БІОКОНВЕРСІЯ СПОЛУК КУКУРУДЗЯНОГО ЗЕРНА ДЛЯ ОТРИМАННЯ БІОЕТАНОЛУ
DOI:
https://doi.org/10.18372/2310-5461.68.20744Ключові слова:
біоетанол, кукурудза, ферментні препарати, протеоліз, біоконверсія, зброджування, гілролізАнотація
У роботі показано, що крохмалевмісна сировина є однією з перспективних видів сировини єдля виробництва біоетанолу завдяки високому коефіцієнту конверсії і виходу біоетанолу. Нині провідні країни світи переходять на використання біоетанолу та використовують для його виробництва також нетрадиційну сировину. Україна, завдяки агрокліматичним умовам, є багатою для виробництво крохмалевмісної сировини. Значна частка зернової сировини є некондиційною (наприклад, не кондиційне зерно кукурудзи) і невикористовується на харчові цілі. Така сировина, є перспективною крохмалевмісною сировиною для переробки на біоетанол. Інтенсифікація спиртового виробництва має ряд технологічних рішень направлених на підвищення виходу спирту, одним з яких є протеоліз. Вивченню питання протеолізу присвячено багато наукових досліджень, водночас використання сучасних комерційних ферментних препаратів потребує доопрацювання даного напряму. У дослідженнях використовували сучасні препарати, що поширені на підприємствах спиртової галузі. Дослідженнями показано, що дія протеолітичного ферментного препарату пом’якшує структуру крохмале-білкової матриці та в процесі нагрівання інтенсифікує її руйнування. Це дозволяє скорегувати режим розріджування затору шляхом застосування протеолітичного та амілолітичного ферментних препаратів знижує в’язкість затору, знижуючи її значення на 60,4%, порівняно із затором в якому відсутній будь який ферментний препарат. Застосування протеолізу під час оцукрення сприяло інтенсивному накопиченню цукрів, причиною чого є синергізм дії препаратів протеази та глюкоамілази. Встановлено, що якісні показники дозрілої бражки показують ефективність застосування протеолітичного ферментного препарату під час розріджування кукурудзяного затору. Крім того, корегування процесу біоконверсії кукурудзяної сировини та значно скоротити процес оцукрення. Доведено, що протеоліз покрачує процес оцукрювання та збаначує сусло легкозасвоюваним азотним живленням процес дріжджегенерації і збільшує вихід спирту на 0,4 дал/т сировини.
Посилання
RFA (Renewable Fuels Association). Annual World Fuel Ethanol Production. 2024. Available online: https://ethanolrfa.org/resources/annual-industry-outlook (accessed on 25 November 2024).
Chum H., Faaij A., Moreira J., Berndes G., Dhamija P., Dong H., Gabrielle B., Eng A.G., Cerutti O.M.,; et al. (2012). SRREN-Chapter 2-Bioenergy. In Bioenergy; IPCC: Geneva, Switzerland, pp. 209–332.
Johannesson A. (2017). Swedish District Heating: Reducing the Nation’s CO2 Emissions. Available online: https://www.openaccessgovernment.org/swedish-district-heating-reducing-nations-co2-emissions/33387/ (accessed on 2 May 2017)
Igwebuike C.M., Awad S., Andrès Y. (2024). Renewable Energy Potential: Second-Generation Biomass as Feedstock for Bioethanol Production. Molecules. 29 (7), 1619. рр. 1–27. https://doi.org/10.3390/molecules29071619
Mukherjee I., Sovacool B.K. (2014). Palm Oil-Based Biofuels and Sustainability in Southeast Asia: A Review of Indonesia, Malaysia, and Thailand. Renew. Sustain. Energy Rev.37, рр. 1–12. https://doi.org/10.1016/j.rser.2014.05.001.
Jayakumar M., Gebeyehu K.B., Abo L.D., W., Ashokkumar V., Baskar G. (2023). A comprehensive outlook on topical processing methods for biofuel production and its thermal applications: Current advances, sustainability and challenges. Fuel. 349, 128690. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2023.128690.
Assaf J.C., Mortada Z., Rezzoug S.-A., Maache-Rezzoug Z., Debs E., Louka N. (2024). Comparative Review on the Production and Purification of Bioethanol from Biomass: A Focus on Corn. Processes, 12 (5), 1001. https://doi.org/10.3390/pr12051001.
Friedl A. (2017). Bioethanol from Sugar and Starch. In Energy from Organic Materials (Biomass); Kaltschmitt, M., Ed.; Encyclopedia of Sustainability Science and Technology Series; Springer: New York, NY, USA. рр.1-12. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-2493-6_432-3.
