Спосіб підготування крохмалевмісної сировини для спиртового бродіння

Способ подготовки крахмалсодержащего сырья для спиртового брожения, включающий очищение сырья, измельчение, смешивание с водой, осахаривание и подачу затора на спиртовое брожение, отличающийся тем, что сырье предварительно подвергают воздействию ультрафиолетового излучения при величине энергии, излучаемой на поверхность сырья площадью 1 м2, равной 2,0–5,0 кДж. Ю (13) 19981 (11) UA Потери сахаров обусловлены также действием высокой температуры при разваривании, что вызывает их дегидратацию и конденсацию, приводящую к глубокому распаду сахаров до органических кислот и гуминовых веществ. Все перечисленные выше факторы отрицательно влияют на спиртовое брожение и понижают выход спирта. Выход спирта снижает также происходящее при разваривании разрушение витаминов зерна, необходимых для питания дрожжей при спиртовом брожении. Кроме этого, при разваривании зерна в заторе увеличивается содержание жира вследствие разрушения тканей, что также замедляет процесс спиртового брожения. Частично указанные недостатки устранены в наиболее близком по достигаемому результату и технической сущности к заявляемому техническому решению способе подготовки крахмалсодержащего сырья для спиртового брожения (см. Производство спирта с использованием механико-ферментативной обработки сырья. М., АгроНИИТЭИПП, Пищевая промышленность. Сер. 24, вып. 4, 1989, с. 2–3), заключающейся в том, что зерно очищают от примесей, тонко измельчают, смешивают с водой, подвергают осахариванию и подают на спиртовое брожение. При этом после смешивания с водой в крахмалсодержащее сырье добавляют солод и поверхностную культуру плесневых грибов. Однако при подготовке крахмалсодержащего сырья к спиртовому брожению известным способом имеются большие технологические потери сырого зерна, что снижает нормативный выход спирта. (19) Изобретение относится к спиртовой промышленности и может быть использовано в технологии производства спирта из зерна. Известен способ подготовки крахмалсодержащего сырья для спиртового брожения (см. Климовский Д.Н., Смирнов В.А., Стабников В.Н. Технология спирта. М., 1967, с. 78, 84–85), заключающийся в том, что зерно очищают от примесей, измельчают, смешивают с водой, подвергают осахариванию и подают на спиртовое брожение. При этом, для ускорения процесса осахаривания, сырье предварительно прогревают паром, а после смешивания с водой производят его разваривание при температуре 135оС с целью разрушения клеточной структуры зерна и растворения крахмала. Однако в крахмалсодержащем сырье, подготовленным известным способом наблюдаются значительные технологические потери в процессе тепловой обработки и понижение выхода спирта. Это обусловлено тем, что в процессе разваривания сырья происходит резкое изменение белкового комплекса и термическое разрушение ферментных систем сбраживаемых углеводов и витаминов зерна. Белки, содержащиеся в зерне, при высокой температуре свертываются и становятся нерастворимыми, вследствие чего происходит понижение растворимости азотистых веществ сырого сырья и повышается вязкость затора. Уменьшение количества сбраживаемых углеводов в заторе из-за их термического разрушения приводит к снижению доброкачественности затора. Разрушение a и b-амилаз и других ферментов, присутствующих в сыром зерне, снижают осахаривающую способность затора. C2 ______________________________ 19981 Это обусловлено тем, что в зерне, во время приготовления солода, на который расходуется до 20% исходного сырья, происходят потери сбраживаемых веществ в процессе дыхания зерновой массы. При замачивании зерна из него вымываются флавонолы-ингибиторы дыхания. Суммарные потери сахара и крахмала складываются из затрат на дыхание и на синтез новых вегетативных органов и достигают 16–18% содержания их в исходном зерне. В солоде происходит также накопление пентозанов, которые содержат несбраживаемые моносахариды (ксилозы, арабинозы), что ухудшает сбраживаемость и понижает выход спирта. Кроме этого, солод является источником бактериальной инфекции, что создает предпосылки для принятия дополнительных мер по обеззараживанию затора. В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать способ подготовки крахмалсодержащего сырья для спиртового брожения путем проведения дополнительной операции – воздействия на сырье ультрафиолетовым излучением и оптимизацией режима проведения этой операции так, чтобы снизить процентное содержание несброженных углеводов и повысить концентрацию спирта в зрелой бражке, что позволит уменьшить технологические потери исходного сырья и увеличить нормативный выход спирта. Поставленная задача решается тем, что в способе подготовки крахмалсодержащего сырья для спиртового брожения заключающемся в том, что зерно очищают от примесей, тонко измельчают, смешивают с водой, подвергают осахариванию и подают на спиртовое брожение, новым является то, что на зерно предварительно воздействуют ультрафиолетовым излучением при величине энергии, излучаемой на поверхность сырья площадью 1 м2, равной 2,0–5,0 кДж. Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения и достигаемым результатом заключается в следующем. Заявляемый способ подготовки крахмалсодержащего сырья к спиртовому брожению, а именно предварительное воздействие на сырье ультрафиолетовым излучением при величине энергии, излучаемой на поверхность сырья площадью 1 м2, равной 2,0–5,0 кДж, в совокупности с известными признаками обеспечивает уменьшение технологических потерь исходного сырья, что позволит увеличить нормативный выход спирта. Величина энергии, излучаемой на поверхность сырья площадью 1 м2, 2,0–5,0 кДж ультрафиолетового излучения, является необходимой и достаточной, чтобы обеспечить повышение сбраживаемых свойств веществ, входящих в состав зерна. После тонкого измельчения зерна и смешивания с водой происходит интенсивное осахаривание затора в мягком режиме благодаря каталитическому действию a и b-амилаз, содержащихся в зерне и происходит растворение крахмала. Мягкий режим осахаривания способствует сохранению сбраживающих веществ, образующихся из гемицеллюлоз, содержащихся в алейроновом слое зерна, а также витаминов, что благоприятно воздейст вует на дрожжи при спиртовом брожении. При этом тормозится образование меланоидинов, вредно действующих на дрожжи. При низкой температуре осахаривания белковые вещества не коагулируют, а собственные ферменты зерна не инактивируются, что позволяет сократить технологические потери и уменьшить расход исходного сырья. Благодаря обработке зерна ультрафиолетовым излучением, уменьшается также обсемененность зерна вредными микроорганизмами, что уменьшает опасность инфицирования затора. Изобретение осуществляется следующим образом. Крахмалсодержащее сырье, в частности, зерно злаков, подлежащее переработке для спиртового брожения, подвергают воздействию ультрафиолетового излучения на установке для облучения УФО–3. Для этого зерно насыпают на конвейер установки для облучения УФО–3 и при периодическом встряхивании облучают ультрафиолетовым излучением при величине энергии, излучаемой на поверхность сырья площадью 1 м2, равной 2,0– 5,0 кДж. Испытаниям были подвергнуты 6 партий зерна. Зерно партий №№ 1–5 подготавливали для спиртового брожения в соответствии с заявляемым изобретением с облучением, ультрафиолетовым излучением при величине энергии, излучаемой на поверхность сырья площадью 1 м3, равной от 1,0–6,0 кДж. Партия № 6 была подготовлена по способу, известному по прототипу. Испытания проводились в соответствии с нормативно техническими требованиями, приведенными в ГОСТ 3639–79. Растворы водно-спиртовые. Методы определения концентрации спирта и ГОСТ 5964–82. Спирт этиловый. Правила приемки и методы испытаний. Результаты испытаний занесены в таблицу. При сравнении результатов испытаний видно, что при производстве спирта из зерна, подготовленного заявляемым способом, увеличился выход спирта и уменьшилось количество несброженных углеводов по сравнению с производством спирта из зерна, подготовленного по способу, описанному в прототипе. При этом, при величине энергии, излучаемой на поверхность сырья площадью 1м2, меньшей 2,0 кДж, выход спирта значительно уменьшался, а количество несброженных углеводов увеличивалось. А при значении, большем 5,9 кДж/м2, эти показатели практически не изменялись. Затем поступающее на переработку, зерновое сырье очищается от металлических примесей на магнитном сепараторе и от сорных – на зерновом сепараторе. Зерно, полностью очищенное от металлических включений и содержащее не более 1% сорных примесей поступает на взвешивание, после чего подается на измельчение. Зерно измельчается по известным схемам. Основные требования к измельченному зерну – проход через сито 1 мм должен быть не менее 75–80%, к зерну кукурузы – не менее 85–90%, остаток на сите 3 мм должен отсутствовать. Измельченное зерно поступает в смеситель, где смешивается с теплой водой температурой 50–55оС и выдерживается до 2 19981 разжижения крахмала и растворения сухих веществ. Затем по известной схеме производят осахаривание затора и подачу его на спиртовое брожение. Партия зерна, № 1 2 3 4 5 6 Таким образом, можно сделать вывод, что при подготовке крахмалсодержащего сырья заявляемым способом имеет более высокий выход спирта. Энергия, излуСодержание несброженных углеКонцентрация Выход спирта, чаемая на водов в зрелой бражке, % спирта в зредал/1 т поверхность лой бражке, растворимых нерастворимого крахмала сырья площа% углеводов крахмала 2 дью 1 м 1 2 3,5 5 6 7,5 7,72 7,79 7,81 7,81 7,24 64,8 65,3 66,0 66,8 66,85 62,1 0,37 0,36 0,35 0,28 0,28 0,38 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3 – 72 – 89 (03122) 2 – 57 – 03 3 0,1 0,08 0,06 0,05 0,05 0,2 Стерильность затора Стерильно Стерильно Стерильно Стерильно Стерильно Инфицированный