Способ получения этилового спирта из гидролизата молочной сыворотки Российский патент 2025 года по МПК C12P7/06 

Изобретение относится к микробиологической, молочной промышленности и может найти применение в безотходной технологии переработки молока, особенно при выработки белковой продукции (сыра, творога, казеина).

Этиловый спирт является важным ресурсом пищевой и технической промышленности, но для его производства используется ценное пищевое сырье, такое как картофель и злаковый, на которое и так велика производственная нагрузка. При этом стоит вопрос утилизации молочной сыворотки.

Молочная сыворотка содержит в себе лактозу - углевод группы дисахаридов. Напрямую он не подвергается сбраживанию дрожжами сахаромицетами, типовыми продуцентами этилового спирта. Из лактозы путем гидролиза можно получить галактозу и глюкозу, которые являются моносахарами. Глюкоза и галактоза может сбраживаться с получением этилового спирта. Таким образом, молочная сыворотка, отход молочного производства, может стать сырьем для промышленного получения этанола. Тем самым можно решить сразу две проблемы, а именно снизить производственную нагрузку на пищевые ресурсы, используемые сейчас в качестве сырья для получения этанола, а также уменьшить объем сливаемой молочной сыворотки.

Из уровня техники известен способ получения этилового спирта из молочной сыворотки [патент RU 2036231 С1, заявка №5063126/13 от 24.09.1992, опубл. 27.05.1995], в котором для сбраживания молочной сыворотки используется смесь двух видов лактозосбраживающих дрожжей Kluyveromyces lactis n Kluyveromyces marxianus. Недостаток изобретения заключается в получении закваски с малой долей содержания спирта порядка 9,56…10%. Также в данном методе предлагается использовать смесь из нескольких штаммов дрожжей разных видов и коллекций, что усложняет технический процесс.

Также известен способ получения этилового спирта из молочной сыворотки [патент RU 2036238 С1, заявка №92001195/13 от 20.10.1992, опубл. 27.05.1995], предусматривающий очистку сыворотки от казеиновой пыли и молочного жира, выделение белка, доведение рН в сыворотке до изоэлектрической точки лактоальбуминовой фракции белков, разделение концентрата на два потока, один из которых направляют на дрожжегенерацию, а другой вводят в бродящую массу на стадию главного спиртового брожения в логарифмическую фазу роста дрожжей, перегонку с получением спирта и барды и ректификацию спирта, причем от полученной послеспиртовой барды отделяют часть, предпочтительно половину, и вводят в очищенную от казеиновой пыли и молочного жира сыворотку, а доведение рН до изоэлектрической точки лактоальбуминовой фракции белков осуществляют в полученной смеси, при этом выделение белка проводят из концентрата сыворотки при данном значении рН с последующим смешиванием выделенных белков, казеиновой пыли и молочного жира с оставшейся частью барды с получением кормового продукта.

Недостатком данного способа является трудоемкость процесса, необходимость установки точного значения pH.

Целью изобретения является создание технологии, позволяющей получать из молочной сыворотки этиловый спирт с концентрацией не менее 75%. При этом температура возгонки побочных продуктов брожения существенно отличается от этанола, что позволяет легко и быстро проводить ректификацию этанола-сырца, полученного путем сбраживания молочного сахара (лактозы), содержащегося в молочной сыворотке предварительно подверженной гидролизу.

Технический результат достигается тем, что предлагаемый способ включает в себя:

фильтрацию молочной сыворотки на вакуумной фильтровальной установке через нетканое фильтрующее полотно,

гидролиз полученного фильтрата молочной сыворотки в присутствии серной кислоты с концентрацией 2% по массе при температуре 121°C в автоклаве в течение 45 минут,

доведение pH гидролизата до значения 6,55 раствором гидроксида натрия под потенциометрическим контролем,

центрифугирование гидролизата при 3000 об/мин в течение 10 минут для отделения осадка,

внесение в полученную жидкость компонентов дополнительного питания для дрожжей, а именно

аммоний сернокислый 5,0 г/л калий фосфорнокислый 1,0 г/л магний сернокислый 0,2 г/л кальций хлорист 0,05 г/л дрожжевой экстракт 5,0 г/л,

с последующей пастеризацией в автоклаве при температуре 115°C в течение 20 минут, после чего засевание культурой штамма Saccharomyces cerevisiae ВКПМ Y-1218 в концентрации 1,85×10⁸ кл/мл, при этом подсчет концентрации производится с помощью камеры Горяева,

и культивирование с температурой 30°С в течение 72 ч,

выделение этилового спирта из полученной бражки разделением смеси жидких веществ с помощью фракционной перегонки с использованием дефлегматора, при этом, в ходе перегонки собирают фракцию, кипящую при температуре от 78 до 95°C.

