Материальный баланс спиртового брожения

Выходом спирта считают его количество, получаемое из весовой единицы крахмала, содержащегося в сырье. Теоретический, т.е. максимальный выход определяют по уравнению реакции спиртового брожения:

Из 100 кг сброженных гексоз можно получить 51,14 кг спирта (в объемном выражении 64,79 л спирта плотностью 0,7893 кг/л) и 48,86 кг углекислого газа. Выход спирта из крахмала выше в соответствии с увеличением молекулярного веса при гидролизе крахмала:

Коэффициент увеличения выхода равен 1,111, с его учетом выход спирта из 1 т полисахаридов (крахмала, инулина и др.) составит 71,98 дал.

Практически же часть субстрата (около 10 %) идет на рост биомассы и это соответственно уменьшает реальный выход спирта от сырья.

При известном коэффициенте выхода биомассы от субстрата Y_Х/S = 0,4 уравнение суммарной реакции биосинтеза будет выглядеть:

С₆H₁₂O₆ + 0,5 NH₃ + 2,8 О₂ Þ 3 СН_1,78О_0,49N_0,17 + 3 CO₂ + 4,1 Н₂O

И если суммировать эти последовательно протекающие реакции, отдавая на первую 10 % субстрата, а на вторую – 90 %, то получим суммарно:

С₆H₁₂O₆ + 0,05NH₃ + 0,28О₂ Þ

Þ 0,3СН_1,78О_0,49N_0,17 + 1,8C₂H₅OH + 2,1CO₂ + 0,41 Н₂O

(Y_Х/S = 0,04) (Y_Р/S = 0,46) ( =0,51)

Поэтому предельный выход этанола при данной реализации процесса равен 46 % от массы сброженной глюкозы, однако на практике он еще ниже из-за образования побочных продуктов («сивушных масел») и призводственных потерь на стадии брагоректификации.

Лабораторная работа 2. Периодическая ферментация в анаэробных условиях. Процесс спиртового брожения

Цель работы: Провести микробиологический синтез этанола из крахмалистого сырья и составить материальный баланс технологического процесса.

Объекты исследования и реактивы:

- крахмалистое сырье (водорастворимый крахмал)

- ферментные препараты:

амилолитический ферментный препарат – АФП (10 % раствор)

осахаривающий ферментный препарат – ОФП (10 % раствор)

- дрожжи сублимированные или прессованные пекарские Saccharomyces cerevisiae (1% суспензия)

- аммония хлорид (10 % раствор)

- калия бихромат (0,1 н раствор)

- кислота серная (концентрированная)

- калия йодид (10 % раствор)

- натрия тиосульфат (0,1 н раствор)

- натрия хлорид (20 % раствор)

- крахмал (1 % раствор, индикатор)

Лабораторное оборудование и посуда:

- водяная баня (термостат)

- установка для проведения процесса спиртового брожения (бродильные камеры на 10 мл с резиновыми пробками и держателями для них, газоотводные трубки с биологическими пробирками или мерных цилиндров в качестве газгольдеров) – 4 шт.

- установка для отгонки этанола (перегонная колба, насадка, холодильник, алонж, приемник, электроплитка) – 2-4 шт.

- электроплитка – 2-4 шт.

- конические колбы объемом 100 и 250 мл с резиновыми пробками и сифонами (газоотводными трубками) – 4 шт.

- цилиндры мерные объемом 10, 25, 100, 250 мл

Задание (выполняется последовательно каждой бригадой):