Reduction of water consumption in bioethanol production from triticale by recycling the stillage liquid phase

• Autorzy: Gumienna M. , Lasik M. , Szambelan K. , Czarnecki Z.

Warianty tytułu

PL

Redukcja zużycia wody podczas produkcji bioetanolu z pszenżyta poprzez recyrkulacjęp płynnej części wywaru

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Background. The distillery stillage is a major and arduous byproduct generated during ethanol production in distilleries. The aim of this study was to evaluate the possibility of the stillage recirculation in the mashing process of triticale for non-byproducts production and reducing the fresh water consumption. The number of recirculation cycles which can be applied without disturbances in the ethanol fermentation process was investigated. MateriaL and methods. Winter triticale BOGO and “Ethanol Red” Saccharomyces cerevisiae yeast were used in the experiments. The method of non-pressure cooking was used for gelatinizing the triticale, commercial α-amylase SPEZYME ETHYL and glucoamyl- ase FERMENZYME L-400 were applied for starch liquefaction and saccharification. The process was conducted at 30°C for 72 h, next after distillation the stillage was centrifuged and the liquid fraction was used instead of 75% of process water. Results. Ethanol yield from triticale fermentations during 40 cycles ranged between 82% and 95% of theoretical yield preserving yeast vitality and quantity on the same level. The obtained distillates were characterized with enhanced volatile compounds (fusel oil, esters, aldehydes, methanol) as well as protein and potassium concentrations. Conclusions. The liquid part of stillage was proved that can be reused instead of water in bioethanol production from triticale, without disturbing the fermentation process. This investigated solution of distillery byproducts utilization (liquid phase of stillage) constitutes the way which could significantly decrease the bioethanol production costs by reducing the water consumption, as well as wastewater production.

PL

Wprowadzenie. Wywar gorzelniczy to podstawowy i bardzo uciążliwy produkt uboczny powstający w gorzelniach podczas produkcji etanolu. Celem prezentowanych badań była ocena możliwości redukcji powstawania wywaru oraz zużycia wody poprzez zawracanie płynnej części wywaru do ponownego użycia w procesie zacierania. Analizie poddano liczbę możliwych recyrkulacji bez negatywnego wpływu na wydajność procesu produkcji etanolu. Materiał i metody. Do procesów fermentacyjnych użyto pszenżyto ozime odmiany BOGO oraz preparat Ethanol Red drożdży gorzelniczych Saccharomyces cerevisiae. W doświadczeniu zastosowano metodę bezciśnieniowego uwalniania skrobi oraz enzymy: alfa-amylaze Spezyme Ethyl i glukoamylaze Fermenzyme w celu upłynnienia i scukrzenia zacierów. Proces prowadzono w temp. 30°C przez 72 h, następnie po oddestylowaniu alkoholu uzyskany wywar odwirowywano, a jego płynną część zawracano (tak że stanowiła 75% wody potrzebnej do przygotowania kolejnego zacieru). Wyniki. Wydajność produkcji etanolu z pszenżyta podczas 40 cykli recyrkulacji zacieru mieściła się od 82% do 95% wydajności teoretycznej bez wpływu na żywotność drożdży. Uzyskane destylaty charakteryzowały się zwiększoną zawartością związków lotnych (oleje fuzlowe, estry, aldehydy, metanol) oraz wyższą koncentracją białka i potasu. Wnioski. Stwierdzono, że istnieje możliwość kilkukrotnego wykorzystania płynnej części wywarów uzyskiwanych podczas produkcji etanolu z pszenżyta bez istotnych zakłóceń procesu. Prezentowane rozwiązanie utylizacji produktu ubocznego gorzelni (płynnej części wywaru) wskazuje na możliwość bardzo istotnego obniżenia kosztów produkcji bio- etanolu poprzez mniejsze zużycie wody oraz redukcję uciążliwych zanieczyszczeń.

