Оптимизация процесса осахаривания разваренной массы в производстве этанола
https://doi.org/10.20914/2310-1202-2021-1-211-218
Аннотация
Стадия осахаривания в производстве этанола является одной из основных. От правильности проведения данного процесса зависит полнота выбраживания декстринов и крахмала, учитываемая в бродильном отделении, а, следовательно, количество производственных потерь, качество и выход конечного продукта. Оптимизацию процесса осахаривания разваренной массы проводили методом полного факторного эксперимента с применением центрального композиционного ротатабельного униформпланирования эксперимента. В качестве управляемых факторов были выбраны: дозировка ферментного препарата Биозим 800Л; температура; рН и продолжительность гидролиза. Наибольшее влияние на процесс осахаривания оказывает дозировка ферментного препарата Биозим 800Л и продолжительность процесса. Значимость коэффициентов регрессии определяли с помощью критерия Стьюдента, адекватность уравнения регрессии – с помощью критерия Фишера при уровне значимости 5%, сходимость параллельных определений – с помощью критерия Кохнера. Установлено, что применение ферментного препарата Биозим 800Л на 40,5% по сравнению с контролем увеличивает накопление глюкозы. Для определения оптимального режима осахаривания был использован метод неопределенных множителей Лагранжа. Установлено, что максимальное накопление глюкозы в сусле составляет 12 г/100 мл достигается при следующих режимах: дозировка ферментного препарата Биозим 800Л 4,8 ед ГлС/г крахмала; температура 60,2 C; рН 4,55 ед; продолжительность осахаривания 2,05 ч.
Об авторах
Т. С. Ковалева
Воронежский государственный университет инженерных технологий
Россия
Россия
к.т.н., кафедра биохимии и биотехнологии, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия
А. Н. Яковлев
Воронежский государственный университет инженерных технологий
к.т.н., кафедра технологии бродильных и сахаристых производств, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия
С. Ф. Яковлева
Воронежский государственный университет инженерных технологий
к.т.н., кафедра биохимии и биотехнологии, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия
Т. Н. Тертычная
Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I
д.с-х.н., кафедра технологии хранения и переработки сельскохозяйственной продукции, ул. Мичурина, 1, г. Воронеж, 394087, Россия
А. С. Муравьев
Воронежский государственный университет инженерных технологий
к.т.н., отдел СМ, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия
Список литературы
1. Ковалева Т.С., Агафонов Г.В., Яковлев А.Н., Яковлева С.Ф. Влияние протеазы и фитазы на физиологическое состояние спиртовых дрожжей при культивировании // Вестник ВГУИТ. 2019. № 4. Т 81. С. 98–102. doi: 10.20914/2310-1202-2019-4-98-102
2. Байбакова О.В. Исследование одновременного процесса осахаривания-сбраживания для получения биоэтанола на примере мискантуса и плодовых оболочек овса // Фундаментальные исследования. 2016. №. 6-1. С. 14.
3. Яковлев А.Н., Агафонов Г.В., Яковлева С.Ф., Алексеева Н.И. и др. Влияние мультиэнзимной композиции на процесс брожения ржаного сусла // Производство спирта и ликероводочных изделий. 2013. № 3. С 26–28.
4. Пат. № 2653432, RU, С12Р 7/06. Способ получения этилового спирта / Агафонов Г.В., Яковлев А.Н., Яковлева С.Ф., Ковалева Т.С. № 2017114134; Заявл. 24.04.2017; Опубл. 08.05.2018, Бюл. № 13.
5. Хоконова М.Б., Цагоева О.К. Исследование процесса осахаривания с применением грибной культуры и солода // Современная биотехнология: актуальные вопросы, инновации и достижения. 2020. С. 174-176.
6. Хоконова М.Б., Цагоева О.К. Теоретические основы механико-ферментативной обработки крахмалистого сырья // Сборник избранных статей по материалам научных конференций ГНИИ «Нацразвитие». 2019. С. 178-181.
7. Хоконова М.Б. Технология переработки крахмалистого сырья с получением белково-углеводных продуктов // Научное обеспечение инновационного развития агропромышленного комплекса регионов РФ. 2018. С. 681-684.
