Спосіб підготовки крохмалевмісної сировини до зброджування

Реферат: Винахід належить до галузі харчової промисловості. UA 110074 C2 (12) UA 110074 C2 Винахід стосується способу підготовки крохмалевмісної сировини до зброджування, який передбачає подрібнення сировини, змішування з водою, нагрівання, обробку суміші методом дискретно-імпульсного введення енергії, додавання ферментного препарату -амілази, продовження обробки, додавання ферментного препарату глюкоамілази, витримку 10-15 хв і охолодження. UA 110074 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до харчової промисловості, зокрема до технологій виробництва спирту з крохмалевмісної сировини. Відомий спосіб підготовки крохмалевмісної сировини до зброджування, який включає подрібнення зерна на молотковій дробарці до розмірів 800-1500 мкм, змішування його з водою, разварювання при температурі 150-170 °C, охолодження, оцукрювання. [Мальцев П.Μ. Технология бродильных производств. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Пищевая промышленность, 1980. - 560 с.] При приготуванні спирту за такою технологією втрати зброджуючих речовин крохмалевмісної сировини становлять 8-10 %. Найбільші втрати спостерігаються на стадії розварювання сировини і складають 4 %. Найбільш близьким технічним рішенням, взятий нами за прототип, є спосіб підготовки крохмалевмісної сировини до зброджування, який включає подрібнення сировини, змішування її з водою, нагрівання, обробку одержаної суміші в роторно-пульсаційному апараті зі швидкістю З -1 зсуву потоку 20-40·10 с , оцукрювання. [Долинський А.А. Метод дискретно-імпульсного введення енергії і його реалізація. Монографія А.А. Долинський, А.Н. Ободович, Ю.А. Борхаленко. - X.: Вировець А.П. Апостроф 2012. - 185 с.] Перевагою даного способу у порівнянні з аналогом є можливість зниження температури розварювання від 150-170 С до 8090 С за рахунок обробки суміші в роторно-пульсаційному апараті. Недоліком, порівняно із заявленим способом, є висока тривалість процесу, необхідність у великій кількості енергоємного тепломасообмінного обладнання та проміжних ємностей, що потребує значних енергетичних та трудових витрат. В основу винаходу поставлена задача вдосконалення способу підготовки крохмалевмісної сировини до зброджування за рахунок обробки водозернової суміші методом дискретноімпульсного введення енергії в роторно-пульсаційному апараті, що дозволить проводити процеси диспергування, перемішування, нагрівання та гідроліз в одному апараті і забезпечить зменшення кількості обладнання, прискорить процес обробки при зменшенні енерговитрат. Поставлена задача вирішується тим, що в способі приготування крохмалевмісної сировини до зброджування, який передбачає подрібнення, змішування з водою, нагрівання, обробку суміші в роторно-пульсаційному апараті, згідно з винаходом, обробка суміші відбувається в -1 роторно-пульсаційному апараті з кутовою швидкістю обертання ротора (30-50) с при цьому суміш цільного зерна з водою у співвідношенні (1:2-1:3) нагрівається до температури 35-40 С за рахунок дисипації енергії, після чого до суміші додають ферментний препарат -амілазу, продовжують обробку до досягнення температури 55-58 °C, додають ферментний препарат глюкоамілазу, витримують 10-15 хв і охолоджують. Змішування цільного зерна з водою у співвідношенні (1:2-1:3) дозволяє отримувати рухому суміш з необхідною концентрацією сухих речовин. Обробка водозернової суміші в роторно-пульсаційному апараті з кутовою швидкістю -1 обертання ротора (30-50) с дозволяє диспергувати зерно до частинок розміром 300-500 мкм, а також прискорити процес гідролізу крохмалю до низькомолекулярних вуглеводів, який відбувається за рахунок підвищення масообміну і поліпшення взаємодії активного центру ферменту з субстратом. Додавання ферментних препаратів при певних температурах сприяє оптимальній їх дії. Спосіб підготовки крохмалевмісної сировини до зброджування здійснюється наступним чином. Вода і цільне зерно подаються в роторно-пульсаційний апарат з окремих бункерів, при цьому вода змішується з цільним зерном у співвідношенні (1:2-1:3) і обробляється в режимі рециркуляції. Багаторазова рециркуляція водозернової суміші через робочі органи роторнопульсаційного апарата призводить