автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.07, диссертация на тему:Роль минерального состава воды в технологии производства зернового сусла

На правах рукописи

005004681

Моисёенко Михаил Владимирович

Роль минерального состава воды в игии производства зернового сусла

Специальность 05.18.07 -

Биотехнология пищевых продуктов и биологических активных веществ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

- 1 ДЕК 2011

Москва-2011

005004681

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет пищевых производств»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Карпилснко Геннадий Петрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Трлубенбсрг Светлана Евгеньевна

кандидат технических наук Дячкина Алла Борисовна

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Московский

государственный университет технологий и управления»

Защита состоится декабря 2011 года вТ^ч., ауд^б'&на заседании Совета по -защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.148.04 при ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств» по адресу: 125080, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 11

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «МГУПП». Автореферат разослан «У/ » ноября 2011г.

Ученый секретарь Совета Д 212.148.04, кандидат технических наук

Автореферат отправлен по адресу referat_vak@mon.gov.ru для размещения в сети Интернет Министерством образования и науки РФ и размещен на сайге www.mgupp.ru.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одним из основных этапов спиртового производства, определяющих технико-экономические показатели завода, выход и качество конечного продукта, является процесс получения зернового сусла. Эффективность данной стадии зависит от глубины и направленности протекания биохимических процессов в сырье, в качестве которого на отечественных спиртовых заводах в последнее время используют преимущественно пшеницу, рожь, реже ячмень. Данные виды сырья относятся к крахмал со держащему. В них в количественном отношении преобладает полимер глюкозы - крахмал, находящийся в сырье в виде крахмальных гранул. Известно, что нативный нерастворимый крахмал в очень небольшой степени может подвергаться деполимеризации, поэтому в технологии этанола при переработке крахмалсодержащсго сырья проводят процесс водно-тепловой и ферментативной обработки смеси, состоящей из размолотого зерна и воды. При этом гидролиз полимеров зерна осуществляется в процессе получения сусла под действием эндогенных и микробных амилаз, протеаз и других ферментов. Известно, что активность отдельных ферментов определяется целым рядом факторов. Существенную роль на процесс деструкции основных компонентов зерна может оказать и минеральный состав технологической воды. Исследований по влиянию последнего фактора на процесс получения зернового сусла для спиртовой отрасли до последнего времени не проводилось.

Вместе с тем, в других отраслях, к примеру, в пивоварении установлены оптимальные концентрации отдельных макро- и микроэлементов в среде, позволяющие интенсифицировать процесс, сократить расход сырья и повысить качество конечного продукта. Однако данные исследования не учитывают специфики спиртового производства, в частности особенностей биохимического состава используемого сырья, изменений в нем в ходе переработки, а также характеристик применяемых в отрасли ферментных препаратов амилолитического и протеолитического действия.

Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы явилось изучение влияния минерального состава технологической воды на процесс получения зернового сусла и разработка на основе полученных новых научных данных рекомендаций по повышению эффективности процесса для Ардымского спир тового завода.

В соответствии с указанной целью были поставлены следующие задачи:

- изучить влияние ионов Са2+ и содержащихся в технологической воде на активность микробных и зерновых амилаз при использонании стандартного и зернового субстратов;

- исследовать реологическое поведение замесов в зависимости от концентрации ионов Са~+ и в воде;

изучить влияние катионов на активность микробных и зерновых протеаз; определить минеральный состав основного сырья спиртовой отрасли, на основании которого выявить различия по видам зерна (пшеница, рожь, ячмень);

провести оценку показателей качества образцов воды, в том числе по содержанию в ней основных катионов;

исследовать процесс получения зернового сусла с применением разных по минеральному составу образцов технологической воды; выполнить анализ образцов технологической воды, используемой в производстве ганола на Ардымском спиртовом заводе в соответствии с СаНПиН 2.1.4 1074-01 лтьевая вода. Кот-роль качества.

обосновать выбор основных направлений исследований по изучению процесса эвышения эффективности получения осахаренного сусла на предприятии;

- разработать рекомендации по повышению эффективности процесса получения сусла на Ардымском спиртовом заводе;

- апробировать процесс в условиях промышленного производства и рассчитать экономическую эффективность от внедрения данных рекомендаций.

Научная новизна. На основании модельных опытов выявлено влияние ионов Са ' и М^ , содержащихся в воде, на амилолитичсскую способность мезофилъных (Ликвамил 1200 и БАН 480Ь) и термостабилышх (Амилаза ИТ 4000 и Термамил 1201.) ферментных препаратов при действии на стандартный и зерновой субстраты.

Впервые выявлена взаимосвязь между степенью гидролиза крахмала сырья под действием микробных и зерновых амилаз и концентрацией ионов Са2+ и в воде, а также вариантом получения замеса (гидромодулем сырье : вода).

Получены новые научные данные о реологическом поведении замесов в зависимости от концентрации ионов Са2^ и Р^24 в воде с использованием прибора «Амилотест АТ - 97» по показателю "Число падения".

Изучено влияние ионов Са+2, Мпнг и 7п'2, содержащихся в воде, на

протеолитическуцю активность ферментных препаратов бактериального (Максазим ШР и Алкалаза 2.4 I. РО) и грибного (Протеаза СС--106 и Дистицим Протацид Экстра) происхождения, а также протеаз пшеницы, ржи и ячменя при изучении их действия на стандартном и зерновом субстратах.

Научно обоснованы различия во фракционном составе белков осахаренного сусла в зависимости от вида сырья и минерального состава технологической воды.

Впервые с использованием метода атомно-абсорбционной спектрофотомстрии изучен минеральный состав водной фракции зольных элементов пшеницы, ржи и ячменя, позволяющий оценить влияние вида сырья на содержание отдельных ионов в замесе.

Выявлена корреляционная зависимость между минеральным составом технологической воды и основными показателями качества осахаренного сусла при использовании основных видов сырья: пшеница, рожь, ячмень.

Практическая значимость. Определены оптимальные концентрации основных катионов в технологической воде, при которых активность широко применяемых в спиртовой отрасли ферментных препаратов амилолйтического и протеолигического действия зарубежного производства возрастает в среднем на 20-30%, что позволяет, во-первых, целенаправленно их выбирать из предлагаемого спектра; во-вторых, сокращать их расход.

Разработаны и утверждены в МГУПП рекомендации по повышению эффективности получения осахаренного сусла на Ардымском спиртовом заводе, учитывающие характеристики используемого сырья и технологической воды.

Проведена опытно-промышленная проверка предложенных рекомендаций, на основании которой специалистами Ардымского спиртового завода рассчитана условно-годовая экономия от снижения себестоимости продукции, которая при мощности завода 3000 дал/сут. составила 35 млн. рублей (акт прилагается).

Апробация работы. Результаты работы докладывались на конференции «Управление реологическими свойствами пищевых продуктов» (Москва, 2010г.); на XI Международной конференции молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии» (Казань 2010г.); па III Всероссийской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Пищевые продукты и здоровье человека» (Кемерово 2010г.).

Публикация. Основные результаты диссертационной работы изложены в 7 публикациях, включая 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, списка использовакных источников из 174 наименований и приложений. Основное содержание изложено на 147 страницах машинописного текста, содержит 15 рисунков и 47 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1 Обзор литературы

В обзоре литературы приведены данные о современных тенденциях развития отечественной спиртовой отрасли; дана характеристика углеводного комплекса зерна пшеницы, ржи, ячменя и приведены данные о физико-химических свойствах и структурных особенностей белков этих зерновых культур. Даны современные обобщающие материалы по характеристике ферментных препара тов амилолитического и протеолитического действия, используемых в технология этанола из зерна. Представлены сведения'о классификации природных вод и влиянии минерального состава технологической воды на биохимические процессы при переработке зерна а бродильных производствах.

2 Экспериментальная часть

2.1 Материалы и методы исследования

Объектом исследования являлось зерно ¡«нелюди, ржи и ячменя урожаев 20092011 гг., поступившее в производство на спиртовые заводы России, а также образцы воды, полученные, в том числе с Ардымского спиртового завода.

В работе применяли ферментные препараты зарубежного производства «Ликвамил 1200, «БАН 480Ь>, «Амилаза НТ 4000, «Термамил 120Ь», «Термамил 8С», «Амил ЛИ 608», «Глюкомил Л706», «Конверзим АМГ 300», «Максазим ШР»' «Алкалаза 2.4 Ь {'О», «Дкстицим Протацид Экстра», «Протеаза СС-106».

Анализ показателей качества зерна проводили с использованием основных общепринятых биохимических методов исследований.

Минеральный состав пшеницы, ржи и ячменя определяли но методу пламенной атомной абсорбции.

При анализе образцов воды использовали методы определения общей жесткости, щелочности, перманганатной окисляемое™, мутности по формазину, а также метод капиллярного электрофореза для определения отдельных ионов.

Активность микробных и зерновых амилаз определяли колориметрическим методом, протеаз - по методу Ансона.

Оценку реологического поведения замесов осуществляли с использованием прибора «АМИЛО'ГЕС'Г АТ-97(ЧП-ТА> по показателю «Число падения».

Анализ осахаренного сусла спиртового производства проводили с применением общепринятых методов в отрасли.

2.2 Результаты исследований и их обсуждение

2.2Л Влияние иопов Ся2* а М^* на активность микробных. « зерновых амилаз

Иссчедое«кне микроГтых и зерновых амилаз с использованием стандартного

субстрата

В работе использовали четыре ферментных препарата, промышленно применяемых на отечественных спиртовых заводах с целью снижения вязкости сред при

переработке зерна. Из них препараты Ликвамил 1200 и Б АН 480L относятся к мезофильньш, а Амилаза НТ 4000 и Термамил 120L - к термостабилышм.

В качестве стандартного субстрата использовали 1%-ный раствор крахмала. При изучении влияния концентрации ионов Ca21 (внесение СаС12), в пределах 7-35 мг в 1 л воды выявлено, что амилолитическая активность всех исследуемых ферментных препаратов практически не изменяется по сравнению с контролем (дистиллированная вода). При концентрации ионов Са2+ 70-560 мг/л активность микробных амилаз снижается в среднем на 15-50%. В меньшей степени теряют свою активность такие ферментные препараты как БАН 4801., и Ликвамил 1200 (таблица 1).

Таблица I - Влияние ионов Са2+ на амилолитическую способность ферментных препаратов

Ферментный Препарат АС ед/см1 при концентрации ионов Ca"', мг/л

0 560 280 140 70 35 7

Мсзофнльные

Ликвамил 1200 2800 2240 2380 2380 2520 2800 2800

БАН 4805, 3000 2400 2550 2550 2700 3000 3000

Теп мостнбильнме

Амилаза НТ 40(50 700 400 490 490 650 700 700

Термамил 120L 550 230 260 320 400 550 540

Аналогичные эксперименты были проведены с внесением в дистиллированную воду МеС12. Установлено, что ионы М§2+ в исследуемых концентрациях в меньшей степени влияют на АС мезофильных и термостабильных а-амилаз, чем ионы Са2+. Термостабилыше не изменяют свою активность, а у мезофильных при высоких концентрациях М^ уровень снижения не превышает 20-25%.

В зависимости от режимов обработки сырья собственные ферментные системы зерна могут оказывать определенное влияние на процесс гидролиза крахмала, а поэтому в работе выявили влияние ионов Са2+ и М^?2* на активность амилаз пшеницы, ржи и ячменя. Установлено, что максимальная амилолитическая активность зерновых амилаз соответствует концентрации кальция в пределах 70-560 мг/л, магния соответственно 140-560 мг/л. В среднем активность амилаз зерна пшеницы, ржи, ячменя возрастает в зависимости от концентрации ионов Са2' соответственно на 40%, 25%, 40%; от концентрации ионов М§2+ соответственно на 15%, 35%, 30%.

Исследование микробных и зерновых амилаз с использованием зерновых

субстратов

Представленные выше зависимости были установлены с использованием стандартного субстрата. Вместе с тем, в промышленных условиях в качестве последнего выступает сложная гетерогенная система, что приводит к изменению основных кинетических параметров ферментативной реакции.

