Изобретение относится к спиртовой промышленности.
Известен способ производства этилового спирта из зернового сырья, предусматривающий приготовление затора, разваривание массы, охлаждение ее, введение амилолитических ферментных препаратов и целлюлолитических ферментов в виде культуральной жидкости или концентрата, осахаривание затора и сбраживание сусла [1]
Недостатком данного способа является недостаточно высокий выход спирта.
Наиболее близким к предлагаемому является способ производства этилового спирта из зернового сырья, включающий отделение фракции, содержащей шелуху, от фракции, содержащей эндосперм зерна, смешивание этих фракций с водой, водно-тепловую обработку, охлаждение, раздельный гидролиз фракции, содержащей эндосперм, амилолитическаими ферментами и фракции, содержащей шелуху, с последующим образованием смеси фракций или одной из фракций [2]
В этом способе шелуху гидролизуют серной кислотой при температуре 120-200оС и высоком давлении. Недостатками данного способа являются невысокий выход спирта, большие теплоэнергозатраты, так как водно-тепловую обработку и кислотный гидролиз осуществляют при температурах выше 100оС, а также ухудшение качества спирта, так как гидролиз осуществляют серной кислотой, что требует последующей нейтрализации кислоты известью, а использование извести для нейтрализации делает непригодным использование барды для откорма скота и ухудшает качество спирта.
Задача изобретения разработать способ получения высококачественного пищевого этилового спирта с большим выходом и уменьшить теплоэнергозатраты.
Сущность изобретения заключается в том, что по способу производства этилового спирта из зернового сырья, включающему отделение фракции, содержащей шелуху, от фракции, содержащей эндосперм, смешивание фракций с водой, разваривание, охлаждение, раздельный гидролиз фракции, содержащей эндосперм, амилолитическими ферментами и фракции, содержащей шелуху, сбраживание одной фракции или смеси этих фракций, для достижения технического результата, заключающегося в увеличении выхода спирта, улучшении его качества и снижении теплоэнергозатрат, согласно предлагаемому способу водно-тепловую обработку каждой фракции осуществляют при различных температурных режимах, а именно шелухи при 150-160оС в течение 1-1,5 ч, а эндосперма при 65-75оС в течение 1-2,5 ч с последующей стерилизацией массы при 85-95оС в течение 35-45 мин, при этом ферментативный гидролиз эндосперма проводят в процессе его водно-тепловой обработки, а гидролиз шелухи осуществляют смесью амилолитических и целлюлолитических ферментов, осуществляя перед сбраживанием дополнительный ферментативный гидролиз каждой фракции или их смеси. Рекомендуется сусло, полученное из фракции, содержащей шелуху, разделить на твердую и жидкую части, жидкую часть возвратить на стадию водно-тепловой обработки эндосперма, а твердую добавить к послеспиртовой барде в качестве кормового продукта.
При сбраживании фракции, содержащей эндосперм, можно в сусло добавить источник азота, например диаммонийфосфат или карбамид. Использование ферментных препаратов, способных гидролизовать некрахмальные углеводы, ведет к увеличению выхода спирта, а гидролиз раздельных фракций способствует полному дезагрегированию белково-целлюлозно-крахмального комплекса. При использовании целлюлолитических ферментов гидролизуются гемицеллюлозы, в том числе β -глюканы и целлюлоза, количество которых в зерне составляет 40-50%
Этот технический результат еще более усиливается предварительной раздельной водно-тепловой обработкой (растворением) сырья при различных температурных режимах, в частности эндосперм при мягком режиме без применения повышенного давления, что создает безопасные условия работы и экономит теплоэнергозатраты на 30-40% а дополнительная ферментативная обработка в совокупности с предварительной обработкой уже подготовленного сырья способствует быстрому протеканию процесса сбраживания без сверхнормативного нарастания кислотности в зрелой бражке с увеличением выхода этанола за счет более глубокого гидролиза и деструкции некрахмальных углеводов сырья.
Все варианты, а именно дополнительный гидролиз каждой фракции отдельно или в смеси, являются эквивалентными и не нарушают единства изобретения.
Таким образом, совокупность существенных признаков обеспечивает получение нового технического результата увеличение выхода спирта и снижение расхода тепловой энергии, т. е. существенные признаки находятся в причинно-следственной связи с указанным техническим результатом.
