الکل چوب (الکل هیدرولیز). تبدیل کربوهیدرات ها در تولید مواد غذایی

تولید اتانول

بازار جهانی اتانول حدود 4 میلیارد دكالیتر (دكالیتر الكل مطلق) در سال است. رهبران تولید اتانول آمریکا، برزیل و چین هستند. در ایالات متحده آمریکا 97 کارخانه برای تولید اتانول از ذرت وجود دارد (35 کارخانه دیگر در حال ساخت هستند) با ظرفیت کل 1.5 میلیارد دکالیتر در سال.

جهات اصلی استفاده از اتانول در عمل جهانی:

- 60٪ - افزودنی به سوخت موتور.

− 25% − صنایع شیمیایی;

- 15 درصد - صنایع غذایی (سهم آن رو به کاهش است).

سوخت خودروهای مبتنی بر اتانول حاوی 10٪ اتانول (سوخت E-10) یا 85٪ اتانول (E 85) است. با قیمت نفت 60 تا 70 دلار در هر بشکه، بیواتانول به یک سوخت رقابتی تبدیل می شود. ورود اتانول به بنزین نیاز به افزودن سرب تترا اتیل به سوخت را از بین می برد که در نتیجه سمیت گازهای خروجی و مصرف سوخت کاهش می یابد.

در ایالات متحده، تحقیقات گسترده ای در مورد تولید بیواتانول از مواد گیاهی تجدید پذیر (از ساقه های ذرت، نیشکر و غیره) در حال انجام است.

در شرایط صنعتی، اتانول از طریق هیدراتاسیون اتیلن در حضور یک کاتالیزور (H 3 PO 4 بر روی سیلیکاژل)، از هیدرولیز مواد خام گیاهی (چوب، ساقه ذرت، نیشکر)، و همچنین از مواد خام حاوی نشاسته به دست می آید. مواد (گندم، چاودار، تریتیکاله، سیب زمینی)، ملاس، سرم شیر، کنگر فرنگی اورشلیم. میانگین بازده اتیل الکل 95.5% از 1 تن انواع مختلفمواد خام در جدول 2.1 ارائه شده است.

جدول 2.1

بازده اتانول از انواع مختلف مواد خام

انتهای جدول 2.1

در کارخانه های تقطیر جمهوری بلاروس (حدود 70 کارخانه تقطیر با ظرفیت کل بیش از 9 میلیون دکالیتر در سال وجود دارد)، از مواد خام حاوی نشاسته، عمدتاً غلات غلات، برای تولید اتانول استفاده می شود. محتوای نشاسته در انواع مختلف دانه (در درصد) است: گندم - 48-57; چاودار - 46-53؛ جو - 43-55؛ جو دوسر - 34-40؛ ارزن - 42-60؛ ذرت - 61-70. دانه همچنین حاوی (به طور متوسط) شکر ~ 3٪. فیبر ~ 6٪؛ پنتوسان ها و مواد پکتین ~ 9٪. مواد نیتروژن (پروتئین) ~ 11٪ ، چربی ~ 3٪.

تولید کنندگان اتانول

در سنتز میکروبیولوژیکی، تولید کنندگان کلاسیک اتانول مخمر - ساکارومیست ها و شیزوساکارومیست ها هستند. بیشتر اوقات از مخمر استفاده می شود ساکارومایسس سرویزیه,ساکارومایسس وینی,Schizosaccharomyces pombe.

ساکارومیست ها دارای سلول هستند شکل گرداندازه 10-15 میکرون، با جوانه زدن تکثیر می شود. اسکیزوساکارومیست ها دارای سلول های میله ای شکل بزرگ با قطر 4-5 میکرون و طول 18-20 میکرون هستند که با تقسیم ضرب می شوند. هر دو مخمر گلوکز، مانوز، فروکتوز، ساکارز، مالتوز را به خوبی تخمیر می کنند، گالاکتوز را سخت تر تخمیر می کنند و قندهای پنتوز (گزیلوز، آرابینوز) را تخمیر نمی کنند.

بازده نظری اتانول از 100 کیلوگرم گلوکز تخمیر شده 51.14 کیلوگرم یا 64.80 لیتر است (این مقدار 48.86 کیلوگرم CO 2 تولید می کند). در عمل، بازده الکل 82 تا 92 درصد نظری به دلیل مصرف بخشی از بستر برای تولید مثل و رشد مخمر و تشکیل محصولات جانبی است.

سنتز اتانول در سلول مخمر طبق طرح زیر انجام می شود:

محصولات جانبی تخمیر الکلی عبارتند از گلیسیرین، الکل های بالاتر (فوزل)، اسیدهای آلی (استیک، پیروویک، لاکتیک، سوکسینیک)، آلدئیدها. در طی تخمیر الکلی، قند (گلوکز) برای تشکیل مواد مختلف به مقدار زیر مصرف می شود: اتانول - 46-47٪، دی اکسید کربن - 44-46٪، زیست توده مخمر - 1.8-4.0٪، گلیسیرین - 3-4٪. ، الکل های بالاتر - 0.3-0.7٪، اسیدهای آلی - 0.2-1.0٪، آلدئیدها - 0.1-0.2٪. با بازگشت مکرر مخمر به تخمیر، مصرف شکر برای تشکیل زیست توده کاهش می یابد و شدت تخمیر حتی اندکی افزایش می یابد.

تشکیل گلیسرول در طی تخمیر الکلی با این واقعیت توضیح داده می شود که در طول دوره القاء (قبل از تشکیل استالدئید)، یک واکنش جهش بین دو مولکول آلدئید فسفوگلیسریک تحت تأثیر آنزیم آلدهید موتاز با مشارکت یک مولکول آب رخ می دهد. . در این حالت، یک مولکول فسفوگلیسریک آلدئید برای تشکیل فسفوگلیسرول احیا می شود، در حالی که مولکول دیگر به اسید 3 فسفوگلیسریک اکسید می شود. فسفوگلیسیرین در واکنش های بعدی حتی پس از برش شرکت نمی کند اسید فسفریکمحصول جانبی تخمیر الکلی است. اسید 3-فسفوگلیسریک توسط مسیر EMF با تشکیل استالدئید تغییر شکل می دهد. پس از ظهور استالدئید، یک دوره تخمیر ثابت آغاز می شود که در آن اکسیداسیون فسفوگلیسریک آلدئید به اسید فسفوگلیسریک به روش پیچیده تری با افزودن فسفات معدنی (مسیر EMF) انجام می شود. در این راستا، همراه با اتانول، همیشه در حین تخمیر مقدار مشخصی گلیسیرین تشکیل می شود.

هنگام اتصال استالدئید با بی سولفیت، فرآیند تخمیر به سمت تشکیل گلیسیرین هدایت می شود:

C 6 H 12 O 6 ® CH 3 CHO + CO 2 + CH 2 OH-CHOH-CH 2 OH.

در یک محیط قلیایی، مولکول استالدهید با مولکول دوم وارد واکنش ردوکس می شود و اتانول و اسید استیک تشکیل می دهد. در همان زمان، تجمع گلیسیرین وجود دارد. در مجموع، فرآیند با معادله زیر بیان می شود:

2C 6 H 12 O 6 + H 2 O ® ® 2CH 2 OH-CHOH-CH 2 OH + C 2 H 5 OH + CH 3 COOH + 2CO 2.

