CC BY
15
Вестник,ВТУИШ/Proceedings of VSUET DOI: http://doi.org/10.20914/2310-1202-2021-1-211-218
ISSN 2226-910X E-ISSN 2310-1202 _Оригинальная статья/Research article
УДК 661.722
Open Access Available online at vestnik-vsuet.ru
Оптимизация процесса осахаривания разваренной массы
в производстве этанола
Татьяна С. Ковалева 1 Алексей Н. Яковлев 1 Светлана Ф. Яковлева 1 Татьяна Н. Тертычная 2 Александр С. Муравьев 1
tanyakova2501 @gmail.com
vip.alex2702@mail.ru
svetlana.yakovleva.68@mail.ru
tertychnaya777@ya.ru
hntrun@mail.ru
0000-0002-3531-3811 0000-0002-3246-6628 0000-0003-3686-9966 0000-0001-8185-3424 0000-0002-5989-0752
1 Воронежский государственный университет инженерных технологий, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия
2 Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I, ул. Мичурина, 1, г. Воронеж, 394087, Россия Аннотация. Стадия осахаривания в производстве этанола является одной из основных. От правильности проведения данного процесса зависит полнота выбраживания декстринов и крахмала, учитываемая в бродильном отделении, а, следовательно, количество производственных потерь, качество и выход конечного продукта. Оптимизацию процесса осахаривания разваренной массы проводили методом полного факторного эксперимента с применением центрального композиционного ротатабельного униформпланирования эксперимента. В качестве управляемых факторов были выбраны: дозировка ферментного препарата Биозим 800Л; температура; рН и продолжительность гидролиза. Наибольшее влияние на процесс осахаривания оказывает дозировка ферментного препарата Биозим 800Л и продолжительность процесса. Значимость коэффициентов регрессии определяли с помощью критерия Стьюдента, адекватность уравнения регрессии - с помощью критерия Фишера при уровне значимости 5%, сходимость параллельных определений - с помощью критерия Кохнера. Установлено, что применение ферментного препарата Биозим 800Л на 40,5% по сравнению с контролем увеличивает накопление глюкозы. Для определения оптимального режима осахаривания был использован метод неопределенных множителей Лагранжа. Установлено, что максимальное накопление глюкозы в сусле составляет 12 г/100 мл достигается при следующих режимах: дозировка ферментного препарата Биозим 800Л 4,8 ед ГлС/г крахмала; температура 60,2 С; рН 4,55 ед; продолжительность осахаривания 2,05 ч.
Ключевые слова: осахаривание, ферменты, оптимизация, этанол, Биозим
Optimization of the process of saccharification in ethanol production
Tatyana S. Kovaleva 1 Aleksey N. Yakovlev 1 Svetlana F. Yakovleva 1 Tatiana N. Tertychnaya 2 Aleksandr S. Muravev 1
tanyakova2501 @gmail.com
vip.alex2702@mail.ru
svetlana.yakovleva.68@mail.ru
tertychnaya777@ya.ru
hntrun@mail.ru
0000-0002-3531-3811 0000-0002-3246-6628 0000-0003-3686-9966 0000-0001-8185-3424 0000-0002-5989-0752
1 Voronezh State University of Engineering Technologies, Revolution Av., 19 Voronezh, 394036, Russia
2 Voronezh State Agrarian University named after Emperor Peter the Great, Michurina str., 1, Voronezh, 394087, Russia Abstract. The saccharification stage in ethanol production is one of the main ones. Completeness of dextrins and starch ejection considered in the fermentation compartment and, consequently, quantity of production losses, quality and yield of the final product depends on the correctness of this process. Optimization of the process of saccharification of digested mass was carried out by the method of complete factor experiment with the use of the central composite rotatable uniform planning experiment. The following factors were selected as controllable: dosage of the enzyme preparation Biozim 800L; temperature; pH and duration of hydrolysis. The dosage of the enzyme preparation Biozim 800L and the duration of the process have the greatest influence on the process of saccharification. The significance of the regression coefficients was determined by Student's test, the adequacy of the regression equation - by Fisher's test at a significance level of 5%, the convergence of parallel determinations - by Kochner's test. It was found that the use of the enzyme preparation Biozim 800L increased the accumulation of glucose by 40.5% compared with the control. To determine the optimal mode of saccharification the Lagrange multiplier method was used. It was found that the maximum accumulation of glucose in the wort of 12 g/100 ml was achieved at the following regimes: the dosage of the enzyme preparation Biozim 800L 4.8 units GlS/g starch; temperature 60.2 C; pH 4.55 units; duration of saccharification 2.05 h.
