26. Получение спирта и других продуктов брожения с использованием микробиотехнологическихпроцессов.

В качестве сырья для производства этанола в различных странах исполідуют доступные растительные источники: зерновые, картофель и свекловичная меласса — в России, Украине, Беларуси; сахарозу и тростниковую мелассу — в США, рис — в Японии и т. д. Впринципе любой источни кгексозанов может быть использован в качестве сырья для получения этилового спирта, например, целлюлоза в древесине хвойных, соломе, торфе и пр. Поэтому сульфитные щелока — отходы целлюлозно-бумажной промышленности нашли широкое применение в производстве этилового спирта.

Первым делом необходимо трансформировать крахмал в глюкозу, чего добиваются при обработке сырья амилолитическими ферментами. На практике обычно применяют грибную амилазу (Aspergillusniger, A.oryzae и др.) или пророщенное зерно (солод).

Крахмал для получения этилового спирта может быть различного происхождения (картофельный, кукурузный, пшеничный, рисовый). Крахмалистое сырье предварительио дробят (измельча-ют), применяя для этого вальцовые, молотковые или другие дробилки.

Крахмал необходимо клейстеризовать при разваривании.

Например, пшеница и пшеничная круичатка способны полностью клейстеризоваться при 68*С в течение 30 мин. Крахмал затем должен быть гидролизован до низших сахаров (моноз, биоз), поскольку более высоко полимеризованные углеводы не сбраживаются дрожжевыми организмами.

В качестве гидролизующих агентов применяют соответствующие ферментиые препараты из нитчатых грибов или солода. Крахмал состоит из амилозы и амилопектина. Неразветвленная амилоза почти полностью гидролизуется до биозы — мальтозы, тогда как разветвленный амилопектин гидролизуется лишь частично — до декстринов, медленно разлагаемых дрожжами до мальтозы в процессе брожения.

Кроме сахаров и декстринов в заторах обычно содержатся аминокислоты, пептиды, макро- и микроэлементы в виде неорганнческих солей (фосфор — еще и в виде фосфорорганических соединений).

Сбраживание затора осуществляется с помощью чистых культур либо периодическим, либо непрерывным способом. Огносительно высокие начальные концентрации сахаров и декстринов в заторах неблагоприятны для бактерий — контамииантов из-за повышенного осмотического давления.

Позже, когда осмотическое давление снижается, образующийся этанол и естественно возрастающая или искусственио создаваемая подкислением серной кислотой) кислотность средьі (рН 3,8—4,0) выступают основными факторами, предотвращающими развитие контаминирующихбактерий.

В период брожения поддерживают темпрературу от 30"С до 38°С, (в зависимости от расы дрожжей).

На сбраживание затора влияют не только вид и раса дрожжей, температура и рН, но и конструктивные особенности фермента-ционных аішаратов (система охлаждения/нагрева, способ и интен-сивность перемешивания). Длительность сбраживания составляот в среднем от 1,5 до 3 суток.

В бражке наканливается от 1—-1,5% до 6,5—8,5% этанола; его перегоняют и ректифицируют до 96%.

Кроме того, в бражке содержатся так называемые "сивушные масла" (высококипящая фракция;—90"—150"С) и5—10%альдегидов с эфирами.

Сивушные масла прслставляют собой смесь изопроиилового и н-пропилового, изобутилового и н-бутилового, изоамиловых (2-метил- и 3-метил-бутанолы) спиртов.

Отходами пронзводства являются барда и диокснд углерода. Барду используют для откорма скота и птиц, диоксид углерода — в пищевой промышленности, например, в виде "сухого льда".

Этанол можно получать также при сбраживании гндролизатов древесных н травянистых растений, содержащих целлюлозу. В таких гидролизатах обычио содержится 2—3,5% редуцирующих сахаров (преимущественно — гексозы и, меньше, пентозы, в большем количестве присутствующие в гидролизатах древесины лиственных растений).