Sönnichsen, N. Leading Producers of Fuel Ethanol in the EU 2021–2022. Available online: https://www.statista.com/statistics/1295937/leading-fuel-ethanol-producers-in-the-eu/#statisticContainer (accessed on 14 October 2022).
Vasi´c K., Knez Ž., Leitgeb M. (2021). Bioethanol Production by Enzymatic Hydrolysis from Different Lignocellulosic Sources. Molecules. 26(23), 753. https://doi.org/10.3390/molecules26030753
Katanski A., Vuˇcurovi´c V., Vuˇcurovi´c D., Baji´c B., Šaranovi´c Ž., Šereš Z., Dodi´c S. (2024). Bioethanol Production from A-Starch Milk and B-Starch Milk as Intermediates of Industrial Wet-Milling Wheat Processing. Fermentation. 10(3), 144. https://doi.org/10.3390/fermentation10030144.
García-Aparicio M.P., Oliva J.M., Manzanares P., Ballesteros M., Ballesteros I., González A., Negro M.J. (2011). Second-generation ethanol production from steam exploded barley straw by Kluyveromyces marxianus CECT 10875. Fuel. Vol. 90, Issue 4, рр. 1624-1630. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2010.10.052.
Gabriel S. Aruwajoye, Sewsynker-Sukai Y., Gueguim Kana E.B. (2020). Valorisation of cassava peels through simultaneous saccharification and ethanol production: Effect of prehydrolysis time, kinetic assessment and preliminary scale up. Fuel. Vol. 278, р. 118351. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.118351.
Cao N.J., Krishnan M.S., Du J.X., Gong C.S., Ho N.W.Y. et al., (1996). Ethanol production from corn cob pretreated by the ammonia steeping process using genetically engineered yeast. Biotechnol. Lett., l18: 1013-1018. https://doi.org/10.1007/BF00129723. https://link.springer.com/article/10.1007/BF00129723.
Cinelli B.A., Castilho L.R., Freire D.M.G., Castro A.M. (2015). A brief review on the emerging technology of ethanol production by cold hydrolysis of raw starch. Fuel. 150, 721–729. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2015.02.063.
Strak-Graczyk E., Balcerek M., Przybylsk K., Zyzelewicz D. (2020). Simultaneous saccharification and fermentation of native rye, wheat and triticale starch. Journal of the Science of Food and Agriculture. 100(8), рр. 4904–4912. https://doi.org/10.1002/jsfa.10425.
Пирог Т.П., Антонюк М.М., Скроцька О.І., Кігель Н.Ф. Харчова біотехнологія. Підручник. Ліра-К. 2019. 396 с.
Данілова К. О., Олійнічук C. Т., Коваль О. О., Заварзіна О. С. Використання відходів борошномельних підприємств для виробництва етилового спирту. Продовольчі ресурси. 2025. Т.13. №24. С. 160-168. https://doi.org/10.31073/foodresources2025-24-17.
Sadhukhan J., Martinez-Hernandez E., Amezcua-Allieri M.A., Aburto J., Honorato J.A. (2019). Economic and environmental impact evaluation of various biomass feedstock for bioethanol production and correlations to lignocellulosic composition. Bioresource Technology Reports. 7, 100230. https://doi.org/10.1016/j.biteb.2019.100230.
ДСТУ 46.045.2003 Зерно. Методи визначення умовної крохмалистості. Міністерство аграрної політики України. Київ, 2004. 23 с.
Полигаліна Г.В. Технохімічний контроль спиртового і дікеро-горілчаного виробництва. Колос, 1999, 333 с.
Linskens, H. F., Tracey, M. V., Beiss, U., Bendall, F. Modern Methods of Plant Analysis. Springer-Verlag, 2013.
Бурштейн А.І. Методи дослідження харчових продуктів. К.: держхімвидавн., 1963. 643 с.
Кузнєцова І.В. Удосконалення технології рідких цукропродуктів із кукурудзяної сировини. Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук. Київ. НУХТ. 2006. 24 с
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Науковий журнал дотримується принципів відкритого доступу (Open Access) та забезпечує вільний, негайний і постійний доступ до всіх опублікованих матеріалів без фінансових, технічних або юридичних обмежень для читачів.
Усі статті публікуються у відкритому доступі відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0).
Авторські права
Автори, які публікують свої роботи в журналі:
-
зберігають за собою авторські права на свої публікації;
-
надають журналу право на перше опублікування статті;
-
погоджуються на поширення матеріалів за ліцензією CC BY 4.0;
-
мають право повторно використовувати, архівувати та поширювати свої роботи (у тому числі в інституційних та тематичних репозитаріях) за умови посилання на первинну публікацію в журналі.