В настоящей работе было изучено влияние ионов Са2+ и в технологической воде на процесс ферментативного гидролиза крахмала зерновых субстратов (пшеница,

рожь, ячмень), который оценивали гю накоплению в среде высокомолекулярных декстринов. Эксперименты проводили в двух вариантах:

1) при гидромодуле сырье-вода 1:50, что исключало влияние реологических характеристик при получении сред с повышенной вязкостью;

2) при гидромодуле 1:4, принятом в спиртовой отрасли при производстве сусла. Опыты проводились с применением ферментного препарата'Гермамил 120Ь.

При изучении влияния концентрации ионов Са2+ и Мщ2+ на процесс гидролиза крахмала замеса, состоящего из помола пшеницы и воды, под действием собственных амилаз зерна выявлена четкая зависимость увеличения содержания высокомолекулярных декстринов в пробах при повышении концентрации ионов, определяющих жесткость от 7 до 560 мг/л. Так же установлено, что дополнительное внесение в замес микробной амилазы с нормой ОД ед. АС на г условного крахмала сырья приводит к повышению содержания декстринов в среде. Однако, данное увеличение концентрации декстринов по сравнению с вариантом без использования ферментного препарата не существенно.

Проведение процесса гидролиза при гидромодуле, традиционном для спиртового производства равном 1-3,54-4,0 (Вариант II) выявило существенные отличия в характере влияния минерального состава технологической воды на глубину деструкции полимеров углеводного комплекса сырья. К примеру, при изучении влияния ионов Са2+ на процесс гидролиза крахмала пшеницы показано (таблица 2), что приготовление замеса с уменьшенным гидромодулем снижает доступность крахмала сырья для действия и зерновых и микробных амилаз. Содержание декстринов уменьшается. Данный факт может быть связан с затруднением диффузионных процессов в достаточно густых средах.

Таблица 2 - Влияние ионов Са" на процесс гидролиза крахмала при совместном действии зерновой и микробной амилаз

Длительность гидролиза, мкн Вариант Содержание декстринов, мгкм* (концентрация ноноя Са2', мг/л)

й 560 289 140 70 35 7

20 1 0,122 0,430 0.270 0,143 0.159 0,123 0,140

И 0,104 0,059 0,086 0,190 0,202 0,155 0,110

40 I 0,140 0,420 ^270 0,174 ^0,164 0,138 0,150

И 0,130 0,085 0,114 0,253 0,240 0,186 0,157

1 0.151 0,407 0,291 1x233 0,179 0,167 0,160

6и И 0,162 0,122 0,128 0,284 0,295 0,212 0,170

Таким образом, исследования по влиянию ионов Са2^ и проведенные с использованием зерновых субстратов, выявили их существенное отличие от данных,

полученных с использованием стандартного субстрата, что подтвердило перспективность проведения экспериментов, приближенных к производственному процессу.

2.2.2 Исследование реологического поведения замесов лрм переработке зерна в зависимости от концентрации ионов Са2+ и М§2+ в технологической воде

Важной реологической характеристикой сырья в спиртовом производстве является вязкость его водной суспензии, которая определяется, в основном, состоянием крахмала, т.е. способностью этого полисахарида набухать, клейстеризоваться и давать вязкие растворы. Эти свойства крахмала проявляются на стадии водно-тепловой обработки замеса и определяют его реологическое поведение. Последнее имеет большое значение, потому что от вязкости замеса зависят возможность использования вторичного пара, величина расхода электроэнергии на перемешивание технологических сред, а также дозировка ферментного препарата на разжижение.

В настоящей работе реологическое поведение технологических сред оценивали по показателю «Число падения» («ЧП») с использованием прибора «Амилотсст АТ-97». Эксперименты проводились с использованием образцов муки пшеничной, ржаной, ячменной, характеристика которых приведена в таблице 3.

Таблица 3 - Содержание крахмала и активность амилаз в образцах муки

Показатели Пшеничная мука Ржаная мука Ячменная мука

Массовая доля крахмала, % 59,3 57,9 60.8

Активность, ед. АС/ г муки 0,78 6,40 0,75

Установлено, что содержание крахмала в зависимости от вида муки изменяется незначительно, амилолитическая способность муки ржаной более чем в 8 раз превосходит данный показатель для муки пшеничной и ячменной. Влияние ионов Са2' на показатель «ЧП» при действии зерновых амилаз представлены на рисунке 1.

500

^100

100 200 300 400 500 600

Концентрация ионов Са11 мг/л

-О—Мука пшеничная Мука ржаная —О™ Мука ячменная

Влияние ионов Са2, на показатель «ЧП» при действии зерновых амилаз

8

о

о

Рисунок I

Показано, что максимальным значением «Число падения» характеризуется зерновой субстрат, приготовленный из мука ячменной, минимальным - из муки ржаной. Установленные данные согласуются с уровнем активности амилаз в данных культурах. Кроме того, они могут быть связаны с биохимическим составом отдельных зерновых культур. Известно, что в ячмене и ржи содержится повышенное количество некрахмальных полисахаридов, в первой культуре р-гаюкана, обладающего повышенной вязкостью, во второй - вязких полимеров в виде гумми- и слизи веществ. Однако рожь характеризуется высоким значением амилояитической активности, с чем и связанно снижение «Числа падения» до уровня 164 ед. прибора.

Также показано, что концентрация ионов Са2"1 влияет ка активность собственных амилаз зерна. Максимальная активность амилаз пшеницы, ржи, ячменя выявлена в случаях с использованием на замес воды с концентрацией 200 мг/л и выше.

Эксперименты по определению показателя «Число падения» были выполнены и с внесением дополнительных ферментных препаратов Ликвамид 1200, содержащего мезефильную а-амилазу и Термамил Í20L - источника термостабильной а-амилазы.

Установлено, что внесение в замес микробных амилаз приводит к снижению показателя «Число падения». К примеру (рисунок 2), при равной норме внесения мезофильной а-амилазы ее вклад в снижение показателя «Число падения» при использовании ржаной муки минимален и составляет всего 35 ед. прибора. Если в качестве сырья была ячменная и пшеничная мука данное значение увеличилось до 210215 ед. прибора.

500

400

рожь ячмень пшеница

3 Действие зерновых амилаз я Суммарное действие амилаз ш Действие микробных амил-Рисунок 2 - Показатель «Число падения» в зависимости от используемого сырья и

применяемых амилаз {акже можно отметить, что показатель «Число падения», определяемый I действием зерновых амилаз, а также суммарным действием зерновых и микробных амилаз при использовании ячменя характеризуется большими значениями, чем при

использовании пшеницы, хотя как ранее было показано, что активность амилаз

ячменной и пшеничной муки близки (АС = 0,75-0,78 ед/г). Данный фаю может быть

связан с особенностями биохимического состава муки из ячменя.

2.2.3 Влияние катионов на активность микробных и зерновых протеаз

В работе использовали четыре ферментных препарата протеолитического спектра

действия зарубежного производства, промышленно используемых на отечественных

спиртовых заводах с целью накопления в сусле усвояемого азота, необходимого для

эффективного процесса сбраживания, а также, повышения доступности крахмала сырья

за счёт деструкции белковой составляющей оболочки крахмальной гранулы. Из них

препараты Максазим ШР и Алкалаза 2.4 Ь 10 относятся к бактериальным, а Протеаза

ОС-106 и Дистицим Протацид Экстра - к грибным.

Исследование микробных и зерновых протеаз с использованием стандартного субстрата

В качестве стандартного субстрата использовали 0,5%-ый раствор бычьего сывороточного альбумина, рН субстратов для каждого ферментного препарата соответствовал оптимальному значению.

Установлено (таблица 4), что в зависимости от препарата выявлены концентрации ионов Са+2, при которых активность протеаз возрастает в среднем на 10 - 40%. Максимальный прирост активности выявлен для ферментного препарата Протеаза ОС-106 при концентрации ионов Са1'2 в технологической воде на уровне 200 мг/л.

Таб лица 4 — Влияние ионов Са на протеолитичсскую способность ферментных

препаратов

Ферментный препарат ПС ел./мл при концентрации ионов Са'", мг/л

0 400 200 100 50 25 5

Бактериальные

Максашм КНР 270 230 240 300 270 270 270

Алкалаза 2.4 Ь РС 450 340 430 450 520 450 450

Грибные

Протеаза СС-106 450 540 650 540 500 500 470

Дистицим Протацид Экстра 200 220 220 200 200 190 190

Аналогичные эксперименты были проведены с использованием стандартного субстрата на воде, приготовленной на основе дистиллированной с внесением 1У^С12 и показано, что ионы в исследуемых концентрациях в большей степени влияют на протеолитическую активность отдельных ферментных препаратов. К примеру, активность Алкалазы при использовании воды умеренной жёсткости возрастает на 3035%; Дистицим, напротив, проявляет максимальную протеолитичсскую активность при повышенном содержании ионов (вода соответствует типу - жёсткая).

Дополнительно в работе было изучено влияние ионов марганца-и цинка в пределах от 0,25 до 5,0 мг/л на активность микробных и зерновых протеаз. Анализ полученных данных, свидетельствует о том, что при внесении ионов Мп2' в концентрации 2,5 - 3,75 мг/л активность ферментных препаратов Максазим NNP и Алкалаза 2.4 Г. FG повышается соответственно на 18 и 24% относительно контроля.

Влияние ионов Мп2* нз активность грибных протсаз более выражено для ферментного препарата Протеаза GC-106, его активность увеличивается на 30% относительно контроля при концентрации ионов Мп 2 ~ 3,75-5,0, тогда как активность препарата Дисшшм возрастает лишь на 10-15%. Влияние ионов Zn2 Иа протеолитическую активность исследуемых ферментных препаратов различно. В среднем, активность протеаз увеличивается на 15-20%.

lía процесс получения осахармшого сусла могут оказывать влияние и зерновые нротеазы. Анализ литературных данных о наличии протеолитических ферментов в зерне пшеницы, ржи, ячменя показал, что в нем присутствует большой спектр разнообразных протеаз, отличающихся по своим свойствам. В спиртовом производстве при переработке зерна на стадии водно-тепловой обработки основная роль принадлежит протеазам, работающим з нейтральной среде, так как рН замеса обычно составляет 6,0 - 6,5. Оптимальные условия действия зерновых протеаз (нейтральных): температура 40 -50°С; рЫ 6,5 - 7,0.

Проведенные исследования показали, что ионы Са2\ Mg2*, Мпг+ и Zn2+ не активируют зерновые протеазы, что согласуется с имеющимися в лигерэтурс данными. Снижение активности при внесении СаС12 и MgCl2 в достаточно высоких концентрациях скорее всего связано с ингибирующим действием иоаов хлора.

Исследование микробных a зерновых протеаз с использованием зерновых

субстратов

В настоящей работе было изучено влияние ионов Са2т и Mg2' содержащихся в технологической воде са процесс ферментативного гидролиза белка зерновых субстратов (пшеница, рожь, ячмень) по накоплению в среде растворимого белка (гидромодуль сырье - вода составлял ! :4).

Эффективность гидролиза оценивали по разнице содержания растворимого белка в нулевой и контрольной пробфыдержка замеса в течении 20 минут при 50° С). Принимали, что данная разница, полученная в пробе с использованием дистиллированной воды составляет 100% (контроль). Опытные образцы, полученные с использованием воды с определённым содержанием ионов, выражали в процентах к контролю.

Изучение влияния ионов Са": па процесс гидролиза белков зерна под действием собственных протеаз показало (рисунок 3), что в зависимости от концентрации ионоз

Са+2 в технологической воде и вида зернового сырья при проведении процесса автолиза белков пшеницы и ячменя происходит незначительное накопление низкомолекулярных пептидов и аминокислот при концентрации ионов Са+2 на уровне 100 -- 200 мг/л. При автолизе зерна ржи наблюдается снижение автолитической активности.

