Кафедра біотехнологій продуктів бродіння екстрактів і напоїв є однією з провідних установ в області обладнання для спиртового виробництва в Україні і країнах СНД.
У нашому складі працюють провідні спеціалісти спиртової галузі – доктор технічних наук, професор, лауреат Державної премії України в галузі науки і техніки, заслужений винахідник України Шиян П.Л., доктор технічних наук, академік, лауреат Державної премії України в галузі науки і техніки Домарецький В.А., професор Маринченко В.А., доценти Куц А.М., Мудрак Т.О., Фіщенко А.М., науковий і інженерний потенціал яких, дозволяє вирішувати комплексні задачі по проектуванню, виготовленню і монтажу обладнання, вводу його в експлуатацію, налагодженню при будівництві нових і реконструкції діючих спиртових підприємств.
Ми є розробниками прогресивного енерго- і ресурсозберігаючого обладнання для спиртових заводів потужністю 100–800, 1000–16000 декалітрів спирту на добу, комплексів переробки сировини у харчовий (96,2–96,5% об.), технічний (92–96,0% об.) і паливний (99,8% об.) спирт.
Надаємо технічну допомогу та оперативні консультації по оптимізації роботи технологічних комплексів спиртового виробництва.
По завданню Концерну „УКРСПИРТ” НУХТ є головною організацією по розробці прогресивного обладнання для спиртової промисловості України.
Розробляємо і впроваджуємо комплекси брагоректифікаційних установок, до складу яких входять 3–5 ректифікаційних колон, які забезпечують стабільне виробництво спирту „Люкс” при кількості спиртовмісних відходів – 0,2–0,6% від абсолютного алкоголю бражки.
На протязі останніх років проводяться дослідження по розробці енерго- та ресурсозберігаючої технології спиртових бражок нового покоління.
Така технологія передбачає низькотемпературну теплову обробку зернової сировини з одночасним розрідженням крохмалю термостабільною ?-амілазою до низькомолекулярних декстринів та оцукрення останніх у зброджувані цукри безпосередньо на послідуючих стадіях технологічного процесу.
Дана технологія пройшла випробування на Коростишівському, Червонослобідському, Іваньківському, Бершадському, Немирівському, Марилівському, Борщівському і багатьох інших спиртових заводах.
Проведені дослідження по інтенсифікації технологічних процесів розрідження замісів та отримання сусла спиртового виробництва при переробці різних видів сировини з використанням високоефективних концентрованих ферментних препаратів різного походження.
Розроблена відповідна нормативно-технічна документація виробництва спиртових бражок при низькотемпературному розварюванні крохмалевмісної сировини з використанням концентрованих ферментних препаратів.
У зв’язку зі зменшенням виробництва цукру як в Україні, так і в країнах СНД, зменшилась кількість меляси на сировинному ринку та підвищилась її ціна, яка іноді перевищує ціну на фуражне зерно. В умовах, які склалися деякі спиртові заводи проводять роботу по переоснащенню своєї матеріальної бази на виробництво спирту із зерна.
Економія енергетичних ресурсів за рахунок впровадження низькотемпературної термоферментативної обробки сировини складає в середньому 40–45%, на 2,5–3,0% збільшується вихід спирту з одиниці сировини.
Перспективна технологія солоду на солодовні НУХТ.
У новій солодовні, розробленій кафедрою біотехнології продуктів бродіння, екстрактів і напоїв, повністю забезпечуються технологічні процеси замочування зерна, його пророщування та сушіння солоду в оптимальних умовах, що дає змогу одержати готовий продукт низької собівартості і високої якості.
Управління і контроль роботи всієї солодовні та сушарки в оптимальному режимі повністю автоматизовані.
Принцип роботи солодовні такий. Очищене і відсортоване зерно направляється у мийні апарати, потім насосом подається через пристрій для вивантаження у ростильне відділення. Під дією гравітаційних сил воно рівномірним шаром направляється на рухомий кільцевий конвеєр, який завантажується при обертанні. Зволоження зерна здійснюється за допомогою водяної системи. Ворошіння відбувається за допомогою перегрібала в періоди, які відповідають оптимальним вимогам. Продування шару солоду кондиційованим повітрям здійснюється згідно з графіком, що забезпечує оптимальний режим пророщування зерна. Система кондиціювання повітря і продування шару зерна передбачає рециркуляцію відпрацьованого повітря залежно від доби пророщування для повного забезпечення біологічних процесів, які відбуваються у зерні. Свіжопророслий солод через спеціальний розвантажувальний пристрій і транспортну систему направляється у відділення сушіння та термічної обробки солоду на сушарці. Готовий солод надходить на обробку і зберігання.
