Удосконалення технології термоферментативної обробки зернового замісу
Автор: Шарко Надія Сергіївна
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Технології продуктів бродіння і виноробства
Інститут: Інститут хімії та хімічних технологій
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2025-2026 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Шарко Н.С., Мельник Ю.Р. (керівник). “Удосконалення технології термоферментативної обробки зернового замісу.” Магістерська кваліфікаційна робота. – Національний університет «Львівська політехніка», Львів, 2025. Магістерська кваліфікаційна робота присвячена комплексному дослідженню інноваційних підходів до підвищення ефективності виробництва етилового спирту із крохмалевмісної сировини шляхом оптимізації параметрів термоферментативної обробки. Актуальність теми зумовлена потребою спиртової промисловості у зниженні енергоспоживання, підвищенні виходу продукту та впровадженні сучасних ферментативних технологій, що забезпечують стабільну роботу виробництва за умов економічних та енергетичних обмежень. Мета роботи - підвищення ефективності процесу термоферментативної обробки зернового замісу шляхом оптимізації температурно-часових режимів, удосконалення схеми подачі гострої пари та обґрунтування застосування сучасних ферментних препаратів з метою збільшення виходу спирту, покращення процесу гідролізу та зниження загальних енерговитрат підприємства. Об’єкт дослідження - технологія виробництва етилового спирту з крохмалевмісної сировини за умов застосування термоферментативної обробки у виробничому циклі. Предмет дослідження - процес термоферментативної обробки зернового замісу, включно з впливом температурних режимів, ферментних препаратів, характеристик сировини, гідродинамічних параметрів та теплових потоків на ефективність клейстеризації, оцукрення крохмалю та кінцевий вихід спирту. У ході роботи виконано детальний аналіз технологічних особливостей використання кукурудзи як основної сировини для спиртового виробництва. Встановлено, що її високий вміст крохмалю, низька зольність та стабільні фізико-механічні властивості забезпечують оптимальні умови для ефективного 4 перебігу процесів розварювання та оцукрення. Окрему увагу приділено впливу вологості, крупності помелу та вмісту білків на якість замісу і швидкість ферментативного гідролізу. Проаналізовано дію ферментних препаратів Amylex 4T та SanSuper 240L, визначено їхню активність за різних значень температури та рН середовища. Обґрунтовано ефективність їх застосування у низькотемпературних схемах термоферментативної обробки, які дозволяють знизити навантаження на парові системи та підвищити рівень конверсії крохмалю в цукри. Наведено порівняльні характеристики ферментів та визначено оптимальні дози їх внесення для забезпечення максимального ступеня оцукрення. Особливу увагу приділено підвищенню технологічної та енергетичної ефективності процесу. Запропоновано та технічно обґрунтовано рішення щодо перенаправлення надлишкової гострої пари з апарата ТФО-1 до ТФО-2. Проведені розрахунки довели, що повторне використання теплової енергії дає можливість зменшити витрати пари на 8–12%, стабілізувати температуру у другому апараті, покращити рівномірність клейстеризації та забезпечити більш ефективне оцукрення зернової маси. Показано, що це рішення також зменшує загальне навантаження на котельне відділення, підвищує надійність роботи системи та дозволяє частково уникнути перевитрат енергії. У роботі виконано детальні матеріальні та теплові баланси, що охоплюють розрахунок кількості сировини, ферментів, гострої пари, конденсату, охолоджувальної води, а також визначено теплові навантаження на всі ключові апарати технологічної лінії. Розраховано витрати ресурсів на виробництво 100 дал етилового спирту та запропоновано оптимізовану технологічну схему з урахуванням змін, спрямованих на зменшення енерговитрат. Розроблено та обґрунтовано параметри основного обладнання: змішувача, апаратів термоферментативної обробки, оцукрювача, контактних головок і допоміжних апаратів. Проведено компонування технологічної лінії у виробничому просторі відповідно до норм обслуговування та вимог безпечної експлуатації. Окремо оцінено ергономічні аспекти, доступність для персоналу 5 та можливість інтеграції запропонованих змін у вже існуючу виробничу інфраструктуру. В економічній частині детально обґрунтовано вибір місця розташування підприємства, враховуючи логістичні, енергетичні та інфраструктурні фактори. Наведено розрахунок собівартості виробництва спирту, що включає витрати на сировину, ферментні препарати, енергоносії, працю, амортизацію та експлуатаційні витрати. Проведено оцінку економічної ефективності проекту, розраховано рівень рентабельності, термін окупності та потенційний економічний ефект від впровадження удосконалених технологічних рішень. Ключові слова: КУКУРУДЗА, КРОХМАЛЬ, ТЕРМОФЕРМЕНТАТИВНА ОБРОБКА, ОЦУКРЕННЯ, ЕНЕРГОЕФЕКТИВНІСТЬ.