Удосконалення технології бражки у спиртовому виробництві
Автор: Гребенюк Максим Олександрович
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: Виробництво етилового спирту є однією з провідних галузей харчової промисловості, яка відіграє значну роль у формуванні доходів Державного бюджету. Динаміка розвитку цього сектору безпосередньо залежить від загальних економічних тенденцій у країні. Протягом тривалого часу спиртова промисловість перебувала у стані стагнації, що було зумовлено існуванням державної монополії. Її наслідками стали: скорочення обсягів легального виробництва через підвищення ставок акцизу та високу собівартість спирту; відсутність стимулів для використання етилового спирту в суміжних галузях, зокрема у виробництві біоетанолу; недостатня ефективність державного контролю; обмежена доступність алкогольних напоїв для населення, що сприяло розвитку тіньового ринку. Додатковими чинниками негативного впливу були високі виробничі витрати, застарілі технологічні процеси та низька ефективність управління державними підприємствами [1]. Ситуація почала змінюватися після ухвалення у 2019 році Закону України «Про внесення змін до Закону України “Про державне регулювання виробництва та обігу спирту етилового, коньячного та плодового, алкогольних напоїв, тютюнових виробів та пального” щодо лібералізації діяльності у сфері виробництва та обігу спирту етилового» № 318-IX. Ліквідація державної монополії відкрила перспективи для розвитку приватних виробничих потужностей та залучення інвестицій. Великі компанії, такі як Nemiroff, Global Spirits і Bayadera, отримали можливість стати ключовими гравцями ринку. Важливим завданням сучасного спиртового виробництва є зниження собівартості продукції. Це можливо завдяки впровадженню ресурсо- та енергозберігаючих технологій, зокрема: використанню «м’яких» режимів 5 обробки концентрованих середовищ; застосуванню сучасних теплообмінних апаратів; зменшенню витрат теплоносіїв; багаторазовому використанню теплової енергії та рідкої фази [2]. У цьому контексті актуальними залишаються наукові дослідження, спрямовані на вдосконалення технології виробництва спирту, зокрема на оптимізацію процесу одержання бражки. В даному проєкті пропонується удосконалений метод формування спиртової бражки шляхом покращення етапу культивування дріжджів. Одним із рішень є внесення на стадії дріжджогенерування цитратів цинку або марганцю, що позитивно впливає на життєздатність та активність дріжджових клітин. О’єкт дослідження – технології одержання бражки у спиртовому виробництві. Предмет дослідження – бражка із зерна жита для одержання етилового спирту. Мета дослідження – порівняння способів бродіння в технології спирту та удосконалення способу одержання бражки у спиртовому виробництві . Спиртові дріжджі, які застосовуються у виробництві етанолу, повинні відзначатися високою швидкістю зброджування вуглеводів, здатністю ефективно функціонувати в умовах анаеробного дихання, стійкістю до продуктів власного метаболізму та метаболітів сторонньої мікрофлори, а також витримувати коливання складу середовища. Важливою властивістю є толерантність до підвищених концентрацій солей та повне зброджування рафінози. На життєздатність дріжджів суттєво впливають температура, активна кислотність (рН) та хімічний склад поживного середовища (бражки) [2]. Періодичний метод зброджування полягає в подачі оцукреного сусла в бродильний апарат разом із підготовленими у дріжджанках дріжджами. При цьому дріжджі являють собою частково зброджену бражку, насичену активними клітинами. Основна перевага цього методу полягає в чіткій регламентованості процесу в часі: він відбувається в межах одного апарата, 6 який після завершення циклу проходить стерилізацію парою. Водночас періодичне зброджування має низку суттєвих недоліків. По-перше, на початковому етапі значна частина поживних речовин витрачається на розмноження дріжджів, що знижує загальну продуктивність та подовжує цикл. По-друге, процес потребує додаткового часу на спорожнення, очищення, дезінфекцію й стерилізацію апаратів, у результаті чого завжди 1–2 бродильні чани залишаються незавантаженими [3]. У промисловості застосовуються два основні варіанти безперервного бродіння – потоковий і циклічний. Складність використання безперервних схем на крохмалевмісній сировині полягає в затримках відпрацьованої бражки в апаратах, відсутності ефективних методів дезінфекції та стерилізації без зупинки потоку, а також у ризику закисання сусла. Підвищення кислотності пригнічує активність амілолітичних ферментів солоду, що спричиняє неповне оцукрювання крохмалю та декстринів і, відповідно, зменшення виходу спирту. Порівняння двох методів показує, що циклічна система є простішою в експлуатації завдяки самопливному переміщенню бражки без використання насосів. Однак потокове зброджування вважається більш перспективним: регулярна стерилізація апаратів (перші два – кожні 24 години, наступні – раз на 48 годин) забезпечує чистоту процесу, мінімізує ризик підвищення кислотності та дає змогу отримати більший вихід спирту [1, 2]. У цьому проєкті розглянуто удосконалення технології виробництва бражки із жита шляхом оптимізації етапу культивування дріжджів. Запропоновано на стадії дріжджогенерування додавати цитрати цинку, магнію або марганцю у концентрації 70 мкг/дм?. Використання мінерального живлення сприяє швидкому накопиченню необхідної кількості клітин, скорочує тривалість дріжджегенерування до 18–20 годин і забезпечує отримання дріжджів із високою фізіолого-біохімічною активністю [2]. Додавання цитратів цинку та магнію діє як біостимулятор, підвищуючи регенеративну здатність дріжджових клітин [3]. 7 У роботі представлено характеристику сировини, допоміжних матеріалів та енергетичних ресурсів процесу, наведено технологічну схему отримання бражки періодичним способом, виконано розрахунок витратних коефіцієнтів і здійснено підбір основного технологічного обладнання. Ключові слова – бражка, зерно жита, бродіння, етиловий спирт, дріжджі.