RU2060277C1 - Способ получения этанольного продукта - Google Patents
Способ получения этанольного продукта Download PDFInfo
- Publication number
- RU2060277C1 RU2060277C1 SU4614992/13A SU4614992A RU2060277C1 RU 2060277 C1 RU2060277 C1 RU 2060277C1 SU 4614992/13 A SU4614992/13 A SU 4614992/13A SU 4614992 A SU4614992 A SU 4614992A RU 2060277 C1 RU2060277 C1 RU 2060277C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carrier
- yeast
- microfibers
- substrate
- microparticles
- Prior art date
Links
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 124
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 51
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 17
- 230000008569 process Effects 0.000 title abstract description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 46
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 claims abstract description 44
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 claims abstract description 43
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- 210000005253 yeast cell Anatomy 0.000 claims abstract description 29
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229920001410 Microfiber Polymers 0.000 claims abstract description 19
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 239000003658 microfiber Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000005349 anion exchange Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000003957 anion exchange resin Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims abstract description 7
- 230000009471 action Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 claims abstract description 4
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 claims description 25
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 3
- MZVQCMJNVPIDEA-UHFFFAOYSA-N [CH2]CN(CC)CC Chemical group [CH2]CN(CC)CC MZVQCMJNVPIDEA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 2
- 239000004627 regenerated cellulose Substances 0.000 claims description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 235000014101 wine Nutrition 0.000 abstract description 5
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 abstract 1
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 73
- 235000014680 Saccharomyces cerevisiae Nutrition 0.000 description 73
- 239000000047 product Substances 0.000 description 23
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 19
- GUBGYTABKSRVRQ-WFVLMXAXSA-N DEAE-cellulose Chemical group OC1C(O)C(O)C(CO)O[C@H]1O[C@@H]1C(CO)OC(O)C(O)C1O GUBGYTABKSRVRQ-WFVLMXAXSA-N 0.000 description 12
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 6-{[2-carboxy-4,5-dihydroxy-6-(phosphanyloxy)oxan-3-yl]oxy}-4,5-dihydroxy-3-phosphanyloxane-2-carboxylic acid Chemical compound O1C(C(O)=O)C(P)C(O)C(O)C1OC1C(C(O)=O)OC(OP)C(O)C1O FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229940072056 alginate Drugs 0.000 description 10
- 235000010443 alginic acid Nutrition 0.000 description 10
- 229920000615 alginic acid Polymers 0.000 description 10
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 9
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 8
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 8
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- 239000008223 sterile water Substances 0.000 description 8
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 8
- 235000021028 berry Nutrition 0.000 description 7
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 7
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 6
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 6
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 6
- 235000013405 beer Nutrition 0.000 description 5
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 5
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 5
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 5
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 5
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 4
- GXCLVBGFBYZDAG-UHFFFAOYSA-N N-[2-(1H-indol-3-yl)ethyl]-N-methylprop-2-en-1-amine Chemical compound CN(CCC1=CNC2=C1C=CC=C2)CC=C GXCLVBGFBYZDAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 4
- 235000015197 apple juice Nutrition 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 4
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 4
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 4
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 4
- 235000011389 fruit/vegetable juice Nutrition 0.000 description 4
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- 235000019992 sake Nutrition 0.000 description 4
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 description 4
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 4
- 235000020357 syrup Nutrition 0.000 description 4
