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

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.

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.

rekord w opracowaniu