Technologia zacierania z użyciem enzymów - wskazówki praktyczne

Technologia słodowania, zacieranie ziarna. Przepisy na zaciery ziemniaczane.
Awatar użytkownika

Autor tematu
radius
7000
Posty: 7333
Rejestracja: sobota, 23 paź 2010, 16:20
Krótko o sobie: Jestem fajnym człowiekiem:)
Ulubiony Alkohol: Swój własny
Status Alkoholowy: Amator Domowych Trunków
Lokalizacja: Polska południowa
Podziękował: 397 razy
Otrzymał podziękowanie: 1694 razy

Post autor: radius »

Szanowni koledzy.
Znalazłem fajny artykuł i myślę, że warto go upowszechnić zwłaszcza, że co raz więcej z nas zaczyna "zabawę" w zacieranie. :czytaj:

PROCES CIŚNIENIOWO-TERMICZNY

Jest to najpopularniejsza technologia wstępnej obróbki surowców skrobiowych stosowana w polskich małych i średnich gorzelniach. W tym układzie technologicznym uwolnienie skrobi jest efektem działania wysokiego ciśnienia i co za tym idzie wysokiej temperatury (rzędu 140 – 150ºC). W takich warunkach ziarna skrobi zawarte w surowcu pochłaniają duże ilości wody a ich struktura ulega rozluźnieniu. Tracą one swój pseudokrystaliczny charakter, znacznie powiększają objętość i ostatecznie zlewają się w jednolitą masę mającą charakter żelu (skrobia ulega skleikowaniu). Wszystkie te zmiany określa się potocznie mianem rozpuszczania skrobi, jako że rzeczywiście, w rezultacie obróbki ciśnieniowo-termicznej skrobia rozpuszcza się w wodzie tworząc żel o wysokiej lepkości. Jednym z kluczowych elementów tego procesu jest etap opróżniania parnika. Woda, która przeniknęła do wnętrza komórek surowca w parniku, ze względu na wysokie ciśnienie zachowuje w większości postać ciekłą. W momencie otwarcia zaworu spustowego, uparowana masa przenosi się bardzo szybko z wnętrza parnika, gdzie panuje ciśnienie rzędu 0,4 – 0,5 MPa do kadzi zaciernej, gdzie ciśnienie ma wartość atmosferyczną. Woda natychmiast zmienia stan skupienia. Pamiętać należy, że woda parując zwiększa swoją objętość 1650 razy, dlatego też to, co dzieje się z komórkami surowca w czasie opróżniania parnika można bez przesady nazwać eksplozją. W efekcie surowiec (jeśli został odpowiednio uparowany, czyli jeśli woda dokładnie spenetrowała jego elementy) ulega dezintegracji i w kadzi zaciernej mamy do czynienia z niejednorodną, zawiesistą masą.
Podstawowa obróbka enzymatyczna w przypadku tej technologii sprowadza się do wstępnego upłynniania, z zadaniem α-amylazy termostabilnej przy temperaturze 90ºC przy ciągłym chłodzeniu oraz preparatu scukrzającego przy temperaturze 65ºC. Te dwa preparaty zapewniają prawidłowe scukrzenie skrobi w przypadku zacierów o średnich gęstościach (17 – 18º Blg), choć w przypadku surowców, dających zaciery o wysokich lepkościach, jak żyto, niejednokrotnie koniecznym jest redukowanie lepkości za pomocą enzymów o odpowiednich aktywnościach.
Pamiętać jednak należy, że ze wszech miar wskazanym jest prowadzenie procesu przy wysokich gęstościach. Pozwala to po pierwsze podnieść produktywność zakładu, a po drugie znacznie zredukować niesurowcowe koszty produkcji. Z naszych licznych doświadczeń wynika, że przy obróbce ciśnieniowo-termicznej z powodzeniem można sporządzać zaciery o gęstości nawet 22º Blg zachowując a nawet podnosząc uzyskiwane wydajności. Jest to stwierdzenie pozostające w mocy także w przypadku produkcji opartej o kłopotliwe surowce, takie jak żyto lub pszenżyto (jak wspomniano, dają one zaciery o bardzo wysokich lepkościach). W takim jednak przypadku koniecznym jest stosowanie gamy enzymów dodatkowych. Są to po pierwsze preparaty redukujące lepkość. Oprócz nich potrzebne są preparaty zawierające enzymy przyspieszające scukrzanie skrobi mające w swoim składzie pullulanazę, enzym hydrolizujący wiązania rozgałęziające w skrobi. Trzecim niezbędnym enzymem jest proteaza, która degradując białka generuje przyswajalne dla drożdży formy azotu, który to pierwiastek w sposób decydujący wpływa na odporność drożdży na wysokie stężenia glukozy na początku fermentacji oraz etanolu pod jej koniec. Znakomitym preparatem zawierającym mieszaninę proteaz jest ProteoDistill 100.