Пример реализации способа

В данном примере рассматривается результат сбраживания молочной творожной сыворотки дрожжами Saccharomyces cerevisiae ВКПМ Y-1218 с предварительным гидролизом.

Отсутствие необходимости использовать несколько штаммов дрожжей для осуществления брожения является преимуществом по сравнению с аналогами. Предлагаемая технология предполагает использование типового продуцента этанола дрожжей Saccharomyces cerevisiae.

Изначальный объем сыворотки составил 600 мл, объем серной кислоты составил 7 мл.

Условия гидролиза: температура 121°C в автоклаве в течение 45 минут.

Время брожения 72 часа.

Температура брожения 30°С.

Начальная кислотность сыворотки 31±1°Т.

Конечная кислотность сыворотки, полученная в конце брожения 65±2°Т.

Продуцент этилового спирта: Saccharomyces cerevisiae ВКПМ Y-1218.

Результаты реализации предложенного способа представлены в таблице.

Из полученных данных можно сделать следующие выводы:

описанный выше режимы гидролиза и сбраживания позволяют провести на основе молочной сыворотки процесс брожения, эффективность которого составляет 44,7%;

в результате отгонки с использованием дефлегматора был получен дистиллят с содержанием спирта 83% (по массе), что свидетельствует о достаточно низком содержании полученных побочных продуктов.

Таблица

Плотность, г/мл Температура, °C Содержание спирта в дистилляте, % (по массе) Концентрация спирта в пробе теоретическая, г/л Концентрация спирта в пробе практическая, г/л Выход спирта практического от теоретического, % 0,986378 26,8 83 9,169 4,1 44,7

Изобретение относится к спиртовой промышленности. Раскрыт способ получения этилового спирта из гидролизата молочной сыворотки, включающий фильтрацию молочной сыворотки, гидролиз полученного фильтрата молочной сыворотки в присутствии серной кислоты с концентрацией 2% по массе при температуре 121°С в автоклаве в течение 45 минут, доведение pH гидролизата до значения 6,55 раствором гидроксида натрия, центрифугирование гидролизата при 3000 об/мин в течение 10 минут для отделения осадка, внесение в полученную жидкость компонентов дополнительного питания для дрожжей с последующей пастеризацией в автоклаве при температуре 115°С в течение 20 минут, после чего засевание культурой штамма Saccharomyces cerevisiae ВКПМ Y-1218 в концентрации 1,85×10⁸ кл/мл и культивирование с температурой 30°С в течение 72 ч, выделение этилового спирта из полученной бражки с помощью фракционной перегонки с использованием дефлегматора, при этом в ходе перегонки собирают фракцию, кипящую при температуре от 78 до 95°С. Изобретение позволяет получать из молочной сыворотки этиловый спирт с концентрацией не менее 75%. 1 табл., 1 пр.

Способ получения этилового спирта из гидролизата молочной сыворотки, включающий

фильтрацию молочной сыворотки на вакуумной фильтровальной установке через нетканое фильтрующее полотно,

гидролиз полученного фильтрата молочной сыворотки в присутствии серной кислоты с концентрацией 2% по массе при температуре 121°С в автоклаве в течение 45 минут,

доведение pH гидролизата до значения 6,55 раствором гидроксида натрия под потенциометрическим контролем,

центрифугирование гидролизата при 3000 об/мин в течение 10 минут для отделения осадка,

внесение в полученную жидкость компонентов дополнительного питания для дрожжей, г/л, а именно:

аммоний сернокислый 5,0 калий фосфорнокислый 1,0 магний сернокислый 0,2 кальций хлористый 0,05 дрожжевой экстракт 5,0,

с последующей пастеризацией в автоклаве при температуре 115°С в течение 20 минут, после чего засевание культурой штамма Saccharomyces cerevisiae ВКПМ Y-1218 в концентрации 1,85×10⁸ кл/мл, при этом подсчет концентрации производится с помощью камеры Горяева,

и культивирование с температурой 30°С в течение 72 ч,

выделение этилового спирта из полученной бражки разделением смеси жидких веществ с помощью фракционной перегонки с использованием дефлегматора, при этом в ходе перегонки собирают фракцию, кипящую при температуре от 78 до 95°С.