این تکنیک ها برای تولید صنعتی گلیسیرین استفاده می شود.

الکل های بالاتر از اسیدهای آمینه (به میزان کمتر از اسیدهای کتو) موجود در محیط تخمیر در نتیجه واکنش های متوالی آمینو اسید دآمینه، دکربوکسیلاسیون اسیدهای کتو تشکیل شده و کاهش آلدئیدها تشکیل می شوند.

از الکل‌های بالاتر، دم کرده حاوی: پروپیل (از ترئونین)، ایزوبوتیل (از والین)، آمیل (از ایزولوسین) و ایزوآمیل (از لوسین) است.

در حال حاضر، جستجوی فشرده برای میکروارگانیسم‌های تولیدکننده اتانول غیر سنتی که قادر به تخمیر طیف وسیعی از بسترها با بهره‌وری اتانول بالا و افزایش مقاومت در برابر اتانول و دماهای بالا هستند، در حال انجام است. باکتری های سنتز کننده اتانول مورد توجه هستند. به عنوان مثال باکتری Zymomonas mobilisاز نظر متابولیسم شدید با مخمرها متفاوت هستند: آنها نرخ ویژه بالایی برای تبدیل گلوکز به اتانول دارند، بازده اتانول بالاتری را ارائه می دهند (تا 95٪ از نظر تئوری ممکن) و تحمل بیشتری نسبت به الکل دارند. اما این باکتری ها به حضور بازدارنده ها (فورفورال، فنل ها) در محیط های غذایی حساس هستند و نیاز به تخمیر آسپتیک دارند.

باکتری های ترموفیل کلستریدیوم ترموسلوم(دمای رشد بهینه 68 درجه سانتیگراد) قادر به تبدیل مستقیم سلولز مواد خام گیاهی به اتانول هستند، اما ماده اولیه باید از لیگنین آزاد شود. با تبدیل مستقیم مواد خام گیاهی هنوز امکان دستیابی به بازده الکل بالا وجود ندارد.

سویه های مخمر قادر به تخمیر قند پنتوز ( Pachysolen tannophilus، Pichia stipitis، Candida shehata). بازده اتانول در طی تخمیر 100 کیلوگرم زایلوز به 35-47 لیتر می رسد.

در عمل داخلی تولید اتانول از مواد خام حاوی نشاسته، از مخمر استفاده می شود ساکارومایسس سرویزیهداشتن دمای بهینهتخمیر 29-30 درجه سانتیگراد.

ساکاره سازی آنزیمی نشاسته

تولیدکنندگان سنتی اتانول قادر به تجزیه پلی ساکاریدها نیستند، بنابراین، هنگام به دست آوردن مخمر، مواد خام حاوی نشاسته در معرض هضم و ساکاره سازی قرار می گیرند. نشاسته اکثر گیاهان حاوی 25-20 درصد آمیلوز و 80-75 درصد آمیلوپکتین است. در سلول های گیاهی، نشاسته به شکل دانه (گرانول) است که اندازه آن از 1 تا 120 میکرون است (نشاسته سیب زمینی دارای دانه های 40-50 میکرون است، دانه های نشاسته دانه - 10-15 میکرون). نشاسته، آمیلوز و آمیلوپکتین در آب سرد، الکل، اتر نامحلول هستند. آمیلوز به راحتی در آن حل می شود آب گرم، آمیلوپکتین - هنگامی که تحت فشار گرم می شود. ساختار شبکه ای مولکول های آمیلوپکتین باعث تورم دانه های نشاسته بدون انحلال آنها می شود (پیوندهای ثانویه در اثر هیدراتاسیون ضعیف می شوند). در دمای معین، گرانول ها شل می شوند، پیوندهای بین عناصر ساختاری منفرد شکسته می شود، یکپارچگی گرانول ها مختل می شود. در همان زمان، ویسکوزیته محلول به شدت افزایش می یابد - ژلاتینه شدن نشاسته رخ می دهد. برای خمیر، نظم نامنظم مولکول ها مشخص است، از بین رفتن ساختار کریستالی. در دمای 120-130 درجه سانتیگراد، رب به راحتی متحرک می شود. کامل ترین انحلال آمیلوپکتین در نشاسته گندم در دمای 136-141 درجه سانتیگراد، در نشاسته سیب زمینی - در 132 درجه سانتیگراد رخ می دهد.

نشاسته حل شده در حین جوشاندن دانه یا سیب زمینی با آنزیم های آمیلولیتیک مالت دانه یا کشت میکروارگانیسم ها، عمدتاً قارچ های رشته ای و باکتری ها، هیدرولیز (ساکاره شده) می شود. از بین مواد گیاهی، فراوان ترین آنزیم های آمیلولیتیک، دانه های جوانه زده غلات به نام مالت هستند. در حال حاضر، در صنعت الکل، آماده سازی آنزیمی بر اساس کشت قارچ های رشته ای (یا باکتری های جنس) باسیلوس) که دارای مزایای متعددی نسبت به مالت هستند. کشت قارچ رشته ای بر روی سبوس گندم یا آرد ذرت رشد می کند، در حالی که برای تولید مالت به دانه شرطی نیاز است. با مالت، میکروارگانیسم های خارجی در مقادیر زیادی به مخمر وارد می شوند که بر عملکرد اتانول تأثیر منفی می گذارد. کشت های عمیق قارچ در شرایط استریل رشد می کنند، آنها مخمر را با میکروارگانیسم های خارجی آلوده نمی کنند. کشت سطحی قارچ ها بسیار سریعتر (1.5-2.0 روز) از جوانه زدن دانه ها (9-10 روز) انجام می شود. قارچ‌ها مجموعه‌ای از آنزیم‌ها را تشکیل می‌دهند که نشاسته را عمیق‌تر هیدرولیز می‌کنند و همچنین همی سلولزها را به مونوساکاریدها تجزیه می‌کنند که باعث افزایش بازده اتانول از مواد خام می‌شود.

در فرآیند ساکاره سازی مواد خام حاوی نشاسته، آنزیم های مختلفی دخالت دارند. بهترین ارزش تولیدآمیلاز دارند آلفا و بتا آمیلازها برش تنها پیوندهای α-1،4-گلوکوزیدی را کاتالیز می کنند. تحت تأثیر آلفا آمیلازها، پیوندها به طور تصادفی، اما عمدتاً در داخل زنجیره شکسته می شوند. در نتیجه، عمدتاً دکسترین ها تشکیل می شوند، نه تعداد زیادی ازمالتوز و الیگوساکاریدها. بر اساس ماهیت عمل، α-آمیلاز آمیلاز درون زا یا دکسترینوژن نامیده می شود.

عمل β-آمیلاز به پیوندهای انتهایی (خارجی) در نشاسته هدایت می شود، در حالی که به طور متوالی، با شروع از انتهای غیر احیا کننده زنجیره ها، دو باقی مانده گلوکز (مالتوز) جدا می شوند. β-آمیلاز نمی تواند محل های انشعاب در ماکرومولکول نشاسته را دور بزند، بنابراین هیدرولیز در پیوند آلفا-1،4-گلوکزیدیک ماقبل آخر متوقف می شود و دکسترین های با وزن مولکولی بالا در طول هیدرولیز آمیلوپکتین باقی می مانند. آمیلوز تقریباً به طور کامل توسط β-آمیلاز به مالتوز تبدیل می شود، آمیلوپکتین - فقط 50-55٪.

