Разработка экструзионно-гидролитической технологии получения высококонцентрированного зернового сусла в спиртовом производстве тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.18.07, кандидат технических наук Шариков, Антон Юрьевич

• Шариков, Антон Юрьевич
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Шариков, Антон Юрьевич

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. Литературный обзор

1.1 Биотехнологические аспекты повышения концентрации сбраживаемого сусла спиртового производства

1.2 Развитие технологии водно-тепловой обработки зернового сырья

1.2.1 Отечественные схемы водно-тепловой обработки

1.2.2 Ферментативная обработка биополимеров зернового сырья

в спиртовом производстве

1.2.3.1 Гидролиз крахмала

1.2.3.2 Гидролиз белка

1.2.3.3 Гидролиз некрахмалистых полисахаридов

1.2.3 Зарубежные схемы водно-тепловой обработки

1.3 Экструзионная технология переработки зернового сырья

1.4 Выводы и постановка задач исследований

2. Объекты, материалы и методы исследований

2.1 Объекты исследований

2.2 Материалы исследований

2.3 Экспериментальная установка

2.4 Определение физико-химических свойств сырья,

опытных образцов экструдатов и гидролизатов

2.5 Планирование экспериментов и математическая обработка

результатов исследований

3. Влияние режимов экструзионной обработки зернового сырья

на эффективность биотехнологических процессов

3.1. Изучение области режимных параметров термомеханической деструкции биополимеров зернового сырья

3.1.1 Построение математической-модели процесса

3.1.2 Изменение растворимости термомеханически деструктированного зернового сырья в факторном

пространстве режимных параметров

3.1.3 Изменение выхода редуцирующих углеводов из сухих веществ термомеханически деструктированного зернового сырья в факторном пространстве режимных параметров

3.1.4 Удельный расход электроэнергии и его влияние на растворимость

и выход редуцирующих Сахаров из сухих веществ сырья

3.2. Исследование процессов сбраживания образцов высококонцентрированного сусла зернового сырья, прошедшего термомеханическую деструкцию при различных режимных параметрах

3.2.1 Биохимические показатели зрелой бражки

3.2.2 Образование побочных метаболитов

3.3 Краткие результаты и выводы.:

4. Реологические исследования высококонцентрированных гидролизатов экструдированного зернового сырья

4.1. Анализ влияния гидролитических ферментных препаратов на процесс разжижения сред с высокой концентрацией сухих веществ

4.2. Влияние концентрации среды и дозировки гидролитических ферментов на динамическую вязкость разжиженных гидролизатов из экструдированного зернового сырья

4.2.1 Построение математической модели реологического

состояния гидролизата

4.2.2 Влияние концентрации сухих веществ на динамическую вязкость гидролизатов экструдированного зернового сырья

4.2.3 Зависимость динамической вязкости высококонцентрированных

гидролизатов от дозировки гидролитических ферментных препаратов

4.3 Краткие результаты и выводы

5. Интеграция термомеханических и биохимических процессов

при получении высококонцентрированного зернового сусла

5.1 Объединение экструзионного термомеханического и

биохимического процессов в одну реакторную систему

5.2 Расчет теплофизических характеристик для создания

оптимальных условий ферментативного гидролиза

5.3 Биохимические показатели зрелых бражек, полученных механико-ферментативным и экструзионно-гидролитическим

способами обработки зернового сырья

5.4 Разработка аппаратурно-технологической схемы на основе экструзионно-гидролитического способа переработки зернового сырья

5.5 Краткие результаты и выводы

6. Технико-экономическое обоснование ожидаемой эффективности внедрения экструзионно-гидролитической технологии подготовки

зерна к сбраживанию в спиртовом производстве

6.1 Сравнительные теплоэнергозатраты на переработку зернового

сырья различными способами

6.1.1 Расчет теплоэнергозатрат для технологии разваривания под давлением

6.1.2 Расчет энергозатрат для технологии

механико-ферментативной обработки

6.1.3 Расчет энергозатрат для разработанной

экструзионно-гидролитической технологии

6.2 Экономические преимущества использования экструзионного-

гидролитического способа переработки зерна в технологии спирта

ВЫВОДЫ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка экструзионно-гидролитической технологии получения высококонцентрированного зернового сусла в спиртовом производстве»

ВВЕДЕНИЕ

Повышение концентрации гидролизатов и крахмалсодержащих сред в перерабатывающих производствах пищевой биотехнологии является перспективным направлением интенсификации и экологизации отраслевых технологий АПК. Это позволяет увеличить производственную мощность ведущих технологических участков, повысить эффективность использования емкостного оборудования и производственных площадей, снизить энерго- и водопотребление. Биоконверсия

высоконцентрированных сред обеспечивает значительное снижение образования вторичных сырьевых ресурсов. Для спиртовой промышленности это позволяет сократить выход барды и затраты на ее переработку.

Возможность увеличения концентрации сухих веществ перерабатываемых сред спиртового производства лимитируют два основных фактора — ухудшение биохимических показателей процесса брожения в результате высокого осмоса бродильной среды и значительное возрастание вязкости зерновых гидролизатов в процессе водно-тепловой обработки сырья, осложняющее последующие тепломассообменные процессы и межстадийное транспортирование этих сред насосами.

В настоящее время проблемы селекции осмофильных штаммов спиртовых дрожжей и подбора оптимальных условий брожения находятся на стадии успешного решения. Так, сотрудниками ВНИИПБТ в результате селекции и мутагенеза получен новый осмофильный штамм ЗассЬаготусез Сегеуез1ае 1039, способный сбраживать зерновое сусло концентрацией сухих веществ выше 30% с образованием этилового спирта в бражке выше 15 об.%. За рубежом в лабораторных условиях показана возможность сбраживания сред с концентрацией 38% растворимых сухих веществ с выходом спирта до 23 об%. этанола

Технологическое и аппаратурное обеспечение процесса получения высококонцентрированных гидролизатов затруднено в силу ряда факторов. Традиционные схемы водно-тепловой обработки зернового сырья-разваривание под давлением и механико-ферментативный способ позволяют получать сбраживаемое сусло концентрацией только до 25% только в результате технологический инноваций. А регламентные концентрации составляют только 16-18% растворимых сухих веществ. Используемые спиртовой промышленностью способы получения сбраживаемых гидролизатов обладают такими общими недостатками, как многооперационность и продолжительность производственных процессов, необходимость эксплуатации большого количества емкостного и насосного оборудования.

С повышением концентрации зерновых замесов на стадии водно-тепловой обработки вследствие процессов клейстеризации крахмала, набухания и растворения отдельных фракций некрахмалистых полисахаридов резко ухудшаются реологические характеристики перерабатываемых сред, возрастает риск образования клейстеризованных заторов. В этом случае требуется интенсификация и повышение продолжительности обработки зерновых замесов, увеличение расхода гидролитических разжижающих ферментных препаратов с целью снижения нагрузок на приводы перемешивающих устройств, транспортирующих насосов и обеспечения устойчивого перекачивания крахмалосодержащей массы по технологическим трубопроводам. Вместе с тем, только увеличением расхода ферментов и использованием мультиэнзимных комплексов повысить концентрацию гидролизатов зернового сырья в спиртовом производстве выше 25 % сухих веществ на настоящий момент не представляется возможным.

Решением поставленной проблемы получения

высококонцентрированных сбраживаемых гидролизатов зернового сырья

может стать использование перспективного технологического принципа, заключающегося в объединении в одной реакторной системе физических и биохимических процессов переработки — термомеханической экструзии и ферментативного биокатализа зернового сырья. Это позволяет произвести переход от многостадийных технологий водно-тепловой обработки к одностадийной, минуя производство полупродуктов и систему их транспортирования, что отвечает комплексным задачам создания принципиально новой техники в концепции развития пищевых технологий будущего.

Целесообразность перехода к совмещенным технологиям определяют энергетические, сырьевые и экологические факторы. Интеграция основных процессов переработки сырья позволит снизить суммарную энергоемкость и продолжительность основного производственного цикла, исключить необходимость последовательйых изменений температуры и сократить потери сырья как результат исключения промежуточных и транспортирующих стадий.

Полученные результаты исследований помимо решения прикладной для спиртовой промышленности проблемы получения сбраживаемых гидролизатов крахмалосодержащего сырья с высокой концентрацией сухих веществ могут стать научным заделом для специализации данной технологии под требования других биотехнологических отраслей АПК, например в микробиологическом производстве для получения питательных сред культивирования микроорганизмов, в крахмалопаточном производстве при получении гидролизатов крахмала с различной степенью декстрозного эквивалента. Возможности и преимущества представленных решений по переработке зернового сырья с использованием физических и биокаталитических процессов перспективны для разработки технологий производства жидких функциональных кормов и кормовых добавок для нужд крупных животноводческих комплексов.

1. Литературный обзор

1.1 Биотехнологические аспекты повышения концентрации сбраживаемого сусла спиртового производства

Одной из существенных задач при производстве этанола является более полная и глубокая конверсия биополимеров для максимального выхода этилового спирта, а также увеличение содержания сухих веществ в зерновом сусле с целью повышения производительности действующего оборудования и экономии энергоресурсов на различных этапах водно-тепловой обработки зернового сырья, брагоректификации и производства сопутствующих продуктов [38, 109, 142, 145].

Основными лимитирующими факторами при переработке высококонцентрированного сусла в спирт является проблематичность сбраживания таких сред, осложнение реологических характеристик сусла и снижение скорости массообменных процессов в технологической аппаратуре вследствие физико-химических изменений биополимеров сырья на различных стадиях его водно-тепловой обработки.

Ранее, при переработке сред с концентрацией сбраживаемых Сахаров 16-18% лимитирующим фактором в производстве этанола являлась степень и скорость осахаривания крахмалистого сырья [80]. В настоящее время широкая практика использования эффективных гидролитических ферментных препаратов позволяет повысить концентрацию сбраживаемых Сахаров в сусле, и на первый план выходят вопросы интенсификации биохимических процессов спиртового брожения.

Концентрация субстрата в сбраживаемой среде является важным фактором в процессе спиртового брожения . С повышением концентрации сбраживаемых веществ растет осмотическое давление, возрастая с 1,5 МПа в растворе глюкозы с концентрацией 100 г/л до 5,3 МПа в среде с концентрацией глюкозы 300 г/л [134]. Высокое осмотическое давление в

сбраживаемой среде отрицательно влияет на ассимиляцию питательных веществ дрожжевыми клетками [42, 93, 100]. Косвенным путем концентрация растворимых веществ в сусле оказывает отрицательное влияние на процессы жизнедеятельности дрожжей вследствие накопления в бражке этанола. Спирт негативно воздействует на рост и размножение дрожжевых клеток, клеточный метаболизм, макромолекулярный биосинтез, увеличивает частоту небольших мутаций. Отрицательное влияние высокого осмотического давления уже заметно при концентрации глюкозы в диапазоне 10-20%, полное ингибирование процессов брожения наблюдается при концентрации 40% глюкозы и выше [108].

Сотрудниками ВНИИ пищевой биотехнологии методами многоступенчатой селекции и мутагенеза созданы новые расы дрожжей ЗассЬаготусез сегеу1з1ае 985-Т с осмофильными и термотолерантными свойствами и БассИаготусез сегеу1з1ае 985-0, позволяющие сбраживать сусло с концентрацией 28-30% сухих веществ питательной среды [46]. Создан осмофильный штамм ЗассЬагошусез сегеу1з1ае 1039, обладающий высокой бродильной активностью при сбраживании сусла с концентрацией выше 30% сухих веществ [48, 50]. Данный штамм выдерживает высокое осмотическое давление зернового сусла до 36% растворимых сухих веществ и направленной биосинтетической способностью по отношению к этанолу, обеспечивающей снижение образования побочных метаболитов на 40-50% и рост концентрации этанола до 17 %об.

В лабораторных условиях показана возможность сбраживания гидролизатов пшеницы концентрацией 38% растворимых сухих веществ с выходом спирта до 23 % об. Этанола [116, 151]. В отличие от традиционных условий сбраживания при температуре 30-35 °С исследованиями установлена оптимальная температура полного сбраживания для гидролизатов высоких концентраций, составляющая 20 °С. Для концентрации сусла 36,5% растворимых сухих веществ

содержание спирта в бражке при брожении при 20 °С на 3,6% об. выше, чем при сбраживании при температуре 33 °С. Вместе с тем, стоит отметить, что время сбраживания при температуре 20°С составляет 10 суток, а в традиционных условиях - 3 суток. Для концентраций растворимых веществ ниже 30% влияние температуры оказывало слабый эффект на выход спирта. В продолжение исследований методами композиционного планирования и построения поверхностей отклика было изучено совместное влияние температуры брожения и концентрации сбраживаемого субстрата на биохимические показатели процесса [156]. В результате было показано, что выход спирта в первую очередь зависит от концентрации Сахаров. Максимальный выход спирта был достигнут при температуре 30 °С и соотношении зерно-вода — 1 к 2. Концентрация спирта составила 13,6 % об., а время брожения — 54 часа.

