DD265424A1

DD265424A1 - PROCESS FOR THE CONCLUSION OF STRABING RAW MATERIALS (CEREALS) THROUGH THE USE OF GRAIN SUGAR BULBS

Info

Publication number: DD265424A1
Application number: DD28174585A
Authority: DD
Inventors: Joachim Wesenberg; Siegfried Nowak; Angelika Heinath; Karl-Heinz Kirste; Stefan Nuetzer
Original assignee: Neubrandenburg Getraenke
Priority date: 1985-10-15
Filing date: 1985-10-15
Publication date: 1989-03-01

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum effektiven Rohstoffaufschluss von Getreide durch Schlemperecycling, dass es gestattet, im Vergleich zu konventionellen Verfahren unter Beruecksichtigung spezifischer Rohstoffparameter die erforderliche Menge an Verzuckerungsmitteln und Getreidenassschlempe, die pro Mengeneinheit Rohstoff benoetigte Energie- und Einteigwassermenge und die Fermentationsdauer zu reduzieren und dabei Ethanolausbeuten zu erreichen, die denen der konventionellen Verfahren ebenbuertig bzw. ueberlegen sind.The invention relates to a method for effective raw material digestion of grain by Schlemperecycling that allows, compared to conventional methods, taking into account specific raw material parameters, the required amount of saccharifying agent and Grainasesschlempe, per unit of raw material required energy and Einteigwassermenge and to reduce the fermentation time and thereby achieve ethanol yields that are equal or superior to those of conventional methods.

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung bezieht sich darauf, die drucklosen und die Druckaufschlußverfahren in den Getreidebrenneroien durch Schlemporecycling unter verringertem technisch-technologischem Aufwand durchzuführen.The invention relates to carrying out the pressureless and the pressure digestion process in the cereal burn by Schlemporecycling with reduced technical and technological effort.

Characteristic of the known technical solutions

Die in der DDR für die Verarbeitung von stärkehaltigen Rohstoffen (Getreide) zu Ethanol zur Anwendung kommenden Aufschlußverfahren sind in der TGL 37792 (Hochdruckdämpfverfahren — HDV) und im Werkstandard KSWS 01-84 (Rohspiritusindustrie; Vorfahrensführung; Herstellung vcn Kornrauhbrand und Rohspiritus aus Getreide unter Einsatz von Enzymen — Druckloses Stärkeaufschlußverfahren) beschrieben. Darüber hinaus kommt ein kontinuierliches Druckaufschhißverfahren, das Röhrenaufschlußverfahren. zur Anwendung. Zur effektiven Energie- und Rohstoffausnutzung werden international modifizierte Varianton der o.g. Grundverfenren beschrieben und durchgeführt, die entweder eine verbesserte Rohstoffausnutzung durchThe digestion processes used in the GDR for the processing of starch-containing raw materials (cereals) into ethanol are used in TGL 37792 (high-pressure steaming process - HDV) and in the KSWS 01-84 (raw alcohol industry, process control, production of corn roast spirits and raw alcohol from cereals of enzymes - pressureless starch digestion method). In addition, there is a continuous Druckaufschhißverfahren, the tube digestion process. for use. For the effective use of energy and raw materials internationally modified Varianton of the above-mentioned Grundverfenren be described and carried out, which either improved resource utilization by

— Foinstvermahlung des Rohstoffes- Foinstvermahlung of the raw material

— Einsatz eines optimalen Verzuckerungsmittelspektrums auch unter Einbeziehung von nicbtamylolytischen Enzymen- Use of an optimal saccharification spectrum including nicbtamylolytic enzymes

— Variation der Aufschlußtemperaturen und der Enzymgaben- Variation of digestion temperatures and enzyme inputs

— Rückführung von Schlempen oder energetische Vorteilo durch- repatriation of vapors or energetic advantage by

— Rückführung von Schlempen- return of vapors

— Brüdenkompression- vapor compression

— Anwendung von Wärmerückgowinnungsanlagen gewahrleisten.- Ensure the application of heat recovery systems.

Die bekannten technischen Lösungen ermöglichen eine effektivere Energie- und Ma;e. ialbilanz auf der Grundlage der klassischen Technologie.The known technical solutions enable a more effective energy and measure. balance sheet based on classical technology.

