Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций
Каталог

Обратная связь

Я ищу:

Содержимое электронного каталога российских диссертаций

Диссертационная работа:

Кононенко Валентин Васильевич. Совершенствование комплексной технологии переработки зерна пшеницы на этиловый спирт и белковый продукт : Дис. ... канд. техн. наук : 05.18.07 : Москва, 2003 165 c. РГБ ОД, 61:04-5/682-2


Для получения доступа к работе, заполните представленную ниже форму:


*Имя Отчество:
*email



Содержание диссертации:

с.
Введение 4

1 Литературный обзор 10

1.1 Приоритетные направления научных исследований в 10
спиртовой промышленности

  1. Получение этанола из традиционных видов сырья по новым 10 технологиям

  2. Переработка зерна с получением этилового спирта и 14 пищевых белковых продуктов

1.2 Характеристика основного сырья для производства спирта 16

  1. Химический состав зерна и его анатомических частей 16

  2. Физико-химические свойства и структурные особенности белков пшеницы, ржи, ячменя 19

  1. Способы извлечения белков из продуктов переработки зерна и пути их совершенствования 27

  2. Функциональные свойства, качество белковых продуктов и здоровье человека 32

  3. Микробиологические показатели зерновых продуктов и способы детоксикации белков 38

  4. Заключение по литературному обзору 43

2 Экспериментальная часть 45

  1. Объекты и методы исследований 45

  2. Результаты и их обсуждение 49

  1. Получение дифференцированных фракций зерна из ржи и ячменя 49

  2. Химический и биохимический состав дифференцированных фракций зерна ржи и ячменя 51

  3. Разработка технологических параметров выделения белков

из фракций зерновых культур 56

2.2.4 Получение белковых композитов из дифференцированных
фракций зерновых культур 64

1 2.2.4.1 Определение выхода и баланс белка при переработке смесей

фракции зерна 65

  1. Фракционный и аминокислотный состав белковых композитов 69

  2. Микробиологические показатели белковых продуктов и 73 способы их улучшения

  3. Функциональные свойства белковых продуктов 78

2.2.5 Химический состав вторичных продуктов переработки
фракций зерна 80

. 2.2.6 Приготовление сусла с возвратом вторичных продуктов

переработки фракций зерна 87

'M

  1. Выбор ферментных препаратов для приготовления сусла 87

  2. Подбор дозировок ферментных препаратов разжижающего

и осахаривающего действия 90

2.2.6.3 Разработка температурно-временных параметров механико-
ферментативной обработки сырья 92

2.2.6.4 Приготовление сусла с использованием промывных вод 94
2.2.7 Исследование процесса сбраживания сусла 97

  1. Изучение динамики сбраживания сусла 97

  2. Сравнительная характеристика состава зрелой бражки 99 2.8 Разработка аппаратур но-технологической схемы и

нормативной документации 105

^ 3 Экономическая часть 112

  1. Выводы 120

  2. Литература 123

  3. Приложения 141



Введение диссертации:

Среди приоритетных научных направлений для спиртовой и ликеро-водочной отрасли пищевой промышленности на период до 2010 года концепцией развития науки и техники выделяются технологические проблемы производства этилового спирта из традиционных видов сырья по новым технологиям и получение биологически активных веществ из вторичных ресурсов их переработки. К широко зарекомендовавшим и перспективным таким веществам относятся белки.

Учитывая, что, с одной стороны, традиционная технология спирта характеризуется относительно низкой эффективностью использования основных компонентов зерна (белки, углеводы), а с другой — в мире и в стране существует огромный дефицит белкового нутрицевтика (25-40%), то решение проблемы рационального использования ресурсов сырья спиртовой отрасли должно осуществляться через комплексные технологии, интенсифицирующие процессы путем дифференцированной его переработки. В целях повышения эффективности работы спиртзаводов и одновременного создания продуктов питания, содержащих белки, целесообразно выделять грубые, некрахмалистые фракции полисахаридов зерновых культур, отрицательно влияющих на качество этанола.