Keywords: saccharification, enzymes, optimization, ethanol, Biozim
Для цитирования
Ковалева Т.С., Яковлев А.Н., Яковлева С.Ф., Тертычная Т.Н. Муравьев А.С. Оптимизация процесса осахаривания разваренной массы в производстве этанола // Вестник ВГУИТ. 2021. Т. 83. № 1. С. 211-218. doi: 10.20914/2310-1202-2021-1-211-218
For citation
Kovaleva T.S., Yakovlev A.N., Yakovleva S.F., Tertychnaya T.N., Muravev A.S. Optimization of the process of saccharification in ethanol production. Vestnik VGUIT [Proceedings of VSUET]. 2021. vol. 83. no. 1. pp. 211-218. (in Russian). doi:10.20914/2310-1202-2021-1-211-218
© 2021, Ковалева Т.С. и др. / Kovaleva T.S. et al.
This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 International License
Kovaleva T.S. et aC. Proceedings of VSUET, 2021, vot. 83, no.
Введение
Стадия осахаривания в производстве этанола является одной из основных. От правильности проведения данного процесса зависит полнота выбраживания декстринов и крахмала, учитываемая в бродильном отделении, а, следовательно, количество производственных потерь, качество и выход конечного продукта.
Осахаривание основано на гидролизе крахмала разваренной массы под действием ферментов осахаривающих материалов [1-5].
Крахмалосодержащие сырье необходимо осахаривать, т. к. основные производственные расы спиртовых дрожжей не синтезируют амилолитических ферментов и не способны использовать непосредственно крахмал, а усваивают только моно- и дисахариды. Основной целью осахаривания является получение сусла с высоким содержанием сбраживаемых углеводов [6-8].
Материалы и методы
Разваренную ячменную массу осахари-вали ферментным препаратом глюкоамилазы Биозим 800Л из расчета 6,0 ед. ГлС на г крахмала. В контрольном образце использовали разваренную массу, полученную с использованием только ферментного препарата Альфаферм 3500Л с дозировкой 1,0 ед. АС на г крахмала, в опытном образце использовали разваренную массу, полученную с использованием Альфаферм 3500 Л - 0,6 ед. АС/г крахмала, ВискоСтар
1, рр. 211-218 post@vestnik-vsuet.ru
150Л - 0,025 ед в - ГкС/г крахмала, Пролайв BS Ликвид - 0,25 ед. ПС/г крахмала. При температурах 50-65 °С и рН 4,0-5,5 в течение 120 мин проводили осахаривание. Внесением в разваренную массу серной кислоты регулировали ее рН.
При разработке технологического режима осахаривания важным моментом является определение рациональной температуры, рН, дозировки глюкоамилазы и продолжительности осахаривания, так как от этих факторов зависят технологические и технико-экономические показатели данного процесса [9-20].
Оптимизацию процесса осахаривания разваренной массы проводили методом полного факторного эксперимента 24 с применением центрального композиционного ротатабельного униформпланирования эксперимента.
В качестве управляемых факторов были выбраны: Х1 - дозировка ферментного препарата Биозим 800Л; Х2 - температура, °С; Хз - рН; Х4 - продолжительность гидролиза, ч.
Интервал варьирования факторов выбран с таким расчетом, чтобы изменение фактора на один уровень давало изменение контролируемого параметра на величину, большую ошибки измерения. Пределы изменения исследуемых факторов приведены в таблице 1.
Критерием оценки влияния различных факторов на процесс осахаривани разваренной массыя выбрана массовая доля глюкозы (У) в фильтрате сусла после осахаривания. Программа исследования была заложена в матрицу планирования эксперимента (таблица 2).
Изменение исследуемых факторов Varying of factors
Таблица 1. Table 1.
Условия планирования Conditions Пределы изменения исследуемых факторов Limits of factors
Х1, ед. ГлС/г крахмала Х2, °с Хз, ед. Х4, ч
Основной уровень Basic level 4,5 60,0 4,5 1,5
Верхний уровень Upper level 0,5 5,0 0,5 0,5
Нижний уровень Lower level 5,0 65 5,0 2,0
Верхняя звездная точка Upper stellar point 4,0 55 4,0 1,0
Нижняя звездная точка Lower stellar point 5,5 70 5,5 2,5
Основной уровень Basic level 3,5 50 3,5 0,5
Ковалева Т.С и др. <Вестник,ФГУИШ, 2021, Т. 83, №. 1, С. 211-218
Таблица 2. Матрица планирования и результаты эксперимента
Table 2.
