Використання побічних продуктів спиртового виробництва

Abstract

Спиртова промисловість відноситься до галузі харчової промисловості, що виробляє етиловий спирт-сирець та спирт-ректифікат із харчової сировини (зерна, картоплі, меляси). Основними споживачами етилового спирту є харчова промисловість, медицина та радіоелектроніка. Етиловий спирт використовується також і для технічних, але у цьому випадку великі кількості цього продукту отримують переважно гідролізом рослинних нехарчових матеріалів і синтезують різними хімічними методами. На сьогоднішній день у спиртовій промисловості склалася досить складна екологічна ситуація із утилізацією відходів виробництва (зернової барди). Крім барди в процесі виробництва спирту одержують ряд побічних продуктів, серед яких можна назвати лютерну воду, головну фракцію, сивушну олію і сивушний спирт. З бардою і лютерною водою виводиться нелетка частина бражки; леткі домішки виводяться з головною фракцією або її концентратом, з сивушною олією і сивушним спиртом [2,3]. Розширення спиртової промисловості у світі зумовило необхідність розробки ефективних технологій використання побічних продуктів спиртового виробництва. Серед побічних продуктів спиртового виробництва важливе місце займають сивушна олія і сивушний спирт. Відповідно актуальними питаннями можуть бути шляхи подальшого використання названих побічних продуктів виробництва етилового спирту. О'єкт дослідження – побічні продукти спиртового виробництва – сивушна олія і сивушний спирт. Предмет дослідження – комплексна технологія використання побічних продуктів виробництва етилового спирту. Мета дослідження – розгляд напрямків використання побічних продуктів спиртового виробництва, що передбачає підвищення техніко-економічних і екологічних показників даного виробництва. Етанол виробляється методом зброджування цукрів (глюкози, сахарози та деяких інших) у безкисневому середовищі спиртовими дріжджами. Як сировина використовується будь-яке зерно, і в тому числі й не придатне для харчових цілей [3]. Для досягнення високих результатів при організації безвідходного виробництва етанолу необхідно залучити у виробництво промислові відходи, які дозволяють підвищити ступінь використання корисних речовин у вихідній сировині і тим самим, суттєво знизити матеріальні затрати на одиницю виготовленої продукції, а також знизити рівень забруднення навколишнього середовища [5]. Для дослідження можливості використання сивушної олії та сивушних спиртів як ефективних добавок до моторних палив, проводили аналізи з додаванням спиртової фракції до бензинів. Для утворених спиртових сумішей визначали густину ?15 пікнометричним методом, проводили перегонку бензину і приготовлених сумішей, під час якої визначали їхній фракційний склад, а саме: температуру початку та кінця кипіння, температури википання 10%-, 50%-, та 90%-них точок. Аналізували одержані фракційні склади та визначали октанові числа для аналізованих зразків [4]. Досліджено, що використання добавок спиртових відходів дозволяє підвищити октанове число, що забезпечує більш чисте та швидке згоряння палива та сприяє зниженню шкідливих викидів в атмосферу. Також понижується температура википання 10% та 50% фракції паливної суміші, що веде до покращення роботи двигуна на різноманітних режимах; полегшення його пускових властивостей в холодних умовах, поліпшення маневреності двигуна. що означає зменшення кількості моноксиду вуглецю та оксидів азоту у викидах автомобільних двигунів. При додаванні до бензинів більшу ефективність проявляють сивушні спирти, які є звільнені від води та органічних домішок. Оптимальними концентраціями добавок є: для сивушних спиртів – 5 % об., для сивушної олії – 10 % об.The alcohol industry is a branch of the food industry that produces raw ethyl alcohol and rectified alcohol from food raw materials (grain, potatoes, molasses). The main consumers of ethyl alcohol are the food industry, medicine and radio electronics. Ethyl alcohol is also used for technical purposes, but in this case, large quantities of this product are obtained mainly by hydrolysis of non-food plant materials and synthesized by various chemical methods. Today, the alcohol industry has a rather complex environmental situation with the disposal of production waste (grain dregs). In addition to dregs, a number of by-products are obtained in the process of alcohol production, including Lutheran water, the main fraction, fusel oil and fusel alcohol. The non-volatile part of the mash is removed with the dregs and Lutheran water; volatile impurities are removed with the main fraction or its concentrate, with fusel oil and fusel alcohol [2,3]. The expansion of the alcohol industry in the world has necessitated the development of effective technologies for the use of by-products of alcohol production. Among the by-products of alcohol production, fusel oil and fusel alcohol occupy an important place. Accordingly, the ways of further use of the named by-products of ethyl alcohol production may be relevant issues. The object of the study is by-products of alcohol production - fusel oil and fusel alcohol. The subject of the study is a comprehensive technology for the use of by-products of ethyl alcohol production. The purpose of the study is to consider the directions of use of by-products of alcohol production, which involves increasing the technical, economic and environmental indicators of this production. Ethanol is produced by fermenting sugars (glucose, sucrose, and some others) in an oxygen-free environment with alcoholic yeast. Any grain is used as raw material, including grain that is not suitable for food purposes [3]. To achieve high results in the organization of waste-free ethanol production, it is necessary to involve industrial waste in production, which allows to increase the degree of use of useful substances in the raw material and thereby significantly reduce material costs per unit of manufactured product, as well as reduce the level of environmental pollution [5]. Of the by-products of ethanol production, the use of fusel oil may be interesting. Fusel oil is an intermediate product that is isolated at the stage of rectification from the fusel column, the composition of its components depends on the type of raw material, as well as on the characteristics of the technological process. Fusel oil contains a mixture of alcohols, water, and a small amount of other organic compounds [5]. To investigate the possibility of using fusel oil and fusel alcohols as effective additives to motor fuels, analyses were conducted with the addition of an alcohol fraction to gasolines. For the formed alcohol mixtures, the density ?15 was determined by the pycnometric method, gasoline and prepared mixtures were distilled, during which their fractional composition was determined, namely: the temperature of the beginning and end of boiling, the boiling temperatures of the 10%, 50%, and 90% points. The obtained fractional compositions were analyzed and the octane numbers for the analyzed samples were determined [4]. It was investigated that the use of waste alcohol additives allows to increase the octane number, which provides cleaner and faster combustion of fuel and contributes to the reduction of harmful emissions into the atmosphere. The boiling temperature of the 10% and 50% fractions of the fuel mixture is also reduced, which leads to improved engine operation in various modes; facilitating its starting properties in cold conditions, improving engine maneuverability. which means reducing the amount of carbon monoxide and nitrogen oxides in the emissions of automobile engines. When added to gasoline, fusel alcohols that are free from water and organic impurities are more effective. The optimal concentrations of additives are: for fusel alcohols - 5% vol., for fusel oil - 10% vol. Key words: alcohol production, fusel oil, fusel alcohol, ethyl isoamyl ether, gasoline, ethyl alcohol