แม้แต่ผู้เริ่มต้นก็ยังเข้าใจว่าจำเป็นต้องมีคาร์โบไฮเดรตในการรับแอลกอฮอล์ที่บ้าน เป็นการดีที่น้ำตาลง่าย ๆ : น้ำตาลซูโครสกลูโคสหรือฟรุกโตส ในธัญพืชคาร์โบไฮเดรตมีอยู่ในปริมาณที่เพียงพอ แต่อยู่ในรูปของแป้ง โมเลกุลของแป้งแต่ละชนิดจะประกอบด้วยชิ้นส่วนของกลูโคส เมื่อนำเมล็ดพืชมาเป็นวัตถุดิบก่อนที่จะเตรียมส่วนผสมแป้งจะถูกทำให้เป็นรูปเป็นร่างอยู่ในนั้น: มันถูกแบ่งออกเป็นโมเลกุลของกลูโคสเท่านั้นจึงจะสามารถทำการหมักได้ การย่อยแป้งในธัญพืชสามารถทำได้โดยการงอกส่วนหนึ่งของเมล็ดเพื่อผลิตมอลต์ เมื่อทำการงอกเอนไซม์จะเกิดขึ้นซึ่งจะย่อยสลายแป้งให้เป็นน้ำตาลอย่างง่าย
การใช้ธัญพืช (มอลต์) สำหรับการจัดทำเครื่องบดจะช่วยทำให้เครื่องดื่มสุดท้ายสมบูรณ์ยิ่งขึ้น แสงจันทร์เม็ดละเอียดนุ่มกว่าน้ำตาลปรกติ
มอลต์สามารถถูกแทนที่ด้วยเอนไซม์ - Amilosubtilin และ Glukavamorin บทบาทแรกคือการสลายโมเลกุลของแป้งเป็นชิ้นเล็ก ๆ และสิ่งที่สองคือการประมวลผลของชิ้นส่วนเหล่านี้ให้กลายเป็นน้ำตาลอย่างง่าย
สูตรสำหรับการบดเย็นบนเอนไซม์นั้นง่ายกว่าเทคโนโลยีมอลต์และมีราคาถูกกว่ามาก
มีความจำเป็นต้องเตรียม:
ถังหมักจะต้องมีขนาดใหญ่ให้ฟองที่เป็นไปได้ อย่างน้อยหนึ่งในสามควรจะว่างเปล่า
Mash ทำอาหาร:
เอ็นไซม์กระตุ้นให้เกิดการหมักอย่างรวดเร็วหลังจากผ่านไป 1-2 ชั่วโมงฟองก็จะสังเกตเห็นได้ ระยะเวลาทั้งหมดของการหมักขึ้นอยู่กับวัตถุดิบที่เลือก มันมีตั้งแต่ 1 ถึง 3 สัปดาห์ เมื่อใช้สูตรสำหรับบดกับเอ็นไซม์ที่บ้านเป็นสิ่งสำคัญในการติดตามความพร้อมของเวลาในการบดเพื่อไม่ให้มีรสเปรี้ยว หากฟิล์มบาง ๆ ปรากฎบนโม้ให้มองเห็นด้วยตาเปล่า - มันเป็นเรื่องเร่งด่วนที่จะเริ่มการกลั่น บดส่วนผสมที่ดีที่สุดสองครั้ง
ก่อนที่จะกลั่นจะแนะนำให้เบาบด สิ่งนี้สามารถทำได้โดยใช้เบนโทไนท์หรือเพียงแค่ตั้งไว้เป็นเวลาหนึ่งวันในที่เย็น
คุณสามารถดำเนินการ Saccharification อย่างอิสระกับมอลต์ นี่คือกระบวนการแยกมันฝรั่งธัญพืชหรือแป้งและวัตถุดิบอื่น ๆ ที่มีแป้งอยู่ภายใต้การกระทำของเอนไซม์ธรรมชาติ บางครั้งใช้ส่วนผสมเทียมซึ่งต้องใช้ความพยายามน้อย การเลือกวิธีการ saccharification แบบใดจะตัดสินใจเป็นรายบุคคลในแต่ละกรณี
Saccharification เย็นหรือร้อนเป็นสิ่งจำเป็นที่จะทำให้เครื่องดื่มแอลกอฮอล์ ยีสต์เพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอ น้ำตาลเป็นสิ่งสำคัญ มันถูกพบในธัญพืชในรูปแบบของแป้ง นี่คือ polysaccharide ซึ่งประกอบด้วยซูโครสฟรุกโตสและกลูโคส เนื่องจากจำเป็นต้องใช้โมโนแซคคาไรด์เพียงอย่างเดียวในการเลี้ยงยีสต์จึงควรแบ่งโซ่แป้งออกเป็นโมเลกุลก่อนวาง หากยังไม่เสร็จการหมักจะไม่ทำงาน
บรากาเกี่ยวกับเอนไซม์ที่มีต้นกำเนิดจากธรรมชาตินั้นมีประสิทธิภาพสูง และถ้าใช้เอนไซม์สังเคราะห์ก็จะใช้การหมักแบบเย็น
สำหรับ Saccharification ร้อนใช้น้ำ 4-5 ลิตรต่อแป้ง 1 กิโลกรัมธัญพืชหรือวัตถุดิบอื่น ๆ มอลต์จะต้องถูกบดและเติมในอัตรา 150 กรัมต่อวัตถุดิบ 1 กิโลกรัม
เพื่อดำเนินการ Saccharification ในทางเย็นน้ำ 1 ลิตรต่อ 1 กิโลกรัมของวัตถุดิบ จำเป็นต้องใช้เอนไซม์ในปริมาณ 5 กรัมต่อวัตถุดิบ 1 กิโลกรัม ยีสต์จะต้องใช้แบบกด 25 กรัมหรือแห้ง 5 กรัมต่อวัตถุดิบ 1 กิโลกรัมโดยไม่คำนึงว่าจะต้องทำการย่อยแป้งแป้งหรือธัญพืชใด ๆ