در نتیجه عمل ترکیبی آلفا و بتا آمیلازها، مخلوطی از ساکاریدها تشکیل می شود که شامل مالتوز، مقدار کمی گلوکز و دکسترین های با وزن مولکولی کم است که در آن تمام پیوندهای آلفا-1،6-گلوکوزیدی نشاسته است. متمرکز هستند.

باکتری ها و قارچ های میکروسکوپی فاقد β-آمیلاز هستند، اما حاوی آلفا-آمیلاز فعال هستند که در ترکیب اسیدهای آمینه در پروتئین و ویژگی عمل متفاوت است. به ویژه، هنگامی که قارچ های میکروسکوپی توسط α-آمیلاز کاتالیز می شوند، مقادیر زیادی گلوکز و مالتوز تشکیل می شود. در بین آمیلازهای باکتریایی، آمیلازهای قندی و دکسترینوژنیک وجود دارد. اولی 60% یا بیشتر نشاسته را هیدرولیز می کند، دومی 30-40%. آلفا آمیلازهای میکروبی، مانند آلفا و بتا آمیلازهای مالت، به پیوندهای α-1،6-گلوکوزیدی حمله نمی کنند.

قارچ های میکروسکوپی حاوی گلوکوآمیلاز هستند که شکستن پیوندهای α-1،4- و α-1،6-گلوکزیدیک در نشاسته را کاتالیز می کند. هنگامی که توسط این آنزیم کاتالیز می شود، باقی مانده های گلوکز به طور متوالی از انتهای غیر احیاکننده آمیلوز و آمیلوپکتین جدا می شوند. یک مولکول آب در محل شکستن پیوند به هم می پیوندد، بنابراین بازده نظری گلوکز در فرآیند هیدرولیز 111.11 درصد وزنی نشاسته است.

سه تا هستند راه های احتمالیبرهمکنش آنزیم با بستر (حاوی تعداد زیادی زنجیره): چند زنجیره ای، تک زنجیره ای و ترکیبی.

در یک روش چند زنجیره ای، مولکول آنزیم به طور تصادفی به یکی از زنجیره های پلی ساکارید حمله می کند، پیوندی را از آن جدا می کند، و سپس به طور تصادفی به زنجیره های بعدی، از جمله، احتمالاً، مورد حمله قبلی حمله می کند. بنابراین، در طول عمر کمپلکس آنزیم-سوبسترا، تنها یک عمل کاتالیزوری اتفاق می افتد.

در روش تک زنجیره ای، مولکول آنزیم، به صورت تصادفی به یکی از زنجیره های پلی ساکارید حمله می کند، به طور متوالی پیوندهایی را از آن جدا می کند تا زنجیره به طور کامل قطع شود. در طول وجود کمپلکس آنزیم-سوبسترا، تمام پیوندهای موجود برای آنزیم هیدرولیز می شوند.

روش ترکیبی یا روش حمله چندگانه، شامل این واقعیت است که چندین پیوند در طول وجود کمپلکس آنزیم-سوبسترا هیدرولیز می شوند. در این حالت، پس از جدا شدن یک پیوند، آنزیم دفع نمی شود، بلکه به تأخیر می افتد. حمله با روش های متناوب تک زنجیره ای و چند زنجیره ای رخ می دهد.

مطالعات نشان داده اند که α- و β-آمیلازها هیدرولیز را بر اساس روش حمله چندگانه انجام می دهند (روش چند زنجیره ای برای α-آمیلاز باکتریایی معمول است).

در کارخانه های تقطیر خانگی از مالت خام (خشک نشده) به شکل شیر مالت، فرآورده های آنزیمی (گلوکاوامورین، آمیلوریزین، آمیلوسوبتیلین) با سطوح مختلف فعالیت یا مخلوطی از شیر مالت و یک آماده سازی آنزیمی برای ساکاره کردن نشاسته خام استفاده می شود.

فناوری تولید مالت شامل فرآیندهای اصلی زیر است: خیساندن مواد خام با رطوبت 38-40٪. جوانه زدن دانه به مدت 10 روز در خانه مالت پنوماتیک در لایه ای به ضخامت 0.5-0.8 متر. آسیاب مالت در آسیاب های دیسکی یا چکشی. ضدعفونی مالت با فرمالین یا محلول سفید کننده و تهیه شیر مالت. شیر مالت از مخلوط کردن مالت خرد شده با آب (4 تا 5 لیتر آب به ازای هر 1 کیلوگرم مالت) به دست می آید.

مالت ساخته شده از دانه های مختلف حاوی مقادیر متفاوتی از هر یک از آنزیم های آمیلولیتیک است. به عنوان مثال، مالت جو دارای فعالیت آلفا و بتا آمیلولیتیک بالایی است، در حالی که مالت ارزن دارای فعالیت دکسترینولیتیک قوی است. اغلب مخلوطی از سه نوع مالت تهیه می شود: جو (50٪)، ارزن (25٪) و جو (25٪). هنگام تولید الکل از همان کشت از مالت از همان کشت استفاده نکنید.

اتانول (اتیل الکل) C 2 H 5 OH مایعی شفاف و بی رنگ با بوی سوزاننده و مشخص با چگالی نسبی 0.79067 است. نقطه جوش اتانول در فشار معمولی 78.35 درجه سانتیگراد، نقطه اشتعال 12 درجه سانتیگراد و نقطه انجماد 117 درجه سانتیگراد است. اتانول شیمیایی خالص خنثی است. الکل تصحیح شده حاوی مقدار کمی کربوکسیلیک اسید است، بنابراین واکنش آن ضعیف اسیدی است. اتانول بسیار مرطوب کننده است. با حرص آب را از هوا، بافت های گیاهی و جانوری جذب می کند و در نتیجه از بین می رود.

الکل برای انسان و حیوانات و همچنین میکروارگانیسم ها سمی است. بخارات الکل نیز مضر هستند. حداکثر غلظت مجاز بخار در هوا 1000 میلی گرم بر سانتی متر مکعب است. الکل انفجاری است. حدود غلظت انفجاری بخارات الکل 2.8-13.7٪ حجم هوا است. اتانول از مواد خام غذایی به صورت الکل خام با قدرت حداقل 88 درصد و الکل تصحیح شده با قدرت 96.0-96.5 درصد حجمی به شکل الکل تصحیح شده درجه 1 با بالاترین تصفیه تولید می شود. "اضافی" و "لوکس"، "پایه"، "آلفا".

تولید الکل از مواد خام حاوی نشاسته شامل مراحل اصلی فن آوری زیر است: آماده سازی مواد خام برای پردازش. عملیات حرارتی آب (جوش) دانه و سیب زمینی؛ ساکاره کردن توده آب پز؛ کشت مخمر صنعتی؛ تخمیر مخمر ساکاره شده و جداسازی الکل از پوره و تصفیه آن.