Виробництво солоду за новою технологією і на новому обладнання системи НУХТ дає змогу знизити собівартість кінцевого продукту на 10–15% і значно підвищити його якість.
Роботу виконано під керівництвом д.т.н., професора Домарецького В.А.
Новітні технології біологічно активних ферментованих напоїв.
Розроблені технології біологічно активних ферментованих напоїв основані на використанні асоціацій чистих культур мікроорганізмів і різної рослинної сировини. Напої мають повноцінний для потреб організму людини біохімічний склад, обумовлений властивостями використаної натуральної сировини, продуктами метаболізму мікроорганізмів та особливостями технології.
Пропонується три групи напоїв:
1) з живими культурами мікроорганізмів (термін зберігання до трьох діб);
2) з частково видаленими культурами мікроорганізмів (термін зберігання до 10 діб);
3) з видаленими культурами мікроорганізмів (термін зберігання більше 60 діб).
За результатами клінічних досліджень встановлена активна оздоровча дія нових напоїв, яка проявляється в нормалізації обміну речовин, покращенні діяльності харчо-травного тракту, санації мікрофлори кишечнику, активізація його перистальтики.
Розроблені технології без значних капітальних витрат можуть бути впровадженні на харчових підприємствах, зокрема пивзаводах, заводах безалкогольних напоїв та квасних цехах.
Роботу виконано під керівництвом доцента Прибильського В.Л.
Крохмальна патока-екстракт.
Крохмальна патока-екстракт є новим видом харчового продукту, який може використовуватись як основна сировина в кондитерській, хлібопекарській, харчоконцентратній, консервній, пивоварній та інших галузях харчової промисловості як антикристалізатор, підсолоджував, пластифікатор та структуроутворювач.
Прототипом цього продукту є крохмальна патока. Вміст в новому продукті редукуючи речовин (основного показника) відповідає прототипу.
Істотною перевагою нового продукту є те, що на відміну від крохмальної патоки, яка містить лише вуглеводи, крохмальна патока-екстракт має в своєму складі цінні, вкрай необхідні організму людини складові харчування: білки у вигляді амінокислот, вітаміни, мікро- і макроелементи, органічні кислоти та інші біологічно активні речовини, що загалом дещо змінюють зовнішній вигляд продукту (менша прозорість та більш темний колір).
Сировиною для виробництва крохмальної патоки-екстракту є зерно всіх категорій. Витрати зерна становлять 1,3–1,6 т на 1 т продукту. Собівартість нового продукту в порівнянні з крохмальною патокою менше на 10–20%. Виробництво крохмальної патоки-екстракту може бути організоване на спиртових або пивоварних заводах при незначному їх дообладнані.
Робота проводилась під керівництвом доцента Прибильського В.Л.
Новий продукт лікувально-профілактичного харчування „Джерела”.
Кафедрою біотехнології продуктів бродіння, екстрактів і напоїв разом з Київським НДІ педіатрії, акушерства і гунекології розроблений новий і ефективний продукт лікувального харчування для підвищення лактації у кормлячи матерів.
Продукт виготовлений із пророслих злакових і збагачений спеціальними добавками. Цінність нового продукту забезпечується оптимальним вмістом у ньому повноцінних легкозасвоюваних білків, вуглеводів, мінеральних речовин, ферментів і фітогормонів.
Продукт „Джерела” підвищує вміст гемоглобіну в крові кормлячої матері, знижує рівень холестерину, нормалізує обмін речовин, стимулює функцію молочних залоз у родильниць, значно підвищує якість молока і покращує якісний склад його по вмісту білків, жирів, вітамінів і гормонів – це сприяє кращому розвитку дітей і зниженню їх захворюваності.
Апробація продукту лікувального харчування „Джерела” в клініках Київського НДІ педіатрії, акушерства і гінекології, в родильних домах ряду міст України показала його високу ефективність при лікуванні гіполактії (недостатньої кількості материнського молока) у кормлячи матерів.
