CC BY
71
Оригинальная статья/Original article_
УДК 577.15:663.45 ~ DOI: http://doi.org/10.20914/2310-1202-2017-2-191-197_
Влияние ферментных препаратов на основные показатели продуктов при разработке технологии переработки _концентрированного сусла на этанол_
Наталья В. Зуева 1 [email protected] Геннадий В. Агафонов 1 [email protected] Маргарита В. Корчагина 1 [email protected] _Александр Н. Долгов 1 [email protected]_
1 Воронежский государственный университет инженерных технологий, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия Реферат. Среди приоритетных направлений развития спиртовой отрасли на первое место в настоящее время выдвигаются разработки, посвященные созданию энерго- и ресурсосберегающих технологий получения этанола из зерна. Для получения и сбраживания осахаренного зернового сусла необходимо крахмал и другие компоненты сырья перевести в растворённое состояние. Выбор режимов и технологических параметров получения осахаренного сусла при разработке новых технологий получения этанола базируется на экономических и аппаратурно-технологических аспектах производства и во многом определяется свойствами перерабатываемого сырья. В связи с этим, необходимость в разработке новых технологий, учитывающих состав белковых веществ и некрахмальных соединении различных видов зернового сырья, с целью повышения эффективности биоконверсии всех составных частей зерна, позволяющих не только интенсифицировать процесс спиртового брожения и увеличить выход спирта, но и получать дополнительно кормовые белковые продукты является своевременной и актуальной. С целью получения высококонцентрированного сусла из водно-мучнистой суспензии пшеницы были проведены исследования влияния ферментных препаратов, содержащих ксиланазу, Р-глюканазу и целлюлазу, а также разжижающего, осахаривающего и протеолитического действия на характеристики и вязкость сусла. Применение в качестве разжижающего препарата Термоферм 3500 L позволяет получить сусло с максимальной концентрацией сухих веществ, сбраживаемых углеводов и восстанавливающих сахаров. При этом показатель видимой доброкачественности сусла при использовании Термоферм 3500 L составил 85,8%. Изучена зависимость текучести крахмального сусла от продолжительности гидродинамической и ферментативной обработки на стадии механико-ферментативной обработки. В результате изучения реологических характеристик во время получения крахмального сусла можно был предложен эффективный, простой технологический прием для снижения вязкости сред, а именно, повышение температуры воды при замесе с 50 до 70 °С.
ключевые^лова^фрмениныиирипаЕииыииициниЕириии™
Influence of enzyme preparations on the main product indexes in the development of technology for processing concentrated _wort into ethanol_
Natal'ja V. Zueva 1 [email protected] Gennadij V. Agafonov 1 [email protected] Margarita V. Korchagina 1 [email protected] _Aleksandr N. Dolgov 1 [email protected]_
1 Voronezh state university of engineering technologies, Revolution Av., 19 Voronezh, 394036, Russia_
Summary. Among the priority directions of the alcohol-production industry, the development of energy- and resource-saving technologies for ethanol production from grain is currently in the forefront. To obtain and ferment sugared grain wort, starch and other components of the raw material must be transferred into a dissolved state. The choice of modes and technological parameters for obtaining sugared wort during the development of new technologies for ethanol production is based on economic and instrumental-technological aspects of production and is largely determined by the properties of the processed raw materials. In this regard, the necessity of developing new technologies taking into account the composition of protein substances and non-starch compositions of grain raw materials various types, with the purpose of increasing the efficiency of bioconversion of all grain constituents, which not only intensifies the process of alcohol fermentation and increase the yield of alcohol, but gives additional feed protein products is timely and relevant. To obtain a highly concentrated wort from an aqueous-powdery wheat suspension, we conducted studies of the effect of enzyme preparations containing xylanase, P-glucanase and cellulase, as well as the thinning, saccharifying and proteolytic effects on wort characteristics and viscosity. Application of Thermoferm 3500 L as a thinning preparation allows to obtain wort with the maximum concentration of solids, fermented carbohydrates and reducing sugars. At the same time, the indicator of apparent good quality of the wort when using Thermoferm 3500 L was 85.8%. The dependence of the flowability of starch wort on the duration of hydrodynamic and enzymatic treatment at the stage of mechanical-enzymatic treatment was studied. As a result of the study of rheological characteristics during the preparation of starch wort, an effective, simple technological method for reducing the viscosity of media, which consisted in raising the temperature of water during batching from 50 to 70 ° C, was proposed Keywords: enzyme preparations, Termoferm 3500L, concentrated wort, ethanol, energy-saving technology
Для цитирования Зуева Н.В., Агафонов Г.В., Корчагина М.В., Долгов А.Н. Влияние ферментных препаратов на основные показатели продуктов при разработке технологии переработки концентрированного сусла на этанол // Вестник ВГУИТ. 2017. Т. 79. № 2. С. 191-197. ао1:10.20914/2310-1202-2017-2-191-197
For citation
Zueva N.V., Agafonov G.V., Korchagina M.V., Dolgov A.N. Influence of enzyme preparations on the main product indexes in the development of technology for processing concentrated wort into ethanol. Vestnik VGUIT [Proceedings of VSUET]. 2017. vol. 79. no. 2. pp. 191-197. (in Russian). doi:10.20914/2310-1202-2017-2-191-197
191
БД Agris
<Ветшк&ТУИТ/Фгоиг£^ о/Т. 79, № 2, 2017.
