Роль минерального состава воды в технологии производства зернового сусла

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. и в феврале 2011г., показатели качества которых приведены в таблице 9. Реакция среды, определенная по показателю рН свидетельствует о том, что она относится к слабо щелочной, что в технологии спиртового производства могло негативно влиять на процесс. Таблица 9 – Показатели качества технологической воды Показатель Образец № 1 Образец № 2 Вода питьевая по СанПиН Жесткость, мг·экв/л 3,92 3,20 7,0 Щелочность, мл 0,1н NaOH 4,10 3,85 6,5 рН 8,14 7,59 6-9 Окисляемость, мг/л 4,65 4,80 5,0 Взвеси, мг/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 мутности, 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 этапе работ был определен минеральный состав образцов технологической воды (таблица 10). Установлено, что образцы технологической воды характеризуются пониженным содержанием ионов Са2+ и Mg2+. Данный факт необходимо учитывать при разработке рекомендации по получению осахаренного сусла на 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 воды Содержание катионов, мг/л Образец № 1 Образец № 2 Вода питьевая по СанПиН Кальций 12,6 15,7 30-140 Магний 1,92 2,21 50 Натрий 2,35 8,70 200 Калий 1,78 2,04 400 Железо 0,98 1,87 0,3 Медь 0,04 0,03 1,0 Марганец 0,125 0,139 0,1 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 CaCl2; MgCl2 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 α-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 CaCl2 и (или) MgCl2: образец №2 - ионы Cа2+ – 50 мг/л (при этом учитывали кальций, имеющийся в исходной воде и в сырье); образец № 3- ионы Mg2+, до общего содержания в замесе – 50 мг/л; образец № 4 - Ca2+ – 50 мг/л, Mg2+ – 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 Са2+ в оптимальной концентрации приводит к повышению сухих веществ сусле и что особенно важно для спиртового производства, к увеличению концентрации общих сбраживаемых углеводов. Рисунок 7 – Содержание сухих веществ и общих редуцирующих веществ в сусле в зависимости от содержания ионов Ca2+ и Mg2+ в замесе Использование только ионов Мg2+ практически не влияет на процесс. Лучшие результаты получаются в варианте, где на замес вносится смесь ионов Са2+ и Мg2+ (образец № 4). Содержание ОРВ в сусле возрастало против контроля на 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 направление исследований Выбор данного направления базировался на материалах исследований, приведенных в разделе 2.2.1 , в котором представлены данные о разной эффективности действия мезофильных и термостабильных α-амилаз в зависимости от минерального состава воды. Получение осахаренного сусла вели по режиму Регламента. Соли CaCl2 и MgCl2 в данной серии опытов не вносили. Установлено (таблица 11), что процесс получения сусла с использованием ферментных препаратов с мезофильной α-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 термостабильной α-амилазы зависит от вида препарата. Наилучший результат получен при использовании ферментного препарата Термамил SC. Содержание общих сбраживаемых углеводов достигает для данного образца сусла 12,3%. Наибольшая эффективность действия ферментного препарата Термамил SС может быть связана с тем, что по данным производителя его применение не лимитируется концентрацией содержащихся ионов Ca2+ в растворе (концентрация ионов Ca2+ в водно-зерновых суспензиях составляет около 5 мг/л). Напротив, для устойчивого результата с применением препарата Термалил 120 L 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 подкисления) Название ферментного препарата Норма ед. АС/г крахмала сырья Концентрация, % СВ ОРВ Мезофильные Амил ЛН 608 Ликвамил 1200 БАН 480 L 2,0 2,0 2,0 15,8 15,4 15,5 10,6 10,2 10,4 Термостабильные Амилаза НТ 4000 Термалил 120 L Термамил SC 0,2 0,2 0,2 16,7 16,5 17,3 11,8 12,0 12,3 Таким образом, считаем целесообразным для Ардымского спиртового завода вместо ферментного препарата Амил ЛН 608 использовать Термамил SС с термостабильной, кальций независимой