4.1. تهیه سیب زمینی و غلات برای فرآوری

آماده سازی سیب زمینی و دانه برای فرآوری شامل تحویل مواد خام به گیاه، جداسازی ناخالصی ها، آسیاب کردن و مخلوط کردن است.

سیب‌زمینی‌های مزرعه کپه با حمل و نقل موتوری به سطل‌های یدکی آورده می‌شوند و از آنجا توسط یک نوار نقاله هیدرولیک به تولید می‌رسند. ناخالصی های سبک، درشت و سنگین سیب زمینی به الف جدا می شوند

تله ضایعات و سنگ. واشر سیب زمینی برای شستن و از بین بردن ناخالصی های باقی مانده استفاده می شود.

دانه‌هایی که برای جوشاندن می‌روند روی غربال‌های هوا و جداکننده‌های مغناطیسی تمیز می‌شوند.

با روش دوره ای عملیات حرارتی آب، سیب زمینی و غلات به طور کامل آب پز می شوند، با طرح های مداوم، مواد خام از قبل خرد می شوند. درجه له شدن روی دما و مدت زمان پخت تاثیر می گذارد. هنگام آسیاب کردن سیب زمینی روی الک با قطر سوراخ 3 میلی متر نباید باقیمانده ای باقی بماند و هنگام آسیاب کردن دانه ها، باقیمانده روی این الک نباید از 0.1-0.3 درصد بیشتر باشد. عبور سنگ زنی از یک الک با سوراخ هایی به قطر 1 میلی متر باید 60-90٪ باشد.

آماده سازی دسته شامل مخلوط کردن مواد خام خرد شده با آب و گرم کردن آن تا دمای معین است. 280-300٪ آب به دانه خرد شده اضافه می شود، 15-20٪ آب به وزن مواد خام به غلات سیب زمینی اضافه می شود. غلظت ماده خشک در مخمر باید 16-18٪ باشد.

4.2. عملیات حرارتی آب غلات و سیب زمینی

وظیفه اصلی عملیات حرارتی آب تهیه مواد خام برای ساکاره کردن نشاسته با آنزیم های آمیلولیتیک مالت یا فرآورده های آنزیمی با منشاء میکروبی است. ساکاره سازی به طور کامل و سریع زمانی اتفاق می افتد که نشاسته برای عملکرد خود در دسترس باشد (با دیواره های سلولی محافظت نمی شود)، چسبانده و حل شده باشد، که می توان با استفاده از عملیات حرارتی کل مواد خام در فشار بالا، یا همانطور که معمولاً به این فرآیند گفته می شود، دست یافت. تولید الکل، جوشاندن؛ سنگ زنی مکانیکی فوق العاده مواد خام در ماشین آلات ویژه؛ آسیاب مکانیکی مواد خام تا اندازه ذرات معین و به دنبال آن پخت و پز تحت فشار (روش ترکیبی).

مواد خام حاوی نشاسته کامل در یک جوجه گوشتی با بخار اشباع تحت فشار اضافی تا 0.5 مگاپاسکال (درجه حرارت 158.1 درجه سانتیگراد) درمان می شود. در این شرایط، نشاسته حل می شود، دیواره سلولی ماده خام نرم شده و تا حدی حل می شود و با دمیدن ماده خام به جداکننده بخار (نگهداری)، ساختار سلولی در اثر افت فشار، عمل خرد شدن از بین می رود. شبکه در جعبه دمنده جوجه گوشتی و همچنین سایر تأثیرات مکانیکی در مسیر حرکت سریع توده های جوشیده از یک دستگاه به دستگاه دیگر. در فرآیند پخت و پز، عقیم سازی مواد خام به طور همزمان اتفاق می افتد، که برای فرآیندهای ساکاره سازی و تخمیر مهم است.

هنگام آسیاب کردن مواد خام به اندازه ذرات کوچکتر از دانه های نشاسته، از بین می روند ساختار سلولیمواد خام و خود دانه های نشاسته در نتیجه در آب با دمای 60 تا 80 درجه سانتیگراد حل می شوند و توسط آنزیم های آمیلولیتیک کشت های مالت و میکروارگانیسم ها ساکاره می شوند. روش سنگ زنی فوق ریز به دلیل مصرف زیاد برق و عدم مطالعه موضوع استریل شدن مواد اولیه هنوز مورد استفاده قرار نگرفته است.

روش ترکیبی گسترده شده است، که بر اساس آن مواد خام ابتدا به ذرات با اندازه متوسط ​​(1-1.5 میلی متر) خرد می شود و سپس می جوشانند. در این حالت دما و مدت زمان پخت کمتر از عملیات حرارتی کل مواد اولیه است. دمیدن توده جوشانده مواد خام خرد شده با افت فشار به پراکندگی بیشتر آن کمک می کند. این روش عملیات حرارتی، همراه با تداوم فرآیندها، پیشرفته ترین در نظر گرفته می شود. با مصرف نسبتاً کم الکتریسیته برای آسیاب کردن مواد خام، گرما برای پخت و پز و به دلیل "نرم بودن" حالت پخت، که حداقل تلفات مواد قابل تخمیر را فراهم می کند، این روش به شما امکان می دهد مواد خام را به خوبی برای ساکاره سازی آماده کنید.

هنگام جوشاندن سیب زمینی و غلات، تغییرات ساختاری و مکانیکی قابل توجهی در مواد خام و تغییرات شیمیایی مواد تشکیل دهنده ترکیب آن رخ می دهد.

شما در جنگل هستید ... تنه های ضخیم و نازک درختان در اطراف شلوغ هستند. برای یک شیمیدان، همه آنها از یک ماده تشکیل شده اند - چوب که قسمت اصلی آن مواد آلی است - فیبر (C 6 H 10 O 5) x. فیبر دیواره های سلول های گیاهی، یعنی اسکلت مکانیکی آنها را تشکیل می دهد. ما آن را کاملاً خالص در الیاف کاغذ پنبه ای و کتان داریم. در درختان، همیشه همراه با مواد دیگر، اغلب با لیگنین، با ترکیب شیمیایی تقریباً یکسان، اما با خواص متفاوت، یافت می شود. فرمول ابتداییفیبر C 6 H 10 O 5 با فرمول نشاسته منطبق است، قند چغندر دارای فرمول C 12 H 2 2O 11 است. نسبت تعداد اتم های هیدروژن به تعداد اتم های اکسیژن در این فرمول ها مانند آب است: 2: 1. بنابراین، این مواد و مواد مشابه در سال 1844 "کربوهیدرات" نامیده می شوند، یعنی موادی، همانطور که (اما نه در واقع) از کربن و آب تشکیل شده است.

فیبر کربوهیدرات وزن مولکولی بالایی دارد. مولکول های آن زنجیره های بلندی هستند که از پیوندهای منفرد تشکیل شده اند. بر خلاف دانه های نشاسته سفید، فیبر یک رشته و فیبر قوی است. این به دلیل ساختار ساختاری متفاوت مولکول‌های نشاسته و فیبر است. فیبر خالص در تکنولوژی سلولز نامیده می شود.