Planning matrix and experimental results
№ опыта Exp number Кодированные значения факторов Factor Coded Values Y, %
Х1, ед. ГлС/г крахмала Х2, °с Хз, ед. Х4, ч
1 - - - - 6,6
2 - + - - 6,4
3 + - - - 8,5
4 + + - - 8,4
5 - - + - 7,1
6 - + + - 6,8
7 + - + - 8,4
8 + + + - 9,3
9 - - - + 8,1
10 - + - + 8,0
11 + - - + 10,5
12 + + - + 9,7
13 - - + + 8,8
14 - + + + 9,9
15 + - + + 9,8
16 + + + + 10,5
17 -2,0 0 0 0 8,7
18 +2,0 0 0 0 11,3
19 0 -2,0 0 0 9,4
20 0 +2,0 0 0 9,6
21 0 0 -2,0 0 9,2
22 0 0 +2,0 0 10,0
23 0 0 0 -2,0 8,8
24 0 0 0 +2,0 11,0
25 0 0 0 0 9,6
26 0 0 0 0 9,4
27 0 0 0 0 9,5
28 0 0 0 0 9,3
29 0 0 0 0 9,3
30 0 0 0 0 9,6
31 0 0 0 0 9,6
32 0 0 0 0 9,4
Результаты и обсуждение
В результате статистической обработки экспериментальных данных в программе STATISTICA 6.0, получено следующее уравнение регрессии, адекватно описывающее изменение массовой доли глюкозы в сусле под влиянием исследуемых факторов:
postßvestnik-vsuet. ru
У = 9.4 + 0.75X1 + 0.12X2 + 0.25X3 + +0.86X4 - 0.18X22 - 0.14X32 --0.15 X1X 4 + 0.12 X 2 X3 + +0.13X1X2X3 - 0.12X1X3X4
Анализ уравнения регрессии позволяет выделить факторы, влияющие в большей степени на рассматриваемый процесс. Знаки «+» перед линейными членами уравнения свидетельствуют о том, что при увеличении исследуемых факторов повышаются выходные параметры. Наибольшее влияние на процесс осахаривания оказывает дозировка ферментного препарата Биозим 800Л и продолжительность процесса. Значимость коэффициентов регрессии определяли с помощью критерия Стьюдента, адекватность уравнения регрессии - с помощью критерия Фишера при уровне значимости 5%, сходимость параллельных определений - с помощью критерия Кохнера. Таким образом, получены данные о влиянии различных факторов на накопление глюкозы и построена математическая модель процесса, позволяющая рассчитать их массовую долю в сусле в выбранных интервалах варьирования. На рисунках 1-6 показаны кривые равных значений массовой доли глюкозы в сусле и поверхности уровней отклика для межфакторного взаимодействия. Для построения поверхностей отклика уравнение регрессии приводилось к двум факторам, путем последовательного приравнивания к нулевому уровню двух других факторов. Полученные поверхности имеют форму «выпуклости». Кривые поверхностей отклика несут смысл номограмм и представляют практический интерес. Зная величину параметров и используя полученные коэффициенты, можно рассчитать количество глюкозы в сусле до окончания процесса осахаривания.
Оптимизация процесса осахаривания ячменного замеса заключается в подборе таких условий (дозировка глюкоамилазы, температура, рН и продолжительности процесса), при которых количество глюкозы в сусле будет максимальной.
Задачу оптимизации решали в три этапа.
Первый этап. Для поиска оптимальных параметров Х\, Хг, Хзи Х4 задачу оптимизации сформулировали так: необходимо найти значения переменныхХ1, Хг, Хзи Х4, обеспечивающие условный экстремум (максимум) функции отклика у1 = А(Х1, Хг, Хз, Х4).