- 239000006188 syrup Substances 0.000 description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 4
- 239000004254 Ammonium phosphate Substances 0.000 description 3
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 3
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 3
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 3
- 229910000148 ammonium phosphate Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000019289 ammonium phosphates Nutrition 0.000 description 3
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- MNNHAPBLZZVQHP-UHFFFAOYSA-N diammonium hydrogen phosphate Chemical compound [NH4+].[NH4+].OP([O-])([O-])=O MNNHAPBLZZVQHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 3
- 235000012907 honey Nutrition 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 3
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 3
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 3
- 235000019640 taste Nutrition 0.000 description 3
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SRBFZHDQGSBBOR-IOVATXLUSA-N D-xylopyranose Chemical compound O[C@@H]1COC(O)[C@H](O)[C@H]1O SRBFZHDQGSBBOR-IOVATXLUSA-N 0.000 description 2
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 2
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 2
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 2
- 235000013334 alcoholic beverage Nutrition 0.000 description 2
- 230000001476 alcoholic effect Effects 0.000 description 2
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 description 2
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 2
- 235000019993 champagne Nutrition 0.000 description 2
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 2
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 2
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 210000001822 immobilized cell Anatomy 0.000 description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 2
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 235000020374 simple syrup Nutrition 0.000 description 2
- HRZFUMHJMZEROT-UHFFFAOYSA-L sodium disulfite Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S(=O)S([O-])(=O)=O HRZFUMHJMZEROT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 235000010262 sodium metabisulphite Nutrition 0.000 description 2
- IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-2,4-dioxo-1,3-diazinane-5-carboximidamide Chemical compound CN1CC(C(N)=N)C(=O)NC1=O IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OWEGMIWEEQEYGQ-UHFFFAOYSA-N 100676-05-9 Natural products OC1C(O)C(O)C(CO)OC1OCC1C(O)C(O)C(O)C(OC2C(OC(O)C(O)C2O)CO)O1 OWEGMIWEEQEYGQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 1
- 229920000936 Agarose Polymers 0.000 description 1
- GUBGYTABKSRVRQ-XLOQQCSPSA-N Alpha-Lactose Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](CO)O[C@H](O)[C@H](O)[C@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-XLOQQCSPSA-N 0.000 description 1
- 208000035404 Autolysis Diseases 0.000 description 1
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- 241000222120 Candida <Saccharomycetales> Species 0.000 description 1
- 206010057248 Cell death Diseases 0.000 description 1
- 235000005979 Citrus limon Nutrition 0.000 description 1
- 244000131522 Citrus pyriformis Species 0.000 description 1
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 1
- 229920001353 Dextrin Polymers 0.000 description 1
- 239000004375 Dextrin Substances 0.000 description 1
- 229930091371 Fructose Natural products 0.000 description 1
- 239000005715 Fructose Substances 0.000 description 1
- RFSUNEUAIZKAJO-ARQDHWQXSA-N Fructose Chemical compound OC[C@H]1O[C@](O)(CO)[C@@H](O)[C@@H]1O RFSUNEUAIZKAJO-ARQDHWQXSA-N 0.000 description 1
- 108010073178 Glucan 1,4-alpha-Glucosidase Proteins 0.000 description 1
- 240000005979 Hordeum vulgare Species 0.000 description 1
- 235000007340 Hordeum vulgare Nutrition 0.000 description 1
- 102000004195 Isomerases Human genes 0.000 description 1
- 108090000769 Isomerases Proteins 0.000 description 1
- GUBGYTABKSRVRQ-QKKXKWKRSA-N Lactose Natural products OC[C@H]1O[C@@H](O[C@H]2[C@H](O)[C@@H](O)C(O)O[C@@H]2CO)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-QKKXKWKRSA-N 0.000 description 1
- GUBGYTABKSRVRQ-PICCSMPSSA-N Maltose Natural products O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@H]1O[C@@H]1[C@@H](CO)OC(O)[C@H](O)[C@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-PICCSMPSSA-N 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000297 Rayon Polymers 0.000 description 1
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 description 1
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000016127 added sugars Nutrition 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- 102000004139 alpha-Amylases Human genes 0.000 description 1