Введение
Одним из способов интенсификации процессов водно-тепловой обработки, осахари-вания и сбраживания сусла является повышение концентрации сухих веществ в сусле. Повышение сухих веществ в сусле на 1,5-2%, может привести к увеличению производительности бродильного отделения на 10-15% без дополнительных капитальных затрат. Значительно уменьшить расход электроэнергии позволит снижение гидромодуля замеса, (на нагрев 1 кг зерна необходима лишь третья часть энергии, требуемой на нагрев 1 кг воды), что интенсифицирует спиртовое производство [1].
В спиртовой отрасли существуют приоритетные направления развития. Среди них: инновационные разработки по созданию энерго- и ресурсосберегающих технологий получения этанола из зерна. Для получения и сбраживания осахаренного зернового сусла необходимо основные нутриенты сырья перевести в растворённое состояние, и сделать их более доступными для действия ферментов. При разработке новых технологий производства этанола выбор режимов и технологических параметров получения осахаренного сусла базируется на аппаратурно-технологических и экономических аспектах. Немаловажную роль играют и свойства перерабатываемого сырья [2, 3, 8-10].
Однако при переходе на переработку сред повышенной концентрации наблюдается проблема повышенной вязкости замесов, что препятствует протеканию гидролиза крахмала и других биополимеров сырья, а также проведению последующих технологических операций: осахаривания, перекачивания, брожения.
От подвижности замеса зависит расход электроэнергии, возможность использования вторичного пара при подваривании и т. д. [4, 5].
Решение указанных проблем возможно при рациональном использовании комплексных ферментных препаратов с оптимальным составом ферментов для каждого вида сырья. Для гидролиза целлюлозы, гемицеллюлоз, У-глюкана, входящих в состав матрикса клеточных стенок, снижения потерь крахмала и деструкции некрахмальных полисахаридов, а также снижения вязкости в пищевой промышленности используют ферментные препараты целлюло-литического действия.
Снижение вязкости приводит к положительным эффектам в усовершенствовании технологии. Так, улучшаются условия проведения ферментативных реакций гидролиза водно-тепловой обработки замеса осахаривания, сокращается продолжительность брожения в результате влияния менее вязкой среды на физиологию дрожжей.
С целью получения высококонцентрированного сусла из водно-мучнистой суспензии пшеницы были проведены исследования влияния ферментных препаратов, содержащих ксиланазу, У-глюканазу и целлюлазу, а также разжижающего, осахаривающего и протеолитического действия на характеристики и вязкость сусла.
Ферментные препараты с целлюлазной активностью действуют на нерастворимые высокомолекулярные пентозаны, которые есть в пшеничном тесте, повышают долю низкомолекулярных пентозанов, при этом образуется более прочный клейковинный каркас. Доля связанной влаги в тесте увеличивается при внесении препаратов с гемицеллюлазной активностью. Увеличивается водопоглотительная способность полуфабрикатов и улучшаются структурно-механические свойства теста [6].