PROCES BUS


Proces ten w sposób znaczny różni się od metody ciśnieniowo-termicznej. Po pierwsze w tym przypadku surowiec zanim zostanie w odpowiednich proporcjach zmieszany z wodą rozdrabnia się. W tym celu jest on mielony najczęściej z zastosowaniem młynów młotkowych (bijakowych) wyposażonych w sita o odpowiedniej średnicy (najczęściej nie większej niż 1,7 mm). Dzięki temu zabiegowi średnica drobin, które muszą zostać spenetrowane przez wodę w celu rozpuszczenia skrobi jest zdecydowanie mniejsza (w przypadku technologii ciśnieniowo termicznej są to całe ziarna zbóż, podczas gdy przy tej obróbce małe drobiny zmielonego ziarna). Nie ma zatem konieczności stosowania wysokich temperatur powiązanych z odpowiednio wysokim ciśnieniem.
Drugą niewątpliwą zaletą tego rodzaju procesu jest fakt, że proporcje wody do surowca a przez to ostateczną gęstość zacieru można regulować w sposób w zasadzie dowolny, licząc się oczywiście z wieloma ograniczeniami. W praktyce umiał zbożowy mieszą się z wodą (bądź zawróconym kondensatem lub odciekiem wywarowym po wirówce), i podgrzewa do temperatury ok. 90ºC, która jest optymalna dla α-amylaz. Robi się to stosując bezpośredni wtrysk przegrzanej pary do zacieru (na przykład za pomocą jet-cooker’a) lub wykorzystując specjalnej konstrukcji wymienniki ciepła. Proces upłynniania powinien trwać około 90 minut, choć nie zawsze ta norma jest utrzymywana. Nie jest jednak wskazanym zbytnie skracanie etapu upłynniania, jako że jest on zdecydowanie kluczowy i stopień wstępnej hydrolizy skrobi jest decydujący dla dalszego przebiegu procesu.
Po upłynnianiu zacier ulega schłodzeniu. W tym miejscu istnieją dwa alternatywne rozwiązania. Albo wychładza się zacier do temperatury około 65ºC w celu poddania go osobnemu etapowi scukrzania, lub też studzi się go od razu do temperatury nastawienia fermentacji. Druga metoda jest podstawą procesów noszących nazwę jednoczesnego scukrzania i fermentacji. Jak sama nazwa wskazuje hydroliza dekstryn do cukrów prostych, za którą odpowiadają enzymy scukrzające, odbywa się tutaj jednocześnie z fermentacją. Druga metoda jest zdecydowanie popularniejsza ze względu na jej liczne zalety. W tym przypadku preparat scukrzający, zadaje się za wymiennikiem chłodzącym do temperatury nastawienia fermentacji. Enzymy scukrzające zaczynają działać i generować cukry fermentujące, które na bieżącą są wchłaniane i fermentowane przez drożdże. Zapobiega to kumulowaniu się glukozy w zacierze, której wysokie stężenia są dla drożdży wysoce toksyczne. Wyeliminowanie etapu scukrzania redukuje również znacznie ryzyko wystąpienia zakażeń bakteryjnych.
Z punktu widzenia obróbki enzymatycznej taki układ procesowy daje zdecydowanie więcej swobody i możliwości. Po pierwsze znakomite rezultaty uzyskuje się dzieląc dawkę preparatu upłynniającego zadając część przed jet-cooker’em do zbiornika mieszania a pozostałą część już do zbiornika upłynniania. Najczęściej stosowaną proporcją jest 1/3 do 2/3. Jednocześnie, jeśli stosuje się surowce dające zaciery o wysokich lepkościach, enzymy redukujące ten parametr zadaje się albo w całości do zbiornika mieszania albo dzieli się dawkę podobnie jak w przypadku α-amylaz. Taka wstępna hydroliza pentozanów, jeszcze przed etapem upłynniania po pierwsze pozwala pozbyć się kłopotliwej lepkości na samym początku procesu, a po drugie następująca degradacja części składników ścian komórkowych powoduje głębsze uwolnienie skrobi i w rezultacie zwiększenie puli cukrów ulegających fermentacji. Wszystkie pozostałe aktywności enzymatyczne, jak proteazy, zadaje się za wymiennikiem schładzającym zacier do temperatury nastawienia fermentacji.
SPIRITUS FLAT UBI VULT
Awatar użytkownika

