Динамика образования и распределения микропримесей при биосинтезе этанола

• Автор: Вагабов, Рустам Магомедзагирович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Махачкала
• Количество страниц: 129 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Характеристика полупродуктов и микропримесей,

образующихся при биосинтезе этанола

1.2. Динамические факторы накопления побочных продуктов

брожения

1.3. Влияние примесей на органолептическую оценку спиртов

1.4. Роль аминокислот в процессе брожения.

1.5. Методы определения примесей этанола

ГЛАВА И. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ .

2.1. Средства измерений, вспомогательные устройства,
материалы и реагенты
2.2. Объекты исследования, сырье и материалы
2.3. Хроматографическое определение компонентов реакционной
2.4. Хроматомассспектрометрическое определение
микрокомпонентов в плодовом абрикосовом спирте
ГЛАВА III. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Результаты анализа абрикосового спирта и влияние
микропримесей на его качество
3.2. Динамика накопления этанола и примесей в зависимости от
вида сырья
3.3. Динамика накопления биомассы спиртовых дрожжей при
сбраживании различных субстратов
3.4. Изменение концентрации микропримесей и их соотношения
в зависимости от вида сбраживаемых углеводов
3.5 Динамика накопления этанола при сбраживании сусла в
зависимости от среды
3.6. Изучение динамики распределения микропримесей и их соотношения в зависимости от
3.7. Влияние температуры сбраживания на динамику распределения микропримесей
3.8. Динамика распределения диоксида углерода при различных температурах
3.9. Динамика накопления этилового спирта и распределения микропримесей при различных температурах
3 Математическое моделирование и оптимизация процесса брожения абрикосового сусла
31 Биокинетический подход
32 Метод планирования эксперимента
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Для оптимизации процесса производства промышленного продукта использованы методы планирования эксперимента для выяснения особенностей биокинетических закономерностей образования этанола применены методы математического моделирования. Теоретическая и практическая ценность заключается в том, что развитые в работы подходы с совместным применением хроматографии и хроматомассспсктрометрии позволяют получить наиболее полную и достоверную информацию о динамике распределения микропримесей при биосинтезе этанола из различного сырья. Разработанные методы исследования могут быть применены при анализе объектов окружающей среды, продовольственного сырья, пищевой продукции, медицинских препаратов и лекарственных средств. Разработанные при выполнении методы внедрены на ОАО ДагсстанЭтанол, что позволило значительно повысить качество получаемого этанола, а также определить содержание примесных соединений на уровне десятых долей ПДК. Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на Региональной научной конференции Химики Северного Кавказа народному хозяйству Махачкала, , Всероссийской конференции Химический анализ веществ и минералов Москва, , IV Международной конференции Экология и жизнь Пенза, ,Всероссийской заочной конференции Катализ в биотехнологии, химии и химических технологиях Тверь, , конференциях профессорскопреподавательского состава Дагестанского государственного технического университета Махачкала, , , . Публикации. По материалам диссертации опубликовано 4 статьи, Патент РФ и 6 тезисов докладов. Структура и объем работы. Диссертация изложена на 8 страницах машинописного текста, состоит из введения, четырех глав, выводов и приложений, иллюстрирована рисунками, содержит таблиц и список использованной литературы из 6 наименований работ отечественных и зарубежных авторов. ГЛАВА I. Реакционная среда при производстве этилового спирта бражка является сложной многокомпонентной системой. Примесные соединения, образующиеся при биосинтезе этанола, отличаются большим разнообразием их идентифицировано более 0, однако общее суммарное содержание их невелико и не превышает 0,50,7 об. Все образующиеся примеси можно в основном разделить на пять групп высшие спирты, альдегиды, карбоновые кислоты, эфиры и кетоны наряду с этим, выделяют и группу азотистых соединений аммиак, амины, аминокислоты, а также серосодержащих соединений сероводород, сернистый ангидрид, сульфокислоты, меркаптаны и ряд других веществ. Состав и содержание летучих примесей зависит от вида и качества сырья, от принятых технологических режимов его переработки. Примеси могут переходить в реакционную среду из сырья, воды, вспомогательных материалов, частично образуются в процессе приготовления сусла, однако большая их часть появляется в процессе брожения и перегонки. Наибольшее количество примесей порядка 0, 0, об. Установлено, что в процессе брожения параллельно образуются уксусный, пропионовый, коричный, изомасляный, изовалериановый, кротоновый, акролеин и др. Отмечено, что они образуются в начале брожения как промежуточные продукты метаболизма на пути гликолитического превращения углеводов в этанол. При дображивании количество альдегидов снижается на 3 и часто варьирует в пределах мгдм 2. Максимальное количество
альдегидов 3,8 мг0 см отмечалось при сбраживании сусла, содержащего сухих веществ оно достигалось за 3 сутки брожения. Вместе с этим, при сбраживании сусла с низким содержанием сухих веществ 6,0 максимальное образование альдегидов наблюдалось за 1е сутки брожения и составляло около 1,1 мг0 см3 . Ацстальдегид, который является основным альдегидом, образующимся в процессе брожения, достигает максимальной величины на 23 сутки брожения 2, причем в сброженном сусле содержание его соответствует 0 0 мгдм3 4. Ацетальдегид и уксусная кислота, образовавшиеся в процессе анаэробного и аэробного превращения пировиноградной кислоты с помощью кофермепта А вовлекаются в дальнейшие биохимические превращения. При этом наряду с другими метаболитами постоянно синтезируется диацетил и ацетоин. Свободный ацетальдегид участвует не только в дыхательном метаболизме дрожжей через ацетил КоА, но и в синтезе биомассы, образовании высших спиртов, органических кислот и т. КоА 2.