Роботу виконано під керівництвом д.т.н., професора Домарецького В.А.
Біологічно активний хлібний квас „Український”.
Кафедрою біотехнології продуктів бродіння, екстрактів і напоїв НУХТ разом з іншими організаціями розроблена технологія нового безалкогольного напою – біологічно активного квасу, хіміко-бактеріологічний склад якого адаптований до потреб організму людини.
Біологічно активний квас призначений для широких верств населення, переважно людей старшого віку, а також осіб, що піддалися несприятливій дії екологічних факторів. До хімічного складу входять аліментарні антиоксиданти, що гальмують процеси старіння, враховуючи наявні порушення харчування населення.
В основу отримання квасу покладена технологія хлібного квасу з використанням традиційної для квасоваріння сировини. Напій виготовлено виключно із натуральної сировини з використанням спеціальних штамів дріжджів і молочнокислих бактерій, що виділені з національних кисломолочних продуктів регіонів Абхазького довголіття і мають високу антагоністичну активність до гнилісної та патогенної мікрофлори. Містить широкий спектр біологічно активних речовин (амінокислоту, вітаміни, органічні кислоти, ферменти та ін.), особливо рекомендують людям, що проживають у екологічно забруднених регіонах. Активний оздоровчий ефект по матеріалам комплексних клінічних досліджень проявляється в нормалізації обміну речовин, покращенні діяльності харчо-травного тракту, санації мікрофлори шлунку, активізації його перистальтики, що загалом позитивно відображається на загальному стані здоров’я.
Квас „Український” виробляється на Київському КЗ „Росинка” та інших підприємствах України.
Робота проводилась під керівництвом доцента Прибильського В.Л.
Технологія солоду сумісним способом.
Кафедрою біотехнології продуктів бродіння, екстрактів і напоїв Національного університету харчових технологій і НВО напоїв та мінеральних вод підтверджена технологічна і економічна доцільність суміщення основних процесів виробництва солоду в одному апараті великої потужності (АВОП).
Основною перевагою нового способу виробництва солоду перед існуючими є поліпшення якості готової продукції, зниження його собівартості та підвищення продуктивності праці. Технологія ячмінного і житнього солодів в апараті великої одиничної потужності передбачає суміщення процесів замочування і пророщування ячменю, а також сушіння солоду в одному апараті. Застосування сумісного способу дозволяє скоротити технологічний цикл від 11 до 8 діб і уникнути операції по транспортуванню зерна в процесі виробництва, тим самим запобігти механічним пошкодженням вегетативних частин зерна, а також знизити енерговитрати на перевантаження зерна з одного апарату до іншого.
Суттєвою перевагою прискореної технології солоду є також збільшення виходу продукту з одиниці сировини при підвищенні його якості. Крім того, застосування високих навантажень на сито апарата (450 кг/м2 з розрахунку на сухий ячмінь) дає можливість одержати солод з економією експлуатаційних витрат.
Вартість АВОП і витрати на їхній монтаж в 1,5 рази нижчі від вартості апаратів такої ж потужності, які застосовуються для виробництва солоду за класичною технологією.
Роботу виконано під керівництвом д.т.н., професора Домарецького В.А.
Нове профілактичне пиво.
Кафедрою біотехнології продуктів бродіння, екстрактів і напої разом з фірмою „КИЙ-ПИВО” було розроблено новий сорт профілактичного пива. Встановлено, що такі лікарські трави, як ехінацея пурпурова та корінь женьшеню позитивно впливають на організм людини. Корінь женьшеню виявляє стимулюючу дію. Тобто підвищує працездатність людини; тонізуючий вплив. Тобто загальне поліпшення життєдіяльності організму; підвищення опірності організму та протизапальна дія; вплив на функцію статевих залоз. І ще одна його важлива роль під час тривалого вживання фармакологічних препаратів – женьшень зменшує і усуває їхню токсичну дію. Ехінацея пурпурова стимулює центральну нервову систему. Сприяє загоєнню ран, опіків та виразок, володіє бактеріостатичною, вірусонейтралізуючою, фунгіцидною, протизапальною, імуномоделюючою діями. Були проведені теоретичні дослідження хімічного складу цих рослин. В коренях женьшеню містяться сапоніни, ефірне масло (до 0,05%). Смоли. Жирне масло. Крохмаль (до 20%), цукор, вітаміни С, В і В2, марганець, залізо. В ехінацеї пурпурової містяться: дубильні речовини (7,2–10,2%), білки (5,17–5,31%), флавоноїди (0,48%), ефірне масло (0,1–0,64%), органічні кислоти (3,3%), вітамін С (0,214%), макро- і мікроелементи. Вітамінний склад ячмінно-солодового екстракту в 100 г екстракту: В1 (0,3 мг), В2 (0,3 мг), В6 (0,6 мг), РР (6,2 мг).