- 108090000637 alpha-Amylases Proteins 0.000 description 1
- 229940024171 alpha-amylase Drugs 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 1
- PYMYPHUHKUWMLA-UHFFFAOYSA-N arabinose Natural products OCC(O)C(O)C(O)C=O PYMYPHUHKUWMLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SRBFZHDQGSBBOR-UHFFFAOYSA-N beta-D-Pyranose-Lyxose Natural products OC1COC(O)C(O)C1O SRBFZHDQGSBBOR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 1
- GUBGYTABKSRVRQ-QUYVBRFLSA-N beta-maltose Chemical compound OC[C@H]1O[C@H](O[C@H]2[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)O[C@@H]2CO)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-QUYVBRFLSA-N 0.000 description 1
- 235000013361 beverage Nutrition 0.000 description 1
- 235000019658 bitter taste Nutrition 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 239000000648 calcium alginate Substances 0.000 description 1
- 235000010410 calcium alginate Nutrition 0.000 description 1
- 229960002681 calcium alginate Drugs 0.000 description 1
- 159000000007 calcium salts Chemical class 0.000 description 1
- OKHHGHGGPDJQHR-YMOPUZKJSA-L calcium;(2s,3s,4s,5s,6r)-6-[(2r,3s,4r,5s,6r)-2-carboxy-6-[(2r,3s,4r,5s,6r)-2-carboxylato-4,5,6-trihydroxyoxan-3-yl]oxy-4,5-dihydroxyoxan-3-yl]oxy-3,4,5-trihydroxyoxane-2-carboxylate Chemical compound [Ca+2].O[C@@H]1[C@H](O)[C@H](O)O[C@@H](C([O-])=O)[C@H]1O[C@H]1[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O[C@H]2[C@H]([C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O2)C([O-])=O)O)[C@H](C(O)=O)O1 OKHHGHGGPDJQHR-YMOPUZKJSA-L 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 235000019987 cider Nutrition 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 235000009508 confectionery Nutrition 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000001212 derivatisation Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 235000019425 dextrin Nutrition 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000000635 electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000010828 elution Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 1
- 238000009950 felting Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000000796 flavoring agent Substances 0.000 description 1
- 235000019634 flavors Nutrition 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 235000015203 fruit juice Nutrition 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003100 immobilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 238000001802 infusion Methods 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 239000008101 lactose Substances 0.000 description 1
- 235000015095 lager Nutrition 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000012263 liquid product Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 230000035772 mutation Effects 0.000 description 1
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000021049 nutrient content Nutrition 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 235000019629 palatability Nutrition 0.000 description 1
- 238000009928 pasteurization Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000011020 pilot scale process Methods 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 239000002964 rayon Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 230000028043 self proteolysis Effects 0.000 description 1
- 239000000661 sodium alginate Substances 0.000 description 1
- 235000010413 sodium alginate Nutrition 0.000 description 1
- 229940005550 sodium alginate Drugs 0.000 description 1
- 229940001584 sodium metabisulfite Drugs 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 description 1
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 235000015192 vegetable juice Nutrition 0.000 description 1
- 238000009941 weaving Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12G—WINE; PREPARATION THEREOF; ALCOHOLIC BEVERAGES; PREPARATION OF ALCOHOLIC BEVERAGES NOT PROVIDED FOR IN SUBCLASSES C12C OR C12H
- C12G3/00—Preparation of other alcoholic beverages
- C12G3/02—Preparation of other alcoholic beverages by fermentation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12C—BEER; PREPARATION OF BEER BY FERMENTATION; PREPARATION OF MALT FOR MAKING BEER; PREPARATION OF HOPS FOR MAKING BEER
- C12C11/00—Fermentation processes for beer
- C12C11/07—Continuous fermentation
- C12C11/075—Bioreactors for continuous fermentation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12C—BEER; PREPARATION OF BEER BY FERMENTATION; PREPARATION OF MALT FOR MAKING BEER; PREPARATION OF HOPS FOR MAKING BEER
- C12C11/00—Fermentation processes for beer
- C12C11/02—Pitching yeast
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12C—BEER; PREPARATION OF BEER BY FERMENTATION; PREPARATION OF MALT FOR MAKING BEER; PREPARATION OF HOPS FOR MAKING BEER