Проведены исследования [150] по влиянию макрочастиц (пшеничные отруби-, лиофилизат сухих вещёств сусла, глинозем, морской песок, соевая мука), источников аминоскислот (триптон, дрожжевой экстракт, аденин-урацил-цитазин и т.д.) и осмопротектантов (пролин, глицин и глицин-бетаин и их смеси) на процесс сбраживания гидролизата концентрацией глюкозы 35% дрожжами расы Басскаготусея сегеугвгае (тагит) ]ЧСУС 1324. При использовании макрочастиц наилучший эффект на процесс брожения и состояние дрожжей показали в порядке убывания: соевая мука, глинозем, лиофилизат сухих веществ сусла, отруби, морской песок. Отмечено, что 2% добавка соевой муки или глинозема обеспечивает потребление сбраживаемых Сахаров на уровне 82% по сравнению с 44,5% контроля. Можно предположить, что положительная роль макрочастиц обусловлена их функцией точек газообразования диоксида углерода и облегчением его вывода из реакционной системы, что снижает ингибирующий эффект на биохимические процессы, так как свободный выход С02 в условиях сбраживания высококонцентрированного вязкого

сусла затруднен. В качестве дополнительных источников аминокислот наибольший эффект на утилизацию Сахаров показало введение триптона и дрожжевого экстракта. В качестве осмопротектанта наилучший эффект на процесс сбраживания и состояние дрожжей показала смесь глицина, бетаина и бетаин-глицина, обеспечившая увеличение процента утилизации Сахаров с 43% контроля до 87%, эффект от внесения отдельно глицина составил 65%.

Сократить время брожения при переработке

высококонцентрированных еред возможно за счет введения дополнительного азотистого питания для дрожжей. Установлено [151], что для концентрации 36,5% сухих растворимых веществ с добавлением мочевины 16 ммоль/литр на 100 мл ферментационной среды оптимальной температурой сбраживания является 27 °С. Время брожения составляет 55 часов, концентрация спирта в бражке — 20,6% об., и хотя количество несброженных Сахаров составляет 15% от начального количества, эффективность технологии сбраживания высококонцентрированного сусла составляет 101% от контроля, считая по потребленным сахарам.

Исследованиями [149] установлено, что добавление экстракта автолизата дрожжей в количестве 0,9% позволяет добиться выхода спирта 17,1 % об. при концентрации 35 % сбраживаемых Сахаров и сократить время брожения с 8 до 3 дней. На основе регрессионного анализа представлена экспериментальная зависимость требуемой концентрации свободных аминокислот от начального количества сбраживаемых Сахаров:

FAN=—7,92+3,86-СС£Р

где FAN- концентрация свободных аминокислот (free amino nitrogen), мг/литр;

' Ссбр - концентрация сбраживаемых Сахаров, г/100 мл.

Результаты опытов по сбраживанию высококонцентрированного сусла [72] осмофильным штаммом дрожжей ДТ-05М селекции НУТП показали, что с увеличением концентрации сбраживаемой среды снижается количество побочных метаболитов. С повышением концентрации сусла с 18% до 30% содержание сложных эфиров в бражном дистилляте уменьшалось в 2,5- 5 раз, общее содержание сивушных масел уменьшалось в среднем в 1,2-1,4 раза, количество ацетальдегида и метанола оставалось на уровне контроля.

Высокая концентрация крахмала в гидролизате увеличивает стабильность амилаз, оказывая защитное действие на молекулу фермента и повышая температуру его инактивации [21, 118]. Инактивация фермента в присутствии субстрата уменьшается с увеличением времени их нахождения в стадии комплекса субстрат-фермент.

Сотрудниками компании Novozymes представлены

экспериментальные данные по реологическим и биохимическим характеристикам высококонцентрированного зернового сусла и его бражки [26, 112]. Сбраживание сусла пшеницы и ржи с содержанием растворимых веществ 26 °Вх показало содержание спирта в бражке 14,5%. Отмечалось снижение суммарного содержания побочных примесей спирта в бражном дистилляте при увеличении концентрации сухих веществ в сусле и концентрации спирта в бражке соответственно. В дистилляте с концентрацией этанола 13,9 - об.% суммарное содержание побочных продуктов брожения составило чуть менее 4000 мг/ л спирта, с концентрацией этанола 11,2 об.% - 11600 мг/л, с 10 об.% этанола - 13000 мг/л спирта.

1.2 Развитие технологии водно-тепловой обработки зернового сырья

1.2.1 Отечественные схемы водно-тепловой обработки

Повышение концентрации сухих веществ зернового замеса на стадии водно-тепловой обработки является наиболее весомым фактором риска ухудшения реологических характеристик и тепломассообменных процессов. Возникает риск формирования клейстеризованных заторов в технологических трубопроводах.

Стадия водно-тепловой обработки крахмалистого сырья в технологии этанола - наиболее трудо- и теплоэнергоемка, сложна в отношении техники безопасности. Стоит отметить, что значительный прогресс и первые шаги в области модернизации традиционного периодического способа разваривания зернового сырья были совершены в СССР. Разработанные ВНИИ ферментной и спиртовой промышленности (в настоящее время ВНИИ пищевой биотехнологии) и его Киевским филиалом аппараты Бобло, Лагер, МАИ, в которых сочетались аппарат для непрерывного разваривания сырья с устройством для непрерывного осахаривания затора, стали первыми аппаратами непрерывной подготовки зернового сырья к сбраживанию в мире [70]. Не нашедшие широкого производственного внедрения, они стали прототипами для аппаратов непрерывного разваривания под давлением.

Развитие технологии привело к разработке и внедрению в промышленность установок водно-тепловой обработки, работающих под избыточным давлением: на основе аппарата АНРА, по так называемой Мичуринской схеме, предусматривающей мягкий режим варки при температуре 136-140 °С и давлении исходного пара 0,5-0,6 МПа, и скоростной в трубчатом разварнике, Мироцкой, с жестким режимом варки при температуре 165-170°С и давлении 1,0-1,2 МПа [3, 25, 34, 78].

Большее распространение получила Мичуринская схема с мягким режимом разваривания под давлением [3, 25, 69]. Работа предусматривает

нагрев'зернового замеса в смесителе предразварнике церкуляционным и вторичным паром до температуры 40-50 °С. Из предразварника масса через контактную головку, где подогревается острым паром до необходимой температуры 136-150 °С в зависимости от вида сырья, поступает в варочную колонну первой ступени, откуда перетекает в варочные колонны второй ступени. Из последней колонны масса через автоматический регулятор выдувается в паросепаратор-выдерживательи далее поступает на осахаривание.

Усовершенствованной схемой мягкого разваривания под давлением является установка А2-ВРА-30ОО [25, 53, 78], отличающаяся тем, что зерновая масса нагретая в контактной головке до температуры варки, поступает в трубчатый разварник, где обеспечивается хорошее перемешивание массы и полная конденсация пара. Из трубчатого разварника масса поступает последовательно в варочные колонны первой и второй ступеней, откуда через паросепаратор и вакуум-охлаждение подается на осахаривание.

В настоящее время наиболее распространенным способом подготовки зернового сырья к сбраживанию в спиртовой промышленности России является механико-ферментативная обработка, обеспечивающая уменьшение расхода пара на разваривание на 40% и сокращение потерь сбраживаемых веществ в результате снижения температуры разваривания [17, 65, 78]. Способ предусматривает обработку обработку зернового сырья в серии аппаратов гидроферментативной обработки в присутствии ферментных препаратов. В технологической линии устанавливаются дополнительная контактная головка и стерилизатор для переработки дефектного сырья. По стадиям поддерживаются следующие температурно-временные режимы: в смесителе 12-15 минут при 50-55 °С, в аппарате ГДФО I - 150-300 минут при 65-75 °С, в аппарате ГДФО II- 40 минут при 70-95 °С, в стерилизаторе 5-6" минут при 100-105 °С (при переработке

сильно дефектного сырья 125-130 °С), в осахаривателе 20-30 минут при 5658 °С.

Проведены исследования [17] возможности понижения температуры обработки до 60 °С с введением полного комплекса ферментных препаратов амилолитического, протеолитического и целлюлолитического действия и препаратов антисептиков-антибиотиков, направленных на подавление действия инфицирующей микрофлоры и дополнительным доизмельчением зерна путем многократного пропускания через роторно-пульсационный аппарат.

Отмечено [18], что при эксплуатации энергосберегающих схем ферментативной обработки, работающих при пониженных температурных параметрах, часто отмечаются отклонения в процессе ферментативной обработки, обусловленные в первую очередь инфицирование и закисанием обрабатываемого гидролизата, время пребывания увеличивается с 1,3-3 часов по регламенту до 6-8 часов.

В работе [33] предлагается дополнить механико-ферментативную обработку зернового сырья гидроизмельчением с применением роторно-пульсационных аппаратов и гидротермической обработкой, заключающейся в предварительном замачивании зерна в воде при температуре 60 °С в течение 1-3 часов. Применение такой схемы обеспечивает снижение нагрузки на привод РПА в процессе мокрого помола на 20%, активизирует активность собственной ферментной системы зерна и позволяет проводить тепловую обработку при температуре не выше 60 °С.

Разработан способ переработки концентрированного сусла с возвратом 15-20% грубого фильтрата барды [19], что позволяет перерабатывать сусло концентрацией до 24 % сухих веществ и частично утилизировать фильтрат барды.

В дополнение к механико-ферментативному способу переработки

крахмалсодержащего сырья предложено использовать электрофизические методы обработки, в частности ультразвук [55, 56]. Установлено, что ультразвуковое воздействие в течение 45 минут совместно с ферментативной обработкой позволяет сократить процесс приготовления сусла на 2 часа. При этом возможно снижение дозы внесения ферментного препарата на 47%. Концентрация растворимых сухих веществ в сусле составляет не более 16%, и ее увеличение затруднительно вследствие увеличения непроницаемости среды для ультразвуковых колебаний.

Развитием способов подготовки зерна к водно-тепловой обработке стало использование инфракрасного излучения в качестве фактора, воздействующего на его физико-химические свойства [1, 31, 32]. Установлено, что облучение сырья инфракрасным излучением позитивно влияет на состояние углеводного комплекса- возрастает ферментативная атакуемость крахмала, увеличивается содержание декстринов в экстракте, изменяется его белковый состав - снижается содержание растворимого белка, но его доступность к действию ферментов при этом повышается, содержание аминного азота на 40% больше по сравнению с контролем. Биохимические показатели сбраживания концентрированного сусла из микронизированного ячменя характеризуются накоплением большего количества этилового спирта в среднем на 1,5-2,0 об.% и снижением содержания высших спиртов во фракции побочных метаболитов, общее количество которых не изменяется по сравнению с контрольными образцами.

Развитие биотехнологии ферментных препаратов микробного происхождения позволяет предприятиям спиртовой отрасли произвести переход от высокотемпературных способов обработки зерна под давлением к ресурсосберегающим низкотемпературным технологиям [40], основой которых является направленный биокатализ зернового сырья мультиэнзимными композициями различной специфичности для

интенсификации процессов гидролиза, дрожжегенерации и спиртового брожения.

1.2.2 Ферментативная обработка биополимеров зернового сырья в спиртовом производстве

1.2.3.1 Гидролиз крахмала

Основным технологическим процессом производства этанола из пищевого сырья является биоконверсия крахмала, включающая его перевод в растворимое состояние, осахаривание и последующее сбраживание.

Крахмал - высокомолекулярный углевод, организованный в полукристаллические гранулярные-структуры. Гранулы крахмала различных растительных источников отличаются размерами, строением и свойствами. Размер варьируется от 100 нм до 100 мкм диаметром. Крахмальные гранулы образованны остатками D-глюкозы, соединенными a-D-(l-4) и/или a-D-(l-6) глюкозидными связями. Химические связи определяют структуру и свойства двух компонентов крахмала: амилозы и амилопектина. Амилоза - линейный или малоразветвленный биополимер со степенью полимеризации до 6000 глюкозных единиц, представляющий 15-20% крахмала, в котором остатки глюкозы соединены a-D-(l-4) глюкозидными связями. Амилопектин имеет сильно разветвленную структуру со степенью полимеризации до 2 млн. глюкозных единиц, где точки ветвления образуются a-D-(l-6) глюкозидными связями, создающими пространственную структуру гранулы крахмала [88, 105, 111, 123, 144].

Процесс клейстерйзации крахмала происходит в два этапа, первоначально гидратируют аморфные слои гранулы, что сопровождается незначительной потерей кристаллической структуры. После набухания аморфных областей нарушается структура концентрической организации гранулы крахмала с одновременным уменьшением числа и размеров кристаллических областей, которые вместе с тем препятствуют полному

проникновению воды вглубь гранулы крахмала. Увеличение температуры приводит к плавлению кристаллических регионов и полному растворению [137].

При повышении температуры до 55 °С структура крахмальных гранул в водной суспензии не изменяется. Вначале они медленно поглощают воду до 55% и более, ограниченно набухают без существенного повышения вязкости. Дальнейшее нагревание суспензии в интервале температур от 60 до 65 °С вызывает поглощение крахмальными гранулами большого количества воды и их увеличение в объеме в несколько раз. При температуре выше 65 °С, а иногда и при более низких, начинается процесс клейстеризации крахмала . При дальнейшем повышении температуры (от 80 °С ) происходят морфологические изменения гранул крахмала, вызванные разрывом водородных связей внутри них [84, 148]. Клейстеризация крахмальных гранул сопровождается значительным повышением вязкости суспензий, что создает трудности при транспортировке массы по трубопроводам. Величина вязкости крахмального клейстера, скорость ее повышения и температура, при которой начинается и завершается процесс клейстеризации, зависят не только концентрации крахмала, но и от состава и происхождения крахмальных полисахаридов [120].

В технологии этанола крахмал сырья, прошедшего стадию водно-тепловой обработки с целью максимального растворения и доступности ферментам, осахаривают до образования сбраживаемых углеводов. До развития промышленности микробных ферментных препаратов процесс осахаривания проводили ферментными системами солодов зерновых культур и их смесей. В настоящее время предпочтение все больше отдается использованию амилолитических ферментов, полученных поверхностным и глубинным культивированием микроорганизмов [51, 64, 67].

