Сельськохозяйственные науки и агропромышленный комплекс: проблемы и перспективы развития

Бойко П.М. Бондар М.В Шиян П.Л.

ІННОВАЦІЙНІ ТЕХНОЛОГІЇ БІОКОНВЕРСІЇ ВІДРОВЛЮВАНОЇ СИРОВИНИ В ЕТАНОЛ РІЗНОГО ЦІЛЬОВОГО ПРИЗНАЧЕННЯ

Національний університет харчових технологій

Вступ

Розвиток агропромислового комплексу індустріально розвинутих країн,

що суттєво залежать від імпорту енергоносіїв та сировини для хімічної

промисловості, в першу чергу нафти, протягом останніх років пов'язаний з

максимально можливим зниженням обсягів імпорту нафти за рахунок

організації виробництва енергоресурсів з відновлюваної сировини (у тому числі

сільськогосподарської). До таких продуктів належать етанол (чи біоетанол),

біометанол, біобутанол, біогідроген та інші. Префікс «біо» свідчить не лише

про сировину, що була використана для виробництва, але також є і

характеристикою застосованих при цьому технологій (особливо їх впливу на

навколишнє середовище).

Транспортний сектор України практично повністю залежить від імпорту

сирої нафти та/чи продуктів її переробки – бензину та дизельного палива.

Поряд з цим аграрний сектор держави має потужну сировинну базу для

вирощування зерна, цукрового буряку та інших рослин, а переробна

промисловість має потужності та підготовлений персонал для їх трансформації

у біоетанол – найбільш поширений у світі замінник бензину та дизпалива.

Основним економічним критерієм оцінки перспективності масового

використання біоетанолу є його вартість у порівнянні з вартістю мінеральних

палив. Приблизно половину собівартості біоетанолу складає вартість сировини.

Тому застосування новітніх технологій та обладнання як у сільському

господарстві, так і на підприємствах – виробниках біоетанолу є необхідною

умовою для розвитку ринку біоетанолу та зростання потреби у ньому.

Крім того, у світі широко застосовується т.з. «технічний етанол», тобто

етанол, призначений для використання у якості сировини чи складової частини

продукції підприємств багатьох галузей. Досвід свідчить, що у переважній

більшості виробництв нафта як сировина може бути замінена на біоетанол та

аналогічні продукти, вироблені з відновлюваної сировини. Найбільш відомий

приклад – виробництво синтетичного каучуку з етанолу за методикою

Лєбєдєва.

Повномасштабне використання етанолу для технічних потреб також

безпосередньо пов’язане з його вартістю – чи є вона конкурентоспроможною у

порівнянні з вартістю мінеральної сировини (широко застосовуваний термін у

світових виданнях – викопна сировина), що обумовлює необхідність

застосування передових технологічних та технічних рішень.

З урахуванням можливостей сільського господарства та наявних

потужностей спиртових заводів сьогодні найбільш перспективним для нашої

держави є виробництво етанолу різного цільового призначення з

крохмалевмісної сировини, в першу чергу кукурудзи.

Біологічна конверсія карбонового комплексу кукурудзи (як і інших видів

зерна) в етанол має декілька етапів, зокрема ферментативне перетворення

полімерів сировини у моно- та дивуглеводи, ферментація (зброджування)

отриманих вуглеводів за допомогою дріжджів, виділення етанолу з водного

розчину та, при необхідності, звільнення його від супутніх домішок.

Взаємопов’язаність зазначених етапів обумовлює те, що зміни

технологічних параметрів одного з них викликають необхідність внесення змін

у технологічні параметри та прийоми інших етапів, тому необхідно аналізувати

наслідки впровадження певних технологічних рішень як для всього процесу

виробництва етанолу, так і їх вплив на споживчі властивості товарної

продукції.

1. Особливості культивування виробничих дріжджів в умовах

впровадження термоферментативної обробки зернової сировини

Нові напрямки розвитку технології етанолу вимагають підвищення

концентрації сухих речовин сусла (СР), проведення зброджування при

підвищених температурах та концентраціях спирту в бражці, забезпечення

подальшого зменшення собівартості спирту за рахунок економії сировини та

енергоресурсів. У таких умовах необхідним є застосування

високопродуктивних рас дріжджів з підвищеною осмофільністю,

термотолерантністю та бродильною активністю.

Селекція фізіологічно активних клонів спиртових дріжджів, технологічно

стійких до несприятливих факторів, які мають підвищену продуктивність,

осмофільність та термотолерантність, дозволяє підвищити ефективність

спиртового виробництва за рахунок інтенсифікації процесів

дріжджегенерування та зброджування, зменшення втрат етанолу та сировини.

Термотолерантні дріжджі зберігають високу бродильну активність при

підвищенні температури зароджуваного сусла до 35…380С, що дає можливість

значно скоротити витрати води на охолодження бродильних апаратів. Крім

цього, такі дріжджі мають високу осмофільність, тобто стійкість до підвищених

концентрацій СР сусла (до 27-32 %), високих концентрацій спирту та супутніх

продуктів життєдіяльності дріжджів в дозрілій бражці.

Для отримання етанолу високої якості велике значення має біохімічна

діяльність дріжджів. Їх фізіологічний стан впливає на швидкість протікання

біохімічних процесів та склад побічних продуктів бродіння. Фізіологічний стан

дріжджів великою мірою залежить від хімічного складу сусла, яке повинно

містити достатню кількість зароджуваних речовин, мінеральних речовин та

вітамінів. З урахуванням всіх особливостей оптимальних умов життєдіяльності

дріжджів, підбираючи оптимальний склад субстрату, можна одержати товарний

продукт необхідної якості з мінімальними затратами.

В процесі розмноження дріжджів збільшується роль азотного живлення,

потреба у якому залежить від фази росту дріжджів. В експоненціальній фазі

росту вміст у дріжджах вільних внутрішньоклітинних амінокислот майже вдвічі

перевищує їх вміст у засівних дріжджах. Крім прямої асиміляції у клітинах

може відбуватися біосинтез амінокислот та білків з неорганічного азоту та

органічного карбону.

У процесі бродіння можна виділити два основні періоди, що

характеризуються різним станом дріжджів. В індукційному періоді бродіння,

що співпадає з логарифмічною фазою на кривій росту дріжджів, відбувається

інтенсивне накопичення біомаси дріжджів при відносно невеликій швидкості

споживання карбоногідрогенового субстрату та більш високій швидкості

утилізації азотного живлення. При досягненні стаціонарної фази на кривій

росту дріжджів та накопиченні певної їх концентрації починається період

інтенсивного зброджування при низькій швидкості розмноження дріжджів.