•Dies wird durch Schlemperürkführung erreicht ir· Form einer• This is achieved by Schlemperürkführung ir · form one

— Realisierung der Aufheizurg auf die nächsthöhere Terr.peraturstufe mitten heißer Getreidpfrischschlempii bzw.- Realization of the heating up to the next higher Terr.peraturstufe in the middle of hot cereal fresh Schlempii or

— effektivere Verarbeitung von rohkornenzymschwachern Getreide durch Zusatz von Schlempe.- more effective processing of raw cereal-deficient cereals by the addition of stillage.

Die biochemischen Möglichkeiten des Rohstoffaufschlusses bei der Verarbeitung von normalen Getreidequalitäten und auf dieser Basis aufbauende neue Technologien werden nicht beschrieben.The biochemical possibilities of raw material digestion in the processing of normal grain qualities and based on this new technologies are not described.

Ziel der cKindur.yGoal of the cKindur.y

Das Ziel dt' Erfindung besteht darin, durch den E.nsaw von Getreidenaßschlempe als anteiliges Einteigwassor im Vergleich .'u den bukannten StärkdaufschlußverfahrenThe aim of the invention is to compare the proportion of single-grade whole-wheat produced by the E.nsaw of cereal sludge with the known starch digestion method

— den E;.isatz von Verzuckerungsmitteln- the use of saccharifying agents

— - die pro Mengeneinheit Rohstoff benötigte Energiemenge- - The amount of energy required per unit of raw material

— die pro Mengenoinheit Rohstoff benötigte Einteipwassermenge und- The Einteilipwassermenge required per Mengenoinheit raw material and

— die Farmentationszeit zi reduzieren.- reduce the fermentation time zi.

-2- 285-2- 285

Diese Vorteile führen durch Verringerung der Selbstkosten pro hl r. E. erzeugten Rohspiritus zur Erhöhung der Effektivität der Stärkeaufschluß- und Fermentationsverfehren.These benefits result from a reduction in the cost per hl r. E. produced raw alcohol to increase the effectiveness of starch digestion and fermentation.

Presentation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die im Getreide vorliegenden Enzyminhibitoren und die damit verbundene Blockierung der Enzyme und die von ihnen bewirkte Beeinträchtigung der Stärkelösung und -verzuckerung zu kompensieren. Erf indungsgemäß wird dieser Effekt durch den anteiligen Eineatz von heißer Getreidenaßschlempa als Einteigwasser und eine modi ,izierte Aufschlußtechnologie erzielt. Auf der Grundlage mathematisch statistisch geplanter und ausgewerteter Modelluntersuchungen wird dabei unter Berücksichtigung von charakteristischen Standort-, Jahrgangs- und sortenspezifischen Qualitätsparametern des Rohstoffes wie z. B. Fallzahl, Kstalosesktivität, vargärbarer Stärke, Stä/kelöslichkeit u. a. eine modifizierte Verarbeitungstechnoloqie mit den Hauptparametern Verzuckerungsmittelgabe, Dextrimerungstemperatur, pH-Wert und prozentuale Schlompegabe ermittelt, die gegenübe, don konventionellen Technologion bei minimiertem Veriuckerungsmittol-, Enoigio- und Fermontationszeitbedarf maximale Ausbeuten gewährleistet.The object of the invention is to compensate for the enzyme inhibitors present in the grain and the concomitant blocking of the enzymes and the impairment of the starch solution and saccharification caused by them. Erf indungsgemäß this effect is achieved by the proportionate Eineatz of hot cereal slurries as a single digester water and a modi, ized digestion technology. On the basis of mathematically statistically planned and evaluated model investigations, taking into account characteristic location, vintage and variety-specific quality parameters of the raw material such. B. number of cases, Kstalosesktivität, vargärbarer strength, Stä / kelöslichkeit u. a. a modified processing technology with the main parameters Verzuckerungsmittelgabe, Dextrimerungstemperatur, pH value and percentage Schlompegabe determined, the opposite, don conventional technology with minimized Veriuckerungsmittol-, Enoigio- and Fermontationszeitbedarf ensures maximum yields.