สูตรอาหารบางอย่างแนะนำให้เพิ่มส่วนผสมอื่น ๆ ลงในคลุกเคล้า:
saccharification เย็นโดยเอนไซม์จะไม่ทำกับมอลต์ ส่วนผสมจากธรรมชาติจะถูกแทนที่ด้วย analogues สังเคราะห์ Glucavamorin แปรรูปแป้งให้เป็นน้ำตาลและ amylosubtilin ให้การสลายตัวของโมเลกุลบางส่วน
เทคโนโลยีมีราคาไม่แพงง่ายกว่าเมื่อเทียบกับการปรุงมอลต์และผลที่ได้ไม่แตกต่างกันมาก เอ็นไซม์ที่มีน้ำจะถูกเติมลงในวัตถุดิบในเวลาที่ทำการผลิต แป้งจะถูกเปลี่ยนเป็นน้ำตาลในเวลาเดียวกันเมื่อกระบวนการหมักเกิดขึ้น
เอ็นไซม์เกรนผสม - แซคคาไรซิชั่นเย็น - เป็นวิธีการแก้ปัญหาสำหรับผู้ที่เพิ่งเริ่มทำแอลกอฮอล์ที่บ้านซึ่งไม่มีอุปกรณ์พิเศษ
การแปรรูปเย็นไม่ต้องการอุณหภูมิสูงและหยุดชั่วคราว ในเวลาเดียวกันบดละเอียดจะง่ายและเร็วขึ้น
ข้อเสียของเทคโนโลยีรวมถึง:
การแปรรูปเย็นเกิดขึ้นตามเทคโนโลยีดังต่อไปนี้:
saccharification ร้อนเป็นวิธีดั้งเดิม ถั่วงอกในสภาพชื้นซึ่งเริ่มกระบวนการเปิดใช้งานเอนไซม์ที่จำเป็นสำหรับการแปรรูปแป้ง เมล็ดที่งอกออกมาสู่สภาวะที่เหมาะสมเรียกว่ามอลต์ มันมี 2 พันธุ์: แสงและสีเขียว
มอลต์สีเขียวใช้สำหรับ saccharification ของวัตถุดิบเมื่อมีการงอก 3 ซม. ผลิตภัณฑ์นี้ถูกเก็บไว้ไม่เกิน 3 วัน ถ้าคุณทำให้ซีเรียลที่งอกแห้งแล้วมันจะมอลต์อ่อน มันถูกเก็บไว้นานกว่า มอลต์ทั้งสองชนิดค่อนข้างมีประสิทธิภาพ
ข้อเสียของเทคโนโลยี:
saccharification ร้อนโดยมอลต์จะดำเนินการตามเทคโนโลยีต่อไปนี้:
หากคุณไม่ปฏิบัติตามอุณหภูมิที่ต้องการการล้างบาปจะไม่ทำงานหรือไม่เพียงพอ การให้ความร้อนเพิ่มเติมจะไม่ให้ผลตามที่ต้องการเนื่องจากเอนไซม์หยุดทำงาน
กระบวนการหมักด้วยมอลต์เป็นเพียงขั้นตอนเดียวในการรับแอลกอฮอล์ที่บ้าน เมื่อใช้ส่วนผสมจากธรรมชาติและการใช้ความร้อนสูงจะมีความเสี่ยงของปัญหาที่ไม่จำเป็น แต่ถ้าคุณเลือกส่วนผสมที่ถูกต้องให้สังเกตระบอบอุณหภูมิและใช้เวลาในการกลั่นเครื่องดื่มแอลกอฮอล์ผลลัพธ์จะยอดเยี่ยม
การผลิตเอทานอล
ตลาดเอทานอลทั่วโลกอยู่ที่ประมาณ 4 พันล้านผลิตภัณฑ์ต่อปี ผู้นำในการผลิตเอทานอลคือสหรัฐอเมริกาบราซิลจีน ในสหรัฐอเมริกามี 97 โรงงานสำหรับการผลิตเอทานอลจากข้าวโพด (อีก 35 แห่งกำลังอยู่ระหว่างการก่อสร้าง) กำลังการผลิตรวม 1.5 พันล้านลิตรต่อปี
พื้นที่หลักของการใช้เอทานอลในการปฏิบัติโลก:
- 60% - สารเติมแต่งให้กับเชื้อเพลิงยานยนต์
- 25% - อุตสาหกรรมเคมี
- 15% - อุตสาหกรรมอาหาร (ส่วนแบ่งลดลง)
เชื้อเพลิงยานยนต์ที่ใช้เอทานอลประกอบด้วยเอทานอล 10% (E-10 เชื้อเพลิง) หรือ 85% เอทานอล (E 85) ด้วยราคาน้ำมันอยู่ที่ 60-70 เหรียญสหรัฐต่อบาร์เรลไบโอเอทานอลกลายเป็นเชื้อเพลิงที่สามารถแข่งขันได้ การแนะนำเอทานอลในน้ำมันเบนซินช่วยให้คุณละทิ้งการเติม tetraethyl นำไปสู่การเป็นเชื้อเพลิงส่งผลให้ลดความเป็นพิษของก๊าซไอเสียและการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิง
ในสหรัฐอเมริกาการวิจัยขนาดใหญ่กำลังดำเนินการเกี่ยวกับการผลิตเอทานอลจากวัสดุพืชทดแทน (จากต้นข้าวโพดต้นกก ฯลฯ )
ภายใต้สภาวะอุตสาหกรรมเอทานอลได้มาจากการให้ความชุ่มชื้นของเอทิลีนต่อตัวเร่งปฏิกิริยา (H 3 PO 4 บนซิลิกาเจล) จากการย่อยสลายของวัสดุพืช (ไม้ต้นข้าวโพดอ้อย) และจากวัตถุดิบที่มีแป้ง (ข้าวสาลี, ไรย์, triticale, มันฝรั่ง) ซีรัมเยรูซาเล็มอาติโช๊ค ผลผลิตเฉลี่ยของเอทิลแอลกอฮอล์ 95.5% จากวัตถุดิบประเภทต่าง ๆ 1 ตันแสดงอยู่ในตารางที่ 2.1
