2. Особливості виробництва етанолу із харчової та нехарчової сировини

Крім вказаних у табл. 1, відомі ще гідролізний, сульфітний, денатурований та абсолютний (безводний) етиловий спирт, які відрізняються від вищезгаданих, крім вмісту домішок, також вихідною сировиною та особливостями технологій їх виробництва.

Найдорожчими є ректифіковані спирти із харчової сировини. Орієнтовна вартість етанолу-ректифікату залежно від сировини і технології зростає у напрямі переходу: синтетичний (26 %) → сульфітний (42 %) → гідролізний (70 %) → із харчової сировини (100 %).

Серцевиною мікробіологічних технологій виробництва етанолу із зброджуваних матеріалів є процес бродіння цукрів, суть найпоширенішого варіанту якого для гексоз полягає в анаеробному диханні за схемою:

С₆Н₁₂О₆ = 2СО₂ + 2С₂Н₅ОН + 118 кДж.

Наведена реакція, звичайно, не відображає всієї складності ферментативних процесів, що відбуваються під дією оксиредуктаз та ліаз. Крім етанолу, при спиртовому анаеробному бродінні в менших кількостях утворюються вищі спирти (ізопропанол та ін.), альдегіди (ацетальдегід та ін.) та інші сполуки.

Сировина, яка використовується для виробництва етанолу, ділиться на три великі групи:

• крохмальвміщуюча (зерно, картопля);

• цукровміщуюча (маляса, буряк, фрукти, виноград);

• клітковиновміщуюча (деревина, солома, відходи сульфіт-целюлозного виробництва).

Вид сировини визначає:

• тип, кількість і параметри дозброджувальних технологічних операцій, що передують бродінню;

• особливості процесу зброджування і склад зрілої бражки;

• технологію виділення етанолу з бражки і його подальшого ректифікаційного очищення;

• можливість отримання різних видів спиртової продукції, а також її якість і собівартість.

Вид сировини найбільше впливає на два блоки технологічних операцій:

• цикл операцій, необхідних для отримання зброджуваного сусла;

• операції виділення, очищення і кондиціонування спиртової продукції.

Найпростішою є підготовка до зброджування цукровміщуючої сировини, а найскладнішою — клітковиновміщуючої. Суть підготовки першої зводиться до коригування її складу введенням води та набору деяких живильних речовин з метою оптимізації параметрів біологічного процесу бродіння.

При переробці крохмальвміщуючої сировини для приготування зброджуваного сусла необхідно спочатку вивільнити із рослинних клітин крохмаль, а потім оцукрити його до зброджуваних цукрів.

Узагальнену схему всіх бродильних виробництв етанолу можна розділити на функціональні блоки:

• переробка сировини у зброджувані цукри та коригування сусла;

• перетворення сусла, зброджуванням за допомогою дріжджів або ферментних препаратів, у зрілу бражку;

• виділення із бражки спирту і його подальше очищення.

Підготовка зброджуваного сусла із клітковиновміщуючої речовини включає найбільше технологічних операцій, що здійснюються до того ж, при високих температурах і тисках та на складному обладнанні. Отримання бражки із клітковини можна передати наступною блок-схемою, що включає лише головні операції:

Клітковина → Крохмаль → Сусло із редукуючих цукрів → Бражка

Більше половини спирту виробляють із крохмальвміщуючої сировини, а буряк на спирт переробляють в обмеженій кількості. Вид сировини, особливості та параметри технологічних процесів, що передують бродінню, суттєво впливають на хід процесів бродіння і компонентний склад зрілої бражки, а останній, у свою чергу, визначає можливість та вартість отримання спирту належної якості при ректифікаційній перегонці та очищенні.