Удосконалення технології етилового спирту з цукровмісної сировини

Автор: Гривняк Андрій Васильович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Технології продуктів бродіння і виноробства
Інститут: Інститут хімії та хімічних технологій
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2024-2025 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Технологія спирту з меляси на сьогодні має істотну перевагу перед одержанням спирту з зерновою сировини. Ця перевага зумовлена складом сировини, яку переробляють на спирту – на відміну від зерна, яке містить крохмаль, меляса містить сахарозу. Таким чином при переробленні меляси відсутні такі енергоємні стадії притаманні технології спирту із зернової сировини як подрібнення сировини, приготування замісу (потребує теплої води), розрідження замісу (вимагає застосування гострої пари) та оцукрювання. Поряд з економією енергоресурсів відсутність вищевказаних стадій забезпечує зменшення металомісткості виробництва. Разом з тим, вміст у мелясі сахарози, а не крохмалю, забезпечує вищу інтенсивність процесу бродіння порівняно з зброджуванням зернового сусла та високий вихід етилового спирту з 1 т умовного крохмалю сировини. Ще однією важливою перевагою підприємств, які переробляють мелясу на етиловий спирт, є можливість роботи всіх стадій виробництва за безперервною схемою, що дає змогу забезпечити вищу продуктивність за етиловим спиртом порівняно із підприємствами, які переробляють зернову сировину. Застосування цукровмісної сировини замість зерна забезпечує зниження тривалості зброджування спиртового сусла з 72 годин, як це є у випадку одержання сусла із зерна, до 24 годин, що також веде до зростання продуктивності спиртового виробництва. Об’єкт дослідження – процес одержання етилового спирту. Предмет дослідження – отримання етилового спирту з меляси. Метою магістерської кваліфікаційної роботи є вдосконалення технології отримання етилового спирту зброджуванням мелясного сусла. У промисловому виробництві на сьогодні використовують декілька схем 5 одержання етилового спирту з цукровмісної сировини. На сьогодні розглядають різні способи удосконалення процесу отримання етанолу з цукровмісної сировини. Можливі зміни пропонується вносити на різних стадіях процесу, а також розглядають варіанти застосування різних видів сировини. В роботі [1] досліджено можливість використання як сировини для одержання етанолу напівпродуктів цукрового виробництва, таких як дифузний сік та відтік 2-ї кристалізації. Авторами показано, що при застосування для зброджування цукровмісної сировини дріжджів Saccharomyces cerevisiae раси У 5007 (К-7) ступінь зброджування цукрі у складі дифузного соку становить понад 95 % вже за першу добу, тоді як стіпінь зброджування цукрі меляси та відтоку 2-ї кристалізації досягали лише 55 % і 38 % відповідно. В роботі встановлено, що використання неочищеного дифузійного соку забезпечує скорочення тривалості процесу на 30 % та скорочує втрати з незбродженими вуглеводами. В роботі [2] авторами показано, що важливим напрямком вдосконалення процесу одержання етилового спирту з меляси з подальшим його застосуванням як добавки до моторного палива є використання рециркуляції дріжджової маси на стадії зброджування мелясного сусла. Авторами досліджено зброджування мелясного сусла у присутності дріжджів Saccharomyces cerevisiae штаму М-5. Показано доцільність рециркуляції дріжджів, яка дозволяє знизити вміст ацетальдегіду та гліцерину у дозрілій бражці та підвищити питому продуктивність бродильного апарату за етиловим спиртом з 4,12 г/(см3 ·добу) до 4,95 г/(см3 ·добу) з одночасним підвищенням виходу спирту з 66,5 дал/т сахарози до 69,3 дал/т сахарози. В роботі запропоновано здійснювати за рахунок відокремлення дріжджів на останній стадії бродіння, концентрування на сепараторі та повернення у головний бродильний апарат. В роботі [3] наведено результати розробки економічно ефективного процесу виробництва етанилового спирту з тростинної меляси при 6 підвищеній температурі. Авторами запропоновано використовувати для зброджування мелясного сусла термотолерантний штам Saccharomyces cerevisiae TSC-20073. Дослідження здійснювали в умовах неконтрольованої температури та при контрольованій температурі, яка становила 33°C. Авторами отримано максимальний вихід 302,23 л/т меляси та ефективність бродіння 90,14 %. Газохроматографічний аналіз дистиляту по завершенні бродіння показав максимальний вміст сивушної олії 560,22 ppm, і був отриманий в умовах зброджування спиртового сусла, отриманого з використанням меляси, за неконтрольованої температури. Враховуючи вищевказане, в роботі запропоновано застосування для зброджування мелясного сусла осмофільної термотолерантної раси дріжджів В-16 [4]. Авторами показано, що застосування вказаної раси дріжджів дає змогу зброджувати мелясне сусло з вмістом 26-27 % та одержувати бражку з вмістом спирту до 13,5 % з одночасним збільшенням виходу спирту до 64,0 дал/т сахарози. За результатами огляду літератури розроблено технологічну схему, для якої вибрано норми технологічного режиму. Для розробленої технологічної схеми розраховано витратні коефіцієнти для сировини і енергоресурсів, виконано розрахунок та підбір технологічного обладнання, а також його компонування у промисловій будівлі проектованого відділення. У економічній частині роботи виконано розрахунок економічної ефективності запропонованого вдосконалення технології та встановлено, що економічний ефект становитиме 6260,0 тис. грн. Ключові слова – етиловий спирт, меляса, термотолерантні дріжджі, осмофільні дріжджі, цукровмісна сировина для виробництва спирту.