CS249934B1 - Sposob výroby liehu zo zmesi škrobnatých surovin a me - Google Patents

Description

Vynález sa týká sposobu výroby llehu zo zmesi prvotných alebo druhotných škrobnatých surovin a koncentrované] melasy. Koncentrovaná melasa přidává sa do všetkých alebo do váčšiny zápariek upareného diela vrátane záparky určenej na zákvas už před scukorňovaním škrobu sladovým mliekom, alebo enzymatickými prostriedkami.

Skrobnaté suroviny, zemiaky, obilniny, kukurica, zadné škroby a skrobnaté odpady vznikajúce pri výrobě škrobov z róznych druhov surovin spracovávajú sa v súčasnosti vo velkokapacitných liehovaroch, v malokapacitných liehovaroch polnohospodárskeho typu a v liehovaroch škrobárensko-liehovarckých kombinátov zásadné dvojakým technologickým postupom. Tepelnou úpravou celých, strúhaných alebo šrotovaných surovin pařením pod tlakom periodickým spósobom v Henzeových parákoch, alebo v kontinuálně pracujúcich zariadeniach rozličného typu pri vyšších alebo nižších tlakoch v závislosti na druhu suroviny, jemnosti šrotovania obilnin a kukuřice i v závislosti na zdravotnom stave surovin.

Jemne mleté zdravé obilniny, najma raž alebo pšenicu možno spracovávať aj beztlakovým sposobom pri teplotách pod 100 °C postupom známým z odbornej litératúry pod róznymi názvami, ako sú například „studené scukorňovanie“, „infúzny sposob“, „metoda povarná“a podobné.

Tepelne upravené skrobnaté suroviny scukorňujú sa sladovým mliekom připraveným zo zeleného jačmenného sladu, zo zmesi zelených sladov připravených zo sladovnického jačmeňa, prosa alebo z ovsa suchým, diastatickým sladom, alebo enzymatickými prostriedkami známými technologickými postupmi.

Scukornené sladké zápary sa ochladia na zákvasnú teplotu a v malokapacitných liehovaroch a liehovarčekoch sa zakvasia lisovanými pekárenskými kvasnícaml. Vo vačších liehovaroch polnohospodárskeho typu a vo velkokapacitných liehovaroch je nevyhnutné zakvasovať scukornatené zápary špeciálnymi liehovarskými kvasnicami, ktoré umožňujú zefektivnit výrobu liehu tvorbou vyššieho obsahu etanolu v zrelých záparách. Špeciálne liehovarské kvasnice kultivujú si liehovary priamo v závode podta známých technologických postupov.

Obvyklé trojdňové kvasenie uskutočňuje sa periodicky, taktiež periodicky s nútenou cirkuláciou kvasiacich zápar kvoli zintenzívneniu kvasného procesu. V dobře vystrojených velkokapacitných liehovaroch kvasia zápary vysokoefektívnym kontinuálnym spósobom. Všetky sposoby sú podrobné popísané v odbornej a patentovej literatúre.

Vykvasené zrelé zápary spracovávajú sa dalej na kontinuálnych destilačných alebo destilačno-rafinačných aparátoch. V prvom případe získá sa surový lieh, ktorý sa z malokapacitných liehovarov sústreďuje do centrálnych rafinérií, kde z něho vyrábajú rafinovaný lieh. V druhom případe sa vyrába hotový produkt — rafinovaný lieh priamo z vykvasených zrelých zápar.

Liehovitosť zrelých zápar ovplyvňuje rozhodujúcim sposobom úroveň technologicko-ekonomických parametrov výroby liehu, najma využitie kapacitných možností hlavných článkov strojno-technologického zariadenia a mernú spotřebu energií na m³ a, najma tepelnej energie. Liehovary s primeranou technickou úrovňou pripravujú preto uparené diela a sladké zápary s takou koncentráciou škrobu, respektive skvasitel'ných látok, aby bol obsah etanolu v zrelých záparách minimálně 8,0 až 8,5 vol. °/o. Výroba liehu zo zrelých zápar s nižšou koncentráciou etanolu je spojená so zvýšenými výrobnými nákladmi. Zvlášť citefné je zvýšenie nákladov na tepelnú energiu.

Z výroby odpadajú horúce výpalky s vysokým kalorickým obsahom, s bohatým obsahom cenných vitamínov i výživných látok. Odoberajú ich okolité poínohospodárske závody na priame skrmovanie. V niektorých velkokapacitných liehovaroch výpalky zahusťujú, připadne aj sušia na hodnotné krmivá. Riedke výpalky používajú sa aj ako substrát na kultiváciu kvasinkových mikroorganizmov, ktoré sa spracovávajú na sušené bielkovlnové krmivá.