Работами российских и зарубежных ученых (Красильников В., Толстогузов В., Браудо Е., Иванова Л., Богатырев А., и др.) разработаны теоретические и практические основы выделения пищевых белков, но они относятся не к зерновому сырью. В развитие научных исследований выделения белков из пшеничных отрубей (зерновое сырье) (Дудкин М., Кол пакова В., Капрельянц Л.) во МГУ 1111 уже создана технология этанола, предусматривающая переработку дифференцированных периферических фракций зерна пшеницы с получением белковых препаратов пищевого назначения (Дубовицкий Ю.). Однако, несмотря на все достоинства, технология не предусматривает переработку таких видов зерновых культур

как рожь и ячмень, т.е. не доказана возможность переработки смеси дифференцированных фракций из разных видов зерна и получения соответствующих белковых продуктов. В то же время известно, что зерновые культуры отличаются по химическому составу, и прежде всего особенностями белкового и углеводного комплексов.

Технологические процессы получения белковых продуктов из нетрадиционных видов сырья с комплементарным аминокислотным составом относятся к критически важнейшим технологиям приоритетного направления пищевых и перерабатывающих отраслей АПК «Технология живых систем». Через такие процессы имеется возможность повышать и регулировать биологическую ценность белковых продуктов и обеспечить им заданные функциональные свойства за счет различий в генетической природе и физико-химических свойствах белков. Учитывая, что в структуре питания населения России существует дефицит высококачественного белка, а разработанная технология переработки зерна пшеницы на спирт и белковый продукт не давала оснований, без специальных исследований, использовать резервы химического состава другого вида зернового сырья (рожь, ячмень), то совершенствование комплексной технологии производства этанола, предусматривающей эффективное использование не крахмалистых дифференцированных фракций зерна, но с выделением уже белковых композитов, следовало считать актуальной. К тому же в известной технологии переработки зерна пшеницы не были исследованы функциональные свойства препаратов, не решены вопросы их санитарно-гигиенической безопасности и, как следствие этого, не определены направления и пути использования белковых продуктов в пищевой промышленности.

Цели и задачи исследований

Целью настоящей работы являлось совершенствование комплексной технологии переработки зерна пшеницы на этиловый спирт и белковый продукт путем вовлечения в процесс переработки трех видов зерновых

культур (пшеница, рожь, ячмень), получения из них белковых композитов с более высокой биологической ценностью и интенсификации стадии механико-ферментативной обработки сырья. В задачу исследований входило:

выделение и исследование химического состава дифференцированных фракций зерна пшеницы, ржи, ячменя;

исследование аминокислотного и фракционного состава белков зерновых культур и их дифференцированных фракций (крупка, шелуха);

разработка технологических режимов выделения белков из различных фракций зерна ржи и ячменя;

выделение двух- и трехкомпонентных белковых композитов, определение выхода и составление баланса распределения белка по продуктам переработки фракций;

исследование микробиологических показателей качества сырья, белковых продуктов и разработка способов их улучшения;

определение функциональных свойств белковых продуктов;

анализ химического состава вторичных продуктов переработки дифференцированных фракций зерна;

- приготовление сусла с использованием вторичных продуктов
- переработки зерновых фракций;

осуществление выбора и определение оптимальных дозировок ферментных препаратов разжижающего и осахаривающего действия;

определение температурных режимов механико-ферментативной обработки сырья;

исследование целесообразности использования промывных вод белка в производстве спирта;

изучение процесса сбраживания сусла и определение качественных характеристик бражки;

проведение опытно-промышленной апробации процесса переработки фракций из разных видов зерновых культур;

разработка аппаратурно-технологической схемы процесса и проектов нормативной документации;

расчет экономической эффективности нового способа переработки фракций зерна на спирт и белковые композиты.

Научная новизна

Получены новые теоретические сведения и закономерности, направленные на совершенствование процесса переработки зерна на этиловый спирт и белковый продукт за счет использования смеси пшеницы, ржи,'ячменя с получением белковых препаратов и композитов, возврата вторичных продуктов, включая промывные воды белка, и интенсификации стадии механико-ферментативной обработки сырья.