Головним чином потреба дріжджів в нітрогенному живленні пов’язана з

синтезом білку в процесі їх розмноження та з активною дією ферментних

комплексів, що підтримують необхідний рівень енергетичного метаболізму при

утилізації карбоногідрогенових компонентів.

Протягом останніх років відбулися значні зміни в технології виробництва

етанолу. Солод повністю замінено концентрованими ферментними

препаратами селективної дії. Застосування очищених амілолітичних препаратів

на стадії оцукрювання призводить до недостатнього накопичення в суслі

амінокислот, які необхідні дріжджам в процесі їх розмноження, що негативно

впливає на фізіологічну активність дріжджів.

Встановлено, що ріст дріжджів у суслі з підвищеною концентрацією СР

лімітується нітрогенним живленням. Зі збільшенням концентрації сусла

збільшується ступінь впливу нітрогенного живлення на процес розмноження

дріжджів та на процес зброджування. Застосування зернового сусла,

збагаченого амінним нітрогеном в результаті протеолізу рослинних білків

сировини сприяє підвищенню бродильної активності дріжджів, їх

осмофільності та толерантності до етанолу. Паралельно з цим надлишкове

збагачення зброджуваного сусла амінним нітрогеном може призвести до

накопичення в дозрілій бражці побічних продуктів життєдіяльності дріжджів.

Тому доцільно збагачувати нітрогеном дріжджове сусло для забезпечення

активного розмноження дріжджів на стадії дріжджегенерування.

Загальна потреба дріжджів в нітрогені складає 20…25 мг на 10 млрд.

клітин. Активне розмноження дріжджів спостерігається при концентрації

амінного нітрогену 35 мг/дм3 сусла. В якості нітрогенного живлення

застосовуються аміачна вода, солі амонію, карбамід. В деяких публікаціях

наводиться інформація щодо того, що надмірна кількість карбаміду в

поживному середовищі може призвести до утворення етилкарбомату, що має

канцерогенну дію.

Крім органічних джерел нітрогену на стадії дріжджегенерування доцільно

задавати протеазу для гідролізу білків до амінокислот. Кількість протеази

визначають у кожному конкретному випадку в залежності від сировини та

прийнятих на підприємстві технологічних рішень.

Встановлено, що зміни метаболізму дріжджових клітин, які культивують

на суслі, обробленому протеолітичними ферментними препаратами (ФП), до

складу яких входять ферменти протеїназа та пептидаза, супроводжуються

зниженням біосинтезу побічних продуктів метаболізму: альдегідів, вищих

спиртів та органічних кислот. Дріжджі, які культивують на суслі, збагаченому

амінокислотами, відрізняються підвищеною осмофільністю і толерантністю до

продуктів бродіння.

З переходом технології етанолу на низькотемпературні режими

гідроферментативної обробки зернової сировини з використанням

концентрованих ферментних препаратів виникла необхідність в удосконаленні

технології приготування виробничих дріжджів. За результатами наукових

досліджень та виробничих випробувань запропонована удосконалена

технологія приготування виробничих дріжджів що відрізняється від

традиційної складом поживного середовища та тривалістю зброджування.

На фізіологічну активність дріжджів впливають не тільки нітрогенні

речовини, а також фосфорне живлення та вітаміни. Особливо це актуально при

заміні солоду на ферментні препарати, що не мають у своєму складі необхідних

для спиртових дріжджів ростових речовин.

Наявність у середовищі достатньої кількості мінерального нітрогену та

фосфору не може повністю замінити таке комплексне джерело нітрогену,

фосфору та ростових речовин. яким є солодове молоко. Тому при дослідженні

умов, які підвищують ефективність зброджування оцукреного сусла, як

джерело ростових речовин був запропонований кукурудзяний екстракт.

Внесення кукурудзяного екстракту на стадії розведення дріжджів

збільшує швидкість зброджування карбонів від початку до закінчення процесу.

Кількість диоксиду карбону в дослідах з використанням кукурудзяного

екстракту вже на четверту годину зброджування стає на 32…35 відсотків

більшою, ніж у контролі. При збільшенні тривалості зброджування різниця в

утворенні диоксиду вуглецю в досліді і в контролі зменшувалася і на 48-у

годину становила приблизно 5 відсотків. При цьому загальна тривалість

зброджування зменшується з 72 до 48 годин. При використанні кукурудзяного

екстракту підвищується фізіологічна активність дріжджів, досягається більш

повна асиміляція ними карбонів і збільшується вихід етанолу. Наприклад, вміст

спирторозчинних карбонів, який характеризує бродильну активність дріжджів,

у досліді був на 16 відсотків менший, ніж у контролі.

Аналіз вмісту побічних продуктів метаболізму показав, що збільшення

виходу етанолу досягається також за рахунок зменшення кількості гліцерину,

альдегідів, кислот та естерів, кількість яких у досліді була значно меншою, ніж

у контролі (таблиця 1). Можна припустити, що при відсутності лімітування

фізіологічної активності дріжджів такими компонентами середовища, як

нітроген, фосфор, амінокислоти та іншими факторами росту дріжджів,

комплексним джерелом яких є кукурудзяний екстракт, змінюється

спрямованість спиртового бродіння і зменшуються витрати карбонів на синтез

вторинних продуктів.

Таблиця 1 Вплив кукурудзяного екстракту на показники зрілої бражки

Сечовина + ортофосфорна

кислота

Сечовина + ортофосфорна

кислота + кукурудзяний

екстракт Кислотність, град. 0,40 0,39 Значення рН 4,54 4,59 Видима концентрація СР, % 0,2 0,1 Дійсна концентрація СР, % 2,9 3,0 Незброджені сполуки карбону, г/100см3, у т.ч.

0,272 0,231

Розчинні сполуки карбону 0,256 0,200 Нерозчинений крохмаль 0,011 0,018 Спирторозчинні сполуки карбону 0,230 0,193 Декстрини 0,023 0,006 Концентрація етанолу, % об. 6,6 6,7 Вихід етанолу, дал/т зброджуваних р-н 64,8 66,3 Вміст гліцерину, г/100см3 1,063 0,769 Вміст альдегідів. % об 0,0024 0,0012 Вміст вищих спиртів, % об 0,106 0,134 Вміст летких кислот, мг/дм3 б.е. 850,4 562,5 Вміст складних естерів, мг/дм3 б.е. 2355,9 1760,0

При практичному застосуванні термоферментативної обробки сировини

ряд спиртових заводів використовують технологічні режими, які передбачають

середню тривалість оброблення замісу α-амілазою 3 години та оцукрювання

розрідженого крохмалю протягом 45…60 хв. При таких режимах утворюється

25…30% зароджуваних сполук карбону. При культивуванні дріжджів на такому

суслі необхідно визначити їх фізіологічну активність, відокремивши частину

зрілих дріжджів (10…12%) з попереднього циклу для використання їх в якості

засівних дріжджів в наступному циклі (таблиця 2).

