Інститут хімії та хімічних технологій
Permanent URI for this communityhttps://ena.lpnu.ua/handle/ntb/62386
Browse
Search Results
Item Удосконалення технології горілки з використанням агломерованого активованого вугілля(Національний університет "Львівська політехніка", 2024) Попельняк, Софія Степанівна; Popelniak, Sofiia Stepanivna; Хлібишин, Юрій Ярославович; Національний університет "Львівська політехніка"Горілка — популярний алкогольний напій, що виробляється шляхом очищення водно-спиртової суміші активованим вугіллям із додаванням інгредієнтів згідно з рецептурою та фільтрацією. Галузь виробництва алкогольних напоїв є однією з найбільш динамічних у харчовій промисловості. Сучасне виробництво горілки поєднує інноваційні технології, модернізоване обладнання та професійних працівників. Ці складові забезпечують високу якість продукції та ефективність виробничих процесів. Попри жорстку конкуренцію, українські виробники активно працюють над поліпшенням продукції, замінюючи імпортні товари вітчизняними. Об’єктом дослідження є технологія виготовлення горілки «Слава». Предмет дослідження полягає у вдосконаленні технології виробництва шляхом використання агломерованого активованого вугілля із додаванням диспергованого срібла. Мета роботи — розробка та вдосконалення технологічної схеми виробництва для покращення якості готової продукції. Завдання включають зменшення витрат активованого вугілля завдяки його новим функціональним можливостям. Типова схема передбачає очищення водно-спиртової суміші у двох вугільних колонах. Однак високі витрати на активоване вугілля, зокрема через його низьку стійкість до стирання, потребують оптимізації. Запропоновано новий підхід, що базується на нанесенні диспергованого срібла на поверхню агломерованого вугілля. У результаті вугілля виконує роль каталізатора хімічних реакцій, які впливають на смак та аромат напою. Зменшення кількості колон до однієї дозволяє скоротити витрати енергоресурсів і зекономити виробничий простір. Результати дослідження 5 Перехід на одну вугільну колону з використанням диспергованого срібла дозволяє скоротити річні витрати активованого вугілля з 122,4 кг до 61,35 кг, а також досягти економії на суму 313 576,73 грн.Item Удосконалення технології спирту з топінамбура(Національний університет "Львівська політехніка", 2024) Шевченко, Діана Іванівна; Shevchenko, Diana Ivanivna; Мельник, Степан Романович; Національний університет "Львівська політехніка"Дана магістерська кваліфікаційна робота присвячена удосконаленню технології спирту з топінамбура. Розроблено технологію отримання спирту з нетрадиційної сировини - топінамбура, з використанням ферментного препарату та ферментів, іммобілізованих на дріжджах. Надано обґрунтування процесів на кожній технологічній стадії на основі сучасних науково- теоретичних основ процесу (Чжан, 2019). Висвітлено важливість дотримання процесів взаємодії мікроорганізмів на подальше отримання кінцевого продукту (Хатун, 2017). Спроектовано технологію та надано перелік використаних сучасних апаратів на лінії виробництва спирту етилового (Бойко, 2019). Надано відомості про економіку виробництва спирту та перспективи розвитку галузі (Кернасюк, 2024). Об’єкт дослідження – удосконалення технології спирту з топінамбура. Предмет дослідження – зброджування бражки з топінамбура Мета дослідження – отримання етилового спирту з топінамбура. У даній магістерській кваліфікаційній роботі запроектовано удосконалену технологію отримання спирту з нетрадиційної сировини топінамбура. Здійснено порівняльний аналіз методів отримання спирту, де вказано їх основні переваги та недоліки, представлено науково-теоретичні основи процесу, розроблено принципову технологічну схему з обґрунтованими нормами технологічного режиму. Надано розширену характеристику сировини (топінамбур: вміст вуглеводів – 12,8% (з них 3,2 % - моно- та дисахариди та 9,6% інулін), вміст 5 води – 79%), напівпродуктів і продуктів, допоміжних матеріалів та енергетичних ресурсів. Подано технічні вимоги до якості сировини, матеріалів і напівпродуктів. Особливу увагу приділено мікроорганізмам, які залучені в процесі виробництва спирту, а саме їх хіміко-біологічне завдання у зброджуванні бражки за технологією одночасного оцукрювання та ферментації. Використовується дріжджі Saccharomyces cerevisiae А-15 та плісняві гриби Aspergillus niger С-15. Оскільки Aspergillus niger A-15 може виділяти інуліназу та утворювати гранули міцелію, його використовують як носій дріжджів. Оскільки оцукрювання