При ферментативном гидролизе крахмала происходит разрыв молекул

амилозы и амилопектина по глюкозидным а-1,4 и а-1,6 связям с образованием сбраживаемых Сахаров и низкомолекулярных олигосахаридов. Возможные механизмы ферментативного катализа амилолитическими ферментами, способы взаимодействия с субстратом подробно описаны [21, 23, 43, 62, 141].

Амилолитические ферменты микробиологического происхождения, используемые спиртовой промышленностью, можно подразделить на три группы, основываясь на типе глюкозидной связи крахмала, атакуемой биокатализатором [43, 122]:' эндофермент- а-амилаза (1,4-глюкан-4-глюканогидролаза)- гидролизует глюкозидные а-1,4 связи в любом месте цепочек амилозы и амилопектина, экзофермент- глюкоамилаза (1,4-глюкан-глюкогидролаза), катализирующий отщепление остатков а-Б-глюкозы с нередуцирующих концов субстрата, гидролизуя а-1,4 связи и а-1,6 связь, если за ней следует а-1,4 связь, и эндофермент пулланаза (пуллан-6-глюканогидролаза), катализирующий внутренние а-1,6 связи в амилопектине и предельных декстринах с образованием мальтоолигосахаридов.

При использовании солодовых ферментных систем помимо указанных выше амилаз большое значение имеет экзофермент р-амилаза, гидролизующий глюкозидные связи а-1,4 только на нередуцирующих концах цепочек амилазы и амилопектина, отщепляя по два остатка глюкозы. С развитием и промышленным производством ферментных препаратов микробиологического происхождения (3-амилаза все больше теряет свое значение для спиртовой отрасли.

Используемые в спиртовой промышленности ферментные препараты а- и глюкоамилазы выполняют разные функциональные роли. Так, а-амилаза разжижает и декстринизирует крахмал до декстринов, олигосахаридов, мальтозы и даже глюкозы, атакуя не только клейстеризованный, но и нативный крахмал.

Расщепление а-амилазой а-1,4 глюкозидных связей в амилозе носит случайный характер, но на последнем этапе амилолиза при гидролизе более мелких фракций действие фермента направлено на определенные а-

1.4 глюкозидные связи [21]. Разрыв цепей амилопектина осуществляется между а-1,6 глюкозидыми связями. Отщепление декстринов, содержащих 15 и более глюкозидных остатков, идет с большей скоростью, при этом конечное осахаривание замедляется. Предел гидролиза бактериальной а-амилазой (Вас.эиЫШз) крахмальных растворов до мальтозы и глюкозы при дозировке 100 ед.АС может достигать 70% [66].

Предварительная обработка крахмала а-амилазой улучшает его атакуемость глюкоамилазой и позволяет снизить расход глюкоамилазы в

1.5 раза [66, 68].

В определенных условиях глюкоамилаза способна без участия других ферментов полностью гидролизовать крахмал и конечные декстрины до глюкозы [22], ее отличительной особенностью является способность в десятки раз быстрее гидролизовать высокополимеризованный субстрат, чем олиго- и дисахариды [78]. На основании исследований гидролиза крахмала глюкоамилазой Asp.awam.ori установлено, что оба типа связей (а-1,4- и а-1,6- связи) расщепляются с одинаковой скоростью, что в какой то степени свидетельствует об идентичности механизма действия на них фермента [4, 21].

При низких температурах и концентрациях крахмала ферментативный гидролиз описывается уравнением реакции первого порядка, при высоких температурах и концентрациях крахмала порядок реакций возрастает [21].

В спиртовой промышленности оба фермента используются совместно: а-амилаза на стадии водно-тепловой обработки перед осахариванием, глюкоамилаза - непосредственно для осахаривания уже частично декстринизированного крахмала, мальтодекстринов и олигосахаридов.

1.2.3.2 Гидролиз белка

В производстве этанола белок является источником легко ассимилируемого аминного азота, необходимого для нормального развития дрожжевой биомассы и стабильного процесса брожения. Обогащение питательной среды свободными аминокислотами способствует сокращению расхода сахара на построение биомассы дрожжей и образования побочных продуктов брожения, что приводит к увеличению выхода этанола [8, 30, 42, 44].

От количества белка зависят и реологические свойства замесов. Белки зерна, локализованные на поверхности крахмальных гранул [103], выполняют экранирующую функцию, тем самым повышая устойчивость крахмала к воздействию амилолитических ферментов, при набухании белковые полимеры повышают вязкость водных растворов [10]. Для различных злаковых культур показатель содержания белка различен, для пшеницы он колеблется в пределах от 9,2 до 25,8%, для ржи - от 9 до 20 %и для ячменя от 7 до 25%. [ 28].

Белки являются линейными сополимерами, построенными из остатков аминокислот. В состав молекулы белка входят углерод, водород, кислород и азот, почти всегда сера и реже фосфор в результате объединения химическими связями различной прочности [28, 74]. Различают четыре уровня структуры и организации белковой молекулы: первичная, вторичная, третичная и четвертичная. Денатурация белка, то есть изменение вторичной, третичной и четвертичной структуры белковой молекулы, наступает в результате воздействия химических, физических и биологических факторов, при этом химический состав при денатурации остается без изменения- сохраняется только первичная структура белка.

Гидролиз белка осуществляется двумя группами протеолитических ферментов- пептидазы и протеиназы [45]. Бактериальные протеиназы

продуцируются бактериями Вас. БиЫШэ или Вас. НсЬепоАэпшБ, содержат одну или две протеиназы, как правило нейтральную и щелочную, катализирующие гидролиз белков до пептидов. Гидролиз зерновых белков до пептидов улучшает реологические характеристики зерновых гидролизатов и способствует более полному гидролизу крахмала амилолитическими ферментами.

Протеазы входят в состав ферментных препаратов грибного происхождения, содержащих как протеазы, так и протеиназы. Грибные протеолитические препараты содержат сериновую, карбоксильную, металлозависимую протеиназы, карбокси- и аминопептидазы. Гидролиз белка до коротких пептидов и свободных аминокислот позволяет снять коллоидно-белковые образования и обеспечить дрожжи легкоусвояемым азотистым питанием.

Введение в технологический процесс спиртового производства ферментного комплекса, содержащего активные пептидазы, приводит к увеличению выхода основного продукта на 2,8% и снижению образования побочных метаболитов на 19%. На единицу дрожжевых клеток, при использовании протеаз, приходится в 2,4 раза меньше побочных продуктов, чем в контроле [43, 44]. Благодаря действию препаратов протор'изин ПОх и прототерризин ШОх на растительные белки в период осахаривания сусла в течение 16 часов образуется в пересчете на 100 мл сусла соответственно 48,1 и 45,7 мг свободных аминокислот, что примерно в 1,9 раза больше необходимого количества 25 мг на 100 мл [8].

Внесение эндо-и экзопротеаз в зерновое сусло позволяет увеличить концентрацию спирта в бражке на 0,3-1,8% до 15,2%, а также позволяет сократить расход ферментов амилолитического действия [155].

Анализ клетчатки эндосперма кукурузы, обработанной амилолитическими ферментами совместно с протеазой в ходе процесса получения спирта, показал- сокращение остаточного крахмала в

амилопласте на 22% благодаря разрушению углеводно-белковой матрицы [154].

При исследовании динамики накопления дрожжевой биомассы и потребления углеводов с применением протеаз было отмечено [45], что в опытном сусле, обогащенном свободными аминокислотами в результате протеолиза растительного белка, к 16 часам количество дрожжевых клеток было в 1,7-1,9 раз выше по отношению к контролю, при этом отмечено более интенсивное потребление углеводов.

1.2.3.3 Гидролиз некрахмалистых полисахаридов

При водно-тепловой переработке зернового сырья некрахмалистые полисахариды вызывают повышение вязкости развариваемой массы, снижая тем самым атакуемо сть„крахмал а амилолитическими ферментами и затрудняя ее транспортирование по технологической линии [6, 49, 114]. К некрахмалистым полисахаридам зернового сырья относят целлюлозу (клетчатка), гемицеллюлозу (поликлетчатка), гумми-вещества (слизи) и пектиновые вещества [29, 65, 52]. Гидролиз этих веществ может дать дополнительный выход спирта до 3-5 об.% [7, 35].

Целлюлоза составляет основную оболочку зерна и, являясь линейным биополимером, построена из глюкозных остатков, связанных друг с другом В-1,4-глкжозидной связью. Большинство остатков глюкозы в целлюлозе содержат три свободных гидроксила у 2-го, 3-го, и 6-го углеродных атомов, которые являются основой для образования водородных связей, формирующих прочную волокнистую структуру целлюлозы [15, 129].

Гемицеллюлоза и гумми-вещества зерен злаков представляют собой сложные смеси некрахмалистых полисахаридов, основными компонентами которых являются В-глюкан и пентозаны.

В-глюкан- высокомолекулярный полимер линейной или разветвленной структуры, образованной В-1,4- и В-1,3 глюкозидной связью

[101, 160, 161], при полном гидролитическом расщеплении образует В-Э-глюкозу. На функциональные свойства В-глюкана большое влияние оказывает В-1,3 связь, обеспечивающая частичную водорастворимость биополимера.

Пентозаны состоят из остатков ксилоз, арабиноз и небольшого количества галактуроновой кислоты, связанных в основном Б-1,4 связью и в точках ветвления В-1,3 глюкозидной связью. Исследование качественного состава пентозанов пшеницы [107] показало, что 10% пентозанов растворимы в воде, 30% - доступны для ферментативного гидролиза.

Гидролиз некрахмалистых полисахаридов зернового сырья в спиртовой промышленности осуществляют как правило комплексными мультиэнзимными композициями. Так, в гидролизе целлюлозы принимают участие эндо- и экзо-1,4-В-глюкозидазы, В-Б-глюкозидглюкогидролаза, последовательно отщепляющая концевые нередуцирующие остатки глюкозы, и 1,4-В-Б-глкжанцеллобиогидролаза. К гемицеллюлазам относят В-Б-глюканазы, катализирующие расщепление В-глюканов по В-1,2-, В-1,3-, В-1,4- и В-1,6- связям, эндо-и э1сзо-В-ксиланазы, катализирующие гидролиз в В-ксиланах, В-глюкозидазы (целлобиазы) [43, 47]. В состав промышленных мультиферментных комлексов, например Вге\¥гуте и Целловиридин, помимо указанных групп ферментов, в незначительных количествах входят пектиназы, манназы, а-Ь-арабинофуранозидаза [54].

Подобраны оптимальные дозировки В-глюканазы, ксиланазы и целлюлазы, обеспечивающие эффективное сбраживание и улучшение реологических условий переработки сбраживаемой среды [47]. Для ржаного и ячменного сусла дозировки составляют (ед/г сырья): В-глюканазы - 0,025 и 0,03 ед.В-ГлС/г соответственно, ксиланазы - 0,05 и 0,15 ед.КС/г и целлюлазы для ячменного сусла 0,35 ед.КМЦ/г. При этом анализируя биохимические и реологические характеристики сред очевидно, что наибольшее влияние на выход спирта оказывает применение

В-глюканазы, а снижение вязкости в основном обеспечивает использование ксиланазы. В целом, использование ферментов, катализирующих гидролиз некрахмалистых полисахаридов ржи и ячменя обеспечивал увеличение выхода спирта на 2,9% и 2,5% соответственно при сбраживании сред с концентрацией растворимых веществ 24%.

Использовании препарата Целлоконингин ШОх, полученного с продуцентом гриба Trichoderma conning, обеспечивается 12% прирост растворимых сбраживаемых углеводов, позволяющих получать дополнительное количество этанола до 2,8 дал/т зернового сырья [37].

Исследования совместного и раздельного использования целлюлаз и ксиланаз [71] при получении кукурузного сусла показали, что применение фермента только одного типа не приводит к значительному увеличению содержания спирта в бражке, но внесение фермента влияет на более интенсивную ассимиляцию Сахаров дрожжами. Совместное использование этих ферментов в дозировках 4 ед. ксиланазы и 3 ед. целлюлазы на грамм сырья увеличивает объемную долю спирта по сравнению с контролем на 8,3%.

1.2.3 Зарубежные схемы водно-тепловой обработки

При производстве спирта за рубежом, в частности в США - мировом лидере производства этанола из зерновых культур [143], применяют две основные технологии переработки зернового сырья, это так называемый сухой помол (dry milling - 60% производимого этанола) и мокрый помол (wet milling - 40% производимого этанола) [89, 90, 104, 136].

В технологии сухого помола зерно подвергается размолу на молотковых дробилках, затем смешивается с водой. Далее замес подвергается водно-тепловой обработке в присутствии комплекса ферментов, осахаривается и сбраживается.

Наиболее распространены две аппаратурные схемы непрерывной

водно-тепловой обработки зернового сырья, сходные с отечественными Мичуринской схемой разваривания под давлением и усовершенствованной на основе установки А2-ВРА-3000.

Согласно первой схемы замес через контактную головку специальной конструкции при температуре 420 °С подается в вертикальную варочную колонну, где поток перерабатываемой среды двигается сверху вниз в течение 20 минут. Далее замес через редуктор давления подается на разжижение в колонну второй ступени, где находится 30 минут при постоянном перемешивании и температуре 80-90 °С. На этом этапе задается термостабильная альфа-амилаза. Затем замес охлаждается до 3032 °С в теплообменнике, в него задают глюкоамилазу и культуру дрожжей и направляют в технологическую систему непрерывного осахаривания и сбраживания. Вторая схема отличается тем, что первая варочная колонна заменена трубчатым двухколенным разварником (U-tube), в котором замес обрабатывается в течение 3 минут при температуре 120-140 °С. Предел концентрации сухих веществ (общих, в том числе и несбраживаемых) в получаемом сусле по представленным схемам составляет 29-30% [117, 128].

