Удосконалення технології сусла із зернової сировини
Автор: Кахній Назар Степанович
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: Основні стадії технології спирту – перетворення крохмалю (високомолекулярних вуглеводів) на цукри (низькомолекулярні вуглеводи) і далі перетворення цукрів на етиловий спирт – відбуваються за участю біологічних каталізаторів (ферментів). Тому, по суті, технологія спирту є біотехнологією. Оскільки стадія перетворення цукрів на спирт відбувається під дією дріжджів, її також відносять до технології мікробних продуктів. Поряд з цим процес виробництва етилового спирту нерозривно пов’язаний зі здійсненням ряду процесів: насамперед механічних, теплових та фізико- хімічних, які використовують на різних стадіях процесу отримання харчового етилового спирту. За останні два десятиріччя технологія спирту зазнали істотних змін, які насамперед, пов’язані із застосуванням концентрованих ферментних препаратів на стадії приготування спиртового сусла. Об’єкт дослідження – процес одержання етилового спирту. Предмет дослідження – отримання спиртового сусла із використанням ферментних препаратів. Метою магістерської кваліфікаційної роботи є удосконалення технології одержання спиртового сусла із зернової сировини, що дозволило б підвищити вихід спирту з 1 т умовного крохмалю. Удосконалення стадії отримання спиртового сусла насамперед пов’язане з використанням сучасних ферментних препаратів. В роботі [1] показано, що метою зменшення впливу на стадії бродіння кислотоутворюючої флори, яка сприяє інактивації ферментів, при розрідженні та оцукрювання доцільно використовувати кислотостійкі ферментні препарати, наприклад Amylex НТ та Diazyme SG. Авторами роботи встановлені оптимальні умови отримання спиртового сусла із жита та кукурудзи із застосуванням цих ферментних препаратів. 5 Важливим напрямком інтенсифікації процесу отримання спиртового сусла є застосування комплексних ферментних препаратів [2]. В роботі показано, що застосування комплексу ферментних препаратів Alpha-Amylase M-T, Glucoamylase L209+, Celluclast 1.5L, Shearzyme Plus, Pullulanase покращує якісні характеристики сусла, а також збільшує вихід етилового спирту. Для забезпечення оптимальних умов проведення процесу отримання спиртового сусла розглядають можливість стадійного внесення розріджую чого ферментного препарату [3]. Патент передбачає внесення до 50 % розріджуючого ферменту після пастеризації розрідженої маси, що дозволяє уникнути його інактивації під час пастеризації. З метою інтенсифікації процесу отримання спиртового сусла розглядають можливість активації ферментів, які застосовують на цій стадії. В роботі [4] запропоновано з метою активування ферментів застосовувати фосфати, які забезпечують збереження активності ферментів, у кількості 0,05 г/дм3 . Авторами показано, що такий спосіб активування ферментів дозволяє знизити в’язкість замісу в 2,4-2,8 рази та досягнути нормативних показників бражки при зброджуванні спиртового сусла з концентрацією 16-20 % з одночасним підвищенням виходу спирту на 6,3 %. Таким чином, запропоновано використання розчину фосфатів (дигідрофосфату калію і динаріюгідрофосфат у співвідношенні 19 : 1) з розрахунку вмісту фосфатів 0,05 кг/м3 замісу, що забезпечить стабілізацію ферментів при отриманні замісу із житу з підвищеним вмістом сухих речовин. При цьому тривалість приготування замісу становитиме 40 хв. при температурі 45°С, а температура розріджування житнього замісу становить 65 °С, а тривалість розріджування 180 хв. при тривалості оцукрювання 60 хв. за температури 58 °С. Вихід спирту при цьому зростає на 6,3 % при збереженні нормативних показників бражки. За результатами огляду літератури розроблено технологічну схему, для якої вибрано норми технологічного режиму. Для розробленої технологічної схеми розраховано витратні коефіцієнти для сировини і енергоресурсів, 6 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 10931,96 тис. грн./рік. Ключові слова – етиловий спирт, сусло, розріджуючий ферментний препарат, оцукрюючий ферментний препарат, термо-ферментативна обробка.