8. Сергеенко Л.А. Осахаривание крахмал-и целлюлозосодержащего сырья комплексом термостабильных ферментных препаратов // Технология органических веществ. 2020. С. 26-29.
9. Qin L. et al. Process analysis and optimization of simultaneous saccharification and co-fermentation of ethylenediamine-pretreated corn stover for ethanol production // Biotechnology for biofuels. 2018. V. 11. №. 1. P. 1-10. doi: 10.1186/s13068-018-1118-8
10. Scarpa J.C.P. et al. Saccharification of pretreated sugarcane bagasse using enzymes solution from Pycnoporus sanguineus MCA 16 and cellulosic ethanol production // Industrial Crops and Products. 2019. V. 141. P. 111795. doi: 10.1016/j.indcrop.2019.111795
11. Ho?g?n E.Z. et al. Ethanol production from hazelnut shells through enzymatic saccharification and fermentation by low-temperature alkali pretreatment // Fuel. 2017. V. 196. P. 280-287. doi: 10.1016/j.fuel.2017.01.114
12. Qiu J. et al. Pretreating wheat straw by phosphoric acid plus hydrogen peroxide for enzymatic saccharification and ethanol production at high solid loading // Bioresource technology. 2017. V. 238. P. 174-181. doi: 10.1016/j.biortech.2017.04.040
13. Bader A.N. et al. Efficient saccharification of microalgal biomass by Trichoderma harzianum enzymes for the production of ethanol // Algal Research. 2020. V. 48. P. 101926. doi: 10.1016/j.algal.2020.101926
14. Sharma V., Nargotra P., Bajaj B.K. Ultrasound and surfactant assisted ionic liquid pretreatment of sugarcane bagasse for enhancing saccharification using enzymes from an ionic liquid tolerant Aspergillus assiutensis VS34 // Bioresource technology. 2019. V. 285. P. 121319. doi: 10.1016/j.biortech.2019.121319
15. Geddes C.C., Nieves I.U., Ingram L.O. Advances in ethanol production // Current opinion in biotechnology. 2011. V. 22. №. 3. P. 312-319. doi: 10.1016/j.copbio.2011.04.012
16. Liu C.G. et al. Cellulosic ethanol production: progress, challenges and strategies for solutions // Biotechnology advances. 2019. V. 37. №. 3. P. 491-504. doi: 10.1016/j.biotechadv.2019.03.002
17. Gupta A., Verma J.P. Sustainable bio-ethanol production from agro-residues: a review // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2015. V. 41. P. 550-567. doi: 10.1016/j.rser.2014.08.032
18. Dias M.O.S., Junqueira T.L., Jesus C.D., Rossell C.E. et al. Improving second generation ethanol production through optimization of first generation production process from sugarcane // Energy. 2012. V. 43. №. 1. P. 246-252. doi: 10.1016/j.energy.2012.04.034
19. Gao D. M., Kobayashi T., Adachi S. Production of rare sugars from common sugars in subcritical aqueous ethanol // Food chemistry. 2015. V. 175. P. 465-470. doi: 10.1016/j.foodchem.2014.11.144
20. Moodley P., Kana E.B.G. Comparative study of three optimized acid-based pretreatments for sugar recovery from sugarcane leaf waste: a sustainable feedstock for biohydrogen production // Engineering science and technology, an international journal. 2018. V. 21. №. 1. P. 107-116. doi: 10.1016/j.jestch.2017.11.010
Рецензия
Для цитирования:
Ковалева Т.С., Яковлев А.Н., Яковлева С.Ф., Тертычная Т.Н., Муравьев А.С. Оптимизация процесса осахаривания разваренной массы в производстве этанола. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2021;83(1):211-218. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2021-1-211-218
For citation:
Kovaleva T.S., Yakovlev A.N., Yakovleva S.F., Tertychnaya T.N., Muravev A.S. Optimization of the process of saccharification in ethanol production. Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies. 2021;83(1):211-218. (In Russ.) https://doi.org/10.20914/2310-1202-2021-1-211-218
Просмотров: 314
Послать статью по эл. почте 
Оставить комментарий 