- C12C11/00—Fermentation processes for beer
- C12C11/09—Fermentation with immobilised yeast
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12C—BEER; PREPARATION OF BEER BY FERMENTATION; PREPARATION OF MALT FOR MAKING BEER; PREPARATION OF HOPS FOR MAKING BEER
- C12C12/00—Processes specially adapted for making special kinds of beer
- C12C12/04—Beer with low alcohol content
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12G—WINE; PREPARATION THEREOF; ALCOHOLIC BEVERAGES; PREPARATION OF ALCOHOLIC BEVERAGES NOT PROVIDED FOR IN SUBCLASSES C12C OR C12H
- C12G3/00—Preparation of other alcoholic beverages
- C12G3/02—Preparation of other alcoholic beverages by fermentation
- C12G3/021—Preparation of other alcoholic beverages by fermentation of botanical family Poaceae, e.g. wheat, millet, sorghum, barley, rye, or corn
- C12G3/022—Preparation of other alcoholic beverages by fermentation of botanical family Poaceae, e.g. wheat, millet, sorghum, barley, rye, or corn of botanical genus Oryza, e.g. rice
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12G—WINE; PREPARATION THEREOF; ALCOHOLIC BEVERAGES; PREPARATION OF ALCOHOLIC BEVERAGES NOT PROVIDED FOR IN SUBCLASSES C12C OR C12H
- C12G3/00—Preparation of other alcoholic beverages
- C12G3/02—Preparation of other alcoholic beverages by fermentation
- C12G3/024—Preparation of other alcoholic beverages by fermentation of fruits other than botanical genus Vitis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12G—WINE; PREPARATION THEREOF; ALCOHOLIC BEVERAGES; PREPARATION OF ALCOHOLIC BEVERAGES NOT PROVIDED FOR IN SUBCLASSES C12C OR C12H
- C12G3/00—Preparation of other alcoholic beverages
- C12G3/02—Preparation of other alcoholic beverages by fermentation
- C12G3/025—Low-alcohol beverages
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
- C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
- C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
- C12P7/06—Ethanol, i.e. non-beverage
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12C—BEER; PREPARATION OF BEER BY FERMENTATION; PREPARATION OF MALT FOR MAKING BEER; PREPARATION OF HOPS FOR MAKING BEER
- C12C11/00—Fermentation processes for beer
- C12C11/07—Continuous fermentation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Mycology (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Medicines Containing Material From Animals Or Micro-Organisms (AREA)
- Cephalosporin Compounds (AREA)
- Compounds Of Unknown Constitution (AREA)
- Distillation Of Fermentation Liquor, Processing Of Alcohols, Vinegar And Beer (AREA)
- Alcoholic Beverages (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Использование: в спиртовой и винодельческой промышленности. Сущность изобретения: водный сахарсодержащий субстрат пропускают через один или множество реакторов, содержащих иммобилизованные на носителе дрожжевые клетки, и ферментируют его с получением этанольного продукта. Множество реакторов соединены последовательно и снабжены средствами для удаления газа из ферментируемого субстрата. Субстрат пропускают через реактор под давлением, обеспечивающим поддержание значительной части образовавшегося при ферментации диоксида углерода в растворенном состоянии для получения газированного этанольного продукта. Можно пропускать его в направлении, противоположном действию силы тяжести, или изменять направление движения его на обратное. В качестве носителя используют носитель, обладающий анионообменными свойствами и представляющий собой сплошную пористую матрицу или шероховатые, либо сетчатые пористые частицы, причем матрица или частицы имеют структуру, образованную из свободно связанного множества микрочастиц или микроволокон, которые химически, адгезионно или механически связаны друг с другом по крайней мере в некоторых контактных точках между индивидуальными микрочастицами или микроволокнами. Микроволокна, образующие частицы, или микрочастицы состоят из анионообменной смолы, которую выбирают из группы, состоящей из природной или регенерированной целлюлозы, дериватизированной для обеспечения анионообменных свойств. Носитель представляет собой микроволокна, агломерированные с полистиролом. Анионообменная смола представляет собой диэтиламиноэтилензамещенную целлюлозу. 8 з. п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.
Description
Изобретение относится к производству алкогольсодержащих напитков с использованием иммобилизованных дрожжей, а точнее к способу получения этанольного продукта, предусматривающему пропускание водного сахаросодержащего субстрата через по меньшей мере один реактор, содержащий иммобилизованные на носителе дрожжевые клетки, и ферментацию указанного субстрата с получением этанольного продукта.