Материалы и методы
В качестве ферментных препаратов, разрушающих некрахмалистые полисахариды были выбраны: Висколаза 150 Ь (продуцентом является Тпекоёегта longibrachitum). Этот ферментный препарат содержит: уУ-глюканазная активность - 460 ед./см3, ксиланазная активность -6400 ед./см3, и целлюлазная активность -1600 ед./см3. А также ферментный препарат Целлюкласт 1,5 Ь. с уУ-глюканазной активностью -3000 ед./см3, ксиланазной активностью - 728 ед./см3, и целлюлазной активностью - 1400 ед./см3.
На первом этапе работы основной задачей являлся выбор целлюлолитических ферментных препаратов и их оптимальных дозировок с целью деструкции некрахмальных полисахаридов и снижения вязкости как водно-мучнистой суспензии пшеницы, так и вязкости сусла с концентрацией сухих веществ 20-24% (концентрированного сусла).
Водно-мучнистую суспензию пшеницы получали следующим образом: очищенную от примесей пшеницу, размалывали на вальцовых станках в два этапа. Затем осуществляли 3-позиционный рассев, при этом отделяли часть отрубей, а полученную муку направляли в тестомеситель. Требования к помолу: проход через сита диаметром 0,16 мм - не менее 85%, 0,25 мм - 100%. В тестомеситель вносили муку и теплую воду, а также целлюлолитические ферментные препараты при оптимальных по литературным данных условиях их действия (Т = 50 °С, рН 4,5-5,0). рН регулировали с использованием ацетатного буферного раствора. После чего в обработанной ферментными препаратами водно-мучнистой суспензии пшеницы определяли содержание крахмала, целлюлозы, растворимых углеводов, редуцирующих веществ [5]. Полученные данные представлены в таблицах 1, 2.
Таблица 1.
Влияние дозировки ферментного препарата Висколаза 150 L на содержание некоторых компонентов
водно-мучнистой суспензии
Table 1.
Effect of the dosage of the enzymatic preparation Viscollase 150 L on the content of some components
of the water-powdery suspension
Содержание исследуемых компонентов | Content of test components Дозировка Висколазы 150 L, % к ма The dosage of Viscose 150 L, % to the wei юсе зерна ght of the grain
0,005 0,01 0,02 0,03 Контроль
Крахмал, % | Starch, % 61,09 60,97 59,7 58,7 62
Целлюлоза, % | Cellulose, % 1,87 1,91 1,75 1,62 2,13
Редуцирующие вещества, г/100 см3 | Reducing substances, g/100 cm3 7,73 7,95 8,28 8,96 7
Растворимые углеводы, г/100 см3 | Soluble carbohydrates, g/100 cm3 9,6 11,3 11,43 11,51 7,06
Вязкость, Па-с | Viscosity, Pa-s 124 88 81 74 145
Таблица 2.
Влияние дозировки ферментного препарата Целлюкласт 1,5 на состав водно-мучнистой суспензии
Table 2.
Effect of the dosage of the enzyme preparation Celluclust 1.5 on the composition of an aqueous-powdery suspension
Содержание исследуемых компонентов | Content of test components Дозировка Целлюкласт 1,5, % к массе зерна Cellulast 1.5,% to weight of grain
0,005 0,01 0,02 0,03 Контроль
Крахмал, % | Starch, % 61,95 61,67 61,53 61,45 62
Целлюлоза, % | Cellulose, % 2 1,99 1,84 1,78 2,13
Редуцирующие вещества, г/100 см3 | Reducing substances, g/100 cm3 9,2 10,9 11,03 11,12 8,9
Растворимые углеводы, г/100 см3 | Soluble carbohydrates, g/100 cm3 7,45 7,56 7,95 8,18 7
Вязкость, Па-с | Viscosity, Pa-s 137 96 88 78 145
Результаты и обсуждение
Установлено, что ферментные препараты целлюлолитического действия оказали на углеводный комплекс зерна пшеницы неоднозначное влияние. По сравнению с контрольным вариантом под действием Висколазы 150 Ь в дозе 0,005-0,3% к массе зерна количество редуцирующих сахаров увеличилось на 13-26%, а крахмала - снизилось на 1,5-5%, отмечается усиление гидролиза целлюлозы на 12-24%, возрастает количество растворимых углеводов - на 30-62%. Тогда как при использовании ферментного препарата Целлюкласт 1,5 Ь количество редуцирующих сахаров увеличилось на 10-21%, а крахмала -снизилось на 1-3%, целлюлоза гидролизовалась на 10-15%, возросло количество растворимых углеводов - на 20-50%.
