Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Биотехнология пищевых продуктов и биологических активных веществ

Диссертационная работа:

Зуева Наталья Владимировна. Биотехнология комплексной переработки зернового сырья на этанол : дис. ... канд. техн. наук : 05.18.07 Воронеж, 2006 202 с. РГБ ОД, 61:06-5/3804

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 7

Глава 1. Аналитический обзор 12

1.1. Способы получения белковых препаратов из зерна 12

1.1.1 Современное состояние спиртовой промышленности 12

1.1.2. Использование дифференцированных фракций зерна
пшеницы при производстве пищевого белка 15

1.1.3. Получение белковых композитов из многокомпонент
ных зерновых смесей 22

1.1.4. Технология выработки белкового концентрата и его

использование 26

1.1.5. Состав и свойства белковых композитов, полученных

из пшеницы 28

1.1.6. Использование клейковины, белковых изолятов и
концентратов в производстве продуктов питания 29

1.2. Белковые вещества зерна пшеницы 33

  1. Общая характеристика белков пшеницы 33

  2. Формы связей в белке 37

  3. Пространственная структура белковой молекулы 38

  4. Физико-химинеские свойства белков пшеницы 40

  5. Классификация белков пшеницы 42

1.3. Способы выделения белков пшеницы 45

  1. Экстрагирование белков органическими растворителями 45

  2. Центрифугирование и фильтрация 46

  3. Электрофоретические методы 47

  1. Электрофорез и ультрацентрифугированке 47

  2. Диализ и электродиализ 48

1.3 .4. Хроматографические методы 48

1.3.4.1. Гель - хроматография 49

1.3.5. Мембранная фильтрация (ультрафильтрация) 50

1.3.5.1. Мембраны, применяемые для ультрафильтрации.,. 51

1.3.5.2. Технологические требования, предъявляемые к

мембранам и факторы, влияющие на работу
мембраны и процесс разделения „

1.3.5.3. Промышленные ультрафильтрационные
установки 54

Глава 2. Материалы и методы исследования 56

  1. Сырье и его анализ 56

  2. Анализ разжижающих и осахаривающих средств 57

  3. Специальные методы исследований 60

  1. Определение содержания азота с Нингидрииовым реактивом 60

  2. Метод гель-фильтрации растворов белка спиртовой дробины 61

  1. Экспериментальная установка для выделения и концентрирования белковых фракций спиртовой дробины.... 64

  2. Характеристика ультрафильтрационных мембран 66

  3. Схема выделения белкового комплекса из спиртовой дробины 66

Глава 3. Особенности получения белкового комплекса 68

3.1. Влияние некоторых технологических параметров спиртового
производства и физико-химических факторов на особенно
сти получения белкового комплекса 68

3.1.1. Оптимизация условий получения белкового комплекса
при приготовлении сусла 68

4
3.1.2. Оптимизация фракционного состава пшеницы для по
лучения максимального выхода белка 77

3.2. Изучение состава компонентов белковых фракций и углевод
ного состава, эффективности процессов сбражива
ния _Q

  1. Определение содержания белка и углеводов в различных помолах пшеницы, а также в жидкой и твердой фракциях по стадиям производства этанола 70

  2. Влияние степени измельчения пшеницы на соотношение жидкой и твердой фракций в полупродуктах спиртового производства „.

о 1

3.2.3. Исследование влияния различных дозировок Термами-
ла 120 Л и Сан-Супера 240 Л на изменение содержания
белка в осахаренном сусле „~

3.3. Влияние некоторых параметров на физико-химические пока
затели процесса сбраживания зернового осветленного сус-

ла 83

З.ЗЛ. Влияние степени измельчения пшеницы на физико-химические показатели сброженного осветленного сус-

ла 84

3.3.2. Влияние различных дозировок протеолитического

ферментного препарата «Иейтраза» на накопление
спирта в бражке о7

3.3.3. Динамика накопления диоксида углерода в процессе
сбраживания осветленного и традиционного сус-

ла 88

Глава 4. Исследование процесса ферментативного гидролиза белкового

комплекса спиртовой дробины 91

  1. Влияние некоторых протеолитических ферментных препаратов на процесс гидролиза белкового комплекса спиртовой дробины

  2. Влияние различных дозировок «Нейтразы» на динамику изменения массовой доли растворимого белка, пептидов и аминокислот, тирозина в процессе гидролиза белкового комплекса спиртовой дробины 94

  3. Исследование эффективности ферментативного гидролиза нативного и денатурированного белка спиртовой дробины при воздействии Протосубтилина Г10х, Амилопротооризина

П Ох, «Нейтразы» 98

4.3.1. Исследование фракционного состава белка спиртовой

дробины при воздействии протеолитических фермент
ных препаратов 101

4.4. Оптимизация процесса протеолиза белкового комплекса
спиртовой дробины при воздействии ферментного препарата

