Способ производства уксусной кислоты Советский патент 1992 года по МПК C12J1/04 

(Л

с

Использование: в пищевой промышленности, в частности, при производстве пищевого уксуса. Сущность изобретения: окисление этилового спирта уксуснокислыми бактериями при последовательном перемещении сбраживаемой среды в батарее ферментаторов и аэрации ее, отбор на конечной стадии процесса окисления среды, содержащей уксуснокислые бактерии, насыщение ее воздухом, рециркуляции ее на начальную стадию процесса, отбор куль- туральной жидкости, определение содержания этанола, уксусной кислоты и других компонентов примесей на начальной и конечной стадиях окисления и поддержание их содержания на заданном уровне путем изменения времени пребывания реакционной смеси в окислительной батарее. 1 ил.

Изобретение относится к пищевой промышленности, а более конкретно к микробиологическому непрерывному получению спиртового уксуса.

Известен способ производства уксусной кислоты непрерывным методом в батарее ферментаторов,

Наиболее близким к предлагаемому является способ производства уксусной кислоты, предусматривающий окисление этилового спирта уксуснокислыми бактериями при последовательном перемещении сбраживаемой среды в батарее ферментаторов с измерением рН потока жидкости на выходе из батареи и поддержание кислотности циркулирующего сусла в последней ступени на заданном уровне путем изменения притока сусла в зависимости от измеренной величины рН потока жидкости.

В связи с тем, что сырой биохимический уксус представляет собой многокомпонентную смесь, в составе которой обнаружены

кроме уксусной кислоты пропионовая, масляная, щавелевая, янтарная, муравьиная большое количество аминокислот, а также растворенные фосфаты., образующие бу- . ферные растворы, поддержание кислотности сусла путем изменения притока его в зависимости от измеренной величины рН потока жидкости не является точным. За счет этого происходит нерациональное использование сырья и, соответственно, снижение выхода уксусной кислоты.

Цель изобретения - повышение выхода уксусной кислоты за счет рационального использования сырья и возможности анализа ее пищевых качеств.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу производства уксусной кислоты, предусматривающему окисление этилового спирта уксуснокислыми бактериями при последовательном перемещении сбраживаемой среды в батарее ферментаторов и аэрации ее, отбор на конечной стаVI

ho 4

ON 00

Ю

дии процесса окисления среды, содержащей уксуснокислые бактерии, насыщение ее воздухом, рециркуляцию ее на начальную стадию процесса и отбор культурэль- ной жидкости, дополнительно определяют содержание этанола, уксусной кислоты и других компонентов примесей на начальной и конечной стадиях окисления и поддерживают их содержание на заданном уровне путем изменения времени пребывания ре- акционной смеси в окислительной батарее.

На чертеже изображена схема технологического процесса, реализующая данный способ производства уксусной кислоты на примере из четырех окислителей.

Установка состоит из окислителей 1, в которых на древесно-стружечном наполнителе иммобилизована культура уксуснокислых бактерий. Трубопровод 2 служит для подачи приготовляемого свежего сусла в го- ловной окислитель батареи. Насосы 3 выводят сусло из сборников и подают в делители 4 потока, разделяющие поступающее в них сусло на два потока в правой и последней ступенях батареи и на три потока в проме- жуточных ступенях. На первой ступени из делителя 4 потока сусло поступает по трубопроводу 5 в следующий окислитель, а по трубопроводу 6 на циркуляцию. В промежуточных ступенях из делителя 4 потока сусло по трубопроводам 5 поступает в следующий окислитель, по трубопроводам б на циркуляцию, а по трубопроводам 8 на рециркуляцию в головной окислитель. В последней ступени делителя потока 4 сусло по трубоп- роводу 6 поступает на циркуляцию, а по трубопроводу 9 выводится из батареи в приемник 10 сырого уксуса. Трубопровод 11 служит для принудительной аэрации окислителей через воздухозаборники 12. По тру- бопроводу 13 отработанный воздух поступает в ловушку 14 для улавливания паров спирта и уксусной кислоты. Датчики 17 и 18 содержания компонентов в сусле и сыром уксусе установлены соответственно на трубопроводах 2 и 9, выходы которых, соединены с регуляторами 15 и 16 через вычислительное устройство 7.

Способ осуществляется следующим образом.

В головной окислитель 1 по трубопроводу 2, на котором смонтирован датчик состава сусла, поступает питательная среда. Окисление этилового спирта в уксусную кислоту осуществляют в батарее из четырех окислителей, заполненных буковой стружкой с иммобилизованной культурой уксуснокислых бактерий. В процессе окисления насосами 3 сусло выводят из каждого окислителя на делители потока 4, которые делят

поток на две или три части в зависимости от ступени системы. Одну из частей потока, выведенного из головного окислителя 1, по трубопроводу 5 направляют в качестве основного притока во второй окислитель, а другую часть по трубопроводу 6 в поток свежей питательной среды на первую ступень. Культуральная жидкость, выходящая из последующих окислителей, кроме последнего, разделяется на три потока, один по трубопроводу 6 направляется на циркуляцию, другой по трубопроводу 5 вводят в виде основного притока каждого последующего окислителя, а третий направляют по трубопроводу 8 на рециркуляцию в головной окислитель. Из рециркуляционного потока среды, выводимой из последнего окислителя, непрерывно отбирают по трубопроводу 9 окисленную культуральную жидкость, содержащую 9-10% уксусной кислоты, в приемник 10 сырого уксуса. На трубопроводе 9 установлен датчик состава сырого уксуса.