Хорошо известные недостатки традиционных периодических технологий спиртового брожения сравнительно недавно привели к созданию технологии, использующей дрожжи, иммобилизованные на подходящем носителе, загруженном в колонну реактора. Высокая концентрация дрожжевых клеток, получаемая при этой технологии, а также значительное увеличение площади контакта сусла с дрожжевыми клетками привело к существенному ускорению процесса ферментации. В реакторе колонного типа уменьшена также степень ингибирования этанолом, поскольку этанолсодержащий продукт непрерывно отводится из слоя дрожжей. Степень такого уменьшения достигает максимального значения при реализации идеальной ситуации закупоренного потока.
Известно, что альгинат кальция способен захватывать дрожжевые клетки, и полученные в результате этого иммобилизованные дрожжи могут использоваться для быстрой ферментации. В многочисленных литературных ссылках такая методика описана применительно к лабораторным условиям. Однако предпринимались также некоторые попытки для коммерческого использования такого метода. Одна из лучших таких попыток, по-видимому была предпринята Киова Хакко в Японии по получению пищевого этанола с использованием альгинат-иммобилизованных дрожжей.
Для операции промышленного масштаба основной трудностью альгинатной иммобилизации является способ образования частиц. Этот процесс должен протекать на производительном участке, где имеет место перемешивание дрожжевой суспензии и раствора альгината натрия. Когда такую смесь подают в раствор соли кальция, альгинат осаждается и в то же время оклюдирует дрожжевые клетки внутри осажденных частиц. Такие частицы обычно имеют форму капель или шариков.
Промышленная установка, в которой используются захваченные альгинатом дрожжи, должна иметь специальное сконструированное оборудование, предназначенное для получения таких шариков. Кроме этого, имеется потенциальная опасность загрязнения дрожжей дикими микроорганизмами. Это особенно важно для производства напитков со спиртовым запахом (например, пива, вина, сидра и других продуктов такого типа). В случае производства технического или топливного этанола критерий загрязнения не играет такой важной роли, как в случае получения потребительского этанола, однако он может оказывать влияние на производительность.
Второй основной трудностью, касающейся применения альгинатных шариков в промышленном масштабе, является физическая прочность таких шариков. Такие шарики являются мягкими и могут легко сжиматься. Эксплуатация крупных ферментационных колонн может стать проблемой, и быстрыми обратными процессионными потоками трудно управлять. С другой стороны, если ферментацию осуществляют обычным способом с движением потока вверх, то шарики сильно изнашиваются. Аналогичным образом работа реактора с потоком, стекающим вниз под давлением, невозможна в случае используемого сжимаемого материала.
Третья трудность, связанная с захватыванием, состоит в диффузионных ограничениях, которые снижают доступность субстрата к контактированию с дрожжами внутри шарика.
Наконец, если система загрязняется или нарушается как-либо иначе, непрерывный процесс следует остановить и целую партию материала с колонны (альгинат совместно с дрожжами) приходится выбрасывать. Повторное использование в этом случае невозможно.
В связи с этим цель предлагаемого изобретения заключается в разработке способа непрерывной ферментации в колонне, который не требовал бы формирования колонного материала на месте. Другой целью является разработка способа устранения источников загрязнения. Еще одна цель состоит в создании способа, способного выдерживать давление. Другая цель изобретения создание способа, в котором материал-носитель можно регенерировать и использовать повторно. Другие цели изобретения включают создание процессов получения спирта с достаточно высокими скоростями, по крайней мере минимально около одного объема слоя 5%-ного спирта в день.
Вышеуказанные и другие цели достигаются предлагаемым изобретением, согласно которому в способе получения этанольного продукта, предусматривающем пропускание водного сахаросодержащего субстрата через по меньшей мере один реактор, содержащий иммобилизованные на носителе дрожжевые клетки, и его ферментацию с получением этанольного продукта, в качестве носителя используют носитель, обладающий амионно-обменными свойствами и представляющий собой сплошную пористую матрицу или шероховатые, либо сетчатые пористые частицы, причем указанные матрица или частицы имеют структуру, образованному из свободно связанного множества микрочастиц или микроволокон, которые химически, адгезионно или механически связаны друг с другом по меньшей мере в некоторых контактных точках между отдельными микрочастицами или микроволокнами.