Способ осуществляют следующим образом. Зерно измельчают, фракционируют на шелуху и эндосперм, каждую фракцию смешивают с водой и подвергают водно-тепловой обработке. Фракцию, содержащую шелуху, нагревают при 150-160оС в течение 1-1,5 ч, а затем охлаждают до 60оС и вводят целлюлолитические ферменты в виде культуры гриба или культуральной жидкости и амилолитические ферменты, осуществляя гидролиз крахмала, целлюлозы и других некрахмальных углеводов в течение 3-4 ч. Эндосперм также смешивают с водой, подвергают водно-тепловой обработке при 65-75оС в течение 1-2,5 ч, вводят амилолитические ферменты, осуществляя гидролиз крахмала, затем стерилизуют при 85-95оС и выдерживают при этой температуре 35-45 мин.
После гидролиза эндосперм смешивают с шелухой и направляют на дополнительный гидролиз (осахаривание) амилолитическими ферментами. На дополнительный гидролиз направляют либо смесь эндосперма с шелухой, либо раздельно гидролизуют эндосперм и шелуху, а затем их смешивают. После основного ферментативного гидролиза шелухи полученное сусло можно разделить на две части: твердую и жидкую, последнюю возвращают на стадию водно-тепловой обработки и ферментативного гидролиза эндосперма, а твердую добавляют к послеспиртовой барде и используют в качестве кормового продукта.
При сбраживании сусла, полученного из эндосперма, в последнее вводят источник неорганического азота и фосфора диаммонийфосфат и карбамид. Брожение ведут непрерывно-поточным способом, сбраживают смесь сусел или только сусло, полученное из эндосперма, а шелуху выводят из процесса в качестве добавки к барде.
Все варианты способа пояснены примерами.
П р и м е р 1. В качестве исходного сырья используют ячмень. 100 т ячменя измельчают на молотковой дробилке, затем с помощью сит фракционируют на фракцию, содержащую эндосперм, и фракцию, содержащую шелуху. Ячмень содержит 52% крахмала и 16% некрахмальных углеводов. После фракционирования получают 20% шелухи, содержащей 10% крахмала и 70% некрахмальных углеводов. Шелуху смешивают с водой в соотношении 1:6, осуществляют водно-тепловую обработку при 150оС в течение 1 ч, охлаждают до 60оС и вводят ферментные препараты Амилосубтилин Гх в количестве 2 ед АС/г крахмала (условного крахмала) и культуральную жидкость гриба-продуцента целлюлолитических ферментов Penicillium citreo-viride в количестве 15 ед.С1 и 8 ед.Сх на 1 г. Гидролиз осуществляют в течение 4 ч. Фракцию, содержащую эндосперм, содержащую 62,5% крахмала и 2% некрахмальных углеводов, подвергают водно-тепловой обработке при 65оС в течение 1 ч и осуществляют ферментативный гидролиз α -амилазой в количестве 2 ед.АС/г крахмала, затем массу стерилизуют при 85оС и дополнительно выдерживают 35 мин.
Полученное сусло из шелухи и эндосперма смешивают и смесь направляют на дополнительный ферментативный гидролиз ферментным препаратом Глюкаваморрином из Aspergillus awamori T-2 ВУД в количестве 7,5 ед./г крахмала. Гидролиз ведут в течение 20-30 мин.
На брожение направляют полученную смесь сусел, получая при этом 3773,2 дал спирта. По известному способу получают 3374,8 дал, увеличение выхода составляет 12%
П р и м е р 2. Технологию получения спирта осуществляют по примеру 1, только водно-тепловую обработку шелухи ведут при 160оС в течение 1,5 ч, эндосперма 75оС в течение 2,5 ч с последующим подъемом температуры до 95оС и выдержкой при этой температуре в течение 45 мин. Дополнительный ферментативный гидролиз осуществляют отдельно каждой фракции с последующим их смешиванием перед брожением. Выход спирта также увеличился на 12%
П р и м е р 3. Процесс получения спирта ведут по примеру 1, только водно-тепловую обработку осуществляют шелухи при 155оС в течение 1,2 ч, эндосперма при 70оС в течение 2 ч. Температуру поднимают до 90оС и выдерживают 40 мин. Дополнительный ферментативный гидролиз осуществляют каждой фракции отдельно. После дополнительного ферментативного гидролиза получено 140 т сусла, содержащего шелуху, и 56,1 т сусла, содержащего эндосперм. От сусла, содержащего шелуху, отделяют 11 т густой части, выводят из процесса и добавляют к послеспиртовой барде, используя в качестве кормового продукта, а жидкую часть возвращают на стадию водно-тепловой обработки и гидролиза эндосперма. На сбраживание направляют сусло, полученное из эндосперма. В процессе брожения в сусло вводят карбамид 260 г на 1 м3 сусла. Получено спирта 3680 дал, увеличение выхода 9%
