Осенью 2023 года аграрии на Южном Урале столкнулись с трудностями. Длительные дожди привели к прорастанию пшеницы прямо в колосе, что сделало ее непригодной в качестве корма для животных и птицы. В поиске решений по переработке такого неликвидного зерна и получению из него полезных побочных продуктов, ученые ЮУрГУ провели исследования по получению биоэтанола из зернового неликвида.
Перед тем, как поврежденная пшеница превратится в биоспирт, необходимо выполнить этап предварительного обеззараживания. При прорастании зерна возникают благоприятные условия для активации токсичных плесневых грибов внутри зерновки. Для инактивации токсинов ученые ЮУрГУ применяют метод холодноплазменной обработки, то есть помещают пораженное плесенью сырье в поле низкоионизированного газа. После этого следуют технологические процессы, применяемые в бродильном производстве - ферментация, брожение и дистилляция.
«Мы использовали две технологии получения биоэтанола: ферментирование специальными энзимами и ферментирование дрожжами, дополнительно мы применили ультразвук для ускорения реакции и повышения выхода этанола. Мы установили, что первый способ получения биоэтанола из проросшей пшеницы – с добавлением энзимов при ультразвуковой обработке – дает на выходе более высококачественный этанол. К тому же энзимы помогли сократить процесс брожения раствора с 7 до 3 дней», - рассказал ассистент кафедры пищевых и биотехнологий ЮУрГУ Артем Малинин.
Для оценки состава биоспирта исследователи применили спектрально-люминесцентный метод. С помощью этого метода они могут определить наличие примесей в этаноле. В зависимости от количества и разнообразия этих компонентов, спирты могут быть различных видов: технические, медицинские, пищевые - путем перегонки можно получить спирт любой чистоты. Интересно отметить, что уже после первой дистилляции (благодаря предварительной обработке смеси ультразвуком), объемная доля спирта в полученной жидкости составляет рекордные 59%, в то время как стандартное содержание составляет 40%.
Одним из особенностей технологии производства биоэтанола из выбракованной пшеницы является применение ультразвука, что редкость для технологий этанола в России. Впервые ультразвук был использован для обработки выбракованной зерновой массы.
В настоящее время исследователи из Южно-Уральского госуниверситета работают над определением оптимального режима обработки зерновой массы ультразвуком, который напрямую влияет на качество и количественное содержание этанола в полученной жидкости.
Кроме того, ученые из Южно-Уральского госуниверситета также исследуют возможность использования проросшего зерна в качестве сырья для производства биотоплива. Производство биотоплива является альтернативным источником энергии со значительными экологическими и экономическими преимуществам
Источник и фото: ЮУрГУ, Екатерина Больных.
