Содержание к диссертации
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 11
1.1. ХАРАКТЕРИСТИКА РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ НЕСОЛОЖЕНОГО
СЫРЬЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПИВ А 11
Ш.ЯЧМЕНЬ. , 11
РОЖЬ 17
Качественная оценка и выбор ржи для производства солода 21
1.1.4.Нетрадиционное сырье, как замена ячменного солода, для
получения пива (106) 28
1.2. ОСОБЕННОСТИ ЗАТИРАНИЯ НЕСОЛОЖЕНЫХ МАТЕРИАЛОВ С
ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ФЕРМЕНТНЫХ ПРЕПАРАТОВ 36
1.2.1.ТРАДИЦИОННЫЕ СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ РЖАНОГО
ЗЕЛЕНОГО СОЛОДА 36
1.2.2. ПРИМЕНЕНИЕ РЖИ, КАК НЕСОЛОЖЕНОГО СЫРЬЯ В
ПИВОВАРЕНИИ. 38
1.3. ИЗМЕНЕНИЕ СОСТАВА ЗАТОРА В ПРОЦЕССЕ ПРИГОТОВЛЕНИЯ
СУСЛА 41
ИЗМЕНЕНИЕ УГЛЕРОДНОГО СОСТАВА ЗАТОРА ПРИ ЗАТИРАНИИ 42
ГИДРОЛИЗ БЕЛКОВЫХ ВЕЩЕСТВ ЗЕРНОВОГО СЫРЬЯ В ПРОЦЕССЕ ЗАТИРАНИЯ. 45
1.4 ПРИМЕНЕНИЕ ФЕРМЕНТНЫХ ПРЕПАРАТОВ В ПРОИЗВОДСТВЕ
ПИВА 47
ФЕРМЕНТНЫЕ ПРЕПАРАТЫ И ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ ПИВОВАРЕННОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ К НИМ 47
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ФЕРМЕНТНЫХ ПРЕПАРАТОВ ПРИ ЗАТИРАНИИ 50
1.5 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВТОРИЧНЫХ СЫРЬЕВЫХ РЕСУРСОВ ПРИ
ПЕРЕРАБОТКЕ ЗЕРНА 55
2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 61
2.1. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АКТИВНОСТЕЙ ФЕРМЕНТНЫХ
ПРЕПАРАТОВ 61
ОПРЕДЕЛЕНИЕ АМИЛОЛИТИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ КАПЕЛЬНЫМ МЕТОДОМ. 61
ОПРЕДЕЛЕНИЕ АМИЛОЛИТИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ КОЛОРИМЕТРИЧЕСКИММЕТОДОМ(25,106) 62
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОТЕОЛИТИЧЕСКОИ АКТИВНОСТИ МЕТОДОМ АНСОНА(25) 63
2.2.1.4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБШЕЙ ЦИТОЛИТИЧЕСКОЙ
АКТИВНОСТИ. 63
2.1.6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЦЕЛЛЮЛАЗНОЙ АКТИВНОСТИ ПО СТЕПЕНИ
РАСЩЕПЛЕНИЯ ФИЛЬТРОВАЛЬНОЙ БУМАГИ. 65
2.2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПИВОВАРЕННОГО СЫРЬЯ.
ЛАБОРАТОРНОГО СУСЛА И ГОТОВОГО ПИВА 66
ОПРЕДЕЛЕНИЕ АБСОЛЮТНОЙ МАССЫ ЗЕРНА (106) 66
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОРНОЙ, ЗЕРНОВОЙ И ВРЕДНОЙ ПРИМЕСЕЙ 66
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ. 67
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУХИХ ВЕЩЕСТВ РЕФРАКТОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ 67
2.2.2.5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРАХМАЛА МЕТОДОМ ЭВЕРСА 68
2.2.6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЩЕГО АЗОТА ПО НЕССЛЕРУ(104) 68
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ АМИННОГО АЗОТА МЕДНЫМ СПОСОБОМ 70
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКСТРАКТИВНОСТИНАСТОЙНЫММЕТОДОМ. 71
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ОСАХАРИВАНИЯ .71
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЦВЕТНОСТИ СУСЛА 72
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КИСЛОТНОСТИ СУСЛА 72
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЯЗКОСТИ ВИСКОЗИМЕТРОМ ОСТВАЛЬДА.72
ОПРЕДЕЛЕНИЕ САХАРОВ ПО МЕТОДУ БЕРТРАНА 73
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФРАКЦИЙ АЗОТА ПОЛУНДИНУ 74
ОПРЕДЕЛЕНИЕТАНИННОГОПОКАЗАТЕЛЯ 75
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ЭТИЛОВОГО СПИРТА В ПИВЕ 76
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТЕПЕНИ СБРАЖИВАНИЯ 76
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЕЙСТВИТЕЛЬНОГО ЭКСТРАКТА 77
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МУТНОСТИ. 77
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕНОСТОЙКОСТИ 77
СТОЙКОСТЬ ПИВА К БЕЛКОВО-КОЛЛОИДНОМУ ПОМУТНЕНИЮ ; 77
