Влияние замкнутого оборота жидкой фазы на бродильную активность дрожжевой биомассы при производстве этилового спирта

Abstract

Максимальное использование ресурсов сырья – приоритетная задача каждого производства. Данный подход повышает рентабельность предприятия и решает часть проблем по утилизации его основных отходов. Получение этилового спирта – это сложный биотехнологический процесс, в котором ресурсосбережение является актуальной задачей. Комплексный подход к производству спирта включает многопродуктовую схему, включая использование отходов в качестве вторичных сырьевых ресурсов. К основным из них относятся фильтрат барды и конденсат от вакуум-выпарной установки. Они имеют потенциал для частичной замены воды на стадии приготовления замеса, что позволит снизить расходы на их утилизацию. В работе исследовано влияние данного приема на бродильную активность дрожжей и качество получаемого спирта. Установлено, что совместное применение фильтрата барды в количестве 20 % и конденсата ВВУ в количестве 40 % в качестве частичной замены воды благоприятно влияют на бродильную активность дрожжевой биомассы. Процесс брожения протекает с меньшим на 10 % нарастанием титруемой кислотности. За счет создания благоприятных условий для ферментов и дрожжей гидролиз и брожение протекают более эффективно. Накопление побочных метаболитов, таких как сивушные масла, сложные эфиры и ароматические спирты, в экспериментальных вариантах снижается на 5–25 % по сравнению с контрольным вариантом. Это положительно влияет на качество получаемой продукции и ее органолептические свойства. При этом наблюдается рост содержания кетонов, что связано с возможным протеканием ацетоново-бутилового и масляно-кислого брожения. Этот фактор необходимо учитывать при многократном возврате рассматриваемых жидких сред. Maximizing the use of raw materials is a priority for every production facility. This approach increases the profitability of the company and solves some of the problems associated with the disposal of its main waste products. Ethyl alcohol production is a complex biotechnological process in which resource conservation is a current task. A comprehensive approach to alcohol production includes a multi-product scheme, including the use of waste as secondary raw materials. The main waste products include stillage’s filtrate and condensate from a vacuum evaporation unit. They have the potential to partially replace water at the stage of preparing the grain mix, which will reduce the cost of their disposal. The article studies the effect of this technique on the fermentation activity of yeast and the quality of the resulting alcohol. It was found that the combined use of 20 % of the stillage’s filtrate and 40 % of the vacuum evaporation unit condensate as a partial replacement of water has a positive effect on the fermentation activity of the yeast biomass. The fermentation process proceeds with a 10 % lower increase in titrated acidity. By creating favorable conditions for enzymes and yeast, hydrolysis and fermentation proceed more efficiently. The accumulation of by-products such as fusel oils, esters, and aromatic alcohols in experimental variants is reduced by 5–25 % compared to the control variant. This has a positive effect on the quality of the resulting products and their organoleptic properties. At the same time, there is an increase in the content of ketones, which is associated with the possible occurrence of acetone-butyl and butyric-acid fermentation. This factor must be taken into account when the liquid media in question are recycled multiple times.