Способ комплексной переработки зерна на спиртзаводах Советский патент 1991 года по МПК C12N1/16 C12P7/06 C12N1/16 C12R1/865 C12R1/72 

этиловый спирт в качестве основного источника углерода для синтеза белка. Дополнительней белок БВКП синтезируется не из углеводов, а из образовав- . шегося при анаэробном сбраживании сусла спирта.

Способ заключается в том, что зерно очищают от примесей, измельчают, смешивают помол зерна с водой в COOT-JQ ношении 1:2,5-3,5 и зерновой замес разваривают при 130-165 С в течение 2-50 мин. Затем разваренную массу оса- харйвают ферментами солода или ферментными препаратами до полного осахари- вания крахмала. Сусло делят на два потока. Сусло первого потока разбавляют до концентрации сухих веществ 4-6%, обогащают питательными веществами - карбамидом, ортофосфорной 20 кислотой и хлоридом калия, исходя из накопления расчетной концентрации биомассы дрожжей 55-60 г/л, и используют в качестве питательной среды для культивирования хлебопекарных дрож- 25 жей в аэробных условиях. Сусло второго потока без разбавления сбраживают в анаэробных условиях спиртовыми расами дрожжей. Выделяющийся при этом углекислый газ утилизируют для Q получения жидкого диоксида углерода. Затем на обоих потоках фильтрованием выделяют дробину, грубый фильтрат сепарируют, выделяют из него хлебопекарные и спиртовые дрожжи, которые ,, используют в хлебопечении.

Сусло, приготовленное из зерна, по своему составу является более благоприятной средой для размножения дрожжей по сравнению с мелассным 4Q суслом, обычно используемым для этой цели, так как содержит значительно меньше ингибиторов дрожжевых клеток. Культивирование дрожжей на среде, содержащей мальтозу, инициирует повы- шение ферментативной активности дрожжей.

На смеси сепарационных оттоков и ранее выделенной дробины, обогащенной питательными веществами, культивируют этанолусваивающие дрожжеподоб- ные грибы Candida krusei, после чего культуральную жидкость подвергают термолизу при 75°С в течение 45 мин и получают БВКП.

Из продуцентов кормового белка наиболее продуктивными лля выращивания на средах, в которых основным источником углеродного питания служит

. Q0 5 Q ,

Q

0

5

этанол, являются представителями ви- . да Candida krusei. В способе могут быть использованы штаммы этанолусва- йвающих дрожжеподобных грибов Candida krusei RCK-896, 38 и 43. Результаты приведены в табл.1.

Как видно из данных, приведенных в табл.1, все исследованные штаммы Candida krusei накапливают практически одинаковую биомассу.

Пример 1. Помол пшеницы крахмалистостью 55,2% смешивают с водой в соотношении 1:3 и разваривают при 140°С в течение 50 мин, разваренную массу осахаривают смесью ячменного и просяного солодов в соотношении 3:1 при 57-58°С. Полученное сусло концентрацией сухих веществ 15% делят на два равных потока. Первый поток охлаждают до 30 С, разбавляют водой1 до концентрации сухих веществ 3%. Культивирование дрожжей Saccharomyces cerevisiae расы 14 осуществляют периодическим способом в лабораторном ферментере с рабочим объемом 1,5 л и сульфитным числом К 7 г /л-ч. Дозировка питательных веществ составляет: карбамид 3,5 г, ортофосфор- ная кислота 2,3 г, хлорид калия 0,5 г на 1 л сусла. Продолжительность культивирования 18 ч.

Второй поток сусла концентрацией сухих веществ 15% сбраживают в анаэробных условиях при 30°С дрожжами Saccharomyces cerevisiae расы XII в течение 72 ч. Затем культуральную жидкость первого потока и зрелую бражку второго потока фильтруют через металлическое сито с диаметром отверстий 1 мм. При этом получают 15% дробины и 85% грубого фильтрата, из которого сепарированием выделяют хлебопекарные и спиртовые дрожжи. Отделенный при сепарировании фугат смешивают с ранее выделенной дробиной и после обогащения питательными веществами в аэробных условиях культивируют дрожжеподоСные грибы Candida krusei ВСБ-896, которые в качестве основного источника углерода для синтеза белка используют содержащийся в питательной среде этанол, а также другие вещества, аналогично выращиванию хлебопекарных дрожжей.