در سال 1811، آکادمیسین Kirchhoff یک کشف مهم انجام داد. او نشاسته معمولی به دست آمده از سیب زمینی را گرفت و با اسید سولفوریک رقیق روی آن عمل کرد. تحت تأثیر H 2 SO 4، هیدرولیزنشاسته و تبدیل به شکر شد:

این واکنش مهم بود اهمیت عملی... بر اساس آن تولید نشاسته- دم کرده است.

اما فیبر همان فرمول تجربی نشاسته را دارد! یعنی می توان از آن قند نیز به دست آورد.

در واقع، در سال 1819، شیرین سازی سلولز با کمک اسید سولفوریک رقیق نیز برای اولین بار انجام شد. برای این اهداف می توان از اسید غلیظ نیز استفاده کرد. شیمیدان روسی ووگل در سال 1822 قند را از کاغذ ساده، با محلول 87% H 2 SO 4 روی آن اثر می گذارد.

V اواخر نوزدهم v بدست آوردن قند و الکل از چوب قبلاً مورد توجه مهندسان عملی قرار گرفته است. در حال حاضر الکل از سلولز در مقیاس کارخانه تولید می شود. این روش که در لوله آزمایش این دانشمند کشف شد، در دستگاه بزرگ فولادی مهندس انجام شد.

ما از یک کارخانه هیدرولیز بازدید خواهیم کرد... خاک اره، تراشه یا تراشه های چوب در هاضم های بزرگ (پرکولاتور) بارگذاری می شوند. این زباله های کارخانه های چوب بری یا شرکت های نجاری است. پیش از این، این زباله های ارزشمند سوزانده می شد یا به سادگی در محل دفن زباله دفع می شد. محلول ضعیف (0.2-0.6٪) اسید معدنی (اغلب سولفوریک) با جریان پیوسته از پرکولاتورها عبور می کند. نگه داشتن همان اسید در دستگاه برای مدت طولانی غیرممکن است: قند موجود در آن که از چوب به دست می آید به راحتی از بین می رود. در پرکولاتورها فشار 8-10 اتمسفر و دما 170-185 درجه است. در این شرایط، هیدرولیز سلولز بسیار بهتر از شرایط عادی، زمانی که فرآیند بسیار دشوار است، پیش می‌رود. از پرکولاتورها محلولی حاوی حدود 4 درصد شکر به دست می آید. بازده مواد قندی در طول هیدرولیز به 85 درصد از نظر تئوری ممکن می رسد (طبق معادله واکنش).

برنج. هشت نمودار گویابدست آوردن الکل هیدرولیز از چوب

برای اتحاد جماهیر شورویبی حد و مرز داشتن جنگل هاو به طور پیوسته توسعه صنعت لاستیک مصنوعی، به دست آوردن الکل از چوب مورد توجه خاص است. در سال 1934، کنگره هفدهم CPSU (b) تصمیم گرفت به هر طریق ممکن تولید الکل از خاک اره و زباله را توسعه دهد. صنعت کاغذ... اولین کارخانه های هیدرولیز و الکل شوروی از سال 1938 به طور منظم شروع به کار کردند. در طول سال های برنامه پنج ساله دوم و سوم، کارخانه هایی برای تولید الکل هیدرولیز - الکل از چوب ساخته و راه اندازی شد. این الکل در حال حاضر همه داخل است مقادیر زیادپردازش شده به لاستیک مصنوعی این الکل از مواد خام غیر غذایی است. هر میلیون لیتر اتیل الکل هیدرولیز حدود 3 هزار تن نان یا 10 هزار تن سیب زمینی برای تغذیه آزاد می کند و در نتیجه حدود 600 هکتار سطح زیر کشت می رود. برای بدست آوردن این مقدار الکل هیدرولیز به 10 هزار تن خاک اره با رطوبت 45 درصد نیاز است که از یک کارخانه چوب بری با بهره وری متوسط ​​در سال می توان تهیه کرد.

خواندن: II. فناوری قالب گیری پنومو خلاء محصولات پلاستیکی. آگونیست های آلفا و بتا اثرات اصلی، کاربرد. طیف اسید آمینه کلاژن هیدرولیز (درصد وزنی) سموم، تهیه، تیتراسیون و کاربرد عملی آنها. سموم دریافت، تصفیه، تیتراسیون، کاربرد. سرم های آنتی سمی دریافت، تصفیه، تیتراسیون، کاربرد. عوارض حین استفاده و پیشگیری از آنها. کیت سخت افزار و نرم افزار (APC) (فناوری ابزار مجازی). شماره بلیط 51 آماده سازی هورمون های جنسی مردانه. مکانیسم عمل. کاربرد. مواد مخدر مفهوم آنابولتیک شماره بلیط 51 آماده سازی هورمون های جنسی مردانه. مکانیسم عمل.کاربرد. مواد مخدر مفهوم آنابولتیک

نشاسته پلی ساکارید ذخیره اصلی در گیاهان است و مهمترین جزء کربوهیدراتی جیره است. نشاسته در دانه‌های غلات، غده‌ها، ریزوم‌ها به صورت دانه‌های نشاسته ذخیره می‌شود که بسته به نوع گیاه، شکل (کروی، بیضی، عدسی یا نامنظم) و اندازه (1 تا 150 میکرون، به طور متوسط ​​30) متفاوت است. -50 میکرون).

دانه های نشاسته گونه های مختلف گیاهی:

الف - سیب زمینی؛ ب - گندم؛ ب - جو؛ G - برنج؛ د - ذرت؛ E - گندم سیاه.

1 - دانه نشاسته ساده، 2 - پیچیده، 3 - نیمه پیچیده.

نشاسته ساختار پیچیده ای دارد و از دو هموپلی ساکارید تشکیل شده است: آمیلوز محلول در آب و آمیلوپکتین نامحلول. نسبت آنها به نشاسته بسته به گیاه و نوع بافتی که از آن جدا شده است می تواند متفاوت باشد (آمیلوز 13-30٪؛ آمیلوپکتین 70-85٪).

آمیلوز از زنجیرهای غیرشاخه (خطی) حاوی 200-300 باقیمانده گلوکز تشکیل شده است که توسط یک پیوند گلیکوزیدی α (1 → 4) به هم متصل شده اند. با توجه به پیکربندی α در C-1، زنجیره ها یک مارپیچ با قطر 13 نانومتر را تشکیل می دهند که در آن 6-8 باقیمانده گلوکز در هر نوبت وجود دارد. وزن مولکولی 50000 دا.

آمیلوپکتین دارای ساختاری منشعب است که در آن، به طور متوسط، یکی از 20-25 باقیمانده گلوکز حاوی یک زنجیره جانبی است که توسط یک پیوند گلیکوزیدی α (1 → 6) متصل شده است. در این حالت یک ساختار درخت مانند تشکیل می شود. وزن مولکولی تا 1-6 میلیون است بله.

هیدرولیز نشاسته در بسیاری از فناوری های غذایی به عنوان یکی از فرآیندهای ضروری برای اطمینان از کیفیت محصول نهایی وجود دارد. برای مثال:

در نانوایی - فرآیند تهیه خمیر و پخت نان؛

در تولید آبجو - به دست آوردن مخمر آبجو و مالت خشک کردن.

در تولید کواس؛

در تولید الکل - تهیه مواد خام برای تخمیر.