; —ш— пшеница —ячмень о рожь

! Концентрация Са+2, аусг/л

Рисунок 3 - Влияние ионов Са+2 на процесс гидролиза белков зерна под действием собственных протеаз

Выявленные зависимости не могут иметь однозначного объяснения, поскольку зерновое сырье представляет собой сложную гетерогенную систему с большим количеством нротсолитических фермен тов разного типа (сериновые. тиоловыс, кислые протеиназы, амино- и карбокси-нептидазы, металлозависимые ферменты), а также различных веществ белковой природы (низко- и высокомолекулярных пептидов и белков), отличающихся по своим физико-химическим свойствам, которые к тому же могу т находиться в агрегации с другими биополимерами клетки.

Данные по влиянию ионов Са^2 на гидролиз белков зерна под действием собственных протеаз и ферментного препарата Алкалаза 2.4 Г, 1-С имеют аналогичный характер.

2.2.4 Влияние минерального состава технологической воды на фракционный состав, белков осахаренного сусла

Для изучения влияния минерального состава технологической воды на процесс гидролиза белков зерна в ходе механико-ферментативной обработки сырья были поставлены эксперименты но получению осахаренного ржаного сусла трех образцов: образец 1 (К) - классическая перерабо тка сырья по механико-ферментативной схеме; образец 2 (01) - исходное зерно ржи смешивали с водой с оптимальными концентрациями ионов Са+2 - 50мг/л , Ме+2 - 50мг/л, М1Г2- 5мг/л. Далее процесс получения сусла проводили по режиму образца 1;

образец 3 (02) - исходное зерно ржи смешивали с водой с худшими показателями качества: С* 2 - 400 мг/л: - 400 кг/л, 2,п'2 - 5 мт/л. Далее процесс получения сусла проводили по режиму образца 1.

Профили элюции белков данных образцов представлены на рисунке 4. Полученные результаты показывают, что все анализируемые образцы осахаренного сусла характеризуются большим разнообразием белков различной молекулярной массы, варьируемой от 700000 до 1000 Дальтон. При этом можно выделить шесть основных пиков, которые характерны для белков определенной молекулярной массы.

При фракционировании Образца 2, в котором ионы Са2+, М^, Мп2+ были добавлены в оптимальном количестве (по содержанию ионов жесткости используемая в этом варианте вода относится к умеренно жесткой), наблюдается увеличение содержания низкомолекулярной фракции пептидов и аминокислот на 45% но сравнению с Образцом !, что можно рассматривать как позитивное изменение. При фракционировании Образца 3 в котором ионы Са2+, Ы* были добавлены в количествах, дающих наихудшие показатели качества воды (по содержанию ионов жесткости используемая в этом варианте вода относится к очень жесткой), наблюдается снижение протеолиза примерно на 40 - 45%. Это относится и к переходу белков из нерастворимого состояния в растворимое, а также в снижении накопления средне- и низкомолекулярных пептидов и аминокислот.

ЛЬ ФЛ»ЯЕ£ИВШЕЕ

Рисунок 4 - Фракционирование белков осахаренного сусла методом гель-хроматографии на колонке Тоуореаг! £е! Н\У - 55 Р

2.2.5. Влияние показателей качества исходного сырья ва процесс получения зернового сусла

В спиртовом производстве крахмалосодержащее сырье, к которому относят различные виды зерна и картофель, оценивают но узкому спектру показателей, к

которым относятся влажность, засоренность и содержание крахмала. Столь ограниченный по количеству исследуемых показателей анализ не позволяет предложить рациональные пути повышения эффективности их переработки в этанол.

Так как, цель данного исследования заключалась в выявлении влияния минерального состава технологической воды на процесс получения осахарснного сусла, было определенно содержания в сырье отдельных макро- и микроэлементов, которые в зависимости от их количества и растворимости также могли являться причиной, определяющей ход деструкции биополимеров зерна.

В соответствии с методикой при изучении минерального состава сырья, проба зерна после озоления растворяется в растворе 1% HCl. В наших экспериментах дополнительно была осуществлена водная экстракция (навеска золы с водой смешивалась при соотношении 1:10, затем выдерживалась в течении 30 минут при 50°С, далее проводилась фильтрация). Анализ данных таблицы 5 позволил выявить влияние вида зерна на его минеральный состав. Установлено (с использованием кислотного метода - вариант I), что пшеница содержит примерно в два раза меньше Ca, чем рожь и ячмень. По содержанию микроэлементов последний существенно отличается от голозерных культур: в нем почти в 3 раза больше Na. в 2 раза больше Zn и в два раза меньше Мп.

Таблица 5 - Состав золы зерна

Вид зерна Содержанке металла, % к массе золы -10';

Вариант Ca Mg К Na Zn Мп

Пшеница 1 17,0 98,0 45,0 0,309 0,174 0,254

2 0,218 0,225 0,150 0,005 0,005 0,004

Рожь 1 38,0 104,0 60,0 0,394 0,180 0,288

2 0,890 0,313 0,242 0,120 0,120 0,106

Ячмень 1 33,0 94,0 53,0 0,959 0,322 0,120

2 0,700 0,300 0,301 0,206 0,095 0,029

Результаты, полученные с использованием метода водной экстракции (вариант II), позволяют прогнозировать минеральный состав технологической среды (замеса из помола зерна и воды). Содержание металлов при переводе их в растворимое состояние из золы методом водной экстракции существенно меньше, чем при обработке раствором НС1. Так, содержание макроэлементов снижается для Са, и К соответственно в 4075 раз; в 300-400 раз; в 150-200 раз; микроэлементов падает в меньшей степени: для Ма, Ъъ, и Мп соответственно в 3,0 - 4,5 раза; в 1,5 - 30,0 раз; в 3,0 - 60,0 раз.

В целом, полученные новые данные по минеральному составу водорастворимой фракции золы нредставляюг научный и практический интерес для специалистов

спиртовой отрасли, так как позволяют расчетным путем оценивать вклад сырья в содержании отдельных металлов при получении замеса.

2.2.6 Оценка показателе!! качества воды

В спиртовом производстве гидролиз полимеров зерна осуществляется под действием эндогенных и микробных амилаз, протсаз и других ферментов. Существенную роль на процесс деструкции основных компонентов зерна может оказать и минеральный состав технологической воды. Исследований по влиянию последнего фактора на процесс получения зернового сусла для спиртовой отрасли до последнего времени не проводилось.

В работе исследовали пять образцов воды. Образцы № 2, № 3 и № 5 получены ео спиртовых предприятий. Вода образцов № 1 и № 4 представляла собой соответственно пробу образца № 2 разбавленную дистиллированной водой в соотношении 1:3 и пробу образца № 2 с дополнительным внесением солей СаС12 и Г\^С12. Было установлено, что образцы воды характеризовались существенным отличием в содержании катионов, определяющих жесткость воды (таблица 6). Так, содержание ионов Са2< менялось в пределах 12,0-173,5 мг/л; также установлено, что образец № 5 при примерно равном количестве ионов, определяющих жесткость воды отличался от образца № 2 содержанием Ка, 7.П, Мп. В целом, количество ионов кальция и магния, варьировалось в пределах 20,0-231,0 мг/л, что соответствовало модельным растворам с содержанием ионов Са и в пределах 35-280 мг/л при изучении влияния минерального состава воды на активность амилаз и протсаз.

Таблица 6 - Минеральный состав технолог ической воды

Образцы воды Содержание катионов, мг/л

Са »л 2+ ГЧа+ I Хп2+ Мп2+

№ 1 12,0 8,0 2,5 1.3 0,001 0,001

№2 47.5 32,5 10 5.2 0,005 0,005

№3 110,5 45,0 6,2 5,2 0.005 0,005

А"» 4 173,5 57,5 10 5.2 0.005 0.005

№ 5 51,0 33,5 1.2 3,7 0,200 0,200

В изученных образцах воды была определена общая жесткость и щелочность, а также рН (таблица 7). В соответствии с принятой классификацией, образец воды № 1 соответствовал типу мягкая, образцы № 2 и № 5 типу умеренно-жесткая, а образцы № 3 и № 4 соответственно к типам жесткая, очень жесткая.

Для оценки вклада сырья и технологической воды в минеральный состав замеса дополнительно были выполнены расчеты, в которых на 100 г помола зерна вносили 350 мл 1ЬО (обычный для спиртовой отрасли гидромодуль 1:3,5). Полученные данные показывают, что содержание ионов Са2" и 1У^2+ независимо от вида зерна и образца воды определяется преимущественно используемой технологической водой. А

'1 аблица 7 - Общая жесткость и щелочность воды, рН

Образцы водь! Жесткость, мг-зкв/л Щелочность,мл 0,1 и НС! рН

>"• I 0,8 0,5 6,5

Лг 2 3,5 1,5 7,7

¡,3 7,9

10,5 1,5 7,2

№5 _ „ 7,4

------------------.^р.-------^-----------------

содержание в замесе ионов 2п и Мп , напротив, зависит и от вида зерна и от образца технологической воды.

2.2.7 Исследование процесса получения зернового сусла с применением разных но ишеральшу составу образцов технологической воды

Оценив минеральный состав основного сырья и технологической воды, далее в работе изучили некоторые показатели, характеризующие полупродукты спиртового производства, а именно, замес к сусло. В первой серии экспериментов в качестве ферментного препарата разжижающего действий использовали Тсрмамил 12ОЬ, содержащий термостабильную а-амнлазу.

Данные приведенные в таблице 8 но переработке помола из пшеницы, показывают, что рН замеса почти во всех пробах, характеризуется сдвигом в более кислую зону, чем исходные значения рН для воды, что связано с переходом в растворимое состояние определенных соединений зерна. Титруемая кислотность замеса практически не зависит от характеристик используемой воды, но меняется в ходе получения сусла.

Таблица 8 - Характеристика полупродуктов спиртового производства

Образцы воды Замес Сусло

кислотюсть, ... Г-2М . рН СВ, % КИСЛОТНО«"! !., Град рН СВ, %

Контроль 0,06 ^ 6,9 ¡,1 0,27 6,5 15,7

№1 0.06 — 6,8 _ 1,1 0,26 6,4 16,2

№2 0,06 6,8 1,2 0,22 6,3 17,0

0,06 1.4 -1 0.22 6,2 17,1

ЗЯ>4 0.07 6.6 .... 1,4 0,21 п 6,2 17,3

№5 0,06 6,7 1,3 0,23 6,3 17,2

Установлено, что использование дистиллированной воды и воды тина мягкая даст сусло с кислотностью 0,26-0,27 град; воды умеренно-жесткой к жесткой - 0,22-0,23 град.: очень жесткой - 0,21 град. Также показано, что сусло полученное с использованием мягкой воды (образец № $), и контрольная проба характеризуются пониженным содержанием сухих веществ (в среднем ¡та 1,0-1,5%). Присутствие в технологической воде конов Са2' и ¡У^2" в концентрациях 47,5-173,5 и 32.5-57,5 мг/л дает возможность достичь содержания СВ на уровне 17,0-17,3%. Установлено, что выявленная па примере переработки пшеницы закономерность изменения отдельных

показателей качества полупродуктов спиртового производства сохраняется и при получении замеса и сусла из ржи и ячменя. Повышение общего содержания растворимых сухих веществ при использовании воды повышенной жесткости может быть связано, не только с более оптимальным протеканием процесса гидролиза I крахмала зерна, но и «выщелачиванием» балластных компонентов. Поэтому, в дальнейшем необходимо оценивать влияние минерального состава технологической воды на содержание в сусле сбраживаемых углеводов. Для этой цели были получены образцы двух серий.

Серия I - Контроль (дистиллированная вода); опыт 1 (вода образца № 2, жесткость 3,5 мг - экв/л.); опыт 2 (вода образца № 4, жесткость 10,5 мг- экв/л.); образцы воды № 2 и № 4 по ионному составу отличались только содержанием Са2+ и М§2+. I Серия II - опыт 1 (вода образца № 2, жесткость 3.5 мг - экв/л.); опыт 3 (вода образца № 5, жесткость 4,0 мг - экв/л.). Образцы воды № 2 и № 5 при близкой жесткости отличались показателем щелочности и содержанием микроэлементов (Ыа, 2п, Мл).