Таблиця 2 Характеристика засівних дріжджів в залежності від кількості

пересівів Показники Кількість пересівів

1 2 3 4 рН середовища 3,7 3,8 3,9 3,7 Кислотність, град 0,82 0,75 0,70 0,50 Видима концентрація СР, % 3,2 4,8 5,6 10,8

Дійсна концентрація СР, % 5,5 5,6 6,2 11,6 Концентрація етанолу, % об. 6,65 6,45 5,25 3,85 Незброджені сполуки карбону, г/100см3 1,75 1,98 2,81 5,57 Кількість дріжджових клітин, млн./см3 125 98 84 78

При збільшенні кількості пересівів дріжджів з попереднього в наступний

технологічний цикл погіршуються всі показники зрілих дріжджів.

Використання таких дріжджів на анаеробній стадії показало, що від циклу до

циклу збільшується тривалість зброджування – з 72 до 94 годин, зростають

втрати з незбродженими сполуками карбону і за рахунок цього істотно

зменшується вихід етанолу. Аналіз карбонового складу зрілої бражки свідчить,

що основні втрати карбонів викликані підвищеним вмістом спирторозчинних

сполук карбону та декстринів. Недостатній гідроліз крохмалю на стадії

термоформентатавної обробки сировини призводить до зниження фізіологічної

активності дріжджів не дає змоги в повному обсязі реалізувати переваги

термоферментативного розчинення та гідролізу крохмалю. Низька бродильна

енергія дріжджів зумовлена лімітуванням їх розмноження джерелами

органічного нітрогену, фосфору та ростовими факторами.

Зазначені недоліки усуваються в розробленому технологічному режимі

приготування середовища для культивування дріжджів. Суть його полягає в

тому. Що оцукрене сусло, призначене для використання в процесі

приготування виробничих дріжджів, додатково декстринізуюють та

оцукрюють. Додаткове внесення термостабільної амілази в кількості 1,0-1,2

одиниць активності на 1 г крохмалю забезпечує протягом 50…60 хв. Ступінь

декстринізації на рівні 98…99,7%, а додаткове внесення глюкоамілази в

кількості 1,5-2,0 одиниці активності на 1 г крохмалю забезпечує досягнення

співвідношення глюкоза:декстрини – 3,5:1. Дріжджі, що культивувалися на

суслі з додатковим оцукрюванням, характеризуються більш високою питомою

швидкістю розмноження, енергією бродіння та продуктивністю.

При культивуванні дріжджів на суслі після додаткового оцукрювання

зменшуються втрати з незбродженими карбонами, перш за все за рахунок

спирторозчинних сполук карбону. Кількість етанолу, що синтезується

дріжджами на суслі з додатковим оцукрюванням, перевищує аналогічний

показник в порівнянні з дріжджами на суслі без додаткового оцукрювання, на

2,2…2,3 % відносних.

Внесення кукурудзяного екстракту в середовище забезпечує необхідний і

достатній рівні органічного нітрогену та фосфору, що в першу чергу

споживаються дріжджами, і сприяє підвищенню питомої швидкості їх росту.

Крім того, з кукурудзяним екстрактом вносяться амінокислоти та вітаміни, що

обумовлює зменшення втрат карбоногідрогенів на синтез дріжджової біомаси.

Сукупність запропонованих технологічних прийомів та параметрів

забезпечує оптимізацію складу поживного середовища за співвідношенням

карбон:нітроген:фосфор, а також глюкоза:декстрини і за рахунок цього

збільшити продуктивність засівних дріжджів з біосинтезу етанолу та зменшити

витрати з незбродженими карбогідрогенами.

Наведені дані можуть бути основою для розроблення оптимального

технологічного режиму культивування засівних дріжджів та зброджування

сусла, отриманого термоферментативною обробкою зернової сировини.

При виробництві етанолу існуючі та перспективні можливості зміни

біохімічного складу поживного середовища для дріжджів за допомогою

коригуючи препаратів відкривають шляхи суттєвого покращення показників

бродіння, зокрема виходу цільового продукту, швидкості бродіння. Виходу

побічних продуктів бродіння, органолептичних показників товарної продукції

(у разі необхідності), а також підвищення білкової цінності після спиртової

барди.

Ринок пропонує виробникам етанолу різні комплекси біологічно

активних речовин (вітаміни, мінеральні речовини, амінокислоти тощо).

Застосування яких забезпечує підвищення технологічних властивостей

спиртових дріжджів. Доцільність використання біологічно активних добавок на

стадії культивування засівних дріжджів вирішується у кожному конкретному

випадку в першу чергу з урахуванням економічної доцільності.

Іншим напрямком інтенсифікації технології приготування виробничих

дріжджів є їх аеробне культивування.

Традиційне культивування засівних дріжджів при переробленні

карбоногідрогенної сировини в етанол здійснюється в анаеробних умовах при

відносно низькій швидкості росту і підвищених питомих витратах субстрату. В

результаті отримують виробничі дріжджі з концентрацією клітин

100…120 млн/мл. Така технологія вимагає значних об’ємів

дріжджегенераторів, збільшеної довжини продуктових комунікацій та

відповідно збільшених витрат на їх миття та стерилізацію.

Аеробне культивування спиртових дріжджів дає змогу вирощувати

необхідну кількість дріжджової біомаси за коротший термін та з меншими

витратами сировини.

За результатами експериментальних досліджень визначено оптимальні

умови культивування засівних дріжджів в аеробних умовах.

На початку процесу культивування витрати повітря становлять

18 м3/м3*год зі збільшенням до 60 м3/м3*год; швидкість перемішування в

середині та в кінці процесу у півтора-два раз більша, ніж на початку.

Температура культивування, що є оптимальною для дихання дріжджів –

30…320С. Початкова концентрація СР сусла 12…15%. Аеробне культивування

забезпечує збільшення біомаси дріжджів у 2…3 рази. Зменшення концентрації

карбонових сполук в суслі спрямовує процес біосинтезу в бік накопичення

біомаси, а не на підсилення утворення продуктів біоасиміляції.

