Мельник, Степан РомановичШевченко, Діана ІванівнаShevchenko, Diana Ivanivna2025-01-1520242024Шевченко Д. І. Удосконалення технології спирту з топінамбура : кваліфікаційна робота на здобуття освітнього ступеня магістр за спеціальністю „8.181.00.01 — Технології продуктів бродіння і виноробства“ / Діана Іванівна Шевченко. — Львів, 2024. — 69 с.https://ena.lpnu.ua/handle/ntb/62770Дана 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.This master's thesis is devoted to improving the technology of Jerusalem artichoke alcohol. A technology for obtaining alcohol from an unconventional raw material - Jerusalem artichoke, using an enzyme preparation and enzymes immobilized on yeast, has been developed. The justification of the processes at each technological stage is provided on the basis of modern scientific and theoretical foundations of the process (Zhang, 2019). The importance of observing the processes of the interaction of microorganisms for the further production of the final product is highlighted (Khatun, 2017). The technology was designed and a list of used modern devices on the ethyl alcohol production line was provided (Boyko, 2019). Information on the economics of alcohol production and prospects for the development of the industry is provided (Kernasiuk, 2024). The object of the research is to improve the technology of Jerusalem artichoke alcohol. The subject of research is the fermentation of Jerusalem artichoke mash The purpose of the research is to obtain ethyl alcohol from Jerusalem artichoke. In this master's qualification work, an improved technology for obtaining alcohol from non-traditional Jerusalem artichoke raw materials is designed. A comparative analysis of the methods of obtaining alcohol was carried out, where their main advantages and disadvantages were indicated, the scientific and theoretical bases of the process were presented, and a basic technological scheme was developed with substantiated norms of the technological regime. 9 An extended description of the raw material is given (topinambur: carbohydrate content – 12.8% (of which 3.2% are mono- and disaccharides and 9.6% inulin), the content water - 79%), semi-finished products and products, auxiliary materials and energy resources. Technical requirements for the quality of raw materials, materials and semi-finished products are submitted. Particular attention is paid to microorganisms involved in the process of alcohol production, namely their chemical and biological task in the fermentation of wort using the technology of simultaneous saccharification and fermentation. Saccharomyces cerevisiae A-15 yeast and Aspergillus niger C-15 mold are used. As Aspergillus niger A-15 can secrete inulinase and form mycelial granules, it is used as a yeast carrier. Since saccharification is necessary before fermentation, the mycelial granules formed by Aspergillus niger A-15 are used to immobilize the ethanol-producing yeast Saccharomyces cerevisiae C-15. Ethanol is produced from mycelial granules by simultaneous saccharification and fermentation of sugars to allow for process simplification and improved ethanol tolerance of microorganisms and ethanol yield. A description of the main stages is provided, namely, preparation of raw materials, hydrolysis of inulin, fermentation, distillation. The selection and justification of technological methods and regimes are presented: Jerusalem artichoke preparation, grinding, hydrolysis of inulin, fermentation, distillation, purification and rectification. Technological regimes at all stages have been selected, process parameters have been established, which are necessary to achieve high quality and efficiency in the production of Jerusalem artichoke alcohol. In the work, the required number of products was calculated and heat balances were compiled, based on the results of which the consumption of coolants and refrigerants, consumption coefficients for the main types of raw materials and energy resources were determined. Constructive calculations of devices on the 10 production line were made and their technical characteristics were given. Devices located in the department: hammer crusher for crushing Jerusalem artichoke; receiving hopper for receiving already crushed raw materials; auger for moving crushed raw materials; a mixer in which the crushed Jerusalem artichoke is mixed with water at the set temperature; spiral heat exchanger for cooling hot wort; apparatus for pure yeast culture, in which yeast biomass accumulates; yeast also, where biomass is accumulated and immobilized yeast is fed to the hydrolyzed mass for fermentation; fermenter for fermenting wort; alcohol trap for obtaining water-alcohol liquid from fermentation gases. In the future, mature wort is submitted for rectification. A drawing of the basic technological scheme of production was made, all stages and flows were described, and technological indicators were provided for each of them. The design features of the room are proposed, the characteristics of the assembled equipment are given, and the layout drawing of the Jerusalem artichoke wort fermentation department, on which the production lines are located, is made, taking into account the features of the placement of the devices and their dimensions. In the master's qualification thesis, an assessment of the economic efficiency of the designed department is given and the plan of production and sales of products is highlighted. Information on the development of this technology in the domestic market is provided. In the economic part, the cost of all resources for such production was calculated. Key words: Jerusalem artichoke, ethyl alcohol, technological mode, equipment, device.uk8.181.00.01топінамбуретиловий спирттехнологічний режимобладнанняапаратStudents_diploma© Національний університет "Львівська політехніка", 2024© Шевченко, Діана Іванівна, 202469