Химические изменения при разваривании в производстве спирта

Изменения клеточной ткани и межклеточных веществ.

Стенки клеток растительного сырья состоят из целлюлозы, гемицеллюлоз и пектиновых веществ. При разваривании под избыточным давлением (4-5 атм.) целлюлоза не изменяется; гемицеллюлозы растворяются и частично разлагаются с образованием пентоз (арабиноза, ксилоза). Пектиновые вещества при разваривании отщепляют метоксильные группы (-ОСН₃), которые разлагаются с образованием метилового спирта.

Изменения крахмала.

Крахмал при разваривании вначале клейстеризуется, а затем превращается в жидкий подвижный растворимый крахмал. Процесс набухания крахмальных зерен в воде идёт одновременно с клейстеризацией.

Известно, что горячая вода менее ассоциирована, чем холодная.и что водородные связи разрушаются нагреванием. Возможно, что причины, вызывающие ослабление водородной связи между молекулами воды, ослабляют водородные связи, способствующие ориентации молекул в исходном крахмальном зерне. Водородные связи могут непрерывно разрываться и вновь образовываться. Энергия, вызванная повышением температуры. Начинает разрушать водородные связи между молекулами связанной воды и гидроксилами крахмала, при этом вязкость быстро снижается.

Температура клейстеризации разная для крахмалов различного происхождения. Температура клейстеризации картофельного крахмала – 59-64, ржаного – 50-55, пшеничного – 54-62 и кукурузного – 65-75ºС.

Электролиты значительно влияют на процесс клейстеризации.

При нагревании до 110ºС клейстер начинает разжижаться, при 120ºС становится жидким. Полное растворение крахмала при 150ºС.

Растворимость крахмала зависит от количества воды, применяемой для разваривания зерна под давлением.

Чистые крахмалы после разваривания обладают меньшей растворимостью по сравнению с мукой, что является следствием пептизации крахмала электролитами, содержащимися в сырье.

Под воздействием воды и тепла небольшая часть крахмала при разваривании в результате кислотного и ферментативного гидролиза превращается в декстрины, мальтозу, глюкозу.

Изменения белков.

В начале разваривания при повышении температуры белки картофеля и зерновых злаков коагулируют, наблюдается уменьшение растворимых азотистых веществ. При дальнейшем разваривании происходит гидролитическое расщепление белков с образованием пептидов и АК и количествово растворимыхх азотистых веществ увеличивается.

При разваривании крахмалистого сырья количество растворимого азота при повышении температуры до 100ºС уменьшается, а при дальнейшем повышении её до 140ºС увеличивается.

Изменение сахаров.

В крахмалосодержащем сырье из сахаров содержится, главным образом, сахароза, глюкоза, фруктоза; при разваривании образуется некоторое количество мальтозы. Основная реакция распада гексоз (глюкозы и фруктозы) в процессе разваривания – разложение их с образованием оксиметилфурфурола, который образуется в кислой среде в результате дегидротации – отнятия 3-х молекул воды. Оно не стойкое соединение, при нагревании разлагается на левулиновую и муравьиную кислоту. Пентозы при разваривании разлагаются с образованием фурфурола.

Устойчивость моносахаридов при разваривании зависит от рН. Для сохранения моносахаридов в процессе разваривания наиболее благоприятна слабокислая среда с рН=3,5. Самая устойчивая в слабокислдой среде фруктоза, неустойчивая – глюкоза.

Сахароза при рН 2-5 полностью гидролизуется.

При нагревании сахаров с АК кабонильная группа сахаров С=О взаимодействует с аминогруппой -NН₂ АК, образуется вода, углекислый газ, карбоновые кислоты, альдегиды и меланоидины – продукты конденсации сахаров или альдегидов с АК. В реакцию с сахарами вступают не только АК, но и пептиды и белки, содержащие свободную аминогруппу. Меланоидины не расщепляются ферментами и не сбраживаюся дрожжами. Реакция образования меланоидинов в кислой среде начинается при рН выше 2,1 и ускоряется с возрастанием. В щелочной среде скорость реакции больше, чем в слабокислой. С повышением температур на 10ºС скорость реакции увеличивается в 2-3 раза.

При нагревании крахмала и сахаров в присутствии небольшого количества кислот происходит реверсия – реакция конденсации глюкозных остатков с образованием декстриноподобных веществ.

При нагревании без воды сахара превращаются в карамели.

Образование кислых соединений.

При разваривании картофеля и зерна количество кислых соединений увеличивается, поэтому разваренное сырьё имеет более кислую реакцию, чем исходное. В результате частичного гидролиза жиров образуются карбоновые кислоты, которые нейтрализуют щёлочные фосфаты К₂НРО₄ и переводят их в кислые КН₂РО₄.

содержание .. 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 ..