در به دست آوردن محصولات مختلف نشاسته قندی - گلوکز، ملاس، شربت قند.

دو روش برای هیدرولیز نشاسته وجود دارد:

اسیدی - تحت تأثیر اسیدهای معدنی؛

آنزیمی - تحت تأثیر آماده سازی آنزیمی.

در طول هیدرولیز نشاسته تحت اثر اسیدها، ابتدا ضعیف شدن و شکستن پیوندهای ارتباطی بین ماکرومولکول های آمیلوز و آمیلوپکتین وجود دارد. این با نقض ساختار دانه های نشاسته و تشکیل یک توده همگن همراه است. علاوه بر این، پارگی پیوندهای گلیکوزیدی α (1 → 4) و α (1 → 6) با اضافه شدن در محل پارگی مولکول آب وجود دارد. در جریان هیدرولیز، تعداد گروه های آلدهید آزاد افزایش می یابد و درجه پلیمریزاسیون کاهش می یابد. در مراحل میانی، دکسترین، تری و تترا قندها، مالتوز تشکیل می شود. محصول نهایی هیدرولیز گلوکز است. هیدرولیز اسیدی به دلیل استفاده از غلظت های بالای اسیدها دارای معایب قابل توجهی است درجه حرارت بالا(بیش از 100 درجه سانتیگراد)، که منجر به تشکیل محصولات تخریب حرارتی و کم آبی کربوهیدرات ها، ترانس گلیکوزیلاسیون و واکنش های برگشتی می شود.

در مقایسه با هیدرولیز اسیدی، هیدرولیز آنزیمی امیدوارتر است و دارای مزایای زیر است:

1) کیفیت بالامحصول تولیدی، زیرا محصولات جانبی کمتری تشکیل می شود.

2) اختصاصی بودن عمل آنزیم ها به دست آوردن محصولی با خواص فیزیکی مشخص (مثلاً شیرینی) امکان پذیر است.

3) به بازده محصول بالا با هزینه های اقتصادی کمتر دست یافت.

هیدرولیز آنزیمی نشاسته با استفاده از آنزیم های آمیلولیتیک انجام می شود. این گروه شامل آلفا آمیلاز، بتا آمیلاز، گلوکوآمیلاز، پولولاناز و برخی آنزیم های دیگر است. هر یک از آنها ویژگی های خاص خود را دارند.

α-آمیلاز- یک اندوآنزیم که پیوندهای α (1-4) - گلیکوزیدی را در داخل مولکول آمیلوز یا آمیلوپکتین هیدرولیز می کند، در نتیجه دکسترین تشکیل می شود - محصولات هیدرولیز ناقص نشاسته و مقدار کمی گلوکز و مالتوز:

α-آمیلاز در حیوانات (بزاق و پانکراس)، در گیاهان عالی (دانه های جوانه زده جو، گندم، چاودار، ارزن) و در میکروارگانیسم ها (قارچ های جنس Aspergillus، Rhizopus، باکتری های جنس Bacillus subtilis) یافت شد.

بتا آمیلاز- اگزوآنزیم، پیوندهای α (1-4) -گلیکوزیدی را از انتهای غیر احیاکننده مولکول آمیلوز، آمیلوپکتین با تشکیل مالتوز (54-58٪) هیدرولیز می کند، به عنوان مثال. فعالیت ساخاریزه کننده مشخصی را نشان می دهد. یکی دیگر از محصولات واکنش بتا دکسترین (42-46٪) است. این آنزیم در بافت گیاهان عالی توزیع می شود.

گلوکومیلازیک اگزونزیم است که از انتهای غیر احیاکننده مولکول های آمیلوز و آمیلوپکتین عمل می کند و با هیدرولیز پیوندهای گلیکوزید α (1-4) - و α (1-6) - مولکول های گلوکز را جدا می کند. این آنزیم اغلب در میکرومیست ها از جنس Aspergillus، Rhizopus یافت می شود.

مکانیسم اثر انواع آمیلازها بر روی نشاسته:

تکنولوژی تولید نشاسته

مواد اولیه تولید صنعتی نشاسته سیب زمینی، ذرت، گندم، برنج، سورگوم است. تکنولوژی تولید نشاسته سیب زمینی را در نظر بگیرید. شامل مراحل زیر است:

شستن سیب زمینی از کثیفی و ناخالصی در واشر سیب زمینی؛

وزن کردن؛

آسیاب ریز سیب زمینی روی سیب زمینی سازهای پرسرعت برای به دست آوردن غلات سیب زمینی (هرچه بیشتر له شود، نشاسته کاملتر از سلول ها آزاد می شود، اما مهم است که به خود دانه های نشاسته آسیب نرسانید).

درمان غلات سیب زمینی با دی اکسید گوگرد یا اسید سولفور (برای بهبود کیفیت نشاسته، سفیدی آن و جلوگیری از رشد میکروارگانیسم ها).

جداسازی خاک با استفاده از سانتریفیوژها یا سیستم های هیدروسیکلون.

تصفیه شیر نشاسته - تصفیه نشاسته از پوره روی الک تصفیه.

شستشوی نشاسته در هیدروسیکلون

نتیجه یک نشاسته خام با رطوبت 40-52٪ است. بر خلاف دریافت خشک که شامل عملیات زیر است: حذف مکانیکی رطوبت اضافی، خشک کردن، پرس و بسته بندی، مشمول ذخیره طولانی مدت نیست.

در تولید تعدادی از محصولات استفاده از نشاسته اصلاح شده موثر است:

- تورم نشاسته (پیش ژلاتینه شده) از خشک کردن خمیر بر روی خشک کن های مخصوص و سپس خرد کردن فیلم به صورت پودر به دست می آید که ذرات آن با مرطوب شدن با آب متورم شده و حجم آن افزایش می یابد. از نشاسته متورم شده استفاده می شود صنایع غذایی(غذاهای فوری، تثبیت کننده ها و غلیظ کننده ها در غذاهای گرم نشده).

- اکسید شده نشاسته از اکسیداسیون نشاسته با عوامل اکسید کننده مختلف (KMnO 4، KBrO 3 و غیره) به دست می آید. بسته به روش اکسیداسیون، محصولات دارای ویسکوزیته و خواص ژل شدن متفاوتی هستند. آنها در صنعت کاغذ برای افزایش استحکام کاغذ به عنوان تانن و در حالت اکسیداسیون کم (تا 2٪) در صنایع غذایی استفاده می شوند. بنابراین یکی از انواع نشاسته اکسیده شده - ژل کننده به جای آگار و آگاروئید در تولید فرآورده های مارمالاد به عنوان ژل کننده استفاده می شود.

- نشاسته های جایگزین:

فسفات های مونوکرک (استرهای مونوفسفات نشاسته) از واکنش مخلوط خشک نشاسته و نمک های اسیدی ارتو، پیرو یا تری پلی فسفات در دماهای بالا به دست می آیند. در مقایسه با نشاسته معمولی، آنها خمیرهای پایداری را تشکیل می دهند که مشخصه آن افزایش شفافیت و مقاومت در برابر انجماد و ذوب است.