Autor tematu
radius
7000
Posty: 7333
Rejestracja: sobota, 23 paź 2010, 16:20
Krótko o sobie: Jestem fajnym człowiekiem:)
Ulubiony Alkohol: Swój własny
Status Alkoholowy: Amator Domowych Trunków
Lokalizacja: Polska południowa
Podziękował: 397 razy
Otrzymał podziękowanie: 1694 razy
Re: Technologia zacierania z użyciem enzymów - wskazówki praktyczne

Post autor: radius »

Jako, że w zaprezentowanym artykule zaciekawiła mnie informacja o jednoczesnym scukrzaniu i fermentacji, poszperałem trochę w necie i oto dość ciekawy artykulik na ten temat;

Poszukując nowych, ekonomicznych technologii produkcji etanolu na dużą skalę, coraz częściej proponuje się bezpośrednią, jednostopniową metodę otrzymywania etanolu, polegającą na równoczesnym prowadzeniu procesu hydrolizy i fermentacji w jednym zbiorniku (SSF, ang. Simultaneous Saccharification and Fermentation – jednoczesne scukrzanie i fermentacja). Pozwala to uzyskiwać większą o 25–40% wydajność etanolu, w porównaniu z tradycyjną dwuetapową metodą, ze względu na częściowe zniesienie inhibicji enzymów produktami hydrolizy, które są natychmiast wykorzystywane przez obecne w pożywce mikroorganizmy fermentujące. Ponadto eliminuje się stosowanie oddzielnych zbiorników (ograniczenie kosztów), a także teoretycznie skraca się czas procesu przez wyłączenie czasu fazy zafermentowania, która trwa już podczas hydrolizy. Poważny problemem stanowi zwykle dopasowanie optymalnych warunków, głównie temperatury i zakwaszenia środowiska odpowiednich dla obu procesów, ponieważ proces hydrolizy zwykle wymaga wyższych temperatur niż fermentacja. Rozwiązaniem jest poszukiwanie odpowiednich niskotemperaturowych enzymów, czy nawet ich konstruowanie metodami inżynierii genetycznej oraz termotolerancyjnych mikroorganizmów, posiadających obok kompleksu enzymów fermentujących, także enzymy hydrolizujące dany substrat. W przypadku glukoamylazy oraz -amylazy optymalna temperatura ich działania wynosi około 60oC, podczas gdy dla większości ras drożdży gorzelniczych optimum wzrostu wynosi 30–32oC. W procesach jednoczesnego scukrzania i fermentacji temperatura pożywki (zacieru) jest ustawiana na najwyższym poziomie, jaki wytrzymują drożdże gorzelnicze. Stąd też temperatura tego procesu oscyluje zwykle w okolicach 35oC, co stanowi kompromis pomiędzy optimum dla funkcjonowania enzymów i wzrostu drożdży. Do tej pory, proces wstępnej obróbki skrobi polegał na jej rozpuszczeniu w wysokiej temperaturze, czyli upłynnieniu, pochłaniając przy tym duże ilości energii, stanowiące zwykle około 30-40% całej energii potrzebnej do wyprodukowania etanolu. Dążąc do ograniczenia kosztów, poszukuje się technologii energooszczędnych, zapewniających jednocześnie wysoką wydajność produkcji. Jednym z możliwych rozwiązań jest wyeliminowanie etapu kleikowania, przez stosowanie enzymów lub preparatów enzymatycznych zdolnych do hydrolizy skrobi natywnej.