Пример 2. Осуществляют по примеру 1, с тем лишь отличием, что концентрация сухих веществ сусла,

используемого в качестве питательной среды для аэробного культияиро- вания хлебопекарных дрожжей ртсы 14 составляет 4%.

Пример 3. Осуществляют по примеру 1 с тем лишь отличием, что концентрация сухих веществ сусля, используемого Р качестве пнтатепь- ной среды для аэробного культнвиро- вания хлебопекарных дрожжей рагы 14 составляет 5%.

Пример 4. Осуществпяют но примеру 1 с тем лишь отличием, что концентрация сухих-веществ сусла, используемого л качестве питательной среды для аэробного купьгнвпро- вания хлебопекарных дрож-чсеи рагы 14, составляет 6%.

Пример 5. Осуществляют по примеру 1 с тем лишь отличием, что концентрация сухих веществ сусча, используемого в качестве питательной среды для аэробного культивирования хлебопекарных дрожжей расы 14, составляет 7%.

R табл.2 приведены химико-технологические показатели, полученные в указанных примерах осуществления прелагаемого способа.

Как следует из данных, приведенных в табл.2, с повышением в сусле концентрации сухих веществ, а следовательно, и источников углерода - углеводов, увеличиваете накопление в культуральной жидкости биомассы дрожжей расы 14, но при этом возрастает количество неиспользованных дрожжами углеводов. При концентрации сухих веществ 4-6% фактором, лимитирующим размножение дрожжей, является субстрат - наличие в среде достаточного количества углеводов. По этой причине в диапазоне концентрации сусла 4-6% резко усиливается биосинтез дрожжей. Ляльнейшее повышение концентрации сусла уже не сказывается существенным образом на синтезе биомассы дрожжей. В культуральной жидкости обнаруживается значительный из быток неиспользованных углеводов вследствие дефицита растворенного килорода в среде при накоплении биомассы дрожжей свыше 55-60 г/л.

Концентрация спирта в питатель- кой среде, используемой для культивирования спнртоусваивающих дрожжепо- добных грибов Candida krusei, изменяется от 1,5 до 3,5 об.% в зявиси

0 5

0

0

5

5

0

5

мости о г соотношения обьемоп культуральной жидкости погпе аэробного культивирования дрояжен расы 14 и зрелой бражки, т.з. от концентрации сухих веществ сусля первого производственного потока (аэробное культивирование, дрожжей). В данном случае кроме исходного содержания в питательной среде источника углерода - спирта и экономического коэффициента продуцента белка по этанолу на количество накапливающейся в культуральной жидкости биомассы дрожжей влияет и Лак- тор испарения спирта в процессе культивирования дрожжеподобных грибов при сравнительно высоких температурах (33-ЗЬ С) и большом расходе воздуха на легирование культуральной жид- когти (60-70 м /м -ч). Как видно из данных табл.2, допопнительнын синтез биомассы дрожжей практически не наблюдается при содержании спирта в питательной среде свыше 3 об.7,.

Таким обратом, максимальное, накопление ярожжеп-гахаромппетов и дрожже- подобных грибов при достаточно полном потреблении ими источников углерода питательной среды достигается при концентрации с угла 4-6Z, используемого для аэробного купьтнннровання дрожжей - сахаромицетов.

Преимущество пр-едлагагмого способа перед известным заключается в том, что достигается более полное использование компонентов сырья по сравнению с известным способом в результате использования в технологических процесс тх микроорганизмов с различными физиолого-биохимнческими свойствами, что дает возможность существенно расширить ассортимент выпускаемой продукции при комплексной переработке зерна на спиртовых заводах в условиях органического плана производства этилового спирта. На первой стадии углеводы зерна испоиьзуются дрожжами-сахаромицетами с получением товарных хлебопекарных дрожжей и жидкого диоксида углерода, на второй стадии образовавшийся на первой стадии этанол и неиспользованные п ней углеводы являются источником углерода для биосинтеза кормового белка с получением белково- питаминного продукта - единственного продукта, предусмотренного известным способом. Таким образом, при кмоплекс- ной переработке зерна по предлагаемому способу компоненты сырья используются более полно, так как кроме практически одинакового с известным способом количества БВКП дополнительно производят хлебопекарные дрожжи и жидкий диоксид углерода. Это обусловлено тем, что в известном способе основным источником для биосинтеза кормового белка являются продукты фермен10

