Food Science and Technology

ISSN-print: 2073-8684
ISSN-online: 2409-7004
ISO: 26324:2012
Архiви

БІОТЕХНОЛОГІЯ СПИРТОВОЇ ФЕРМЕНТАЦІЇ З РЕЦИРКУЛЯЦІЄЮ ДРІЖДЖІВ

##plugins.themes.bootstrap3.article.main##

L. Levandovsky
O. Vitriak
M. Demichkovska

Анотація

В останні десятиліття в світі спостерігається тенденція до суттєвого збільшення об’ємів виробництва етанолу для вирішення енергетичних проблем, тобто використання його як біопалива. Серед факторів, що мають визначальний вплив на собівартість цільової біотехнологічної продукції, є вихід її з використаної сировини. Одним із сучасних і ефективних способів інтенсифікації спиртового зброджування і здешевлення паливного етанолу є використання рециркуляції дріжджів. Об’єктами досліджень були: сировина (цукробурякова меляса), мелясне сусло, дріжджі Saccharomyces cerevisiae штаму М-5, дозріла бражка та її дистиляти. У сировині, напівпродуктах і дозрілій бражці визначали технохімічні показники, що рекомендовані діючим технологічним регламентом виробництва спирту із меляси. Процес спиртової ферментації здійснювали у промислових умовах в батареї ферментерів, що з’єднані послідовно. Рециркуляцію дріжджів здійснювали шляхом виділення їх із кінцевої стадії бродіння, концентрування на сепараторі та введення у головний ферментер. Отримані експериментальні дані свідчать про ефективність застосування для ферментації сусла дріжджів, що рециркулюють в анаеробній стадії. Встановлено факт посилення спирторутворювальої здатності рециркульованих дріжджів за рахунок їхньої адаптації до умов середовища внаслідок довготривалого перебування у ньому. Вони мають більш високу біохімічну активність і економічність метаболізму. При цьому скорочується потреба у безперервно вирощуваній біомасі, зменшується доля аеробно асимільованих цукрів і скорочуються за рахунок цього їхні втрати при дріжджегенеруванні. У той же час, прискорення початкового періоду анаеробної ферментації сприяє інгібуванню біосинтезу гліцерину, на утворення якого витрачається найбільша кількість цукру серед усіх вторинних продуктів. Визначено параметри процесу зброджування мелясного сусла з рециркуляцією дріжджової біомаси в промислових умовах і встановлено, що має місце збільшення виходу спирту із сировини за рахунок послаблення синтезу вторинних продуктів метаболізму. Переваги цього способу ферментації  будуть використані в подальших дослідженнях, а саме, при зброджуванні мелясного сусла підвищеної концентрації сухих речовин з метою скорочення питомих витрат теплової енергії у виробництві і його здешевлення. Розроблена біотехнологія спирту може бути успішно використана для одержання паливного етанолу, збільшення виробництва якого сприятиме енергонезалежності України.

Ключові слова:
дріжджі, мелясне сусло, зброджування, рециркуляція дріжджів, етанол

##plugins.themes.bootstrap3.article.details##

Як цитувати
Levandovsky, L., Vitriak, O., & Demichkovska, M. (2019). БІОТЕХНОЛОГІЯ СПИРТОВОЇ ФЕРМЕНТАЦІЇ З РЕЦИРКУЛЯЦІЄЮ ДРІЖДЖІВ. Food Science and Technology, 13(3). https://doi.org/10.15673/fst.v13i3.1450
Розділ
Біопроцеси, біотехнологія харчових продуктів, БАР

