Вперед, на главную страницу

 

 

 

РАСТВОРЕНИЕ ПЕНТОЗАНОВ ЗЕРНА В ПРОЦЕССе РАЗВАРИВАНИЯ В ТЕХНИКЕ БРОЖЕНИЯ

 

 

Полноте растворения пентозанов в значительной мере содействуют операции, связанные с энзиматической работой солода или бактериальных ферментных препаратов. В результате клетчатка и другие вещества, не перешедшие в раствор, отделяются и выходят из сферы заводской работы, поступая в отброс.

В практике отдельных бродильных производств выработались оп­ределенные условия разваривания: температура, длительность и т. д. Эти условия, относящиеся к богатому крахмалом материалу — зерну, картофелю и т. п., — учитывали главным образом процессы растворения крахмала и отчасти возможность удаления клетчатки, пентозаны, ко­нечно, при этом совершенно не принимались во внимание, хотя бы только потому, что вырабатывавшие эти методы совершенно не знали о пентозанах или не предполагали их присутствия в перерабатывае­мом материале. Когда же с этими соединениями и их значением не­сколько познакомились, то опять-таки не было основания в силу при­сутствия пентозанов в развариваемом материале, менять уже вырабо­тавшийся способ разваривания. Слишком невелико было содержание этих веществ, не имевших к тому же заметного отрицательного влияния на основные процессы производства.

Иное положение создается при использовании отрубей. Наиболь­шая ценность отрубей заключается в белках, а главная масса балласта отрубей со­стоит из пентозанов, которых содержится более 20%. В соответствии с этим при разваривании отрубей надо стремиться к растворению макси­мального количества белков при минимальном растворении пентозанов.

Таким образом, для выяснения наиболее целесообразных условий разваривания отрубей надо правильно учитывать содержание в них пентоза­нов и белков.

Относительно пентозанов есть только указания общего характе­ра о том, что пентозаны, содержащиеся в массе междуклеточного ве­щества клубней картофеля, действием пара высокого давления растворяются хорошо, а при нормальном давлении в кипящей воде — только отчасти. Какое значение имеет длительность разваривание, как изменяется растворяемость в зависимости от температуры, при которой ведется разваривание, и многое другое остается пока очень мало затронутым. Меж­ду тем все это имеет очень существенное значение, особенно тогда, ког­да интересна не сама возможность растворения, а количественная сто­рона результатов этого явления в смысле освобождения от пентозанов.

Для выяснения этой стороны процесса разваривания были произведены лабораторные опыты. При этом, исходя из обилия пентозанов во ржи и определенности ее состава, в ряде опытов изучали условия перехода в раствор пентозанов ржи в зависимости от температуры разварива­ния, продолжительности варки и от количества воды, взятой в разва­риваемый материал.

В данном случае целью, работы не являлось выяснение химизма возможных превращений пентозанов исходного материала. Задача состояла лишь в том, чтобы установить, какая часть пентозанов пере­ходит при разваривании в раствор. Сообразно с этим в дальнейшем под словом «пентозаны» подразумевается общая сумма всех веществ, дающих фурфурол при определенных условиях перегонки их с соля­ной кислотой.

 

Для опытов была взята рожь Томской области следующего состава (в %):

 

Вода                                                                                                                                       ........................ 14,12

Крахмал (определенный по обычно принятому ме­тоду, с поправкой на пентозаны)     ........ 52,79                  

Пентозаны                                                                                                                                ..................... 9,00       

Сырая   клетчатка                                                                                                                      .................. 2,10

Белки (N * 6,25)                                                                                                                        ................. 11,84 

Жир                                                                                                                                        ........................ 1,88   

Минеральные вещества                                                                                                              ............... 1,61            

 

Разваривание тонкоразмолотой ржи производилось в автоклаве, причем на каждую пробу брали по 3 г муки. Длительность разваривания измерялась промежутком времени между моментом поднятия дав­ления на высоту, соответствующую требуемой температуре, и момен­том окончания нагревания автоклава.

Каждую разваренную пробу количественно переносили в мерную колбу на 200 см³.

По охлаждении и доливании водой до черты содержимое мерной колбы после основательного перемешивания фильтровали через плот­ный бумажный сухой фильтр для отделения клетчатки. В 100 см³ фильтрата производили количественное определение пентозанов по методу Толленса, применявшемуся не только в данном, но и во всех последующих случаях, когда приходилось устанавливать содержание, пентозанов. По этому способу, как известно, испытуемое вещество пе­регоняется с соляной кислотой, причем в дистилляте определяют фур­фурол осаждением его флороглюцином. По весу получающегося флороглюцина соответствующим пересчетом находят искомое количество пентозанов.

