme with conventional liquefaction and saccharification enzymes in dry-grind corn processing // Cereal Chem. 2007. V. 84. P. 10-14.
- Яковлев А.Н. и др. Применение мультиэнзимного комплекса при получении этилового спирта из проблемного сырья // Вестник ВГУИТ. 2012. № 3. С. 148-152.
- Яковлев А.Н. и др. Влияние мультиэнзимной композиции на процесс брожения ржаного сусла // Производство спирта и ликероводочных изделий. 2013. № 3. С. 26-28.
- Толгурова А.А., Хоконова М.Б. Научно-технологические аспекты ресурсосберегающей технологии в спиртовом производстве // Сельскохозяйственное землепользование и продовольственная безопасность. 2018. С. 170-174.
- Зуева Н.В. и др. Выбор ферментных препаратов и температурно-временных режимов водно-тепловой и ферментативной обработки при разработке комплексной технологии переработки зернового сырья // Вестник ВГУИТ. 2019. Т. 81. №. 1 (79).
- Полонский В.И. и др. Оценка содержания антиоксидантов в зерне ячменя и овса на основе его физических показателей // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. 2016. № 8.
- Jeon H. et al. Improvement of the Bioethanol Productivity from Debranned Barley // Transactions of the Korean hydrogen and new energy society. 2018. V. 29. №. 6. P. 648-653.