ตารางที่ 2.1
ผลผลิตเอทานอลจากวัตถุดิบหลายประเภท
ท้ายตาราง 2.1
ที่โรงกลั่นของสาธารณรัฐเบลารุส (มีโรงกลั่นประมาณ 70 แห่งซึ่งมีกำลังการผลิตรวมกว่า 9 ล้านเรือนต่อปี) วัตถุดิบที่มีแป้งใช้สำหรับการผลิตเอทานอลส่วนใหญ่เป็นธัญพืช เนื้อหาของแป้งในธัญพืชประเภทต่าง ๆ คือ (เป็น%): ข้าวสาลี - 48–57; ไรย์ - 46–53; ข้าวบาร์เลย์ - 43–55; ข้าวโอ๊ต - 34–40; ลูกเดือย - 42-60; ข้าวโพด - 61–70 ธัญพืชประกอบด้วย (โดยเฉลี่ย) ~ 3% น้ำตาล เส้นใย ~ 6%; pentosans และสารเพคติน ~ 9%; สารไนโตรเจน (โปรตีน) ~ 11%, ไขมัน ~ 3%
ผู้ผลิตเอทานอล
ในการสังเคราะห์ทางจุลชีววิทยาผู้ผลิตเอทานอลแบบคลาสสิกคือยีสต์ - แซคคาโนไมเคอเซทและ schizosaccharomycetes ส่วนใหญ่มักจะใช้ยีสต์ Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces vini, Schizosaccharomyces pombe.
Saccharomycetes มีเซลล์รูปทรงกลมที่มีขนาด 10-15 ไมครอนคูณด้วยการงอก Schizosaccharomycetes มีเซลล์รูปแท่งขนาดใหญ่ที่มีเส้นผ่าศูนย์กลาง 4-5 ไมครอนและความยาว 18-20 ไมครอนคูณด้วยการหาร ทั้งน้ำตาลกลูโคสและยีสต์หมักอื่น ๆ แมนโนสฟรุคโตสซูโครสมอลโตสดีหมักกาแลคโตสหนักขึ้นและไม่หมักน้ำตาล Pentose (ไซโลสอาราบิโนส)
ผลผลิตทางทฤษฎีของเอทานอลจากกลูโคสหมัก 100 กิโลกรัมคือ 51.14 กก. หรือ 64.80 ลิตร (ผลิต CO 2 48.86 กิโลกรัม) ในทางปฏิบัติอัตราผลตอบแทนของแอลกอฮอล์อยู่ที่ 82-92% ของทางทฤษฎีเนื่องจากการบริโภคส่วนหนึ่งของสารตั้งต้นสำหรับการทำสำเนาและการเจริญเติบโตของยีสต์และการก่อตัวของผลิตภัณฑ์
การสังเคราะห์เอทานอลในเซลล์ยีสต์ดำเนินการตามรูปแบบต่อไปนี้:
ผลพลอยได้จากการหมักแอลกอฮอล์คือกลีเซอรีนแอลกอฮอล์ที่สูงขึ้น (fusel) กรดอินทรีย์ (อะซิติก pyruvic แลคติคซัคซินิก) อัลดีไฮด์ ในระหว่างการหมักแอลกอฮอล์จะมีการใช้น้ำตาล (กลูโคส) ในการก่อตัวของสารต่าง ๆ ในจำนวนต่อไปนี้: เอทานอล - 46-47%, คาร์บอนไดออกไซด์ - 44-46%, ชีวมวลยีสต์ - 1.8-4.0%, กลีเซอรอล - 3-4%, แอลกอฮอล์ที่สูงขึ้น - 0.3-0.7%, กรดอินทรีย์ - 0.2-1.0%, อัลดีไฮด์ - 0.1-0.2% เมื่อยีสต์กลับสู่การหมักหลายครั้งการบริโภคน้ำตาลเพื่อสร้างมวลชีวภาพจะลดลงและความเข้มข้นของการหมักจะเพิ่มขึ้นเล็กน้อย
การก่อตัวของกลีเซอรอลในระหว่างการหมักแอลกอฮอล์อธิบายโดยข้อเท็จจริงที่ว่าในช่วงระยะเวลาการปฐมนิเทศ (ก่อนการก่อตัวของอะซิติกอัลดีไฮด์) ระหว่างโมเลกุลสองของฟอสโฟกลีเซอรอลลดีไฮด์ภายใต้การกระทำของเอนไซม์ ในกรณีนี้โมเลกุลหนึ่งของอัลดีไฮด์ฟอสโฟกริสเตียริกได้รับการฟื้นฟูสร้างฟอสโฟกลีเซอรอลและอีกอันจะถูกออกซิไดซ์ไปยังกรด 3 Phosphoglycerol ไม่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาต่อไปและหลังจากการกำจัดกรดฟอสฟอริกเป็นผลพลอยได้จากการหมักแอลกอฮอล์ กรด 3-phosphoglyceric ผ่านการเปลี่ยนแปลงผ่านเส้นทาง EMF เพื่อสร้างอะซิติกอัลดีไฮด์ หลังจากการปรากฏตัวของอะซิติกอัลดีไฮด์ระยะเวลาการหมักเริ่มคงที่ซึ่งการเกิดออกซิเดชันของฟอสโฟกลีเซอรีนอัลดีไฮด์ต่อกรดฟอสโฟกลีเซอรีนนั้นมีความซับซ้อนมากขึ้นด้วยการเติมฟอสเฟตอนินทรีย์ ในเรื่องนี้พร้อมกับเอทานอลกลีเซอรอลในปริมาณหนึ่งจะเกิดขึ้นในระหว่างการหมักเสมอ