Výroba liehu zo škrobnatých surovin, obdobné aj výroba liehu zo škrobnatých surovin v kombinácii s melasou je prakticky bezodpadovou technológiou. Pri týchto výrobách odpadajú iba málo zatažené lutrové vody, nečistoty pri spracovávaní zemiakov, vo zvýšenej miere pri spracovávaní alterovaných zemiakov.

Vo všetkých prípadoch je možné kombinovat skrobnaté suroviny s melasou. Podfa známých postupov přidává sa zriedená melasa pri spoločnom spracovávaní škrobnatých surovin a melasy do kvasných kadí v stádiu hlavného kvasenia, v druhej fáze kvasenia, alebo v závěrečných fázach hlavného kvasenia. Teda vždy až po scukornatení upareného diela zo škrobnatých surovin. Známe sú aj sposoby odděleného spracovávania melasy a škrobnatých surovin s nasledujúcou spoločnou destiláciou zmiešaných zrelých zápar z oboch druhov surovin, aby sa takto získali kvalitně zmiešané výpalky pre krmné účely.

Nevýhodou známých postupov je skutočnosť, že sladké zápary často obsahujú nedostatečné množstvo skvasitefných cukrov a dextrínov. Je tomu tak najma pri spracovávaní nízkoškrobnatých zemiakov, podřadných a chybných druhov obilnin a kukuřice s nízkým obsahom škrobu. Zrelé zápary připravené z takýchto surovin obsahujú iba 5 až 6 vol. % etanolu. Tepelná úprava takýchto surovin a destilácia nízkoalkoholických zrelých zápar si vyžaduje vysokú mernú spotřebu energií, ktorá značné překračuje hodnotu blízku 20GJ/m³ a, čo je běžná měrná spotřeba energií v podmienkach malokapacitných liehovarov polnohospodárskeho typu. Ani spoločné spracovanie škrobnatých surovin a zriedenej melasy pódia známých postupov tieto nedostatky podstatnejšie nezlepší.

Zvlášť výrazné prejavujú sa tieto nedostatky pri spracovávaní na lieh žádných škrobov, ktoré odpadajú vo formě škrobového mlieka z II. triedneho pšeničného škrobu pri výrobě pšeničného škrobu a škrobového mlieka z takzvaného kalového škrobu, ktoré odpadá pri výrobě zemiakového škrobu. Siacharizácia sladkých zápar z týchto druhotných škrobárenských surovin pohybuje sa na úrovni 6 až 9 °/o S, llehovitosť zrelých zápar činí potom 2,5 až 3,5 vol. % etanolu. Měrná spotřeba energií je příliš vysoká a činí 40 až 50 GJ/m³. Prídavkom šrotovaných obilnin, připadne šrotovanej kukuřice sa tieto nedostatky zmiernia, technicko-ekonomické parametre zaostávajú však aj v tomto případe za parametrami dosahovanými v zemiakovo-obilných liehovaroch spracovávajúcich kvalitně a zdravé suroviny.

Sprievodnými javmi sú ďalšie nedostatky. Zápary z mlieka odpadových škrobov obsahujú minimálně množstvo solí, majú preto slabú pufračnú kapacitu. Už pri celkom nepatrnom stúpnutí kyslosti klesajú hodnoty pH zápar pod kritickú hranicu 4,2 až 4,3, amylázy sa oslabujú, pri nižších hodnotách pH úplné inaktivizujú. Namiesto dokvasovania prepuknú infekcie, dextríny sa nepremenia na skvasitelné cukry, prekvasy zrelých zápar zostávajú vysoké a výťažky nízké. Hodnoty pH zrelých zápar klesajú až k hodnotám okolo 3,4, zrelé zápary pri destilácii silné korodujú destilačný aparát, ktorý má potom sotva polovičnú životnost’. Využitie kapacitných možností všetkých článkov strojno-technologického zariadenia je velmi nízké. Riedke uparené dielo a nízká sacharizácia sladkých zápar nevytvárajú dostatočnú ochranu amyláz před ich inaktivizáciou v priebehu horúceho scukorňovania.