Dzięki postępowi, jaki dokonał się w ostatnich latach w biologii molekularnej, na rynku pojawiły się dwa komercyjne preparaty enzymatyczne wykazujące aktywność amylolityczną w stosunku do natywnej skrobi, STARGEN 001, opracowany przez firmę Genencor International oraz BPX opracowany przez firmę Novozymes. Pierwszy z wymienionych preparatów stanowi kompleks dwóch enzymów, termostabilnej -amylazy pochodzącej z Aspergillus kawachi a produkowanej przez Trichoderma reesei oraz glukoamylazy izolowanej z Aspergillus niger. Preparat STARGEN 001 stosowany jest do hydrolizy natywnej skrobi do cukrów fermentujących przez depolimeryzację skrobi natywnej do glukozy. Proces scukrzania można prowadzić w trakcie fermentacji (SSF). STARGEN 001 pozwala na wyeliminowanie dwukrotnej regulacji pH pożywki (etap upłynniania optimum pH = 5,0-6,0, etap scukrzania optimum pH = 4,8-5,0). Dodatkowo stosując STARGEN 001 nie ma ograniczeń związanych z lepkością zacierów, można więc stosować pożywki o wysokich gęstościach. Wprowadzenie STARGENU 001 zapewnia wyższą wydajność etanolu przez uniknięcie strat cukrów fermentujących, które mogą wystąpić podczas gotowania (reakcje Millarda), gwarantuje oszczędność energii i wody. Ponadto nie wymaga stosowania dodatku aktywatora, którym w przypadku większości amylaz są jony wapnia.

I jeszcze jeden fragment innego artykułu;

Tradycyjna technologia produkcji etanolu obejmuje rozdrabnianie surowca, upłynnianie i kleikowanie skrobi oraz jej scukrzanie, a następnie fermentację etanolową i destylację. Szczególnie kosztownym zabiegiem jest obróbka hydrotermiczna, wymagająca ogrzania zawiesiny zmielonego surowca do temperatury powyżej 90ºC. Ponadto poszczególne etapy procesu produkcyjnego są prowadzone w oddzielnych naczyniach, co podnosi koszty inwestycji i koszty operacyjne. Technologia ta pociąga za sobą również zużycie dużej ilości wody i generuje wysoko obciążone ścieki. Dużym postępem było wprowadzenie do praktyki technologii jednoczesnej hydrolizy enzymatycznej skrobi i fermentacji etanolowej (ang. Simultaneous Saccharification and Fermentation; SSF), co skróciło czas całego procesu i zredukowało liczbę zbiorników produkcyjnych. Prawdziwą rewolucję przynosi jednak wprowadzenie na rynek enzymów amylolitycznych zdolnych do bezpośredniej hydrolizy ziaren skrobi (skrobi natywnej). Pozwala to na pominięcie etapu kleikowania i upłynniania skrobi. Preparatem tego typu jest STARGEN 001 produkowany przez amerykańską firmę Genencor. Dzięki zastosowaniu tego preparatu jest możliwe
jednoczesne scukrzanie skrobi i fermentacja etanolowa, przy czym procesy te mogą być realizowane w jednym zbiorniku. W efekcie uzyskuje się skrócenie czasu produkcji etanolu i redukcję nakładów energetycznych. Technologia SSF pozwala dodatkowo na stosowanie większych stężeń substratu, gdyż stosowanie natywnej skrobi i natychmiastowe odfermentowanie cukrów prostych istotnie osłabia
stres osmotyczny, na który narażone są mikroorganizmy. Pociąga to za sobą prace badawcze zmierzające do uzyskania wytrzymałych ras drożdży gorzelniczych przystosowanych do trudnych warunków środowiskowych. Dobrze poznaną pod tym kątem jest rasa Ethanol Red oferowana przez
francuską firmę Lesaffre oraz polskie rasy D2 i AS4 .
SPIRITUS FLAT UBI VULT
Awatar użytkownika