При проведенні експериментальних досліджень рослин екстрагували 30% водно-спиртовою сумішшю протягом 10 діб.
Технологія пива з ячмінно-солодового екстракту набагато простіша, а ніж технологія пива з солоду. Для приготування пива в сусловарильний апарат набирається вода, підігрівається до 50–70°С. Далі в гарячу воду задається ячмінно-солодовий екстракт (ЯСЕ). Підігріваємо початкове сусло до 100°С і варимо 15–30 хв. Потім кип’ятимо з хмелем протягом 1,5–2 годин. Отримане гаряче сусло через хмелевідокремлювач перекачуємо в циліндро-конічні бродильні апарати (ЦКБА). Спочатку сусло охолоджується до 60–65°С протягом 1,5–2 годин, потім швидко до 5–7°С. Дріжджі задають з розрахунку 0,5–0,7 л на 100 л сусла. Тривалість бродіння 6–8 діб. Кінець головного бродіння оцінюється за видимим екстрактом (4,4–4,2%). Потім додаємо екстракти ехінації і кореню женьшеню в кількості 100 мл і 200 мл на 100 л пива відповідно. Далі пиво доброджує не менше 18 діб. На спосіб і технологію нового сорту пива одержано патент. Технологія пива була апробована на деяких міні-пивзавадах України.
Робота проводилась аспіранткою Москальовою Л.М. під керівництвом д.т.н., професора Домарецьокого В.А.
Карусельна сушарка безперервної дії.
Із сучасних сушарок солоду більш економічними є карусельні безперервної дії, розроблені в Національному університеті харчових технологій. Їх використовують у комплексі з існуючими системами пророщування солоду, тобто з пневматичними солодовнями типу „пересувна грядка” та ін.
Після завантаження сушарки свіжо пророслим солодом і виведення її на оптимальний режим технологічний процес сушіння і термічної обробки відбувається в щільному шарі, що переміщується зверху донизу. Сушильний агент пронизує шар солоду знизу доверху. Переміщення шару досягається за рахунок безперервного відбору в горизонтальній площині нижнього шару (після термічної обробки) гвинтовим конвеєром та одночасного поповнення верхнього шару сушарки свіжо пророслим солодом через бункер-постачальник.
Швидкість обертання платформи, де знаходиться шар солоду, висота шару, який вивантажується в нижній частині сушарки. Загальна висота шару солоду, кількість і температура сушильного агента узгоджуються між собою в оптимальних параметрах і визначають максимальну продуктивність при найменших питомих енерговитратах та високій якості готового продукту.
Протитечієві (шар солоду і сушильний агент) безперервний процес сушіння солоду в карусельній сушарці дає змогу забезпечити біотехнологічні вимоги до оптимального співвідношення між температурою сушильного агента і вологістю солоду в кожному елементарному шарі, а також оптимальні режими фізіологічної, ферментативної та хімічної фаз. Це дозволяє одержувати сухий солод високої якості при найменших витратах тепла на сушіння одиниці продукту.
Роботу проведено під керівництвом д.т.н., професора Домарецького В.А.
Розробка технології і застосування спирту етилового як моторного палива.
Проблема використання етанолу як пального розробляється в Японії, Новій Зеландії. Етанол у кількості 15% додається до бензину на Філіппінах (так званий „алкогас”). Програма повної або часткової заміни бензину етанолом реалізується в Австрії. Над цією проблемою працюють також у Нікарагуа, Парагваї і ряді інших країн.
