Анаеробне бродіння в екстремальних режимах

Abstract

У статті наведені результати феноменологічних досліджень і їх експериментальної перевірки щодо можливостей розширення діапазонів у концентраціях синтезованого спирту за анаеробних процесів зброджування цукро- вмісних середовищ. Теоретичні узагальнення здійснені на основі матеріального балансу у формі рівняння Гей-Люссака, що дає змогу знайти матеріальні співвідношення між кількостями збродженого цукру та синтезованих спирту й діоксиду вуглецю. На основі термодинамічних співвідношень і закону Генрі створено математичну формалізацію, за якою тиск у газовій фазі надає можливість оцінити результати бродіння і кількість та концентрацію синтезованого спирту в розчині. До числа факторів, що лімітують останню, відносяться осмотичні тиски розчинів С2Н5ОН і СО2, однак діоксид вуглецю за умови насичення ним рідинної фази додатково чинить фізичний опір масопередачі на межі поділу фаз між дріжджовими клітинами і рідинною фазою середовища. З метою оцінки впливу останнього на динаміку бродіння і кінцевий результат у накопиченнях синтезованого спирту реалізовано експериментальну перевірку, в якій виключається наявність СО2 за початкових умов з критичною концентрацією спирту близько 12%об. Концентрація цукру в середовищі була розрахована з урахуванням можливості додаткового синтезу спирту в кількості 2%об. Дріжджова культура задавалася в середовище на основі розводки його рідинної фази. Експериментальна перевірка підтвердила підвищення тиску в газовій фазі до розрахункового рівня і, відповідно, гіпотезу про негативні впливи розчиненого СО2.