Крахмал-патока - Главная Производство пищевой глюкозы Особенности ферментативного осахаривання крахмалсодержащего сырья

Особенности ферментативного осахаривання крахмалсодержащего сырья

Глюкоза - Производство пищевой глюкозы

Ферментативное осахаривание крахмалсодержащего сырья имеет ряд особенностей. До настоящего времени при производстве пищевой глюкозы независимо от способа 1идр0лиза (кислотного, кислотно-ферментативного или ферментативного) использовали чистый крахмал. Использование крахмалсодержащего сырья стало возможным при проведении гидролиза в присутствии только биологических катализаторов (амилолитических), не требующих высокой температуры и давления. Ведение осахаривания непосредственно крахмалсодержащего сырья исключает проведение трудоемкой операции по извлечению из него крахмала. При кислотном гидролизе крахмала даже примеси усиливают течение нежелательных побочных реакций - разложения и реверсии глюкозы, образования красящих веществ.

 

Следует отметить, однако, что крахмал содержащее сырье имеет сложный состав, а амилолитические ферментные препараты не свободны от примеси протеаз, липаз и трансглюкозидаз. Кроме того, ферментативная система самого зерна обладает амилолитической и протеолитической активностью Такое распространенное крахмал содержащее зерно, как кукурузное, состоит из оболочки, зародыша и эндосперма. Основная масса крахмала сосредоточена в эндосперме, в клетках которого крахмальные зерна прочно удерживаются белковой прослойкой. Под действием ферментов нерастворимые белки во время гидролиза превращаются в растворимые и с трудом удаляются из гидролизатов. Часть растворимых азотистых веществ образует с сахарами темноокрашенные соединения, что также осложняет очистку гидролизатов и удорожает производство.

В свою очередь жир, содержащийся в крахмалсодержащем сырье, под действием ферментов переходит в раствор и затрудняет фильтрацию ферментных гидролизатов, забивая поры фильтрующего материала.  Кроме того, жир оказывает ингибирующее действие на амилолитические ферменты.

Для подавления протеолитической активности необходимо повышение температуры среды, что отрицательно сказывается на активности а-амилазы. Поэтому для повышения ее термостабильности обычно добавляют ионы кальция. В присутствии жира рН раствора быстро снижается и активность фермента продолжает падать, несмотря на присутствие ионов кальция. Было показано, что в растворе образуются кальциевые соли жирных кислот, которые снижают рН раствора. Для предотвращения этого вводят гидроокись кальция, которая останавливает падение рН и поддерживает его значение в оптимальных для действий а-амилазы пределах (6,2-6,5).

Наиболее экономичным при производстве глюкозы является использование кукурузной крупки. Для получения крупки кукурузное зерно очищают от сорной примеси, увлажняют, подвергают помолу и освобождают от зародыша. Эндосперм измельчают и отделяют от оболочки и грубых частиц. Крупку измельчают и просеивают, поскольку в переработку должна поступать крупка определенного гранулометрического состава. Максимальный размер частиц 1 мм. По составу кукурузная крупка характеризуется следующими данными: влага 11,0-12,0%, протеин - 9.0-9,5 жир 0,8-1,3, крахмал 81,0-83.0, зола - 0.4-0.5, пентозаны и другие вещества 6,2-7,4%.

Кукурузную крупку взвешивают и в реакторе-смесителе приготовляют водную суспензию, содержащую 30% сухих веществ. Для инактивации протеолитических ферментов и подавления жизнедеятельности молочнокислых бактерий суспензию подогревают до температуры 60-65° С (не выше температуры клейстеризации крахмала).

Для обеспечения оптимального действия бактериальной а-амилазы раствором кальцинированной соды доводят рН суспензии до 6,2-6,7 и добавляют в качестве стабилизатора 0,05 г СаС1г на 1 л суспензии.

На первой стадии разжижения в эту смесь вводят раствор а-амилазы в количестве 3,5 л на 1 т крупки и выдерживают при постоянной температуре 1о мин до содержания редуцирующих веществ 3-4 %.

На второй стадии разжижения продукт находится при постоянной температуре около 95° С в течение 2,5-3 ч. Температуру продукта снижают до 70-80° С, рН доводят до 4.8-5.0 и фильтруют с наполнителем.

Профильтрованный продукт, содержащий 28-30% редуцирующих веществ, охлаждают до температуры 60е С и осахаривают амилоглюкозидазой в течение 72 ч. Жидкий сироп фильтруют, деминерализуют ионообменными смолами, обесцвечивают активные углем, фильтруют и выпаривают до содержания 75% сухих веществ. Затем глюкозный сироп доброкачественностью 97-98% (95-96% глюкозы) направляют на станцию получения гранулированной глюкозы методом сушки кристаллов в распылительной сушилке. При получении кристаллической гидратной глюкозы методом охлаждения в кристаллизаторе с последующим отделением кристаллов в центрифуге, сушкой и просеиванием межкристальный раствор возвращают на стадию очистки сиропов и только 15-20% этого раствора (гидрола), отличающегося высоким качеством, выводят из производства.