авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 |

Разработка технологии иммобилизованного биосорбента из пивоваренных дрожжей для интенсификации процесса брожения

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Крупичёва Александра Николаевна

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИММОБИЛИЗОВАННОГО БИОСОРБЕНТА ИЗ ПИВОВАРЕННЫХ ДРОЖЖЕЙ ДЛЯ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОЦЕССА БРОЖЕНИЯ

Специальность 05.18.07 Биотехнология пищевых продуктов

(пивобезалкогольная, спиртовая и винодельческая промышленности)

А В Т О Р Е Ф Е Р А Т

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2006 год

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет пищевых производств» на кафедре «Процессы ферментации и промышленного биокатализа»

Научный руководитель: доктор технических наук, доцент Карпенко Дмитрий Валерьевич
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Щербаков Сергей Сергеевич
кандидат технических наук Гусов Марат Эльбрусович
Ведущая организация: Московский Государственный Университет технологий и управления

Защита состоится «28» декабря 2006 года в 15.00 часов в ауд. III-101 на заседании Диссертационного Совета Д.212.148.04 при ГОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств» по адресу: 125080, Москва, Волоколамское ш., 11.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО МГУПП.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью учреждения, просим направлять по адресу: 125080, Москва, Волоколамское шоссе, д.11, МГУПП, учёному секретарю Совета.

Автореферат разослан «___» ноября 2006г.

Ученый секретарь Диссертационного Совета, д.т.н., доц. Крюкова Е.В.

Общая характеристика работы

Актуальность работы. В настоящее время успех производства пищевых продуктов, в том числе, и напитков брожения зависит от учета ряда факторов: качества готовой продукции, экологичности и технологичности производственных процессов. Решению этой задачи может способствовать применение, в дополнение к классической технологии, новых, высокоэффективных вспомогательных материалов. Одними из них являются сорбирующие препараты биологического происхождения, целесообразность использования которых для решения широкого спектра задач убедительно доказана.

В большинстве случаев такие препараты являются порошкообразными или мелкодисперсными, что может ограничить область их применения. Устранить этот недостаток можно за счет получения гранулированных, механически или химически, форм биосорбентов. При сохранении сорбционной способности на удовлетворительном уровне такие препараты могут использоваться многократно или в проточном режиме, что особенно актуально в связи с переходом целых производств или отдельных стадий на непрерывные рабочие циклы.



Цели и задачи исследования. Целью наших исследований являлась разработка способа получения иммобилизованного сорбирующего препарата на основе порошкообразного биосорбента дрожжевой природы «ОД-2» и установление возможных областей его применения в бродильных и других пищевых производствах.

Для реализации поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

- изучить современные методы, применяемые для иммобилизации различных биологических объектов, определить их пригодность для достижения цели исследований;

- разработать способ иммобилизации дрожжевого биосорбента, обеспечивающий получение препарата с высокими механическими и сорбционными характеристиками;

- выявить параметры, влияющие на эффективность применения иммобилизованного биосорбента в бродильных производствах и установить их оптимальные значения;

- изучить характеристики полученного разработанным способом иммобилизованного препарата;

- разработать способы применения иммобилизованного биосорбента «ОД-2» для интенсификации технологических процессов на ключевых стадиях пивоваренного производства;

- определить качественные характеристики готового пива, полученного с применением иммобилизованного препарата и сопоставить их с аналогичными у пива, произведенного обычным способом.

Научная новизна работы.

Впервые проведена иммобилизация сорбирующего препарата дрожжевой природы путем поперечной сшивки его частиц.

Изучено влияние предложенного способа иммобилизации на основные характеристики полученного сорбирующего препарата дрожжевой природы.

Установлена зависимость сорбционной способности иммобилизованного препарата «ОД-2» от ряда условий: концентрации удаляемого компонента в обрабатываемом растворе, дозировки иммобилизованного биосорбента, продолжительности и температуры обработки, скорости подачи обрабатываемого раствора.

Впервые установлено влияние обработки иммобилизованным биосорбентом «ОД-2» технологической воды, используемой на стадии затирания, на улучшение состава пивного сусла.

Впервые выявлено интенсифицирующее влияние обработки пивного сусла иммобилизованным биосорбентом «ОД-2» на накопление этанола.

Практическая значимость.

Разработан эффективный способ иммобилизации микробных клеток или их оболочек на основе поперечной сшивки, не требующий использования носителя.

Установлена эффективность применения иммобилизованного биосорбента для решения различных технологических задач в различных режимах: периодическом полупериодическом, непрерывном.

Доказана возможность улучшения результатов стадии затирания за счет обработки технологической воды иммобилизованным биосорбентом «ОД-2» в непрерывном проточном режиме.

Применение иммобилизованного препарата «ОД-2» позволяет интенсифицировать сбраживание пивного сусла при сохранении или улучшении аналитических и органолептических характеристик готового пива.

Рассчитана экономическая эффективность от применения иммобилизованного биосорбента для обработки пивного сусла, которая составит 3137,8 тыс. руб. на 1 млн. дал. пива (условно-годовая экономия 10323,37 тыс. руб.).

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы представлены на Научно-технической конференции «Молодые ученые - пищевым и перерабатывающим отраслям АПК (технологические аспекты производства)», 13 – 14 декабря 2000 г, Москва, МГУПП; Юбилейной международной научно-практической конференции «Пищевые продукты XXI века», Москва, МГУПП, 21 – 23 ноября 2001 г; Всероссийской научно-технической конференции-выставке «Качество и безопасность продуктов питания», МГУПП, Москва, 18 – 19 декабря 2002 г.

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 9 печатных работ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, списка использованной литературы, включающего 138 источников, и 4 приложения. Работа изложена на 149 страницах машинописного текста, включая 45 таблиц и 13 рисунков.