є необхідним перед бродінням, гранули міцелію, утворені Aspergillus niger A-15, використовують для іммобілізації дріжджів Saccharomyces cerevisiae C-15, що продукують етанол. Етанол виробляється з гранул міцелію шляхом одночасного оцукрювання та зброджування цукрів, щоб дає змогу спростити процес і покращити толерантність мікроорганізмів до етанолу та вихід етанолу. Наведено опис основних етапів, а саме – підготування сировини, гідроліз інуліну, ферментація, дистиляція. Представлено вибір та обґрунтування технологічних способів і режимів: підготовка топінамбура, подрібнення, гідроліз інуліну, бродіння, дистиляція, очищення та ректифікація. Обрано технологічні режими на всіх етапах, встановлені параметри процесів, які необхідні для досягнення високої якості та ефективності виробництва спирту з топінамбура. У роботі розраховано необхідну кількість продуктів та складені теплові баланси, за результатами яких визначено витрати теплоносіїв і холодоагентів, витратні коефіцієнти за основними видами сировини та енергетичних ресурсів. 6 Виконано конструктивні розрахунки апаратів на лінії виробництва та наведено їх технічну характеристику. Апарати, які розміщені у відділенні: молоткова дробарка для подрібнення топінамбура; приймальний бункер для отримання вже подрібненої сировини; шнек для переміщення подрібненої сировини; змішувач в якому відбувається змішування подрібненого топінамбура з водою за встановленою температурою; спіральний теплообмінник для охолодження гарячого сусла; апарат чистої культури дріжджів, в якому відбувається нагромадження біомаси дріжджів; дріжджанка також, де відбувається нагромадження біомаси та подача іммобілізованих дріжджів до гідролізованої маси на бродіння; бродильний апарат для зброджування бражки; спиртовловлювач для отримання водно- спиртової рідини з газів бродіння. Надалі відбувається подача зрілої бражки на ректифікацію. Виконано креслення принципової технологічної схеми виробництва, описано всі стадії та потоки і надано до кожного з них технологічні показники. Запропоновано конструктивні особливості приміщення, надано характеристику компонованому обладнанню та виконано компонувальне креслення відділення зброджування сусла з топінамбура, на якому розміщено лінії виробництва, враховуючи особливості розміщення апаратів та їх габарити. У магістерській кваліфікаційній роботі надано оцінку економічної ефективності проектованого відділення і висвітлено план виробництва та збуту продукції. Подано інформацію про розвиток даної технології на внутрішньому ринку. В економічні частині проведено розрахунок вартості всіх ресурсів для такого виробництва.Item Удосконалення технології сусла з використанням відходів хлібопекарського виробництва(Національний університет "Львівська політехніка", 2024) Майстренко, Катерина Андріївна; Maistrenko, Kateryna Andriivna; Шевчук, Лілія Іванівна; Національний університет "Львівська політехніка"Дана магістерська кваліфікаційна робота представляє різнобічне бачення технології сусла з використанням відходів хлібопекарського виробництва, а саме етапи його приготування, основні характеристики сировини та кінцевого продукту, методики та результати дослідницької роботи. Основними пунктами у роботі є наукові основи виготовлення сусла з відходів хлібопекарського виробництва, методики аналізів та їх результати, розроблена технологічна схема та її детальний опис, розрахунок витратних коефіцієнтів. Не менш важливим розділом для ознайомлення є економічна частина, адже без цього пункту неможливе існування будь-якого харчового виробництва. Об’єкт дослідження – оцукрене сусло, отримане з пшеничного хліба, який не пішов на реалізацію. Предмет дослідження – процеси, що відбуваються при отриманні оцукреного сусла із зворотних хлібопекарських відходів. Мета дослідження – спроектувати технологічну схему спиртового сусла з відходів хлібопекарського виробництва та дослідити оптимальні параметри сусла. Говорячи про наукові аспекти виробництва, вибране удосконалення класичного виготовлення спиртового сусла є вигідним та обґрунтованим. Відходи хлібопекарського виробництва є недорогою сировиною, крім того пшеничному хлібу притаманна висока крохмалистість, що в подальшому відіграє значну роль при отриманні високого показнику сухих речовин сусла. До того ж, для удосконаленої технології запропонований сучасний низькотемпературний режим обробки замісу, а також активні ферментні препарати, які дозволяють пришвидшити процеси гідролізу речовин. 