เมื่ออะซิติกอัลดีไฮด์ถูกผูกไว้กับ bisulfite กระบวนการหมักจะถูกนำไปสู่การสร้างกลีเซอรอล:
C 6 H 12 O 6 ® CH 3 CHO + CO 2 + CH 2 OH-CHOH-CH 2 OH
ในสื่ออัลคาไลน์โมเลกุลของอะซิติกอัลดีไฮด์จะเข้าสู่ปฏิกิริยารีดอกซ์ด้วยโมเลกุลที่สองซึ่งสร้างเอธานอลและกรดอะซิติก ในขณะเดียวกันกลีเซอรอลก็สะสมอยู่ โดยรวมแล้วกระบวนการแสดงด้วยสมการต่อไปนี้:
2C 6 H 12 O 6 + H 2 O ®® 2CH 2 OH-CHOH-CH 2 OH + C 2 H 5 OH + CH 3 COOH + 2CO 2
เทคนิคเหล่านี้ใช้สำหรับการผลิตกลีเซอรีนในอุตสาหกรรม
แอลกอฮอล์ที่สูงขึ้นจะเกิดจากกรดอะมิโน (ในระดับที่น้อยกว่าจากกรด keto) ที่มีอยู่ในสื่อการหมักอันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาต่อเนื่องของการปนเปื้อนของกรดอะมิโน, decarboxylation ของกรด keto ที่เกิดขึ้นและลดอัลดีไฮด์
ของแอลกอฮอล์ที่สูงขึ้นในคลุกเคล้านั้นมี: โพรพิล (เกิดจาก ธ รีโอนีน), isobutyl (จากวาลลีน), เอมิล (จากไอโซลิวซีน) และ isoamyl (จาก leucine)
|
ขณะนี้การค้นหาอย่างเข้มข้นกำลังดำเนินการสำหรับจุลินทรีย์ที่ไม่ใช่แบบดั้งเดิมที่ผลิตเอทานอลที่สามารถหมักสารตั้งต้นที่หลากหลายซึ่งมีผลผลิตเอทานอลสูงมีความต้านทานต่อเอทานอลและอุณหภูมิสูง แบคทีเรียสังเคราะห์เอทานอลเป็นที่สนใจ ตัวอย่างเช่นแบคทีเรีย Zymomonas mobilis แตกต่างจากยีสต์ในการเผาผลาญอย่างเข้มข้น: พวกเขามีอัตราการแปลงกลูโคสเป็นเอทานอลสูงโดยเฉพาะให้ผลผลิตเอทานอลที่สูงขึ้น (มากถึง 95% ของทฤษฎีที่เป็นไปได้) ทนแอลกอฮอล์ได้มากขึ้น แต่แบคทีเรียเหล่านี้มีความไวต่อการปรากฏตัวของสารยับยั้ง (เฟอร์ฟูรัลฟีนอล) ในสารอาหารและต้องการกระบวนการหมักที่ต้องดำเนินการภายใต้สภาวะปลอดเชื้อ
แบคทีเรียทนความร้อน Clostridium thermocellum (อุณหภูมิการเจริญเติบโตที่เหมาะสม 68 ° C) พวกเขาสามารถเปลี่ยนเซลลูโลสของวัสดุพืชเป็นเอทานอลได้โดยตรง แต่ในเวลาเดียวกันวัตถุดิบจะต้องถูกปลดปล่อยจากลิกนิน ยังไม่สามารถบรรลุปริมาณแอลกอฮอล์ที่สูงในการแปลงวัสดุพืชโดยตรง
ยีสต์สายพันธุ์ที่มีความสามารถในการหมักน้ำตาล pentose ( Pachysolen tannophilus, Pichia stipitis, Candida shehata) ผลผลิตของเอทานอลในระหว่างการหมักไซโลส 100 กิโลกรัมจะสูงถึง 35-47 ลิตร
ในทางปฏิบัติในประเทศการผลิตเอทานอลจากวัตถุดิบที่มีแป้งเป็นองค์ประกอบโดยใช้ยีสต์ Saccharomyces cerevisiaeมีอุณหภูมิการหมักที่เหมาะสม 29–30 องศาเซลเซียส
การหมักแป้งเอนไซม์
ผู้ผลิตเอทานอลแบบดั้งเดิมไม่สามารถทำลายโพลีแซคคาไรด์ได้ดังนั้นเมื่อได้รับสาโทจะต้องย่อยวัตถุดิบที่มีแป้งเป็นส่วนประกอบ แป้งของพืชส่วนใหญ่มีอะมิโลส 20-25% และอะมิโลเปคติน 80-75% ในเซลล์พืชแป้งอยู่ในรูปแบบของเมล็ด (เม็ด) ขนาดที่มีตั้งแต่ 1 ถึง 120 ไมครอน (แป้งมันฝรั่งมีเม็ดขนาด 40-50 ไมครอนเม็ดของเม็ดแป้ง - 10-15 ไมครอน) แป้งอะไมโลสและอะไมโลเพคตินไม่ละลายในน้ำเย็นแอลกอฮอล์และอีเธอร์ อะไมโลสละลายได้ง่ายในน้ำอุ่นอะไมโลเพคติน - เมื่อถูกความร้อนภายใต้ความกดดัน โครงสร้างตาข่ายของโมเลกุลอะไมโลเพคตินทำให้เม็ดแป้งพองตัวโดยไม่ละลาย (พันธะรองถูกทำให้อ่อนลงด้วยความชุ่มชื้น) ที่อุณหภูมิหนึ่งแกรนูลคลายออกพันธะระหว่างองค์ประกอบโครงสร้างแต่ละอันจะแตกสลายความสมบูรณ์ของแกรนูลถูกละเมิด ในกรณีนี้ความหนืดของสารละลายจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก - เกิดเจลาติไนซ์จากแป้ง การวางนั้นมีลักษณะโดยการจัดเรียงแบบสุ่มของโมเลกุลการสูญเสียของโครงสร้างผลึก ที่อุณหภูมิ 120-130 ° C วางเป็นมือถือได้อย่างง่ายดาย การละลายอะไมโลเพคตินที่สมบูรณ์ที่สุดเกิดขึ้นในแป้งข้าวสาลีที่ 136–141 ° C และในแป้งมันฝรั่งที่อุณหภูมิ 132 องศาเซลเซียส