α-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 осахаренного сусла. Эксперименты проведены с двумя ферментными препаратами: – Амил ЛН 608 – используемый в настоящее время на заводе (образцы К, О1,О2) – Термамил SC– рекомендуемый к применению (образцы О3, О4,О5). В качестве варьируемых факторов выбраны: 1) внесение солей СаСl2 и MgСl2 до общего содержания ионов Са2+ – 50мг/л и Mg2+ – 25мг/л (образцы О1,О4) 2) подкисление замеса до рН 6,0-6,2(образцы О2,О5) Сравнительная характеристика показателей качества сусла, представленная в таблице 12, показала, что по сравнению с контрольным все опытные образцы харак-теризуются 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 Образцы сусла по вертикали К 01 02 03 04 05 Концентрация, %: -СВ -ОРВ -РВ -аминный азот Видимая доброкачественность, % 15,8 10,6 3,9 0,06 67,1 16,7 12,0 4,4 0,08 71,9 16,3 11,0 5,1 0,06 67,5 17,3 12,3 4,8 0,07 71,0 17,5 12,4 4,5 0,07 70,9 17,5 12,7 6,3 0,08 72,6 Из всех опытных образцов лучшие показатели имеет сусло образца 5, в котором в качестве фермента разжижающего действия используется Термамил SC с подкислением 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 SC и подкислять замес до уровня рН 6,0 – 6,2. Проведенная опытно-промышленная проверка в условиях предприятия и выполненный по ее результатам экономический расчет подтвердили эффективность разработанных рекомендаций, условно-годовая экономия для Ардымского спиртового завода производительностью 3000 дал/сут. составит 35 млн. рублей. Для их внедрения заводу не нужно менять технологический Регламент. ВЫВОДЫ Выявлено влияние концентрации ионов Са2+ и Mg2+ в воде на амилолитическую 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 Mg2+ – препаратов с термостабильной амилазой. 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 Ca2+ и Mg2+ в технологической воде является уровень 7-140 мг/л. Исследовано реологическое поведение замесов в зависимости от концентрации ионов Ca2+ и Mg2+ 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%. Изучено влияние ионов Ca2+, Mg2+, Mn2+ и Zn2+ 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 Ca+2 на процесс гидролиза белков пшеницы, ржи, ячменя при совместном действии собственных и микробных протеаз. Показано, что при концентрации ионов Ca+2 на уровне 100 – 200 мг/л степень гидролиза белков пшеницы и ячменя возрастает на 30 – 50%, а белков ржи – практически не меняется. 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. С использованием метода атомно-абсорбционной спектрофотометрии изучен минеральный состав зерна (Ca2+; Mg2+;K+, Na+, Mn2+ и Zn2+) пшеницы, ржи, ячменя на основе кислотной и водной экстракции, а также образцов воды с жесткостью от 0,8 до 10,5 мг-экв/л. Выполнены расчеты, позволяющие оценить вклад сырья и воды в минеральный состав замесов, в результате которых показано, что содержание Ca2+ и Mg2+ независимо от вида зерна и образца воды определяется преимущественно последним. Показано, что содержание Zn2+ и Mn2+ напротив, зависит и от вида зерна и от образца технологической воды. 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 Мg2+ ниже оптимального уровня 50-70 мг-экв/л. Железо напротив в 3-6 раз превышает показатели по СанПиН. Выявлено влияние солей СаСl2 и MgCl2 на используемый при замесе сырья ферментный препарат Амил ЛН608. Показано, что дополнительное внесение ионов Са2+, либо смеси ионов Са2+ и Mg2+ 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. Проведены эксперименты с использованием при производстве сусла ферментных препаратов (мезофильные: Амил ЛН 608, Ликвамил 1200, БАН 480L; термостабильные: Амилаза НТ 4000, Термамил 120L, Термамил SC). Наилучший результат получен при использовании ферментного препарата Термамил SC. 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 α-амилазы. 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 по результатам диссертации Крикунова Л.Н., Моисеенко М.В. Исследование реологического поведения замесов при переработке зерна в спиртовой отрасли // Управление реологическими свойствами пищевых продуктов: сб. материалов конф., Москва, 2010. – С. 77 – 84. 