%pvaiéva T.S- et aC Proceedings of VSlMT, 2021, vol 83, no. 1, pp. 211-218
post@vestni£-vsuet. ru
// //// / / y
/// ' / / /
Iii i i /y7
// 11 /ч /V
/ / / / 1 ///
/ X//
\ v___
\ V-
V Ç- /У/
■ /
Рисунок 1. Кривые уравнений равных значений поверхностей отклика: Xi - дозировка ферментного препарата Биозим 800Л, ед. ГлС / г крахмала, Х4 - продолжительность осахаривания, ч, Y - глюкоза г/100 см3
Figure 1. Response surfaces: X1 - dosage of enzyme preparation Biozim 800L, units GlS/g starch, X4 - duration of saccharification, h, Y - glucose g/100 cm3
Рисунок 2. Поверхность уровней отклика межфакторного взаимодействия
Figure 2. Response Surface for interfactor interaction
для
Рисунок 3. Кривые уравнений равных значений поверхностей отклика: Х2 - температура, °С, Х3 - рН, ед.,
Y - глюкоза, г/100 см3
Figure 3. Response surfaces: X2 - temperature, °C, X3 - pH,
Y - glucose, g/100 cm3
Рисунок 4. Поверхность уровней отклика межфакторного взаимодействия
Figure 4. Response Surface for interfactor interaction
для
Рисунок 5. Кривые уравнений равных значений поверхностей отклика: Х2 - температура, °С; Х4 - продолжительность осахаривания, ч; Y - глюкоза, г/100 см3
Figure 5. Response surfaces: X2 - temperature, °Q X4 - duration of saccharification, h; Y - glucose, g/100 cm3
Рисунок 6. Поверхность уровней отклика для межфакторного взаимодействия
Figure 6. Response Surface for interfactor interaction
Ковалева Т.С и др. <Вестник,ФГУИМ, 2021, Т. 83, №. 1, С. 211-218
Рисунок 7. Кривые уравнений равных значений поверхностей отклика Хз - рН, ед., Х4 - продолжительность осахаривания, ч, Y - глюкоза, г/100 см3
Figure 7. Response surfaces: X3 - pH; X4 - duration of saccharification, h; Y - glucose, g/100 cm3
Значения независимых переменных Х\, Х2, Х3 и Х4 при этом не должны выходить за область эксперимента, границы которой определяются значениями факторов в звездных точках.
Указанное ограничение аналитически может быть записано в виде выражения:
^(Х, Х2, Х3Х4) =
, , (2) = Х12 + Х22 + Х32 + Х42 = р2
что в факторном пространстве (для случая двух независимых переменных) представляет собой сферу с центром в центре эксперимента и радиусом р.
Таким образом, постановка задачи оптимизации аналитически записывается как Y = 9,4 + 0,75 X + 0.12 X 2 +
+ 0.25X3 + 0.86X4 - 0.18X22 -
- 0.14X32 - 0.15X1X4 + 0.12X2X3 + (3)
2^3 max
+ 0.13XX2X3 - 0.12XjX3X4
Xj2 + X22 + X32 + X42 =р2
Поставленную задачу решали, используя метод неопределенных множителей Лангранжа. Для этого составили функцию вида
F (Х1, Х2, Х3, Х4, А ) = У (Х1, Х2, Х3, Х4) + +Ар( X, Х2, Хз,Х4) ,
где А - неопределенный множитель Лан-гранжа.
(4)
postevestnik-vsuet. ru С учетом уравнений (1) и (2) получили целевую функцию:
F (Xj2, X22, X32, X42,X) = 9,4 + 0,75 X +
+0.12X2 + 0.25X3 + 0.86X4 - 0.18X22 --0.14X32 - 0.15XjX4 + 0.12X2X3 + +0.13XjX2X3 - 0.12XjX3X4 + +X2 (Xj2 + X22 + X32 + X42 - р2) Составили систему уравнений: dF (X j, X 2, X3, X 4,X)
(5)
dXj 3 X2
dF (X j, X 2, X3, X 4,X)
- = 0,75 - 0,15 X +
+ 0,13X2X3 - 0,12X3X4 + 2XXj = 0
= 0,12 - 0,18 X +
dX
+ 0,12 X3 + 0,13 X X3 + 2XX 2 = 0
dF (X j, X 2, X3, X 4,X)
dX
= 0,25 - 0,14 X3 + (6)
+ 0,12 X 2 + 0,13Xj X2 + 2XX3 = 0
dF (X j, X 2, X3, X 4,X)
dX
= 0,86 - 0,15 X -
- 0,12 XX3 + 2 XX 4 = 0 dF (X j, X 2, X3, X 4,X)
dX
= Xj + X22 + X32 +
+ X32 +р2 = 0
Для решения уравнения (6) с последующим вычислением значения функции отклика (1) пользовались интегрированным пакетом MAPLE. Расчет проводили при изменении радиуса сферы в диапазоне от - 2 до 2 с интервалом 0,1. Выбор диапазона 1.4 < р > 2.0 обусловлен тем, что Y^max при X;2, X22, X32, X^^max
Результаты оптимизации по глюкозе получены в программе MAPLE и представлены в таблице 3.