Благодаря целлюлолитическим ферментным препаратам осуществляется последовательный гидролиз некрахмальных полисахаридов до низкомолекулярных углеводов (глюкозы), а также диспергирование крахмала и других высокомолекулярных веществ в составе зерна, что повышает количество сбраживаемых веществ и увеличивает количество получаемого спирта.
Более эффективное действие ферментных препаратов разжижающего действия и ферментных препаратов, гидролизующих некрахмалистые полисахариды, возможно благодаря высокой степени диспергирования сырья.
Вторым этапом исследований являлся выбор ферментных препаратов разжижающего действия; изучение возможности снижения норм дозировок, а также изучение реологических характеристик концентрированного сусла в зависимости от режимов водно-тепловой и ферментативной обработки.
Концентрированное сусло получали следующим образом: пшеницу дробили, просеивали на трехпозиционном рассеве, отделяли отруби, причем количество отрубей составляло 20% от массы перерабатываемого зерна, при этом крахмалистость отрубей составила 25%. Проход через сито й = 0,16 мм составил 8%; проход через сито й = 0,20 мм - 95%; проход через сито й = 0,25 мм - 100%. Пшеничную муку в количестве смешивали с водой температурой 50 °С в соотношении 1,5:1 в тестомесителе и вносили ферментный целлюлолитический ферментный препарат, а также протеолитический ферментный препарат. Водно-мучнистую суспензию (вмс)
гомогенизировали в гомогенизаторе. После чего на гидроциклоне разделяли на два потока.
Первый поток содержит А-крахмал и пищевые волокна, второй поток содержит глютен, В-крахмал, пентозаны и растворимые белки.
А-крахмал после гидроциклонов направляли на систему сит, где происходит его промывка. Глютен и В-крахмал разделяли с одновременной промывкой на барабанных ситах. Выделенный глютен высушивали. Выход глютена составлет 10% от массы перерабатываемого сырья, при этом содержание белка 75%, влажностьне более 7%, содержание золы менее 1%. Сконцентрированный А-крахмал соединяли с В-крахмалом и получали замес с содержанием сухих веществ 20-24%. Разваривание концентрированного крахмального замеса осуществляли по механико-ферментативной схеме. Замес с содержанием сухих веществ 24% перекачивали в аппарат гидродинамической и ферментативной обработки первой ступени (ГДФО-1), добавляли термостабильную альфа-амилазу, выдерживали при температуре 75 °С
в течение 1 ч. Затем массу перекачивали в аппарат гидродинамической и ферментативной обработки второй ступени (ГДФО-2), доводили температуру до 85о С и в течение 1 ч осуществляли предварительный ферментативный гидролиз. После чего массу охлаждали до 58 °С и направляли в осахари-ватель, куда вносили осахаривающий ферментный препарат. Полученную массу осахаривали в течение 30 мин. И направляли на сбраживание [7].
В качестве разжижающих ферментных препаратов использовали: Термамил 120 L (продуцент - Bacillus licheniformis) и Термоферм 3500 L (продуцент Bacillus subtilis). Характеристика представленных ферментных препаратов приведена в таблице 3.
Дозировку разжижающих ферментных препаратов варьировали от 0,5 до 2,0 ед. АС/г условного крахмала сырья. Показатели качества осахаренного сусла в зависимости от дозировок амилолитических ферментных препаратов разжижающего действия приведены в таблице 4.
Таблица 3.
Характеристика ферментных препаратов амилолитического действия
Table 3.
Characteristics of enzyme preparations of amylolytic action
Название Активность, ед. АС/см3 Продуцент Оптимальные условия действия
°С рН
Термамил 120 L 700 Bacillus licheniformis 60-95 6,0-6,5
Термоферм 3500 L 3450 Bacillus subtilis 60-96 5,5-6,5
Таблица 4.
Показатели качества осахаренного сусла в зависимости от дозировок амилолитических ферментных
препаратов разжижающего действия
Table 4.
