Способ подготовки зернового сырья к сбраживанию

Авторы патента:

C12P7/06 - этанол (как химический продукт)

Владельцы патента RU 2509806:

Костина Ирина Васильевна (RU)

Изобретение относится к спиртовой промышленности. Способ предусматривает смешивание измельченного крахмалсодержащего сырья с водой в присутствии амилолитических ферментных препаратов, тепловую обработку замеса в аппаратах гидродинамической и ферментативной обработки, последующее нагревание в контактной головке до 108-110°С и разваривание в аппарате колонного типа. Затем разваренную массу охлаждают с последующим осахариванием осахаривающими ферментными препаратами в бродильных чанах в присутствии дрожжевой клетки, которая подавляет жизнедеятельность лактобактерий. Изобретение позволит повысить качество и выход спирта и снизить затраты на топливно-энергетические ресурсы. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

Изобретение относится к спиртовой промышленности и может быть использовано для подготовки зернового сырья к сбраживанию на стадии производства сусла при производстве этилового спирта.

Известен способ аналогичного назначения, предусматривающий, измельчение крахмалосодержащего сырья, смешивание его с водой в смесителе и выдерживание в присутствии амилолитических ферментных препаратов, подачу массы последовательно в два аппарата гидродинамической и ферментативной обработки крахмалосодержащего сырья, подачу массы на контактную головку, затем в аппарат колонного типа (RU 2278898 C1, 27.06.2006).

Недостатком данного способа является низкое качество получаемого сусла, низкий выход готовой продукции, большие энергетические затраты и себестоимость конечного продукта.

Техническим результатом заявленного изобретения является устранение указанных недостатков, повышение выхода этилового спирта и повышение его качества, снижение энергетических затрат на его производство и себестоимости конечного продукта.

Указанный технический результат достигается за счет того, что способ подготовки зернового сырья к сбраживанию предусматривает его измельчение, смешивание с водой и выдерживание при температуре 50-55°C в течение 1 часа с внесением бактериальной альфаамилазы из расчета 1,0 ед. АС на 1 г условного крахмала, затем полученную массу подают последовательно в два аппарата гидродинамической и ферментативной обработки, где ее выдерживают в течение 2 часов при температуре 65-70°C при постоянном перемешивании, полученную массу нагревают в контактной головке до температуры 108-110°C и разваривают в аппарате колонного типа, затем после осуществления паросепарации разваренную массу охлаждают в двух пластинчатых теплообменниках, в первом из которых температуру доводят до 60°С, а во втором - до 24-26°C, при этом в трубопровод перед вторым теплообменником вводят осахаривающий ферментный препарат глюкоамилазы из расчета 8 ед. ГлС на 1 г условного крахмала и кислую грибная протеазу из расчета 1,0-2,0 ед. ПС на 1 г белка.

Кроме того, дополнительно для гидролиза некрахмальных полисахаридов и снижения вязкости замеса в массу вводят ферментный препарат гемицеллюлазы из расчета 0,05 ед. βГкС на 1 г условного крахмала при переработке сырья богатого гумивеществами.

Технологическая схема приведена на чертеже.

Способ осуществляется следующим образом.

Изобретение относится к спиртовой промышленности, а именно к комбинированному способу подготовки зернового сырья к сбраживанию. Способ предусматривает измельчение крахмалсодержащего сырья на дробилках (1), смешивание его с водой в присутствии амилолитических ферментных препаратов в смесителе (2), тепловую обработку замеса в аппаратах гидродинамической и ферментативной обработки крахмалсодержащего сырья (3), разваривание подготовленной массы под давлением в колоннах (6), подачу посредством регулирующего клапана (7), в паросепаратор (8), охлаждение массы в теплообменниках (9, 10), осахаривание массы осахаривающими ферментными препаратами в присутствии дрожжевой клетки одновременно со сбраживанием в бродильном чане (11). Изобретение позволит снизить затраты на топливно-энергетические ресурсы, повысить качество и выход спирта.

Исходное крахмалосодержащее зерновое сырье (пшеница) подвергают измельчению на молотковой дробилке 1, пропускают через сито с различным диаметром отверстий проход через сито с диаметром отверстий (1 мм - 95-96%, остаток частиц на сите 1,5 мм - 3,5-4,0%, остаток частиц на сите 2,0 мм - 0,2-0,5%, остаток на сите 2,5 мм - отсутствует), смешивают с водой в соотношении 1:2,8 - 1:3,0 в смесителе 2 и выдерживают при температуре 50-55°C в течение 1 часа с внесением бактериальной альфаамилазы из расчета 1,0 ед. АС на 1 г условного крахмала для разжижения и декстринизации крахмала.