Таблица 3.
Параметры оптимизации
Table 3.
Optimization parameters
шаг step Р1 Xj Х2 Х3 Х4 Xj у1
1 1,4 -0,944 -0,133 -0,181 -1,003 0,479 7,748
2 1,5 -1,082 -0,217 -0,164 -1,147 0,454 7,477
3 1,6 -1,223 -0,263 -0,130 -1,291 0,429 7,129
4 1,7 -1,255 -0,274 -0,118 -1,326 0,390 7,058
5 1,8 0,854 0,137 0,212 0,895 -0,101 j j ,882
6 1,9 0,870 0,145 0,222 0,925 -0,206 11,982
7 2,0 -0,135 0,12 j 0,135 -0,221 0,257 8,552
При выборе оптимальных параметров для накопления глюкозы в сусле в процессе осахаривания, необходимо исходить из максимально допустимых значений. К таким значениям относятся: Х1 = 0,870, Хг = 0,145, Хз = 0,222,
Коп>аСеиа Т.Л. Л аС. Ргосггбтр о/ УЛЪЕТ, 2021, уоИ 83, по. 1, рр. 211-218
Х4 = 0,925 или, переходя от кодированных значений к натуральным, получим: дозировка ферментного препарата Биозим 800Л -Х1 = 4,8 ед ГлС/г крахмала; температура -Х2 = 60,2 °С; рН - Хз = 4,55 ед; продолжительность осахаривания - Х4 = 2,05 ч.
Показатели ячменного сусла, полученного в оптимальных условиях осахаривания разваренной массы, представлены в таблице 4.
Таблица 4. Показатели ячменного сусла
Table 4.
Barley wort indicators
Показатели | Indicators Контроль Опыт
Массовая доля сухих веществ, % Mass fraction of dry substances, % 16,5 17,0
Содержание редуцирующих в-в, г/100 см3 Content of reducing substances, g/100cm3 13,9 14,5
Содержание глюкозы, г/100 см3 Glucose content, g/100 cm3 8,5 12,0
Содержание аминного азота, мг/100 см3 Amine nitrogen content, mg/100cm3 29,5 48,0
Доброкачественность по РВ, % Quality, % 84,3 86,5
Кислотность, град | Acidity, deg 0,30 0,30
Вязкость, Па*с | Viscosity, Pa*s 1,8 1,3
post@vestni£:Vsu£t. ru
Как видно из таблицы, опытный вариант сусла по всем показателям лучше, чем контрольный. Основной показатель - содержание глюкозы в сусле на 40,5% выше по сравнению с контролем.
Заключение
Установлено, что применение ферментного препарата Биозим 800Л на 40,5% по сравнению с контролем увеличивает накопление глюкозы.
Получено уравнение регрессии 2-го порядка, адекватно описывающее процесс осаха-ривания сусла, подтверждающее выбранные оптимальные условия.
Для определения оптимального режима осахаривания был использован метод неопределенных множителей Лагранжа. Установлено, что максимальное накопление глюкозы в сусле составляет 12 г/100 смз и достигается при следующих режимах: дозировка ферментного препарата Биозим 800Л 4,8 ед ГлС/г крахмала; температура 60,2 °С; рН 4,55 ед; продолжительность осахаривания 2,05 ч.
Литература
1 Ковалева Т.С., Агафонов Г.В., Яковлев А.Н., Яковлева С.Ф. Влияние протеазы и фитазы на физиологическое состояние спиртовых дрожжей при культивировании // Вестник ВГУИТ. 2019. №2 4. Т 81. С. 98-102. doi: 10.20914/23101202-2019-4-98-102
2 Байбакова О.В. Исследование одновременного процесса осахаривания-сбраживания для получения биоэтанола на примере мискантуса и плодовых оболочек овса // Фундаментальные исследования. 2016. №. 6-1. С. 14.
3 Яковлев А.Н., Агафонов Г.В., Яковлева С.Ф., Алексеева Н.И. и др. Влияние мультиэнзимной композиции на процесс брожения ржаного сусла // Производство спирта и ликероводочных изделий. 2013. № 3. С 26-28.