Quality indicators of sugared wort, depending on the dosages of amylolytic enzyme preparations
of the diluting effect
Ферментный препарат Ferment Образцы сусла Wort sample Дозировка ФП, ед. АС/г условного крахмала Ferment dosage Содержание в сусле Content in wort Аминный азот, мг/100 см3 Amine N Видимая доброкачественность, % Visible good quality
СВ, % мас. ОРВ, г / 100 см3 РВ, г / 100 см3
Термоферм 3500L 16-18% 2 17,8 12,5 8,6 13,4 68,8
20-24% 0,5 23,8 13 7,6 17,2-21,4 58,5
0,7 15,41 10,2 66,1
1 20,63 17,6 85,3
1,2 21,08 18,1 85,86
1,5 21,12 18,3 85,9
Термамил 120L 16-18% 2 17,6 12,5 8,5 13,2 68,0
20-24% 0,5 23,5 11 7,0 16,4-19,8 58,3
0,7 13,46 8,9 66,1
1 19,5 16,0 82,0
1,2 19,8 16,2 81,8
1,5 20,0 16,3 81,5
Использование в качестве разжижающего препарата Термоферм 3500 L в дозировке 0,5 ед. АС/г условного крахмала позволяет повысить содержание общих редуцирующих веществ по сравнения с суслом, полученным по стандартной технологии на 20-35%. Содержание редуцирующих веществ при дозировке 0,5 ед. АС/г условного крахмала составляет 13 г./100 см3, тогда как при дозировке 1 ед. АС/г у.с.к. - 20,6 г / 100 см3.
Вероятно, это связано с тем, что использование целлюлолитических ферментных препаратов на стадии получения интенсифицирует процесс гидролиза клеточных стенок и оболочек сырья, что улучшает доступ амилолитических ферментов к крахмалу и повышает степень его использования.
Дальнейшее увеличение дозировки ферментного препарата не приводит к значительному увеличению общих редуцирующих веществ.
При применении в качестве разжижающего ферментного препарата Термамил 120 L, максимальное содержание общих редуцирующих веществ наблюдали также при дозировке 1 ед. АС/г условного крахмала - 19,5 г/100 см3, при дальнейшем увеличении дозировки содержание общих редуцирующих веществ увеличилось незначительно на 1,5-2%.
Применение в качестве разжижающего препарата Термоферм 3500 L позволяет получить сусло с максимальной концентрацией сухих веществ,
Таблица 5.
Зависимость текучести крахмального сусла от продолжительности гидродинамической и
ферментативной обработки
Table 5.
The dependence of the flowability of starch wort on the duration of hydrodynamic and enzymatic treatment
сбраживаемых углеводов и восстанавливающих Сахаров. При этом показатель видимой доброкачественности сусла при использовании Термоферм 3500 Ь составил 85,8%, что превышает соответствующие значения для Термамил 120 Ь. Максимальное содержание аминного азота сусла проявляется при использовании ферментного препарата Термоферм 3500 Ь при дозировке 1-1,2 ед. АС/г условного крахмала и составило 17-21 мг/100 см3, тогда как при использовании ферментного препарата Термамил 120 Ь количество аминного азота колеблется от 16,5 до 20 мг/100 см3.
Исходя из полученных результатов ферментный препарат Термоферм 3500 Ь будет использован нами в качестве разжижающего при переработке концентрированного сусла.
В качестве варьируемых факторов, выбранных в работе, для возможности решения проблемы нетехнологичности сред из крахмалистого сусла на паузе механико-ферментативной обработки сырья рассмотрены:
— сокращение первой паузы ^ = 50 °С) с 30 мин до 0 мин;
— сокращение второй паузы (Ь = 70-75 °С) с 120 до 60 мин;
— сокращение третьей паузы ^ = 8095 °С) с 60 до 30 мин.
Зависимость текучести крахмального сусла от продолжительности гидродинамической и ферментативной обработки представлена в таблице 5.