Для перебудови ферментних систем дріжджових клітин на ефективне

зброджування карбогідрогенів в етанол наприкінці дріжджегенерування

дріжджі протягом 3…4 годин витримують в анаеробних умовах.

При аеробних умовах культивування дріжджів виділяється значно більше

теплоти, ніж пр. анаеробних, що викликає необхідність передбачення заходів

для охолодження поживного середовища.

Пристрої для підведення повітря повинні забезпечити рівномірне і

ефективне його диспергування в дріжджанці.

Практика свідчить, що всмоктуючи комунікація компресора повинна

знаходитися якомога вище від землі. Повітря очищається механічними

фільтрами (видалення грубих домішок) та фільтрами, що видаляють

мікроорганізми (типу «Лаїк»).

2. Інноваційні технології спиртового бродіння у виробництві

етанолу з зерна

На вітчизняних підприємствах з виробництву етанолу, що переробляють

зерно, застосовується періодичний спосіб зброджування. Він забезпечує

дотримання необхідних асептичних умов спиртового бродіння і можливість

коригування на всіх стадіях зброджування, але потребує великих геометричних

об’ємів бродильної батареї і економічно доцільний при добових потужностях

заводу 4,5…6,0 тис. декалітрів етанолу. Такий спосіб доцільно використовувати

тільки на підприємствах, що виробляють етанол для потреб харчової

промисловості та медицини. На підприємствах більшої добової потужності, що

виробляють біоетанол як паливо та для технічних потреб, необхідно

застосовувати більш ефективні способи зброджування зернової сировини.

Описані інші способи зброджування – циклічний, проточно-

рециркуляційний та безперервно-проточний, які у зв’язку з розвитком

патогенної мікрофлори (і відповідним закисанням бражки), а також

неможливістю коригування не знайшли впровадження у виробництві етанолу з

зерна, хоча виробництво етанолу з меляси здійснюється з використанням

безперервного зброджування.

Збільшити потужність бродильного відділення можна в першу чергу за

рахунок збільшення концентрації етанолу в дозрілій бражці, що прямо

пропорційно збільшенню концентрації СР сусла. При зброджуванні сусла з

крохмалевмісної сировини процес гідроліз крохмалю триває і в процесі

бродіння, що і визначає його тривалість. Висока концентрація етанолу

пригнічує життєдіяльність дріжджів. Тому поряд з використанням осмофільних

штамів дріжджів важливо забезпечити більш глибокий гідроліз

полікорбогідрогенів сусла до початку бродіння. Цього можна досягти за

рахунок збільшення дозування ферментних препаратів на 25…35%.

Поряд з цим збільшення ступеню гідролізу можна досягнути також за

рахунок подовження часу дії глюкоамілази при оптимальних умовах її дії :

рН=4,7…5,5, температура 55…570С. проведені дослідження, у тому числі у

виробничих умовах, свідчать, що продовження часу оцукрювання до 3…5

годин збільшує ступінь гідролізу крохмалю з 60…70% до 85…90%, а в деяких

випадках і більше.

Ефективне зброджування висококонцентрованого сусла досягається з

рахунок підвищення продуктивності дріжджової популяції, що забезпечує

прискорення процесу зброджування як на його початковій стадії,так і в цілому.

З урахування того, що дріжджі вітчизняних підприємств витримують вміст

етанолу в межах 11,0…12,0% об., концентроване сусло розбавляють фільтратом

барди, охолодженим до температури 25…300С. Необхідну кількість фільтрату

барди розраховується з урахуванням зниження початкової концентрації СР до

22…24%.

Для вирощування засівних та виробничих дріжджів необхідно готувати

сусло з доброякісної сировини концентрацією в межах 18…19% СР та високим

ступенем гідролізу крохмалю.

Зброджування концентрованого сусла можливо здійснювати за

безперервною схемою з рециркуляцією, що забезпечує максимальне

використання продуктивності дріжджів. Стале протікання такого процесу

забезпечується встановленням швидкості розбавлення поживного середовища

Д=0,1…0,125 год-1.

Ефективне зброджування концентрованого сусла можна здійснити і

періодичним способом. Основним недоліком при цьому є уповільнення

початкової швидкості бродіння на період лаг-фази (12…14 год.), що має місце у

кожному бродильному апараті після початку його заповнення. Основною

причиною є низька початкова концентрація дріжджової біомаси та пригнічення

її росту високою концентрацією карбоногідгогенів.

Усунути лаг-фазу можна за рахунок послідовного заповнення бродильних

апаратів сумішшю оцукреного сусла та сусла, що активно бродить (у

співвідношенні 50/50). Для цього запропоновано режим зброджування, в якому

два бродильні апарати батареї (т.з. головні бродильні апарати), з’єднані

послідовно у нижній частині переточною лінією та обв’язані переточним

контуром, працюють в безперервному режимі дріжджегенерування-головне

бродіння, а решта бродильних апаратів (9 штук) працюють в періодичному

режимі.

Виробничі дріжджі з дріжджанок направляються у попередньо промитий

та продезінфікований (пропарений) перший головний бродильний апарат у

кількості 50% до його об’єму з одночасною подачею в нього концентрованого

оцукреного сусла та фільтрату барди. Швидкість подачі суміші «сусло/фільтрат

барди» підтримується на рівні 10…12 % від об’єму бродильного апарату за 1

годину. При цьому концентрація дріжджової біомаси у головних бродильних

апаратах батареї знаходиться на рівні 100 млн./мл.

Після заповнення першого головного бродильного апарату відкривається

перетік на другий головний апарат, при цьому сусло та фільтрат барди

продовжують надходити до першого бродильного апарату з одночасним

заповненням другого через переточну лінію. З другого головного бродильного

апарату безперервно виводиться сусло, що активно бродить та змішується з

оцукреним суслом. Частина змішаного потоку відводиться у перший головний

апарат для підтримання процесу дріжджегенерування та зброджування, а

іншою частиною потоку послідовно заповнюються бродильні апарати, що

працюють в періодичному режимі, з яких по завершення процесу зброджування

викачують дозрілу бражку.

Накопичений в процесі бродіння етанол поступово призводить до

енергетичного голоду клітин, припиненню їх росту та біосинтезу етанолу, і як

фінальний результат – до загибелі дріжджових клітин. Процес пригнічення

життєдіяльності та загибелі дріжджів починає помітно виявлятися при

концентрації етанолу в середовищі від 6…8% до 10…12 % в залежності від

осмофільності штаму та супроводжується рядом метаболічних змін, що

призводять до забруднення етанолу побічними метаболітами.