دی کلرو فسفات ها (نشاسته های متقاطع) را می توان از واکنش نشاسته با تری متافسفات سدیم، اکسی کلرید فسفر و غیره به دست آورد که خمیرهایی را تشکیل می دهند که در برابر گرما و تنش های مکانیکی مقاوم هستند. از آنها در تولید سس مایونز، شیرینی، سس سالاد، فرآورده های گوشتی و غیره استفاده می شود.

نشاسته استیله (استات نشاسته) را می توان با تیمار نشاسته با اسید استیک یا انیدرید استیک به دست آورد. آنها توانایی تشکیل خمیرهای شفاف پایدار را دارند که پس از خشک شدن، لایه های قوی تشکیل می دهند. در صنایع غذایی به عنوان قوام دهنده و همچنین در تولید غذاهای منجمد، پودرهای فوری و ... استفاده می شود.

غلات مواد اولیه اصلی برای تولید الکل و تقطیر هستند. اول از همه، اینها جو، جو، برنج، ذرت، گندم و غیره هستند. آنها به چند دلیل استفاده می شوند:

• هزینه نسبتا کم
• مشخصات ارگانولپتیکی دلپذیر محصول حاصل
• بازده الکل بالا

پوره سنتی از شکر و مخمر درست می شود. مخمر برای تجزیه قند برای تشکیل الکل مورد نیاز است. با این حال، قند در غلات وجود ندارد، اما مقدار زیادی نشاسته وجود دارد. برای بدست آوردن پوره از دانه، نشاسته باید توسط آنزیم ها از بین برود. اینها مواد پروتئینی هستند که ممکن یا تسریع می کنند واکنش های شیمیاییبرای تشکیل الکل مورد نیاز است. آنزیم‌ها در دانه‌های جوانه زده (ملت) یافت می‌شوند و به صورت آماده به شکل خالص فروخته می‌شوند.

بنابراین، سه روش برای تهیه پوره غلات وجود دارد:

1. از مالت برای ساکاره کردن نشاسته در دانه استفاده کنید. بنابراین شما می توانید تا 40 درصد از صورتحساب غلات غلات غیر مالت را ساکاره کنید.
2. دانه را جوانه بزنید تا آنزیم ها به طور طبیعی در آن جمع شوند. یعنی مالت درست کردن.
3. از آنزیم به صورت آماده سازی و مواد خام غیر مالت استفاده کنید.

روش دوم ارزان تر است و به شما امکان می دهد سریعتر به نتیجه برسید.

ساختار دانه

برای درک دقیق نحوه پردازش دانه در حین له کردن، باید ساختار آن را درک کنید. مثال جو را در نظر بگیرید.

ساختار داخلی دانه جو

1- جنین ساقه، جنین 2 برگی، جنین 3 ریشه، 4-اسکلتلوم، 5 لایه اپیتلیوم، 6-آندوسپرم، 7-سلول هدر رفته خالی، 8-لایه آلورون، پوشش 9 دانه، پوشش 10 میوه , 11 -پوسته میاکی

دانه جوکاریوپسیس است که پوسته آن از چندین لایه سلولی تشکیل شده است.

پوسته هابه یک کاه (یا گل) - پوسته بیرونی، میوه (یا پریکارپ) و دانه (یا خمیر) ترکیب می شوند.

کاه. پوستهدر بیشتر جوها همراه با پوزه رشد می کند. پوشش کاه بسیار محکم است، این اوست که از دانه ها محافظت می کند صدمه مکانیکی... عمدتاً از سلولز، مقدار کمی اسید سیلیسیک، لیپیدها و ترکیبات پلی فنلی تشکیل شده است.

در زیر کاه آکریت وجود دارد پوسته میوه و دانه... پوشش دانه نیمه تراوا است، آب را به خوبی عبور می دهد، اما مواد محلول در آب را حفظ می کند. این خاصیت پوشش دانه باعث می شود که دانه ها با آب متفاوت درمان شوند مواد شیمیاییکه در دانه نفوذ نکنند و به جنین آسیبی نرسانند.

آندوسپرم(بدن آرد آلود) پوشیده از لایه آلورون. این از سلول های غنی از پروتئین متعدد تشکیل شده است. در جو جوانه زن، لایه آلورون محل تولید آنزیم است.

اجزای اصلی دیواره های سلولی لایه آلورون پلی ساکاریدهای غیر نشاسته ای - پنتوسان ها (70٪) و β-گلوکان (30٪) هستند.

بدن آرد آلود (آندوسپرم) کل را اشغال می کند داخلیدانه ها، از دانه های نشاسته تشکیل شده است اندازه های متفاوت... نشاسته حدود 98 درصد ماده خشک دانه ها را تشکیل می دهد.

ترکیب شیمیایی

جو به طور متوسط ​​حاوی 10.5-11 درصد مواد پروتئینی است.

جو حاوی پروتئین های زیر است:

1. لایه آلورون - به شکل یک پروتئین آنزیمی (آلبومین ها و گلوبولین ها)؛
2. در قسمت بیرونی آندوسپرم یک پروتئین ذخیره (پرولامین) وجود دارد.
3. آندوسپرم - پروتئین بافت (گلوتلین).

پروتئین های جو از نظر ترکیب اسید آمینه کاملاً کامل هستند (بیش از 20 اسید آمینه در دانه جو گنجانده شده است).

کربوهیدرات ها توسط مونو و پلی ساکاریدها، عمدتاً نشاسته، نشان داده می شوند که محتوای آنها بین 50 تا 64٪ است. فیبر حاوی 5-6٪، قندها و دکسترین ها تا 6٪ (شامل تا 2٪ ساکارز و 0.4٪ قندهای کاهنده مستقیم)، چربی - 2.1-2.6٪ است. مواد معدنی - 2,5–3,5%. بیشترفیبر و مواد معدنی در لایه و پوسته دانه متمرکز شده اند.

دانه در تولید الکل: نظریه

دانه جو فعالیت بالایی از آنزیم ها (آمیلاز، پروتئاز و پراکسیداز) دارد، بنابراین چیزهای خوببرای ساخت مالت

ثروتمند ترکیب شیمیاییاستفاده از غلات را به عنوان ماده خام برای تولید الکل از پیش تعیین می کند. این مواد جزء مواد مغذی مخمر هستند و بنابراین تخمیر در این محیط بسیار بهتر خواهد بود و محصول نهایی طعم و عطر عالی خواهد داشت.

منبع اصلی الکل در طی تخمیر کربوهیدرات ها هستند. در دانه، آنها با نشاسته نشان داده می شوند. مخمر تنها مونو الکل، دی ساکاریدها و مقداری دکسترین را به الکل تبدیل می کند. نشاسته یک پلی ساکارید است که از آمیلوز و آمیلوپکتین تشکیل شده است. مخمر تنها در صورتی نشاسته را پردازش می کند که مولکول به کربوهیدرات های ساده (مونو و دی ساکاریدها) تجزیه شود. برای این فرآیند است که آنزیم ها مورد نیاز است.

دمای ژلاتینه شدن نشاسته - دمایی که در آن تورم و تخریب ساختار دانه‌های نشاسته رخ می‌دهد، این فرآیند به آنزیم‌ها اجازه می‌دهد تا نشاسته را به طور کامل شیرین کنند.