Данные по анализу образцов Серии I (рисунок 5) показали, что максимальной концентрацией сбраживаемых углеводов, оцененной по показателю ОРВ, обладает | сусло, полученное с использованием воды типа умеренно-жесткая. Несмотря на большую концентрацию СВ образцов сусла приготовленных на жесткой воде они характеризуются снижением показателя ОРВ. Переработка зерна с использованием дистиллированной воды, т.е. не содержащей практически ни каких ионов, дает наихудшие результаты и по показателю СВ и ОРВ.

14,00% 12,00% 10,00% С!" о4 -Р о4 о4 О4 о4- чР

0= О ю ч— т- N. ш ШР О) О оа X— Ч— к ю щт о с%Г :>-•....... О О) о о4-О СВ о" О СО ч— л— о х— 10,30%;

О == 111 ;—— Иш

к я- 8,00% ■ И рр Щ Ш Контроль . 0 Опыт 1

Щ а, ь ® а" X о 8,00% 4,00% ж ш ША ш Ш В Опыт 2 : ® ОпытЗ

¿,'ОЬ/о 0,00% ¡¡§ ш 1 Ш§5

Пшенница Рожь Ячмень

Рисунок 5 - Влияние минерального состава воды на содержание в сусле ОРВ

2.2.8 Разработка рекомендаций по повышению эффективности процесса получения сусла на Ардымском спиртовом заводе

В работе использовались два образца технологической воды взятой на Ардымском спиртовом заводе в ноябре 2010г. к в феврале 201 ¡г., показатели качества которых приведены в таблице 9. Реакция средь:, определенная по показателю рН свидетельствует о том, что она относится к слабо щелочной, что в технологии спиртового производства могло негативно влиять на процесс.

Габлица 9 - Показатели качества технологической воды

Показатель Образец Л? 1 Образец № 2 Вода шггыш ко СшПяН

Жесткость, мг-экв/л 3,92 3,20 7,0

Щелочность, мл 0,1м №ОИ 4,10 3,85 6,5

рН 8,14 7,59 6-9

Окислвемо'.-гь, ыг.'л 4,65 4,80 5,0

Взвеси, ¡иг/л ЕМФ 8,53 8,95 2,6

В соответствии с показателями жесткости образцы воды, полученные с Адрымского спиртового завода, следует отнести к мягкой, либо умеренно жесткой воде. Показатель муггюсти. выраженный в единицах мутности по формазину, более чем в 3 раза превышал значение для воды питьевой по СанПиН. Визуально образцы воды характеризовались наличием большого количества взвешенных коллоидных частиц. Пробы были отобраны из открытого источника. Состав взвесей, исходя из показателя окисляемости, не был органической природы.

На следующем згапе работ был определен минеральный состав образцов технологической воды (таблица 10).

Установлено, что образцы технологической воды характеризуются пониженным содержанием ионов Са2+ и Данный факт необходимо учитывать при разработке рекомендации по получению осахаренного сусла па Ардымском спиртовом заводе. В целом, анализ образцов воды показал, что они характеризуются существенными отличиями в ряде показателей от значений, оптимальных для переработки зерна в бродильных производствах.

Таблица 10 - Минеральный состав технологической вода

! Содержание катионов, мг/д ^ Образец № 1 Образе.-? № 2 Вода питьевая ио СаеПкН

Кальций 1 ¡2,6 15,7 30-140

М8ГНЯЙ 1,92 ~225~~...... 2,21 50

Натрий 8,70 200

Калий 1,78 2,04 ^ 400

Железо Г 0.98 1,87 | 0,3

Медь ^ 0,04 0,03 \ 1,0

Марганец О", 125 0,139 . 6,1

2.2.9 Выбор основных направлений исследований

Изучение информационно-патентного материала и данные, полученные по влиянию минерального состава воды на действие зерновых и микробных амилаз на стандартных и зерновых субстратах, а также материалы по оценке реологического поведения сред в спиртовом производстве дало возможность предложить три основных направления исследований (рисунок 6).

Направления исследований

Получение замеса с использованием солей СаС12; М^СЬ

Подбор ферментного препарата разжижающего действия

Получение замеса с подкислением среды до рН 6,0-6,2

Рисунок 6 - Основные направления исследований

Первое направление исследований

В данной серии экспериментов использовался ферментный препарат разжижающего действия Амил ЛН 608, применяемый на Ардымском спиртовом заводе, содержащий мезофильную а-амилазу. Контрольный образец получали путем смешивания помола из зерносмеси (пшеница:рожь - 70:30) с образцом воды (№ 1) в соотношении 1:3,5.

В опытные образцы дополнительно вносили соли СаС12 и (или) М£С12: образен №2 - ионы Са2+ - 50 мг/л (при этом учитывали кальций, имеющийся в исходной воде и в сырье); образец № 3- ионы М§2+, до обшего содержания в замесе - 50 мг/л; образец № 4 - Са2т - 50 мг/л, М82+ - 25 мг/л. Далее в замесы вносили ферментный препарат Амил ЛН 608 в количестве 2,0 ед. АС на 1 г условного крахмала сырья. На стадии осахаривания использовали ферментный препарат Глюкомил Л706 в количестве 7,0 ед. ГлС / г крахмального сырья. Данные, приведенные на рисунке 7 показывают, что дополнительное внесение ионов Са24 в оптимальной концентрации приводит к повышению сухих веществ сусле и что особенно важно для спиртового производства, к увеличению концентрации общих сбраживаемых углеводов.

18,00% 16,00% 14,00% 12,00% 10,00% 3,00% 6,00% 4,00% 2,00% 0,00%

15.80%

13,50% 16,00*%

Ш

11,90%

№1

№2

:всв в орв

Рисунок 7 - Содержание сухих веществ и общих редуцирующих веществ в сусле в зависимости от содержания ионов Са~" и Мё'г в замесе

Использование только конов практически не влияет на процесс. Лучшие результаты получаются в варианте, где па замес вкосится смесь конов Са2+ и (образец № 4). Содержание ОРВ в сусле возрастало против контро ля па 5.7%. Таким образом, дополнительное внесение в замес солей кальция и магния позволяет получить более качественное сусло на Ардымском спиртовом заводе с используемыми в настоящее время ферментными препаратами. Однако, такой технологический прием связан с дополнительными затратами на покупку солей.

Второе наараелеиие исследований

Выбор данного направления базировался на материалах исследований, приведенных в разделе 2.2.) , в котором представлены данные о разной эффективности действия мезофильных и термостабильных «.-амилаз в зависимости от минерального состава вода. Получение оеахаренного сусла вели по режиму Регламента. Соли СаС1г и М£С12 в данной серии опытов не вносили.

Установлено (таблица 11), что процесс получения сусла с использованием ферментных препаратов с мезофилыюй а-амилазой практически не зависит от вида препарата: содержание СВ составляет 15,4 - 15,8%, ОРВ находится на уровне 10,2 -10,6%. Напротив, использование ферментного препарата термостабилькой а-амилазы зависит от вида препарата. Наилучший результат получен при использовании ферментного препарата Термамил 8С. Содержание общих сбраживаемых углеводов достигает для данного образца сусла 12,3%. Наибольшая эффективность действия ферментного препарата Термамил 8С может быть связана с тем, что по данным производителя его применение не лимитируется концентрацией содержащихся ионов Са2+ в растворе (концентрация ионов Са2" з водно-зерновых суспензиях составляет около 5 мг/л). Напротив, для устойчивого результата с применением препарата Термаякл 120 I содержание кальция в субстрате должно быть не менее 40 мг/л.

Таблица 11 - Содержание СВ и ОРВ в сусле в зависимости от используемого

ферментного препарата разжижающего действия (без нодкисления) *

Назвгнвс ферментного 1 Корма сд. АС/г вргааратй I крахмала сырьг Концентрация, %

СВ ОРВ

Мслофкльпые

Амял ЛК 638 1 2.0 Лпквамкл 1200 | 2,0 БАН 480 Ь | 2,0 15,8 15.4 15.5 10,6 10,2 . 10,4

Терчмсгкбильнмс

Амилаза НТ 4000 Тсрмалил 120 Ь Термаиял 8С 0,2 | 16,7 11.8 0,2 I 16,5 ! 5 2,0 ! 0,2 | 17,3 | 12,3 !

Таким образом, считаем целесообразным для Ардымского спиртового завода вместо ферментного препарата Лмил ЛН 608 использовать Термамил 8С с термос габильной, кальций независимой а-амилазой.

Третье направление исследований

Данная серия экспериментов была связана с тем, что используемая на предприятии технологическая вода обладает слабощелочными свойствами, а оптимальное действие ферментных препаратов разжижающего и особенно осахари-вающего действия проявляется в слабокислой среде.

Установлено, что подкисление замеса до рН 6,0-6,2 приводит к улучшению технологических показателей качества сусла в независимости от вида используемого ферментного препарата.

2.2.10 Сравнительная характеристика образцов осахаренного сусла

На завершающем этапе работы были получены шесть образцов осахарепного сусла. Эксперименты проведены с двум я ферментными препаратами:

- Лмил ЛН 608 - используемый в настоящее время на заводе (образцы К, 01,02)

-- Термамил 8С- рекомендуемый к применению (образцы ОЗ, 04,05).

В качестве варьируемых факторов выбраны:

1) внесение солей СаС12 и ]\-^С12 до общего содержания ионов Са2+ - 50мг/л и Мё2+ - 25мг/л (образцы 01,04)

2) подкисление замеса до рН 6,0-6,2(образцы 02.05)

Сравнительная характеристика показателей качества сусла, представленная в таблице 12, показала, что по сравнению с контрольным все опытные образцы характеризуются лучшими показателями. Концентрация сухих веществ сусла возрастает на 0,5-1,7%, ОРВ на 0,4-2,1%, свободных Сахаров на 0,5-2,4%, растет видимая доброкачественность сусла.

Таблица 12 - Сравнительная характеристика показателей качества сусла

Показатели Об »ащм сусла по верт! 1К8ЛИ

К 01 1)2 03 04 05

Концентрация, %:

-СВ 15,8 16,7 16,3 17,3 17,5 17,5

-ОРВ 10,6 12,0 11.0 12.3 12,4 12,7

-РВ 3,9 4,4 5,1 4,8 4,5 6.3

-атшиът а зет 0,06 0.08 0,06 0,07 0,07 0,08

Видимая

доброкачественность, % 67,1 71,9 67,5 71,0 70,9 72,6

Из всех опытных образцов лучшие показатели имеет сусло образца 5, в котором в качестве фермента разжижающего действия используется Термамил 8С с подкислеиием замеса до рН 6,0-6,2. В нем отмечено существенное возрастание свободных Сахаров

(РВ), что, скорее всего, может быть связано, с хорошей подготовкой крахмала на стадии водно-тепловой обработки и с созданием благоприятных условий по активной кислотности для действия микробной глюкоамилазы.

Таким образом, с целью повышения качественных характеристик сусла Ардымскому спиртовому заводу рекомендовано использовать ферментный препарат Термамил 8С и подкислять замес до уровня рИ 6,0 - 6,2.

Проведенная опытно-промышленная проверка в условиях предприятия и выполненный по се результатам экономический расчет подтвердили эффективность разработанных рекомендаций, условно-годовая экономия 'для Ардвшского спиртового завода производительностью 3000 дал/сут. составит 35 млн. рублей. Для их внедрения заводу не нужно менять технологический Регламент.

ВЫВОДЫ

1. Выявлено влияние концентрации ионов Са2* и в воде на амилолитическую способность микробных и зерновых амилаз при действии на стандартный субстрат. Показано, что при использовании воды повышенной жесткости, определяемой

с- 2+

ионами Са , в меньшей степени снижают активность препаратов мезофильного действия; определяемой ионами 1\^2+ - препаратов с термостабильной амилазой.

2. Исследовано влияние концентраций солей жесткости в технологической воде на гидролиз зерновых субстратов под действием микробных и собственных амилаз зерна. Показано, что приготовление замеса с использованием воды повышенной жесткости негативно влияет на процесс (содержание декстринов снижается в 1,3-2,5 раза). Оптимальной концентрацией ионов Са2+ и ]У^2+ в технологической воде является уровень 7-140 мг/л.