Средний выход этанола при использовании технологии сухого помола составляет 43,3 дал/тонну кукурузы. Энергетические затраты тепловой энергии составляют 97,5 МДж/дал и электрической энергии 3 кВт-час/дал с учетом производства спирта и сушки барды [128].

Технология мокрого помола (wet milling) заключается в разделении в водной среде зерна на крахмал^ клейковину, зародыш и клетчатку [90, 104, 136]. Предварительно очищенное зерно замачивается в слабо кислом растворе (0,1-0,2% сернистой кислоты) при температуре 48-50 °С на 24-40 часов. Разработаны способ предварительной обработки зернового сырья с использованием вместо сернистой кислоты протеолитических ферментов, что позволяет сократить время кондиционирования до 6 часов [99, 115].

Увлажнение совместно с химическим или биохимическим воздействием позволяет размягчить оболочку зерна и разрушить дисульфидные связи клейковинно-крахмальной матрицы. При помощи гидроциклонов крахмал и клейковина отделяются от остальных компонентов зерна. Затем промыванием клейковина и крахмал разделяются и направляются на переработку.

Влажная клейковина является полупродуктом производства глютена с содержанием белка 60%. Полученный влажный крахмал в зависимости от степени чистоты направляется на производство непосредственно пищевого крахмала, кукурузного сиропа с высоким содержанием фруктозы, этанола или химикатов. Широкий диапазон производимой продукции позволяет предприятиям, использующих в производстве технологию мокрого помола компенсировать колебания цен на различные продукты, переключаясь с одного вида продукции на другой в зависимости от конъюнктуры рынка. Производительность при работе по технологии мокрого помола составляет 37,85 дал спирта на тонну сырья (кукуруза). С учетом того, что большая часть энергии расходуется на производство сопутствующих продуктов, непосредственно производство этанола требует около 83,6 МДж/дал [128].

1.3 Экструзионная технология переработки зернового сырья

При разработке новых способов переработки зернового сырья в технологии этанола уже продолжительное время отечественными и зарубежными специалистами большое внимание уделяется экструзии [ 79, 124, 135]. В основе экструдирования крахмалосодержащего сырья лежат два процесса: механофизическая деформация и преобразование в пенообразную структуру полученного продукта за счет быстрого перехода сырья из зоны высокого в область атмосферного давления [73].

Преимуществом экструзии перед традиционной водно-тепловой обработкой является многофакторное воздействие режимных параметров

процесса (высокие температура и давление, энергия механического сдвига) на биополимеры зернового сырья в течение кратковременного пребывания в реакционной зоне экструзионной машины. Наиболее существенными технологическими параметрами экструзионной переработки являются влажность перерабатываемого материала, температура обработки и скорость вращения шнеков [140].

Исследованиями влияния экструзии на крахмалы различных злаковых культур [130] установлен максимальный эффект обработки в диапазоне температур 170-200 °С. Растворенный в воде экструдированный крахмал сохранил свое молекулярное строение без образования мальтодекстринов, что было подтверждено результатами (З-амилолиза. Количество растворимого крахмала и ферментативная атакуемость бактериальной а-амилазой увеличились с повышением температуры обработки и уменьшением влажности перерабатываемого материала. Подтверждением выводов стало изучение продуктов экструзии кукурузы и сорго методом эксклюзионной хроматографии [110]. В работе отмечено, что в процессе экструзии происходит нарушение кристаллической структуры крахмала, образования мальтодекстринов не происходит, продукты содержащие большее количество амилозы менее растворимы.

Соотношение оЯ>(1-4) и а-0-(1-6) глюкозидных связей в результате экструзии крахмала пшеницы., определенное методом ферментативного гидролиза изоамилазой, не изменяется, что является подтверждением сохранения молекулярной структуры крахмала [97]. Подтверждением нарушения надмолекулярной структуры является уменьшение молекулярных масс составляющих гранулы крахмала с 58,3x10"3 г/моль до 2,7-3,8x10"3 г/моль. Исследования методом рентгеновской дифракометрии [9] показали, что после термомеханической обработки крахмал почти полностью аморфизуется, подвергаясь диспергации, способствующей более глубокому брожению. Кристаллическая структура злаковых после

обработки значительно аморфизуется с переходом всего крахмала в рентгеноаморфное состояние, а оставшиеся максимумы могут быть отнесены к клетчатке. В процессе экструзии крахмал переходит в модифицированное состояние и легко растворим в воде.

Предложена концепция влияния экструзии на крахмал перерабатываемого сырья [98], согласно которой в процессе термомеханической обработки изменений молекулярной структуры крахмала не происходит, нет образования моно- и дисахаров, олигосахаридов и декстринов более высокой степени полимеризации. При этом наблюдается разрушение надмолекулярной гранулярной структуры крахмала и его клейстеризация, следствием чего являются высокая степень растворимости и ферментативной атакуемости.

Выводы представленной концепции противоречат результатам исследований влияния температуры и влажности на процесс клейстеризации крахмала [96], Установлено, что содержание влаги при низких температурах 65-80 °С незначительно влияет на клейстеризацию крахмала, но ее влияние увеличивается при повышении температуры до 110 °С. Экстрагирование углеводов этанолом, с последующим фракционированием методом хроматографии на бумаге показали разрушение a-D-(l-4) глюкозидных связей мальтоолигосахаридов и (2-1) глкжозидных связей раффинозы и сукрозы.

Анализ экструдированных смесей картофельной и пшеничной муки с использованием высокоэффективной жидкостной хроматографии [139] также показал увеличение содержания декстринов степенью полимеризации 7-10 глюкозных остатков с 5,7-6,8% до 10,6-11,2%, степенью полимеризации 3-6 глюкозных остатков с 0,9-1,1% до 1,3-1,4%. Содержание моно- и дисахаров не изменялось. Различие в физико-химических свойствах и строении продуктов экструзии крахмала может быть объяснено тем, что при наличии в реакционной среде влаги более 28-

30% протекают процессы клейстеризиции, а при обработке крахмала с влажностью менее 20% имеет место декстринизация [24].

Наиболее существенным фактором, влияющим на декстринизацию крахмала и потерю кристаллической макромолекулярной организации являются сдвиговые деформации, возникающие за счет увеличения скорости вращения шнеков экструдера [83, 95]. Моделирование процесса экструзии в специальной камере термомеханической обработки [153] показало, что при обработке амилопектинового крахмала влажностью 30% в интервале температур 85-1L0 °С температурные эффекты не играют существенной роли, и деполимеризация крахмала осуществляется за счет сдвиговых деформаций. Также было установлено, что механическая деполимеризация крахмала протекает условно мгновенно, то есть не зависит от времени обработки. Аналогичные исследования [152] в интервале температур 85-140 °С и влажности 30-43% показали, что температурные эффекты значимы только в первые 5 минут обработки. Увеличение содержания влаги в системе уменьшало влияние механической составляющей термомеханической обработки, делая процесс тождественным водно-тепловой обработке в условиях высокой температуры.

Установлено влияние параметров экструзионной переработки на прочность и твердость экструдатов [87]: влажность материала играет положительную роль, повышение температуры обработки и скорости вращения шнеков снижают механическую прочность образцов.

Степени клейстеризации крахмала пшеницы и кукурузы косвенно соответствует насыпная плотность экструдатов этого сырья [92], так 5570% клейстеризации крахмала соответствует насыпной плотности 300 кг/м3, 75% - 160 кг/м3, дальнейшее увеличение степени клейстеризации в уменьшении насыпной плотности не проявляется. Изучено соответствие температуры клейстеризации крахмала в условиях ограниченного

содержания влаги при экструзионной обработке кукурузного крахмала [146], полученные данные представлены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 — Зависимость температуры клейстеризации от содержания влаги в процессе экструзии.

Содержание влаги, % 10 20 30 40 50 60

Температура клейстеризации, °С 126 123 120 100 108 72

Исследования влияния параметров экструзии на растворимость и макромолекулярные изменения крахмала и белка кукурузной муки [159] показали, что наибольшей макромолекулярной фрагментации крахмала соответствуют содержание влаги 20%, низкая температура обработки 100°С и высокая скорость вращения шнеков 300 об/мин. В этих условиях механическая энергия сдвига и давление на выходе экструдера достигают максимума. Результатом экструзии становится уменьшение количества растворимого белка, однако изменений макромолекулярной массы белков не наблюдается. Авторами, в том числе на основе других работ, делается предположение, что в экстремальных условиях экструзии может наблюдаться термическая денатурация аминокислот цистеина, метионина, тирозина, сирина и трионина.

Увеличение температуры экструдирования до 160 °С снижает количество растворимого белка на 66,7% [121], согласно результатам электрофореза в полиакриламйдном геле в присутствии додецилсульфата натрия содержание высокомолекулярного белка увеличивается с увеличением температуры процесса. Тем не менее, степень гидролиза белков экструдатов сырья значительно превышает аналогичные показатели нативных белков. Исследования экструзии белоксодержащего сырья -соевой обезжиренной муки с последующим ее гидролизом протеолитическим ферментом Нейтразой [147] показали, что распределение молекулярных масс продуктов протеолиза

экструдированного сырья находится в основном в диапазоне 10,6- 24 кДа, а неэкструдированного 21-66 кДа.

Результатом экструзионной переработки зернового сырья является рост растворимости некрахмальных полисахаридов, пентозанов и 6-глюканов [106, 127]. Серией работ [157, 158] изучено влияние экструзии на изменение физических свойств пищевых волокон, белка и крахмала зерновых культур: количество" нерастворимой клетчатки уменьшается с 12,8% до 11,2%, растворимой - увеличивается с 1,25% до 2,19%, растворимость белка уменьшается с 21,7% до 10,4%, отношение ферментативно доступного крахмала увеличивается с 11% до 50%, коэффициент водопоглощения возрастает с 2,2 г/г до 6,1 г/г.

Аналогичные результаты [85], представленные в таблице 1.2, свидетельствуют об изменении содержания компонентов некрахмалистых полисахаридов пшеничной муки в результате термомеханической экструзионной обработки.

Таблица 1.2 — Изменение растворимости некрахмалистых полисахаридов в результате экструзии

Относительно общего содержания в клетчатке(%) Пшеничная мука Экструдированная пшеничная мука

Нераств. Раств. Нераств. Раств.

Арабиноза 20 13 10 26

Ксилоза 26 16 9 34

Манноза 3 - 3 -

Галактоза - 3 - 6

Глюкоза 16 3 6 6

Общее содержание 65 35 28 72

Для обработанных пшеничной муки и помола пшеницы содержание количества растворимой клетчатки увеличивалось с 1,7% до 3,4 % и с 2,0% до 3,3 % соответственно.

Экструзионная обработка зернового сырья вызывает не только значительные изменения физико-химических свойств его биополимеров,

но и влияет на биологические показатели [77]. Исследования показали, что экструдирование снижает общее микробное число в пшенице в 136,7 раз, ячмене — в 64,8 раз, овсе — в 47,2 раза. В необработанном зерне была обнаружена патогенная микрофлора, представленная грибами Pénicillium, Mukor racemosus, Asperg Wentil, Cla-dosporium, Mukor rakemosus . После проведения экструдирования патогенных грибов обнаружено не было.

Экстремальные температурные режимы экструзионной обработки вызывают инактивацию амилолитических и протеолитических ферментных препаратов [137]. Частичное сохранение активности а-амилазы, липазы, протеазы „наблюдалось при использовании мягких режимов обработки пшеницы и ржи: высокая производительность, небольшое время пребывания, большой диаметр фильеры матрицы, высокая влажность материала и низкая температура обработки [125, 126].

ВНИИ пищевой биотехнологии проведены исследования по использованию экструдированного зернового сырья в качестве субстрата в производстве спирта и при культивировании плесневых грибов [5, 58, 60]. Полученные результаты свидетельствуют о том, что использование экструдата крахмалосодержащего сырья в производстве спирта позволяет исключить процесс водно-тепловой обработки с соответствующей ликвидацией емкостного оборудования, сократить продолжительность брожения до 52 часов и увеличить выход спирта из тонны условного крахмала на 0,8-1,0 дал [5, 79]. Экструдаты ячменя, кукурузы, пшеницы могут использоваться в качестве дополнительного источника углеводов в пивных заторах, при этом успешно осуществляются процессы осахаривания и фильтрации затора [81, 86].

При использовании экструдированной кукурузной муки в качестве субстрата при получении этанола увеличился выход глюкозы и спирта на 4,7% и 8,4% соответственно относительно сусла кукурузной муки, полученного автоклавированием [119]. Авторы рекомендуют следующие

режимы экструдирования: температура не выше 160 °С, вл aro содержание обрабатываемого материала не более 15%.

Разработан способ совмещения процессов термомеханической и биохимической переработки- пшеничного крахмала в технологии получения высоконцентрированных глюкозных сиропов с концентрацией сухих веществ до 60% [82]. Крахмал и вода в необходимой пропорции смешиваются непосредственно в 10-и секционном экструдере с автономным температурным профилем каждой секции, обрабатываются при температуре 120°С и смешиваются с термостабильной амилазой в последних трех секциях экструдера, охлаждаемых до температуры 80-90 °С. Представленный способ позволяет получать на выходе такого биореактора высококонцентрированные гидролизаты крахмала со значением декстрозного эквивалента 1-2 (до 6 при использовании большого количества бактериальной а-амилазы). К существенным недостаткам способа можно отнести использование экструдера усложненной конструкции с автономным охлаждением-нагревом 10-и секций, что вызывает повышенные расходы тепловой и электрической энергии. В процессе обработки высоковлажной массы в экструдере почти исключаются процессы механической макромолекулярной деструкции крахмала, так как сдвиговые деформации малы и основное воздействие на сырье оказывает тепловая обработка. Низкое значение температуры крахмалсодержащей массы на выходе из варочной камеры экструдера и высокая влажность обработки обуславливают отсутствие взрывного испарения воды, обуславливающее формирование структуры и физико-химических свойств продуктов экструзии.