Ряд досліджень було спрямовано на розроблення технології зброджування

сусла під вакуумом (на початку 80-х років ХХ сторіччя ця технологія була

запропонована УкрНДІспиртбіопрод (м. Київ)), але практичного застосування

така технологія досі не знайшла.

При виробництві етанолу з крохмалевмісної сировини процес гідролізу

крохмалю та його складових триває протягом всього часу бродіння.

Безперервне бродіння потребує забезпечення більш глибокого гідролізу

біополімерів сировини до початку бродіння, ніж при періодичному

зброджуванні. Це забезпечується інтенсифікацією процесу

термоферментативної обробки сировини, зокрема за рахунок збільшення

терміну оцукрювання при оптимальних умовах дії ферментних препаратів, а

також збільшенням концентрації дріжджової біомаси.

Найбільша кількість етанолу з зерна (в першу чергу біоетанолу як

моторного палива з кукурудзи) виробляється у Сполучених Штатах Америки.

Понад 95 відсотків етанолу виробляється з кукурудзи. Переробляються також

відходи від переробки картоплі, виробництва сирів, алкогольних напоїв,

крохмалю.

Спиртові заводи використовують дві схеми приготування спиртових

бражок – сухе подрібнення сировини та т.з. “мокрий помел” – процес, при

якому з зерна кукурудзи попередньо виділяється зародиш, олія та глютен.

На всіх підприємствах застосовується термоферментативна обробка

кукурудзи з наявністю стадії оцукрювання та використанням концентрованих

ферментних препаратів (переважно компаній “Novozyme” та “Genencor”),

безперервне зброджування з використанням сухих дріжджів (використовуються

протягом 7-9 днів) , на частині заводів застосовується рециркуляція біомаси.

Фільтрат барди повертається у виробництво на стадії оцукрювання.

На всіх стадіях виробництва, включно з брагоректифікацією, для

теплообміну використовують пластинчаті апарати.

Розрідження крохмалю проводять при температурі 92-93 0С протягом

3-3,5 годин, оцукрення – при 52-55 0С протягом 5-7 годин.

Як правило, бродильна батарея складається з 6-7 апаратів, в яких за

допомогою виносних теплообмінників підтримується температура 35-36 0С.

Тривалість зброджування – 55-65 годин. Концентрація спирту в зрілій бражці –

від 13,5-14 відсотків до 16-16,5 відсотків. На спиртових заводах обов’язково

застосовуються антисептики.

Нижче наводяться параметри спиртового заводу, розташованого в штаті

Міннесота.

Завод щодоби переробляє 18500 бушелів кукурудзи (470 тонн), з яких

виробляється 19 871 дал абсолютованого (99,5 % об) біоетанолу та 150 тонн

сухої зернової барди.

Бродильне відділення складається з накопичувача біомаси дріжджів та

6-ти бродильних апаратів.

В накопичувач біомаси та перший бродильний апарат подається

стерильне повітря.

Вміст спирту по стадіям зброджування:

- накопичувач біомаси – 7-8 % об;

- б/а № 1 - 7-8 % об;

- б/а № 2 – 8,5-9,5 % об;

- б/а № 3 – 10-11 % об;

- б/а № 4 – 11,5-13 % об;

- б/а № 5 – 13-13,5 % об;

- б/а № 6 – 13,5-14 % об, вміст глюкози менше 1г/літр (0,1 г/100 мл.).

Тривалість зброджування – 60 годин, вихід – 42,28 дал/тонни кукурудзи.

Спиртовий завод потужністю 10 000 дал/добу компанії «Distillation de brie»

(Франція) застосовує наступну технологію отримання дозрілої бражки.

Термоферментативна обробка зерна здійснюється з використанням

термостабільної α-амілази за температури 900С протягом 3,0…3,5 год. При

гідромодулі 1:3,5 та РН 6,0…6,2 (гідроліз крохмалю до низькомолекулярних

декстринів). На стадії приготування замісу використовується до 40% фільтрату

барди, підвищена за рахунок цього кислотність замісу нейтралізується

розчином лугу. Розріджена маса охолоджується до температури 600С і

оцукрюється протягом 22…30 годин при рН 4,0, підтримання якого

забезпечується додаванням розчину сульфурної кислоти. Засівні дріжджі

готують послідовним розмноженням з пробірки до дріжджегенератора.

Джерелом нітрогенного та фосфорного живлення є карбамід та ортофосфорна

кислота. Бродіння здійснюється протягом 13…15 годин в потоці. Концентрація

етанолу в дозрілій бражці близько 8% об., вміст незброджених

карбоногідрогенів 1 г/дм3. В якості антисептика на стадіях приготування

виробничих дріжджів та зброджування використовується розчин фтористого

натрію. Середній вихід етанолу становить 35 дал. з однієї тонни сировини.

Підприємство виробляє також скраплений СО2 (в межах 280 кг на тонну

сировини). Миття та стерилізація обладнання – один раз на місяць (згідно з

інформацією працівників підприємства).

Вітчизняними науковцями та фахівцями ДП «Марилівський спиртовий

завод» запропонована технологія безперервного зброджування з максимальним

використанням обладнання для періодичного зброджування (мінімалізація

капітальних видатків).

Зерновий заміс готується з тонкоподрібненого зерна (прохід через сито з

діаметром отворів 1 мм 97…100 %) при гідромодулі 1:3,0…3,5. Розріджений в

апаратах термоферментативної обробки заміс підкисляється і подається на

оцукрювання. Оцукрене сусло розділяється на два потоки у співвідношенні

15%:85% чи 20%:80%. Перший потік безперервно подається в дріжджанку, в

яку задається чиста культура дріжджів, антисептик та сульфурна кислота для

доведення РН до рівня 4,0…4,5. Швидкість розбавлення середовища в

дріжджанці Д= 0,08…0,12 год-1. При зменшенні концентрації СР до 4,0…6,0 %

виробничі дріжджі з дріжджанки спрямовуються в дріжджегенератор, в який

безперервно поступає друга частина оцукреного сусла та антисептик.

Швидкість розбавлення середовища на стадії дріжджегенерування

0,035…0,060 год-1. При досягненні концентрації СР 4,0…6,0% та концентрації

етанолу 4..5% об. бражка безперервно перетікає в головний бродильний апарат,

де концентрація етанолу збільшується до 6…8% об. Охолодження бражки

здійснюється її циркуляцією через виносний теплообмінник. З головного

бродильного апарату бражка перекачується в бродильний апарат-доброджувач,

в якому процес бродіння завершується.