4 Пат. № 2653432, RU, С12Р 7/06. Способ получения этилового спирта / Агафонов Г.В., Яковлев А.Н., Яковлева С.Ф., Ковалева Т.С. № 2017114134; Заявл. 24.04.2017; Опубл. 08.05.2018, Бюл. № 13.
5 Хоконова М.Б., Цагоева О.К. Исследование процесса осахаривания с применением грибной культуры и солода // Современная биотехнология: актуальные вопросы, инновации и достижения. 2020. С. 174-176.
6 Хоконова М.Б., Цагоева О.К. Теоретические основы механико-ферментативной обработки крахмалистого сырья // Сборник избранных статей по материалам научных конференций ГНИИ «Нацразвитие». 2019. С. 178-181.
7 Хоконова М.Б. Технология переработки крахмалистого сырья с получением белково-углеводных продуктов // Научное обеспечение инновационного развития агропромышленного комплекса регионов РФ. 2018. С. 681-684.
S Сергеенко Л.А. Осахаривание крахмал-и целлюлозосодержащего сырья комплексом термостабильных ферментных препаратов // Технология органических веществ. 2020. С. 26-29.
9 Qin L. et al. Process analysis and optimization of simultaneous saccharification and co-fermentation of ethylenediamine-pretreated corn stover for ethanol production //Biotechnology for biofuels. 2018. V. 11. №. l.P. 1-10. doi: 10.1186/sl3068-018-l 118-8
I 0 Scarpa J.C.P. et al. Saccharification of pretreated sugarcane bagasse using enzymes solution from Pycnoporus sanguineus MCA 16 and cellulosic ethanol production // Industrial Crops and Products. 2019. V. 141. P. 111795. doi: 10.1016/j.indcrop.2019.111795
II Ho^gUn E.Z. et al. Ethanol production from hazelnut shells through enzymatic saccharification and fermentation by low-temperature alkali pretreatment//Fuel. 2017. V. 196. P. 280-287. doi: 10.1016/j.fuel.2017.01.114
12 Qiu J. et al. Pretreating wheat straw by phosphoric acid plus hydrogen peroxide for enzymatic saccharification and ethanol production at high solid loading //Bioresource technology. 2017. V. 238. P. 174-181. doi: 10.1016/j.biortech.2017.04.040
13 Bader A.N. et al. Efficient saccharification of microalgal biomass by Trichoderma harzianum enzymes for the production of ethanol// Algal Research. 2020. V. 48. P. 101926. doi: 10.1016/i .algal.2020.101926
14 Sharma V., Nargotra P., Bajaj B.K. Ultrasound and surfactant assisted ionic liquid pretreatment of sugarcane bagasse for enhancing saccharification using enzymes from an ionic liquid tolerant Aspergillus assiutensis VS34 // Bioresource technology. 2019. V. 285. P. 121319. doi: 10.1016/j.biortech.2019.121319
15 Geddes C.C., Nieves I.U., Ingram L.O. Advances in ethanol production // Current opinion in biotechnology. 2011. V. 22. №. 3. P. 312-319. doi: 10.1016/j.copbio.2011.04.012
КовалеваТ.С и др. ВестникВТУИШ, 2021, Т. 83, №. 1, С. 211-218
post@vestnik-vsuet. ru
16 Liu C.G. et al. Cellulosic ethanol production: progress, challenges and strategies for solutions // Biotechnology advances. 2019. V. 37. №. 3. P. 491-504. doi: 10.1016/j.biotechadv.2019.03.002
1 7 Gupta A., Verma J.P. Sustainable bio-ethanol production from agro-residues: a review // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2015. V. 41. P. 550-567. doi: 10.1016/j.rser.2014.08.032
1S Dias M.O.S., Junqueira T.L., Jesus C.D., Rossell C.E. et al. Improving second generation ethanol production through optimization of first generation production process from sugarcane // Energy. 2012. V. 43. №. 1. P. 246-252. doi: 10.1016/j.energy.2012.04.034
19 Gao D. M., Kobayashi T., Adachi S. Production of rare sugars from common sugars in subcritical aqueous ethanol // Food chemistry. 2015. V. 175. P. 465-470. doi: 10.1016/j.foodchem.2014.11.144
20 Moodley P., Kana E.B.G. Comparative study of three optimized acid-based pretreatments for sugar recovery from sugarcane leaf waste: a sustainable feedstock for biohydrogen production // Engineering science and technology, an international journal. 2018. V. 21. №. 1. P. 107-116. doi: 10.1016/j.jestch.2017.11.010
References
1 Kovaleva T.S., Agafonov G.V., Yakovlev A.N., Yakovleva S.F. The effect of protease and phytase on the physiological state of alcoholic yeast during cultivation. Proceedings of VSUET. 2019. no. 4. vol. 81. pp. 98-102. doi: 10.20914/2310-1202-2019-4-98-102 (in Russian).