HomoChemicus
400
Posty: 447
Rejestracja: niedziela, 12 sty 2014, 18:21
Status Alkoholowy: Student Bimbrologii
Lokalizacja: Mazowsze
Podziękował: 16 razy
Otrzymał podziękowanie: 77 razy
Re: Technologia zacierania z użyciem enzymów - wskazówki praktyczne

Post autor: HomoChemicus »

Tylko dla nas prostych ludzi największym problemem jest uzyskanie enzymów do hydrolizy skrobi w metodzie SSF.
"Tylko dwie rzeczy są nieskończone: wszechświat i ludzka głupota.
Co do tej pierwszej są jednak pewne wątpliwości."

A. Einstein
Awatar użytkownika

Autor tematu
radius
7000
Posty: 7333
Rejestracja: sobota, 23 paź 2010, 16:20
Krótko o sobie: Jestem fajnym człowiekiem:)
Ulubiony Alkohol: Swój własny
Status Alkoholowy: Amator Domowych Trunków
Lokalizacja: Polska południowa
Podziękował: 397 razy
Otrzymał podziękowanie: 1694 razy
Re: Technologia zacierania z użyciem enzymów - wskazówki praktyczne

Post autor: radius »

No, nie taki znowu problem ;) - http://www.bimber.info/forum/viewtopic. ... sc&start=0
Enzym ten posiada w swojej ofercie także firma Agroenzym - http://www.teleadreson.pl/lodzkie/dluto ... e6f2b.html
SPIRITUS FLAT UBI VULT
Awatar użytkownika

przemu87
50
Posty: 76
Rejestracja: piątek, 14 lis 2014, 04:29
Krótko o sobie: Jestem jaki jestem i nikt tego nie zmieni!
Ulubiony Alkohol: własny :-)
Status Alkoholowy: Amator Domowych Trunków
Lokalizacja: Gidle
Podziękował: 8 razy
Otrzymał podziękowanie: 10 razy
Re: Technologia zacierania z użyciem enzymów - wskazówki praktyczne

Post autor: przemu87 »

Czy te enzymy testował już ktoś? Jeśli tak to z jakimi efektami jeśli można widzieć?
NIE TEN PRZYJACIEL, CO CIĘ NIESIE Z KNAJPY DO DOMU, A TEN CO CZOŁGA SIE RAZEM Z TOBĄ
Awatar użytkownika

arbaletnik
400
Posty: 414
Rejestracja: środa, 29 sty 2014, 10:57
Krótko o sobie: Jestem fajnym człowiekiem:)
Status Alkoholowy: Amator Domowych Trunków
Lokalizacja: podlaskie
Podziękował: 81 razy
Otrzymał podziękowanie: 103 razy
Re: Technologia zacierania z użyciem enzymów - wskazówki praktyczne

Post autor: arbaletnik »