6 Оглядаючи дослідницький етап роботи, в першу чергу було визначено основні фізико-хімічні характеристики сировини та сусла, такі як вологість, рН та вміст сухих речовин. Для проведення аналізів використовувались класичні методики. Основним завданням було порівняння зміни показників на різних етапах виготовлення сусла – від приготування замісу до оцукрення. Важливим пунктом дослідження є мікробіологічний аналіз сировини, адже відходи хлібопекарського виробництва мають схильність до зараження грибами та їх спорами. Для запобігання цьому запропоновано використовувати фунгіцидний препарат з оптимальною підібраною концентрацією, який є нетоксичним для людей та не впливає на якість кінцевого продукту. Основними компонентами фунгіциду є триадимефон та флутріафол. Триадимефон блокує розмноження фітопатогенних спор, перешкоджаючи клітинному поділу. Флутріафол зупиняє виробництво ергостерину, що веде до порушення утворення клітинної стінки та зростання грибкових міцеліїв. Таким чином, обидва активні елементи забезпечують захист від грибкових та бактеріальних хвороб. Крім того, додавання фунгіцидного препарату до сусла підкислює рН середовища, що призупиняє життєдіяльність пліснявих грибів. Технологічна схема технології сусла з використанням відходів хлібопекарського виробництва об’єднує у собі класичні етапи з урахуванням використання нетипової сировини, а також фунгіциду та відповідних ферментних препаратів. Запропоновано низькотемпературний режим обробки замісу, який дозволяє зменшити енергетичні витрати. Заміняючи зерно на відходи хлібопекарського виробництва, можна досягти високого показника вмісту сухих речовин сусла при мінімальних затратах ресурсів, до того ж такий метод є безвідходним, адже підприємство виробляє кінцевий продукт на основі відходів іншого. Економічна частина показує, які основні витрати потрібні на реалізацію дослідницької частини роботи, а саме на сировину, енергоресурси, заробітну плату, обладнання, приміщення для проведення дослідів. Завдяки цим обрахункам можна вчасно підготуватися і оминути потенційні перешкоди і 7 труднощі, небезпеки і загрози, мінімізувавши тим самим ризики при роботі підприємства. Отже, магістерська робота дає чітке розуміння етапів виготовлення сусла з використанням відходів хлібопекарського виробництва, технологічні режими та схему, важливості дослідницької частини та її доцільності, а також змогу накопичити необхідні знання на тему сусловаріння для подальшого використання при реалізації подібного підприємства.Item Удосконалення технології пивного сусла для пива «Молочний стаут»(Національний університет "Львівська політехніка", 2024) Яковенко, Юлія; Yakovenko, Yuliia; Березовська, Наталія Іванівна; Національний університет "Львівська політехніка"Пивоварна галузь в Україні поступово відновлюється після удару, що нанесли їй пандемія COVID-19 та початок повномасштабного вторгнення. Проте тепер перед пивоварами країни постав новий виклик – зміна смакових вподобань споживачів. Люди звертають більшу увагу на оригінальні, незвичні сорти та локальне виробництво замість стандартних пропозицій від великих компаній. [1] [2]. Об’єкт дослідження: технологія пивного сусла для темних сортів пива, зокрема «Молочний стаут» Предмет дослідження: інновації та вдосконалення у технології пивного сусла для темного пива, включаючи етапи дроблення, затирання, фільтрування та кип’ятіння. Мета дослідження: вдосконалення технологічної схеми варильного відділення виробництва темного пива, що зможе зменшити тривалість процесу та збільшити економію матеріалів та енергоресурсів, не впливаючи негативно на якість кінцевого продукту. У технологічній частини дипломної роботи проведено детальний розрахунок сировини, допоміжних матеріалів та кінцевих продуктів виробництва. Виконано тепловий баланс, розраховано потребу проєктованого відділення в енергоресурсах. За результатами виконаних розрахунків оформлено таблицю витратних коефіцієнтів. У частині «розрахунок, підбір та компонування обладнання» виконано підбір необхідних апарати враховуючи, що для одної варки використовується 5000 кг зернової сировини. Розраховано габарити бункерів зберігання зерна протягом 1 доби та для однієї варки . 