ВИКОРИСТАННЯ ВІДХОДІВ БОРОШНОМЕЛЬНИХ ПІДПРИЄМСТВ ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА ЕТИЛОВОГО СПИРТУ
DOI:
https://doi.org/10.31073/foodresources2025-24-17Ключові слова:
зернові відходи, етиловий спирт, крохмаль, лігнін, ферментативний гідроліз, органосольвентна делігніфікація, зброджуванняАнотація
Предмет. Виробництво етилового спирту з зернових відходів борошномельних підприємств. На європейському ринку зростає попит саме на біоетанол другого покоління, який виготовляється з неїстівної сировини – наприклад, соломи або відходів деревини. Натомість в Україні наразі переважно виробляється біоетанол першої генерації з продовольчої сировини. Більшість сільськогосподарських відходів містять понад 50% зброджуваних цукрів, полісахарид целюлозу (23–50%), геміцелюлозу (12–29%) та ароматичний полімер лігнін (13–31%). Мета. Визначити вплив процесу делігніфікації і ферментативного гідролізу некрохмальних полісахаридів зернових відходів на вихід етилового спирту. Методи. В роботі використовували загальноприйняті в спиртовій промисловості методи досліджень. Для визначення умовної крохмалистості зернових відходів використовували поляриметричний метод, вміст крохмалю біологічним методом визначали бродильною пробою. Вміст лігніну - прямим методом шляхом гідролізу сумішшю концентрованої соляної кислоти та 72% сірчаної кислоти. Кількість полісахаридів, що легко та важко гідролізуються, визначали за методом Макена-Шорля. Вміст спирту у зброджених дистилятах визначали ареометрично, масову концентрацію незброджених вуглеводів – колориметрично з антроновим реактивом. Результати. Серед дослідженої нами сировини найбільший вміст крохмалю мали зернові відходи гречки до 50%, в іншої сировині був приблизно однаковий вміст крохмалю (24–28%). Відходи кукурудзи і пшеничні висівки містили найбільшу кількість некрохмальних полісахаридів, зокрема целюлозу, які можна гідролізувати до зброджуваних цукрів. Гідроліз целюлолітичними ферментами ефективний для сировини, що має високий вміст некрохмальних полісахаридів, а саме висівок пшеничних і відходів кукурудзи, вихід спирту при цьому збільшується на 3,1–4 дал з 1 т сировини. Органосольвентна делігніфікація руйнує лігнінові зв`язки і робить біомасу більш доступною до дії ферментів, про що свідчить збільшення виходу спирту з 1 т сировини на 4,3 дал. Сфера застосування результатів. Результати досліджень будуть використані для розробки ефективної схеми виробництва спирту етилового з зернових відходів борошномельних підприємств.
Завантаження
Посилання
Ethanol Market Size. Share and Trends 2024 to 2034. Precedence Research. https://www.precedenceresearch.com/ethanol-market. 07.11.2024.
Renewable Fuels Association. Annual ethanol production (2024) https://ethanolrfa.org/markets-and-statistics/annual-ethanol-production.
Pan S, Zabed HM, Wei Y, Qi X. (2022) Techno economic and environmental perspectives of biofuel production from sugarcane bagasse: current status, challenges and future outlook. Ind Crops Prod., 188, 115684.
Ruan Z, Wang X, Liu Y, Liao W. (2019) Corn. Integr Process Technol Food Agric. https://doi.org/10. 1016/ B978-0- 12- 814138- 0.00003-4.
Da Silva, A.RG., Errico, M., Rong, B.G. (2018) Systematic procedure and framework for synthesis and evaluation of bioethanol production processes from lignocellulosic biomass. Bioresour Technol Rep., 4, 29–39. https://doi.org/10.1016/ j.biteb.2018.08.015.
Danilova, K. О. (2024) Porivnyalna otsinka sposobiv delignifikatsii ligninotseluloznoi biomasy dlya vyrobnytstva bioetanolu drugogo pokolinnya (oglyad) [Comparative assessment of the delignification methods of lignocellulose biomass for the second generation bioethanol production (overview)] Prodovolchi resursy [Food Resources], 23 (11), p. 61–72. https://doi.org/10.31073/foodresources2024-22-07.
Fan Guo-Zhi. (2017) Preparation of microcrystalline cellulose from rice straw under microwave irradiation. J. Appl. Polym. Sci., 22, 134.
Fernandes, M. C., Ferro, M. D., Paulino, A. F., Mendes, J. A., Gravitis, J., Evtuguin, D. V., et al. (2015). Enzymatic saccharification and bioethanol production from Cynara cardunculus pretreated by steam explosion. Bioresource Technology, 186, 309.