Сотрудниками ВНИИПБТ предложен способ получения гидролизата из крахмал содержащего сырья и установка для его осуществления [59, 61]. Сырье влажностью 20-28% экструдируют при температуре 150-200 °С и давлении 0,2-10-106 Па, непосредственно в экструдат в зоне его выхода из

экструдера подают воду и раствор разжижающего фермента для начала процесса гидролиза. Разработанная технология обеспечивает полное исключение различных процессов водно-тепловой обработки с получением стерильного зернового сусла гомогенной консистенции и однородной реологической структуры. Представленный способ с использованием экструзионных принципов является научным заделом для создания новой технологии получения высококонцентрированного зернового сусла с интеграцией термомеханических и биохимических процессов переработки зернового сырья.

1.4 Выводы и постановка задач исследований

Целью настоящей работы является разработка инновационной технологии получения высококонцентрированных сбраживаемых гидролизатов спиртового производства на основе интеграции процессов термомеханической экструзии зернового сырья и его биокатализа в одной реакторной системе.

Анализ данных литературного обзора показывает возможность сбраживания зерновых гидролизатов с концентрацией растворимых сухих веществ до 35%. При этом традиционные схемы водно-тепловой обработки зернового сырья с использованием мультиэнзимных комплексов обеспечивают получение сбраживаемых гидролизатов с концентрацией не более 25% растворимых сухих веществ. Перспективным альтернативным способом переработки зернового сырья в спиртовом производстве является термомеханическая экструзионная технология. В результате экструдирования зерна происходят глубокие изменения физико-химического состояния биополимеров зернового сырья. Происходят клейстеризация и частичная декстринизация крахмала, частичная денатурация белка, увеличение растворимости некрахмальных

полисахаридов. Также повышается ферментативная атакуемость биополимеров сырья гидролазами различного целевого назначения. Экструзия стерилизует перерабатываемое сырье, уничтожая патогенную микрофлору.

Перспективность совмещения в одной реакторной системе термомеханической экструзионной переработки зернового сырья с одновременным последовательным биохимическим воздействием на него комплекса гидролаз может обеспечить получение

высококонцентрированного сбраживаемого сусла спиртового производства в одну технологическую стадию с исключением из производственного цикла традиционных процессов водно-тепловой обработки сырья.

Интеграция термомеханического и биохимического процессов в одной реакторной системе путем последовательных физических и биохимических трансформаций перерабатываемого зернового сырья требует исследования и анализа каждого процесса в отдельности с учетом особенностей дальнейшего их совмещения. Так, в результате экструзии должен быть получен полупродукт обладающий необходимыми функциональными свойствами: максимальной растворимостью и выходом сбраживаемых углеводов, при этом должны соблюдаться условия энергоэффективности. Последующая ферментативная обработка экструдата с использованием амилолитических, протеолитических, гемицеллюлолитических гидролаз должна обеспечивать полную биоконверсию биополимеров, а также снижение вязкости перерабатываемой среды, являющейся лимитирующим фактором при получении высококонцентрированных сред биотехнологических производств.

В соответствии с поставленной целью были определены следующие задачи:

- изучить характер влияния основных технологических параметров

термомеханической экструзии зернового сырья на формирование функциональных свойств экструдатов, определяющих степень их подготовленности к биотехнологической конверсии;

- провести реологические исследования высококонцентрированных гидролизатов экструдированного зернового сырья и установить зависимость динамической вязкости от концентрации растворимых сухих веществ (PCB) и дозировки гидролитических ферментов;

-предложить оптимальный способ интеграции процессов экструзии и ферментативного гидролиза в одной реакторной системе;

-разработать аппаратурно-технологическую схему получения сбраживаемого высококонцентрированного сусла в производстве спирта на основе принципов совмещения экструзионных и биотехнологических процессов.

2. Объекты, материалы и методы исследований

2.1 Объекты исследований

Объектами исследований являлись:

- экструдаты зернового сырья;

- образцы гидролизатов зернового сырья на разных этапах их получения;

- зрелая бражка;

- бражные дистилляты;

- экспериментальная установка интегрированной термомеханической и биохимической трансформации зернового сырья.

2.2 Материалы исследований

В качестве исходного сырья использовали зерно пшеницы с влажностью 9,4% и условной крахмалистостью 55,7%.

В качестве гидролитических ферментов использовались следующие ферментные препараты:

Ферментный препарат Активность

Мезофильная а-амилаза ЛН 608 2500 ед.АС/см3

Глюкоамилаза Глюкомил Л706 8500 ед.ГлС/см3

Нейтральная протеаза Максазим 740 ед.ПС/см3

Гемицеллюлолитический ферментный комплекс Вгелугуте: (3-глюканаза ксиланаза целлюлаза 1650 ед.В-глС/см3 6500 ед.КС/см3, 1500 ед.ЦС/см3

Для сбраживания использовали биомассу дрожжей следующих рас: - БассЬагошусез сегеуез1ае раса XII - стандартный штамм спиртового

производства (коллекция ВНИИПБТ);

- Saccharomyces Cerevesiae 1039 (ВКПМ Y-3327)- осмофильный штамм* селекционированный ВНИИПБТ [48].

2.3 Экспериментальная установка

Экструзионную переработку зернового сырья осуществляли с использованием многофункционального экструдера Werner&Pfleiderer Continua 37.

Получение опытных образцов гидролизатов осуществляли на экспериментальной установке, разработанной на базе экструдера Werner&Pfleiderer Continua 37, объединенного в одну реакторную систему через специальный гидродинамический узел с гидролитической камерой, являющейся по сути трубчатым реактором вытеснения. Принцип работы установки представлен в разделе 5.1.

Работа экструдера и экспериментальной экструзионно-гидролитической установки осуществлялась в следующем диапазоне режимных и технологических параметров:

Подача зернового сырья: 12 кг/час;

Влагосодержание перерабатываемого зернового сырья: 10 - 20%;

Скорость вращения шнеков: 170 - 270 об/мин;

Температура экструзии: " 165-210 °С;

Давление в камере экструдера: 3,0 - 9,6 МПа;

Крутящий момент: 28 - 62 %.

Количество подаваемой в гидролитическую камеру воды для достижения необходимой концентрации сухих веществ гидролизата определялось выражением согласно материально баланса:

100 -w3

Gh=z-^ 0э~°э~°дэ

где:

вн - производительность насоса по воде , кг/ч

■\Уз - влажность исходного сырья, %

К - требуемая концентрация сухих веществ, %

Оэ - производительность экструдера, кг/ч

вдэ - производительность .расоса-дозатора экструдера, увлажняющего перерабатываемое сырье, кг/ч.

Доувлажнение сырья осуществлялось в соответствие с выражением:

уз

—100, '

где w — требуемое влагосодержание сырья в зоне термомеханической деструкции, %;

- влажность исходного сырья, %;

Оэ - производительность экструдера, кг/ч;

Одэ - производительность насоса-дозатора экструдера-гидролизатора, увлажняющего перерабатываемое сырье, кг/ч.

Таким образом, количество воды для достижения требуемого значения

влагосодержания определяется следующим выражением:

г ........Оэ{\у-л\>3)

^дэ~ 100-и>

Расчет удельного расхода электроэнергии на термомеханическую деструкцию зерна осуществляли согласно уравнения [113, 131, 133] :

«шах' £

п- скорость вращения шнеков, об/мин;

птах - максимальная установленная для экструдера скорость вращения шнеков, об/мин;

Р - мощность электропривода экструдера, кВт;

М- нагрузка на привод, %;

Q- производительность экструдера, кг/час.

2.4 Определение физико-химических свойств сырья, опытных образцов экструдатов и гидролизатов

В работе применены общепринятые физические, физико-химические, биохимические, микробиологические, хроматографические, методы анализа.

Условную крахмалистость зернового сырья определяли физико-химическим поляриметрическим методом по ГОСТ Р 52934-2008 «Зерновое крахмалосодержащее сырье для производства этилового спирта. Методы определения массовой доли сбраживаемых углеводов».

Массовое содержание влаги в зерновом сырье и продуктах экструзии определяли методом высушивания до постоянной массы с использованием анализатора влажности ML-50 (A&D, Япония) и программного обеспечения WinCT Moisture.

Концентрацию растворимых сухих веществ в ферментируемых средах определяли рефрактометрически в фугате после центрифугирования анализируемого образца с использованием лабораторной центрифуги ОПн-8 с фактором разделения 3000xg. Измерение концентрации растворимых сухих веществ проводили рефрактометром RL-3

Концентрацию сухих веществ в гидролизате определяли высушиванием. Иа первом этапе определяли массовое содержание влаги в образце, затем рассчитывали концентрацию сухих веществ как разность 100% и значения массового содержанию влаги в образце.

Растворимость термомеханически деструктированного сырья определяли по способности растворятся в избыточном количестве растворителя- воды при комнатной температуре [91]. Измеряли влажность

РОССИЙСКАЯ™""!

государственная)

' ^ЙБ/тиотека

анализируемого образца, затем готовили его суспензию в воде температурой 22-24 °С общей массой тсуспензии = 100 г с содержанием сухих веществ 10% по массе. Суспензию перемешивали в течение 15 минут, затем .центрифугировали с использованием лабораторной центрифуги ОПн-8 с фактором разделения 3000*§. Образец фугата массой 5 г высушивали в анализаторе влажности МЬ-50 для определения концентрации растворимых сухих веществ.

Растворимость термомеханически деструктированного сырья определяли:

УУ! • УУ1

~ Ли суспензии

К =-, где

- растворимость термомеханически деструктированного сырья, %;

т^ - концентрация растворимых сухих веществ в фугате, %;

тсуспензии - масса суспензии, г;

Шс.в.суспензии- масса сухих веществ в суспензии, г.

Биохимические показатели осахаренного сусла и зрелых бражек определяли в соответствие с Инструкцией по технохимическому и микробиологическому контролю спиртового производства (М.: Дели Принт, 2007. - 480 е.).

Концентрацию редуцирующих углеводов в осахаренном сусле и зрелых бражках определяли фотоэлектроколориметрическим методом с антроновым реагентом. Метод основан на расщеплении сложных углеводов до моносахаров в сильнокислой среде с последующей их дегидратацией и образованием оксиметилфурфурола, который, вступая в реакцию с антроном, образует комплексное соединение синевато-зеленого цвета.

Выход редуцирующих углеводов из сухих веществ зерна рассчитывали как отношение массовой концентрации редуцирующих углеводов в

анализируемом образце гидролизата к концентрации сухих веществ гидролизата. Для проведения анализов готовили экспериментальные образцы гидролизатов экструдированного сырья концентрацией сухих веществ 20-21%. Осахаривание осуществляли без дополнительной предварительной обработки с применением гидролитических ферментов а-амилазы из расчета 2 ед.АС/ г усл.крахмала и глюкоамилазы в количестве 6 ед.ГлС/г усл.крахмала в течение 1 часа при температуре 60 °С.

Анализ эффективности процессов сбраживания опытных и контрольных зерновых гидролизатов проводили методом бродильной пробы. Биологический метод бродильной пробы основан на лабораторном сбраживании углеводов зерна с трого стандартных условиях. Дрожжи в исследуемые среды задавали в количестве 20 млн. клеток на 1 мл среды. Брожение осуществляли при температуре 30 °С в течение 72 часов. Через 18, 44 часа с начала процесса сбраживания и по завершении определяли массу углекислого газа С02. По результатам сбраживания в зрелой бражке определяли объем этилового спирта и его выход, концентрацию несбро'женных углеводов, нерастворимый крахмал, концентрацию побочных метаболитов.

Объемную долю этилового спирта в полученном дистилляте определяли по ГОСТ 3639 «Растворы водно-спировые. Методы определения концентрации этилового спирта».

Практический выход спирта рассчитывали на основе данных по массе сброженного зерна, содержанию и количества полученного спирта: 0эс-1ОО

В

эс

03-Кру

где Вэс — практический выход спирта, дал/ т усл.крахмала; (Ьс — объем полученного безводного спирта, дал; вз — масса перерработанного зернового сырья, т; Кру — условная крахмалистость зерна, %.

Концентрацию побочных метаболитов спиртового брожения экспериментальных образцов сусла осуществляли методом газожидкостной хроматографии согласно ГОСТ Р 53419-2009 «Спирт этиловый-сырец из пищевого сырья. Газохроматографический метод определения содержания летучих органических примесей». Метод основан на газохроматографическом разделении микропримесей в образце спирта и последующим их детектировании пламенно-ионизационным детектором. В работе использовали газовый хроматограф HP 6850, оснащенный капиллярной колонкой HP FFAP 50 м х 0,32 мм х 0,52 мкм.

Содержание аминного азота в гидролизатах зернового сырья определяли медным способом. Медный способ определения аминного азота основан на способности аминокислот и различных пептидов образовывать комплексные растворимые соединения с медью, которые определяют йодометрически.