15

20

тативного гидролиза крахмала зерна, из которых 20% (декстрины( не участвуют в этом процессе. В предлагаемом же способе продукты ферментативного гидролиза крахмала практически полностью используются для производства хлебопекарных дрожжей и жидкого диоксида углерода, а образующийся при этом побочный продукт - этиловый спирт - для производства белково-ви- таминного продукта.

В известном способе степень использования оборудования составляет 50-60%, в предлагаемом она повышается до 100%. Кроме того, используется оборудование цеха жидкого диоксида угле- 25 рода. Таким образом, в период производственного сезона, не предусматривающего выработку спирта, по предлагаемому способу используется все обо- родование спиртового завода за исклю- эд чением лишь оборудования брагоректи- фикационного отделения. При этом степень использования оборудования предприятия в целом возрастает до 80- 85%.

Формула изобретения

Способ комплексной переработки зерна на спиртзаводах, предусматривающий очистку и измельчение зерна, смешивание помола зерна с водой в соотношении 1:2,5-3,5, разваривание замеса при 130-165°С в течение 2-50 мин осахаривание разваренной массы, подачу полученного сусла на сбраживание дрожжами, утилизацию диоксида углерода из газов брожением, термолиз культуральной жидкости с получением белково-витаминного продукта, отличающийся тем, что, с целью более полного использования компонентов сырья и расширения техно- логических возможностей, сусло перед подачей на сбраживание делят на два потока, первый из которых разбавляют -до концентрации сухих веществ 4-6% и подают на выращивание хлебопекарных дрожжей в аэробных условиях, а второй поток используют для сбраживания спиртовыми дрожжами, после чего из обоих потоков выделяют дробину, грубый фильтрат сепарируют для выделения хлебопекарных и спиртовых дрожжей, а на смеси сепарацлон- ных оттоков и дробины культивируют этанолусваивающие дрожжеподобные грибы вида Candida krusei.

Изобретение относится к биотехнологии, в частности к способам комплексной переработки зерна на переИзобретение относится к биотехнологии, в частности, к способам комплексной переработки зерна на перепрофилируемых спиртовых заводах. Пель изобретения - более полное использование компонентов сырья и расширение технологических возможностей. Способ комплексной переработки зерна на спиртзаводах дает возможность я условиях работы предприятия без выработки спирта произносить наряду с белково-литзминпым кормовым пропрофилируемых спиртовых заводах. Целью изобретения является более полное использование компонентов сырья и расширение технологических возможностей. Способ заключается в том, что зерно очищают, измельчают, смешивают помол зерна с водой в соотношении 1:2,5-3,5, разваривают замес при 130-165°С в течение 2-50 мин, осахаривают разваренную массу, разделяют полученное сусло на два потока, первый из которых разбавляют до концентрации сухих веществ 4-6% и подают на выращивание хлебопекарных дрожжей в аэробных условиях, а второй поток используют для сбраживания спиртовыми дрожжами, после чего из обоих потоков выделяют дробину, грубый фильтрат сепарируют для выделения хлебопекарных и спиртовых дрожжей, а на смеси сепарационных оттоков и дробины культивируют этанол- усваиваюсдае дрожжеподобные грибы вида Candida krusei. 2 табл. дуктом (БВКП) жидкий диоксид углерода и хлебопекарные дрожжи. Анаэробное сбраживание сусла осуществляют с целью получения жидкого диоксида углерода, а также для утилизации спиртовых дрожжей, используемых в качестве хлебопекарных. Для этого зрелую бражку не подвергают перегонке, а после выделения дрожжей используют совместно с обездрожженной куль- туральной жидкостью первого потока для культивирования этанол ус ваивакицих дрожжеподобных грибов, ассимилирующих О с о N К О 0 Ј

Таблица 1

3 4 5 6 7

39,5 49,8 55,4 59,7 61,3

Таблица 2

1,50 2,05 2,50 3,02 3,48

21,4 29,2 35,6 38,3 40,1