Ethanol fermentation of maize mashes

• Autorzy: Chmielewska J. , Kawa-Rygielska J. , Zieba T.

Warianty tytułu

PL

Fermentacja etanolowa zacierow kukurydzianych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The purpose of the work was the assessment of the effect of alternative way of raw material preparation on the course and final results of maize mash ethanol fermentation. The material for investigation was dried maize grain of KB 1902 cultivar which, after grinding and moistening up to 15% of water content, was subjected to extrusion process in single-screw extruder of DN 20 type, produced by BRABENDER firm, applying extrusion temperatures 145°C, 180°C and 215°C. The extrudates obtained in the form of granules underwent grinding and mashing with the use of different raw material concentration, as well as changeable parameters of the mashing process, i.e. time of the process and doses of liquefying enzyme Termamyl 120L. Fermentation testes were conducted according to periodical method at the temperature of 37°C, introducing industrial distillery yeast Saccharomyces cerevisiae D2. In analogous conditions there were prepared control samples from ground, not extruded maize grain of KB 1902 cultivar. In the examined and control samples there were assessed the following parameters: dynamics of ethanol fermentation process, degree of sugars consumption, ethanol yield, as well as biomass physiological condition after the fermentation process. Fermentation time was related to mash density. It was possible to prove that the analysed changeable conditions of the process did not significantly affect the degree of sugars consumption (about 99%) by yeast. More advantageous ethanol yield was obtained for the samples prepared from mashes featuring 200 g of raw material/kg. The best final results of fermentation – the highest ethanol yield (from 0.494 to 0.509 g ethanol/g starch) and the most satisfactory physiological condition of yeast after the process resulted from fermentation of maize flour extruded mashes at the temperature of 180°C.

PL

Celem pracy była ocena wpływu alternatywnego sposobu przygotowania surowca na przebieg i efekty końcowe fermentacji etanolowej zacierów kukurydzianych. Materiał badawczy stanowiło suszone ziarno kukurydzy odmiany KB 1902, które po rozdrobnieniu i nawilżeniu do zawartości wody 15% poddano procesowi ekstruzji w jednoślimakowym ekstruderze typu DN 20 firmy BRABENDER przy zastosowaniu temperatury ekstruzji 145°C, 180°C i 215°C. Otrzymane w postaci chrupek ekstrudaty rozdrabniano i zacierano, stosując różne stężenia surowca oraz zmienne parametry procesu zacierania, tj. czas procesu i dawki enzymu upłynniającego Termamyl 120L. Testy fermentacyjne prowadzono metodą okresową w temperaturze 37°C z udziałem przemysłowych drożdży gorzelniczych Saccharomyces cerevisiae D2. W analogicznych warunkach przygotowano próby kontrolne z rozdrobnionego nieekstrudowanego ziarna kukurydzy odmiany KB 1902. W próbach właściwych i kontrolnych oceniano dynamikę procesu fermentacji etanolowej, stopień wykorzystania cukrów, wydajność etanolu oraz stan fizjologiczny biomasy po zakończeniu procesu fermentacji. Czas fermentacji uzależniony był od gęstości zacierów. Stwierdzono, iż analizowane zmienne warunki procesu nie wpływały w istotny sposób na stopień wykorzystania cukrów przez drożdże (około 99%). Lepsze wydajności etanolu uzyskiwano w próbach przygotowanych z zacierów o stężeniu 200 g surowca/kg próby. Najlepsze efekty końcowe fermentacji – najlepsze wydajności etanolu (od 0,494 do 0,509 g etanolu/g skrobi) oraz najlepszy stan fizjologiczny drożdży po zakończeniu procesu osiągnięto po fermentacji zacierów z mąki kukurydzianej ekstrudowanej w temperaturze 180°C.

Słowa kluczowe

EN

ethanol fermentation; mash; maize mash; distilling; extrusion cooking; fermentation

• Wydawca: -
• Czasopismo: Polish Journal of Food and Nutrition Sciences
• Rocznik: 2007
• Tom: 57
• Numer: 4[A]
• Opis fizyczny: p.85-89,fig.,ref.

Twórcy

autor

Chmielewska J.

• Wroclaw University of Environmental and Life Sciences, Norwida 25, 50-375 Wroclaw, Poland

autor

Kawa-Rygielska J.

autor

Zieba T.