แป้งที่ละลายในระหว่างการปรุงอาหารของเมล็ดข้าวหรือมันฝรั่งนั้นถูกไฮโดรไลซ์ (saccharified) โดยเอนไซม์อะไมเลลิติกของมอลต์ข้าวหรือวัฒนธรรมของจุลินทรีย์ส่วนใหญ่เชื้อราและแบคทีเรียที่มีเส้นใย วัสดุจากพืชนั้นเอนไซม์อะไมโลไลติกที่มีความอุดมสมบูรณ์มากที่สุดคือซีเรียลธัญพืชที่เรียกว่ามอลต์ ปัจจุบันในอุตสาหกรรมเครื่องดื่มแอลกอฮอล์การเตรียมเอนไซม์ขึ้นอยู่กับวัฒนธรรมของราเห็ดรา (หรือแบคทีเรียของพืชสกุล บาซิลลัส) ซึ่งมีข้อดีหลายประการมากกว่ามอลต์ การเพาะเลี้ยงเชื้อรา mycelial นั้นปลูกบนรำข้าวสาลีหรือแป้งข้าวโพดในขณะที่ธัญพืชที่มีเงื่อนไขจะต้องผลิตมอลต์ จุลินทรีย์จากภายนอกจะถูกนำเข้าสู่สาโทด้วยมอลต์ในปริมาณมากซึ่งส่งผลเสียต่อผลผลิตเอทานอล การเพาะเห็ดที่อยู่ลึกภายใต้สภาวะที่ปราศจากเชื้อพวกมันไม่ได้ปนเปื้อนด้วยจุลินทรีย์ภายนอก การเพาะเลี้ยงเชื้อที่ผิวของเชื้อรานั้นเร็วกว่า (1.5-2.0 วัน) มากกว่าการงอกของเมล็ดข้าว (9-10 วัน) เห็ดก่อให้เกิดเอ็นไซม์ที่ซับซ้อนซึ่งย่อยสลายแป้งได้ลึกและยังย่อยเฮมิเซลลูโลสเป็นโมโนแซคคาไรด์ซึ่งช่วยเพิ่มผลผลิตเอทานอลจากวัตถุดิบ
ในกระบวนการย่อยแป้งที่มีส่วนผสมของแป้งจะมีเอนไซม์หลายชนิดเข้ามาเกี่ยวข้อง สิ่งที่สำคัญที่สุดในอุตสาหกรรมคืออะไมเลส α-และβ-amylases กระตุ้นให้เกิดการแตกของพันธะเพียงα-1,4-glucosidic ภายใต้อิทธิพลของα-amylases พันธะจะแตกสลายแบบสุ่ม แต่ส่วนใหญ่อยู่ในโซ่ เป็นผลให้ส่วนใหญ่เกิดขึ้น dextrins มอลโตสและ oligosaccharides จำนวนเล็กน้อย ขึ้นอยู่กับลักษณะของการกระทำα-amylase เรียกว่า endogenous หรือ dextrinogenous amylase
การกระทำของβ-amylase จะถูกส่งตรงไปยังพันธะของขั้ว (ภายนอก) ในแป้งในกรณีนี้กลูโคสตกค้างสองอัน (มอลโตส) จะถูกแยกออกตามลำดับโดยเริ่มจากจุดสิ้นสุดที่ไม่ได้ลดลงของโซ่ β-amylase ไม่สามารถผ่านจุดแยกสาขาใน macromolecule แป้งดังนั้นการไฮโดรไลซิสจะสิ้นสุดลงที่พันธะสุดท้ายα-1,4-glucosidic bond และ dextrins ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงจะยังคงอยู่ในระหว่างการไฮโดรไลซิสของ amylopectin อะไมโลสถูกแปลงเกือบสมบูรณ์โดยβ-amylase เป็น maltose, amylopectin - เพียง 50–55%
เป็นผลมาจากการรวมกันของα-และβ - อะไมเลสส่วนผสมของแซคคาไรด์เกิดขึ้นประกอบด้วยมอลโตสกลูโคสในปริมาณเล็กน้อยและเดกทรินที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำซึ่งมีพันธะของแป้งα-1,6-glucosidic ทั้งหมด
ในแบคทีเรียและราเห็ดกล้องจุลทรรศน์β-amylase หายไป แต่มันมีα-amylase ที่ใช้งานอยู่ซึ่งโดดเด่นด้วยองค์ประกอบของกรดอะมิโนในโปรตีนและความจำเพาะของการกระทำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อα-amylase เร่งปฏิกิริยาด้วยกล้องจุลทรรศน์เชื้อรากลูโคสและมอลโตสจำนวนมากจะเกิดขึ้น ในบรรดาอะไมเลสของแบคทีเรียนั้นมีทั้งน้ำตาลและเดกซ์ทรินเจนิว แป้งไฮโดรไลซ์ในอดีต 60% และมากกว่านั้นลดลง 30-40% จุลินทรีย์α-amylases เช่น malt α-and β-amylases อย่าโจมตีพันธะα-1,6-glucoside
