Промишлена ферментация на зърно-картофена мъст и меласа, сулфитни луги и хидролизати от дървесина


Категория на документа: Икономика


3.3. Цикличен метод

Представлява разновидност на полунепрекъснатите (полупериодичен/отливно-доливен) методи на ферментация, където ферментацията е непрекъсната, а доферментирането - периодично.
3.4 Фактори, влияещи върху рандемана на етанола
Добивът на етанол зависи от следните показатели [2]:
> Физиологичните условия за посевните дрожди - осигурпване на ферментационна среда със стойност на pH 5.4-5.6; при бактериална зараза от млечнокисели бактерии развитието им е силно задържано при pH под 5; с намаляване на pH при ферментацията до 4.1 амилазата се инактивира; при отсъствие на тези бактерии крайната стойност е 4.1-4.4 в зависимост от преработваната суровина.
> Буферност - майшът има висока буферна способност при pH 5-6;
> Температура - 29-30 °С за размножаване, 38 оС за ферментация и 32 °С при концентрация на алкохола над 4.5 %;
> Хранителни вещества - при източник зърно майшът е богат на хранителни вещества, в противен случай следва да бъдат добавени;
3.5 Оптимизация на производствения процес

При производството на етанол от зърно се постигат няколко технологични иновации [2]:
> получаване на култура дрожди при непрекъснати аеробни условия;
> озхаряване на нишестето чрез киселинна хидролиза и добавяне на плесенна амилаза;
> производство на фузелово масло - представлява висококипяща фракция (90-150 °С), получаваща се при ректификация на спирта от бражката; то е смес от i-пропилов, n-пропилов, i-бутилов и n-бутилов, i-амилов и пентанол (амилов) алкохоли; ферментацията протича при начална температура 18-20 оС, максимална температура 27-28 оС, а доферментирането става при 27-28 оС.

4. Промишлена ферментация на зърно-картофена мъст и меласа, сулфитни луги и хидролизати от дървесина
4.1 Ферментация на меласа

При използването на висококачествена тръстикова меласа, ферментационната среда се приготвя с 14-18 % захарна концентрация, след което се пастьоризира [2]. Засява се с 2-4 % активна посевна култура, когато апаратът е запълнен на 1/8 или 1/4, което позволява дрождите да се развиват и през периода на допълване на ферментатора. Първоначалното pH е 4.8-5.0, като вместо H2SO4 може да се използва HCl или млечна киселина. Към хранителната среда се добавят (NH4)2SO4 и P, може да се добави и 10-20 % отработена културална среда. Температурата в началото на процеса е в диапазона 21-27 оС, а след това 32-33 оС. Ферментацията започва след запълване на ферментатора. Едно денонощие след това е много активна и завършва за 48-72 h. Ферментационната течност съдържа 6-9 % алкохол. При използване на тръстикова меласа, която е по-богата на хранителни вещества, ферментационният процес завършва за около 36 h.

Производството на етанол от меласа включва [2]:
* антисептиране и разреждане на меласата;
* култивиране на дрождите;
* ферментация на меласовия разтвор.
Меласата съдържа значителни количества микроорганизми. За целта се прилага антисептеране, което се изразява в обработка с антисептик и минерална киселина. Следва разреждане с вода и полученият меласов разтвор се подлага на ферментация. Високата концентрация на захар в меласата не позволява протичането на ферментация. Поради това тя се разрежда. Меласата съдържа всички необходими за жизнената дейност на дрождите вещества с изключение на P. Той се добавя под формата на суперфосфатен извлек или H3PO4. В меласата има достатъчно N. Дрождите могат да усвояват неорганичния (амониев) и органичен азот за синтезата на аминокиселините. Ако е недостатъчен се добавя (NH4)2SO4 или (NH2)2СО.

При непрекъснато производство има 2 схеми:
* еднопоточната схема - разредената меласа с концентрация 22 % се използва за размножаване на дрождите и ферментация;
* двупоточна - подготвя се мъст с 2 концентрации 12 % за размножаване на дрождите и 32 % за ферментацията.
Захарозата се превръща в глюкоза и фруктоза, а те под действието на цимазата в C2H5OH и CO2, след което продуктът се отправя за дестилация [2].
4.2 Ферментация на зърно-картофена мъст

При ферментацията на нишесте от картофи и зърнени култури се използва среда, съдържаща около 13 % въглехидрати с pH 4.8-5.5, получена чрез прибавяне на 20-25% отработена ферментационна течност по отношение обема на апарата. Ферментацията протича при температура около 30 оС, но не повече от 32 оС и разбъркване за 40-60 h, т.к. превръщането на остатъчните декстрини в малтоза е бавен процес. Ферментационната течност, съдържаща 6.5-8.5 vol. % алкохол, се подлага на дестилация [2].
4.3. Ферментация на сулфитна луга

При ферментация на сулфитни луги се практикува не засяване с посевни чисти култури, а посредством рециркулация на част от по-рано ферментирала хртанителна среда, съдържаща дрождите под формата на суспензия [2]. По-късно се прилага сепариране на дрождите и внасянето им като посевен материал при периодично ферментиране на нови порции сулфитни луги. При този метод добивът на CH3OH се повишава с 15 %, не се изразходват много въглехидрати за пластични нужди и не се изисква подготовка на специални посевни култури. Възможността за инфектиране с бактерии е много малка, защото при сепарирането те остават като по-малки корпускули в течната среда.
4.4. Ферментация на хидролизати от дървесина

Съвременното производство на алкохол на база дървесни хидролизати се основава на непрекъснат ферментационен процес с рециркулация на дрождите, какъвто метод се използва и при ферментиране на захари от сулфитни луги [2]. Хранителният разтвор, съдържащ 4 % захари има стойност на pH 4.5. Производственият процес протича в 3-5 ферментора, обединени в батерия. Разтворът престоява в тях 3-5 h. През всеки съд се продухва СО2. Ферментиралата течност след 5 ден се подава на сепаратор, а отделените дрожди се връщат обратно в първия съд. 80 % от наличните захари ферментират още в първия час. Добивът достига 21 l абсолютен алкохол на 100 kg дървесина.

ЛИТЕРАТУРА

1. Соколов Т., Райчева-Рошкова, З., Химия и технология на хранителните среди в биотехнологичните производства, Пловдив, 1993
2. Йонкова Г., Технология на пивото, ХТМУ-София, 2006
3. Ненкова С., Лекционни материали по дисциплината "Хидролиза на растителните суровини", ХТМУ-София, 2012
4. Влахов С., Иванов A., Обща микробиология, УИ "Св. Климент Охридски", София, 1996





Сподели линка с приятел:





Яндекс.Метрика
Промишлена ферментация на зърно-картофена мъст и меласа, сулфитни луги и хидролизати от дървесина 9 out of 10 based on 2 ratings. 2 user reviews.