بر این اساس اگر دمای ژلاتینه شدن بیشتر باشد دمای کارآنزیم، سپس ابتدا جوشانده (گرم کردن له تا 90-100 درجه) انجام می شود تا ساختار دانه های نشاسته متورم شود و از بین برود، سپس تا دمای عملیات سرد شده و آنزیم وارد می شود.

آنزیم چیست

آنزیم ها کاتالیزورهای بیولوژیکی با ماهیت پروتئینی هستند که می توانند واکنش های شیمیایی مختلف را در یک موجود زنده فعال کنند.

به بیان ساده، اینها مولکول های پروتئینی هستند که در شرایط مناسب (دما و pH) واکنش های شیمیایی را تسریع می کنند. این شرایط برای هر آنزیم فردی است.

با ویژگی تاثیرآماده سازی آنزیمی برای پلیمرهای مختلف با وزن مولکولی بالا دانه را می توان به 3 گروه تقسیم کرد.

1. اثر آمیلولیتیک - باعث افزایش هیدرولیز نشاسته می شود. اینها شامل آنزیم هایی است که دارای اثر رقیق کننده، دکسترین و ساکاره کننده هستند.
2. عمل پروتئولیتیک - آنها مولکول های پروتئین را از بین می برند (هیدرولیز می کنند).
3. اثر سلولولیتیک - پلی ساکاریدهای غیر نشاسته ای مانند سلولز را هیدرولیز می کند.

بر اساس مبدا

1. منشاء بومی - در دانه در هنگام جوانه زنی تشکیل می شود.
2. منشا میکروبی - به دست آمده با کمک قالب؛
3. منشا باکتریایی - کشت شده توسط باکتری

همچنین آنزیم ها به مایع و خشک تقسیم می شوند.

در صورت استفاده از آنزیم های میکروبی و باکتریایی، نیازی به مالت زدن دانه نیست. علاوه بر این، این آنزیم‌ها دامنه عملکرد دمایی بیشتری نسبت به آنزیم‌های بومی دارند.

دو روش برای پردازش محصولات زراعی برای تجزیه نشاسته به قند وجود دارد:

1. له کردن با کمک آنزیم های بومی موجود در دانه جوانه زده. این فرآیند یک فناوری کلاسیک تراکم است. اما بسیار پر زحمت است، از جمله جوانه زدن دانه، قرار گرفتن بیش از حد در معرض مرزهای دما در طول له کردن، و دانه جوانه زده در قیمت دانه معمولی یک مرتبه بالاتر است.
2. له کردن با آنزیم های مشتق شده از باکتری. این روش پیشرو است و روز به روز محبوبیت بیشتری پیدا می کند. مزیت اصلی آن ارزان بودن نسبی و سهولت استفاده آن است. آنزیم‌های باکتریایی امکان استفاده از دانه‌های جوانه‌نشده را می‌دهند که هزینه نهایی را کاهش می‌دهد محصولات نهاییو همچنین باعث صرفه جویی در زمان و تلاش می شود. همچنین، آنزیم‌های باکتریایی دارای محدوده دمایی وسیع‌تری هستند که امکان گسترش دامنه کاربرد آن در فرآیند فناوری را فراهم می‌کند.

آنزیم ها در مغازه "دکتر گوبر"

برای پردازش غلات در خانه، قبل از هر چیز به آنزیم های آمیلولیتیک نیاز است. در اینجا آنها با آنزیم های زیر نشان داده می شوند:

1. آمیلوسوبتیلین یک آماده سازی آنزیمی از آلفا آمیلاز باکتریایی مزوفیل است. پیوندهای داخلی α-1،4-گلیکوزید نشاسته (آمیلوز و آمیلوپکتین) و محصولات برش متوالی آنها را هیدرولیز می کند که منجر به کاهش سریع ویسکوزیته محلول های نشاسته ژلاتینه شده در مرحله مایع شدن می شود و در نتیجه آماده سازی را فراهم می کند. از مخمر برای عمل گلوکومیلاز. فعالیت 1500 واحد Ac/g می باشد. دمای بهینه عمل 30-60 درجه سانتیگراد
2. گلوکاوامورین از کشت غوطه ور سویه ای از کپک Aspergillus awamori به دست می آید. پیوندهای α-1،4 و آلفا-1،6-گلیکوزیدی نشاسته، دکسترین، الیگوساکاریدها را هیدرولیز می کند و به طور متوالی گلوکز را از انتهای زنجیره های غیر احیاکننده جدا می کند. برای ساکاره کردن نشاسته استفاده می شود. فعالیت 1500 واحد Gs/g است. دمای بهینه عمل 30-60 درجه سانتیگراد

آماده سازی به صورت خشک در بسته بندی 20 گرمی ارائه می شود.

این آنزیم ها برای کار با دانه های جوانه نشده کافی هستند.

آنزیم ها در تولید الکل: تمرین

اول از همه آماده می کند محلول آب... برای انجام این کار، آماده سازی خشک با آب به نسبت 1:10 حل می شود، دمای آب 25-30 درجه است و کاملاً مخلوط می شود، در این حالت آماده سازی بیش از 24 ساعت ذخیره نمی شود. بعدی محاسبه می شود مقدار مورد نیازآنزیم

فعالیت آنزیم بر حسب واحد در گرم بیان می شود. مواد

• آمیلوسوبتیلین - 2-4 واحد. در هر گرم نشاسته
• گلوکاوامورین - 2-4 واحد. در هر گرم نشاسته

مثال محاسبه:

هنگام له کردن در دستگاهی با حجم 60 لیتر در یک هیدرومدول 1: 3، از حدود 15 کیلوگرم دانه استفاده می کنیم (فرض کنید دانه در این مورد گندم است).

دانه گندم به طور متوسط ​​حاوی 55 تا 65 درصد نشاسته است (داده های جدولی). بیایید به طور متوسط ​​60٪ را در نظر بگیریم.

این بدان معنی است که 15 کیلوگرم غلات حاوی: 15 * 0.6 = 9 کیلوگرم نشاسته است.

دوز آنزیم ها و فعالیت آنها در هر گرم نشاسته آورده شده است:

• 1 گرم آمیلوسوبتیلین حاوی 1500 واحد Gs، دوز 2-4 واحد است. (متوسط ​​3)
• 1 گرم گلوکاوامورین حاوی 1500 واحد است، دوز 2-4 واحد (متوسط ​​3)

برای 9000 گرم نشاسته نیاز داریم:

• 9000 * 3 = 27000 واحد AS برای کاهش ویسکوزیته
• 9000 * 3 = 27000 واحد Gs برای شیرین سازی نشاسته

کدام منطبق است:

• 27000/1500 = 18 گرم آمیلوسوبتیلین
• 27000/1500 = 18 گرم گلوکاوامورین

1 ساشه 20 گرمی برای ساکاره کردن 15 کیلوگرم گندم کافی است.

محاسبات برای له کردن در T = 60 درجه سانتیگراد انجام شد. در دمای کمتر از 60 درجه سانتیگراد، مطلوب است که دوز آنزیم را 20-30٪ افزایش دهید.

پس از محاسبه و آماده سازی، آن را همراه با دانه های خرد شده در آب وارد کرده و له می کنند.