ด้วยกล้องจุลทรรศน์เชื้อราประกอบด้วยกลูโคโนไมเลสซึ่งกระตุ้นการแตกตัวของα-1,4- และα-1,6-glucosidic พันธบัตรในแป้ง เมื่อเร่งปฏิกิริยาด้วยเอนไซม์นี้กลูโคสตกค้างจะถูกแยกออกมาจากปลายอะไมโลสและอะไมโลเพคติน โมเลกุลของน้ำเข้าร่วมในบริเวณที่มีการทำลายพันธะดังนั้นผลผลิตกลูโคสเชิงทฤษฎีในระหว่างการไฮโดรไลซิสคือ 111.11% โดยน้ำหนักของแป้ง
มีวิธีที่เป็นไปได้สามวิธีในการโต้ตอบเอนไซม์กับสารตั้งต้น (ประกอบด้วยโซ่จำนวนมาก): หลายห่วงโซ่ห่วงโซ่เดี่ยวและรวมกัน
ตามวิธีการหลายสายโซ่โมเลกุลของเอนไซม์จะโจมตีโซ่โพลีแซคคาไรด์โดยสุ่มทำการแยกลิงค์จากนั้นทำการสุ่มโจมตีโซ่ดังต่อไปนี้รวมถึงอาจเป็นโซ่ที่ถูกโจมตีก่อนหน้านี้ ดังนั้นในช่วงชีวิตของคอมเพล็กซ์เอนไซม์ - สารตั้งต้นเหตุการณ์การเร่งปฏิกิริยาเพียงครั้งเดียวจะเกิดขึ้น
ในวิธีการแบบลูกโซ่เดี่ยวโมเลกุลของเอนไซม์ที่ถูกโจมตีแบบสุ่มโซ่โพลีแซคคาไรด์หนึ่งในนั้นจะทำการแยกการเชื่อมโยงจากนั้นจนกว่าจะแยกออกจากกันอย่างสมบูรณ์ ระหว่างการมีอยู่ของสารตั้งต้นที่ซับซ้อนเอนไซม์ทั้งหมดที่มีอยู่สำหรับเอนไซม์จะถูกไฮโดรไลซ์
วิธีการรวมหรือวิธีการโจมตีหลายครั้งประกอบด้วยความจริงที่ว่าพันธะหลายอย่างถูกไฮโดรไลซ์ระหว่างการมีอยู่ของสารตั้งต้นที่ซับซ้อนของเอนไซม์ ยิ่งไปกว่านั้นหลังจากความแตกแยกของลิงค์เดียวเอนไซม์จะไม่ถูกขับไล่ แต่จะล่าช้า การโจมตีเกิดขึ้นกับวิธีการสลับเดี่ยวและหลายห่วงโซ่
การศึกษาแสดงให้เห็นว่าα-และβ-amylases ดำเนินการไฮโดรไลซิสโดยวิธีการโจมตีหลายครั้ง (วิธีการหลายห่วงโซ่เป็นลักษณะของแบคทีเรียα-amylase)
ในโรงกลั่นในประเทศมอลต์แบบดิบ (ไม่แห้ง) ในรูปแบบของนมมอลต์การเตรียมเอนไซม์ (กลูคาวาโมริน, อะมิโลริซิน, อะมิโลโซซับติลิน) ของกิจกรรมต่าง ๆ หรือส่วนผสมของนมมอลต์และการเตรียมเอนไซม์
เทคโนโลยีในการผลิตมอลต์ประกอบด้วยกระบวนการหลักดังต่อไปนี้: การแช่วัตถุดิบที่มีความชื้น 38-40%; การงอกของเมล็ดข้าวเป็นเวลา 10 วันในบ้านมอลต์มอลต์ในชั้น 0.5-0.8 ม. หนา; บดมอลต์ในจานหรือค้อน การฆ่าเชื้อโรคของมอลต์ด้วยฟอร์มาลินหรือสารละลายฟอกขาวและการเตรียมนมมอลต์ นมมอลต์ได้มาจากการผสมมอลต์บดกับน้ำ (น้ำ 4-5 ลิตรต่อมอลต์ 1 กิโลกรัม)
มอลต์ทำจากธัญพืชหลายชนิดที่มีปริมาณไม่เท่ากันของแต่ละเอนไซม์อะไมเลส ยกตัวอย่างเช่นข้าวบาร์เลย์มอลต์มีกิจกรรมα-และβ-amylolytic สูงและข้าวฟ่างมอลต์นั้นมีเอกลักษณ์เฉพาะด้วยกิจกรรม dextrinolytic ที่แข็งแกร่ง บ่อยครั้งที่มีการเตรียมส่วนผสมของมอลต์สามประเภท ได้แก่ ข้าวบาร์เลย์ (50%), ข้าวฟ่าง (25%) และข้าวโอ๊ต (25%) ห้ามมิให้ใช้มอลต์จากวัฒนธรรมหนึ่งในการผลิตแอลกอฮอล์จากวัฒนธรรมเดียวกัน
หากคุณตัดสินใจที่จะทำแสงจันทร์คุณต้องเลือกวิธีการบด
มีหลายสูตรสำหรับการบดข้าวสาลี แต่มีเพียง 3 เทคโนโลยีสำหรับการ saccharification ของวัตถุดิบที่ประกอบด้วยแป้งเป็นพื้นฐาน
วัตถุประสงค์ของการใช้เอนไซม์คือการเตรียมวัตถุดิบสำหรับการหมักด้วยยีสต์ ยีสต์แป้งบริสุทธิ์ไม่สามารถดำเนินการได้
สำหรับความแตกแยกของมันจะใช้ Glucavamorin (Glucoamylase) ในการเตรียมเอนไซม์จากแบคทีเรีย มันทำงานควบคู่กับ amylosubtiline (อัลฟาอะไมเลส) ซึ่งให้การเตรียมวัตถุดิบสำหรับ glucoamylase
