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:

Кадиева Альбина Таймуразовна. Разработка интенсивной технологии этанола на основе целенаправленного применения мультиэнзимных систем и новых РАС спиртовых дрожжей : Дис. ... канд. техн. наук : 05.18.07 : Москва, 2003 208 c. РГБ ОД, 61:04-5/695-4

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 1

1 Обзор литературы 7

1.1 Состав зерна и характеристика высокомолекулярных

полимеров пшеницы, ржи и ячменя: 7

1.1.1 Крахмал 10

1.1.2 Белки 13

1.1.3 Некрахмальные полисахариды 16

1.2 Ферментные препараты, необходимые для гидролиза высокомолекулярных полимеров зернового сырья: 24

1.1.1 Амилолитические ферментные препараты 24

1.2.1.1 а-амилазы 24

1.2.1.2 Глюкоамилаза 26

1.2.1.3 Пуллуланаза 1.2.2 Ферменты, гидролизующие некрахмальные полисахариды 29

1.2.3 Протеолитические ферментные препараты 33

1.3 Спиртовые дрожжи 37

2 Экспериментальная часть 45

2.1 Материалы и методы исследований 45

2.1.1 Объекты исследований 45

2.1.1.1 Сырье 45

2.1.1.2 Промышленные расы спиртовых дрожжей. Чистые культуры 45

2.1.1.3 Ферментные препараты микробного происхождения 45

2.1.2 Методы исследований 47

2.1.2.1 Определение ферментативных активностей 48

2.1.2.2 Общие методы анализа 49

2.1.2.3 Исследование процессов дрожжегенерации

2.1.2.4 Колориметрическое определение общего количества растворимых несброженных углеводов 51

2.1.2.5 Определение содержания побочных продуктов брожения 51

2.2 Результаты и обсуждение 52

2.2.1 Исследование влияния различных ферментативных систем на степень гидролиза зернового сырья. Скрининг мультиэнзимных комплексов, способствующих эффективному сбраживанию крахмалистого сырья в этанол 52

2.2.1.1 Анализ и биохимическая характеристика ферментных препаратов.. 53

2.2.1.2 Исследование влияния ферментативных комплексов различного спектра действия на степень гидролиза высокомолекулярных полимеров зернового сырья 69

2.2.1.3 Подбор мультиэнзимных комплексов, способствующих эффективному сбраживанию различных видов зернового сырья... 81

2.2.2 Исследование влияния новых рас спиртовых дрожжей на эффективность биоконверсии зернового сырья в этанол с целью интенсификации спиртового брожения 116

2.2.2.1 Исследование влияния повышенных температур и осмоса на морфологические и культуральные особенности спиртовых рас дрожжей 117

2.2.2.2 Изучение устойчивости новых рас дрожжей к повышенным концентрациям спирта и осмоса 126

2.2.2.3.Интенсификация процесса брожения с применением термотолерантных рас дрожжей 132

2.2.2.4 Исследование метаболизма спиртовых рас дрожжей и его влияние на

качественный состав летучих веществ, синтезируемых в процессе

брожения 134

2.2.3 Исследование влияния новой расы дрожжей с термотолерантными и осмофильными свойствами и комплекса гидролитических ферментов на эффективность сбраживания зернового сусла в производственных условиях 149

2.2.4 Расчет экономической эффективности процесса брожения при использовании подобранного комплекса ферментов и расы дрожжей Saccharomyces cerevisiae 985-Т 163

Выводы 166

Список использованной литературы 168

Приложения 192

Приложение №1. Технологическая инструкция по

применению термотолерантной и осмофильной расы дрожжей

Saccharomyces cerevisiae 985-Т в спиртовом производстве 194

Приложение №2. Технологическая инструкция по применению комплексного ферментного препарата КФПА в спиртовом производстве...196

Приложение №4. Акт внедрения нового комплексного ферментного препарата КФПА на Мичуринском экспериментальном заводе 193

Приложение №5. Акт внедрения нового ферментного препарата КФПА и новой термотолерантной и осмофильной расы дрожжей Saccharomyces cerevisiae 985-Т на ООО «Российская Слава» 205 

Введение к работе:

Актуальность темы

Важнейшим направлением развития спиртовой отрасли является повышение эффективности производства, увеличение выхода и качества целевой продукции, снижение ее себестоимости.