С учетом данных химического и биохимического составов
дифференцированных фракций ржи и ячменя доказана целесообразность
удаления их из технологии спирта как содержащих повышенное содержание
белка и некрахмалистых полисахаридов. Получены закономерности влияния
режимов выделения белков жидкостным методом (рН осаждения, время,
гидромодуль экстракции) на их выход. Установлены отличия в выходе белка в
зависимости от вида зерновых культур. /

Впервые теоретически обоснована целесообразность переработки фракций зерна ржи и ячменя на спирт для получения белковых препаратов и композитов с улучшенным (аминокислотным) составом, по сравнению с пшеницей. Определены оптимальные соотношения фракций, с точки зрения выхода белка (54-57%) и биологической ценности, для композиций: пшеница-рожь; пшеница-ячмень и пшеница-рожь-ячмень. Получены сравнительные данные аминокислотного состава композитов и выявлен ингибирующий эффект 0,1%-ного раствора лимонной, 0,05%-ного - соляной кислот и 1%-иого

раствора тиосульфата натрия на содержание плесневых грибов, дрожжей и показателя общей обсемененности белковых продуктов.

Установлена взаимосвязь выхода и фракционного состава белка: чем больше сумма проламинов и глютелинов в сырье, тем выход белка выше. Отмечен синергетический эффект белков ячменя на стадии осаждения в смеси с белками ржи и пшеницы за счет различий в их физико-химических свойствах и направлен он на повышение общего выхода белка.

Впервые определены функциональные свойства двух- и трехкомпонентных белковых композитов и показана возможность их регулирования промывкой осажденного белка растворами соляной, лимонной кислот и тиосульфата натрия.

Получены новые данные преимущественного использования крупки из смеси состава пшеница-ячмень в двухпродуктовой технологии спирта с учетом особенностей химического состава вторичных продуктов ее переработки (крахмало-белковый продукт и нерастворимый остаток), в результате чего установлена возможность переработки 50% пленчатого сырья от общей его массы, против 30% известных.

Определена последовательность внесения вторичных продуктов от выработки белка (крахмало-белкового, сыворотки, промывных вод) на стадии приготовления замеса и сусла и установлены оптимальные условия для действия ферментных препаратов разжижающего и осахаривающего действия. Получены новые данные по обоснованию оптимальных температурно-временных пауз на стадии водно-тепловой обработки замеса.

Впервые доказана возможность использования в двухпродуктовой схеме процесса одноступенчатого измельчения зерна с низкотемпературным механико-ферментативным способом обработки затора.

Новизна технологии переработки смеси зерна пшеницы, ржи, ячменя на этиловый спирт и белковые препараты и композиты защищена Патентом РФ №2210595

Практическая значимость

Разработана новая комплексная технология переработки зерна пшеницы, ржи и ячменя на этиловый спирт, пищевые белковые препараты и композиты. Технология обеспечивает получение высококачественного спирта и белковых продуктов повышенной биологической ценности для применения их в производстве пищевых изделий. Преимуществом технологии является эффективное использование основных компонентов зернового фуражного сырья путем предварительного выделения дифференцированных фракций (крупка, шелуха) с повторным возвратом продуктов их переработки, включая промывные воды белка, в основное производство этанола.

Технология переработки фракций зерновых смесей обеспечивает:

сокращение стадии механико-ферментативной обработки сырья на 30-40мин;

экономию расхода ферментных препаратов разжижающего действия на 25-50%;

повышение выхода этанола из 1 т условного крахмала сырья на 3,1-4,0дал; из 1т зерна для смеси пшеница-ячмень - на 0,6 дал, для смеси пшеница-рожь -на 0,2 дал;

- выработку пищевых белковых композитов повышенной биологической
ценности в количестве 25-38 кг на 1 т зерна, без снижения выхода этанола.

Проведена опытно-промышленная проверка разработанных режимов выделения пищевых белковых препаратов и композитов, обеспечивающих нормативные микробиологические показатели, и уточненных режимов механико-ферментативного способа переработки сырья в условиях Мичуринского экспериментального завода. Процесс выделения белков из крупки апробирован в опытно-экспериментальных условиях фирмы «ЭТНА».

Разработана технологическая инструкция по производству белковой муки из продуктов переработки зерновых культур и проект ТУ на белковую муку.

Условно-годовая экономия от снижения себестоимости продукции, рассчитанная для спиртового завода мощностью 3000 дал/сут, составит 20,74 млн. руб при сроке окупаемости 1 б месяцев.

Реклама


2006-20011 © Каталог российских диссертаций