3. Исследовано реологическое поведение замесов в зависимости от концентрации ионов Са21 и М§2+ в технологической воде по показателю «Число падения». Показано, что внесение в замес микробных амилаз приводи! к снижению «Числа падения» для ячменя в 2 раза, пшеницы на 75%. ржи - 40%.

4. Изучено влияние ионов Са2\ Мп2+ и гп2+ на активность микробных ферментных препаратов протеолитического действия бактериального и грибного происхождения. Показано, что при использовании воды повышенной жесткости целесообразно применять ферментные препараты грибного происхождения. Выявлены различия по влиянию ионов Са"7 на процесс гидролиза белков пшеницы, ржи, ячменя при совместном действии собственных и микробных протеаз. Показано, что при концентрации ионов Са ' 2 на уровне 100 - 200 мг/л степень гидролиза белков пшеницы и ячменя возрастает на 30 - 50%. а белков ржи - практически не меняется.

5. Фракционирование белков осахаренпого сусла, приготовленного на воде разной жесткости, свидетельствует об увеличении содержания низкомолекулярной фракции пептидов и аминокислот на 45% при использовании воды умеренной жесткости и снижении степени и глубины гидролиза при использовании очень жесткой воды.

6. С использованием метода атомно-абсорбционной спектрофотометрии изучен минеральный состав зерна (Са2*; Гу^2+;К+, Ка+, Мп2+и2п2') пшеницы, ржи, ячменя на основе кислотной и водной экстракции, а также образцов воды с жесткостью от 0,8 до 10,5 мг-экв/л.

7. Выполнены расчеты, позволяющие оценить вклад сырья и воды в минеральный состав замесов, в результате которых показано, что содержание Са3+ и Г^2+ независимо от вида зерна и образца воды определяется преимущественно последним. Показано, что содержание '¿п2> и Мп2+ напротив, зависит и от вида зерна и от образца технологической воды.

8. Изучены основные показатели качества 2-х образцов технологической воды, взятых на Ардымском спиртовом заводе, и установлено, что вода относится к типу умеренно жесткой (жесткость 3,20-3,92 мг-экв/л) и обладает слабощелочными свойствами (рН 7,59-8,14). Содержит повышенное количество взвесей (в 3 раза превышающее значение воды питьевой по СанПиН). Исследован минеральный состав технологической воды и выявлено, что в ней содержание ионов Са2+ и Г^2+ ниже оптимального з'ровня 50-70 мг-экв/л. Железо напротив в 3-6 раз превышает показатели по СанПиН.

9. Выявлено влияние солей СаС.!2 и М^СЬ на используемый при замесе сырья ферментный препарат Амил ЛН608. Показано, что дополнительное внесение ионов Са2+, либо смеси ионов Са2+ и 1\%2+ повышает содержание в сусле СВ и ОРВ; для лучшего варианта до 16,7% и 12,0% против 15,8% и 10,6% в контрольном образце.

10. Проведены эксперименты с использованием при производстве сусла ферментных препаратов (мезофильные: Амил ЛН 608, Ликвамил 1200, БАН 48011; термостабильпые: Амилаза НТ 4000, Термамил 120Ь, Термамил БС). Наилучший результат получен при использовании ферментного препарата Термамил 8С.

11. Показано, что подкисление замеса до рП 6,0-6,2 при получении сусла на Ардымском спиртовом заводе приводит к улучшению технологических показателей сусла в случаях использования и мезофильной, и термостабильной ос-амилазы.

12. Разработаны рекомендации по повышению эффективности процесса получения сусла для Ардымского спиртового завода, апробированные в опытно-промышленных условиях предприятия. Условно-годовой экономический эффект от реализации предложенных рекомендаций на предприятии при мощности 3000 дал/сут. составил 35 млн.руб. в год.

Список работ, опубликованных ко результатам дассершога

1. Крикунова Л.Н., Моисеенко М.В. Исследование реологического поведения замесов при переработке зерна в спиртовой отрасли // Управление реологическими свойствами пищевых продуктов: сб. материалов кснф., Москва, 2010.-С. 77-84.

2. Моисеенко М.В., Крикунова Л.Н., Карпиленко Г.П. Влияние минерального состава технологической воды на процесс переработки зерна в спиртовой отрасли // Производство спирта и ликероводочных изделий. - 2010. - № 3. С. ! б - 18.

3. Моисеенко М.В., Витол И.С. Влияние ионов кальция па активность микробных амилаз // Пищевые технологии и биотехнологии: сб. докладов XI Международной конференции молодых ученых. - Казань, 2010. - С.20.

4. Моисеенко М.В., Витол И.С., Карпиленко Г.П. Влияние концентрации ионов кальция и магния на активность зерновых и микробных амилаз // Хранение и переработка сельхозсырья.-2010.- № 10. - С.42-45.

5. Моисеенко М.В. Роль минерального состава технологической воды в процессе получения пшеничного сусла /7 Пищевые продукты и здоровье человека: сб. материалов III Всероссийской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - Кемерово, 2010. -С. 40-42.

6. Моисеенко М.В. Витол И.С., Карпиленко Г.П. Влияние минерального состава технологической воды на активность зерновых протеаз // Производство спирта и ликероводочных изделий.-2011. -№3. -С. 14-16.

7. Крикунова Л.Н., Моисеенко М.В, Попова Н.В., Карпиленко Г.П. Реологическое поведение замесов из зерна в зависимости от концентрации ионов Ca2' и Mg2+ в воде//Храпение и переработка сельхозсырья.-2011.-№8. -С. 59-61.

Подписано в печать 10.11.11. Формат 60x90 Печ. л. 1,1. Тираж 120 экз. Изд. № 123. Заказ 152. Издательский комплекс МГУПП 125080, Москва, Волоколамское ш., 11

Введение.

1 Обзор литературы.

1.1 Современные тенденции развития отечественной спиртовой отрасли.

1.2 Углеводный комплекс зерна пшеницы, ржи, ячменя.

1.3 Амилолитические ферменты.

1.4 Физико-химические свойства и структурные особенности белков пшеницы, ржи, ячменя.

1.5 Протеолитические ферменты зерновых культур.

1.6 Характеристика ферментных препаратов амилолитического и протеолитического действия, используемых в технологии этанола из зерна.

1.6.1 Ферментные препараты разжижающего и осахаривающего действия.

1.6.2 Ферментные препараты протеолитического действия.

1.7 Классификация природных вод.

1.8 Влияние минерального состава технологической воды на биохимические процессы при переработке зерна в бродильных производствах.

1.9 Технологические аспекты получения осахаренного сусла в технологии этанола.

1.9.1. Режимы механико-ферментативной обработки сырья.

1.9.2 Влияние состава сырья на процесс водно-тепловой и ферментативной обработки«.

2 Экспериментальная часть.

2.1 Объекты и методы исследования.

2.1.1 Объекты исследований.

2.1.2 Методы исследований.

2.1.2.1 Методы анализа зерна.

2.1.2.2 Методы анализа воды.

2.1.2.3 Методы определения ферментативной активности.

2.1.2.4 Анализ полупродуктов спиртового производства.

2.2 Результаты исследований и их обсуяедение.

2.2.1 Влияние ионов Са и Mg на активность микробных и зерновых амилаз.

2.2.1.1 Амилолитическая способность микробных амилаз при использовании стандартного субстрата.

2.2.1.2 Амилолитическая способность зерновых амилаз при использовании стандартного субстрата.

2.2.1.3 Исследование микробных и зерновых амилаз с использованием зерновых субстратов.

2.2.1.4 Исследование реологического поведения замесов при переработке зерна в зависимости от концентрации ионов Са2+ и Mg2+ в технологической воде.

2.2.2 Влияние катионов на активность микробных и<зерновых протеаз.

2.2.2. Г Влияние ионов и Mg на активность микробных протеаз при использовании стандартного субстрата.

I ry t'y

2.2.2.2 Влияние ионов Мп и Zn на активность микробных протеаз при использовании стандартного субстрата.

2.2.2.3 Характеристика протеолитических ферментов зерновых субстратов (пшеница, рожь, ячмень).

2.2.2.4 Влияние ионов

Са"1"", Mg , Мп и Zn ~ на активность зерновых протеаз при использовании стандартного субстрата.

2.2.2.5 Исследование процесса ферментативного гидролиза белка зерновых субстратов.

2.2.1.6 Влияние минерального состава технологической воды на фракционный состав белков осахаренного сусла.

2.2.3' Влияние показателей качества исходного сырья на процесс получения зернового сусла.

2.2.3.1 Биохимические показатели качества пшеницы, ржи, ячменя.

2.2.3.2 Оценка показателей качества воды.

2.2.3.3 Исследование процесса получения зернового сусла с применением разных по минеральному составу образцов технологической воды.

2.2.4 Разработка рекомендаций по повышению эффективности процесса получения сусла на Ардымском спиртовом заводе

2.2.4.1 Характеристика образцов технологической воды.

2.2.4.2 Исследование минерального состава зернового сырья.

2.2.4.3 Выбор основных направлений исследований.

2.2.4.4 Сравнительная характеристика образцов осахаренного сусла.

Выводы.

Актуальность темы. Одним из основных этапов спиртового производства, определяющих технико-экономические показатели завода, выход и качество конечного продукта, является процесс получения зернового сусла. Эффективность данной стадии зависит от глубины и направленности протекания биохимических процессов в сырье, в качестве которого на отечественных спиртовых заводах в последнее время используют преимущественно пшеницу, рожь, реже ячмень. Данные виды сырья относятся к крахмалсодержащему. В них в количественном отношении преобладает полимер глюкозы - крахмал, находящийся в сырье в виде крахмальных гранул. Известно, что нативный нерастворимый крахмал в очень небольшой степени может подвергаться деполимеризации, поэтому в технологии этанола при переработке крахмалсодержащего сырья проводят процесс водно-тепловой и ферментативной обработки смеси, состоящей из размолотого зерна и воды. При этом гидролиз полимеров зерна осуществляется в процессе получения сусла под действием эндогенных и микробных амилаз, протеаз и других ферментов. Известно, что активность отдельных ферментов определяется рядом факторов (рН, температурой, присутствием и концентрацией стабилизаторов, активаторов и т.д.) Существенную роль на процесс деструкции основных компонентов зерна может оказать и минеральный состав технологической воды. Исследований по влиянию последнего фактора на процесс получения зернового, сусла для спиртовой отрасли до последнего времени не проводилось.

Вместе с тем, в других отраслях, к примеру, в пивоварении установлены оптимальные концентрации отдельных макро- и микроэлементов в среде, позволяющие интенсифицировать процесс, сократить расход сырья и повысить качество конечного продукта. Однако данные исследования не учитывают специфики спиртового производства, в частности особенностей биохимического состава используемого сырья, 5 изменений в нем в ходе переработки, а также характеристик применяемых в отрасли ферментных препаратов амилолитического и протеолитического действия зарубежного производства.

Цели и задачи исследования. Целью настоящей работы явились исследования по влиянию минерального состава технологической воды на процесс получения зернового сусла и разработка на основе полученных новых научных данных рекомендаций по повышению эффективности процесса для Ардымского спиртового завода.

В соответствии с указанной целью были поставлены следующие задачи:

- изучить влияние катионов на активность микробных и зерновых протеаз;

- определить минеральный состав основного сырья "спиртовой отрасли, на основании которого выявить различия по видам зерна (пшеница, рожь, ячмень);

- провести оценку показателей качества образцов воды, в том числе по содержанию в ней основных катионов;

- исследовать процесс получения зернового сусла с применением разных по минеральному составу образцов технологической воды;

- выполнить анализ образцов технологической воды, используемой в производстве этанола на Ардымском спиртовом заводе в соответствии с СаНПиН 2.1.4 1074-01 Питьевая вода. Контроль качества.

- обосновать выбор основных направлений исследований по изучению процесса повышения эффективности получения осахаренного сусла на предприятии;

- разработать рекомендации по повышению эффективности процесса получения сусла на Ардымском спиртовом заводе;

- апробировать процесс в условиях промышленного производства и рассчитать экономическую эффективность от внедрения данных рекомендаций. б

Научная новизна. На основании проведения модельных опытов выявлено влияние ионов Са и в воде на амилолитическую способность мезофильных (Ликвамил 1200 и БАН 480Ь) и термостабильных (Амилаза НТ 4000 и Термамил 120Ь) ферментных препаратов при действии на стандартный и зерновой субстраты.