Динамическую вязкость измеряли методом вибрационной вискозиметрии с использованием вибрационного вискозиметра SV-10 (A&D, Япония) и программного обеспечения WinCT Viscosity. Метод основан на измерении вязкости путем контроля амплитуды сенсорных пластин, опущенных в образец, и измерении величины электрического тока, приводящего сенсорные пластины в движение. Образцы объемом 10 мл анализировали в кювете для образцов, помещенной в поликарбонатную водяную рубашку с постоянным подогревом, обеспечивающую стабильность требуемого температурного режима.

2.5 Планирование экспериментов и математическая обработка результатов исследований

Исследование процессов термомеханической экструзии и реологического состояния гидролизатов в процессе обработки

ферментными препаратами осуществляли методами планирования многофакторных экспериментов с получением математических моделей. Математическое описание объектов представлено в виде регрессионных зависимостей выходных параметров объекта от входных переменных и представляет собой нелинейные полиномиальные модели с оценкой значимости коэффициентов модели и проверкой ее адекватности [2, 11,27].

Общий вид полиномиальной модели: 1=ьо+УЕъи-хгх]+у£ън-х* , где

У — выходной параметр, критерий качества;

Ьо, Ь15 Ьу , Ьи- коэффициенты модели соответственно свободный, линейные, взаимодействия и квадратичные.

х, — входные параметры, исследуемые факторы.

Для описания процесса термомеханической экструзии был выбран метод нелинейного композиционного ортогонального планирования для двух факторов.

Математическая модель реологического состояния гидролизатов была получена методом композиционного рототабельного планирования для трех факторов.

Подбор уровней варьирования факторов с учетом величины «зведного» плеча, планы экспериментов в некодированном и кодированном виде представлены непосредственно в относящихся к предмету исследований разделах.

Кодирование факторов осуществляли согласно выражениям:

X Н- X _

_ ;тш ушах . _ 1 д.

х■ — ~ , у — 1, к

х — X _

А /шах /ппп . , г

Axj=—-^—, у=1 ,к ,

где - натуральное значение основного уровня варьирования (центр плана) для ]-го фактора;

- интервал варьирования для ]-го фактора.

Кодированное значение ]-го фактора определяли:

X, -х° -

Ах-

где ./ - кодированное безразмерное значение ^фактора;

- натуральное значение основного уровня варьирования ]-фактора; ху - натуральное значение ]-фактора = , 7=1 Д;

После составления матрицы планирования эксперимента и выбора звездных точек рассчитывали коэффициенты квадратичных полиномов по стандартным процедурам теории планирования эксперимента^, 11, 12, 57].

Оценку значимости коэффициентов модели для ортогонального плана осуществляли по критерию Стьюдента [2, 11, 12, 57]. Критерий Стьюдента:

где а] - }-й коэффициент уравнения регрессии;

- среднее квадратичное отклонение коэффициента а}

а I

_ _ I ' ВОСПР

где с^воспр - дисперсия воспроизводимости; N - общее число опытов.

1 м

^осп^Ш-У0)2,

[И 1 ; — пл

где т- число повторных опытов;

у0 - среднее значение величины, полученное при параллельных опытах.

Заключение диссертации по теме «Биотехнология пищевых продуктов (по отраслям)», Шариков, Антон Юрьевич

выводы

1. Установлено влияние режимных параметров термомеханической экструзии на изменение функциональных свойств зерновых экструдатов, определяющих степень и качество их биотехнологической конверсии в спиртовом производстве;

2. По результатам проведенных исследований более предпочтительными являются жесткие режимы экструзионной переработки зернового сырья, которым соответствуют лучшие биохимические показатели спиртового брожения сусла с концентрацией 30% PCB;

3. На основе интеграции в одной реакторной системе процессов экструзии и ферментативного биокатализа разработана инновационная одностадийная технология получения высококонцентрированных гидролизатов для спиртового производства;

4. Методом рототабельного композиционного планирования получена адекватная математическая модель реологического состояния гидролизатов экструдированного зерна, позволяющая оценить влияние на вязкость среды таких факторов, как концентрация PCB, дозировки а-амилазы и гемицеллюлолитического ферментного комплекса;

5. Проведенные вискозиметрические исследования показывают, что экструзионно-гидролитическая технология позволяет получать гидролизаты зернового сырья с концентрацией растворимых сухих веществ до 35%, обладающие приемлемыми для дальнейшей переработки реологическими свойствами, без увеличения нормативных дозировок гидролитических ферментов.

6. Установлено, что экструзионно-гидролитическая технология обеспечивает улучшение биохимических показателей спиртового брожения высококонцентрированных сред по сравнению с механико-ферментативной обработкой, концентрация спирта увеличивается с 15,5 об.% до 16,1%, концентрация побочных метаболитов снижается на 25%.

7. На основе экструзионно-гидролитической технологии разработана аппаратурно-технологическая схема спиртового производства, позволяющая значительно упростить аппаратурное оформление варочного отделения, исключив крупногогабаритное емкостное оборудование водно-тепловой обработки;

8. Получен патент РФ на изобретение №2382082 «Способ получения гидролизата из крахмалосодержащего сырья»;

9. Экономический эффект внедрения новой технологии для завода с производственной мощностью по варочному отделению 1000 дал спирта/сутки составит 19,6 млшруб/год с увеличением производительности до 1670 дал/сутки.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Шариков, Антон Юрьевич, 2012 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Андриенко Т.А., Поляков В.А., Крикунова Л.Н. Получение осахаренного сусла из ИК-обработанного зерна ржи// Хранение и переработка сельхозсырья. -2007.-№7.- С.59-62

2. Ахназарова С. Л., Кафаров В.В. Методы оптимизации эксперимента в химической технологии: Учеб. пособие для хим.-технол. спец. вузов.- 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш.шк. - 1985. - 327 с.

3. Бачурин П.Я., Устинников Б.А. Оборудование для производства спирта и спиртопродуктов. М.:Агропромиздат, 1985. - 343 с.

4. Бендецкий K.M., Яровенко В.Л., Лукьянова Л.А. Гидролиз полиглюкозидов препаратами глюкоамилазы Asp.awamori. Механизм гидролиза полиглюкозидов//Биохимия.- 1971.-Т.З, №3.- с.525-531

5. Беняев Н.Е. Применение экструдированного крахмалистого сырья для производства спирта (на примере кукурузы)// Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидат технических наук. М.-1981.

6. Берестень Н.Ф., Калунянц К.А., Орещенко A.B., Андреева М.А., Семенова Н.И. Гидролиз некрахмалистых полисахаридов зернового сырья ферментными препаратами// Ферментная и спиртовая промышленность.-1987.- №4, с.41

7. Васильева Н.Я., Цурикова Н.В., Широкова Т.Ю., Калейникова Е.В., Синицын А.П. Сбраживание крахмалсодержащего сырья с применением ферментного препарата Целловеридин Г2х// Хранение и переработка сельхозсырья.-2001 .-№4-с.46-47.

8. Войнарский И.Н., Римарева Л.В., Яровенко В.Л. Отбор препаратов протеаз для спиртового производства по интенсивности и глубине гидролиза белков сусла//Ферментная и спиртовая

промышленность.- 1979.- №8.- е.29-31

9. Восканян P.A., Шашкин Д.П., Яровенко B.JL, Устинников Б.А., Погосян М.Т. Рентгеноструктурные изменения крахмалистого сырья при переработке. «Ферментная и спиртовая промышленность», 1982, №4, с. 1618

10. Востриков C.B., Яковлев А.Н., Бушин М.А., Солонинов Д.А. Факторы, влияющие на вязкость пшеничных замесов//Производство спирта и ликероводочных изделий.-2006-№1-с.8-10

11. Гайдадин А.Н., Ефремова С. А. Использование метода композиционного планирования эксперимента для описания технологических процессов: Метод.указания. - Волгоград. - ВолгГТУ.-2008.-16 с.

12. Гартман Т.Н., Васильев В.В., Петрищев С.Д., Павличева E.H., Тамбовцев И.И., Урусов A.M., Новикова Д.К., Осипчик В.В., Калинкин В.Н., Шакин Э.А., Шумакова О.П. Клушин Д.В. Статистическая обработка результатов активного эксперимента. М. РХТУ им. Д.И. Менделеева.- 2006. -52 с.

13. Годовой отчет ОАО «Уржумский СВЗ» за 2006 г. [Электронный ресурс]. [2007] URL: http://www.urzhum-svz.ru (дата обращения: 21.12.2011)

14. Годовой отчет ОАО «БАШСПИРТ» по итогам работы за 2007г. [Электронный ресурс]. [2008] URL: http://bashspirt.ru (дата обращения: 21.01.2011)

15. Грачева И.М., Кривова А.Ю. Технология ферментных препаратов. 3-е. изд. - М.: Элевар, 2000. - 512 с.

16. Громов С.И. Закономерности изменения вязкости зерновых замесов при подваривании с разжижением а-амилазой// Ферментная и спиртовая промышленность//1971. №6. с.25-28

17. Громов С.И. Перспективы низкотемпературной технологии переработки зерна на спиртзаводах // Ликероводочное производство и

виноделие. -2008.-№5 с. 17-19

18. Громов С.И. Рациональная схема и технология механико-ферментативной обработки зернового сырья // Ликеровод очное производство и виноделие. - 2005.-№12 с.12-13

4 «у

19. Громов С.И. Технологические решения проблемы переработки сусла повышенной концентрации // Ликероводочное производство и виноделие. 2007.-№10- с. 18-20

20. Ежеквартальный отчет эмитента ОАО «МОРДОВСПИРТ» за 1 квартал 2008 г. [Электронный ресурс].[2008] URL: http://mordovspirt.ru (дата обращения: 22.03.2012)

21. Жеребцов H.A. Амилолитические ферменты в пищевой промышленности.- М.- Легкая и пищевая промышленность.-1984.- 160 с.

22. Жеребцов H.A., Краюшкина Э.А. Роль а-амилазы, ß-амилазы и глюкоамилазы при сбраживаний крахмалсодержащих заторов//Ферментная и спиртовая промышленность.- 1971.- №2.- с.21-24

23. Жеребцов H.A., Попова Т.Н., Артюхов В.Г. Биохимия. Учебник для вузов.- Воронеж.- Издательство ВГУ.- 2002.- 696 с.

24. Жушман А.И., Карпов В.Г. Применение экструзии для получения модифицированных крахмалов// // В кн. Термопластическая экструзия: научные основы, технология, оборудование. М.- «Ступень». 1994. -200 е., с.75-95

25. Зотов В.Н., Козлов А.Б., Сидоркин В.Ю., Лихтенберг Л.А., Алексеев В.П., Грунин Е.А. Опыт эксплуатации нового оборудования спиртового производства// АгроНИИТЭИП. Сер.24., вып.7 - 1990.- 36 с.

26. Йенсер Э., Андерсен Э., Кадиева А. Снижение вязкости при сбраживании сусла высоких концентраций// Ликероводочное производство и виноделие. - 2008. №11 (107).- с.26-30

27. Казаков В.Ю. Планирование и организация эксперимента: Учебно-методическое пособие. - Томск: Изд-во Томского

политехнического университета, 2008. - 96 с.

28. Казаков Е.Д, Кретович B.JI. Биохимия зерна и продуктов его переработки.-М.:Агропромиздат, 1989.-368 с.

29. Кислухина О., Кюдулас И. Биотехнологические основы переработки растительного сырья. Каунас. Технология.- 1997.- 183 с.

30. Коновалов С. А. Биохимия дрожжей. - М. Пищевая промышленность.- 1980.- 271 с.

31. Крикунова JT.H., Омисова О.С. ИК-обработка зерна- способ повышения ферментативной атакуемости сырья в спиртовом производстве// Микробные биокатализаторы и перспективы развития ферментных технологий в перерабатывающих отраслях АПК.- М. Пищепромиздат. -2004.- 320 е., с.216-220

32. Крикунова Л.Н., Сумина Л.И. Технология этанола на основе получения и сбраживания концентрированного сусла из ИК-обработанного ячменя. Часть II. Оптимизация процесса получения сусла// Хранение и переработка сельхозсырья.- 2009. - №4. - с. 49-54

33. Леденев В.П., Туршатов М.В., Кононенко В.В., Петров P.A. Применение способа гидротермической обработки зерна в спиртовом производстве// Сб.научн.трудов «Теоретические и практические аспекты развития спиртовой, ликероводочной, ферментной, дрожжевой и уксусной отраслей промышленности». -М.: ВНИИПБТ. -2006. - с. 15-18

34. Логоткин И.С., Фертман Г.И. Выбор оптимальных условий непрерывного разваривания// Ферментная и спиртовая промышленность. -1959.- №5. - с.9-14

35. Лукерченко В.Н. Некрахмалистые углеводы зерна и их значение для спиртового производства.//Пищевая промышленность.-2000-№1-с.62-63

36. Полуянова М.Т., Устинников Б.А. Интенсификация спиртового производства путем повышения концентрации сусла// Ферментная и

спиртовая промышленность.-1975. №1.- с.8-11

37. Полыгалина Г.В., Рухлядева А.П., Паукова Э.Д. Влияние целлюлолитических ферментов на осахаривание углеводов зерна. . «Ферментная и спиртовая промышленность», 1986, №6, с.30-31

38. Поляков В.А. Перспективные направления совершенствования технологии этанола// Сб. научн. трудов «Теоретические и практические основы совершенствования технологии спирта». — М.-ВНИИПБТ.- 2008.264 е., с.6-13»

39. Поляков В.А., Степанов В.И., Иванов В.В., Шариков А.Ю. Перспективные направления переработки зернового сырья с использованием экструзионных технологий// Сборник материалов всероссийской конференции «Научно-практические основы экологизации продуктов питания». Углич: ВНИИМС, 2008. - с. 216-219

40. Поляков В.А., Туршатов М.В., Леденев В.П., Кононеко В.В., Корженко Л.Г., Моисеева Н.Д., Кривченко В.А. Значение ферментных препаратов и требования к ним при производстве спирта в условиях ресурсосберегающей технологии// В сб. научных трудов: Перспективные биокатализаторы для перерабатывающих отраслей АПК. - М.: ВНИИПБТ, 2010. - С. 247-250

41. Рабинович М.Л., Клесов A.A., Березин И.В. Кинетика действия целлюлолитических ферментов из Geotrihum Candidum. Вискозиметрический анализ кинетики гидролиза карбоксиметилцеллюлозы// Биоорганическая химия. 1977. Том 3. №3. с.405-414

42. Римарева Л.В. Теоретические и практические основы биотехнологии дрожжей. М.: Дели Принт. - 2010. - 252 с.

