DE1919867A1

DE1919867A1 - Verfahren zur Verzuckerung und Vergaerung von polysaccharidhaltigen Maischen fuer die Spiritusgewinnung

Info

Publication number: DE1919867A1
Application number: DE19691919867
Authority: DE
Inventors: Beubler Dipl-Ing Achim; Nielebock Dipl-Chem Claus; Dempwolf Dipl-Ing Martin; Lietz Dr Dipl-Ing Dipl O Peter; Dickscheit Dr Rudolf; Klaus Sattelberg
Original assignee: Forsch Die Gaerungsindustrie
Current assignee: Forsch Die Gaerungsindustrie
Priority date: 1968-05-08
Filing date: 1969-04-18
Publication date: 1970-07-23

Description

Die Erfindung betrifft ein @Verfahren zur Verzuckerung und Vergärung von polysaccharidhaltigen Maische für die Spiritusgewinnung.
Bei den allgemein äblichen Verfahren zur Spiritusgewinnung wird im Verfahrensabschnitt Verzuckerung der eingemaischte stärkehaltige Rohstoff curch die eingesetzten Verzuckerungsmittel maximal bis zu 80 % in vergärbare Kohlenhydrate umgewandlt. Zu diesem Zweck wird die im eingesetzten Rohstoff enthaltene Stärke durch verschiedene Verfahren, wie das Kaltmaisch-, Koch- und Hochdruckdämpfverfahren auf den enzymatischen Aufschluß vorbereitet und anschließend in einer Zeit biß zu 30 Min. der Einwirkung von Verzucke rungsmitteln bei einer Temperatur von 53 bis 68 0C ausgesetzt. Als Verzuckerungsmittel sind Mals als Grün-oder Darrmalz, Pilzkleis und Enzympräparate, die aus Bakterien- und Schimmelpilzzücktungen gewonnen werden, bekannt. Nach Abbruch der Verzuckerung wird die Maische auf Anstelltemperatur abgekühlt und durch Zusatz von Hefe oder gärender Maische vergoren.
Die Gärzeit beträgt im allgemeinen 72 Stunden. Es wurde bereits vorgeschlagen, durch kontinuierliche Gärverfahren die Gärzeit auf 60 Stunden herabzusetzen.
Die Verzuckerung der stärkehaltigen Maischen nach herkömmlichen Verfahren durch Malz, Enzympräparate und Pilzkleie ist mit dem langel behaftet, daß die Stärke nur maximal bis zu 80 % in vergärbare Kohlenhydrate umgewandelt wird. Der Rest liegt in Form eines Abbauproduktes der Stärke, als sogenanntes Grenzdextrin vor, das erst während der Gärung in vergärbare Kohlenhydrate umgewandelt werden kann. Diese zur Sicherung einer hohen Ausbeute notwendige Nachverzuckerung bedingt auch die lange Dauer der Gärzeit aus stärkahaltigen Rohstoffen; während Maischen, die aus zuckerhaltigen Rohstoffen bestehen, in wesentlich kürzaren Zeiträumen vergoren werden könne. Da die Enzyme, die sehr temperatur- und säureempfindlich sind, für die Nachverzuckerung erhalten werden müssen, ist eine Sterilisation oder starke Ansänerung der verzuckerten Maischen vor der Gärung nicht möglich. Weiterhin kann die verzuckerte Maische vor der Gärung nicht von ihren Pestetoffen getrennt werden, weil sonst die an den Feststoffteilchen haftanden Stärke- bzw. Stärkeabbaubestandteile für die nachfolgende Vergärung zu Äthynol verloren gehen würde. Alle diese angeführten Faktoren wirken sich auch als Hemmnisage iür die Yerkttrzung der Gärheit und die kontinuierliche Vergärung der Maisehe aus stärkehaltigen Rohstoffen aus.
Der Zweck der Erfindung besteht darin, die Polysaccharide (Stärke, Zellulose, Hemizellulose usw.) in Maisehen aus stärkehaltigen Rohstoffen maximal im Verfahrensabschnitt Verzuckerung zu durch Hefs vergärbaren Kohlenhydraten abzubauen, damit eine wesentliche Verkürzung der Gärzeit und gegebenenfalls eine Sterilisation und Filtration der verzuckerten Maische ermöglicht wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrund, geeignete Verzuckerungsmittel für die Polysaocharide zu finden.