При переработке сырья богатого гумивеществами для гидролиза некрахмальных полисахаридов и снижения вязкости замеса в массу дополнительно вводят ферментный препарат гемицеллюлазы из расчета 0,05 ед. βГкС на 1 г условного крахмала.

Затем масса подается последовательно в два аппарата 3 гидродинамической и ферментативной обработки крахмалсодержащего сырья (АГДФО), где выдерживается в течение 2 часов при температуре 65-70°C при постоянном перемешивании. Температура поддерживается за счет закрытого обогрева аппаратов вторичным паром, выходящим из паросепаратора-выдерживателя (пар подается в рубашку или змеевик).

Из последнего аппарата АГДФО подготовленная масса насосом 4 подается на контактную головку 5, где нагревается острым паром до температуры 108-110°C, при этой температуре масса проходит аппарат 6 колонного типа и через регулирующий клапан 7 выдувается в паросепаратор 8.

Из паросепаратора разваренная масса подается в первый пластинчатый теплообменник 9, где охлаждается до температуры 60°C, далее во второй пластинчатый теплообменник 10, где она охлаждается до температуры складки 24-26°C.

В трубопровод перед вторым теплообменником подается осахаривающий ферментный препарат глюкоамилазы из расчета 8 ед. ГлС на 1 г условного крахмала.

Для протеогидролиза белков до пептидов и аминокислот, ассимилируемых дрожжами вносится кислая грибная протеаза из расчета 1,0-2,0 ед. ПС на 1 г белка. Процесс осахаривания крахмала ведется в бродильных чанах 11 в присутствии дрожжевой клетки, которая подавляет жизнедеятельность лактобактерий.

Ниже приведены Таблицы 1 и 2 сравнительных показателей по способу, выбранному в качестве наиболее близкого аналога, и по заявленному способу.

Таблица 1
Показатели	По наиболее близкому способу	По заявленному способу
Длительность обработки, в часах	4	3
Кислотность замеса, в⁰	0,2-0,3	0,3-0,5
Температура стерилизации, в⁰	120-125	108-110
Видимая доброкачественность сусла, %	80	89 и
Длительность брожения, в часах	60-66	48-55
Содержание несброженных углеводов в бражках, г/100 мл	0,55	0,35
Содержание нерастворенного крахмала в бражках, об.%	0,005	0,003
Нарастание кислотности при брожении, в^o	0,2	0,1
Выход спирта, в дал из 1 т крахмала	66,4	66,8

Таблица №2
Летучие примеси бражки, мг/дм³ безводного спирта	По наиболее близкому способу	По заявленному способу
Ацетальдегид	852,47	257,56
Этилацетат	130,63	110,63
Метанол (об.%)	0,077	0,052
1-Пропанол	897,05	388,07
2-Пропанол	4,17	1,5
Изобутанол	1600,62	1487,89
1-Бутанол	9,13	6,61
Изоамилол	5403,62	3369,58
Общее количество примесей	8897,77	5621,89

Изобретение позволит повысить выход и качество конечного продукта, ускорить процесс подготовки зернового сырья к сбраживании, снизить материалоемкость схемы механико-ферментативной обработки крахмалсодержащего сырья, снизить затраты на термостабильную альфаамилазу, в связи с заменой ее на бактериальную альфаамилазу, снизить топливно-энергетические затраты, за счет использования вторичного пара на подогрев массы в аппаратах гидро-динамической и ферментативной обработки крахмалсодержащего сырья, исключить из схемы осахариватель, как источник инфекции, снизить потери Сахаров при разваривании за счет снижения температуры разваривания, улучшить физико-химические и органолептические показатели спирта, увеличить производительность завода, за счет уменьшения времени простоев на дезинфекцию оборудования.