З метою прискорення біосинтезу дріжджової маси в дріжджанку та

дріжджогенератор може подаватися очищене повітря в кількості 3…5 м3 на 1 м3

середовища в годину, нітрогенне та фосфорне живлення.

Показники описаної технології наступні. Концентрація СР сусла 18%,

об’єм сусла в дріжджанці 10…20% до об’єму дріжджегенератора, об’єм

дріжджів в дріжджегенераторі 45…65% до об’єму головного бродильного

апарату, швидкість розбавлення середовища в головному бродильному апараті

0,035…0,060 год-1, РН бражки 4,5, тривалість бродіння 36-48 год.

Головною проблемою, що виникає при впровадженні безперервного

бродіння при переробці зерна, є забезпечення асептичних умов виробництва.

Від цього залежить тривалість бродіння, витрати зароджуваних речовин,

питомий вихід етанолу, якість товарної продукції тощо.

Тому забезпеченню мікробіологічної чистоти на всіх стадіях

технологічного процесу виробництва етанолу приділяється особлива увага.

3. Заходи з забезпечення мікробіологічної чистоти в технології

етанолу з крохмалевмісної сировини

Бактеріальне інфікування середовища є однією з головних проблем у

виробництві етанолу, впливаючи негативно на всі стадії технологічного

процесу. Неконтрольоване розмноження патогенних мікроорганізмів може

зупинити або серйозно затримати ріст та метаболічну активність дріжджів.

Бактерії є конкурентами останніх за джерела живлення. Дефіцит

карбоногідрогенів призводить до зменшення виходу етанолу. Багато бактерій

продукують органічні кислоти та інші речовини, які погіршують репродуктивні

властивості дріжджів, інактивують амілолітичні ферменти сусла. Результатом

бактеріальної контамінації стає зростання концентрації побічних продуктів, які

погіршують органолептичні властивості етанолу.

Патогенні мікроорганізми. Що зустрічаються при виробництву етанолу,

належать до кількох груп. Одні з постійних контамінантів етанольної

ферментації – представники роду Lactobacillus, які продукують молочну

кислоту як основний продукт їх метаболізму. Для боротьби зі сторонньою

мікрофлорою вітчизняні підприємства широко застосовують хімічні

антисептики: формалін, хлорне вапно та каустичну соду. Але їх використання

призводить до збільшення кількості альдегідів та деяких інших небажаних

сполук в етанолі, що погіршує якість товарної продукції. З огляду на це

постійно здійснюється пошук нових ефективних та безпечних препаратів

антибактеріальної дії.

В США на біоетанольних заводах в якості антисептика широко

застосовується пеніцилін, в Бразилії – «Каморан», в лабораторних та

виробничих умовах тестуються інші препарати.

Застосування високих (135…1550С) температур при воднотепловій обробці

забезпечувало часткове знезараження зерна. Перехід на термоферментативну

обробку при понижених температурах загострило питання щодо забезпечення

протидії інфікуванню сусла сторонніми мікроорганізмами.

Необхідно зауважити, що не ставиться завдання повного знищення

сторонніх мікроорганізмів. Вегетативні їх форми гинули при високих

температурах, а спорові залишалися в інкубаційному стані і при попаданні в

сприятливе середовище (сусло в оцукрювачі) починали активну

життєдіяльність і розмноження. Тому проблема боротьби зі сторонньою

мікрофлорою вирішується створенням таких умов в субстратах (заміс,

розріджена маса, сусло), при яких сторонні мікроорганізми на розмножуються

чи розмножуються мінімально. Забезпечити повну відсутність сторонніх

мікроорганізмів неможливо і тому мова йде лише про умовно стерильне

ведення процесу при термоферментативній обробці.

Основними джерелами потрапляння мікроорганізмів на етанольних

заводах – сировина, вода, повітря та допоміжні матеріали.

Мікроорганізми розвиваються на всіх ділянках технологічної лінії при

температурах до 750С. При воднотепловій обробці зернової сировини, особливо

на стадії приготування зернового замісу при температурі 60…700С, кількість

мікроорганізмів різко збільшується, що призводить до зниження РН сусла та

негативно впливає на роботу бактеріальних термостабільних α-амілаз.

Результатом цього є збільшення втрат крохмалю сировини.

Метаболіти, що виділяються мікроорганізмами, створюють певні труднощі

на стадії зброджування. Найбільшу небезпеку при цьому становлять

слизоутворюючі та термофільні бактерії.

Слизоутворюючі молочнокислі бактерії (Leuconostoc mesenterodies,

Leuconostoc dextranicum) утворюють навколо себе драглеподібну капсулу, що

дозволяє їм витримувати високу (до 900С) температуру. Колонії Leuconostoc

покривають поверхню обладнання та трубопроводи слизом, який важко

змивається водою, тому необхідна механічна та хімічна обробка. Як приклад –

1 млн. зародків Leuconostoc здатний за 1 годину розкласти до 0,6%

зароджуваних карбоногідрогенів.

При температурах 60…700С відбувається активний розвиток мезофільних

гнилісних та маслянокислих бактерій. Гнилісні бактерії руйнують білкові

речовини зерна з утворенням аміаку, ацетону, органічних кислот, оцтового

альдегіду та інших шкідливих метаболітів.

Маслянокислі бактерії гідролізують пектинові речовини, крохмаль та

зброджують карбоногідрогени з утворенням масляної та оцтової кислот,

ацетону, а також різних спиртів.

Більшість термофілів мають оптимальну температуру розвитку 50…700С, а

у деяких термофілів обмін речовин продовжується і при температурах

78…850С, тому при виборі температурних режимів необхідно враховувати

особливості розвитку інфікуючої мікрофлори для того, щоб на етапі

термоферментативної обробки сировини не тільки досягти максимального

розчинення крохмалю, але й забезпечити пригнічення сторонніх

мікроорганізмів.

Для ефективної боротьби з контамінуючою мікрофлорою необхідний

підбір такого антисептику, який має широкий спектр антимікробної дії при

мінімальному негативному впливі на дріжджові клітини.

Всі антисептики характеризуються токсичністю по відношенню до

бактеріальних клітин, яка залежить від концентрації препарату і проявляється

лише тоді, коли антисептики зв’язуються з мікробними клітинами.

В остання роки увагу вітчизняних та зарубіжних дослідників привертають

антимікробні препарати на основі гуанідової групи. Одним з представників

таких препаратів є Акватон-10, який є 25%-вим розчином біоцидного

полімерного з’єднання, яке нетоксичне для теплокровних організмів і

використовується в технології очищення питної води.