5 За результатами аналізу наукових джерел та порівняльної характеристики вдосконалено схему виробництва пива «Молочний стаут». У новій технологічній схемі використовуються наступні інновації: Замість класичного сухого способу дроблення використовується вологе. Перевагами цього методу є зменшення тривалості процесу з 60 до 30 хвилин; виключення зі схеми деякого обладнання (а саме бункеру дробленого солоду , конвеєру для транспортування та передзаторного чану); чудове збереження оболонок зерна, що позитивно впливає на подальше фільтрування сусла; скорочення тривалості затирання, оскільки активація ферментів починається ще на стадії дроблення. Вдосконаленням на стадії затирання є використання ферментних препаратів Laminex та Amilex. Комплекс ферментів препарату Laminex каталізує гідроліз некрохмальних полісахаридів, що полегшує доступ крохмалю до діх амілаз. Термостабільна ?-амілаза в препараті Amylex каталізує гідроліз ?-1,4- глікозидних зв’язків крохмалю, зменшуючи в’язкість затору [3]. Завдяки дії цих ферментних препаратів вдалось збільшити початкову температуру процесу та зменшити загальну тривалість затирання з 150 до 115 хвилин. Оптимізації процесу фільтрування досягнуто за рахунок заміни традиційного фільтр-чану на фільтр-прес, що зменшує тривалість процесу на 1 годину, а також покращує вихід екстракту. Ще однією перевагою даного апарату є висока автоматизація, що зменшує витрату часу працівників на контроль роботи обладнання. Для охмелення сусла використовуються гранули хмелю типу 45, який має наступні переваги відносно гранул типу 90: збільшений вміст ?-ізокислот, менше окислення від контакту з повітрям, коротша тривалість охмелення, менша кількість хмелевої дробини. Таким чином процес охмелення триватиме 60 хвилин, замість традиційних 120. [4]. В економічній частині дипломної роботи було проведено аналіз собівартості товарного пива «Milk Stout» з урахуванням новоствореної схеми виробництва. 6 Провели конкурентний аналіз, розрахунок капітальних вкладень, основних витрат виробництва - оплата праці, витрати на електроенергію, ремонт споруди та обладнання тощо. Згідно з проведеними розраханками, рентабельність виробництва становить 75% Результатом написання магістерської кваліфікаційної роботи є спроєктоване варильне відділення виробництва пива потужністю 3 500 млн. дал/рік. Графічна частина диплому складає кресленн: технологічної схеми та компонування обладнання цеху.Item Удосконалення технології сусла із застосуванням ультразвукової активації ферментів(Національний університет "Львівська політехніка", 2024) Шибанова, Юлія Святославівна; Shybanova, Yuliia Sviatoslavivna; Мельник, Степан Романович; Національний університет "Львівська політехніка"Шибанова Ю.С., Мельник С.Р. (керівник). Удосконалення технології сусла із застосуванням ультразвукової активації ферментів. Магістерська кваліфікаційна робота. – Національний університет «Львівська політехніка», Львів, 2024. Розширена анотація. Однією з найприбутковіших галузей харчової промисловості є спиртова галузь, що виробляє етиловий спирт - сирець і спирт - ректифікат з харчової сировини (зерна, меляси, картоплі тощо). Спирт використовують у лікеро- горілчаному виробництві, для виготовлення оцту, для зміцнення вин, у кондитерській і парфумерно-косметичній промисловості, а також у вітамінному виробництві, у медицині [1,2]. На спиртових заводах отримують хлібопекарські й кормові дріжджі, кормові вітаміни, рідку вуглекислоту тощо. Зниження собівартості виробництва є одним із головних завдань, що стоять перед спиртовою промисловістю. Тому актуальним питанням є проведення наукових досліджень щодо інтенсифікації процесів виробництва спирту. Одним із шляхів інтенсифікації процесів оцукрювання та бродіння сировини при виробництві спирту є заміна зернового солоду ферментними препаратами, що сприяє підвищенню рівня використання сухих речовин сусла. Технологія спирту суттєво спрощується за рахунок використання ферментних препаратів, що дає змогу відмовитися від тривалого і трудомісткого процесу солодорощення, який є джерелом інфікування середовищ. Активність і стабільність є найважливішими показниками якості ферментного препарату, які свідчать про його здатність впродовж певного часу зберігати свої властивості і більш повно оцукрити крохмаль [3,4]. Знизити собівартість спирту можна, скоротивши споживання ферментних препаратів. Підвищення їх активності та стабільності є умовою зниження витрати ферментів [5,6]. Тому на сьогодні є важливим дослідження впливу фізичних та фізико- хімічних чинників на зміну активності ферментних препаратів та впливу 5 технологічних параметрів виробництва на їхню активність та стабільність, що дасть змогу зменшити їх споживання та знизити собівартість продукції. Об’єкт дослідження – технологія спиртового сусла з використанням ультразвукової активації амілолітичних