Удосконалення технології пивного сусла з додаванням рису

Abstract

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 %.The technology of alcohol from molasses is significantly different from the process of obtaining it from starchy raw materials, because unlike grain and potatoes, molasses immediately contains low-molecular sugars that can be fermented by alcoholic yeast to alcohol. The production of ethyl alcohol from molasses can be considered from two points of view - as food ethyl alcohol, with its subsequent use in the food, liquor and medical industries, and as bioethanol, with its subsequent use as a substitute or additive to motor fuel. Improvement of the molasses wort fermentation process takes place in several directions. In work [1], the authors showed that an important direction for improving the process of obtaining ethyl alcohol from molasses with its subsequent use as an additive to motor fuel is the use of recirculation of yeast mass at the stage of fermentation of molasses wort. The authors investigated the fermentation of molasses in the presence of yeast Saccharomyces cerevisiae strain M-5. The expediency of yeast recirculation is shown, which allows to reduce the content of acetaldehyde and glycerin in the matured brew and to increase the specific productivity of the fermenter for ethyl alcohol from 4.12 g/(cm3

·day) to

4.95 g/(cm3

·day). In the work, it is proposed to carry out due to the separation of yeast at the last stage of fermentation, concentration on the separator and return to the main fermentation apparatus. One of the main ways of improving the technology of ethyl alcohol from molasses is the use of different races of thermotolerant yeast [5, 6]. It is known from the literature [2] that the use of seven different races of thermotolerant yeast (RND8, 12, 13, 14, 18, A2 and D4), which can be used at a temperature of 40 °C and above, allows to increase the fermentation rate of molasses wort to 1, 7 times.

8 Another direction of improvement of the molasses fermentation process is the selection of a highly productive yeast strain. For example, work [3] showed that the Klueromyces marxianus strain allows to increase the yield of alcohol. To increase the yield of ethyl alcohol, it is necessary to provide optimal conditions for the fermentation stage of molasses wort. In work [4], the effect of such parameters as turpentine concentration, pH, temperature, and duration of fermentation on the yield of ethyl alcohol was investigated. The authors established optimal conditions for fermentation of molasses wort with Saccharomyces cerevisiae yeast. A new direction of research is the study of the possibility of using immobilized yeast for the fermentation process of molasses. The paper [5] shows the possibility of immobilization of Saccharomyces cerevisiae yeast on the surface of sugar beet pulp. Taking into account the above, the use of thermotolerant yeast can be considered the optimal way to improve the fermentation process of molasses wort. The project proposes to use thermotolerant yeast Saccharomyces cerevisiae (race TSC-20073) [6]. The specified yeast effectively ferments molasses wort at a temperature of 33 °C, which will not require making significant changes either to the technological scheme or to the norms of the technological mode of operation of the equipment. The use of the specified yeast allows you to achieve an alcohol yield of 69.4 dal/t of conventional starch (or 65.9 dal/t of sucrose). According to the literature review, it is proposed to improve the traditional technological scheme for obtaining alcohol from molasses. For the indicated scheme, the norms of the technological regime have been developed, which should guarantee the achievement of the specified yield of alcohol from 1 ton of sucrose contained in molasses. For the proposed technological scheme, the calculation of consumption coefficients was performed, the calculation and selection of equipment and its layout in the department were carried out.

9 Economic calculations showed the effectiveness of the proposed improvements, which provide an economic effect from implementation in the amount of UAH 9400765 and production profitability of 75%.

Key words - ethyl alcohol, molasses, yeast, fermentation of molasses, two- flow scheme.