Інший препарат – Вазин – використовується для антисептування

живильного середовища засівної культури кормових дріжджів. Він є водним

розчином 1.3.5- три (β-гідроскиетил) гексагідро-5-триазину з присадками. Вміст

основної речовини 45…51%.

Антибіотики Фріконт та Дістіферм RG використовуються для

антисептування напівпродуктів у пивоварній промисловості та інших галузях

харчової промисловості і є перспективними для використання у виробництві

етанолу.

Проведені дослідження асептуючих препаратів на суслі із крохмалевмісної

сировини, яке отримували термоферментативною обробкою з використанням

концентрованих ферментних препаратів. Сусло зброджували

термотолерантним штамом дріжджів раси К-81 при температурі 32…330С.

Для забезпечення модельного інфікування сусла використовували чисту

культуру асоціації молочнокислих бактерій, яка була виділена із закислої

бражки.

Було досліджено вплив різних концентрацій антисептиків на дріжджову

популяцію та молочнокислі бактерії, зокрема Акватону-10 в

межах 1…100 мл/м3, Вазину – 0,25…2,0 л/м3, Фріконту – 0,5…1,5 г/м3,

Дістіферму RG – 0,25…0,750г/м3. В якості контролю використовували зразки

без антисептику та з антисептуючим препаратом формаліном.

Результати досліджень наведено в таблиці 3.

Таблиця 3 Вплив концентрації антисептиків на зростання кислотності бражки

№ з/п

Препарат Концентрація Кількість Кислотність, мл 1 н. NaOH на 20 см3 бражки

На 1 добу На 2 добу На 3 добу 1 Акватон-10 мл/м3 0,00 0,60 0,92 1,30

100 0,30 0,38 0,48 50 0,30 0,42 0,50 20 0,32 0,44 0,50 5 0,32 0,48 0,52 3 0,38 0,55 0,60 1 0,56 0,70 0,85

2 Вазин л/м3 0,00 0,38 0,94 1,32 2,0 0,17 0,18 0,18 1,0 0,21 0,22 0,48 0,50 0,26 0,28 0,50 0,25 0,25 0,30 0,65

3 Дістіферм RG г/м3 0,00 0,44 0,90 1,02 0,75 0,20 0,45 0,50 0,50 0,24 0,48 0,52 0,25 0,34 0,58 0,64

4 Фріконт г/м3 0,00 0,45 0,85 1,10 1,5 0,25 0,35 0,45 1,0 0,27 0,40 0,50 0,5 0,27 0,45 0,60

В результаті визначені оптимальні дози антисептиків: для

Акватону-10 - 100 мл/м3, Вазину – 0,5 л/м3, Дістіферму RG – 0,50 г/м3 і для

Фріконту – 1,0…1,5 г/м3. При визначених витратах забезпечується висока

бродильна активність дріжджів, а наростання кислотності інфікованого

молочнокислими бактеріями сусла не перевищує 0,50…0,55 1н. NaOH на 20 см3

бражки, в той час як у контрольному зразку вона зростала у 2,0…2,4 рази.

Дія досліджуваних препаратів та їх витрати були перевірені і на

нестерильному суслі із крохмалевмісної сировини.

Кислотність зрілих бражок при використанні антимікробних препаратів

Акватон-10, Вазин, Фріконт та Дістіферм RG не перевищувала 0,45…0,54 мл

1 н. NaOH на 20 см3 бражки. При застосуванні формаліну спостерігалося

підвищення кислотності на 10…16% в порівняння з досліджуваними

антисептиками.

Отримані дані підтверджують антисептичну дію досліджуваних препаратів

та відповідність підібраних концентрацій умові щодо забезпечення

недопущення впливу на бродильну активність дріжджів.

При використанні антисептиків Акватон-10 та Вазин спостерігалося

підвищення бродильної активності дріжджів.

Аналіз корбоногідрогенного складу дозрілої бражки показав, що при

використанні досліджуваних препаратів вміст розчинних карбоногідрогенів

знижується на 4…14% в порівнянні з контролем. Нерозчинений крохмаль в

зрілих бражках істотно не змінюється. Це можна пояснити тим, що

досліджувані препарати не впливають на активність ферментів при

оцукрюванні та до оцукрюванні сусла в процесі бродіння.

Біосинтез дріжджових клітин змінюється залежно від виду антисептику.

Найнижча концентрація дріжджових клітини спостерігається при використанні

формаліну – близько 100 млн./см3. При використанні інших антисептиків

концентрація дріжджів знаходилася в межах 120…140 млн./см3.

Вміст мертвих клітин в зрілих бражках не перевищував 2-4%, а при

використанні формаліну їх кількість досягає 8-10%.

Досліджені антимікробні препарати забезпечують мікробіологічну чистоту

зрілих бражок.

Використання антимікробних препаратів Акватон-10 та Вазин сприяє

підвищенню бродильної активності дріжджів та збільшенню виходу етанолу. Їх

можна рекомендувати як перспективні в технології етанолу з крохмалевмісної

сировини. Фріконт та Дістіферм RG характеризуються найменшими питомими

витратами, але вони мають і деякі негативні властивості, притаманні

антибіотикам.

Зміна морфологічних властивостей дріжджів під дією антисептиків має

захисний характер, що викликає зміну інтенсивності окисно-відновних реакцій

в клітині за циклом Кребса. Вплив різних антисептиків на біосинтез органічних

домішок етанолу в спиртових бражках наведено в таблиці 4.

Таблиця 4 Вміст летких домішок у бражних дистилятах залежно від виду

антисептику

С

клад

про

би,

мг/д

м3

Кон

трол

ь бе

з ан

тисе

птик

у

Пол

ідез

Акв

атон

-10

Дів

оназ

-Фор

те

Ваз

ин

Дез

акти

н

Сул

ьфон

ол

Фор

малі

н

1 2 3 4 5 6 7 8 9 Ацетальдегід 61,76 4,12 5,13 17,23 29,34 44,99 20,74 30,48 Метилацетат 0,65 0,13 0,14 0,58 4,54 0,83 0,55 0,68 Етилацетат 27,8 2,06 2,12 23,19 21,44 24,41 24,07 31,78

Ізо-бутилацетат

- - - 0,05 0,02 0,05 0,06 0,11

Ізо-амілацетат

1,14 - - 0,26 0,35 0,61 0,53 0,82

1 2 3 4 5 6 7 8 9 Сума естерів 29,60 2,19 2,26 24,08 26,33 25,89 25,2 33,39 Метанол, %

об. сліди сліди сліди 0,00056 сліди сліди сліди 0,0015

Ізо-пропанол 5,62 1,18 1,19 0,59 19,36 1,75 4,15 6,28 Н-пропанол 23,40 19,80 20,00 17,16 26,42 24,57 27,23 24,91 Ізо-бутанол 69,20 51,91 53,83 58,09 49,16 60,06 52,42 72,18 Н-бутанол 0,35 0,27 0,29 0,29 1,35 0,55 0,31 0,58

Ізо-пентанол 329,40 231,07 239,18 293,61 262,97 286,79 275,08 388,82 Н-пентанол 0,140 0,087 0,089 0,050 0,200 - 0,075 0,240

Сума сивушних

олій

428,81 304,32 314,58 369,21 363,37 373,72 359,26 493,01

Кислоти 184 86 158 164 84 238 120 140 Етанол, % об.