до підвищення температури за рахунок енергії дисипації. Обробку в роторно-пульсаційному апараті проводять при кутової швидкості обертання ротора -1 (30-50) с . При нагріванні суміші до 35-40 С додають ферментний препарат α-амілазу, який розріджує суміш і частково гідролізує крохмаль. Далі продовжують обробку до досягнення сумішшю температури 55-58 С, після чого додають ферментний препарат глюкоамілазу, витримують 10-15 хв і охолоджують. Отримують продукт, готовий до зброджування. Приклад 1 Суміш цільного зерна з водою, заданого у співвідношенні 1:1 обробляють у роторно-1 пульсаційному апараті з кутовою швидкістю обертання ротора 20 с до температури 30 С, додають ферментний препарат -амілазу, продовжують обробку й нагрівання до температури 50 С, додають ферментний препарат глюкоамілазу, витримують 5 хв і охолоджують. При таких режимах підготовки крохмалевмісної сировини, з причини недостатньої кількості води, суміш виходить дуже в'язкою (в'язкість більше 1,5 Па·с), що викликає труднощі з 1 UA 110074 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 перемішуванням і перекачуванням. Низька кутова швидкість не дозволяє ефективно перемішувати фермент і субстрат. Низькі температура і тривалість гідролізу не відповідають оптимальним умовам дії ферментів. У результаті одержаний продукт виходить високов'язким, висококонцентрованим, недооцукреним, що негативно впливає на процес зброджування і виходу готової продукції. Приклад 2 Спосіб здійснюється аналогічно прикладу 1 за винятком того, що цільне зерно і воду задають у співвідношенні 1:4 і обробляють у роторно-пульсаційному апараті з кутовою -1 швидкістю обертання ротора 60 с до температури 45 С, задають ферментний препарат амілазу, продовжують обробку й нагрівання до температури 60 С, додають ферментний препарат глюкоамілазу, витримують 20 хв і охолоджують. При таких режимах підготовки крохмалевмісної сировини, суміш виходить рідкою і низькоекстрактивною. Високі кутові швидкості обертання ротора негативно позначаються на оцукруючій активності ферментів. Температурні і часові режими оцукрювання знаходяться вище оптимальних для дії амілотичних ферментів. Таким чином, одержаний продукт виходить низькоконцентрованим і низькооцукреним, що веде до зменшення виходу готової продукції з одиниці сировини. Приклад 3 Спосіб здійснюють аналогічно прикладу 1 за винятком того, що цільне зерно і воду задають у співвідношенні 1:2 і обробляють у роторно-пульсаційному апараті з кутовою швидкістю -1 обертання ротора 30 с до температури 35 °C, додають ферментний препарат -амілазу, продовжують обробку й нагрівання до температури 55 °C, додають ферментний препарат глюкоамілазу, витримують 10 хв і охолоджують. При таких режимах підготовки крохмалевмісної сировини одержують продукт з необхідним для зброджування вмістом сухих речовин і необхідною кількістю зброджувальних вуглеводів. Приклад 4 Спосіб здійснюють аналогічно прикладу 1 за винятком того, що цільне зерно і воду задають у співвідношенні 1:3 і обробляють у роторно-пульсаційному апараті з кутовою швидкістю -1 обертання ротора 50 с до температури 40 С, додають ферментний препарат -амілазу, продовжують обробку й нагрівання до температури 58 С, додають ферментний препарат глюкоамілазу, витримують 15 хв і охолоджують. При таких режимах підготовки крохмалевмісної сировини одержують продукт з необхідним для зброджування вмістом сухих речовин і необхідною кількістю зброджувальних вуглеводів. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Спосіб підготовки крохмалевмісної сировини до зброджування, який передбачає подрібнення сировини, змішування з водою, нагрівання, обробку суміші методом дискретно-імпульсного введення енергії, який відрізняється тим, що обробка суміші відбувається в роторно-1 пульсаційному апараті з кутовою швидкістю обертання ротора 30-50 с , при цьому суміш цільного зерна з водою у співвідношенні (1:2-1:3) нагрівається до температури 35-40 °С за рахунок дисипації енергії, після чого до суміші додають ферментний препарат α-амілазу, продовжують обробку до досягнення сумішшю температури 55-58 °C, додають ферментний препарат глюкоамілазу, витримують 10-15 хв і охолоджують. 45 Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2