1. Способ подготовки зернового сырья к сбраживанию, предусматривающий его измельчение, смешивание с водой и выдерживание при температуре 50-55°С в течение 1 ч с внесением бактериальной альфаамилазы из расчета 1,0 ед. АС на 1 г условного крахмала, затем полученную массу подают последовательно в два аппарата гидродинамической и ферментативной обработки, где ее выдерживают в течение 2 ч при температуре 65-70°С при постоянном перемешивании, полученную массу нагревают в контактной головке до температуры 108-110°С и разваривают в аппарате колонного типа, затем после осуществления паросепарации разваренную массу охлаждают в двух пластинчатых теплообменниках, в первом из которых температуру доводят до 60°С, а во втором - до 24-26°С, при этом в трубопровод перед вторым теплообменником вводят осахаривающий ферментный препарат глюкоамилазы из расчета 8 ед. ГлС на 1 г условного крахмала и кислую грибную протеазу из расчета 1,0-2,0 ед. ПС на 1 г белка, причем осахаривание крахмала осуществляют в бродильных чанах в присутствии дрожжевой клетки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно для гидролиза некрахмальных полисахаридов и снижения вязкости замеса в массу вводят ферментный препарат гемицеллюлазы из расчета 0,05 ед. вГкС на 1 г условного крахмала при переработке сырья, богатого гумивеществами.

Похожие патенты:

Способ получения спирта // 2506312

Изобретение относится к производству спирта. Способ предусматривает смешивание измельченного до размера частиц не более 300 нм зернового сырья с водой в соотношении 1:2-2,2.

Солнечная установка для выработки спирта и сопутствующих материалов // 2505520

Изобретение относится к установке для выработки спирта и сопутствующих материалов, содержащей источник тепловой энергии, подключенный к бродильному чану с подготовленной биомассой, к брагоперегонному агрегату с ректификационной колонной, соединенным циркуляционным насосом.

Способ производства этилового спирта и устройство для его осуществления // 2502804

Изобретение относится к производству этилового спирта. Способ предусматривает воздействие на сброженную массу, находящуюся в герметично закрытой емкости, переменного вращающегося магнитного поля, напряженность которого в зоне обработки составляет 1×104А/м-1×106 А/м при его частоте 40-70 Гц.

Периодический способ производства спирта и кожухотрубный струйно-инжекционный аппарат, используемый при осуществлении способа // 2499050

Изобретение относится к спиртовой промышленности. Способ предусматривает осуществление операций смешивания, нагрева, гидродинамической и ферментативной обработки сырья, осахаривания и сбраживания сусла в одном устройстве.

Способ получения этанола 95% из пищевого сырья, установка для получения этанола 95% и колонна окончательной очистки этанола // 2496879

Группа изобретений относится к получению этанола. Согласно способу вторичные потоки спиртосодержащих жидкостей подвергают разгонке и ректификации в дополнительной ректификационной колонне, окончательную очистку этанола с обеих ректификационных колонн осуществляют с использованием режима гидроселекции в колонне окончательной очистки.

Способ получения этанола // 2495936

Изобретение относится к получению технического спирта. Способ предусматривает разбавление мелассы до содержания углеводов 20 г/100 см3 геотермальной водой фенольного класса с общей минерализацией 2.1 г/л.

Питательная добавка для среды спиртового брожения // 2495926

Изобретение относится к применению питательной добавки, используемой на стадии одновременного осахаривания-ферментации при производстве этанола из крахмалистого сырья.

Клетка-хозяин trichoderma reesei для получения целлюлолитической белковой композиции, целлюлолитическая белковая композиция, способы ее получения и применения // 2494146

Изобретение относится к области биотехнологии, а именно к клетке-хозяину Trichoderma reesei для получения целлюлолитической белковой композиции, целлюлолитической белковой композиции, способам получения и применения композиции.

Штамм дрожжей saccharomyces cerevisiae, используемый для получения спирта // 2492229

Изобретение относится к биотехнологии. .

Способ ферментации низкомолекулярного сахара в этанол // 2490326

Разжиженная биомасса, способ ее получения, ее применение и способ ее сбраживания // 2521514

Изобретение относится к биотехнологии. Предложен способ получения разжиженной биомассы, предусматривающий получение материала биомассы из сахарной свеклы и/или сахарного тростника, разжижение упомянутой биомассы ферментной смесью. Указанную ферментную смесь используют в количестве по меньшей мере 0,025% от биомассы. Ферментная смесь включает целлобиогидролазу, бета-глюкозидазу и полигалактуроназу и дополнительно один или несколько ферментнов с гемицеллюлазной активностью, выбранных из арабиназы, ксиланазы, пектинметилэстеразы, рамногалактуроназы и 1,3-/1,6-бета-D-глюканазы. Полученный в результате продукт содержит остаточного нерастворимого сухого вещества менее 2 масс.%. Разжиженная биомасса является стабильной при хранении и может быть использована для получения продуктов в результате сбраживания, таких как этанол, бутанол, ацетон, 1,3-пропандиол, пропанол, уксусная кислота, молочная кислота и пропионовая кислота. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 7 ил., 3 пр.