Впервые выявлена взаимосвязь между степенью гидролиза крахмала сырья под действием микробных и зерновых амилаз и концентрацией ионов Са и в воде, а также вариантом получения замеса (гидромодулем сырье : вода).

Получены новые научные данные о реологическом поведении замесов при переработке зерна в зависимости от концентрации ионов Са2+ и в воде с использованием прибора «Амилотест АТ - 97» по показателю "Число падения". ^ | ^ I ^

Изучено влияние ионов

Са , Mgт^ Мп и Zn в воде на протеолитическую активность ферментных препаратов бактериального1 (Максазим ЫМ5 и Алкалаза 2.4 Ь Рв) и грибного (Протеаза ОС-Юб и Дистицим Протацид Экстра) происхождения, а также протеаз пшеницы, ржи и ячменя при изучении их действия на стандартном и зерновом субстратах.

Научно обоснованы различия в фракционном составе белков осахаренного сусла в зависимости от вида сырья и минерального состава технологической воды.

Впервые с использованием метода атомно-абсорбционной спектрофотометрии изучен минеральный состав водной фракции зольных элементов пшеницы, ржи и ячменя, позволяющий оценить влияние вида сырья на содержание отдельных ионов в замесе.

Выявлена корреляционная зависимость между минеральным составом технологической воды и основными показателями качества осахаренного сусла при использовании основных видов сырья: пшеница, рожь, ячмень.

Практическая значимость. Определены оптимальные концентрации основных катионов в технологической воде, при которых активность широко применяемых в спиртовой отрасли ферментных препаратов амилолитического и протеолитического действия зарубежного производства возрастает в среднем на 20-30%, что позволяет, во-первых, целенаправленно их выбирать из предлагаемого спектра; во-вторых, сокращать их расход.

Разработаны рекомендации по повышению эффективности получения осахаренного сусла на Ардымском спиртовом заводе, учитывающие характеристики используемого сырья и технологической воды.

Проведена опытно-промышленная проверка предложенных рекомендаций, на основании которой специалистами Ардымского спиртового завода рассчитана условно-годовая экономия от снижения себестоимости продукции, которая при мощности завода 3000 дал/сут. составила 35 млн. рублей.

1. Обзор литературы

Выводы

1. Вьшвлено влияние концентрации ионов Са и в воде на амилолитичеекую способность микробных и зерновых амилаз при действии на стандартный субстрат. Показано, что при использовании, воды повышенной жесткости, определяемой- ионами Са2+, в меньшей степени снижают активность препаратов мезофильного действия; определяемой ионами — препараты с термостабильной амилазой.

2. Исследовано влияние концентраций солей жесткости в технологической воде на гидролиз зерновых субстратов под действием микробных и собственных амилаз зерна. Показано, что приготовления замеса с использованием воды повышенной жесткости негативно влияет на процесс (содержание декстринов снижается в 1,3-2,5 раза). Оптимальной концентрацией ионов Са2+ и М^2+ в технологической воде является; уровень 7-140 мг/л.

3. Исследовано реологическое поведение замесов в, зависимости от концентрации ионов Са2+ и в технологической воде по показателю «Число падения». Показано, что, внесение в замес микробных амилаз приводит к снижению «Числа падения» для ячменя в 2 раза, пшеницы на ■75%, ржи -40%.

Л I Л | Л | |

4. Изучено влияние ионов

Са , Мё , Мп и Ъп на активность микробных, ферментных препаратов протеолитического действия бактериального и грибного происхождения. Показано, что при использовании воды повышенной жесткости целесообразно применять ферментные препараты грибного происхождения. Выявлены, различия по влиянию ионов<

Са на процесс гидролиза- белков пшеницы, ржи,- ячменя при совместном действии собственных и микробных протеаз. Показано, что при концентрации ионов Са+2 на уровне 100 - 200 мг/л степень гидролиза белков пшеницы и ячменя возрастает на 30 — 50%, а белков ржи -практически не меняется.

5. Фракционирование белков осахаренного сусла, приготовленного на воде разной жесткости, свидетельствует об увеличении содержания низкомолекулярной фракции пептидов и аминокислот на 45% при использовании воды умеренной жесткости и снижении степени и глубины гидролиза при использовании очень жесткой воды.

6. С использованием метода атомно-абсорбционной спектрофотометрии ^ | | | | ^ | изучен минеральный состав зерна (Са ; ; К , № , Мп" и ) пшеницы, ржи, ячменя на основе кислотной и водной экстракции, а также образцов воды с жесткостью от 0,8 до 10,5 мг-экв/л.

7. Выполнены расчеты, позволяющие оценить вклад сырья и воды в минеральный состав замесов, в результате которых показано, что содержание Са2+ и М^2+ независимо от вида зерна и образца воды определяется преимущественно последним. Показано, что содержание

2-ь

Ъп и Мп напротив, зависит и от вида зерна и от образца технологической воды.

8. Изучены основные показатели качества 2-х образцов технологической воды, взятых на Ардымском спиртовом заводе и установлено, что вода относится к типу умеренно жесткой (жесткость 3,20-3,92 мг-экв/л) и обладает слабощелочными свойствами (рН 7,59-8,14). Содержит повышенное количество взвесей (в 3 раза превышающее значение воды питьевой по СанПиН). Исследован минеральный состав технологической воды и выявлено, что в ней содержание ионов Са2+ и ниже оптимального уровня 50-70 мг-экв/л. Железо напротив в 3-6 раз превышает показатели по СанПиН.

9. Выявлено влияние солей СаСЬ и М£,С12 на используемый при замесе сырья ферментный препарат Амил ЛН608. Показано, что дополнительное внесение ионов Са2+, либо смеси ионов Са2+ и М^2+ повышает содержание в сусле СВ и ОРВ; для лучшего варианта до 16,7% и 12,0% против 15,8%) и 10,6%) в контрольном образце.

10.Проведены эксперименты с использованием при производстве сусла ферментных препаратов (мезофильные: Амил ЛН 608, Ликвамил 1200, БАН 480Ь; термостабильные: Амилаза НТ 4000, Термамил 120Ь, Термамил 8С). Наилучший результат получен при использовании ферментного препарата Термамил 8С.

11 .Показано, что подкисление замеса до рН 6,0-6,2 при получении сусла на Ардымском спиртовом заводе приводит к улучшению технологических показателей сусла в случаях использования и мезофильной, и термостабильной а-амилазы.

12.Разработаны рекомендации по повышению эффективности процесса получения сусла для Ардымского спиртового завода, апробированные в опытно-промышленных условиях предприятия. Условно-годовой экономический эффект от реализации предложенных рекомендаций на предприятии при мощности 3000 дал/сут. составил 35 млн.руб. в год.

1. Андреев Н.Р. Основы производства нативных крахмалов. — М.: Пищепромиздат, 2001, - 289 с.

2. Андреев Н.Р., Карпов В.Г. Структура, химический состав и технологические признаки основных видов крахмалсодержащего сырья // Хранение и переработка сельхозсырья, 1999, № 7, с. 30 — 33.

3. Андреев Н.Р., Юрьев В.П. Термодинамические и структурные свойства зерновых крахмалов, выделенных из различных сортов пшеницы, ржи, ячменя // Хранение и переработка сельхозсырья, 1999, № 11, с. 7 — 10.

4. Бачурин А.П., Зубкова С.М., Михайлова JI.E., Траубенберг С.Е. Влияние некоторых физико-химических воздействий на активность амило-субтилина Г10Х // Ферментная и спиртовая промышленность, 1982, № 2, с. 34-38.

5. Бачурин А.П., Траубенберг С.Е., Куликова Л.С., Барсукова И.А., Попадич И.А. Тепловая активация ферментного препарата глюконигрина Г20Х // Ферментная и спиртовая промышленность, 1980, № б, с. 29 32.

6. Башкис Э. В., Шпокеле А.П. Глубина гидролиза белковых веществ техническими ферментными препаратами // Ферментная и спиртовая промышленность, 1980, № 8, с. 23 -25.

7. Белгородский A.A., Ермолаева Г.А., Самойлов A.B. Вода и водоподготовка // Пиво и напитки, 2001, № 2, с.54.

8. Белозерский М.А. Свойства и физиологическая роль протеиназ и ихингибиторов в семенах некоторых высших растений. Автореф. дисс. на соискание уч. ст. докт. биол. наук. — М.: 1983, — 44 с.

9. Биохимия. Учебник / Под ред. Е.С.Северина. М.: ГЭОТАР-МЕД, 2003, с. 75-118.

10. Бирагова Н.Ф., Бирагова С.Р., Гацупаева М.М. Влияние ферментных препаратов на качество процесса осахаривания крахмалосодержащего сырья // Производство спирта и ликероводочных изделий, 2010, № 1, с. 32.

11. Бондарь М.В. Разработка технологии получения и сбраживания осветленного сусла при переработке зернового сырья на этанол. Автореферат дисс. на соискание уч. ст. канд. техн. наук. Воронеж, 1999, -20 с.

12. Варфоломеев С. Д. Химическая энзимология. М.: Изд. центр "Академия", 2005. - 472 с.

13. Василенко З.В., Цед Е.А., Волкова C.B., Колпакова В.В., Мыслицкая А.Н. Влияние видовых особенностей зерновых культур на выход и качество пищевого этилового спирта // Производство спирта и ликероводочных изделий, 2010, №1, с. 26 — 29.

14. Вовчук C.B., Левицкий А.П., Вовчук И.Л. Активность пептидгидролаз в созревшем зерне пшеницы // Прикладная биохимия и микробиология, 1989, т. 25, №2, с. 220-225.

15. Войнарский И.Н., Римарева Л.В., Яровенко В.Л. Отбор препаратов протеаз для спиртового производства по интенсивности и глубине гидролиза белков сусла // Ферментная и спиртовая промышленность. -1979, №8, с. 29-31.

16. Воробьева Г.И., Глухих С. А., Максимова Г.Н., Римарева Л.В. Интенсификация производства спирта на основе применениякомпозиционных биологических стимуляторов // Производство спирта и ликероводочных изделий, 2003, № 2, с. 14—15.

17. Востриков C.B., Яковлев А.Н., Бунин М.А. Влияние различных факторов на накопление аминного азота в процессе водно-тепловой обработки зернового сырья // Хранение и переработка сельхозсырья, 2004, № 10, с. 34-35.

18. Выродов И.П. Физико-химическая природа процессов набухания зерна // Известия ВУЗов. Пищевая технология, 2001, № 1, с. 9 — 11.

19. Главарданов Р. Ферменты Ново-Нордиск в современном производстве спирта // Материалы докладов международной научно-практической конференции «Современные технологии в спиртовой и ликероводочной промышленности». — М.,1997, с. 79 86.

20. Голенков В.Ф. Проблемы биохимии ржи в связи с оценкой ее качества. • Дисс. на соискание уч. ст. докт. биол. наук. М.: 1973, - 405 с.

21. Грачева И.М., Иванова JI.A. Биотехнология биологически активных веществ. — М.: Элевар, 2006, 453 с.

22. Грачева И.М., Кривова А.Ю. Технология ферментных препаратов. М.: Элевар, 2000.-512 с.

23. Громов С.И. Особенности низкотемпературной переработки зернового сырья на спиртовых заводах // Ликероводочное производство и виноделие, 2005, № , с. 4 6.

24. Громов С.И. Особенности переработки отдельных видов зернового сырья в спиртовом производстве // Ликероводочное производство и виноделие, 2004, № 9, с. 8 10.

25. Губрий Г.Г. Исследование и разработка дифференцированного способа получения этанола из зернового сырья с использованием целлюлаз. Автореф. дисс. на соискание уч. ст. канд. техн. наук. М., 1994, 22 с.

26. Губрий Г.Г., Бачурин П.Я., Мазур Н.С., Устинников Б.А. Конверсияцеллюлозосодержащего сырья препаратами целлюлаз в производстве этанола // Пищевая промышленность, 1995, № 5, с. 24 25.