«Нейтраза»

  1. Влияние некоторых технологических факторов процесса деструкции белка на основные показатели эффективности протеолиза ^ 04

  2. Оптимизация параметров процесса деструкции белка ферментным препаратом «Нейтраза» I ] I

Глава. 5. Исследование процесса ультра фильтрационного разделения и кон
центрирования белкового комплекса спиртовой дробины 117

5.1. Влияние размера пор мембран на эффективность разделения
белкового комплекса 117

5.2. Влияние типа мембран и продолжительности процесса ульт
рафильтрации на эффективность концентрирования белков

121
различной молекулярной массы ,

5.3. Влияние продолжительности ультрафильтрации на мембра
нах УАМ - 50 и УАМ - 100 на содержание белка и белковых
фракций в фильтрате и концентрате 127

Глава 6. Разработка технологии получения и применения белкового концен
трата 132

  1. Технология получения белкового концентрата 132

  2. Изучение фракционного и аминокислотного состава в полупродуктах на различных стадиях производства спирта 137

  3. Исследование жироэмульгирующей способности белкового концентрата

6.4. Исследование жиросвязьшающей способности белкового

концентрата 146

  1. Исследование растворимости белкового концентрата в зависимости от температуры 148

  2. Исследование растворимости белкового концентрата в зависимости от рН среды 150

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ 152

ЛИТЕРАТУРА 154

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 170

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 188

Введение к работе:

Экономический кризис, перенасыщенность рынка алкогольной продукции, высокие налоги, неконкурентноспособность отечественных ликеро-водочных изделий, из-за низкого технического оснащения и высокой себестоимости этанола значительно осложнили финансовое состояние предприятий спиртовой промышленности.

Для устранения создавшегося положения требуется коренная реконструкция многих предприятий, оснащение их современной техникой, создание принципиально новых, энергетически выгодных технологий, обеспечивающих экологически чистое безотходное производство.

Актуальность [заботы.

В настоящее время для спиртовой промышленности чрезвычайно актуальна проблема снижения себестоимости конечного продукта — пищевого этилового спирта из зернового сырья. Решение этой задачи связано с необходимостью разработки принципиально новых технологий, позволяющих эффективно использовать полупродукты спиртового производства, сократить удельные эиергозатраты за счет рационального использования материальных и энергетических потоков в производстве, обеспечить экологическую безопасность спиртовых заводов при высоком качестве получаемого спирта. Применяемая сегодня в производстве спирта из зернового сырья технология не может быть признана оптимальной по причине неэффективного использования некрахмальных компонентов зернового сырья.

Учитывая количество перерабатываемого зернового сырья на этанол в спиртовом производстве при утилизации белковой составляющей, возможно, получить дополнительно 600 - 800 тыс. тонн белка в год в виде белкового концентрата.

В связи с этим все большее значение приобретают комплексные технологии глубокой переработки сельскохозяйственного сырья.

8 Таким образом, разработка новых безотходных ресурсосберегающих технологий получения этилового спирта, уменьшающих материальные затраты и ориентированных на комплексную переработку зерна, обеспечивающих снижение себестоимости спирта и выпуск дополнительной конкурентоспособной продукции, является актуальной задачей спиртового производства. Цель и задачи исследований. Цель работы - разработка ресурсосберегающей технологии переработки зерна пшеницы на этанол с получением белкового концентрата из спиртовой дробины, обеспечивающей повышение рентабельности ітроизводства, снижение себестоимости спирта за счет рационального использования зернового сырья.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

исследование и оптимизация основных технологических параметров, влияющих на процесс получения зернового сусла с максимальным выходом белка;

изучение изменения содержания углеводов и белка на стадиях разваривания, осахаривания и сбраживания сусла в зависимости от размера частиц помола пшеницы;

определение фракционного и аминокислотного состава белка по стадиям производства этанола;

изучение характеристик процесса ферментативного гидролиза осахаренного сусла, под действием протеолитических ферментных препаратов, а также динамики изменения содержания растворимого белка, пептидов и аминокислот и тирозина в белковом комплексе спиртовой дробины при действии ферментного препарата «Нейтразы». Оптимизация параметров процесса протеолиза (температура, продолжительность, дозировка ферментного препарата);

сравнительный анализ воздействия «Нейтразы», Протосубтилииа ПОХ, Амилопротооризина Г10Х на нативный и денатурированный белок белкового комплекса спиртовой дробины;

проведение исследований ацетатцеллюлозных мембран для разделения и концентрирования водорастворимых белков белкового комплекса спиртовой дробины, расчет материальных балансов;

разработка комплексной ресурсосберегающей технологии переработки зерна пшеницы на этиловый спирт и белковый концентрат.