43. Римарева Л.В. Ферментные препараты, эффективные для биокатализа полимеров зернового сырья в производстве спирта// Сб.научн.трудов «Теоретические и практические основы

совершенствования технологии этанола. - М.- ВНИИПБТ. -2008.- с. 61-86

44. Римарева JI.B., Макеев Д.М., Устинников Б.А. Влияние протеолитических ферментов на выход спирта// Пищевая промышленность.- 1993. -№2- С.29-30

45. Римарева JI.B., Оверченко М.Б. Роль ферментных препаратов протеолитического действия в повышении эффективности спиртового производства// Сб.научн.трудов «Теоретические и практические основы совершенствования технологии этанола». - М.- ВНИИПБТ. -2008.- 262с., с. 87-97

46. Римарева JI.B., Оверченко М.Б., Игнатова Н.И. Особенности применения термотолерантных и осмофильных рас дрожжей для интенсификации спиртового брожения// В кн. «О состоянии и развитии производства спирта этилового из пищевого сырья и ликероводочной продукции». М.-Пищевая промышленность.- 2005.- 424 е., 25-30

47. Римарева JI.B., ОверчеНко М.Б., Игнатова Н.И., Кадиева А.Т. Мультиэнзимные системы для повышения эффективности спиртового производства// Микробные биокатализаторы и перспективы развития ферментных технологий в перерабатывающих отраслях АПК.- М. Пищепромиздат. -2004.- 320 е., с.209-215

48. Римарева JI.B., Оверченко М.Б., Игнатова Н.И., Останина Е.В., Поляков В.А. Патент РФ на изобретение № 2378366. Штамм дрожжей Saccharomyces Cerevesiae 1039, обладающий осмофильными свойствами, для получения спирта.- 2008.

49.. Римарева JI.B., Оверченко М.Б., Игнатова Н.И., Хричикова Г.Н., Погоржельская Н.С. Роль ферментных препаратов гемицеллюлазного действия при подготовке и сбраживании ржаного и ячменного сусла// Сб.научн.трудов «Теоретические и практические основы совершенствования технологии этанола». - М.- ВНИИПБТ. -2008.- с. 98104

50. Римарева JI.B., Оверченко М.Б., Серба Е.М., Агашичева К.Л., Игнатова Н.И. Сбраживание концентрированного зернового сусла с использованием осмофильной расы спиртовых дрожжей Saccharomyces cerevisiae 1039 // Производство спирта и ликероводочных изделий. -2011. -№ 3.-С. 10-13

51. Родзевич В.И. Бактерии - продуценты ферментов// Труды ВНИИ ферментной и спиртовой промышленности.- М. 1967, XVIII.- с.202-206

52. Салманова Л.С. Цитолитические ферменты в пищевой промышленности//М.:Легкая иТшщевая промышленность. -1982.-206 с.

53. Сидоркин В.Ю. Оптимальная схема водно-тепловой и ферментативной обработки зернового сырья// Хранение и переработка сельхозсырья. 2007.-№12

54. Синицын А.П., Марков A.B., Семенова М.В., Цурикова Н.В. Новые подходы для определения состава, свойств и возможностей применения мультиферментных препаратов// Микробные биокатализаторы и перспективы развития ферментных технологий в перерабатывающих отраслях АПК.- М. Пищепромиздат. -2004.- 320 е., с.95-99

55. Смирнова И.В. Интенсификация технологии спирта с использованием ультразвука в процессе водно-тепловой обработки пшеницы. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидат технических наук. М.- 2007.- 28 с.

56. Смирнова И.В., Кречетникова А.Н. Ультразвуковая обработка сусла на стадии осахаривания/ЛТроизводство спирта и ликероводочных изделий,2006, №1, с.29-30

57. Спирин H.A., Лавров В.В. Методы планирования и обработки результатов инженерного эксперимента: Конспект лекций (отдельные главы из учебника для вузов). Под общ. ред. Н.А.Спирина. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2004.-257 с.

58. Степанов В.И. Разработка экструзионного способа

приготовления концентрированных сред для получения Глюкаваморина Гх-466 в спиртовом производстве// Автореферат диссертации на соискание ученой, степени кандидата технических наук. М.- 1984.- 28 с

59. Степанов В.И., Иванов В.И., Поляков В.А., Римарева JI.B. Патент РФ № 2264473. Способ получения гидролизата из крахмалосодержащего сырья и установка для его осуществления. 2004.

60. Степанов В.И., Римарева Л.В., Иванов В.В. Экструзионный метод переработки крахмалсодержащего сырья в биотехнологическом производстве// Хранение и переработка сельхозсырья. - 2002. -№8. - с. 4849

61. Степанов В.И., Римарева JI.B., Иванов В.В., Игнатова Н.И. Новый одностадийный экструзионно-гидролитический метод получения зернового сусла для спиртового производства// Ликероводочное производство и виноделие. 2005.- №10 (701). - с.5-7

62. Сушкова В.И., Воробьева Г.И. Безотходная конверсия растительного сырья в биологически активные вещества.- М. ДеЛи принт. -2008.-216 с.

63. Типовой технологический регламент производства спирта из крахмалистого сырья. М.- 1998.-78 с.

64. Устинников Б. А. Осахаривание коахмалистого сырья с применением плесневых грибов в спиртовом производстве// Труды ВНИИФС. М. 1967, XVIII. с.32-48

65. Устинников Б.А., Громов С.И. Внедрение гидроферментативной обработки крахмалистого сырья на спиртовых заводах// М.-АгроНИИТЭИПП. - 1992.- сер.24, вып.1.- 32 с.

66. Устинников Б.А., Лазарева А.Н., Яровенко В.Л. Исследование гидролиза крахмала при раздельном и совместном действии а-амилазы и глюкоамилазы применительно к условиям спиртового производства. «Ферментная и спиртовая промышленность», 1971, №2, с. 13-17

67. Устинников Б.А., Яровенко B.JL, Пыхова C.B. Производство и применение глубинной культуры плесневых грибов в спиртовой промышленности. М.- Пищевая промышленность. 1969.- 99 с.

68. Фениксова Р.В., Шилова A.A. Глюкоамилаза как основной фермент амилолитического комплекса плесневых грибов, обеспечивающий полное осахаривание крахмала. «Ферментная и спиртовая промышленность», 1970, №8, с.16-18

69. Фертман Г.И., Шойхет М.И. Технология продуктов брожения.-М. Высшая школа.-1976- 343 с.

70. Фремель В.Б. Разваривание крахмалистых материалов и их осахаривание ферментами солода// Труды Всесоюзного научно-исследовательского института ферментной и спиртовой промышленности.-М,- 1967. Выпуск XVIII.- с.15-31

71. Фурсова Т.И., Корнеева О.С., Востриков C.B. Влияние ферментных препаратов целлюлазы и ксиланазы на сбраживание кукурузного сусла// Производство спирта и ликероводочных изделий. 2008, №1. - с. 32-33

72. Шиян П.Л., Мудрак Т.Е., Кириленко Р.Г. Биосинтез летучих органических примесей спиртовой бражки// В кн. Микробные биокатализаторы и их роль в нано- и биотехнологиях. - М.-Пищепромиздат.-2008.- 267 е.- с.250-255

73. Шмат К.И. Экструзионная обработка зерна// Корма. 1979. №1. с.38-39

74. Щербаков В.Г., Лобанов В.Г., Прудникова Т.Н. Биохимия растительного сырья. - М.- Колос. 1999 - 376 с.

75. Яковлев А.Н., Востриков C.B., Корнеева О.С., Яковлева С.Ф., Влияние мультиэнзимного комплекса на вязкость ячменных замесов// Хранение и переработка сельхозсырья. 2009, №9, с.46-48

76. Яковлев А.Н., Смирных A.A., Бушин М.А., Яковлева С.Ф.,

Филатова Ю.Н. Влияние мультиэнзимного комплекса на вязкость ржаных замесов// Производство спирта и ликероводочных изделий. 2007, №1, с.17-18

77. Янова М.А. Влияние экструдирования на пищевую и биологическую ценность зерна// Вестник КрасГАУ.- 2011, -№3.- с. 167-170

78. Яровенко В.Л., Маринченко В.А., Смирнов В.А., Устинников Б.А., Цыганков П.С., Швец В.Н., Белов Н.И. Технология спирта. М.-Колос.- 1999.- 464 с.

79. Яровенко В.Л., Полуянова М.Т., Восканян Р.А. Получение этанола из крахмал содержащего сырья. М.- ЦНИИТЭИПищепром. - 1980. вып.6

80. Яровенко В.Л., Пыхова С.В., Устинников Б.А., Лазарева А.Н., Макеев Д.М. Ферментативный гидролиз крахмала при непрерывном спиртовом брожении// Ферментная и спиртовая промышленность.- 1965, №1. с.5-10

81. Яшнова П.М., Голикова Н.В., Андреева О.В., Устинников Б.А., Степанов В.И., Коротеева Т.П., Дроздкова Л.А. Применение экструдированного сырья в пивоварении// Ферментная и спиртовая промышленность. 1984.- №2. c.i>-10

82. Baks Т., Kappen F.H.J., Janssen А.Е.М., Boom R.M. Towards an optimal process for gelatinisation and enzymatic hydrolysis of highly concentrated starch-water mixtures// Journal of Cereal Science.-2008.-Vol.2,№2.-P.214-225

83. Barres C., Vergnes В., Tayeb J.,Delia Valle G. Transformation of wheat flour by extrusion cooking: Influence of screw configuration and operating conditions// Cereal Chemistry.- 1990. Vol.67, №5. P.427-433

84. Barsby T.L., Donald A.M., and Frazier P.J. Starch: Advances in Structure and Function. Cambridge, UK: Royal Society of Chemistry.- 2001.232 p.

85. Bjorck I., Nyman M., Asp N.-G. Extrusion cooking and dietary fiber: effects on dietary fiber content and on degradation in the rat intestinal tract// Cereal Chemistry.- 1984. Vol.61, №2. - P. 174-179

86. Briggs D.E., Wadeson A., Statham R., Taylor J.F. The use of extruded barley, wheat and maize as adjuncts in mashing// Journal of the Institute of Brewing. 1986.-vol.92, №5. -P.468-474

87. Brncic M., Tripalo B., Jezek D., Semenski D., Drvar N., Ukrainczyk M. Effect of twin-screw extrusion parameters on mechanical hardness of direct-expanded extrudates// Sadhana. 2006. Vol. 31(5).- P.527-536

88. Buckow R. Pressure and temperature effects on enzymatic conversion of biopolymers//Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades «Doktor der Ingenieurwissenschaften». 181 P. Berlin. 2006

89*. Butzen S., Haefele D., Hilliard P. Corn Processing II: Dry-grind Ethanol Production// Crop insights. Pioneer Hi-Bred International Inc. - 2003.-Vol.13, №3.- 6 P.

90. Butzen S., Hobbs T. Corn Processing III: Wet Milling// Crop insights. Pioneer Hi-Bred International Inc.-2002. Vol.12, №15. - 4 P.

91. Canjyal G., Hanna M.A., Supprung P., Noomhorm A., Jones D. Modeling selected properties of extruded rice flour and rice starch by neural networks and statistics// Cereal Chemistry. 2006.- Vol.83, №3.- P.223-227

92. Case S.E., Hamann D.D., Schwartz S.J. Effect of starch gelatinization on physical properties of extruded wheat- and corn-based products// Cereal Chemistry.- 1992. Vol.69, №4.- P. 401-404

93. Casey G.P., Ingledew W.M. Ethanol tolerance in yeasts// Critical Reviews in Microbiology.- 1986, 13(3). P.219-280

94. Chang Y.K., El-Dash A.A. Effects of acid concentration and extrusion variables on some physical characteristics and energy requirements of cassava starch// Brazilian Journal of Chemical Engineering.- 2003.- Vol.20, №2

95. Chang Y.K., Martinez-Bustos F., Lara H. Effect of some extrusion

variables on rheological properties and physicochemical changes of cornmeal extruded by twin screw extruder// Brazilian Journal of Chemical Engineering. 1998.-Vol 15, №4

96. Chiang B.Y, Johnson J.A. Gelatinization of starch in extruded products// Cereal Chemistry.-1977. Vol.54, №3.- P. 436-443

97. Colonna P., Doublier J.L., Melcion J.P., Mondredon F., Mercier C. Extrusion cooking and drum drying of wheat starch. I. Physical and macromolecular Modifications.// Cereal Chemistry.-1984. Vol.61, №6.- P. 538543

98. Colonna P., Tayeb J., Mercier C. Extrusion cooking of starch and starchy products// In Extrusion Cooking, 2TH edition. USA. American Association of Cereal Chemists.- 1998.-472 P.