นี่คือกลุ่มหลักของเอนไซม์ที่ไม่มียีสต์ซึ่งจะไม่กินแป้ง นอกจากนั้นยังมีเอ็นไซม์เสริมเช่น Protosubtilin และ Cellolux พวกเขาย่อยสลายโปรตีนและเซลลูโลสบางส่วนเพิ่มผลผลิตของแอลกอฮอล์
ในมอลต์มีการผลิตเอนไซม์ในระหว่างการงอกของเมล็ด สำหรับสิ่งนี้เมล็ดถูกงอกเพื่อสร้างต้นกล้า 5-6 มม. จากนั้นนำถั่วงอกแห้งและแตกหน่อและรากออก
มอลต์มีเอนไซม์มากพอที่จะเสียสละตัวเองและอีก 4-5 กิโลกรัม เมล็ดพืชที่ไม่ผ่านกรรมวิธี ดังนั้นสำหรับ saccharification 1 กก. ธัญพืชใด ๆ ที่ต้องการ 200-250 กรัม ข้าวมอลต์
สัดส่วนของเอนไซม์สังเคราะห์ขึ้นอยู่กับอายุการเก็บรักษาและกิจกรรมของมันซึ่งวัดเป็นหน่วยต่อกรัม
คุณควรรู้ว่าเอนไซม์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับกระบวนการไม่ใช่หน่วยบริโภค หากคุณเพิ่มเอ็นไซม์น้อยลงกว่าที่ต้องการกระบวนการย่อยนั้นจะล่าช้า แต่มันจะเกิดขึ้นต่อไป
สำหรับการคำนวณปริมาณที่เฉพาะเจาะจงของเอนไซม์คุณสามารถใช้เครื่องคิดเลขนี้:
1. เอ็นไซม์ใดบ้างที่ใช้และทำไม
ในการกลั่นที่บ้านเอนไซม์มาจากอุตสาหกรรม การใช้ในอุตสาหกรรมมีสาเหตุมาจากความซับซ้อนที่ลดลงการเพิ่มความเสถียรของกระบวนการทางเทคโนโลยีการเร่งกระบวนการผลิตและการเพิ่มผลผลิตแอลกอฮอล์เมื่อเปรียบเทียบกับการใช้วิธีการแบบดั้งเดิม การใช้การเตรียมเอนไซม์ที่ซับซ้อนเต็มรูปแบบช่วยให้คุณได้รับปริมาณแอลกอฮอล์สูงสุดจากวัตถุดิบรวมทั้งลดปริมาณส่วนประกอบต่างประเทศในสาโทซึ่งมีผลกระทบเชิงบวกต่อผลิตภัณฑ์ทางประสาทสัมผัสของผลิตภัณฑ์การกลั่น
อุตสาหกรรมสมัยใหม่ใช้การเตรียมเอนไซม์สำหรับการทำให้ผอมบางและการย่อยของวัตถุดิบ:
ดังนั้นเอนไซม์ที่จำเป็นขั้นต่ำในระหว่างการ saccharification คือ Amilosubtilin และ Glucavamorin CelloLux-A และ Protosubtilin ดำเนินการ saccharification เพิ่มเติมและการเตรียมการสำหรับการหมัก
2. ปริมาณของเอนไซม์ต่างๆ
คำถามมากมายทำให้การคำนวณปริมาณของการเตรียมเอนไซม์ โดยทั่วไปผู้ผลิตหรือผู้ขายจะระบุกิจกรรมของเอนไซม์แห้งในหน่วยที่ใช้งานต่อกรัมของเอนไซม์ นอกจากนี้ยังมีคำแนะนำจากผู้ผลิตเกี่ยวกับขนาดของหน่วยที่ใช้งานของเอนไซม์ต่อกรัมของสารที่กำลังดำเนินการ ยิ่งกว่านั้นขึ้นอยู่กับบรรดา กระบวนการจำนวนของเอนไซม์สามารถแตกต่างจากขั้นต่ำไปสูงสุด การใช้หมายเลขนี้เช่นเดียวกับการใช้ตารางที่มีเนื้อหาของแป้งโปรตีนและ NPS (โพลีแซคคาไรด์ที่ไม่ใช่แป้ง) คุณสามารถคำนวณปริมาณอ้างอิงของแต่ละเอนไซม์ต่อกิโลกรัมของวัตถุดิบ
สูตรการคำนวณจำนวนของเอนไซม์ต่อกิโลกรัมของวัตถุดิบมีดังนี้:
ปริมาณของเอนไซม์ (กรัม) \u003d (P * R * 10) / A
ควรเพิ่มว่าสำหรับวัตถุดิบบางประเภท (ข้าวไรย์) และเอนไซม์ที่หมดอายุหรือใกล้ถึงวันหมดอายุจะต้องเพิ่มปริมาณของเอนไซม์ 15-25% เนื่องจากไม่มีเหตุผลในการคำนวณปริมาณที่แน่นอนของยาที่บ้านคุณสามารถทำให้การคำนวณง่ายขึ้นโดยใช้ค่าที่แนะนำสูงสุด
ตารางแสดงการคำนวณปริมาณของเอนไซม์ต่อ 1 กิโลกรัมของวัตถุดิบ:
การบริโภคเอนไซม์ในหน่วยกรัมต่อวัตถุดิบ 1 กิโลกรัม |
|||||||
วัตถุดิบ | แป้ง | โปรตีน | เซลลูโลส | A-1500 units / g | G-3000 หน่วย / กรัม | C-2000 u / g | P-120 u / g |
ข้าวสาลี | 56 | 16 | 6 | 0,75 | 1,16 | 0,90 | 4,38 |
ข้าวบาร์เลย์ (ข้าวกล้อง) | 49 | 13 | 7 | 0,65 | 1,01 | 1,05 | 3,79 |