2 Baybakova O.V. Investigation of the simultaneous process of saccharification-fermentation to obtain bioethanol on the example of miscanthus and oat fruit shells. Fundamental Research. 2016. no. 6-1. pp. 14. (in Russian).
3 Yakovlev A.N., Agafonov G.V., Yakovleva S.F., Alekseeva N.I. et al. Influence of multi-enzyme composition on the fermentation process of rye wort. Production of alcohol and alcoholic beverages. 2013. no. 3. pp. 26-28. (in Russian).
4 Agafonov G.V., Yakovlev A.N., Yakovleva S.F., Kovaleva T.S. Method of obtaining ethyl alcohol. Patent RF. no. 2653432, 2018.
5 Khokonova M.B., Tsagoeva O.K. Investigation of the saccharification process using mushroom culture and malt. Modern biotechnology: topical issues, innovations and achievements. 2020. pp. 174-176. (in Russian).
6 Khokonova M.B., Tsagoeva O.K. Theoretical foundations of mechanic-enzymatic processing of starchy raw materials. Collection of selected articles based on the materials of scientific conferences of the State Research Institute of National Development. 2019. pp. 178-181. (in Russian).
7 Khokonova M.B. Technology of processing starchy raw materials with obtaining protein-carbohydrate products. Scientific support of innovative development of the agro-industrial complex of the regions of the Russian Federation. 2018. pp. 681-684. (in Russian).
8 Sergeenko L.A. Saccharification of starch and cellulose-containing raw materials with a complex of thermostable enzyme preparations. Technology of organic substances. 2020. pp. 26-29. (in Russian).
9 Qin L. et al. Process analysis and optimization of simultaneous saccharification and co-fermentation of ethylenediamine-pretreated corn stover for ethanol production. Biotechnology for biofuels. 2018. vol. 11. no. 1. pp. 1-10. doi: 10.1186/s13068-018-1118-8
10 Scarpa J.C.P. et al. Saccharification of pretreated sugarcane bagasse using enzymes solution from Pycnoporus sanguineus MCA 16 and cellulosic ethanol production. Industrial Crops and Products. 2019. vol. 141. pp. 111795. doi: 10.1016/j.indcrop.2019.111795
11 Ho^gun E.Z. et al. Ethanol production from hazelnut shells through enzymatic saccharification and fermentation by low-temperature alkali pretreatment. Fuel. 2017. vol. 196. pp. 280-287. doi: 10.1016/j.fuel.2017.01.114
12 Qiu J. et al. Pretreating wheat straw by phosphoric acid plus hydrogen peroxide for enzymatic saccharification and ethanol production at high solid loading. Bioresource technology. 2017. vol. 238. pp. 174-181. doi: 10.1016/j.biortech.2017.04.040
13 Bader A.N. et al. Efficient saccharification of microalgal biomass by Trichoderma harzianum enzymes for the production of ethanol. Algal Research. 2020. vol. 48. pp. 101926. doi: 10.1016/j.algal.2020.101926
14 Sharma V., Nargotra P., Bajaj B.K. Ultrasound and surfactant assisted ionic liquid pretreatment of sugarcane bagasse for enhancing saccharification using enzymes from an ionic liquid tolerant Aspergillus assiutensis VS34. Bioresource technology. 2019. vol. 285. pp. 121319. doi: 10.1016/j.biortech.2019.121319
15 Geddes C.C., Nieves I.U., Ingram L.O. Advances in ethanol production. Current opinion in biotechnology. 2011. vol. 22. no. 3. pp. 312-319. doi: 10.1016/j.copbio.2011.04.012
16 Liu C.G. et al. Cellulosic ethanol production: progress, challenges and strategies for solutions. Biotechnology advances. 2019. vol. 37. no. 3. pp. 491-504. doi: 10.1016/j.biotechadv.2019.03.002
17 Gupta A., Verma J.P. Sustainable bio-ethanol production from agro-residues: a review. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2015. vol. 41. pp. 550-567. doi: 10.1016/j.rser.2014.08.032
18 Dias M.O.S., Junqueira T.L., Jesus C.D., Rossell C.E. et al. Improving second generation ethanol production through optimization of first generation production process from sugarcane. Energy. 2012. vol. 43. no. 1. pp. 246-252. doi: 10.1016/j.energy.2012.04.034