Краткое содержание работы.

1. Введение.

Во введении определена актуальность выбранной темы и отражены основные задачи научного исследования.

2. Обзор литературы.

В обзоре литературы проанализированы данные, накопленные при изучении иммобилизованных биообъектов, и результаты, к которым приводит иммобилизация таких объектов. Приведены методы иммобилизации различных биологических объектов. Рассмотрены основные характеристики, преимущества и недостатки методик и способов иммобилизации. Обосновано направление исследований данной работы.

3. Экспериментальная часть.

3.1. Материалы и методы.

В работе использовали суспензию остаточных пивоваренных дрожжей и производственное пивное сусло.

При выполнении аналитических исследований применяли общепринятые физико-химические и микробиологические методы анализа, описанные в специальной научно-технической и отраслевой литературе. Физико-химические показатели пивного сусла и пива определяли: содержание этилового спирта – с помощью ускоренного метода определения спирта; концентрацию ионов железа в обрабатываемом растворе – методом определения ионов железа (III) с салициловой кислотой; содержание ионов кальция (II) по методу с трилоном Б; содержание аминного азота – по числу карбоксильных групп аминокислот и пептидов в водно-спиртовом растворе; влажность – методом доведения до постоянной массы; содержание редуцирующих веществ по методу с использованием калия железосинеродистого; сухих веществ – рефрактометрическим или пикнометрическим способом; временную жесткость – титрованием исследуемого раствора раствором соляной кислоты в присутствии индикатора метилоранжа.

3.2. Результаты исследований и их обсуждение.

3.2.1. Разработка способа получения иммобилизованного препарата на основе клеточных стенок пивных дрожжей “ОД - 2”.

При выборе способа иммобилизации из обнаруженных в научной литературе предпочтение отдавалось методам, которые могли бы быть реализованы с наименьшими затратами. Апробирование методов физической иммобилизации показало, что они не обеспечивают достаточно прочного соединения частиц порошкообразного биосорбента. Был также проверен ряд методов химической иммобилизации: с использованием карбамида и карбамида совместно с формальдегидом. При их реализации не удавалось получить частиц с высокой механической прочностью или сорбционной способностью, хотя отработка параметров получения таких иммобилизованных препаратов позволила несколько улучшить их технологические характеристики.

Наилучшими механическими свойствами и сорбционной способностью обладал иммобилизованный препарат, полученный при использовании 40%-го раствора формальдегида, 5%-го раствора карбамида и порошкообразного препарата “ОД-2” в соотношении 2 (объём) : 4 (объём) : 1 (вес) соответственно.

Кроме того, на данном этапе исследований был сконструирован набор лабораторных грануляторов, позволяющих получать иммобилизованный препарата в виде гранул фиксированных формы и размера.

Была изучена зависимость сорбционной способности иммобилизованного препарата «ОД-2» от ряда факторов: «степени нагрузки», механического воздействия, продолжительности гидратации, формы и размера частиц, режимов обработки, дозировки, концентрации обрабатываемого раствора.

В результате сорбционная способность иммобилизованного препарата составила около 30% от той, которой обладал порошкообразный биосорбент.

Безусловно, такое падение необходимо признать значительным, но, с нашей точки зрения, в результате предложенного метода иммобилизации сохраняется удовлетворительная сорбционная способность гранулированного препарата. Это позволило перейти к изучению результатов применения такого препарата.

3.2.2. Применение препаратов “ОД - 2” для обработки пивного сусла в непрерывном режиме.

Результаты, полученные на предыдущих этапах нашей работы позволили перейти к апробированию иммобилизованного биосорбента как средства, интенсифицирующего спиртовое брожение в пивоварении.

Через препарат пропускали воду, затем выдерживали гранулы биосорбента под слоем воды в течение 15 – 18 часов. После этого препарат использовали для обработки начального сусла в непрерывном режиме.

Использовали темное производственное пивное сусло (14,5% с.в.), которое обрабатывали различными способами. Вариант 1: сусло пропустили через колонку, заполненную 1,25 г иммобилизованного препарата ”ОД-2”, со скоростью 4 см3/мин. Вариант 2: к суслу добавили навеску (0,3 г) порошкообразного биосорбента «ОД-2». Вариант 3: сусло, не контактировавшее с какой-либо разновидностью препарата «ОД-2». К суслу всех вариантов добавили по 2 см3 густой суспензии производственных дрожжей. Брожение вели в течение 7 суток при температуре 8-10ОС. Во всех вариантах определили содержание этанола. Полученные образцы молодого пива дображивали в течение 21 суток при температуре 1 – 2ОС. Результаты представлены в табл. 1.

Обработка сусла иммобилизованным биосорбентом в проточном режиме позволила накопить в молодом пиве на 0,89% об., а в готовом нефильтрованном пиве на 1,52% об. этилового спирта больше, чем в контроле, то есть примерно на 13 и 14%, соответственно. Это меньше, чем в случае внесения в сусло порошкообразного препарата «ОД-2», обеспечившего прирост этанола как в молодом так и в готовом нефильтрованном пиве, равный 16 %, по сравнению с контрольным вариантом. Тем не менее, степень интенсификации процесса брожения оказалась сопоставимой, а применение ИП «ОД-2» может обеспечить

Таблица 1.

Влияние препаратов “ОД-2” на результаты главного брожения

и дображивания пивного сусла

Вариант Состав Содержание спирта, %
в молодом пиве в готовом пиве
1 1,25 г (обработанного водой) ИП ”ОД-2” + 200 см3 сусла 4,01 5,58
2 0,3 г порошкообразного препарата “ОД - 2” + 200 см3 сусла 5,03 6,59
3 (К) 200 см3 сусла 3,12 4,06






Pages:   || 2 | 3 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.