За последние 10 лет вследствие сокращения объемов выпуска алкогольной продукции, нестабильности работы спиртовых заводов, низкой рентабельности производства значительно понизился уровень технической оснащенности предприятий. Поэтому, создание новых ресурсосберегающих технологий без больших материальных затрат с целью интенсификации спиртового брожения, снижения потерь сырья, сокращения расхода теплоэнергетических ресурсов, повышения качества и конкурентоспособности продукции является важной и актуальной задачей спиртовой отрасли.

Повышение рентабельности спиртового производства возможно на основе использования высокоактивных биологических катализаторов различного спектра действия, а также новых рас дрожжей с термотолерантными и осмофильными свойствами.

Одним из перспективных направлений в совершенствовании технологии спирта становится рациональное использование всех высокомолекулярных полимеров зернового сырья с целью его экономии и повышения выхода конечного продукта - спирта.

Разрабатываемые научные основы новой технологии будут учитывать состав белковых веществ и некрахмальных соединений различных видов зернового сырья, для повышения степени биоконверсии которых планируется исследовать и подобрать специальные мультиэнзимные композиции целевого назначения. Применение новых комплексных ферментных препаратов (ФП) позволит эффективно использовать компоненты зернового сырья, интенсифицировать биотехнологические процессы, повысить выход спирта.

Новые направления развития технологии производства спирта ставят также такие задачи, как повышение концентрации перерабатываемого сусла, проведение брожения при повышенных температурах и повышенной крепости этанола в бражке. В таких условиях необходимы дрожжи, обладающие осмофильностью, термостабильностью и высокой бродильной активностью. Поэтому скрининг активных рас дрожжей и исследование их физиолого-биохимических свойств является также перспективным направлением совершенствования технологии производства спирта.

Цель и задачи исследования Целью настоящей работы является создание интенсивной технологии получения спирта на основе комплексного использования мультиэнзимных систем целевого назначения и новых рас спиртовых дрожжей с термотолерантными и осмофильными свойствами. Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

• провести анализ и исследовать биохимическую характеристику ферментных препаратов различного спектра действия для разжижения и осахаривания крахмала сырья, протеолиза белковых веществ и гидролиза некрахмальных полисахаридов зернового сырья;

• научно обосновать и разработать мультиэнзимные комплексы целевого назначения, обеспечивающие повышение эффективности биоконверсии высокомолекулярных полимеров основных видов зернового сырья, используемого в спиртовом производстве;

• провести анализ промышленных и новых отселекционированных рас спиртовых дрожжей и осуществить скрининг дрожжей с термотолерантными и осмофильными свойствами; • изучить влияние температуры, концентрации сухих веществ зернового сусла и спирта на жизнедеятельность дрожжей;

• разработать и развить подходы к совершенствованию технологии спирта на основе выявления физиолого-биохимических особенностей дрожжей, обуславливающих условия брожения и качество получаемого спирта;

• провести производственные испытания по применению комплексных ферментных препаратов и новых рас дрожжей для интенсификации процессов дрожжегенерации и спиртового брожения.

Научная новизна

На основании установленных закономерностей выявлен механизм интенсификации спиртового брожения при использовании ферментативных систем с различной специфичностью действия и новых рас спиртовых дрожжей с термотолерантными и осмофильными свойствами.

Исследована зависимость действия подобранных ферментативных комплексов на степень деструкции высокомолекулярных полимеров зернового сусла от длительности гидролиза, дозировки и соотношения глюкоамилазы, протеаз, р-глюканазы, ксиланазы и целлюлазы, входящих в комплекс.

Впервые установлена взаимосвязь между степенью биоконверсии полимеров зерна и эффективностью сбраживания зернового сусла. Получен новый экспериментальный материал по изучению закономерностей влияния ферментативных систем с различной специфичностью действия на степень гидролиза крахмала, белка и Р-глюкана зернового сырья, на скорость процессов генерации дрожжей, спиртового брожения и образование этанола.

Установлен синергизм действия ферментов подобранных комплексов на степень биоконверсии полимеров зерна и сбраживания зернового сусла.

Впервые проведены сравнительные исследования различных рас спиртовых дрожжей, используемых в производстве, по морфологическим, физиолого-биохимическим и культуральным признакам. Осуществлен скрининг наиболее активных рас спиртовых дрожжей 985-Т и 987-0 с термотолерантными и осмофильными свойствами. Изучено влияние температуры, концентрации спирта и сухих веществ сбраживаемого сусла на физиолого-биохимические свойства исследуемых рас дрожжей.