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. 16 – 18. Моисеенко М.В., Витол И.С. Влияние ионов кальция на активность микробных амилаз // Пищевые технологии и биотехнологии: сб. докладов ХI Международной конференции молодых ученых. – Казань, 2010. – С.20. 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. Моисеенко М.В. Роль минерального состава технологической воды в процессе получения пшеничного сусла // Пищевые продукты и здоровье человека: сб. материалов III Всероссийской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. – Кемерово, 2010. – С. 40 – 42. 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. Крикунова Л.Н., Моисеенко М.В., Попова Н.В., Карпиленко Г.П. Реологическое поведение замесов из зерна в зависимости от концентрации ионов Са2+ и Мg2+ в воде // Хранение и переработка сельхозсырья. – 2011. – № 8. – С. 59 – 61.

Похожие:

	Рабочая программа учебной дисциплины основы технологии переработки... Познакомить с основными процессами, происходящими при обогащении и переработке руд минерального сырья, конструкциям и особенностям...		Программа по естествознанию (раздел «Химия») для студентов, обучающихся... Вода вокруг нас. Физические и химические свойства воды. Растворение твердых веществ и газов. Массовая доля вещества в растворе как...
	Рабочая программа дисциплины «Технологии производства иммунобиопрепаратов» Целью освоения дисциплины «Технологии производства иммунобиопрепаратов» является получение знаний о современных технологиях производства...		Конспект урока окружающего мира 3 класс Тема: «Вода и её роль в природе»... Задачи: 1 дать представление о свойствах и состояниях воды, круговороте воды в природе
	Программа повышения квалификации профессорско-преподавательского... Педагогическое знание и мастерство играет основополагающую роль в воспитании и развитии обучаемых		Рабочие программы дисциплин в структуре Основной образовательной... Подвижной состав железных дорог (специализация "№4 Технология производства и ремонта подвижного состава")
	Контрольная работа темы Темы: Коррозия металлов. Современные методы защиты металлов от коррозии. Основные виды полезных ископаемых и минерального сырья (на...		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Урок с применением элементов когнитивной технологии: «Вода. Роль воды в неживой и живой природе» Сборник статей и методических материалов...
	Разработка технологии изготовления нетканого материала из отходов... Специальность 05. 19. 02 Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья		Отчет изложен на 15 страницах машинописного текста, содержит 8 таблиц... Объект исследования – вода после фильтрации системой очистки воды «Золотая Формула zf-2» (ту 3697-001-96144318-2008) производства...
	Физико-химические основы производства молока Автор: кандидат биологических наук, старший преподаватель кафедры технологии производства и переработки молока		Примерные программы Специальные дисциплины примерная программа дисциплины... «Основы сельскохозяйственного производства» дать студентам инженерного профиля, обучающимся по специальности «Инженерные системы...
	Конспект урока окружающего мира в 3 классе по теме «Значение воды для жизни на Земле» Задачи: 1 дать представление о свойствах и состояниях воды, круговороте воды в природе		Правила организации производства и контроля качества лекарств, предусмотренные gmp Современное состояние и тенденции развития фармацевтической технологии. Государственное нормирование производства лекарственных препаратов...
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Цели: обеспечить повторения и расширение знаний о физических свойствах воды, трёх состояниях воды в природе, формирование представлений...		Продуктивность и некоторые биологические особенности верблюдов, разводимых... Работа выполнена в кафедре технологии производства и переработки продукции сельскохозяйственного производства Тувинского государственного...