Посилання

1. Shyian PL, Sosnytskyi VV, Oliinichuk ST. Inovatsiini tekhnolohii spyrtovoi promyslovosti. Teoriia i praktyka. Kyiv: Askaniia; 2009.
2. Kaletnyk HM. Rozvytok rynku biopalyva Ukraini: monohrafiia. Kyiv: Ahrarna nauka; 2008.
3. Zabed Н, Faruq G, Sahu J. and other. Bioethanol Production from Fermentable Sugar Juice. The Scientific World Journal. 2014;14:11. DOI: оrg/10.1155/2014/957102.
4. Typovyi tekhnolohichnyi rehlament oderzhannia meliasno-spyrtovoi brazhky i presovanykh khlibopekarskykh drizhdzhiv: TR U 18.8049-2004. Kyiv: Ministerstvo ahrarnoi polityky Ukrainy; 2004.
5. Herrera WE, Filho RM. Development of a monitoring hybrid system for bioethanol production. Chemical Engineering Transactions. 2013;32:943-948. DOI:10.3303/СЕТ1332158.
6. Vučurović VM, Razmovski RN. Ethanol fermentation of molasses by Saccharomyces cerevisiae cells immobilized onto sugar beet pulp. Acta Periodica Technologica. 2012;43:325-333. DOI:org/10.2298/APT1243325V.
7. Bouallagui H, Touhami Y, Hanafi N, Ghariani A, Hamdi M. Performances comparison between three technologies for continuous ethanol production from molasses. Biomass and Bioenergy. 2013;48:25-32. DOI:org/10.1016/j.biombioe.2012.10.018.
8. Fakruddin M, Quayum M, Ahmed M, Choudhury N. Analysis of key factors affecting ethanol production by Saccharomyces cerevisiae IFST-072011. Biotechnology. 2012;11 (4):248-252. DOI:org/10.3923/biotech.2012.248.252.
9. Thammasittirong N, Chamduang T, Phonrod U, Sriroth K. Ethanol production potential of ethanol-tolerant Saccharomyces and non-Saccharomyces yeasts. Pol. J. Microbiol. 2012;61:219-221.
10. Levandovskyi LV, Mychailyk VS. Gradient-continuous yeast cultivation for the alcohol production from molasses. Biotechnologia Acta. 2017;10(3):50-56. DOI:org/10.15407/biotech.10.030.050.
11. Jayusa В, Nurhayatia В, Mayzuhroha A, Arindhania S. Studies on Bioethanol Production of Commercial Baker’s and Alcohol Yeast under Aerated Culture Using Sugarcane Molasses as the Media. Agriculture and Agricultural Science Procedia. 2016;9:493- 499. DOI: 10.1016/j.aaspro.2016.02.168.
12. Zubchenko VС, Tkachenko LV. Stabilization of the alcohol-forming power of yeast in the fermentation of the wort of increased concentration. Food Industry. 2011;10:193-196.
13. Kishore B, Balakrishnan K, Raghava R, Seshagiri R. Comparative study on ethanol production by repeated batch fermentation using an immobilized yeast strain, isolated from toddy sap. Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. 2012;3(2):833-843.
14. Ben Chaabene F, Aldiquier AS, Alfenore S, Camelevre X, Blanc P, Bidereux C. Very high ethanol productivity in an innovative continuous two-stage bioreactor with cell recycles. Bioprocess Biosyst Eng. 2006;29(1): 49-57. DOI: 10.1007/BF01025802
15. Levandovsky LV, Tkachenko LV, Vitryak OP. Efficiency of recycling of yeast in alcoholic fermentation. Food chemistry and technology. Kaunas. 2015;49(2):13-21.
16. Fadhel Ben Chaabane, Aldiguier A, Sandrine Alfenore, Cameleyr X e. Very high ethanol productivity in an innovative continuous two-stage bioreactor with cell recycle. Bioprocess and Biosystems Engineering. 2006;29(1):49-57. DOI: 10.1007/s00449-006-0056-1.
17. Ghorbani F, Younesi H. The kinetics of ethanol production from cane molasses by saccharomyces cerevisiae in a batch bioreactor. Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization and Environmental Effects. 2013;35(11):1073-1083.. DOI: 10.1080/15567036.2010.518218.
18. Poly`galina GV. Tekhnokhimicheskij kontrol` spirtovogo i likerovodochnogo proizvodstva. Moskva: Kolos; 1999.