99. Core J. New milling Methods Improve Corn Ethanol Production // Agricultural Research.-2004. -July.- P. 16-17

100. D'Amore Т., Panchal C.J., Russell I., Stewart G.G. A study of ethanol tolerance in yeast// Critical Reviews in Biotechnology.- 1990, 9. P.287-304

101. Dzikovä B. Haferprodukte mit modifiziertem Gehalt an ß-Glucanen und resistenter Stärke und ihre Effekte auf den Gastrointestinaltrakt unter In-vitro- und In-vivo-Bedingungen// Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades "Doctor rerum naturalium".- 2005. Potsdam.- P.163

102. El-Dash A.A., Gonzales R., Ciol M. Response surface methodology in the control of thermoplastic extrusion of starch// Journal of food engineering. - 1982. -v.2. - p. 129-152

103. Eliasson A.-C., Tjerneld E. Adsorption of wheat proteins on wheat starch granules// Cereal Chemistry. 1990, Vol.67, №4. - P. 366-372

104. Ethanol Production and its Co-Products. The U.S. Grains Council USGC.- [Электронный ресурс]. [2007] URL: http://www.grains.0rg/images/st0ries/DDGS_user_handb00k/l 1 %20-%200verview%20of%20Ethanol%20Production.REVISED .pdf [дата

o6pameHHa 26.02.2007]

105. Fannon J.E., Hauber R.J., BeMiller J.N. Surface pores of starch granules// Cereal Chemistiy.- 1992.- Vol.69, №3P.284-288

106. Gumul D., Korus J., Achremowicz B. Parameters of the extrusion process and the content of non-starch polysaccharides and the antioxidant activity of rye bran// ZYWNOSC Nauka. Technologia. Jakosc.- 2005. Vol.44, №3.- P.61- 69

107. Hashimoto S., Shogren M.D., Pomeranz Y. Cereal pentosans: Their estimation and Significance.I. Pentosans in wheat and milled wheat products// Cereal Chemistry.- 1987. Vol.64, №1.- P. 30-34

108. Holcberg I.B., Margalith P. Alcoholic fermentation by immobilized yeast at high sugar concentration// European Journal of Applied Microbiology and Biotechnology.- 1981, 13.P.133-140

109. Ingledew M.W. Improvements in Alcohol Technology Through Advancements in Fermentation Technology// Getreidetechnologie.- 2005. Heft 5, Sep.-Okt. - P.308-311

110. Jackson D.S., Gomez M.H., Waniska R.D., Rooney L.W. Effects of single-screw extrusion cooking on starch as measured by aqueous high-perfomance size-exlusion chromatography// Cereal Chemistry.- 1990. Vol.67, №6. - P.529-532

111. Jane J. Current understanding on starch granule structure// Journal of Applied Glycosience.- 2006.- Vol.53.- P.205-213

112. Janser E. Enzyme solutions to support sustainable brewing and distilling// 12th Scientific and Technical Convention.- 2009. p. 1-10

113. Janssen L.P.B.M., Moscicki L., Mitrus M. Energy aspects in food extrusion-cooking// Int. Agrophysics.- 2002. Vol.16. -P. 191-195

114. Jin Y.-L., Speers A., Paulson A.T., Stewart R.J. Effects of (3-Glucans and environmental factors on the viscosities of wort and beer// Journal of Institute of Brewing.- 2004. -Vol.il0(2).- P.104-116

115. Johnston D.B., Singh V. Use of proteases to reduce steep time and S02 requirements in a corn wet-milling process// Cereal Chemistry.- 2001.-Vol.78, №4.- P.405-411

116. Jones A.M., Ingledew_W.M. Fuel Alcohol Production: Optimization of temperature for efficient Very-High-Gravity Fermentation// Applied and Environmental Microbiology- 1994,-Vol.60, №3, p.1048-1051

117. Kelsall D.R., Lyons T.P. Grain dry milling and cooking procedures: extracting sugars in preparation for fermentation//in The Alcohol Textbook, 4TH Edition, A reference for the beverage, fuel and industrial alcohol industries.-UK, Nottingham.-Ed. Nottingham University Press.- 2003. - 448 P., P.9-22

118. Klibanov, A. M., Stabilization of enzymes against thermal inactivation//Advances in Applied Microbiology.- 1983.- vol. 29.-p. 1-28

119. Korn S.R., Harper J.M. Extrusion of corn for ethanol fermentation// Biotechnology Letters.- 1982.- Vol. 4, № 7. - P.417-422

120. Kulp K., Lorenz K. Heat-moisture treatment of starches. I. Physicochemical properties// Cereal Chemistry.- 1981, Vol.58, №1. - P. 46-48

121. Li M., Lee T.-C. Relationship of the Extrusion Temperature and the Solubility and Disulfide Bond Distribution of Wheat Proteins// Journal of Agriculture& Food Chemistry.- 1997. Vol.45.- P.2711-2717

122. Liese A., Seelbach K., Wandrey C. Industrial Biotransformations // John Wiley, New York, 2000. - 396 p.

123. Lii C.-Y., Lineback D.R. Characterisation and comparison of cereal starches// Cereal Chem. 1977. VoL.54, №1.- P. 138-149

124. Linko P. Extrusion cooking in bioconversions// In Extrusion Cooking, 2TH edition. USA. American Association of Cereal Chemists.- 1998.-472 P., P.235-246

125. Linko P., Antila J., Olkku J. Retention of amylolytic activity in HTST-extrusion cooking// Kem.Kemi.- 1978.- 5(1).- P.691

126. Linko Y.-Y. Vuorinen H., Olkku J., Linko P. The effect of HTST-

extrusion on retention of cereal a-amylase activity and on enzymatic hydrolysis of barley starch// in Food Process Engineering. Vol.2, Enzyme Engineering in Food Processing. London, Elsevier Applied Science Publishing.-1980.- P.210-223

127. Lue S., Hsieh F., Huff H.E. Extrusion cooking of corn meal and sugar beet fiber: Effects on expansion properties, starch gelatinization, and dietary fiber content// Cereal Chemistry.-1991, Vol.68, №3.- P. 227-234

12-8. Madson P.W., Moncgaux D.A. Fuel Alcohol Production//in The Alcohol Textbook, 3TH Edition, A reference for the beverage, fuel and industrial alcohol industries.- UK, Nottingham.-Ed. Nottingham University Press. - 1999. - P.257-268

129. McDougall, D J., I.M. Morrison, D. Stewart & J.R. Hillman Plant cell wall as dietary fibre: Range, structure, processing and function// Journal of the Science of Food and Agriculture.- 1996. Vol. 70.- P.133-150

130. Mercier C., Feillet P. Modification of carbohydrate components by extrusion-cooking of cereal products// Cereal Chemistry.-1975, Vol.52, №3.- P. 283-297

131. Mitrus M. Changes of specific mechanical energy during extrusion cooking of thermoplastic starch// TEKA Kom. Mot. Energ. Roln. 2005. №5.- P. 152-157

132. Moraru C.I., Kokini J.L. Nucleation and expansion during extrusion and microwave heating of cereal foods// Comprehensive reviews in food science and food safety. 2003. Vol.2.-120-138

133. Moscicki L. Effect of screw configuration on quality and SME value of corn extrudates// Teka Komisji Motoryzacji i Energetyki Rolnictwa. 2003, №3. P. 182-185

13*4. Nabetani H., Nakajima M., Watanabe A., Ikeda S.-I., Nakao S.-I., Kimura S. Development of a new type of membrane osmometer// Journal of chemical engineering of Japan. 1992. Vol.25, №3. P.269-274

135. Narbutaite V., Makaravicius T., Juodeikiene G., Basinskiene L. The effect of extrusion conditions and cereal types on the functional properties of extrudates as fermentation media// FOODBALT. 2008. P.60-63

136. Nichols N.N., Bothast R.J. Production of ethanol from grain// In Genetic Improvement of Bioenergy Crops. - Springer New York.- 2008.- 449 P. -P.75-89

137. Nierle W., El-Baya A., Seiler K., Fretzdorff B., Wolff J. Veränderungen der Getreideinhaltstoffe während der Extrusion mit einem Doppelschneckenextruder// Getreide Mehl Brot.- 1980.- Vol.34.- P.73-78

138. Oates C.G. Towards an understanding of starch granule structure and hydrolysis// Trends in Food Science & Technology.- 1997. №8,- P.375-382

139. Obuchowski W., Chalcarz A., Paschke H. The effect of raw material composition on a soluble substances content as well as the direction and extend of changes in saccharides during extrusion process// EJPAU. 2007. Vol.l0,№l

140. Owusu-Ansah J., Van de Voort F.R., Stanley D.W. Physicochemical changes in cornstarch as a function of extrusion variables// Cereal Chemistry 1983. Vol.60, №4. P. 319-324

141. Reddy N.S., Nimmagadda A., Sambasiva Rao K.R.S. An overview of the microbial a-amylase family// African Journal of Biotechnology.- 2003.-Vol.2(12).- p.645-648

14-2. Rendleman C.M., Sftapouri H. New Technologies in Ethanol Production// Agricultural Economic Report №842. Office of Energy Policy and New Uses, USDA. 2007.- 33 Pgs.

143. Rush to ethanol: Not all biofiiels are created equal. Analysis and Recommendations for U.S. Biofuels Policy// Food & Water Watch and Network for New Energy Choices.- Institute for Energy and the Environment at Vermont Law School. - 2007.-80 p.

144. Sajilata M.G. , Singhai R.S., Kulkarni P.R. Resistant Starch—A Review// Comprehensive reviews in food science and food safety.-2006.- Vol. 5,

p. 1-17

145. Song Ping The Development of Alcohol/ethanol Industry and Market in China// World Tapioca Conference. Thailand.-2009. - 11 P.

146. Souzae R. C. R., Andrade C. T. Investigado dos Processos de Gelatiniza9áo e Extrusao de Amido de Milho//Polímeros.- 2000. Vol.10, №.1

14*7. Surówka K., Zmudzinski D. Functional properties modification of extruded soy protein concentrate using neutrase// Chech Journal of Food Science. 2004. Vol.22, №5.- P. 163-174

148. Tester R.F., Morrison W.R. Swelling and Gelatinization of Cereal Starches. I. Effects of Amylopectin, Amylose, and Lipids// Cereal Chemistry. -1990,- Vol.67, №6.- P.551-557

149. Thomas K.C., Ingledew W.M. Fuel Alcohol Production: Effects of free amino nitrogen on fermentation of Very-High-Gravity Wheat Mashes// Applied and Environmental Microbiology.- 1990.- Vol.56, №7, p.2046-2050

15.0. Thomas K.C., Hynes- S.H., Ingledew W.M. Effect of particulate materials and osmoprotectants on Very-High-Gravity Ethanolic Fermentation by Saccharomices cerevisiae //Applied and Environmental Microbiology. 1994. Vol.60, №5.- P. 1519-1524

151. Thomas K.C., Hynes S.H., Jones A.M., Ingledew W.M. Production of fuel alcohol from wheat by VHG technology: effect of sugar concentration and fermentation temperature// Applied Biochemistry and Biotechnology.- 1993. Vol.43.-P.211-226

152. Van den Einde R.M., Akkerman C., Van der Goot A.J., Boom R.M. Molecular breakdown of corn starch by thermal and mechanical effects // Carbohydrate Polymers. - 2004. Vol.56, №4.- P.415-422

153. Van den Einde R.M., Bolsius A., Van Soest J.J.G., Janssen L.P.B.M., Van der Goot A.J., Boom R.M. The effect of thermomechanical treatment on starch breakdown and the consequences for process design// Carbohydrate Polymers. - 2004, Vol.55. - P.57-63

154. Vidal B.C., Rausch K.D., Tumbleson M.E., Singh V. Protease treatment to improve ethanol fermentation in modified dry grind corn processes// Cereal Chemistry.- 2009.- Vol.86, №3.-P.323-328

155. Wang P., Johnston D.B., Rausch K.D., Schmidt S.J., Tumbleson M.E., Singh V. Effects of protease and urea on a granular starch hydrolyzing process for corn ethanol production// Cereal Chemistry. 2009. Vol.86, №3.- P.319-322

156. Wang S., Ingledew W.M., Thomas K.C., Sosulski K., Sosulski F.W. Optimization of fermention temperature and mash specific gravity for fuel

alcohol production// Cereal Chemistry.-1999.-Vol.76(l).-p.82-86 *

157. Wang W.-M., Klopfenstein C.F., Ponte J.G. Effects of twin-screw extrusion on the physical properties of dietary fiber and other components of whole wheat and wheat bran on the baking quality of the wheat bran// Cereal Chem. 1993. Vol.70, №6.- P. 707-711

158. Wang W.-M., Klopfenstein C.F. Effect of twin-screw extrusion on the nutritional quality of wheat, barley, and oats// Cereal Chemistry. 1993. Vol.70, №6.-P. 712-71

159. Wen L.-F., Rodis P., Wasserman B.P. Starch fragmentation and protein insolubilisation during twin-screw extrusion of corn meal// Cereal Chemistry.- 1990. Vol.67, №3. P.268^275

160. Wood P.G., Weisz J., Blackwell B.A. Structural studies of (l-»3), (1—>4)-|3-D-glucans by C13-nuclear magnetic resonance spectroscopy and by rapid analisys of cellulose-like regions using high-perfomance anion-exchange chromatography of oligosaccharides released by lichenase// Cereal Chemistry. -1994. Vol.71. P.301-307

161. Woodward, J.R., Fincher G.B., Stone B.A. Water soluble (1^3), (1—>4)-|3-D-glucans from barley (Hordeum vulgare) endosperm. II Fine structure// Carbohydrate Polymers. 1983. Vol. 3, P.207-225