Słowa kluczowe

EN

reduction; water consumption; bioethanol production; triticale; recycling; stillage; liquid phase; fermentation process; recirculation; yeast; Saccharomyces cerevisiae; protein concentration; potassium concentration; waste water production

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Scientiarum Polonorum. Technologia Alimentaria
• Rocznik: 2011
• Tom: 10
• Numer: 4
• Opis fizyczny: p.467-474, ref.

Twórcy

autor

Gumienna M.

• Department of Food Science and Nutrition, Poznan University of Life Science, Wojska Polskiego 31, 60-624 Poznan, Poland

autor

Lasik M.

autor

Szambelan K.

autor

Czarnecki Z.

Bibliografia

• Aufhammer W., Pieper H., Kasser J., Schafer V., Senn T., Kubler E., 1996. The suitability of grains from cereal crops with different N supply for bioethanol production. J. Agron. Crop. Sci. 177, 185-196.
• Cibis E., Krzywonos M., Miśkiewicz T., 2006. Ethanol in the world - usage directions and by- products. Chem. Ind. 85, 1263-1267.
• Czupryński B., 2004. Actual problems in agricultural distillery industry. Przem. Ferm. Owoc- Warz. 9, 33 [in Polish].
• Gumienna M., Lasik M., Czarnecki Z., Szambelan K., 2009. Applicability of unconventional energy raw materials in ethanol production. Acta Sci. Pol., Technol. Aliment. 8, 4, 5-16.
• Holm J., Björck A., Drews A., Asp N.G., 1986. A rapid method for the analysis of starch. Starch/Starke 38, 7, 224-226.
• Kim Y., Mosier N.S., Hendrickson R., Ezeji T., Blaschek H., Dien B., Cotta M., Dale B., Ladisch M.R., 2008. Composition of com dry-grind ethanol by-products: DDGS, wet cake, and thin stillage. Bioresour. Technol. 99, 5165-5176.
• Kućerova J., 2007. The effect of year, site and variety on the ąuality characteristics and bioethanol yield of winter triticale. J. Inst. Brew. 113, 142-146.
• Lasik M., Gumienna M., Nowak J., Czarnecka M., Czarnecki Z., 2008. Application of ammonia treated triticale for ethanol production by simultaneous saccharification and fermentation of high gravity mashes. Aparat. Badaw. Dydakt. 4, 97-103 [in Polish].
• Mojović L., Pejin D., Grujić O., Markov S., Pejin J., Rakin M., Vukaśinović M., Nikolić S., Savić D., 2009. Progress in the production of bioethanol on starch-based feedstocks. Chem. Ind. Chem. Eng. Q. 15, 4, 11-226.
• Nowak J., Szambelan K., Miettinen H., Nowak W., Czarnecki Z., 2008. Effect of the com grain storage method on saccharification and ethanol fermentation field. Acta Sci. Pol., Technol. Aliment. 7, 1, 19-27.
• Pejin D., Mojović L., Grujić O., Pejin J., Rakin M., 2009 a. The bioethanol production with the thin stillage recirculation. Chem. Ind. Chem. Eng. Q. 15, 1, 49-52.
• Pejin D., Mojović L., Vućurović J., Pejin J., Denćic S., Rakin M., 2009 b. Fermentation of wheat and triticale hydrolysates: A comparative study. Fuel. 88, 1625-1628.
• Stecka K., Milewski J.A., Miecznikowska A.H., 1996. Energy-saving technology of raw spirit production. Przem. Ferm. Owoc.-Warz. 10, 15-19 [in Polish],
• Szymanowska D., Grajek W., 2009. Fed-batch simultaneous saccharification and ethanol fermentation of native com starch. Acta Sci. Pol., Technol. Aliment. 8, 4, 5-16.
• Wang S., Thomas K.C., Sosulski K., Ingledew W.M., Sosulski F.W., 1999. Grain pearling and very high gravity (VHG) fermentation technologics for fuel alcohol production from rye and triticale. Process Biochem. 34, 421-428.

Uwagi

EN

rekord w opracowaniu