27. Детерман Г. Гель-хроматография. М.: Мир, 1970, — 252 с.

28. Диксон М., Уэбб Э. Ферменты (пер. с англ.). М.: Мир, 1982, т.1, с. 370 -375.

29. Драчева JI.B. Глубокая переработка для производства глюкозы и спирта // Производство спирта и ликероводочных изделий, 2010, № 1, с. 34 — 35.

30. Дубодел Н.П. Исследование клейковинных белков ржи. Автореф. дисс. на соискание уч. ст. канд. биол. наук. М.: 1978, — 24 с.

31. Дубодел Н.П., Груздев Л.Т., Синячкин Е.И., Вакар А.Б. Компонентный и аминокислотный состав белковых фракций клейковины ржи // Прикладная биохимия и микробиология. 1977, т. 13, № 5, с. 769 - 775.

32. Дунаевский А.Е., Емцева И.Б., Белозерский М.А. Локализация и изменение активности БАПА-аз в процессе прорастания семян гречихи и ржи. // Вестник Московского Университета, 1978, № 1, с. 75 77.

33. Дунаевский А.Е., Команцев В.Н., Белозерский М.А. Трипсиноподобный фермент из семян ржи. // Биоорганическая химия, 1976, № 2, с. 221 227.

34. Дячкина А.Б. Роль эндогенных и микробных протеаз в процессе получения и сбраживания ржаного сусла. Дисс. на соискание ст. канд. техн. наук. -М.: МГУПП, 2005. 150 с.

35. Дячкина А.Б., Карпиленко Г.П., Моисеенко B.C. Роль белково-протеиназного комплекса в технологии получения этанола из зерна ржи // Производство спирта и ликероводочных изделий, 2005, № 2, с. 10-12.

36. Дячкина А.Б., Карпиленко Г.П. Низкотемпературная обработка зерна ржи в технологии этанола // Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Перспективы развития пищевой промышленности в России». Оренбург, 2005, с. 145 - 149.

37. Ермаченко JI. А. Атомно-абсорбционный анализ в санитарно-гигиенических исследованиях. М., 1997, — 182 с.

38. Ермолаева Г.А., Самойлов A.B. Вода и водоподготовка // Пиво и напитки, 2001, №5, с. 36.

39. Журба О.С. Разработка новой технологии этанола на основе интенсивных способов переработки зерна пшеницы. Дисс. на соискание ст. канд. техн. наук. М.: МГУПП, 2004. - 138 с.

40. Иванова Л.А., Войно Л.И., Иванова И.С. Пищевая биотехнология. Переработка растительного сырья. М.: Колос, 2007, -530 с.

41. Кадиева А.Т. Разработка интенсивной технологии этанола на основе целенаправленного применения мультэнзимных систем и новых рас спиртовых дрожжей. Автореф. дисс. на соискание уч. ст. канд. техн. наук. -М., 2003.-29 с.

42. Кадиева А.Т., Римарева Л.В., Иванова Л.А. Роль гидролитическихмультиэнзимных систем в технологии спирта // Сб. докладов юбилейной международной научно-практической конференции «Пищевые продукты XXI века». -М., 2001, с. 288-289.

43. Казаков Е.Д., Карпиленко Г.П. Биохимия зерна и хлебопродуктов. СПб.: ГИОРД, 2005,-512 с.

44. Казаков Е.Д., Кретович B.JI. Биохимия зерна и продуктов его переработки. -М.: Агропромиздат, 1989, — 368 с.

45. Калинина O.A. Разработка ресурсосберегающей технологии получения этанола из зерна ржи. Дисс. на соискание уч. ст. канд. техн. наук. — М., 2002, 144 с:

46. Калинина O.A., Леденев В.П., Крикунова Л.Н. Разработка высокоэффективной малоотходной технологии этанола из зерна ржи на основе механокавитационной обработки. Стадия приготовления замеса // Хранение и переработка зерна, 2002, № 6, с. 35 — 40.

47. Калунянц К.А. Химия солода и пива. М.: Агропромиздат, 1990, -176 с.

48. Карпиленко Г.П., Глинская E.H. Исследование продуктов протеолиза альбумина и белков эндосперма ячменя кислой протеиназой ячменя // Прикладная биохимия и микробиология, 1976, т. 12, № 3, с. 438 — 441.

49. Карпиленко Г.П., Дячкина А.Б. Перспективное направление использования зерна ржи // Хранение и переработка зерна, 2004, № 11, с. 32-33.

50. Карпиленко Г.П., Дячкина А.Б. Характеристика ферментных препаратов протеолитического действия, используемых в технологии этанола // Известия ВУЗов. Пищевая технология, 2005, № 4, с. 15-17.

51. Карпиленко Г.П., Попов М.П. Свойства кислой протеиназы ячменя // Прикладная биохимия и микробиология, 1975, т. 11, № 5, с. 757 758.

52. Келети К.П. Основы ферментативной кинетики. М.: Мир, 1993, -251 с.

53. Кислухина О.В. Ферменты в производстве пищи и кормов. М.: ДеЛипринт, 2002. 336 с.

54. Козьмина Н.П. Биохимия зерна и продуктов его переработки. М.: Колос, 1976.-375 с.

55. Колеснов А.Ю. Протеолитические ферменты ячменя. Дисс. на соискание уч. ст. канд. биол. наук. — М.: 1987. 186 с.

56. Костенко В.Г., Сумина Л.И., Крикунова JI.H. Влияние свойств ячменного крахмала на реологическое поведение замесов // Производство спирта и ликероводочных изделий, 2008, № 4, с. 10-13.

57. Кретович В.Л. Биохимия зерна и хлеба. М.: Наука, 1991. - 136 с.

58. Кретович В.Л. Биохимия растений. М.: Высшая школа, 1986. - 503 с.

59. Крикунова Л.Н., Жульков А.Ю., Карпиленко Г.П. Метод оценки степени растворения крахмала при получении осахаренного сусла // Производство спирта и ликероводочных изделий, 2008, № 1, с. 12 14.

60. Крикунова Л.Н., Омисова О.С., Журба О.С. ИК-обработка сырья в спиртовом производстве // Известия ВУЗов. Пищевая технология, 2004, №5-6, с. 42-45.

61. Крикунова Л.Н., Поляков В.А., Андриенко Т.В. Современные подходы в оценке технологических свойств основного сырья спиртовой отрасли //

62. Хранение и переработка сельхозсырья, 2006, № 10, с. 37-41.

63. Кунце И., Мит Г. Технология солода и пива (пер. с нем.). СПб.: Профессия, 2001. - 912 с.

64. Кухаренко A.A. Ультразвуковая предподготовка растительного сырья в производстве этанола // Аграрная наука, 2000, № 3, с. 30 34.

65. Лабораторный практикум по общей технологии пищевых производств / Под редакцией Ковальской Л.П. М.: Агропромиздат, 1991. — 335 с.

66. Лапши В.К. Солевой состав воды, используемый в пивоварении // Пиво и напитки, 2004, № 5, 44 с.

67. Леденев В.П., Калинина O.A. Влияние механокавитационной обработки зерна ржи на процесс получения концентрированных сред // Производство спирта и ликероводочных изделий, 2001, № 3, с. 19-20.

68. Ленинджер А. Основы биохимии. -М.: Мир, 1985, т.1, с. 108-221.

69. Лифшиц Д.Б., Василенко О.М., Мелентьев А.Е. Активация гидролитических ферментов ионами цинка // Пищевая технология, 1988, № 3, с. 119 — 120.

70. Лихтенберг Л.А. Влияние технологических приемов на качество спирта // Производство спирта и ликероводочных изделий, 2001, № 2, с. 28 29.

71. Лихтенберг Л.А., Чередниченко B.C., Пискарева E.H. Использование неуглеводных компонентов зерна при производстве спирта // Пиво и напитки, 1999, № 4, с. 52-53.

72. Лукерченко В.Н. Некрахмалистые углеводы зерна и их значение для спиртового производства // Пищевая промышленность, 2000, № 1, с. 62-63.

73. Лукерченко В.Н. Ферментные препараты для производства спирта на установках малой и средней мощности. Части 1-Й // Пищевая промышленность, 1999, № 9-10, с. 17—19.

74. Лукин Н.Д., Филиппова Н.И: Особенности физико-химических свойств ржаного, ячменного и пшеничного крахмалов // Хранение и переработка сельхозсырья, 1997, № 4, с. 31 33.

75. Максимов A.C., Черных В.Я. Лабораторный практикум по реологии сырья, полуфабрикатов и готовых изделий хлебопекарного, макаронного и кондитерского производств. М.: ИК МГУПП, 2004, - 163 с.

76. Максимова Е.М. Разработка комплексной ресурсосберегающей технологии этанола на основе целенаправленного изменения реологических характеристик зерна. Дисс. на соискание уч. ст. канд. техн. наук. -М., 2001,- 180 с.

77. Макушин Б.И. Разработка ресурсосберегающей технологии получения белково-витаминного кормопродукта на основе обогащенной послеспиртовой барды. Дисс. на соискание уч. ст. канд. техн. наук. — М., 2006,- 144 с.

78. Методы биохимического исследования растений / Под ред. А.И. Ермакова. Л.: Агропромиздат, 1987, - 452 с.

79. Мецлер Д. Биохимия. Химические реакции в живой клетке (пер. с англ.) / Под ред. акад. А. Е. Браунштейна. М.: Мир, 1980, т. 2, с. 5 - 80.

80. Полыгалина Г.В. Технохимический контроль спиртового и ликероводочного производства. W.: Колос, 1999. - 334 ci921Полыгалина Г.В., Чередниченко B.C., Римарева Л.В. Определение активностшферментов: Справочник. М;: ДеЛишринт, 2003, - 375 с.

81. Пол яков В. А., Журба О.С., Крикунова Л.Н., Черных В.Я. Перспективы использования автоматизированного рабочего места (АРМа) в спиртовом производстве // Производство спирта и ликероводочных изделий, 2003, №■ 1,с. 12-14. V.

82. Поляков/ В.А., Римарева Л.В., Оверченко М.Б., Трифонова В.В. Сравнительная характеристика. ферментных препаратов: протеолитического действия по степени гидролиза микробного белка // Прикладная биохимия и микробиология, 2000, т. 36, № 3, с. 299-302.

83. Рид Дж. Ферменты в пищевой промышленности. — М.: Пищевая промышленность, 197 Г, 416 с.

84. Римарева Л.В. Микробные ферментные препараты; в спиртовом производстве // Производство спирта и ликероводочных изделий, 2002, № 4, с. 27-31-.

85. Римарева Л.В. Эффективный ферментный препарат для протеолиза растительного сырья // Хранение и переработка сельхозсырья, 1995, № 6, с. 40. '.';. , '

86. Римарева Л.В., Оверченко М.1>., Игнатова Н.И. Интенсификация спиртового производства; на основе использования мультиэнзимных систем // Производство спирта и ликероводочных изделий, 2004, № 2, с.26 28.

87. Римарева Л.В., Оверченко М.Б., Игнатова PI.PI., Кадиева А.Т. Мультиэнзимные системы в производстве спирта // Производство спирта и ликероводочных изделий, 2004, № 3, с. 22 24.

88. Рукмаи Л., Рябая О. Аминокислотный состав, зерна ржи .// Хлебопродукты. 2000, № 6, с. 15 -17.

89. Рухлядева А.П., Полыгалина Г.В:. Методы определения- активности^ гидролитических ферментов. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983,- 288 с.

90. Савосысин В.Д. Послеспиртовая барда: переработка или утилизация? //

91. Пиво и напитки, 2010, № 4, с. 14.

92. Самойлов A.B., Ермолаева Г.А. Вода и водоподготовка // Пиво и напитки, 2001, № 5, с. 36.

93. Серба Е.М., Оверченко М.Б., Лагашичева К. Л., Римарева Л.В. Универсальный метод определения протеолитической активности ферментных препаратов для пищевой промышленности // Хранение и переработка сельхозсырья, 2010, № б, с. 33 — 35.