8,05 8,10 8,00 8,00 8,05 7,95 8,09 7,80

Найменша концентрація альдегіду та складних естерів була в бражних

дистилятах, отриманих з використанням Полідезу та Акватону-10, найбільша –

при застосуванні Дезактину, Вазину та формаліну. Найбільша кількість

органічних кислот утворювалася при використанні Дезактину.

В процесі зброджування сусла з використанням антисептику змінюється

інтенсивність карбоновогідрогенного та азотного обміну в дріжджовій клітині,

з чим безпосередньо пов'язаний біосинтез органічних домішок етанолу.

Застосування у виробництві етанолу некондиційного зерна ІІІ та IV

ступеню дефектності, ураженого шкідниками хлібних злаків та інфікованого

комплексом епітафних та фітопатогенних мікроорганізмів (бактерії Bacillus,

Clostridium. Lactobacillus, дикими дріжджами Candida, Rhododrula та

міцеліальними грибами Penicillium, Aspergillus, Mucor, Fusarium, Rhuzopus)

також викликає контамінацію виробництва етанолу з зерна. Активний розвиток

зазначеної спільноти пригнічує життєдіяльність дріжджової культури, змінює

біохімічний склад зерен, зменшує вміст поживних речовин в суслі і в результаті

призводить до накопичення в етанолі побічних, важковилучаємих метаболітів.

Так, одна з найбільш важковилучаємих під час ректифікації домішок –

ізопропанол утворюється клостридіями, які потрапляють в в сусло з залишками

ґрунту, пилом та сміттєвими зерновими домішками.

Найбільша кількість бактерій та грибів міститься на побитих,

пошкоджених зернах, насінні бур’янів та мінеральних домішках (пісок,

часточки ґрунту). Існуючі способи сухого очищення зернової маси, засновані на

розділенні її на фракції, різні за фізико-механічними властивостями, не

забезпечують досягнення достатньої чистоти зерна за мікробіологічними

показниками, а відсутність стадій миття та знезараження сировини (які є в

пивоварінні) призводить до того, що практично весь комплекс мікроорганізмів

зберігає свою життєздатність.

З огляду на це проведені дослідження впливу процесу пастеризації на

термофільну мікрофлору, інкубатором розвитку якої є стадії приготування

замісу, його розрідження та оцукрювання. Результатом діяльності термофілів є

зростання кислотності середовища, що значно знижує активність α-амілази та

негативно впливає на подальші стадії технологічного процесу. Використання

звичайних для етанольної промисловості антибіотиків для боротьби з

мікрофлорою на стадії приготування замісу та його термоферментативної

обробки не дає довготривалого ефекту у зв’язку з мутацією бактерій і набуттям

резистентності до антибіотику. Поряд з цим температурний вплив на клітину

забезпечує більшу антимікробну дію.

Встановлено, що при температурі 68…700С термофіли втрачають свою

репродуктивну здатність Пастеризація розрідженого замісу за температури

68…930С протягом 1,5…2,0 годин забезпечує тривале пригнічення кислото

утворюючої мікрофлори та запобігає наднормативному зростанню кислотності

під час етанольної ферментації.

За результатами досліджень була запропоновано технологія виробництва

зернового етанолу з пастеризацією розрідженого замісу.

Згідно з запропонованою технологією подрібнене зерно попередньо

змішують з водою в механічному гомогенізаторі, теплове та ферментативне

оброблення замісу починають у змішувачі за температури 55…800С протягом

15…60 хв. із внесенням 50…100% розріджую чого ферменту, декстринізацію

крохмалю здійснюють в апараті термоферментативної обробки за температури

70…950С протягом 1,5…4,0 год., після цього проводять пастеризацію

розрідженого замісу в пастеризаторі протягом 1,0…2,0 год. при температурі

68…920С із задаванням решти (до 50%) розріджую чого ферменту (за

необхідності). Зброджування розрідженого замісу здійснюють у бродильному

апараті в присутності гідролітичних ферментів за температури 32…380С.

Висновок

Використання етанолу в світі здійснюється в трьох основних напрямках.

Першим (і основним по кількості етанолу) є його використання в якості

відновлюваного рідкого палива (чи добавки) в двигунах внутрішнього

згоряння. Другим напрямком застосування етанолу є використання як сировини

для промислової переробки та складової частини промислової продукції.

Третій, традиційний для України напрямок – використання етанолу для потреб

харчової промисловості (в першу чергу для виробництва алкогольних напоїв),

потреб медицини (як у виробництві лікарських засобів, так і в якості

дезінфікуючого засобу) та парфумерної промисловості.

В перших двох випадках етанол конкурує на ринку з аналогічними за

призначенням продуктами мінерального походження: нафтою та продуктами її

переробки, природнім газом тощо. Вирішальною умовою широкомасштабного

використання етанолу при цьому є наближення його вартості до вартості

мінеральних аналогів.

Тому впровадження інноваційних технологій у виробництво етанолу –

збільшення концентрації етанолу в дозрілій бражці, зменшення температури

термоферментативної обробки зерна, пошук нових видів сировини та

мікроорганізмів-продуцентів, зменшення енерговитрат є ключовою умовою

успішного розвитку індустрії етанолу та дає можливість Україні суттєво

скоротити імпорт енергоносіїв та викопної сировини для промисловості. Тим

самим збільшується ресурсо – та енергонезалежність держави, створюються

передумови нарощування обсягів експорту продукції агропромислового

комплексу (а значить, його інвестиційної привабливості та інноваційного

розвитку), що загалом позитивно впливає на економічний та політичний стан

нашої держави.