оценка экономической эффективности при внедрении предлагаемой технологии на предприятиях.

Научная новизна

Теоретически обоснован новый способ переработки зерна пшеницы с выработкой высококачественного этилового спирта и белкового концентрата из спиртовой дробины, направленный на повышение рентабельности производства, снижение себестоимости спирта за счет рационального использования зернового сырья.

Определены зависимости влияния параметров процессов разваривания, осахаривания, центрифугирования, ультрафильтрации на фракционный (содержание альбуминов, глобулинов, проламинов, глютелинов) и аминокислотный состав белка.

Выявлены закономерности изменения содержания растворимого белка, пептидов и аминокислот и тирозина от продолжительности протеолиза и дозировки ферментного препарата, а также оптимизированы на основе метода центрального композиционного ротатабельного униформпланирования эксперимента условия проведения процесса ферментативного гидролиза и влияния «Нейтразы», Протосубтилииа ПОХ, Амилопротооризина ПОХ на нативный и денатурированный белок белкового комплекса спиртовой дробины.

10 Обоснована возможность разделения и концентрирования водорастворимых компонентов белкового комплекса спиртовой дробины на ацетат-целлюлозных мембранах.

Получен новый белковый продукт для использования в качестве белкового обогатителя в пищевых производствах.

Практическая ценность и реализация результатов работы

Разработана технология переработки пшеницы с выработкой этилового спирта и белкового концентрата, с предварительным разделением осаха-рениого сусла на осветленное сусло и спиртовую дробину, с последующей промывкой дробины и выделением белкового комплекса.

Предложены режимы получения зернового сусла с максимальным содержанием белка, повышенным выходом этилового спирта при значительном сокращении количества примесей за счет использования комбинированных оптимальных помолов.

Возможность применения в производственных условиях результатов исследования фракционного и аминокислотного состава белка пшеницы, дробины, белкового комплекса и белкового концентрата.

Повышение технико-экономических показателей процесса спиртового брожения на основе исследований характеристик процесса ферментативного гидролиза сусла, а также оптимизации условий его проведения и влияния некоторых протеолитических ферментных препаратов на нативный и денатурированный белок.

Разработка режимов применения ацетатцеллюлозных мембран для выделения и концентрирования растворимых белковых фракций.

Предложенные технические решения позволяют:

интенсифицировать процесс брожения за счет применения: протеолитических ферментных препаратов;

обеспечить относительное увеличение выхода этанола из 1 т условного крахмала на 1,5%;

уменьшить содержание в бражке летучих примесей на 15.. .20%;

получить дополнительно дефицитный пищевой продукт, богатый аминокислотами в виде белкового концентрата в количестве 55 кг из 1 т зерна без снижения выхода этанола.

Рассчитан экономический эффект при внедрении технологии для завода производительностью 3000 дал а. а. в сутки: он составит 74502 руб.

Новизна технических решений защищена патентами РФ №2261914 и №2268302 «Способ получения этилового спирта и белкового концентрата».

Разработаны технические условия и технологические инструкции для производства белкового обогатителя.

Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на научных конференциях в Воронежской государственной технологической академии (с 2003 по 2006 гг); международной научно-практической конференции молодых ученых (г. Москва, Пущино, 2004 г.); V международной научно - технической конференции «Техника и технология пищевых производств» (Могилев, 2005 г.).

Подобные работы
Крикунова Людмила Николаевна
Разработка ресурсосберегающих технологий этанола из крахмало- и инулинсодержащего сырья на основе новых для спиртовой отрасли способов его переработки
Керимова Зуният Макашариповна
Интенсификация биосинтеза этанола из инулинсодержащего сырья
Стребкова Ольга Сергеевна
Разработка ресурсосберегающей технологии этанола из зерна пшеницы на основе ИК-обработки сырья
Фищенко Евгения Сергеевна
Разработка биотехнологии инкапсулированных форм пищевых красителей из отходов переработки иглокожих
Волкова Галина Сергеевна
Исследование процессов ферментации отходов переработки сельскохозяйственного сырья с помощью кислотообразующих бактерий для получения молочной кислоты и ее производных
Григорьева Евгения Васильевна
Обоснование переработки гаммаруса Балтийского моря (Gammarus lacustris) методами биотехнологии
Томилина Татьяна Николаевна
Оценка возможности переработки сырья техногенного происхождения с целью повышения выхода цветных и благородных металлов
Бредихин Сергей Алексеевич
Развитие научных основ диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса при переработке сырья биологического происхождения
Базилев Руслан Витальевич
Повышение эффективности систем кондиционирования воздуха в помещениях переработки сырья на мясоперерабатывающих предприятиях
Кочетков Сергей Павлович
Научные и технологические основы новых высокоэффективных процессов переработки фосфорсодержащего сырья

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net