Такая структура носителя обеспечивает максимальную площадь поверхности для находящихся на нем дрожжевых клеток. Полученное в итоге высокое количество дрожжевых клеток на единицу объема позволяет значительно ускорить ферментацию.
Носитель, состоящий из частиц или выполненный в виде матрицы, получают простым объединением, войлокованием, сплетением, смешиванием или агломерированием микрочастиц или микроволокон. Связывание осуществляется путем создания химических, клеевых (адгезионных) или механических связей в некоторых точках контакта между индивидуальными микрочастицами или микроволокнами. Клеевое соединение осуществляется путем агломерирования или склеивания микроволокон или микрочастиц в результате использования такого дополнительного ингредиента, как термопластичная смола. Механическое связывание осуществляют путем спутывания или связывания волокон в точках контакта или соединения частиц путем сцепливания их поверхностей. В последнем случае матрица будет представлять собой сплошную структуру в реакторе, больше похожую на хлопковый пух или фильтровальную бумагу, загруженную в трубу. После этого частицы в их окончательной форме будут дискретными и индивидуальными.
Микроволокна или микрочастицы состоят из любого анионообменного вещества, которое может формироваться в желаемые микроволокна или микрочастицы с неровной поверхностью. Такие вещества включают природную или регенерированную целлюлозу или синтетический шелк, которые подвергают дериватизации с целью придания анионообменного характера; такие синтетические анионообменные смолы, как фенольформальдегидные смолы, а также анионообменные смолы на основе агарозы или декстрина. Предпочтительный носитель представляет собой пористую анионообменную смолу на основе целлюлозы или искусственного шелка, которые подвергают химической модификации с целью придания им анионообменного характера. Особенно предпочтительные воплощения включают микроволокна или микрочастицы диэтиламиноэтилензамещенной целлюлозы, крепко связанные путем агломерации с полистиролом.
Предполагается, что электрические силы, возникающие между положительно заряженной смолой и отрицательно заряженными дрожжевыми клетками, главным образом ответственны за связывание дрожжевых клеток с поверхностью смолы. Такое связывание минимизирует степень выщелачивания дрожжей и обеспечивает тесный контакт между дрожжами и водной средой.
Водный субстрат, используемый в качестве исходного материала, состоит по крайней мере из воды такого способного к ферментации карбогидрата, как гидролизованный крахмал, сахароза, глюкоза, фруктоза, мальтоза или мальтотриоза (лактоза и ксилоза). Концентрация сахара должна быть достаточной для осуществления непрерывного получения спирта, но не должна быть слишком высокой, поскольку в этом случае ферментная активность дрожжей будет полностью ингибироваться.
В соответствии со способом предлагаемого изобретения важно контролировать такой параметр процесса, как количество диоксида углерода, выделяющегося в ходе ферментации. Диоксид углерода может сохраняться в потоке жидкого продукта или удаляться. Согласно предпочтительному способу используются серии колонн, взаимные соединения которых сконструированы таким образом, чтобы обеспечить удаление газа из потока, выходящего сверху колонны. Если на всех колоннах используют соединительные отводы, то получают продукт без образования карбонатов. Используя колонны под давлением, можно получить карбонизированный продукт. Однако давление в колоннах не должно быть таким высоким, чтобы уменьшалась степень ферментации под действием дрожжей. Этот предел легко установить традиционными методами и обычно он составляет по крайней мере 14 бар.