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИЗОГУМУЛОНА 77
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫСШИХ СПИРТОВ МЕТОДОМ ГАЗОЖИДКОСТНОЙ ХРОМОТОГРАФИИ 77
МЕТОДИКА ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПИВНОГО СУСЛА И ПИВА В ЛАБОРАТОРНЫХУСЛОВИЯХ 78
СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ 81
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 82
3.1. ХАРАКТЕРИСТИКА ПИВОВАРЕННОГО СЫРЬЯ 82
3.1.1. ХАРАКТЕРИСТИКА СОЛОЖЕННОГО И ПЕСОЛОЖЕННОГО ЗЕРНА
ХАРАКТЕРИСТИКА ЯЧМЕНЯ 87
АНАЛИЗ РЖИ 90
КАРАМЕЛЬНЫЙ СОЛОД. 91
3.2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ НЕСОЛОЖЕННОГО СЫРЬЯ НА
ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ПИВНОГО СУСЛА И ПИВА 92
3.2.1. ВЛИЯНИЕ ВИДА НЕСОЛОЖЕНОГО СЫРЬЯ НА КАЧЕСТВЕННЫЕ
ПОКАЗАТЕЛИ СУСЛА И ПИВА 92
3.3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ФЕРМЕНТАТИВНЪГХ СИСТЕМ В
ПРОЦЕССАХ ПРИГОТОВЛЕНИЯ И СБРАЖИВАНИЯ ПИВНОГО СУСЛА
3.3.1. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ФЕРМЕНТНЫХ ПРЕПАРАТОВ НА
ГИДРОЛИЗ НЕСОЛОЖЕНЫЙ СЫРЬЯ ПРИ ЕГО ЗА ТИРАНИИ 99
РАЗРАБОТКА МУЛЬТИЭНЗИМНОЙ КОМПОЗИЦИИ (мэк) ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПИВНОГО СУСЛА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НЕСОЛОЖЕННОГО СЫРЬЯ 109
ВТОРИЧНАЯ ПЕРЕРАБОТКА ОТХОДОВ ПИВОВАРЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА.! 115
3.5.1. АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОТХОДОВ
ПИВОВАРЕНИЯ. 115
БИОЛОГИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ КОРМОВОЙ ДОБАВКИ, ПОЛУЧЕННОЙ ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ ПИВНОЙ ДРОБИНЫ И РЖАНОГО СУСЛА 125
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БЕЛКОВО-АМИНОКИСЛОТНОГО ПРЕПАРАТА В СВИНОВОДСТВЕ КАК БАЛАНСИРУЮЩЕЙ ДОБАВКИ. 128
4.0БСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ 141
5. ВЫВОДЫ 152
6.СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 154
7. ПРИЛОЖЕНИЯ 170
Введение к работе
Эффективное использование сырья - одно из важнейших направлений развития перерабатывающих отраслей АПК. При этом необходимо повышать безотходность технологий, учитывать требования снижения энергоемкости и защиты окружающей среды. Создание комплексных технологий конверсии растительного сырья и отходов его переработки в целевые продукты, в том числе, применительно к распространенному в России сырью - ржи, позволяет повысить экономическую эффективность производств и расширить их ассортимент.
Так, например, основным сырьём в пивоварении является ячменный солод, хмель и вода. Повышение доли несоложеного сырья устраняет дефицит солода, дает экономию ячменя и снижает себестоимость пива на 10—15%. Однако возникают опасения изменения качества и состава сусла, которые могут отрицательно повлиять на формирование органолептических и физико-химических свойств конечного продукта. Поэтому для улучшения показателей, при применении вместо значительной части ячменного солода несоложеной ржи, используют ферментные препараты для обработки несоложеного материала.
Работы многих ученых посвящены вопросам получения и применения ферментных препаратов в пивоварении, отражают опыт переработки повышенных количеств несоложеного сырья и указывают на перспективность дальнейших исследований в этой области (Грачева И.М., Гернет М.В., Иванова Л.А., Поляков В.А., Римарева Л.В., Ермолаева Г.А. и др.).
В связи с вышеизложенным, работы, направленные на повышение в заторе количества несоложеной ржи, обработанной ферментными препаратами микробного происхождения, взамен или наряду с ячменным солодом с целью увеличения выхода продукции и снижения ее себестоимости, являются актуальными, важными для народного хозяйства и представляют научный и практический интерес.