19 Gao D. M., Kobayashi T., Adachi S. Production of rare sugars from common sugars in subcritical aqueous ethanol. Food chemistry. 2015. vol. 175. pp. 465-470. doi: 10.1016/j.foodchem.2014.11.144
20 Moodley P., Kana E.B.G. Comparative study of three optimized acid-based pretreatments for sugar recovery from sugarcane leaf waste: a sustainable feedstock for biohydrogen production. Engineering science and technology, an international journal. 2018. vol. 21. no. 1. pp. 107-116. doi: 10.1016/j.jestch.2017.11.010
Kovaléva T.S. et ai. Proceedings of VSUET, 2021, voC. 83, no. 1, pp. 211-218
post@vestnik-vsuet. ru
Сведения об авторах Татьяна С. Ковалева к.т.н., кафедра биохимии и биотехнологии, Воронежский государственный университет инженерных технологий, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, з940з6, Россия, tanyakova2501@gmail.com
https://orcid.org/0000-0002-3531-3811 Алексей Н. Яковлев к.т.н., кафедра технологии бродильных и сахаристых производств, Воронежский государственный университет инженерных технологий, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия, vip.alex2702(й)mail.ru
https://orcid.org/0000-0002-3246-6628 Светлана Ф. Яковлева к.т.н., кафедра биохимии и биотехнологии, Воронежский государственный университет инженерных технологий, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, з940з6, Россия, svetlana.yakovleva.68@mail.ru
https://orcid.org/0000-0003-3686-9966 Татьяна Н. Тертычная д.с-х.н., кафедра технологии хранения и переработки сельскохозяйственной продукции, Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I, ул. Мичурина, 1, г. Воронеж, з94087, Россия, tertychnaya777@ya.ru https://orcid.org/0000-0001-8185-3424
Александр С. Муравьев к.т.н., отдел СМ, Воронежский государственный университет инженерных технологий, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, з940з6, Россия, hntrun@mail.ru https://orcid.org/0000-0002-5989-0752
Вклад авторов
Все авторы в равной степени принимали участие в написании рукописи и несут ответственность за плагиат
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Information about authors
Tatyana S. Kovaleva Cand. Sci. (Engin.), biochemical department, Voronezh State University of Engineering Technologies, Revolution Av., 19 Voronezh, 394036, Russia, tanyakova2501 @gmail.com
https://orcid.org/0000-0002-3531-3811 Aleksey N. Yakovlev Cand. Sci. (Engin.), fermentation and sugar production technologies department, Voronezh State University of Engineering Technologies, Revolution Av., 19 Voronezh, 394036, Russia, vip.alex2702@mail.ru
https://orcid.org/0000-0002-3246-6628 Svetlana F. Yakovleva Cand. Sci. (Engin.), biochemical department, Voronezh State University of Engineering Technologies, Revolution Av., 19 Voronezh, 394036, Russia, svetlana. yakovleva. 6 8 ©mail .ru
https://orcid.org/0000-0003-3686-9966 Tatiana N. Tertychnaya Dr. Sci. (Agric.), technology for storage and processing of agricultural products department, Voronezh State Agrarian University named after Emperor Peter the Great, Michurina str., 1, Voronezh, 394087, Russia, tertychnaya777(S)ya.ru
https://orcid.org/0000-0001-8185-3424 Aleksandr S. Muravev Cand. Sci. (Engin.), SM department, Voronezh State University of Engineering Technologies, Revolution Av., 19 Voronezh, 394036, Russia, hntrun@mail.ru https://orcid.org/0000-0002-5989-0752
Contribution
All authors are equally involved in the writing of the manuscript and are responsible for plagiarism
Conflict of interest
The authors declare no conflict of interest.
Поступила 15/01/2021_После редакции 10/02/2021_Принята в печать 01/03/2021
Received 15/01/2021_Accepted in revised 10/02/2021_Accepted 01/03/2021