ข้าวโพด | 68 | 7 | 3 | 0,91 | 1,41 | 0,45 | 2,04 |
ข้าวไร | 50 | 15 | 2 | 0,67 | 1,03 | 0,30 | 4,38 |
triticale | 53 | 13 | 2 | 0,71 | 1,10 | 0,30 | 3,79 |
ข้าวฟ่าง | 51 | 13 | 8 | 0,68 | 1,05 | 1,20 | 3,79 |
ข้าวโอ๊ต (ปอกเปลือก) | 37 | 13 | 10 | 0,49 | 0,76 | 1,50 | 3,79 |
มันฝรั่ง | 18 | 2 | 2 | 0,24 | 0,37 | 0,30 | 0,58 |
ข้าว | 73 | 8 | ไม่ระบุ | 0,97 | 1,51 | 2,33 | |
โซบะ | 64 | 12 | ไม่ระบุ | 0,85 | 1,32 | 3,50 | |
เมล็ดถั่ว | 59 | 29 | ไม่ระบุ | 0,79 | 1,22 | 8,46 | |
กิจกรรม: | 1500 | 3000 | 3000 | 120 | |||
อัตราการบริโภคต่อหน่วย: | 2 | 6,2 | 30 | 3,5 |
การละเมิดในขนาดของยาเสพติดในระดับที่น้อยกว่าสามารถส่งผลกระทบต่อระยะเวลาของเอนไซม์และความสมบูรณ์ของการประมวลผลของวัตถุดิบ ในกรณีนี้จากปริมาณที่มากเกินกว่าเล็กน้อยจะไม่สังเกตเห็นผลกระทบเชิงลบ (ยกเว้นการใช้เกินขนาด)
ดังนั้นสูตรสากลจะใช้วัตถุดิบ 1 กิโลกรัม:
3. ประเภทของ saccharification ข้อดีและข้อเสีย
ทุกวันนี้เทคโนโลยีการล้างบาปที่แตกต่างกันสองแบบได้รับความนิยมในการกลั่นแบบใช้ในบ้าน - ร้อนและเย็นจึงตั้งชื่อเพราะอุณหภูมิที่แตกต่างกันซึ่งการย่อยสลายด้วยแป้ง ด้วย saccharification ร้อนวัตถุดิบถูกทำให้ร้อนถึงอุณหภูมิ 50-70 ° C และในสถานะนี้จะสัมผัสกับเอนไซม์เป็นเวลา 10-20 ชั่วโมง ในเวลาเดียวกันความเสี่ยงของการติดเชื้อสาโทน้อยที่สุดเอนไซม์ทำหน้าที่ได้อย่างมีประสิทธิภาพที่สุด แต่วิธีนี้ต้องใช้ความพยายามอย่างมาก
ในช่วงเย็นชาด้วยการใช้เอนไซม์กระบวนการจะดำเนินการที่อุณหภูมิใกล้ถึง 30 ° C และด้วยการหมักพร้อมกัน วิธีการนี้ใช้แรงงานน้อยลง แต่ใช้เวลานานกว่าและมีความเสี่ยงที่จะเกิดการบด กราฟแสดงการพึ่งพากิจกรรมของเอนไซม์ต่ออุณหภูมิเมื่อเวลาผ่านไป:
Amylosubtiline hydrolysis curves ของชุดข้าวที่อุณหภูมิแตกต่างกัน (1 หน่วย / กรัมของแป้ง) | การย่อยสลาย Glucavamorin ของชุดข้าวที่อุณหภูมิแตกต่างกัน (5 หน่วย / กรัมของแป้ง) |
ช่วงของการกระทำที่มีประสิทธิภาพของเอนไซม์ Amilosubtilin สอดคล้องกับช่วง pH 5.0-8.0 และอุณหภูมิ 50-75 ° C สำหรับเอนไซม์ Glucavamorin การกระทำที่มีประสิทธิภาพจะอยู่ในช่วงต่อไปนี้: pH 3.0-6.5 และอุณหภูมิ 30-60 ° C
มันมีมูลค่าเพิ่มที่มีหลายวิธีกลางระหว่าง saccharification ร้อนและเย็นการใช้ซึ่งในหลายกรณีสามารถเป็นธรรมโดยเงื่อนไขที่เฉพาะเจาะจงความพร้อมของส่วนประกอบเวลาที่ใช้และปัจจัยอื่น ๆ
3.1 Hot Saccharification (GOS)
สูตรสำหรับบดโดยใช้วัตถุดิบที่มีส่วนผสมของแป้งและเอนไซม์ A และ G:
ขั้นตอนการหมักที่ใช้งานจะใช้เวลาประมาณ 3-4 วันจากนั้นควรเขย่าเครื่องบดเป็นระยะโดยไม่ต้องเปิดถังหมัก
3.2 Saccharification (ChOS) เย็น
สูตรสำหรับบดโดยใช้วัตถุดิบที่มีส่วนผสมของแป้งและเอนไซม์ A และ G โดยไม่ต้องต้มเบียร์:
การหมักเกิดขึ้นภายใต้ล็อคน้ำที่มีการสั่นสะเทือนเป็นระยะ (โดยไม่ละเมิดความหนาแน่น) กระบวนการหมักใช้เวลาตั้งแต่หนึ่งถึงครึ่งถึงสามสัปดาห์ ความพร้อมในการกลั่นจะถูกควบคุมโดยการปรากฏตัวของฟิล์มบนพื้นผิวของบด การปรากฏตัวของภาพยนตร์เรื่องนี้เป็นสัญญาณว่าหน่วยบดเริ่มเปลี่ยนไปเป็นเปรี้ยวและมันจะต้องถูกกลั่นในทันที ตามหลักแล้ว Mash ควรจะกลั่นไม่นานก่อนที่จะปรากฎตัวในภาพยนตร์