Aufcführungsbelsplele

Die Ergebnisse wurden unter betriebsspezifischen Bedingungen erzieltThe results were achieved under farm-specific conditions

Zum Einsatz kamen: The following were used:

— Roggen mit 54% Stärke, see Fßllzahl- rye with 54% strength, see Fässllzahl

— Getreidenaßschlempe mit einem Extraktgehalt von 6,0% und einem pH-Wert von 3,75- Grain sludge with an extract content of 6.0% and a pH of 3.75

— a-Amylase Rohalase A3 (Fa. Röhm BRD) mit 254 · 1O^eIE/kg EP- a-amylase Rohalase A3 (Rohm FRG.) 254 · 1O ^e IU / kg EP

— Gliikoamylase (VEB Prowiko Schönbeck) mit 2.840 - 10^eE/IEP- Gliikoamylase (VEB Prowiko Schönbeck) with 2.840 - 10 ^e E / IEP

1. Anwendung des Kaltmalschverfahrens bei Einsatz von Getreidenaßschlempe als anteiliges Einteigwasser1. Application of the Kaltmalschverfahrens when using grain sludge as a pro-rata Einteigwasser

Die Rohstoffzerkleinerung erfolgte nach den Forderungen des V/erUstandards KSWS 01 /84 (KMVt. Das Einteigverhältnis zum Gesamirohstoff betrug 1 3 wobei 20% des Ei;iteigwassers durch Getreidenaßschlempe substituiert wurden. Beim Einteigen erfolgte die Gabe von 250 · 10^eIE a-Amylase/t Stärke und 11 · 10⁸E Glukoamylase/' Stärke. Nach Erreichen von 50⁰C erfolgte eine Rast von 30 Minuten. Danach wurde auf 58⁰C aufgeheizt, eine Rast von 20 Min Jten gehalten und entsprechend dem o.g. Standard weitergearbeitet. Nach 72stündig6' Gärung wurde eine Ethanolausbeute 'an 66,81. r. E./dt Stärke erzielt.The raw material shredding was carried out according to the requirements of the V / erUstandards KSWS 01/84 (KMVt.) The Einteigverhältnis to the total raw material was 1 3 wherein 20% of the egg ltsigeigwassers were substituted by cereal slurries When Einteigen was the administration of 250 · 10 ^e IE a-amylase / tonne of starch, and 11 × 10 ⁸ e glucoamylase / 'strength. After reaching 50 ⁰ C there was a rest of 30 minutes. After a rest of 20 minutes Jth was heated to 58 ⁰ C, maintained and continue to work in accordance with the above standard. After An ethanol yield of 66.81 r.E./dt starch was achieved at 72 hours 6 'fermentation.

2. Anwendung de»> Kaltmaischverfbhrens bei Einsatz von Getreidenaßschlempe als anteiliges Einteigwasser bei gleichzeitiger Reduzierung der Verzuckerungsmittelgabe2. Application of cold maceration with the use of grain sludge as a proportionate single-grade water with simultaneous reduction of the saccharification agent

Die Rohstoffzerkleinerung erfolgte entsprechend Werkstandard KSWS 01 /84 (KMV) Das Einteigverhältnis zum Gesamtrohstoff betrug 1:3, wobei 20% des Einteigwassers durch Getreidenaßschlempe ersetzt wurden. Beim Einteigen erfolgte die Gabe von 11 10⁶E Glukoamyiase/t Stärke. Die Durchführung des Maischprogramms und der Gärung erfolgte wio im Ausführungsbeiopiel 1. Es wurde eine Ethanolausbeute von 65,91. r. E./dt Stärke erzielt.Raw material shredding was carried out in accordance with the KSWS 01/84 (KMV) standard. The single-bed ratio to the total raw material was 1: 3, with 20% of the single-grade water being replaced by cereal sludge. When it was put in, the dose of 11 10 ⁶ E glucoamyiase / t starch was given. The execution of the mashing program and the fermentation was carried out wio in Ausführungsbeiopiel 1. It was an ethanol yield of 65.91. r. E./dt strength achieved.