94. ПО.Сидоркин В.Ю. Изучение реологических свойств разваренной массы, получаемой при производстве пищевого этилового спирта // Хранение и переработка сельхозсырья, 2004, № 10, с. 13-15.

95. Ш.Солярек Л., Леденев В.П., Петров P.A. Ферментные препараты «Новозаймс А/С» в производстве спирта // Производство спирта и ликероводочныхизделий, 2001, № 1, с. 32-34.

96. Солярек Л., Назарова П.Г., Чечнев Р.В. Эволюция ферментных препаратов «Новозаймс» для производства спирта // Производствоспирта и ликероводочных изделий, 2003, № 2, с. 23 — 25.

97. Сотников В.А., Марченко В.В., Гамаюрова B.C. Лимитирующий фактор • низкотемпературного разваривания1 крахмалистого сырья // Производство спирта и ликероводочных изделий, 2005, № 1, с. 12—16.

98. Сотников В.А., Федоров А.Д., Гамаюрова B.C., Котельникова Н.И., Котельников М.В. Способ- низкотемпературного разваривания крахмалистого сырья в производстве спирта // Производство спирта и ликероводочных изделий, 2002, № 1, с. 13 15.

99. Способ подготовки зернового- ' крахмалосодержащего сырья для спиртового брожения. Бондаренко В.А., Касперович В:Л., Буцко В.А., Манеева Э.Ш. Патент РФ № 2145354. 2000:

100. Способ получения этилового спирта. Сотников В.А., Федоров А.Д. и др. Патент РФ № 2199586. 2003.

101. Способ производства этилового спирта из зернового сырья. Губрий Г.Г., Устинников Б.А., Сергиенко H.H. и др. Патент РФ № 2127760. 1999.

102. Способ производства этилового спирта из зернового сырья. Губрий Г.Г., Устинников Б.А., Сергеенко H.H., Пыхова СВ. и др. Патент РФ № 2041950.- 1995.

103. Способ производства этилового спирта. Федоров А.Д., Кесель Б.А., Дьяконский П.И. и др. Патент РФ № 2138555. 1999.

104. Способ производства этилового спирта из зернового сырья. Крикунова JI.H., Максимова Е.М., Мельников Е.М., Орешкина Л.Ю. Патент РФ № 2162103.-2001.

105. Способ производства этилового спирта из зернового сырья. Крикунова Л.Н., Журба О.С., Леденев В.П. Кирдяшкин В.В., Елькин Н.В. Патент РФ №2221872, 2004.

106. Способ производства этилового спирта из зернового сырья. Крикунова Л.Н., Журба О.С., Омисова О.С., Гернет М.В., Кирдяшкин В.В. Патент РФ №2265663, 2005.

107. Способ производства этилового спирта из зернового сырья. Крикунова Л.Н., Андреенко Т.В., Сумина Л.И. Патент РФ № 2301261, 2007.

108. Сумина Л.И. Изучение реологических характеристик при получении концентрированного сусла из ячменя // Производство спирта и ликероводочных изделий, 2008, № 3, с. 18-21.

109. Сухой Л.А., Лебедева Л.Н. Новое оборудование для измельчения пищевых продуктов // Пищевая промышленность, 1994, № 4, с. 26 28.

110. Тарараева И.В., Траубенберг С.Е., Куликова Л.С., Попадич И.А. Применение тепловой обработки для повышения активности глюкоамилазы // Ферментная и спиртовая промышленность, 1985, № 2, с. 14-17.

111. Taxa-Лабаш-Абазид. Сравнительное изучение протеолитических ферментов зерна пшеницы нормальной и пораженной клопом черепашкой. Диес. на соискание уч. ст. канд. биол. наук. М., 1978. - 117 с.

112. Тер-Мовсесян А.Ж. Нейтральные протеазы зерна ржи и их белковые ингибиторы. Дисс. на соиск. уч. ст. канд. биол. наук. М., 1981. - 134 с.

113. Технология спирта / Под ред. B.JI. Яровенко. М.: «Колос-Пресс», 2002. - 464 с.

114. Типовой технологический регламент производства спирта из крахмалистого сырья. М., 1998, - 78 с.

115. Траубенберг С.Е. Влияние температуры и ионов металлов на активность ферментов // Пищевая и перерабатывающая промышленность, 1985, № 9, с. 39-42.

116. Траубенберг С.Е. Научное обоснование, разработка и применение способов активации ферментных препаратов для интенсификации промышленного биокатализа. Автореф. дисс. на соискание уч. ст. доктора техн. наук. — М.: 1985, 51с.

117. Траубенберг С.Е., Осташенкова Н.В., Попадич И.А. Влияние тепловой обработки на активность препаратов а-амилазы // Ферментная и спиртовая промышленность, 1985, № 4, с. 34 37.

118. Федоренко В.И. Влияние минерального состава воды на качество пива // Пиво и напитки, 2002, № 2 с. 54 55.

119. Фурсов О.В., Аникеева Л.А., Кузовлер В.А. и др. Особенности ферментативного гидролиза крахмальных гранул зерна злаковых // Прикладная биохимия и микробиология, 1990, т. 26, вып. 3, с. 371 377.

120. Хассельбек Г., Плохов А.Ю., Сахаров Ю.В. Применение ферментных препаратов фирмы «Эрбсле Гайзенхайм» в спиртовой промышленности // Производство спирта и ликероводочных изделий, 2002, № 3, с. 22 -23.

121. Хатунцева Л.И. Разработка рациональных режимов солодоращенияпивоваренного ячменя с различным содержанием белковых веществ. Дисс. на соискание уч. ст. канд. биол. наук. Воронеж, 1977, - 131 с.

122. Цурикова Н.В., Васильева Н.Я., Иванов В.В., Синицын А.П. Применение термостабильной а-амилазы Bacillus licheniformis в спиртовом произ-водстве // Хранение и переработка сельхозсырья, 2001, №5, с. 30-33.

123. Цыплаков А. "Число падения" и качество хлеба // Хлебопродукты, 1999, № 1, с. 12-13.

124. Черепов Е.В., Лобода A.B., Короткова Т.Г. Технология производства биоэтанола и абсолютного спирта для пищевой и медицинской промышленности // Известия ВУЗов. Пищевая технология, 2010, № 5-6, с. 47-50.у

125. Чешинский Л.С. Рынок зернового сырья для производства спирта // Пиво и напитки, 1999, № 5, с. 38 39.

126. Шаненко Е.Ф. Нейтральные протеазы пшеницы и их белковые ингибиторы. Дисс. на соискание уч. ст. канд. биол. наук. — М., 1980, 124 с.

127. Шапкин Н.П., Жамская H.H., Каткова С.А. Доочистка сточных вод пищевых производств модифицированными сорбентами // Известия ВУЗов. Пищевая технология, 2010, № 9, с. 110 112.

128. Яковлев А.Н., Смирных A.A., Бушин М.А., Яковлева С.Ф., Филатова Ю.Н. Влияние мультиэнзимного комплекса на вязкость ржаных замесов // Производство спирта и ликероводочных изделий, 2007, № 1, с. 17 -18.

129. Нб.Ярмош В.И. Внедрение новых технологий на спиртовых и ликероводочных заводах // Производство спирта и ликероводочных изделий, 2003, № 4, с. 9 10.

130. Anson M.L. The estimation of pepsin, trypsin, papain and catepsin with hemoglobin // J. Gen. Physiol. ,1938, v.22, p. 79 82.

131. Burger W. C., Prentice N., Kastenschmidt J., Huddle J.D. The proteases separated from germinated barley: abstract of last research // Cereal Chem., 1966, v.43, p. 546-555.

132. Burger W. C., Prentice N., Kastenschmidt J., Moeller M. Partial purification and characterization of barley peptide hydrolases // Phytochemistry, 1968, v.7, no 8, p. 1261 1265.

133. Burger W. C., Prentice N., Moeller M. Inhibition and activation of barley peptide hydrolases. 1. Peptide hydrolase A // J. Inst. Brew., 1971, v. 77, no 3, p. 285-290.

134. Burger W. C., Prentice N., Moeller M. Inhibition and activation of barley peptide hydrolases. 2. Peptide hydrolase В and C, and 1-leucyl-p-naphtylamidase // J. Inst. Brew., 1971, v. 77, no 3, p. 291 298.

135. Burger W. C., Prentice N., Moeller M. Peptidase hydrolase С in germinated barley // Plant Physiology, 1970, v.46, p.860 862.

136. Burger W. C., Prentice N., Moeller M., Robbins G.S. Stabilization, partial purification and characterization of peptidil peptid hydrolases from germinated barley // Phytochem., 1970, v. 9, no 1, p. 49 54.

137. Burger W. C., Siegelman H.W. The proteases from aleurone layers of barley //Physiologia plantarum, 1966, v. 19, p. 1089 1093.

138. Engel C., Heins J. The distribution of the enzymes in resting cereals // Biochem. Biophys. Acta. 1947, v. 1, p. 190 - 196.

139. Goslich V. Die moderne kontinuierliche Anlage fur Spiritustechnologie mitdem Maischeriicklauf//Branntweinwirtschaft, 1990, № 15, p. 254-260.

140. Kim K., Hamdy M.K. Acid hydrolysis of Helianthus tuberosus for ethanol fermentation // Biotechnol. and Bioeng, 1986, v. 28, № 1, p. 138-141.

141. Kolehmainen L., Mikola J. Partial purification and enzymatic properties of an aminopeptidase from barley // Archives Biochem. Biophys., 1971, no 2, p. 632-637.

142. Kolehmainen L., Mikola J. Partial purification and enzymatic properties of an aminopeptidase from barley // Archives Biochem. Biophys., 1971, no 2, p. 632 637.

143. Kreipe H. Betriebserfahrungen mit der Nassvermahlung und dem modifizierten Kaltmaschverfahren in der Kornbrennerei//Die Braniitweinwirtschaft, 1981, № 11.löl.Kreipe H. Der drucklose Stärkoufchluss in Theorie und Praxus. — Brannerei. Kaiendez., 1982.

144. Kreipe H., Diglinger H.E. Betriebserfahrungen mit der Kaltmaischverfahren in der Kornbrennerei//Alkohol-Industrie, 1982, № 11.

145. Kruger J.E., Preston K. The distribution of carboxypeptidases in anatomical tissue of developing and germination wheat Kernels // Cereal Chemistry, 1977, v. 54, № l,p. 772-779.

146. Lowry O.H., Rosebrougt N.J., Farr A.L., Randall R.J. Protein measurement with Folin phenol reagent. // J. Biol. Chem., 1951', v. 193, p. 265.

147. Mikola J., Kolehmainen L. Localization and activity of various peptidases in germinating barley // Planta, 1972, v. 104, no 2, p. 167 169.

148. Park J.K., Rivera B.C. Alcohol Production from Various Enzyme-Converted Starches with or without Cooking // Biotechnology and Bioengineering, 1982, № 2, p. 24 26.

149. Pieper H.J. Die aktuellen Problemen der Alkoholtechnologie und ihre Bedeutung fur die Brenn Stoffproduktion // Monatsschrift für Brauerei, 1981, -März., S. 86-88.

150. Preece J. Bhuian M.A. // J. Inst. Brew., 1964, v.70, № 4. p.314 321.

151. Prentice N., Burger W.C., Kastensohmidt J., Huddle J.D. The distribution of acidic and neutral peptidases in barley and wheat kernels // Physiol. Plant., 1967, v. 20, p. 361 -365.

152. Prentice N., Burger W.C., Moeller M. Activity patterns of three peptide hydrolases and amidase during malting and brewing // Cereal Chem., 1971, v. 48, № 16, p. 587-592.

153. Swinkel J.M. Composition and Properties of Commercial Native Starches // Stare. Starke. 1985, v.37, № 1, p. 1 - 5.

154. Vasanthan T., Bhatty R.S. Physicochemical properties of small and large granule starches of waxy, regular and high-amylose barleys//Cereal Chem. -1996, v. 73, p. 199-207.

155. Zydorczyk M.S., Biliaderis C.G. Effect of molecular size on physical properties of wheat arabinoxylan//J.Agr. Food Chem. 1992, v. 40, p. 561 — 568.