Исследование процессов биокатализа полисахаридов зернового сырья при производстве этилового спирта с замкнутым оборотом жидкой фазы

Abstract

Комплексная переработка зернового сырья с получением этилового спирта подразумевает максимальное использование всех потенциальных ресурсов. Это касается как ресурсов сырья, так и вторичных сырьевых и энергетических ресурсов, которые образуются в процессе технологии. К ним можно отнести и жидкие стоки – фильтрат барды, и конденсат от вакуумно-выпарной установки, которые образуются на стадии получения сухой зерновой барды. Данные среды имеют потенциал для их применения на стадии приготовления замеса, что обеспечит сокращение потребления чистой воды и уменьшит экологическую нагрузку на окружающую среду. Анализ фильтрата барды установил содержание 5,98 % общих сухих веществ и рН 3,84. Также фильтрат барды может содержать остаточные количества ферментных препаратов амилолитического действия. В связи с этим целесообразно исследовать возможность замены до 50 % воды на фильтрат барды с оценкой эффективности данного приема. Конденсат от вакуумно-выпарной установки не имеет взвешенных частиц и представляет из себя прозрачную жидкость с рН 3,09 и слабым характерным запахом барды. Отсутствие дисперсной фазы позволяет заменить 100 % воды. Кроме того, возможно их совместное применение в различных соотношениях. В совокупности с остальными показателями рассматриваемых сред их совместное или раздельное применение имеет потенциал для создания более благоприятных условий последующего метаболизма дрожжевой биомассы. Проведено исследование по влиянию применения фильтрата барды и конденсата от вакуумно-выпарной установки взамен части технологической воды на процесс ферментативного гидролиза крахмала и характеристики сусла. По результатам исследования установлена целесообразность замены до 20 % воды на фильтрат барды или до 40 % на конденсат от вакуумно-выпарной установки без снижения эффективности гидролиза полисахаридов сырья по актуальной схеме водно-тепловой и ферментативной обработки. В случае их совместного применения возможна замена до 60 % воды на фильтрат барды и конденсата от вакуумно-выпарной установки в соотношении 1:2 соответственно. The complex processing of grain raw materials to produce ethyl alcohol implies the maximum use of all potential resources. This applies to both raw materials and secondary raw materials and energy resources that are generated during the technology process. These include both liquid effluents, stillage filtrate, and condensate from a vacuum evaporation plant, which are formed at the stage of producing dry grain stillage. These media have the potential to be used at the stage of mixing preparation, which will reduce the consumption of clean water and reduce the environmental impact on the environment. The stillage filtrate analysis established a content of 5.98 % of total solids and a pH of 3.84. Stillage filtrate may also contain residual amounts of amylolytic enzyme preparations. In this regard, it is advisable to investigate the possibility of replacing up to 50 % of the water with stillage filtrate to assess the effectiveness of this method. The condensate from the vacuum evaporation unit has no suspended particles and is a clear liquid with a pH of 3.09 and a faint characteristic odor of stillage. The absence of a dispersed phase makes it possible to replace 100 % of the water. In addition, it is possible to use them together in different ratios. Together with the other indicators of the media under consideration, their joint or separate use has the potential to create more favorable conditions for the subsequent metabolism of yeast biomass. A study has been conducted on the effect of the use of stillage filtrate and condensate from a vacuum evaporation plant instead of part of the process water on the process of enzymatic starch hydrolysis and wort characteristics. According to the results of the study, it is advisable to replace up to 20 % of water with stillage filtrate, or up to 40% with condensate from a vacuum evaporation unit without reducing the efficiency of hydrolysis of polysaccharides of raw materials according to the current scheme of water-thermal and enzymatic treatment. If they are used together, it is possible to replace up to 60% of the water with stillage filtrate and condensate from a vacuum evaporation unit in a ratio of 1:2, respectively.