Bibliografia

• 1. Bortkun O., Use of high-energetic maize cultivar for biofuel production. Przem. Ferm. i Owoc.-Warz., 2003, 11, 19 (in Polish).
• 2. Czarnecki Z., Nowak J., Effects of rye pretreatment and enrichment with hemicellulolytic enzymes on ethanol fermentation efficiency. EJPAU, Food Sci. Technol., 2001, (4), 2, [http://www.ejpau.media.pl/volume4/issue2/food/art-12html].
• 3. Czarnecki Z., Nowak J., Ethanol fermentation of HTST extruded rye grain by bacteria and yeasts. Acta Biotechnol., 1997, 1 (17), 63-71.
• 4. De Pilli T., Severini C., Carbone B.F., Giuliani R., Derossi A., Improving fatty extrudate structure with amylase and protease. J. Food Biochem., 2004, 28, 387-403.
• 5. Govindasamy S., Campanella O.H., Oates C.G., Enzymatic hydrolysis and saccharification optimisation of sago starch in a twin-screw extruder. J. Food Eng., 1997, 32, 427-446.
• 6. Grossmann M.V.E., El-Dash A.A., Carvalho J.F., Extrusion cooking of cassava starch for ethanol production. Starch, 1988, 40, 8, 303-307.
• 7. Inorowicz J., Maize hybrids for distilling. Kukurydza, 2005, 2(26), 45-48 (in Polish).
• 8. Jarosz L., Once again on a bend. Przem. Ferm. Owoc.-Warz., 2005, 3, 27-28 (in Polish).
• 9. Kapela T., Solarek L., Novozymes enzymes for distilling- modern SAN group saccharising preparation and subsidiary enzymes. Przem. Ferm. Owoc.-Warz., 2004, 5, 26-28 (in Polish).
• 10. Krzyżaniak W., Olesienkiewicz A., Białas W., Słomińska L., Jankowski T., Grajek W., Chemical composition of maltodextrins of low dextrose equivalent obtained by potato starch hydrolysis using different alpha-amylases. Technologia Alimentaria, 2003, 2 (2), 5-15 (in Polish; English abstract).
• 11. Linko P., Hakulin S., Linko Y., HTST-extrusion cooking in ethanol production from starchy materials. Enzyme Microb. Technol., 1984, 6, 457-461.
• 12. Lipski S., Maize as a raw material for production of ethanol as biofuels component- advantages, possibilities, perspectives. Przem. Ferm. Owoc.-Warz., 2003, 2, 40-41(in Polish).
• 13. Lisińska G., Leszczyński W., Golachowski A., Regiec P., Pęksa A., Kita A., Ćwiczenia z technologii przetwórstwa węglowodanów. 2002, Skrypt 477 AR we Wrocławiu, Wrocław, 146-148 (in Polish).
• 14. Miladinov V. D., Hanna M. A., Temperatures and ethanol effects on the properties of extruded modified starch. Industr. Crops Products Int. J., 2001, 13, 21-28.
• 15. Mościcki L., Automatization in extrision. Przegl. Zboż.–Młyn., 2003, 12, 12-14 (in Polish).
• 16. Mościcki L., Changes of physico-chemical properities of raw material subjected extrusion process. Part 2, Nutritious value protein texturates. Przegl. Zboż.–Młyn., 2002, 7, 26-27 (in Polish).
• 17. Polish Standard PN-R-74110:1998. Barley. Methods of analyses (in Polish).
• 18. Rzepka E., Stecka K. M., Milewski J., Badocha E., Changes of the starch hydrolyzate viscosity during mashing. Prace Instytutów i Laboratoriów Badawczych Przemysłu Spożywczego, 2000, 55, 5-21 (in Polish; English abstract).
• 19. Słomińska L., Wiśniewska D., Grześkowiak A., Liquefaction of starch by thermostabile alpha-amylase. Technologia Alimentaria, 2003, 2 (2), 17-26.
• 20. Sobkowicz G., Dziuba E., Aniołowski K., Przewodnik do ćwiczeń z technologii fermentacji. 1988, Skrypt 333 AR we Wrocławiu, Wrocław (in Polish).
• 21. Thymi S., Krokida M. K., Pappa A., Maroulis Z. B., Structural properties of extruded corn starch. J. Food Eng, 2005, 68, 519-526.