Способ производства этилового спирта из зернового сырья // 2525131

Изобретение относится к спиртовой промышленности. Изобретение представляет собой способ получения этилового спирта, включающий отделение фракции зародыша от фракции эндосперма, измельчение фракции эндосперма, смешивание ее с водой, внесение амилолитических термостабильных ферментных препаратов разжижающего действия в количестве 0,15-0,2 ед. АС/г условного крахмала и ферментных препаратов протеолитического действия в количестве 0,15-0,2 ед. ПС/г условного крахмала сырья, трехступенчатую водно-тепловую ферментативную обработку, охлаждение до 56-58°С, осахаривание с получением осахаренного сусла, охлаждение, сбраживание и перегонку бражки с получением этилового спирта, при этом в качестве зернового сырья используют кукурузу, а перед стадией отделения фракции зародыша от фракции эндосперма проводят биотехнологическую обработку кукурузы путем ее увлажнения раствором ферментных препаратов цитолитического действия и отволаживания при 50-55°С в течение 2,5-3 часов. Изобретение позволяет увеличить выход спирта при его высоких качественных характеристиках. 3 табл., 3 пр.

Способ дезагрегирования и декристаллизации целлюлозного материала и продукт, полученный указанным способом // 2525140

Изобретения относятся к технологии обработки целлюлозы. Предложена группа изобретений: способ дезагрегирования и декристаллизации целлюлозного материала, продукт, полученный этим способом, набор для осуществления указанного способа, а также способ получения биотоплива. Способ дезагрегирования и декристаллизации включает обработку целлюлозного материала щелочью с концентрацией более чем 1М в системе сорастворителей на основе воды и второго водорастворимого растворителя в соотношении 25:75. Водорастворимый растворитель является органическим полярным растворителем, в частности первичным, вторичным или третичным спиртом или полиолом. Осуществляют отмывку дезагрегированной и декристаллизованной целлюлозы сорастворителем с получением целевого продукта. Набор для осуществления вышеуказанного включает щёлочь в системе сорастворителей спирт/вода и инструкции для дезагрегирования и декристаллизации целлюлозы. Способ получения биотоплива включает ферментативный гидролиз целлюлозного материала целлюлазами в течение времени, соответствующего первой фазе двухфазного ферментативного гидролиза. После этого проводят обработку остаточной целлюлозы, отмывку дезагрегированной и декристаллизованной целлюлозы сорастворителем для удаления щёлочи. Затем осуществляют гидролиз дезагрегированной и декристаллизованной целлюлозы до глюкозы и целло-олигодекстринов. Предложенная группа изобретений обеспечивает улучшенную доступность целлюлозы для ферментативных модификаций. 4 н. и 6 з.п. ф-лы, 7 ил., 5 табл., 4 пр.

Способ получения этанола в процессе ферментации // 2529371

Изобретение касается получения этанола из необработанного углеводсодержащего субстрата. Согласно способу этанол отделяют в процессе ферментации с помощью газа-носителя, затем этанол адсорбируют из газовой фазы адсорбентом. На следующей стадии осуществляют десорбцию этанола с последующим его концентрированием. Изобретение позволяет получить этанол высокой степени чистоты. 13 з.п. ф-лы, 8 ил., 3 пр.

Способ переработки лигноцеллюлозного сырья // 2532107

Способ переработки лигноцеллюлозного сырья предусматривает смешивание лигноцеллюлозного сырья с ионной жидкостью - солью замещенного имидазолия, выдерживание под вакуумом при температуре 80-100оС и перемешивании, охлаждение, добавление к смеси этанола, перемешивание. Образовавшуюся в результате массу подвергают фильтрованию с получением первого фильтрата и первого осадка, включающего целлюлозу и гемицеллюлозы. Из первого фильтрата отгоняют этанол с последующей рециркуляцией образовавшейся после отгонки спирта жидкости на смешение с новой порцией сырья. Первый осадок, включающий целлюлозу и гемицеллюлозы, помещают в буферный раствор. Добавляют к полученной массе смесь целлюлолитических ферментов, а также культуру дрожжей. Выдерживают полученный продукт при 30-40оС, подвергают фильтрованию с получением второго фильтрата и второго осадка. Ко второму осадку добавляют водный раствор серной кислоты концентрацией 10-15% масс. и хлорид натрия из расчета 200-300 г/л раствора серной кислоты и подвергают экстракционной перегонке с выделением смеси фурфурола и гидроксиметилфурфурола. Из второго фильтрата отгоняют этанол. Изобретение обеспечивает сокращение времени процесса и количества отходов. 4 пр.