Vyššie uvedené nedostatky odstránia sa postupom podlá vynálezu, ktorého podstata spočívá v tom, že do upareného horúceho diela připraveného z nízkoškrobnatých zemiakov, z podřadných druhov obilnin, z mlieka z odpadových škrobov i z iných škrobnatých odpadov, taktiež aj do horúceho upareného diela zo zmesi škrobového mlieka s jemne mletými obilninami alebo kukuricou prítokuje sa z odmernej nádrže vopred vyrátané množstvo koncentrovanej melasy, aby hustota připravených sladkých zápar bola optimálna, t. j. 16 až 19 % S podlá druhu používaných kvasnic. Množstvo liehu vyrobené z pridanej melasy móže činif maximálně polovicu z celkového množstva vyrobeného liehu z jednotlivých kvasných cyklov. Vzhladom na premenlivý obsah popolovín v jednotlivých druhoch surovin a melasy, třeba prídavok koncentroG vanej melasy usměrňoval tak, aby obsah popola vo výpalkoch pohyboval sa na úrovni 0,7 až 0,8 % hmot. a aby v jednotlivých prípadoch nepřekročil hranicu 1,0 % hmot. Tieto hodnoty třeba dodržať kvóli dobrej akosti výpalkov a ich vysokej křmnej hodnotě. Je možné přidávat koncentrovaná melasu aj vo váčších množstvách s následným obsahom popola vo výpalkoch váčším než 1,0 % hmot. V takýchto prípadoch je však nevyhnutné prerokovať a dohodnúť s odberatelmi výpalkov znížené denné krmné dávky výpalkov pre vykrmované zvieratá, aby sa predišlo negativnému účinku zvýšeného obsahu popola vo výpalkoch pri ich skrmovaní.

Technologický postup podlá vynálezu má celá radu dalších předností a výhod. Horúce dielo sterilizuje koncentrovaná melasu, studenou melasou sa horúce dielo súčasne ochladzuje, čím sa znižuje spotřeba chladiacej vody a skracuje sa čas potřebný na chladenie horúceho diela na teplotu scukorňovania, alkalická repná melasa neutralizuje kyslé škrobové mlieko, čím sa celkom eliminuje alebo podstatné obmedzuje potřeba alkalizovať uparené dielo na optimálně hodnoty pre scukorňovanie, t. j. pH 5,3 až 5,7. Melasou vnesené cukry do upareného dlela chránia amylázy před ich inaktivizáciou v priebehu horúceho scukorňovania, v melase obsiahnuté Ca-ionty stabilizujú amylázy. Významným prínosom přídavku koncentrovanej melasy už do sladkých zápar je zvýšenie ich pufračnej kapacity vplyvom vnesených solí slabých organických kyselin. Zápary sa takto stanů menej citlivé na pokles hodnot pH pod kritické hodnoty 4,2 až 4,3 už vplyvom nepatrného stúpnutia kyslosti. Amylázy zostávajú takto aktivně až do úplného ukončenia kvasného procesu s hlbokými prekvasmi a vysokými škrobovými výťažkami. Hodnoty pH zrelých zápar pohybujú sa na úrovni 4,5 až 4,8, čo je zárukou dobrej ochrany destilačného aparátu před jeho předčasným zničením vplyvom korózií. Prídavkom koncentrovanej melasy umožní sa velmi jednoduchým spósobom zahustit riedke zápary, zabezpečit tak dokonalé využitie kapacit všetkých článkov strojno-technologického zariadenia pri mernej spotrebe energií, ktorá nepřekročí 20 GJ/ /m³ a. Nadvazne na vyššie uvedené dopady znižujú sa výrobně náklady na lieh vo všetkých položkách kalkulačného vzorca. Zvlášť významné je zníženie nákladov na tepelnú energiu.

Postupom podlá vynálezu zlepší sa napokon aj kvalita výpalkov, ktorá je nízká, najma pri spracovaní riedkych zápar z odpadových škrobov. Je známe, že melasové výpalky majú vyššiu křmnu hodnotu ako například výpalky zemiakové. Ich úspěšné skrmovanie v originálnom stave znemožňuje vysoký obsah solí, najma síranu draselného, ktorý sa tvoří z kyseliny sírovej pouzí249934 vanej v značných množstvách ná úpravě pH melasových riedin před ich skvasovaním. Při výrobnom postupe podía vynálezu je spotřeba kyseliny sírovej alebo solnej celkom nepatrná, škrobová časť výpalkov znižuje obsah solí melasovej časti na prijatel'nú mieru pri súčasnej úpravě poměru dusíkatých a glycidických látok na velmi priaznivý z hladiska ich využitia na výkrm zvierat.

