Способ сбраживания сусла при производстве спирта Советский патент 1980 года по МПК C12C11/08 

Изобретение относится к спиртовой промышленности, в частности к способам непрерывного сбраживания при производст ве спирта. Известен способ сбраживания сусла при производстве спирта, предусматриваю щий непрерывный проток среды через батарею ферментеров, отбор культуральной жидкости, разделение ее на фракции: твердую - дрожжи и жидкую - обработку жидкой фракции антисептиком, например озоном, рециркуляцию биомассы на начальный процесс выращивания в головной ферментер, а жидкой фракции - в последу щий по ходу технологического процесса ферментер с притоком свежей среды в головной ферментер | . Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ сбраживания сусла при производстве спирта, предусматривающий ввёд& ние в осахаренное сусло засевных дрожжей. Перемещение бродящей среды в батарее последовательно соединенных ферментеров с притоком свежего питательного сусла и рециркуляцию бродящей среды 2 . Недостатком известного способа является невозможность поддержания повы- щенной концентрации дрожжевых клеток в 1 мл среды головного ферментера, что снижает производительность бродильного отделения. Кроме того, затягивается длительность .пребывания дрожжей в зрелой стационарной фазе физиологического развития, что снижает их удельную скорость роста. Цель изобретения - интенсификация процесса, увеличение размеров зоны с максимальной скоростью размножения дрожжей в экспоненциальной фазе физиологического развития и сокращение периода между регенерациями клеток. Эта цель достигается тем, что в предлагаемом способе процесс брожения проводят в две стадии, на первой из которых осуществляют в головных ферментерах размножение дрожжей, а на второй - в хвостовых биосинтез ими с.пирта, соответственно регулируя на каждой стадии скорость разбавления среды путем введения рециркулируюшей бродящей среды с концентрацией дрожжевых клеток, предпочтительно равной 120 130 млн/мл, из стационарной фазы физиологического развития Б экспоненциаль кую, увеличивая таким образом и уменьшая скорость разбавления соответственно на стадиях в 2-3 раза, при этом приток свежего сусла регулируют в зависимости от объема рециркулируемой массы, увеличивая поверхность контакта многократн возвращаемых в процесс дрожжей со све жим суслом. На чертеже изображена схема устройс ва, поясняющая предлагаемый способ. Устройство состоит из маточников 1 дрожжей, посевные дрожжи переводят в возбраживатель 2, а затем в головной ферментер 3 с одновременным включение притока сусла и заполнением всех ферме теров 4-8 последовательным перетоком. Сбраживание сусла проводят в две стадии. После заполнения ферментера 5 содержимое его насосом 9 возвращают по трубе 10 в головной ферментер 3 с одповременным притоком в него свежего сусла Таким образом, после заполнения суслом в ферментерах .3-5 (первая стадия брожения) создается рециркуляционный контур. Рециркулируемая бродящая среда из ферментера 5 содержит повыщенную концентрацию дрожжей 120130 млн/мл, находящихся в стационарно фазе физиологического развития Приток свежего сусла поддерживают предпочтительно равным объему рециркулируемой, среды. Объем редиркулируемой сбраживаемой среды составляет 10 м/час. Скорость разбавления до рециркуля- .ции составляет 0,10 ч при одноступенчатом осахаривании, при двухступенчатом осахаривании в ферментере 3 0,О4 ч- , В ферментере 4 - О,Об ч . В процессе брожения скорость разбав ления среды на каждой стадии регулирую путем введения рециркулиругощей бродящей среды с концентрацией дрожжевых клеток, равной 12О млн/мл, из стационарной фазы физиологического развития в экспоненциальную, т„е. из хвостовых ферментеров - в головные, а приток св жего сусла в головной ферментер 3 рег лируют в зависимости от объема рецирк лируемой массы, увеличивая таким обра зом поверхность контакта многократно возвращаемых в процессе дрожжей со свежим суслом, так, с включением рециркуляции общая скррость разбавления составляет 0,2 ч , соответственно в 4 она составляет ферментерах 3 и 0,08 и 0,12 