Joy, S. P., Kumar, A. A., Gorthy, S., Jaganathan, J., Kunappareddy, A., Gaddameedi, A. et al. (2021). Variations in structure and saccharification efficiency of biomass of different sorghum varieties subjected to aqueous ammonia and glycerol pretreatments. Ind Crops Prod., 159. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2020.113072.
Li, X., Zheng, Y. (2017). Lignin-enzyme interaction: Mechanism, mitigation approach, modeling, and research prospects. Biotechnol Adv., 35, 466–489. https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2017.03.010.
Naresh Kumar, M., Ravikumar, R., Thenmozhi, S., Kirupa Sankar, M. (2017) Development of natural cellulase inhibitor mediated intensified biological pretreatment technology using Pleurotus florida for maximum recovery of cellulose from paddy straw under solid state condition. Bioresour Technol., 244, 353–361. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2017.07.105.
Sharma, H.K., Xu, C., Qin, W. (2019). Biological pretreatment of lignocellulosic biomass for biofuels and bioproducts: an overview. Waste Biomass Valoriz., 10, 235–251.
Hamelinck, C. N., Hooijdonk, G., Faaij, A. (2013) Ethanol from lignocellulosic biomass: techno-economic performance in short-, middle- and long-term. Biomass and Bioenergy, 28 (4), 384-410. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2004.09.002.
Pryshlyak, N. V. (2021). Organizatsiyno-ekonomichnyi mehanizm vyrobnytstva biopalyv iz agrobiomasy: teoriya, metodologiya, praktyka [Organizational and economic mechanism of biofuel production from agrobiomass: theory, methodology, practice] Dissertation for the degree of Doctor of Economics. Vinnytsia National Agrarian University, 468 p.
Sadhukhan, J., Martinez-Hernandez, E., Amezcua-Allieri, M.A., Aburto, J., Honorato, J. A. (2019). Economic and environmental impact evaluation of various biomass feedstock for bioethanol production and correlations to lignocellulosic composition. Bioresource Technology Reports., 7, 100230. https://doi.org/10.1016/j.biteb.2019.100230.
Polygalina, G. V. (1999). Technohimichnyi control spyrtovogo i likero-gorilchanogo vyrobnytstva [Technochemical control of alcohol and liquor production]. М.: Kоlоs, 333 p.
DSYU 46.045.2003 Zerno. Metody vyznachennya umovnoi krohmalystosti. [Grain. Methods for determining conditional starch content]. Ministry of Agrarian Policy of Ukraine. Кyiv, 2004. 23 p.
Linskens, H. F., Tracey, M. V., Beiss, U., Bendall, F. (2013). Modern Methods of Plant Analysis. Springer Berlin, Heidelberg, vol. 6, 332 р. https://doi.org/10.1007/978-3-642-94878-7.
Official Method GS 1-5. (2009). Raw Sugar Methods – The Determination of Reducing Sugars in Cane Raw Sugar by the Luff-Schoorl Procedure. ICUMSA.
Danilova, K., Oliynichuk, S., Grushetskiy, R., Grinenko, I. 2025. Use of lignocellulose raw materials in the production of bioethanol. Journal of Chemistry and Technologie, 2025, 33 (1), P. 177–186. https://doi.org/10.15421/jchemtech.v33i1.313927.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори залишаються повноправними власниками своїх робіт без будь-яких обмежень. Редакція отримує лише невиключне право на оприлюднення, розповсюдження та індексацію матеріалів.
Журнал суворо дотримується етичних норм і запобігає плагіату для захисту інтелектуальної власності.
Публікації у збірнику здійснюються на умовах міжнародної ліцензії Creative Commons CC BY-NC-ND 4.0.
Згідно з цією ліцензією, користувачі мають право вільно копіювати та розповсюджувати матеріали (у будь-якому форматі чи на будь-яких носіях) для навчання та наукових досліджень. При цьому обов’язковим є дотримання таких вимог:
- Атрибуція: належне посилання на авторів, першоджерело та саму ліцензію.
- Некомерційність: заборона використання матеріалів з метою отримання прибутку.
- Без похідних творів: забороняється поширення змінених або перероблених версій оригінального тексту.
Збірник підтримує право авторів на самоархівування всіх версій статей (препринтів, постпринтів або опублікованих версій) в інституційних чи персональних репозитаріях. Доступ до таких матеріалів може бути відкритий негайно, за умови належної атрибуції статті у збірнику «Продовольчі ресурси» та дотримання умов ліцензії CC BY-NC-ND 4.0.
ISSN 
ISSN 