тобщ., мин Длительность пауз, мин Duration, min Текучесть крахмального сусла, с Flowability of starch wort, s
Термоферм 3500L Термамил 120L
Пауза 1 (t = 50 °С) Пауза 2 (t = 70-75° С) Пауза 3 (t = 80-95° С) Пауза 1 Пауза 2 Пауза 3 Пауза 1 Пауза 2 Пауза 3
210 30 120 60 32,9 20,6 16,2 35,3 24,4 17,7
180 - 120 60 18,4 13,5 21,8 14,0
120 - 60 60 17,2 9,8 19,7 11,2
90 - 60 30 17,4 14,8 20,0 15,7
При изучении влияния первого фактора -сокращение паузы ^ = 50 °С), используемой для замеса, выявлено, что текучесть сред при 30 мин выдержки сусла при этой температуре составила 35,3 с при использовании Термамила 120 Ь и 32,9 с при применении Термоферма 3500 Ь. Вероятно, это связано с высоким содержанием сухих веществ сусла. Исключив эту паузу, мы получили более технологичные среды с текучестью 20-24 с. Пробы, полученные при t = 70-75 °С, имеют показатель текучести
18-22 с. Причем сокращая вторую паузу ^ = 70-75 °С) с 120 до 60 мин текучесть сусла снижается до 17-19 с, что связано с процессом клейстеризации крахмала зерна. Применяя 60 мин выдержку сусла при температуре 7075 °С, а также 60 мин выдержку сусла при 8095 °С получаем текучесть сусла 11,2 с при использовании Термамила 120 Ь и 9,8 с при применении Термоферма 3500 Ь, что на уровне допустимых значений для технологичных сред.
Однако сокращение третей паузы (1 = 8095 °С) с 60 до 30 мин приводит к ухудшению реологических характеристик сред. Так, текучесть сусла составила 15-17 с.
В результате изучения реологических характеристик в ходе получения крахмального сусла можно предложить эффективный, простой технологический прием для снижения вязкости сред, а именно, повышение температуры воды при замесе с 50 до 70 °С.
С целью сокращения продолжительности механико-ферментативной обработки высококонцентрированного крахмального сусла представляло
интерес изучить динамику накопления сухих веществ, сбраживаемых углеводов и восстанавливающих сахаров в процессе его приготовления (таблица 6).
Установлено, что наименьшее значение на основные показатели сусла оказывает длительность выдержки массы на первой паузе, осуществляемой при температуре 50 °С. Так, сокращение этой паузы с 30 мин (О) сначала до 15 мин (О1), а затем и отсутствие выдержки (О2) приводит к незначительному снижению содержания ОРВ в сусле с 20,9 до 20,6%, и уменьшению РВ на 1,5%.
Таблица 6.
Зависимость основных показателей концентрированного сусла от продолжительности водно-тепловой обработки
Table 6.
Dependence of the main indicators of concentrated wort on the duration of water-heat treatment
№ Тоб^ Длительность пауз, мин Duration, min Массовая доля в сусле, % Mass fraction in wort, %
п/п мин Пауза 1 (t = 50 °С) Пауза 2 (t = 70-75 °С) Пауза 3 (t = 80-95 °С) СВ ОРВ РВ Белок Protein
К 210 30 120 60 18,6 16,8 10,1 0,4
О 210 30 120 60 23,6 20,9 18,2 0,5
О1 195 15 120 60 23,6 20,8 17,8 0,5
О2 180 - 120 60 23,6 20,6 17,8 0,5
О3 180 - 90 90 23,6 20,6 17,9 0,6
О4 120 - 60 60 23,6 20,5 17,8 0,6
О5 120 30 90 22,8 15,1 8,4 0,38
О6 90 - 60 30 23,0 16,9 11,8 0,5
О7 90 - 30 60 22,8 20,3 18,0 0,4
В опытном варианте накопление сбраживаемых углеводов (О2) и восстанавливающих сахаров (О3) протекало значительно интенсивнее, чем в контрольном. С позиции сохранения восстанавливающих сахаров, следует рекомендовать: 1) исключение первой паузы водно-тепловой обработки при Т = 50 °С, 2) 60 мин выдержку при 70-75 °С и 60 мин выдержку при температуре 80-95 °С. Увеличение паузы при данной температуре до 90 мин сопровождалось разрушением образовавшихся сахаров.
Выявлены режимы водно-тепловой обработки сусла (О3 и О4), характеризующиеся следующими физико-химическими показателями сусла: содержание ОРВ - 20,6%, РВ - 17,8%, растворимый белок - 0,6% при снижении общей продолжительности на стадии водно-тепловой и ферментативной обработки с 3,5 до 2 ч. Возможно применение ферментных препаратов целлюлолитического и протеолитического действия при получении концентрированного сусла способствует гидролизу некрахмалистых полисахаридов, таких, как целлюлоза, что позволяет получить дополнительный источник сбраживаемых углеводов. Воздействуя на растворимую фракцию гемицел-люлоз, можно снизить вязкость. При гидролизе клеточных стенок и оболочек сырья повышается
доступ амилолитических ферментов к крахмалу и степень его использования.