ферментів. Предмет дослідження – активовані ультразвуком амілолітичні ферментні препарати, що використовуються в процесах розрідження замісу з крохмалистої сировини та гідролізу крохмалю. Мета дослідження – удосконалення технології спиртового сусла з використанням ультразвукової активації амілолітичних ферментів. Описано науково-теоретичні основи дії гідролітичних ферментів на субстрат та ультразвукової активації ферментів, які гідролізують крохмаль, що міститься в зерні пшениці. Наведено характеристику сировини, головних і побічних продуктів виробництва. Розроблено технологічну схему технології спиртового сусла із застосуванням ультразвукової активації ферментів Termamyl 120L та Sansuper 240 L. Розраховано норми витрат основних видів сировини, допоміжних матеріалів, енергетичних засобів. Наведено характеристику обладнання, що використовується в технології спиртового сусла із застосуванням ультразвукової активації амілолітичних ферментів.Item Удосконалення технології пивного сусла з додаванням рису(Національний університет "Львівська політехніка", 2024) Бодлак, Назарій Романович; Bodlak, Nazarii Romanovych; Чайківський, Тарас Володимирович; Національний університет "Львівська політехніка"Технологія спирту з меляси істотно відрізняється від процесу його одержання з крохмалистої сировини, оскільки на відміну від зерна та картоплі, меляса відразу містить низькомолекулярні цукри, які можуть бути зброджені спиртовими дріжджами до спирту. Виробництво етилового спирту з меляси може розглядатися з двох точок зору – як харчового етилового спирту, з подальшим його використанням в харчовій, лікеро-горілчаній чи медичній промисловості, і як біоетанолу, з подальшим його застосуванням як замінника або добавки до моторного палива. Удосконалення процесу зброджування мелясного сусла відбувається за декількома напрямками. В роботі [1] 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). В роботі запропоновано здійснювати за рахунок відокремлення дріжджів на останній стадії бродіння, концентрування на сепараторі та повернення у головний бродильний апарат. Одним із основних способів вдосконалення технології етилового спирту з меляси є використання різних рас термотолерантних дріжджів [2, 3]. З літератури [2] відомо, що використання семи різних рас термотолерантних дріжджів (RND8, 12, 13, 14, 18, А2 і D4), які можна застосовувати при 5 температурі 40 °С і вище, дозволяє збільшити швидкість зброджування мелясного сусла до 1,7 разів. Ще одним напрямком вдосконалення процесу зброджування мелясного сусла є підбір високопродуктивного штаму дріжджів. Так в роботі [4] показано, що штам Klueromyces marxianus дозволяє підвищити вихід спирту. Для підвищення виходу етилового спирту необхідно забезпечити оптимальні умови здійснення стадії зброджування мелясного сусла. В роботі [5] досліджено вплив таких параметрів як концентрація цурку, рН, температура та тривалість зброджування на вихід етилового спирту. Авторами встановлено оптимальні умови зброджування мелясного сусла дріжджами Saccharomyces cerevisiae. Новим напрямком досліджень є вивчення можливості використання іммобілізованих дріжджів для здійснення процесу зброджування мелясного сусла. В роботі [6] показана можливість іммобілізації дріжджів Saccharomyces cerevisiae на поверхні вичавків цукрового буряка. Враховуючи наведене вище оптимальним способом удосконалення процесу зброджування мелясного сусла можна вважати використання термотолерантних дріжджів. У проекті запропоновано використовувати термотолерантні дріжджі Saccharomyces cerevisiae (раса TSC-20073) [7]. Вказані дріжджі ефективно зброджують мелясне сусло при температурі 33 °С, що не потребуватиме внесення істотних змін ні у технологічну схему, ні в норми технологічного режиму роботи обладнання. Застосування вказаних дріжджів дозволяє досягнути виходу спирту 69,4 дал/т умовного крохмалю (або 65,9 дал/т сахарози). За даними огляду літератури запропоновано вдосконалення традиційної технологічної схеми отримання спирту з меляси. Для вказаної схеми розроблено норми технологічного режиму, які повинні гарантувати досягнення заданого виходу спирту з 1 т сахарози, що міститься в мелясі. Для запропонованої технологічної схеми виконано розрахунок витратних 6 коефіцієнтів, здійснено розрахунок та підбір обладнання та його компонування у відділенні. Економічні розрахунки показали ефективність запропонованих вдосконалень, які забезпечують економічний ефект від впровадження у розмірі 9400765 грн. та рентабельність виробництва 75 %.