Спосіб керування процесом ферментації у виробництві біоетанолу

Спосіб керування процесом ферментації у виробництві біоетанолу, що включає стабілізацію температури біомаси зміною витрати теплоносія в 3 Фіг. 2 - графіки зміни концентрацій спирту (С2Н5ОН) та цукрів у ферментері від тривалості процесу для знаходження точки оптимуму (час, коли концентрації стають однаковими, це час зупинки процесу). Спосіб керування реалізується наступним чином. Біоетанол отримують у результаті бродіння анаеробного метаболічного розпаду молекул поживних речовин. Упродовж спиртового бродіння відбувається, зокрема, перетворення глюкози у вуглекислий газ та етанол згідно з рівнянням: С6Н12О6=2С2Н5ОН+2СО2. Процес ферментації організовано як неперервно-періодичний. У ферментер (Фіг. 1) завантажують певну кількість сусла і дріжджів, і починається процес бродіння впродовж певного часу. По закінченні процесу ферментації крім етанолу в апараті створюється складна суміш - біомаса, яка складається з клітин дріжджів, залишків не використаного сусла і накопичених продуктів життєдіяльності мікроорганізмів. Якщо умови перебігу процесу ферментації відповідали умовам життєдіяльності дріжджів, і біомаса була виведена з апарату ще до повного закінчення поживних речовин у суслі, то після закінчення процесу ферментації біомаса йде на регенерування і дріжджі, що в ній 64618 4 залишилися, можна використати повторно. Необхідно підтримувати в ферментері наступні показники: температуру біомаси; рН біомаси; рівень піни над біомасою; тиск надлишкових газів над біомасою. В результаті процесу бродіння виділяються етиловий спирт і цукри, причому з часом концентрація етанолу - збільшується, а концентрація цукрів - зменшується (Фіг. 2). Якісним продуктом на виході є такий продукт (Фіг. 2), у якому концентрація спирту - в діапазоні 12-16 %, концентрація цукрів - не більше 0,45 %, а кислотність - не більше 0,2. Щоб контролювати концентрації етилового спирту і цукрів у біомасі з заданою періодичністю, в режимі реального часу можна встановити вимірювальний комплекс, наприклад, КСИП-2. Час, коли концентрація цукрів почне зменшуватись, виходячи на усталений режим (приблизно 15 %), а концентрація етилового спирту збільшуватись (приблизно 0,1-0,3 %), буде свідчити про закінчення технологічного процесу, рідина в апараті матиме оптимальний рівень рН (рНопт). Якщо продовжити тривалість процесу, то відбудеться зменшення концентрації цукрів, які споживають дріжджі (Фіг. 2), а це призведе до погіршення стану біомаси, навіть до загибелі мікроорганізмів. 5 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 64618 6 Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601