Промишлена ферментация на зърно-картофена мъст и меласа, сулфитни луги и хидролизати от дървесина


Категория на документа: Икономика


Химикотехнологичен и металургичен университет - София
Катедра "Биотехнология"
Специалност: Биогорива
Дисциплина: Биотехнология на алкохолите

Р Е Ф Е Р А Т
Тема: Промишлена ферментация на зърно-картофена мъст и меласа, сулфитни луги и хидролизати от дървесина

Изготвил: Пламен Цветков, Проверил:
фак.№ МХ0565 /доц. Г. Йонкова/
София, 2013

СЪДЪРЖАНИЕ

1. Обща характеристика на суровините
1.1 Меласа

Меласата е матерната луга, получена след изкристализиране на захарозата от захарния сок, добит от захарните цвекло или тръстика. Отделя се от кристалите посредством центрофугиране [1]. Представлява вискозна течност със специфичен мирис на карамел и меланоидини [2].

Меласата се използва в биотехнологията като субстрат за производство на биопродукти - етилов алкохол, хлебни дрожди, микробен протеин за фуражни цели, лизин, лимонена киселина и др. По своя химичен състав, меласата се явява сложен комплекс от вещества. Тяхното качество зависи от районите, в които е отглеждана изходната суровина, от климатичните условия, от агротехниката и технологията на производство на захарта. Като компонент на хранителните среди, качеството на меласата най-добре може да се оцени чрез т. нар. ферментационни тестове. Те дават информация за съдържанието на вещества със стимулиращо и инхибиращо действие върху биосинтетичните процеси [1].

Меласата съдържа 75-82 % сухи вещества, приблизително 50 % захароза, 8.5 % пепел, 0.55-1.9 % общ азот, 0.18-0.65 % асимилируем, амино свързан азот, богат набор от микроелементи и др. Отделните производства поставят свои изисквания към качеството на меласата като освен горните показатели се контролират обикновено и такива, като: активна киселинност/реакция на средата (рН 6.5-8.5), съдържание на биотин (200-1000 mg kg-1), витамини В1, В2, В6, наличие на микроорганизми (1000-10 000 микробни клетки в 1 g меласа) и др. [1].

Микрофлората на меласата е многочислена, разнообразна и променлива [1]. Тя е представена главно от дрожди и бактерии. В натуралната меласа, която съдържа около 50 % захароза и 75-85 % сухи вещества, микроорганизми не се развиват.

Меласата се явява най-добрата суровина за производството на спирт, причина за което е високото съдържание на захари, но същото така и наличието на всички вещества, необходими за нормалната жизнената дейност на дрождите. Технологичната схема за преработката й е опростена. В нея се съдържат около 10-15 % от всичката захароза на изходната суровина. Не се съдържат декстрини и неозахарено нишесте, поради което тя бързо ферментира, увеличава се рандемана на алкохола, понижава се себестойността и нараства производителността [2].

Получена като страничен продукт от захарното производство, меласата е богата на захароза, инвертна захар, соли и др. Освен ферментируеми захари тя съдържа частично ферментируема рафиноза и други неферментируеми вещества - карамели, несъдържащи азот и меланоидини, съдържащи азот и получени при кондензация на аминокиселини и захари. В нея се съдържат хидроксиметифурфурал, мравчена киселина, левулинова киселина и продукти от разпадането на захарите [2].
1.2 Картофи

От нишестесъдържащите суровини картофите в най-голяма степен отговарят на технологичните изисквания на производството на алкохол [2]. Картофеното нишесте бързо се разварява, образува мъст, в която се съдържат азотни и фосфорни вещества, необходими и достатъчни като субстрат за дрождите. Химичният състав зависи от сорта, района, в който се отглеждат, почвено-климатичните условия, агро-техническите мероприятия и т.н. Характеризира се с 25% сухи вещества и 75 % вода. Водата се намира в свободно (78 %) и свързано с колоидите (белтъчини, нишесте, пектинови вещества) (22 %) състояние. Сухото вещество се състои от 24 % органични и 1 % минерални вещества. Нишестето се съдържа под формата на нишестени зърна с размер от 6 до 100 μ. Количеството му зависи от сорта и е в граници 12-25 %. Характерно за нишестето на картофите е съдържанието на фосфор - 0,18 % (общ фосфор, определя се под формата на P2O5). Той оказва влияние върху вискозитета на нишестения клейстер, който се увеличава с увеличаване на съдържанието на фосфора. Съдържат се още мазнини (0,14 %) и пепел (0,25 %). От захарите представители са захароза, глюкоза, фруктоза (7-8 %). Целулозата и пентозаните са основните структурни елементи на клетъчните стени. Пентозани (1%) и други безазотни екстрактни вещества - пектини, органични киселини. Азотни вещества съответстват на 0,32 % (2 % като белтъци). Количеството на белтъчините възлиза на около 60 %. Отнасят към глобулините (разтворими в солеви разтвори). Установени са 18 аминокиселини. Характерно и специфично за картофите е съдържанието на глюкоалкалоида соланин. Минералните вещества (1 %) са предимно калий и фосфор (фитин). От виитамините се срещат С, В1, В2, и др. Мазнините биват триглицериди на линоленовата, линоловата, олеиновата, миристиновата, палмитиновата и стеариновата киселини.

Друга подходяща суровина за ферментация се явява сокът от картофи. Той се отделя като отпадък от производството на нишесте от картофи [1]. Съдържа 40-45 % сухи вещества, 2.5-5 % захари, 2.5-5 % общ азот, 1-1.5 % аминосвързан азот ([NH4+ −N]), 0.15-0.6 летливи мастни киселини (монокарбоксилни от С1 до С6) и 3-5 % минерални вещества. Нетретираният сок съдържа от 3 до 6 % висококачествени белтъци, които могат да се използват като добавка към фуражите за животни. За повишаване на качеството на сока от картофи и за неговото консервиране е целесъобразно той да бъде подложен на ферментация от млечнокисели бактерии при мезофилни условия (30-35 °С) в продължение на 6-8 h, след което да бъде концентриран посредством изпарение и евентуално изсушен до прахообразен продукт.
1.3 Зърнени култури (царевица, ечемик, овес, просо, ръж, пшеница)

При производството на алкохол се използват и различни зърнени култури, в т.ч. и непригодните за хранителни цели (второ и трето качество). В %-тно съотношението са както следва: пшеница - 50 %, ечемик - 20 %, ръж - 8 %, царевица - 8 %, просо - 5 %, овес - 2 % и други като ориз, грах и т.н. [2].

Табл. 1. Среден химичен състав на някои
нишестесъдържащи зърнени култури, % аб.с.с.

Култура

Влага
Безазотни
екстрактни
вещества

Целулоза

Белтъчини




Сподели линка с приятел:





Яндекс.Метрика
Промишлена ферментация на зърно-картофена мъст и меласа, сулфитни луги и хидролизати от дървесина 9 out of 10 based on 2 ratings. 2 user reviews.