3 Опис технології отримання біотехнологічної продукції етанолу
Початковий етап включає вибір сировини та її підготовку, що є критичним для успішного процесу. Основним джерелом сировини є різноманітні рослини, які можуть надати цукрозу, яка служить основою для подальшої обробки. Сировину переробляють, дроблять та розмішують для видалення зайвих домішок. Визначення концентрації цукрів у субстраті є ключовим етапом перед подальшою ферментацією.
Під час гідролізу, який також є важливим етапом, якщо сировина містить крохмаль, застосовується процес розщеплення крохмалю на прості цукри, переважно глюкозу. Цей процес здійснюється за допомогою амілази, ензиму, що перетворює крохмаль на декстрини, а потім на глюкозу.
Наступним етапом є бродіння та підготовка ферменту, де дріжджі (головним чином Saccharomyces cerevisiae) додаються для взаємодії з цукрами з метою виробництва етанолу та вуглекислого газу. Оптимізація умов забезпечує максимальний вихід етанолу шляхом стимулювання зростання та ферментації дріжджів (температура, pH, концентрація поживних речовин).
Ферментація дріжджів відбувається в анаеробних умовах, що створюються в реакторі, де глюкоза перетворюється в етанол і вуглекислоту. Довжина цього процесу контролюється для досягнення максимального виходу етанолу.
Наступним етапом є відділення та очищення спирту, де застосовуються фільтрація або центрифугування для відокремлення рідини від твердих залишків. Отриманий сироп містить етанол, воду та інші домішки.
Для розділення води та етанолу застосовується дистиляція, оскільки етанол має нижчу температуру кипіння. Часто застосовуються хімічні або фізичні методи для подальшого очищення етанолу від залишкових домішок.
Останнім етапом є формування готового продукту, яке включає розливання та упаковку етанолу. Готовий продукт розливається в контейнери або банки для подальшого використання у різних сферах, таких як паливна промисловість, харчова та фармацевтична галузі. Цей процес забезпечує ефективне та стабільне виробництво етанолу, використовуючи природні властивості дріжджів та оптимізовані умови ферментації. [4]
3.1 Типова апаратурна схема виробництва етанолу
На рисунку 3.1 наведена апаратурна схема виробництва етанолу з рослинної сировини, основним апаратом у технологічному процесі є ферментер у якому проходить зброджування.
Рисунок 3.1 – Апаратурна схема виробництва етанолу: 1 – циклон; 2 – гідролізатом; 3 – рухливий шарнір; 4 – зворотний клапан та штуцер; 5 – транспортер; 6 – змішувач; 7 – струменевий підігрівач; 9 – насос, 10 – теплообмінник; 11 - випарник; 12 – збірник; 13 – інвертор; 14 – клапан; 15 – фільтр; 16 – ємність для зберігання сульфатної кислоти; 17 –вагомір; 18 – нейтралізатор; 19 – відстійник; 20 – вакуум-охолоджувальна установка; 21 – аератор; 22 – фільтр; 23 – бродильний апарат; 24 – інокулятор; 25 – насос-сепаратор; 26 – конденсатор бражної колони; 27 – спиртоуловлювач; 28 – ректифікаційна колона; 29 – брагорегулятор; 30 – збірник бражної колони; 31 – молекулярні сита.