3. Anwendung des Kaltmaischverfahrens bei Einsatz von Getreidenaßschlempe a!s anteiliges Einteigwasser bei gleichzeitiger Reduzierung der Verzuckerungsmittelgabe und c* α Dextrinlerungstemperatur3. Application of the Kaltmaischverfahrens when using grain sludge a! S proportionate one-off water while reducing the Verzuckerungsmittelgabe and c * α Dextrinlerungstemperatur

Die Rohstoffzerkleinerung, das Einmaischen und die Enzymgabe erfolgten wie im Ausführungsbeispiel 2. Nach dem Erreichen von 50C wurde eine Rast von 50 Minuten gehalten. Nach 72stündiger Gärung wurde eine Ethanolausbeute von 67,51. r. E./dt Stärke orzielt.The raw material crushing, the mashing and the enzyme addition were carried out as in the embodiment 2. After reaching 50C, a rest of 50 minutes was held. After 72 hours of fermentation, an ethanol yield of 67.51. r. E./dt strength orzielt.

4. Anwendung des Kaltmaischverfahrens bei Einsatz von Getreidenaßschlempe alb anteilig** fii.Ueigwasser bei gleichzeitiger Reduzierung der Verzuckerungsmittelgabe und der Fermentationsdauer4. Application of the cold mash method with the use of cereal sludge alb. Pro rata ** while at the same time reducing the amount of saccharifying agent and the duration of fermentation

Die Rohstoffzerkleinerung und das Einmaischen erfolgten wie im Ausführungsbeispiel 2. Beim Einteigen erfolgte die Gabe von 11 10⁶E Glukoamylase/t Stärke, 35% des Einmaischwassers wurden durch Schlempe ersetzt. Nach dem Erreichen von 50°C erfolgte eine Rast von 30 Minuten. Danach wurde auf 58"C aufgeheizt und eine Rast von 20 Minuten gehalten und entsprechend Werkstandard KSWS 01 /84 weitergearbeitet. Nach 60stündiger Gärung (Verkürzung der Fermentationsdauer um 16,5%) wurde eine Ethanolausbeute von 63,61. r. E./dt Stärke erzielt.The comminution of the raw material and the mashing were carried out as in the embodiment 2. During the incorporation, the administration of 11 10 ⁶ E glucoamylase / t starch, 35% of the mashing water were replaced by stillage. After reaching 50 ° C was a rest of 30 minutes. The mixture was then heated to 58 ° C. and a 20-minute restraint was carried out in accordance with plant standard KSWS 01 / 84. After fermentation for 60 hours (shortening of the fermentation time by 16.5%), an ethanol yield of 63.61 r.E./dt Strength achieved.

Im Parallelverbuch ohne Getreidenaßschlempe bei einer Dextrinierungstemperatur von 58⁰C, einer α-Amylasngabn von 250 1O^eIE/t Stärke, oinerGlukoamylasegabevonH 10⁶E/t Stärke und einer Gärzeitvon 72 Stunden wurde eir.e Ausbeute von 66,61. r. E./dt Stärke erzielt.In Parallelverbuch without Getreidenaßschlempe at a dextrinization temperature of 58 ⁰ C, an α-Amylasngabn 250 1O ^e IU / t starch, oinerGlukoamylasegabevonH 10 ⁶ E / t starch and a Gärzeitvon was eir.e yield of 66.61 72 hours. r. E./dt strength achieved.

Claims

Process for the digestion of starch-containing raw materials (cereals) by the use of cereal slurries for material and energy savings, characterized in that

1. cereal slurry is used as a proportionate single-grade water, wherein 10 to 70% of the Einteigwassers be substituted.

2. Use of Getroidenaßschlempe according to claim 1, characterized in that the method is used in non-pressurized and pressure digestion processes including their modifications in Getroidebrennereien.

3. Use of cereal sluice according to claim 1 and claim 2, characterized in that up to 100% malt and up to 100% industrial enzyme preparations, in particular α-amylase can be saved.

4. Eir rate of Getroidenaßschlempe according to claim 1-3, characterized in that the heat energy demand for raw material digestion is covered by the added hot stillage.

5. Use of cereal sludge according to claim 1-4, characterized in that the required maximum digestion temperature is lowered to 20 to 5O ⁰ C.

6. Use of cereal sluice according to claim 1-5, characterized in that the process parameters based on the mathematical-statistical experimental design and evaluation <n depending on characteristic quality parameters of the raw material, such. B. case number be minuted.

7. Use of cereal sludge after Ansprur'i 1-6, characterized in that the fermentation is lowered by 20%.