Też dołączam się do pytania kol. przemu87, tym bardziej że strony dystrybutora, podane wyżej nie są aktywne.
Stawiam pierwsze kroki w zacieraniu, jak do tej pory ( zacieranie enzymami tradycyjnymi wysokotemperaturową alfa amylaza i glukoamylazą). Co do metody SSF i wykorzystania jej w domowych warunkach..., zastawiam się nad sensem. Przede wszystkim powstała (SSF ) dla celów ograniczania kosztów związanych z obróbką termiczną , co w przemysłowych warunkach jest uzasadnione, ale w domowym kociołku podgrzanie 50 lirów nie stanowi chyba problemu.(No chyba że 500l ;) ) Poza tym nie bez znaczenia jest podgrzanie do wysokiej temperatury- zmniejszamy ryzyko infekcji i wywalenia do kanału całego nastawu :( . Kolejny problem to odpowiednie przygotowanie surowca, tak żeby enzymy zadziałały na natywną skrobię, nie sądzę że dwukrotne zmielenie zwykłym śrutownikiem będzie odpowiednie- czyli ponownie dodatkowy nakład pracy. W końcu koszt enzymów??? Ile kosztuje Stargen i gdzie go kupić? Piszą, że zaciery w tej metodzie mogą być bardziej gęste co podnosi efektywność , ale z jakim przeznaczeniem? Czy maja to być destylaty smakowe? Czy spirytus? Przemysł w podtekście zawsze ma duże zyski na myśli.
Co z tej wiedzy można wykorzystać w domowym zacieraniu? Myślę że fajną sprawą jest jednoczesne scukrzanie i fermentacja przy pomocy drożdży ogólnie dostępnych z dodatkiem glukoamylazy. Powiedzmy np. https://alkohole-domowe.pl/product-pl-3 ... train.html.
Można by upłynnić skrobię, schłodzić od razu do temperatury zadania drożdży pomijając czasochłonne zacieranie . Na ogół paczka przewidziana jest na 25 litrów zacieru. O drożdże się nie martwię przy powiększonych zacierach, ale co z enzymem? Czy podoła? Czy trzeba zastosować podwójne opakowanie np. do 50 litrów?. Następnym razem pewnie spróbuję , ale może ktoś to praktykuje i może się podzieli swoim doświadczeniem. Czy powstaje np. mniej przedgonu? Czy proces fermentacji jest szybszy? Czy można wykonać bardziej skoncentrowany zacier?
P.S. Na białym forum w wątku podanym przez radiusa, ktoś martwił się o Alfatoksynę w zacierze, pochodząca z enzymu albo z zapleśniałego surowca. Jaki to niby ma wpływ na destylat :?:
Gdy wszyscy myślimy tak samo, nikt nie myśli. W.Lipman
Awatar użytkownika

Autor tematu
radius
7000
Posty: 7333
Rejestracja: sobota, 23 paź 2010, 16:20
Krótko o sobie: Jestem fajnym człowiekiem:)
Ulubiony Alkohol: Swój własny
Status Alkoholowy: Amator Domowych Trunków
Lokalizacja: Polska południowa
Podziękował: 397 razy
Otrzymał podziękowanie: 1694 razy
Re: Technologia zacierania z użyciem enzymów - wskazówki praktyczne

Post autor: radius »

Rozmawiałem dzisiaj z gościem, który kiedyś sprowadził do Polski ten enzym (STARGEN 001) i robił z nim próby. Informacja jaką uzyskałem nie jest pomyślna. Producent (GENENCOR) zaopatruje obecnie tym enzymem tylko duże gorzelnie i nie ma szans na sprowadzenie go w niewielkich ilościach. Producent ma swojego przedstawiciela w Austrii i jedynie tam można by było ewentualnie pytać, ale rozmówca od razu ostudził mój zapał. Sam próbuje ponownie ściągnąć niewielką ilość (kilkadziesiąt litrów ;) ) i na razie :dupa: blada :cry2:
SPIRITUS FLAT UBI VULT

michal278
1850
Posty: 1869
Rejestracja: poniedziałek, 17 gru 2012, 14:56
Krótko o sobie: Jestem fajnym człowiekiem:)
Ulubiony Alkohol: zielona wróżka
Status Alkoholowy: Popijacz Okazyjny
Lokalizacja: podlaskie/ mazowieckie
Podziękował: 10 razy
Otrzymał podziękowanie: 106 razy
Kontakt:
Re: Technologia zacierania z użyciem enzymów - wskazówki praktyczne

Post autor: michal278 »

Czyli Stargen 001 działa ??? A co z tym drugim enzymem?
zapraszam na wczasy na podlasie - jaglowo.com
ODPOWIEDZ

Wróć do „Zaciery zbożowe i ziemniaczane”