Помимо давления можно менять другие параметры процесса с целью осуществления выпуска этанола и обеспечения вкусовых качеств продукта. Такие параметры включают температуру колонны, скорость подачи водного субстрата, время пребывания в колонне, направление потока субстрата в колонне (вдоль или против действия силы тяжести периодическое изменение направления потока), штамм дрожжей, концентрацию дрожжей и питательные вещества для дрожжей, содержащиеся в водном субстрате. Подходящие интервалы изменения таких параметров включают температуру (-2)-(+40)оС, скорость подачи 0,01-10объемов реакционного слоя (BУ) в 1 ч, время пребывания в колонне 0,1-100 ч и концентрацию дрожжей 109-1012 дрожжевых клеток на 1 л носителя. Можно использовать такие дрожжи, как Soccharomyces или Candida. Обычно указанные параметры регулируют таким образом, чтобы получить этанол с концентрацией 0,05-15%
В соответствии с предпочтительным способом изобретения, вначале в колонну загружают конкретный носитель и носителю дают оседать в колонне с насадкой. Носитель стерилизуют методами, известными per se, например путем промывки горячей щелочью. После нейтрализации стерильным разбавленным раствором кислоты и ополаскивания стерильной водой колонну далее омывают дрожжевым бульоном, в результате чего дрожжи присоединяются и иммобилизуются на частицах носителя. После такой предварительной обработки колонну с дрожжами используют, как описано ниже.
В соответствии с предпочтительным способом изобретения, вначале в колонну загружают конкретный носитель и носителю дают оседать в колонне с насадкой. Носитель стерилизуют методами, известными per se, например путем промывки горячей щелочью. После нейтрализации стерильным разбавленным раствором кислоты и ополаскивания стерильной водой колонну далее омывают дрожжевым бульоном, в результате чего дрожжи присоединяются и иммобилизуются на частицах носителя. После такой предварительной обработки колонну с дрожжами используют, как описано ниже.
Согласно еще одному предпочтительному способу предлагаемого изобретения получают этанольный продукт, обладающий потребительскими свойствами. Такой продукт может представлять собой вино, саке, алкогольный фруктовый, ягодный или овощной напиток, их газированные варианты, пиво или варианты перечисленных продуктов с низким содержанием алкоголя.
Водный субстрат, используемый для получения потребительского продукта, получают из таких источников, как фрукты, ягоды или овощные соки, или экстракты, сусло, гидролизованный растительный материал или водный сироп, содержащий способный к ферментации сахар природного или синтетического происхождения. В качестве сока может использоваться жидкость, выжатая из фруктов, ягод или овощей. Экстракт может представлять собой жидкость, полученную путем объединения фруктов, ягод или овощей с водой и обработки полученной системы машинным методом, варкой, отжиманием, смешиванием и т.п. В качестве гидролизованного растительного материала может использоваться материал на основе целлюлозы, полуцеллюлозы и/или крахмала после обработки его методами кислотного, энзимного или авто-гидролиза.
Другой способ предлагаемого изобретения относится к производству напитков с низким содержанием алкоголя, например таких, которые содержат менее 0,2 об. спирта. В соответствии с таким способом используют те же процессионные стадии и тот же материал дрожжи-носитель, что и в основном способе производства. Однако содержание сахара и скорость подачи водного субстрата изменяют таким образом, чтобы обеспечить производство продукта с низким содержанием спирта. Скорость подачи повышают до такой степени, чтобы понизить концентрацию спирта до желаемой величины. Кроме того, путем понижения температуры можно уменьшить скорость ферментации. Концентрация сахара также регулируется соответствующим образом так, что напиток не будет чрезмерно сладким даже в том случае, когда присутствует достаточное количество сахара для ферментации в спирт. В результате непрерывного регулирования параметров процесса можно выбрать желаемый уровень содержания спирта.
Предлагаемое изобретение относится также к комбинации носителя и дрожжей в любой форме. Предпочтительные формы включают те, что получают in situ в соответствии с описанным выше, а также высушенную комбинацию. Высушенная комбинация в асептическом состоянии может упаковываться, транспортироваться на ферментационную установку и переформировываться для использования путем нагружения в водное питательное вещество. С другой стороны, высушенная форма может упаковываться для домашнего применения.
На чертеже показана схема подготовки колонн с иммобилизованными дрожжами.
На чертеже показан сосуд 1 гидратации, реактор 2 с иммобилизованными дрожжами, сосуд 3, стерилизации жидкости, сосуд 4 кислотной нейтрализации, сосуд 5 для дрожжевой суспензии, сосуд 6 для субстрата, канал 7 для отделения диоксида углерода, сосуд-приемник 8 и клапан 9 для сброса давления.