Аэрацию осуществляют принудительно через воздухозаборники путем подачи воздуха по трубопроводу 11. Выходящий из окислителей воздух, содержащий пары этилового спирта и уксусной кислоты, по трубопроводу 13 направляют в спиртоловушку 14. Конденсат паров из спиртоловушки 14 по трубопроводу 8 направляют в первый окислитель.

Сигналы сдатчиков 17 и 18 поступают в вычислительное устройство 7, которое сравнивает их с заранее заданными. В случае разбаланса заданного и измеренного сигналов вычислительное устройство 7 выдает сигнал на исполнительные механизмы 15 и 16, которые, перекрывая вход сусла в батарею и выход сырого уксуса из нее, увеличивают время пребывания реакционной смеси в окислительной батарее.

Оперируя величинами сигналов датчиков, вычислительное устройство 20 рассчитывает коэффициент экономической эффективности использования сырья X

11 к i

„ )

где AG -выход уксусной кислоты;

AG - количество использованного этаН0ла лг Хгл/

с учетом того, что величины ДСэ и ДСэ

выражаются через концентрации соотношениями /

AG(C2-Ci)VBN

AG(C3-C4)VH,,(2)

где Ci и С2 - концентрации уксусной кислоты в сыром уксусе и сусле, поступающем в батарею;

Сз и С4 - концентрация этилового спирта в сусле и сыром уч-усе соответственно;

VH - скорость потока поступления сусла;

VB - скорость потока выходящего сырого уксуса.

При установившемся режиме соотношение (1) с учетом (2) запишется:

у- (С2 Ci ) 100/

Х (Сз-С/) ° tdj

Пример. Пусть.в начальный момент времени все параметры технологического процесса находятсяв установившемся режиме. Предположим, что под действием внешних возмущений производительность несколько уменьшилась. Это приведет к увеличению этанола в сусле. Датчик содержания этилового спирта и уксусной кислоты обнаружит увеличение содержания этанола и уменьшение содержания уксусной кисдо- ты в сыром уксусе. После чего вычислительное устройство сравнит сигналы с заданными, вычислит по формуле (3) коэффициент экономической эффективности использования сырья, сравнит его с заданным и через исполнительные механизмы клапанов уменьшит подачу как свежего.сусла в батарею, так и сырого уксуса из батареи, что равносильно увеличению времени пребывания реакционной смеси в окислительной батарее до момента соответствия содержания этанола и уксусной кислоты, заданного заранее.

В случае увеличения производительности батареи под действием внешних условий содержание кислоты в сыром уксусе, отводимом из батареи, увеличится, а этанола уменьшится. Датчики содержания обнаружат это увеличение, после чего вычислительное устройство сравнит полученный сигнал с заданным, рассчитает коэффициент экономической эффективности использования сырья, сравнит с заданным и в случае разбаланса через исполнительные механизмы клапанов увеличит как подачу свежего сусла в батарею, так и сырого уксуса из батареи,

Таким образом, способ производства уксусной кислоты позволяет постоянно поддерживать концентрацию уксусной кислоты и коэффициент использования сырья на заданном уровне и, кроме ключевых компонентов пищевого уксуса, иметь данные о микропримесях.

Использование изобретения позволит экономно расходовать сырье для производства уксусной кислоты, повысить выпуск уксусной кислоты, контролировать качество уксуса. По сравнению с известным способом выпуск уксуса увеличивается на 10% за счет более качественного использования сырья.

Формула изобретения

Способ производства уксусной кислоты, предусматривающий окисление этилового спирта уксуснокислыми бактериями при последовательном перемещении сбраживаемой среды в батарее ферментаторов

и ее аэрации, отбор на конечной стадии процесса окисления среды, содержащей уксуснокислые бактерии, насыщение ее воздухом, рециркуляцию ее на начальную стадию, отбор культуральной жидкости и изменение притока сусла, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода уксусной кислоты за счет рационального использования сырья и возможности анализа пищевых качеств уксуса, измеряют содержание компонентов в сусле и уксусе, определяют коэффи- циент экономической эффективности использования сырья, сравнивают с заданным и изменяют отбор на конечной стадии процесса окисления среды, причем изменение отбора на конечной стадии процесса окисления среды и изменение притока сусла осуществляют в зависимости от результата сравнения, регулируя тем самым время пребывания реакционной смеси в окислительной батарее. .

4Ehi

/J

в