Tonou spracovanej melasy obohatia sa výpalky o· cca 95,5 SJ (škrobových jednotiek).

Porovnanie výsledkov prevádzkových pokusov realizovaných so zmesou škrobového mlieka z II. triedneho jádrového pšeničného škrobu a koncentrovanej melasy s výsledkami spracúvania škrobového mlieka samostatné, bez melasy, dokumentujú přednosti postupu podlá vynálezu celkom jednoznačné.

Příklad 1

V příklade sa uvádzajú parametre jedného kvasného cyklu spoločného spracovania škrobového mlieka z II. triedneho jádrového pšeničného škrobu a koncentrovanej melasy. Spracovanie sa realizovalo postupom podlá vynálezu. Súčasne sa uvádzajú aj hodnoty fyzikálno-chemického rozboru výpalkov z toho istého kvasného cyklu.

Ukazovatel zápar

Hodnoty výpalkov kvasná kadá č.

sacharizácia zápary v % S — sladkej — zrelej (zdánlivý prekvas) kyslosť zrelej zápary — °nem.

-pH vydestilované la výťažnosť zo 100 kg v la — škrobu — melasového cukru vzorka výpalkov odobraná dňa zloženie výpalkov v % — voda — sušina — dusíkaté látky (N x 6,25) — tuk (extrakt dietyléterom) — vláknina — popol — výťažkové látky bezdusíkaté — vápnik (Ca) — fosfor (P) — strávitelné dusíkaté látky — škrobové jednotky v 100 kg, cca — redukujúce cukry ako glukóza

Analyzoval:

Ústredný kontrolný a skúšobný ústav polnohospodársky, Odbor žlvočíšnej výroby.

Doclelené parametre kvasného cyklu sú dobré. Nízký obsah glukózy vo výpalkoch dokumentuje velmi dobrý priebeh kvasenia. Nízký obsah popola je zábezpekou dobrej akosti výpalkov. Realizováním spoločného spracovania škrobového mlieka, jemne mletých alebo jemne šrotovaných obilnin a

11,22 —

2,00 —

0,55 —

4,50 —

2160 —

61,56 —

62,00 — — 2. IV. 1984

95,63

4.37 1,12 0,21 0,07 0,60

2.37 0,30 0,04 0,56 2,10 0,13 koncentrovanej melasy je možné násadnú sacharizáciu sladkej zápary zvýšit postupom podlá vynálezu.

Příklad 2

V příklade sa uvádza porovnanie výsledko výroby docielených pri spracúvaní škrobového mlieka z II. triedneho pšeničného jádrového škrobu samostatné a v zmesi s koncentrovanou melasou podlá vynálezu.

5 9 3 4

Ukazovatel' Priemerné mesačné hodnoty pri postupe před platnením a po uplatnění vynálezu před po index

obdobie	január 1983	apríl 1984 —
sacharizácia zápary v % S
— sladkej	6,19	11,26	181,9
— zrelej (zdánlivý prekvasj	1,47	1,89	—
pH zrelej zápary
obsah etanolu v zrelej zápare	3,4 - 3,9	4,1 — 4,8	—
vol. %	2,60	5,00	192,3
priemerný denný výkon via	2 206,00	3 757.00	170,3

Výsledky dokumentujú vysokú efektivnost tých alebo jemne šrotovaných obilnin alepostupu podta vynálezu. Výsledky možno bo kukuřice, ešte podstatné zlepšit prídavkom jemne mle-

Claims (1)

1. Sposob výroby liehu zo zmesi škrobnatých surovin a melasy, pričom ako prvotné suroviny používajú sa zemiaky, kukurica a všetky druhy obilnin a ako druhotné škrobnaté suroviny používajú sa vedtajšie alebo odpadové produkty škrobárenskej výroby, akými sú druhotriedny pšeničný škrob a kalový zemiakový škrob vo formě škrobového mlieka, zemiakovej zdrtky a kukuřičné mláto, vyznačený tým, že do všetkých alebo do váčšiny zápariek upareného diela sa pri tepVYNÁLEZU lotách 80 až 90 °C za stálého miešania přidává koncentrovaná melasa v takom množstve, že sa dcciali optimálna hustota zápar pódia druhu používaných kvasnic 16 až 19 percent S, množstvo liehu. vyrobeného z melasy činí maximálně polovicu z celkového množstva liehu vyrobeného z jednotlivých kvasných cyklov a obsah popola vo výpalkoch činí 0,7 až 0,8 % hmot. a v jednotlivých kvasných cykloch nepřekročí hranicu 1,0 % hmot.