Опыт Европейского союза, где с 1994 г. действует механизм
ответственности производителей за организацию сбора и переработки своей продукции, ставшей отходом, может быть полезен и для нашей страны. Определяющей особенностью отходов пивоваренной отрасли является их высокие сырьевые свойства. В них содержатся материалы, которые достаточно легко подвергаются биодеградации с конечным образованием продуктов, которые обладают высокой биологической ценностью, как для человека, так и для животноводства в виде добавок к кормам. Вовлечение в технологический процесс вторичных сырьевых ресурсов позволит повысить эффективность основного производства, создать новые биологически активные добавки, способствующие увеличению продуктивности сельскохозяйственных животных.
Поэтому актуальным является, наряду с экономией сырья, используемого собственно для пивоварения, создание комплексных ресурсосберегающих технологий биологически эффективной белково-аминокислотной кормовой добавки па основе микробной конверсии отходов переработки ржаного сырья, что экономически целесообразно и обосновано с точки зрения экологии и животноводства.
Цель и задачи работы. Целью являлась разработка комплексной ресурсосберегающей биотехнологии светлого пива на основе российского сырья и мультиэпзимных систем целевого назначения и переработка отходов данной технологии для получения добавок к кормовой базе животноводства в виде белка и незаменимых аминокислот. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
-изучить теоретические и практические аспекты рационального включения в сырьевую базу для пивоварения ржаного сырья, в соложенном и несоложеном виде;
-провести анализ и исследования биохимических характеристик ферментных препаратов различного спектра действия для разжижения и осахаривания крахмала сырья, протеолиза белковых веществ и гидролиза некрахмальных полисахаридов зернового сырья.
-научно обосновать и разработать мультиэнзимную композицию целевого назначения, обеспечивающую повышение эффективности процессов биоконверсии и экстрактивности ржаного сырья;
-исследовать условия применения ферментных препаратов протеолитического действия для стабилизации пива от белкового помутнения;
-исследовать возможность биоконверсии полупродуктов и вторичных сырьевых ресурсов пивоваренного производства для получения белково-аминокислотного препарата комового назначения.
-разработать комплексную биотехнологию производства пива и эффективной кормовой добавки на основе ферментативной и микробной конверсии ржаного сырья и отходов производства.
Научная новизна заключается в теоретическом и экспериментальном обосновании комплексной ресурсосберегающей технологии пива и эффективной белково-аминокислотной кормовой добавки на основе биокоиверсии полимеров ржаного сырья и отходов производства. При этом:
на основании установленных закономерностей выявлен механизм повышения экстрактивности соложеного и несоложеного сырья при использовании ферментативных систем с различной специфичностью действия;
исследована зависимость действия подобранных ферментативных комплексов на степень деструкции высокомолекулярных полимеров зернового сырья при затирании от длительности гидролиза, дозировки и соотношения глюкоамилазы, протеаз, глюканазы, ксиланазы, целлюлазы, входящих в комплекс.
впервые установлена взаимосвязь между степенью биоконверсии полимеров несоложеной ржи и эффективностью сбраживания последних, изучены процессы образования этилового спирта и наиболее важных продуктов метаболизма дрожжей;
разработана новая мультиэнзимная композиция для получения качественного пива с использованием до 50 % несоложеной ржи взамен ячменного солода;
-получены новые экспериментальные данные по биоконверсии полупродуктов и отходов пивоваренного производства на основе ферментативного гидролиза полимеров ржаного сырья и микробного синтеза лизина.
Практическая ценность.
-на основании установленных закономерностей подобраны ферментативные системы, обеспечивающие эффективный гидролиз высокомолекулярных полимеров ржи, разработаны нормы расхода ФП и условия использования их при затирании;
-разработаны условия получения полноценного светлого пива с использованием
повышенных количеств несоложеного зерна ржи взамен ячменного солода;
-обоснована замена ячменного солода и несоложеного ячменя в технологиях варки пива, разработаны рекомендации по использованию несоложеной ржи и подобранного мультиэнзимного комплекса при затирании. Показано, что возможно без потерь качества получить полноценное 11% пиво при внесении до 50 % несоложеной ржи;
- экспериментально обоснован оптимальный режим стабилизации пива ферментами протеолитического действия для повышения стойкости пива к коллоидно-белковым помутнениям на примере пива, полученного по новой разработанной технологии с использованием до 50% несоложеной ржи на стадии приготовления сусла;
разработан биотехнологический процесс получения белково-аминокислотного препарата кормового назначения на основе микробной конверсии отходов пивоваренного производства Brevibacterium sp.-продуцентом лизина.
Разработана нормативная документация (Рекомендации по использованию несоложеной ржи и подобранного мультиэнзимного комплекса в пивоварении; ТИ на производство кормовой белково-аминокислотной добавки). Проведены испытания разработанной технологии и наработана
опытная партия кормовой добавки на Мичуринском экспериментальном заводе. Проведены испытания биологической эффективности кормовой добавки в животноводстве.
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.
Похожие диссертации на Разработка биотехнологических процессов комплексной конверсии растительного сырья и вторичных сырьевых ресурсов АПК с получением кормовой добавки для животноводства
