Оптимизация водно-тепловой обработки ячменного замеса в производстве этанола
Аннотация
Ячмень является проблемным сырьем для переработки в этанол. Это связано с его химическим составом. Высокое содержание ?-глюканов и пентозанов повышает вязкость массы и потери перевариваемых углеводов на стадии водно-тепловой обработки. Ферменты, используемые для предварительной обработки зерна перед ферментацией, традиционно являются ?-амилазами и глюкоамилазами. Цель работы – определить оптимальное соотношение ферментов, вносимых в различные периоды водно-тепловой обработки. Объектом исследования являлся ячмень: крахмал 52, белок 11,5, гемицеллюлозы 5,1, ?-глюкан 3,9, влажность 14,0. Применяли ферментные препараты Alphaferm 3500L (0,5–1,0 АС/г крахмала), ViscoStar 150L (3700 ед. КС/см3; 140 ед.?–ГкС/см3; 1900 ед. КМЦ/см3.), Prolive BS Liquid (600–750 ед. ПС/см?). Исследована динамика изменения вязкости в процессе водно-тепловой обработки. Установлено, что на массовую долю сухих веществ в фильтрате ячменного замеса наибольшее влияние оказывает дозировка ферментного препарата Alphaferm 3500L, меньшее и близкое по значению влияние – дозировка других ферментных препаратов и продолжительность эксперимента. Показано, что применение мультиферментного комплекса снижает вязкость на 82% по сравнению с контролем. Для определения оптимального режима водно-тепловой обработки был использован метод неопределенных множителей Лагранжа. Установлено, что максимальное накопление сухих веществ в смеси составляет 16,4% и достигается через 2,5 часа при следующих дозах ферментных препаратов: Alphaferm 3500 L – 0,6 ед. АС/г крахмала; ViscoStar 150L – 0,025 ед. ГкС/г крахмала; Prolyve BS Liquide 0,25 ед. ПС/г крахмала.
Об авторах
Г. В. Агафонов
Воронежский государственный университет инженерных технологий
д.т.н, кафедра технологии бродильных и сахаристых производств
д.т.н, кафедра технологии бродильных и сахаристых производств
Т. С. Ковалева
Воронежский государственный университет инженерных технологий
ведущий инженер, кафедра биохимии и биотехнологии, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия
ведущий инженер, кафедра биохимии и биотехнологии, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия
А. Н. Яковлев
Воронежский государственный университет инженерных технологий
к.т.н., кафедра технологии бродильных и сахаристых производств, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия
к.т.н., кафедра технологии бродильных и сахаристых производств, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия
А. С. Муравьев
Воронежский государственный университет инженерных технологий
к.т.н., отдел СМ, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия
к.т.н., отдел СМ, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия
С. Ф. Яковлева
Воронежский государственный университет инженерных технологий
к.т.н., кафедра биохимии и биотехнологии, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия
к.т.н., кафедра биохимии и биотехнологии, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия
Список литературы
1. Food and Agriculture Organisation of the United Nations (FAO). URL: http://www.fao.org/faostat/en/#data/QC
2. Kim S., Dale B. E. Global potential bioethanol production from wasted crops and crop residues // Biomass Bioenerg. 2004. V. 26. P. 361–375.
3. Наумкин Д. В., Сидоренко В. С. Определение химического состава биомассы у сортов ярового ячменя // Фундаментальные основы управления продукционным процессом для повышения экономической и энергетической эффективности АПК. 2019. С. 83-85.
4. Weiss W.P., Erikson D.O., Erikson M., Fisher G.R. Barley distillers grains as a protein supplement for dairy cows // J. Dairy Sci. 1989. V. 72. P. 980–987.
5. Otles S., Cagindi O. Cereal-based functional foods and nutraceuticals // Acta Sci. Pol. Technol. Aliment. 2006. V. 5. P. 107–112.
6. Georg-Kraemer J.E., Mundstock E.C., Cavalli-Molina S. Developmental expression of amylases during barley malting // J. Cereal Sci. 2001. V. 33. P. 279–288.
7. Thomas K.C., Ingledew W.M. Relationship of low lysine and high arginine concentrations to efficient ethanolic fermentation of wheat mash // Can. J. Microbiol. 1992. V. 38. P. 626–634.
8. Park J.T., Rollings J.E. Effects of substrate branching characteristics on kinetics of enzymatic depolymerization of mixed linear and branch polysaccharides. I. Amylose/amylopectin-amylolysis // Biotechnol. Bioeng. 1994. V. 44. P. 792–800.
9. Wang P., Singh V., Xue H., Johnston D.B. et al. Comparison of raw starch hydrolyzing enzyme with conventional liquefaction and saccharification enzymes in dry-grind corn processing // Cereal Chem. 2007. V. 84. P. 10–14.
10. Яковлев А.Н. и др. Применение мультиэнзимного комплекса при получении этилового спирта из проблемного сырья // Вестник ВГУИТ. 2012. № 3. С. 148-152.
11. Яковлев А.Н. и др. Влияние мультиэнзимной композиции на процесс брожения ржаного сусла // Производство спирта и ликероводочных изделий. 2013. № 3. С. 26-28.
12. Толгурова А.А., Хоконова М.Б. Научно-технологические аспекты ресурсосберегающей технологии в спиртовом производстве // Сельскохозяйственное землепользование и продовольственная безопасность. 2018. С. 170-174.
13. Зуева Н.В. и др. Выбор ферментных препаратов и температурно-временных режимов водно-тепловой и ферментативной обработки при разработке комплексной технологии переработки зернового сырья // Вестник ВГУИТ. 2019. Т. 81. №. 1 (79).
14. Полонский В.И. и др. Оценка содержания антиоксидантов в зерне ячменя и овса на основе его физических показателей // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. 2016. № 8.
15. Jeon H. et al. Improvement of the Bioethanol Productivity from Debranned Barley // Transactions of the Korean hydrogen and new energy society. 2018. V. 29. №. 6. P. 648-653.
Рецензия
Для цитирования:
Агафонов Г.В., Ковалева Т.С., Яковлев А.Н., Муравьев А.С., Яковлева С.Ф. Оптимизация водно-тепловой обработки ячменного замеса в производстве этанола. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2020;82(3):131-138. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2020-3-131-138
For citation:
Agafonov G.V., Kovaleva T.S., Yakovlev A.N., Muravev A.S., Yakovleva S.F. Optimization of water-heat treatment of barley batch (mix) in ethanol production. Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies. 2020;82(3):131-138. (In Russ.) https://doi.org/10.20914/2310-1202-2020-3-131-138
Просмотров: 276
Послать статью по эл. почте 
Оставить комментарий 