Способ производства этилового спирта из зернового сырья // 2534317

Изобретение относится к спиртовой промышленности. Способ предусматривает шелушение зерна, смешивание фракции, содержащей эндосперм, с водой, внесение 0,1-0,5% к объему воды 5%-ного раствора янтарной кислоты и диспергирование смеси с получением замеса. Затем замес обрабатывают и вносят в него ферментные препараты осахаривающего действия. Осахаренное сусло охлаждают, сбраживают и полученную бражку перегоняют с получением этилового спирта. Изобретение позволяет полностью отказаться от применения ферментных препаратов разжижающего действия, а также увеличить выход спирта при его высоких качественных характеристиках. 3 пр., 2 табл.

Система аккумулирования возобновляемой энергии // 2534590

Изобретение относится к получению спирта. Система аккумулирования возобновляемой энергии представляет собой блок источников возобновляемой энергии, подключенный к технологической схеме получения спирта. Блок источников возобновляемой энергии обеспечивает тепловую и электрическую энергию для поддержания процессов в схеме получения спирта. Изобретение позволяет обеспечить получение этанола из биомассы, используя сочетания источников возобновляемой энергии, что дает возможность получать спирт на удаленных территориях, располагающих необходимым сырьем. 1 ил.

Штамм бактерии geobacillus stearothermophilus - продуцент биоэтанола // 2534880

Изобретение относится к микробиологии и биотехнологии. Предложен штамм бактерий Geobacillus stearothermophilus ВКПМ В-11691 - продуцент биоэтанола. Выход биоэтанола составляет более 20 г/л. Изобретение позволяет расширить ассортимент штаммов-продуцентов биоэтанола. 2 пр.

Способ и система для получения продуктов, включающих спирты и/или кислоты, при микробиологической ферментации // 2539027

Изобретения относятся к области биотехнологии, а именно к способу и системе для получения одного или более продуктов, включающих спирты и/или кислоты, с помощью микробиологической ферментации. Принимают из производственного процесса прерывистый или непостоянный поток(и) дымового или отходящего газа, содержащего СО, в резервуар-хранилище. Направляют по существу непрерывный поток(и) газа из резервуара-хранилища в биореактор, в котором имеется культура одной или более карбоксидотрофной бактерии в жидкой питательной среде. Ферментируют эту культуру с получением одного или более продуктов, включающих спирты и/или кислоты. Система для получения одного или более продуктов, включающих спирты и/или кислоты, содержит впуск для приема прерывистого или непостоянного потока(ов) дымового или отходящего газа, содержащего CO, резервуар-хранилище для приема указанного потока газа, выполненный с возможностью направления указанного потока газа в по существу непрерывном режиме в биореактор. Причем система выполнена с возможностью направления по меньшей мере порции этого газа в биореактор. Изобретения позволяют использовать непостоянные по своей природе потоки газообразного субстрата и обеспечивают достижение непрерывности потока такого субстрата при его подаче в биореактор. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 17 ил., 5 табл., 2 пр.

Способ получения ректификованного спирта // 2539743

Способ предусматривает перегонку бражки в бражной колонне, эпюрацию бражного дистиллята с использованием гидроселекции в эпюрационной колонне, имеющей два дефлегматора, ректификацию эпюрата, очистку ректификованного спирта от метанола и головных примесей в колонне окончательной очистки и колонне концентрирования метанола и головных примесей. Дополнительную очистку спирта от этих примесей проводят в колонне предварительной очистки, которую питают и обогревают водно-спиртовым паром из бражной секции дефлегматора бражной колонны и питают конденсатом пара из конденсатора сепаратора диоксида углерода. В первом дефлегматоре эпюрационной колонны частично конденсируют водно-спиртовый пар с верхней тарелки нижней зоны ее концентрационной части. В первой секции второго дефлегматора эпюрационной колонны проводят частичную конденсацию пара из шлемовой трубы этой колонны, образующуюся флегму возвращают на верхнюю тарелку этой колонны. Обогащенный этиловым спиртом и примесями несконденсированный пар разбавляют очищенным водяным паром и подают во вторую секцию второго дефлегматора, где дополнительно концентрируют головные и промежуточные примеси и выводят из системы брагоректификации. Изобретение позволяет повысить органолептические свойства ректификованного спирта и увеличивать его выход. 1 табл., 1 ил.