В некоторых опытах пентозаны определялись не только в растворе, но также в нерастворившемся остатке разваренной массы, что давало возможность подвести баланс пентозанов во всей пробе. При опытах последовательно изменяли температуру разваривания, длительность его и количество воды, взятой в развариваемую массу. В табл. 1 при­ведены цифровые данные о количестве растворившихся пентозанов в процентах от их первоначального содержания в развариваемой ржи, причем в этой группе опытов на одну весовую часть (3 г) ржаной муки брали 17 весовых частей (50 еж³) воды при 20 °С, т. е. были взяты усло­вия определения содержания крахмала способом разваривания.

 

Таблица   1

 

Данные табл. 1 говорят о том, что как повышение давления (тем­пературы), так и увеличение длительности разваривания способствует растворению пентозанов, но температура является здесь значительно более сильным фактором, чем время.

По достижении максимума, отвечающего определенной темпера­туре и длительности разваривания, наблюдается постепенное уменьше­ние количестсва пентозанов, имеющихся в растворе, что, по-видимому, указывает на их разрушение.

Возможно, что оно происходит ранее моментов, отмечаемых табл. 1, убыль же разваренных пентозанов не сказывается лишь потому, что она возмещается, быть может, даже с избытком, вновь растворяющимися количествами пентозанов исходного материала.

Для того чтобы выяснить вопрос о разрушении пентозанов с коли­чественной стороны, необходимо определить наличие их после опыта как в растворе, так и в твердом остатке разваренной массы. Если сум­ма меньше общего содержания пентозанов в исходном материале, то это определенно укажет на разрушение их во время разваривания, причем степень разрушения будет определяться величиной убыли.

Результаты соответствующих опытов помещены в табл. 2.

 

Таблица   2

 

 

Данные табл. 2 показывают, что пентозаны разрушаются даже при невысоком давлении; с возрастанием же давления, так же как и с увеличением длительности разваривания разрушение усиливается. Продолжительность нагревания при низком давлении мало отражается на степени разрушения пентозанов.

Сопоставляя количества пентозанов и их последовательные изме­нения при увеличении температуры разваривания, можно заметить, что абсолютная величина этих потерь является результатом двух взаимно противоположных влияний. Одно из них связано с разрушением пенто­занов, другое — с их образованием, точнее, с образованием фурфурола или его производных, пересчитываемых в данном случае на пентоза­ны. Новообразование при этом вообще идет значительно слабее разру­шения и сказывается вполне отчетливо только при невысоком дав­лении (3 ати), когда разрушительные процессы проявляются еще отно­сительно слабо. При таких условиях вместо обычной убыли в пентозанах к концу опыта наблюдается их приращение на 1,2%. То же явлелие сказывается, хотя и не в такой мере, в тех случаях, когда с повышени­ем давления потери не возрастают, а убывают-

Возможность приращения количества пентозанов после разварива­ния при принятом методе количественного определения и подсчета этих химических соединений определенно доказана работой Van Ekenstein u. Blansmann, показавшей возможность образования оксиметилфурфурола из сахарозы и из различных глюкоз, если эти соеди­нения нагревались иод давлением 3 ати в водном растворе в присут­ствии очень небольшого количества щавелевой кислоты.

Данные табл. 1 и 2 освещают зависимость растворения пентозанов ржи от температуры и длительности разваривания. Влияние количеств воды на растворение пентозанов видно из данных табл. 3. В ней сопоставлены результаты опытов,  при которых на  одну весовую  часть ржи при разваривании брали 1, 2, 4, 8 или, наконец, 17 весовых частей воды; во всем остальном условия этого ряда опытов были тождественны рассмотренными раньше. В табл. 3 дано количество растворившихся при разваривании пентозанов, выраженное в весовых процентах от об­щего содержания этих соединений в исходной ржи.

 

Таблица    3

Количество пентозанов в % от исходного содержания, растворившихся при разваривании в течение

 

 

Из табл. 3 видно, что увеличение количества воды при разваривании способствует переходу пентозанов в раствор, причем влияние количеств воды быстро возрастает с поднятием температуры давления разваривания до определенного предела.

Результаты опытов с развариванием ржи показывают, что наименьшее растворение пентозанов наблюдается тогда, когда разваривание ведется при низшей температуре и при минимальном количестве воды; таких условиях влияние длительности варки на увеличение количества растворенных пентозанов оказывается очень небольшим. Указанное дает основание предполагать, что для освобождения пшеничных отрубей от пентозанов требуются аналогичные условия разваривания, но для окончательного разрешения этого вопроса должны быть поставлены специальные опыты непосредственно с пшеничными отрубями и притом в связи с возможностью наибольшего использования белков отрубей в условиях спиртового брожения, например в дрожжевом производстве.

 

Вперед, на главную страницу