Під час приготування суміші етанол-бензин, що використовується як моторне паливо, етанолу додають від 8 до 55 %. Як було зазначено вище, використовується і один етанол без бензину. Етанол може бути як безводним так і „водним”, з об’ємною часткою води до 4%. Об’ємна частка етанолу, що додається до бензину, залежить від багатьох чинників. При додаванні до 20% етанолу не потрібно переробляти двигуни, які розраховані на використання бензину. Це має рішучий вплив на вибір кількості етанолу, що додається. Має вплив також співвідношення цін на етанол та бензин. Кількість етанолу, що додається до суміші, змінюється залежно від можливостей виробництва етанолу в тій чи іншій країні або навіть в окремих регіонах однієї країни.
Додавання етанолу до бензину збільшує октанове число останнього. Встановлено, що кожні 3% етанолу, який додається, збільшують октанове число бензину на 1–1,5 одиниці.
Використання газохолу знижує токсичність вихлопних газів. Вміст вуглеводів зменшується на 4,5%, окислів азоту – на 5,7%, окису вуглецю – на 26,3% порівняно з чистим бензином.
Як моторне паливо може використовуватись і розчин етилового пирту, який містить значну кількість води.
Як зазначалося вище, як компонент етаноло-бензинової суміші може бути використано як безводний, так і водний етанол з об’ємною часткою води не більше, ніж 4%. Водний етанол має перевагу внаслідок його меншої вартості. Зневоднення пов’язано із значними витратами енергії. У той же час використання водного етанолу збільшує незручності, які пов’язані з розшаруванням суміші етанол-вода.
Найбільш розповсюдженою сировиною для виробництва етанолу є крохмаль- і цукровмісна сировина. Крохмалевмісна зернова сировина використовується для виробництва технічного, головним чином, у країнах з розвиненим сільським господарством, перш за все Канаді, США, Бразилії та ін.
Сировиною для виробництва технічного етанолу є зерно кукурудзи, пшениці, ячменю. Лідерами з виробництва етанолу з зерна в США є фірма DARZY Corp., в Канаді – Commercial Alcoholols Inc. Середня потужність заводів 40 тис. дал спирту за добу.
Особливістю цієї технології є низькотемпературне розварювання, постадійне оцукрення поліцукридів до моноцукри дів, використання ферментних сиропів, безперервне бродіння з рециркуляцією від сепарованих дріжджів та повна утилізація після спиртової барди.
Для виробництва СЕТ в НУХТ запропонована енергозберігаюча брагоректифікаційеа установка.
Установка працює таким чином.
Бражка безперервно подається в підігрівач бражки, де нагрівається до температури 65–70?С за рахунок теплоти конденсації спиртової пари, що виходить з концентраційної колони.
Підігріта бражка надходить в епюратор, де звільняється від вуглекислого газу, кінцевих і часткових головних домішок.
В епюра торі бражка нагрівається до температури кипіння за рахунок спирто-водяної пари, що надходить з бражної колони. З епюра тора бражка надходить на тарілку бражної колони.
Водно-спиртова рідина з куба колони відводиться через паровий ежектор на зрошування бражної колони.
Водно-спиртова рідина з куба колони відводиться через паровий ежектор на зрошування бражної колони.
Вуглекислий газ, пари кінцевих і частково головних домішок спирту надходять у конденсатор-холодильник, конденсат якого ділиться на дві частини: одна частина у вигляді флегми повертається в колону на верхню тарілку живлення, а друга – відводиться з установки по комунікації кінцевих домішок (КД).
У бражній клоні бражка звільняється від спирту та супутніх летких домішок.
Спиртова пара з бражної колони надходить по паровій комунікації під нижню тарілку концентраційної колони, в якій здійснюється зміцнення спирту до заданої концентрації. Необхідна концентрація спирту регулюється зміною. Потоку флегми на верхню тарілку концентраційної колони за допомогою трьохходового крана. Для збільшення міцності спирту-ректифікату трьохходовий кран встановлюється в положення, при якому в холодильник спирту надходить менша кількість флегми і навпаки.
Спиртова пара, що виходить з концентраційної колони, конденсується в підігрівачі бражки, дефлегматорі, конденсаторі. Гази, що не сконденсувалися та залишок головних домішок у вигляді головної фракції етилового спирту, виводяться з установки через спиртовловлювач.
Спирт етиловий технічний категорії Б і В відбирається в кількості до 15% від абсолютного алкоголю бражки.
Облік спирту ведеться за абсолютним алкоголем у ректифікованому спирті етиловому технічному.
Роботу виконано під керівництвом професора Шияна П.Л.