Erfindungsgemäß werden die im Rohstoff enthaltenen Polysaccharide für die enzymatischen Umwandlung in vergär bare Kohlenhydrate aufgeschlossen und durch Zusatz der Verzuckerungsmittel maximal in vergärbare Kohlenhydrate umgewandelt. Der Aufschluß der Polysaccharide kann nach den üblichen Verfahren, wie Kaltmaischen-, och- oder Hochdruckdämpfverfahren, erfolgen. @s hat sich als zweckmäseig erwissen, @ur Verflüssigung eine geringe Menge von 0,01 - 0,05 % α-Amylase als Enzymkomplexpräparat und/ oder Malz bei einer Temperatur von 50 - 70 °C, vorzugsweise 60 00, zuzugeben.
Die aufgeschlossene Maische wird mit einem Gemisch von Hydrolasen (Glykoside, Hydrolasen, E.G. 3.2.1), die vonzugsweise α-Amylase (α-1,4-Glukan- 4-glukanohydrolase, E.C. 3.2.1.1) und Amyloglukosiden (α-1,4-Glukanglukohydrloase, E.C.3.2.1.3) enthalten, wobei ein Teil dieser Enzympräparate durch Malz ersetzt werden kann, in einer Zeit von 30 Min. bis 5 h maximal verzuckert.
Je nach Aktivität der Präparate werden, bezogen auf eingesetzten Rohstoff, 0,01 bis 2 % α-Amylase, 0,01 bis 10 ß Amyloglukosidase und evtl. 2 bis 6 % Maiz verwendet. Die Verzuckerung erfolgt bei Temperaturen zwischen 53 und 68 00. Die maximal verzuckerte Maische, die keine oder nur geringe Mengen an sogenamntem Grensdestitn enthält, kann nun durch Hefezugabe oder Zugabe von gärender Maische in einer Zeit von 3 - 36 h vergoren werden. Die Gärung kann diskontinuierlich, kontinuierlich oder unter Rühren erfolgen. Dabei ist es möglich, die Maische vcr der Hefe zugabe oder Zugabe von gärender Maische zu sterilisieren, um vorhandene Infektionskeime abzutöten, und um eine fremdorganismenfreie Gärung zu sichern. Weiterhin ist es möglich, die Reststoffe der Maische vor der Gärung abzutrennen.
Die Vorteile des vorgeschlagenen Verfahrens liegen, bedingt durch die Verkürsung der Gärzeit, in der Verkürzung der technologischen Durchlaufzeit durch die gesamte Anlage, aus der eine Verringerung der Gärraumkapazität resultiert. Eine durch die maximale Verzukkerung der Maische mögliche Entfernung der Feststoffe wirkt sich günstig auf die Durchführung von kontinuierlischen Gärungen aus, und ermöglicht es, die nach der Gärung und Destillation anfallende Schlempe ohne größere Vorbehandlung zu Futterhefserzeugung heranzuziehen und weiterhin eine Heferückführung vorzunehmen. Die durch die maximale Verzuckerung gegebene Möglichkeit der Sterilisation unterstützt die Erzielung von hohen Ausbeuten an Äthanol aus den eingesetzten Rohstoffen.
Beispiel: Die Erfindung soll nachstehand an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden 25 g zerkleinertes Getreide werden in 200 ml Wasser eingeteigt. Bei einer Temperatur von 65 °C wird ein α-Amylasepräparat in einer Menge von 0,02 %, bezogen auf Getreidemasse, zugegeben. Diese Maische wird nach üblichan Verfahren so behandelt, daß die Polysaccharide für den enzymatischen Aufschluß vorbereitet sind. Anschließend wird die Maische auf eine Temparatur von 65 °C eingestellt. Die Maisone wird mit 1 % α-Amylase, bezogen auf Getreidemasse, mit 0,2 % amyloglukosidase, bezogen auf Getreidemasse, in einer Zeit von 45 Min. verzuckert. Die verzackerte Maische wird von ihren Feststoffen befreit, wird nach Sterilisation durch Hefezugabe zur Gärung zugestellt und in weniger als 36 h vergoren.

Claims

P a t e n t a n s E r u c h:

Verfanren zur Verzuckerung und Vergärung von polysaccharidhaltigen Maischen für die Spiritusgewinnung, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Einsatz von hydrolasenenthaltenden Enzymk9omplexpräparaten (Glucoside, Hydrolasen, E.C. 3.2.1.), vorzugswiese α-Amylas (α - 1,4 -Gluoan -4-glucanohydrolase, E.C. 3.2.1.1.) und Amylogluoosidase (α-1,4-Gluoan - glucohydrolase, E.C. 3.2.1.3), wobei ein Teil der Enzympräparate durch Malz ersetzt werden kann, die Polysaccharidbestandteile einer Maische im Verfahrensabschnitt Verzuckerung maximal in vergärbare Kohlenhydrate überführt werden und die verzuckerte Maische in einer Zeit von weniger als 36 h diskontinuierlich, kontinuierlich oder unter Riihren vergoren wird.