П р и м е р 4. В качестве исходного сырья для получения спирта используют пшеницу в количестве 100 т с крахмалистостью 56% содержанием некрахмальных углеводов 12% Зерно фракционируют на шелуху и эндосперм на шелушильной машине, а затем после отделения измельченной шелухи эндосперм дополнительно измельчают на молотковой дробилке и подвергают водно-тепловой обработке и основному и дополнительному ферментативному гидролизу по примеру 1. При водно-тепловой обработке эндосперма для поддержания заданной температуры 65оС и увеличения степени дисперсности сырья массу циркулируют через корундовый трубопровод в специальную емкость. На брожение направляют каждую фракцию, смешивая их в процессе брожения. В сусло задают диаммонийфосфат 500 г на 1 м3 сусла. Всего получено спирта 4235,5 дал, в контрольном способе по известной технологии 3707,2 дал. Увеличение выхода составляет 12%
Предлагаемый способ за счет дополнительного использования некрахмальных углеводов сырья позволяет значительно увеличить выход спирта и на 30-40% снизить расход тепловой энергии за счет дезагрегирования белково-целлюлозно-крахмального комплекса. Кроме того, предлагаемый способ дает возможность получить ценный кормовой продукт и высококачественный спирт из зерна с утилизацией отходов производства. Параметры процесса в их граничных значениях являются оптимальными для достижения технического результата.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЭТИЛОВОГО СПИРТА ИЗ ЗЕРНОВОГО СЫРЬЯ | 1997 |
|
RU2127760C1 |
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЭТИЛОВОГО СПИРТА ИЗ ЗЕРНОВОГО СЫРЬЯ | 2000 |
|
RU2162103C1 |
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЗЕРНОВОГО СЫРЬЯ С ПОЛУЧЕНИЕМ ЭТАНОЛА, БЕЛКОВОГО ПРОДУКТА И ГЛЮТЕНА | 2015 |
|
RU2586538C1 |
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЭТИЛОВОГО СПИРТА ИЗ ЗЕРНОВОГО СЫРЬЯ (ВАРИАНТЫ) | 2006 |
|
RU2359034C2 |
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЭТИЛОВОГО СПИРТА ИЗ ЗЕРНОВОГО СЫРЬЯ | 2011 |
|
RU2443781C1 |
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЗЕРНА С ПОЛУЧЕНИЕМ ЭТИЛОВОГО СПИРТА И БЕЛКОВОГО ПРОДУКТА | 2000 |
|
RU2180921C1 |
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЭТИЛОВОГО СПИРТА ИЗ КРАХМАЛСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ | 1999 |
|
RU2150504C1 |
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЭТИЛОВОГО СПИРТА ИЗ ЗЕРНОВОГО СЫРЬЯ | 2011 |
|
RU2443780C1 |
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЭТИЛОВОГО СПИРТА ИЗ ЗЕРНОВОГО СЫРЬЯ | 2013 |
|
RU2534317C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПИТАТЕЛЬНЫХ СРЕД ИЗ ЗЕРНА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЭТАНОЛА | 2008 |
|
RU2402609C2 |
Использование: в спиртовой промышленности. Сущность способа заключается в следующем. Зерно измельчают, фракционируют на шелуху и эндосперм, каждую фракцию смешивают с водой и подвергают водно-тепловой обработке. Фракцию, содержащую шелуху, нагревают при 150 160°С в течение 1 1,5 ч. а затем охлаждают до 60°С и вводят целлюлолитические ферменты в виде культуры гриба или культуральной жидкости и амилолитические ферменты, осуществляя гидролиз крахмала, целлюлозы и других некрахмальных углеводов в течение 3 4 ч. Эндосперм также смешивают с водой, подвергают водно-тепловой обработке при 65 75°С в течение 1 2,5 ч, вводят амилолитические ферменты, осуществляя гидролиз крахмала, затем стерилизуют при 85 95°С и выдерживают при этой температуре 35 45 мин. После гидролиза эндосперм смешивают с шелухой и направляют на дополнительный гидролиз (осахаривание) амилолитическими ферментами. На дополнительный гидролиз направляют либо смесь эндосперма с шелухой, либо раздельно гидролизуют эндосперм и шелуху, а затем их смешивают. После основного ферментативного гидролиза шелухи полученное сусло можно разделить на две части: твердую и жидкую, последнюю возвращают на стадию водно-тепловой обработки и ферментативного гидролиза эндосперма, а твердую добавляют к послеспиртовой барде и используют в качестве кормового продукта. 2 з. п. ф-лы.
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов | 1917 |
|
SU2A1 |
ПЛАН-ФИЛЬТР | 0 |
|
SU169068A1 |
Способ гальванического снятия позолоты с серебряных изделий без заметного изменения их формы | 1923 |
|
SU12A1 |
Авторы
Даты
1995-08-20—Публикация
1993-07-12—Подача