Заключение
Установлено, что под действием целлюло-литических ферментов происходит последовательный гидролиз некрахмальных полисахаридов до низкомолекулярных углеводов (глюкозы). Так при использовании ферментного препарата Целлюкласт 1,5 Ь количество редуцирующих сахаров увеличилось на 3-5%, крахмала снизилось на 1-3%, целлюлоза гидролизовалась на 10-15%, количество растворимых углеводов возросло на 2-5%.
Определены факторы, влияющие на процесс получения концентрированного сусла по предлагаемой технологии. Показано, что для достижения требуемых реологических характеристик сусла водно-тепловая обработка должна начинаться с 70 °С. В качестве ферментного препарата разжижающего действия рекомендован ферментный препарат Термоферм 3500 Ь в дозировке 1 ед. АС/г условного крахмала. Выявлены режимы получения сусла, обеспечивающие снижение общей продолжительности стадий водно-тепловой и ферментативной обработки с 3,5 до 2 ч.
ЛИТЕРАТУРА
1 Крикунова Л.Н., Рябова С.М. Низкотемпературный способ получения ржаного сусла // Производство спирта и ликероводочных изделий. 2011. № 2. С. 14-16.
2 Баракова Н.В., Тишин В .Б., Леонов А.В. Влияние ферментных препаратов на вязкость высококонцентрированных замесов из ячменя при производстве этилового спирта // Производство спирта и ликерово-дочных изделий. 2010. № 4. С. 24-26.
3 РоманюкТ.И.,Чусова А.Е., Агафонов Г.В. Получение осветленного сусла из зерна ржи и его сбраживание на этанол // Производство спирта и ликероводоч-ных изделий. 2013. № 4. С. 13-16.
4 Долгов АН, Агафошв ГВ., Зуева НВ., Шенцева С.А Выбор способа измельчения зернового сырья при разработке технологии получения этанола // Хранение и переработка сельхозсырья. 2014. № 8. С. 13-15.
5 ДолговА.Н., АгафоновГ.В., Н.В., Вергепова В.А, Рубцова М.О. Влияние технологических параметров на состав и реологические свойства замесов из пшеничной муки // Хранение и переработка сельхозсырья. 2014. № 9. С. 10-12.
6 Saha В. С. и др. Hydrothermal pretreatment and enzymatic saccharification of corn stover for efficient ethanol production // Industrial Crops and Products. 2013. T. 44. C. 367-372.
7 Пат. РФ № 2586538 Способ переработки зернового сырья с получением этанолабелкового продукта и глютена / Долгов А.Н., Агафонов Г.В., Зуева Н.В., Веретенников С.А. Опубл. 17.05.2016
S Gumienna М, Lasik М, Szambelan К., Czarnecki Z. Reduction of water consumption in bioethanol production from triticale by recycling the stillage liquid phase // Acta Scientiarum Polonorum. 2011. T. 10, № 4. C. 467^174.
9 Saha В. C. et al. Pilot scale conversion of wheat straw to ethanol via simultaneous saccharification and fermentation // Bioresource technology. 2015. Т. 175. С. 17-22.
10 Giese E. С. и др. Enzymatic saccharification of acid-alkali pretreated sugarcane bagasse using commercial enzyme preparations // Journal of Chemical Technology and Biotechnology. 2013. Т. 88. №. 7. С. 1266-1272.
REFERENCES
1 Krikunova L.N., Ryabova S.M. Low-temperature method of producing rye wort. Proizvodstvo spirta i likerovodo-
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ
Наталья В. Зуева к. т. н., доцент, кафедра технологии бродильных и сахаристых производств, Воронежский государственный университет инженерных технологий, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия, [email protected] Геннадий В. Агафонов д. т. н., профессор, заведующий кафедрой технологии бродильных и сахаристых производств, Воронежский государственный университет инженерных технологий, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия, [email protected] Маргарита В. Корчагина студент, кафедра технологии бродильных и сахаристых производств, Воронежский государственный университет инженерных технологий, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия, [email protected] Александр Н. Долгов к.т.н., доцент, кафедра технологии бродильных и сахаристых производств, Воронежский государственный университет инженерных технологий, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия, [email protected]
КРИТЕРИЙ АВТОРСТВА
Все авторы в равной степени принимали участие в написании рукописи и несут ответственность за плагиат
КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
ПОСТУПИЛА 02.04.2017 ПРИНЯТА В ПЕЧАТЬ 11.05.2017
chnykh izdelii [The production of alcohol and alcoholic beverages]. 2011. no. 2. pp. 14-16. (in Russian).
