Превращения целлюлозы, гемицеллюлоз, гумми- и пектиновых веществ

Стенки клеток и межклеточные вещества растительного сырья состоят из целлюлозы (клетчатки), гемицеллюлоз, гумми- и пекти­новых веществ. Целлюлоза при разваривании под давлением 0,4— 0,5 МПа практически не изменяется. Гемицеллюлозы картофеля и зерна, состоящие преимущественно из пентозанов, частично раст­воряются и частично гидролизуются до декстринов и менее высоко­молекулярных соединений, вплоть до пентоз (арабинозы, ксилозы).

В зерне содержатся также гумми-вещества, в состав которых входят β-глюканы. Растворяясь при разваривании, β-глюканы при последующем осахаривании могут гидролизоватьея до глюкозы при наличии в осахаривающем материале фермента β-глюканазы и да­вать дополнительное количество сбраживаемых сахаров, что уве­личивает выход спирта из единицы сырья.

Пектиновые вещества при разваривании гидролизуются с обра­зованием метанола.

Чем жестче режим, тем больше образуется метанола, который при ректификации этилового спирта трудно отделить, так как тем­пература его кипения лизка температуре кипения этилового спирта.

Превращения азотистых, жировых и других веществ

При температуре до 100°С белки картофеля и зерновых злаков коагулируются и частично денатурируются, вследствие чего внача­ле наблюдается некоторое уменьшение количества растворимого азота. При температуре 140—158°С оно увеличивается, что объяс­няется пептизацией белков.

По данным Д. Н. Климовского и С. А. Коновалова, при разва­ривании целого зерна в раствор переходит от 20 до 50% азота, со­держащегося в зерне.

В процессе разваривания жиры изменяются незначительно, так как температура 140—158°С недостаточна для расщепления глицеридов. Поэтому при разваривании образуется небольшое коли­чество жирных кислот.

Нормальное сырье имеет слабокислую реакцию, соответствую­щую рН 6,0—6,2, которая обусловлена наличием фосфорно-органических соединений, белками кислотного характера, жирными кис­лотами и небольшим количеством органических кислот (яблочной, щавелевой и др.). В дефектном сырье, подвергавшемся самосогре­ванию и гниению, количество кислых продуктов значительно уве­личивается в результате превращения микроорганизмами углево­дов в молочную, уксусную, масляную и другие кислоты. Чем больше начальная кислотность сырья, тем разнообразнее и глубже гидролитические реакции, протекающие при разваривании.

Количество кислых соединений при разваривании увеличивает­ся, поэтому разваренная масса имеет большую кислотность, чем исходное сырье. Повышение кислотности при разваривании объясняется тем, что происходит освобождение фосфорной кислоты из ее неорганических и органических соединений (фитина, лецитина и нуклеина). Кроме того, при распаде сахара образуются гуминовые вещества, муравьиная, левулиновая и другие кислоты. С увеличением температуры и продолжительности разваривания кислотность разваренной массы прямолинейно растет.

Образование в процессе разваривания значительных количеств кислых соединений нежелательно, так как влечет за собой усиление гидролитических реакций, накопление сахаров и их распад.

В процессе разваривания увеличивается выход экстрактивных веществ. Если количество водорастворимых веществ в нормальном зерне обычно не превышает 10%, то при нагревании его под давле­нием 0,4 МПа в течение 60—90 мин в раствор переходит 15—20% неуглеводных веществ. Особенно много их получается при разва­ривании дефектного сырья (испорченного, например, в результате самосогревания), которое необходимо разваривать при меньшей температуре.

Значительное растворение неуглеводных веществ нежелательно, так как снижает доброкачественность сусла, сбраживаемого труднее.