В результате проведенных исследований впервые установлена биосинтетическая способность дрожжей р. 985-Т и 987-0 к целенаправленному синтезу этанола и пониженному синтезу побочных метаболитов по сравнению с дрожжами р.ХП. Исследованы закономерности образования этанола и побочных продуктов брожения в зависимости от используемой расы дрожжей, субстрата, температуры брожения и осмоса. Впервые исследовано влияние экстремальных температур и осмоса на образование спирта и сопутствующих метаболитов.

Исследована динамика сбраживания новыми расами спиртовых дрожжей зернового сусла с повышенной концентрацией сухих веществ, обработанного подобранными ферментативными комплексами. Теоретически обоснованы и экспериментально проверены в работе пути интенсификации процессов дрожжегенерации и спиртового брожения. Практическая значимость

На основе установленных закономерностей подобраны ферментативные системы, обеспечивающие эффективный гидролиз высокомолекулярных полимеров пшеницы, ржи и ячменя; разработаны нормы расхода ферментов комплекса протеолитического, Р-глюканазного, ксиланазного и целлюлазного действия.

Проведенные исследования по сравнительному анализу спиртовых дрожжей позволили дать обоснованные рекомендации по выбору расы дрожжей, которые позволяют эффективно вести технологический процесс и получать спирт высокого качества с пониженным содержанием побочных продуктов брожения. На основе экспериментального материала предложен новый интенсивный способ спиртового брожения с сокращением общей длительности биотехнологических процессов на 30-40 ч (дрожжегенерации — на 8-10 ч и основного брожения на 22-30 ч).

Научно обоснована и экспериментально подтверждена разработанная технология интенсификации спиртового брожения на основе целенаправленного использования комплексных ферментных препаратов и новых рас дрожжей, позволяющая:

- интенсифицировать технологические процессы осахаривания, генерации дрожжей и спиртового брожения;

- повысить степень использования зернового сырья, улучшить реологические свойства сусла;

- перерабатывать высококонцентрированное сусло, сократить объем барды;

- снизить образование побочных метаболитов, повысить качество и выход спирта.

Результаты работы подтверждены в производственных условиях Мичуринского экспериментального завода, Северо-Осетинского «Рос.Слава»; разработаны Технологические инструкции по применению комплексного ферментного препарата КФПА и новой расы дрожжей Saccharomyces cerevisae 985-Т (ТИ №10-22623-02) в спиртовом производстве. Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы представлены на следующих конференциях: Международная конференция молодых ученых «От фундаментальной науки к новым технологиям» (Москва-Тверь, 2001 г); Всероссийская научно-техническая конференция с международным участием «Качество и безопасность продовольственного сырья и продуктов питания» (Москва, 2002г); Научно-практическая конференция «Технологические аспекты комплексной переработки специального назначения» (Углич, 2002г).

Публикации

По материалам диссертационной работы опубликовано 9 печатных работ.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, изложения результатов и их обсуждения, выводов, списка литературы и приложений. Диссертационная работа изложена на 208 страницах машинописного текста, содержит . 

Подобные работы
Журба Олег Сергеевич
Разработка новой технологии этанола на основе интенсивных способов переработки зерна пшеницы
Максимова Евгения Михайловна
Разработка комплексной ресурсосберегающей технологии этанола на основе целенаправленного изменения реологических характеристик зерна
Стребкова Ольга Сергеевна
Разработка ресурсосберегающей технологии этанола из зерна пшеницы на основе ИК-обработки сырья
Крикунова Людмила Николаевна
Разработка ресурсосберегающих технологий этанола из крахмало- и инулинсодержащего сырья на основе новых для спиртовой отрасли способов его переработки
Крупичёва Александра Николаевна
Разработка технологии иммобилизованного биосорбента из пивоваренных дрожжей для интенсификации процесса брожения
Кузив Елена Михайловна
Разработка технологии кваса с использованием сухих культур дрожжей и молочнокислых бактерий
Кхалил Муханнад Мустафа
Исследование влияния параметров процесса культивирования на закономерности роста и размножения хлебопекарных дрожжей в аппаратах разной конструкции и разработка высокоэффективных технологий накопления биомассы
Карпенко Дмитрий Валерьевич
Разработка технологии получения биосорбентов на основе осадочных пивных дрожжей и их применения для производства пива, этилового спирта и других пищевых продуктов
Оганнисян, Ваагн Гамлетович
Разработка технологии безалкогольного пива, обогащенного вторичными продуктами метаболизма дрожжей
Скрябин Владимир Игоревич
Разработка технологии кваса длительного срока хранения с использованием иммобилизованных дрожжей

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