ч ,И С включением дополнительного притока свежего сусла, равного объему рецирку- лируемой массы 10 , скорость разбавления увеличивается до 0,3 - 0,12 составляет в ферментере 3 а в ферментере 4 - 0,18 . Средняя численность дрожжевых клеток в голо&ном ферментере 3 составляет после рециркуляции 100 млн/мл. Скорость разбавления в хвостовых ферментерах соответственно уменьшается и составляет 0,15 ч-. Таким образом, благодаря рециркуляиии и притоку свежего сусла скорость разбавления среды увеличивается в 2-3 раза и дрожжи в ферментерах 3-5 поддерживаются непрерывно в экспоненциальной фазе физиологического развития с увеличенной поверхностью контакта многократно возвращаемых дрожжей со свежим суслом. в хвостовых ферментерах 6-8 (вторая стадия брожения) снижается скорость разбавления среды в 2-3 раза и идет синтез этилового спирта. Зрелую бражку насосом И отводят из процесса на дальнейшую переработку. Перемещение среды, связанное с профилактической стерилизацией, осуществляют насосами 9 и 12. Вьщеляющуюся в ферментерах 6-8 углекислоту отводят по трубопроводам 13 в спиртоловушку 14, где она освобождается от спирта и утилизируется по трубопроводу 15. Спирт отводят по трубе. 16. Пример 1. Посевные дрожжи из маточников 1 подают в возбраживатель 2, а затем в головной ферментер 3 с одновременным введением притока сусла и заполнением ферментеров 4, 5, 7 и 8 последовательным перетоком сбраживаемой среды. Процесс брожения ведут в две стадии. Первую стадию осуществляют в головных ферментерах 3-5, где производят размножение дрожжей, а вторую - в хвостовых ферментерах 6-8, где проводят биосинтез ими спирта. Содержание дрожжевык клеток в ферментере 3 составляет 80 млн/мл, в ферментере 4 - 12О млн/мл, в ферментере 5 - 130 млн/мл. Производительность бродильной батареи увеличивается в 2 раза и составляе 2ОО % . Пр и м е р 2. Способ осуществляют аналогично примеру 1, но объем рецирку лируемой сбраживаемой среды увеличивается до 90 м V час. Скорость разбавления составляет после рециркуляции 1ч , в том числе в ферментере 3 0,4 ч , в ферментере 4 - 0,6 ч . Скорость разбавления в хвостовых ферме терах снижается и составляет 0,5 ч . Предлагаемый способ позволяет интенсифицировать процесс, повысить скорость перемещения сбраживаекюй среды соответственно продолжительности ее пребывания в единице геометрического объема, увеличить поверхность контакта между взаимодействующими ферментами дрожжевых клеток с углеводами, белкам и другими составными частями сусла, Кроме того, при тех же габаритах бродильной батареи в 2-3 раза увели чиваются геометрические размеры зоны с максимальной скоростью размножения клеток в ее экспоненциальной фазе роста Формула изобретени Способ сбраживания сусла при производстве спирта, предусматривающий введение в осахаренное сусло засевных дрожжей, перемещение бродящей среды в батарее последовательно соединенных ферментеров с притоком свежего питательного сусла и рециркуляцией бродящей среды, отл ичающийся тем, что, с цепью интенсификации процесса, увеличения размеров зоны с максимальной скоростью размножения дрожжей в экспоненциальной фазе физиологического развития и сокращения периода времени между регенерациями клеток, процесс брожения проводят в две стадии, на первой из которых осуществляют в головных ферментерах размножение дрожжей, а на второй - в хвостовых биосинтез ими спирта, соответственно регулируя на каждой стадии скорость разбавления среды путем введения ре циркулирующей бродящей среды с концентрацией дрожжевых клеток, предпочтительно равной 12О- 13О млн/мл, из стационарной фазы физиологического развития в экспоненциальную, увеличивая таким образом и уменьщая скорость разбавления соответственно на стадиях в 2-3 раза, при этом приток свежего сусла регулируют в зависимости от объема рециркулируемой массы, увеличивая поверхность контакта многократно возвращаемых в процесс дрожжей со свежим суслом. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР МЬ 485142, кл. С 12 В 1/О8, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР № 207185, кл. С 12 В 1/08, 1966 (прототип).