2 Barakova N.V., Tishin V.B., Leonov A.V. Effect of enzyme preparations on viscosity of highly concentrated mixtures of barley in the production of ethanol. Proizvodstvo spirta i likero-vodochnykh izdelii [The production of alcohol and alcoholic beverages]. 2010. no. 4. pp. 24-26. (in Russian).
3 Romanyuk T.I., Chusova A.E., Agafonov G.V. Obtaining the clarified wort from rye grain and its fermentation to ethanol. Proizvodstvo spirta i likerovodochnykh izdelii [The production of alcohol and alcoholic beverages]. 2013. no. 4. pp. 13-16. (in Russian).
4 Dolgov A.N., Agafonov G.V., Zueva N.V., Shentseva S.A The choice of method of grinding grain raw materials in the development of technology for production of ethanol. Khranenie i pererabotka selkhozsyr'ya [Storage and processing of agricultural products]. 2014. no. 8. pp. 13-15. (in Russian).
5 Dolgov A.N., Agafonov G.V., N.V., Vertepova V.A., Rubtsova M.O. Influence of technological parameters on the composition and rheological properties of mixtures of wheat flour. Khranenie i pererabotka selkhozsyr'ya [ Storage and processing of agricultural products]. 2014. no. 9. pp. 10-12. (in Russian).
6 Saha B. C. et al. Hydrothermal pretreatment and enzymatic saccharification of corn stover for efficient ethanol production. Industrial Crops and Products. 2013. vol. 44. pp. 367-372.
7 Dolgov A.N., Agafonov G.V., Zueva N.V., Veretennikov S.A. Sposob pererabotki zernovogo syr'ya s polucheniem etanolabelkovogo produkta i glyutena [A method of processing grain raw materials to produce eth-nolanguage product and gluten-free]. Patent RF, no. 2586538. Publ. 17.05.2016.
8 Gumienna M., Lasik M., Szambelan K., Czarnecki Z. Reduction of water consumption in bioethanol production from triticale by recycling the stillage liquid phase. Acta Scientiarum Polonorum. 2011. vol. 10, no. 4. pp. 467-474.
9 Saha B. C. et al. Pilot scale conversion of wheat straw to ethanol via simultaneous saccharification and fermentation. Bi-oresource technology. 2015. vol. 175. pp. 17-22.
10 Giese E. C. et al. Enzymatic saccharification of acid-alkali pretreated sugarcane bagasse using commercial enzyme preparations. Journal of Chemical Technology and Biotechnology. 2013. vol. 88. no. 7. C. 1266-1272.
INFORMATION ABOUT AUTHORS Natal'j a V. Zueva candidate of technical sciences, assistant professor, fermentation technology and sugar industries department, Voronezh state university of engineering technologies, Revolution Av., 19 Voronezh, 394036, Russia, [email protected] Gennadij V. Agafonov doctor of technical sciences, professor, head of Department of fermentation technology and sugar industries), Voronezh state university of engineering technologies, Revolution Av., 19 Voronezh, 394036, Rus-sia, [email protected] Margarita V. Korchagina student, fermentation technology and sugar industries department, Voronezh state university of engineering technologies, Revolution Av., 19 Voronezh, 394036, Russia, [email protected]
Aleksandr N. Dolgov candidate of technical sciences, assistant professor, fermentation technology and sugar industries department, Voronezh state university of engineering technologies, Revolution Av., 19 Voronezh, 394036, Russia, [email protected]
CONTRIBUTION
All authors equally took part in writing the manuscript and are responsible for plagiarism
CONFLICT OF INTEREST
The authors declare no conflict of interest.
RECEIVED 4.2.2017 ACCEPTED 5.11.2017