Предлагаемое изобретение базируется на системе дрожжи-носитель, описанной выше, которая является несжимаемой и способной к стерилизации. Особенно предпочтительным примером носителя, используемого для получения системы дрожжи-носитель, является ДЕАЕ-целлюлоза (слабый анионообменник), агломерированная с полистиролом. Такой носитель выпускается промышленностью и хорошо известен для иммобилизации энзимов, особенно изомеразы (патент США N 4 355 117, в котором приводятся подробности, касающиеся такого носителя).
Согласно предпочтительному способу получения системы дрожжи-носитель (чертеж) сухой носитель подвергают гидратации в гидратационном сосуде 1 и перекачивают в колонный реактор 2. Предпочтительный носитель на основе ДЕАЕ-целлюлозы устойчив в кислотной и щелочной среде и может выдерживать температуры до 100оС. Таким образом, он может легко стерилизоваться в колонне, например, с помощью горячей щелочи. Другие смолы могут стерилизоваться аналогичным образом.
Иммобилизация дрожжей на носителе проводится после стерилизации носителя горячей разбавленной каустической содой. Затем слой носителя прополаскивают водой и нейтрализуют путем прокачивания подходящей разбавленной кислоты через слой носителя; наконец слой носителя прополаскивают стерильной водой. Иммобилизацию осуществляют путем перекачивания суспензии культивированных, активных дрожжей в реактор 2. Затем носитель адсорбирует дрожжи. Дрожжевые клетки присоединяются к поверхностям носителя в результате оптимальной формы поверхности носителя.
Предпочтительно, когда дрожжевые клетки растут на носителе с обеспечением плотности 109-1012 клеток на 1 л носителя, причем плотность порядка 109 клеток особенно предпочтительна. Такая плотность должна быть достаточной для того, чтобы обеспечить достаточную энзимную активность с тем, чтобы в значительной мере превратить сахара в водном субстрате в этанол.
Субстрат из сосуда 6 перекачивают через реактор через донный или верхний входы. Путем регулирования объемной скорости можно контролировать степень ферментации. Низкая объемная скорость (около 1 ВУ/день) обозначает длительное время контакта между носителем и субстратом и, таким образом, высокие уровни спирта. Увеличение скорости потока уменьшает уровень содержания спирта. Реактор может работать при атмосферном давлении, причем подача сырья производится через донный вход, а диоксид углерода свободно выделяется из системы через сепарационный отвод (канал) 7. Продукт собирают в сосуде-приемнике 8, из которого его далее направляют на фильтрацию и т.д. перед окончательным укупориванием в бутылки.
В том случае, когда система работает под давлением, субстрат из сосуда 6 подают через верхний вход с тем, чтобы удерживать слой носителя в компактной форме и таким образом достичь состояния закупоривания потока. Скорость ферментации регулируется таким образом (с помощью объемной скорости), что приложенное давление достаточно для того, чтобы образовавшийся диоксид углерода растворялся в системе. Давление сбрасывают через клапан 9 на сосуде-приемнике, если желательно, чтобы конечный продукт содержал диоксид углерода. Для того, чтобы поддерживать давление и количество растворенного диоксида углерода в разумных границах, рекомендуется использовать два или более аналогичных реакторов 2, соединенных последовательно, и сбрасывать избыток диоксида углерода между каждым реактором.
Носитель может регенерироваться путем подачи горячей едкой щелочи через слой носителя до достижения материалом однородного светлого цвета. После этого носитель прополаскивают водой до значения рН 10 и нейтрализуют путем прокачивания подходящей разбавленной кислоты через слой носителя. Наконец носитель прополаскивают стерильной водой.
Важность носителя состоит в том, что он обеспечивает адекватные окружающие условия для роста дрожжей и контактирование с водным субстратом. Несжимаемый анионообменный носитель, такой как агломерированная ДЕАЕ-целлюлоза, обладает некоторыми преимуществами по сравнению с такими мягкими, гель-подобными носителями, как альгинатные шарики. К таким преимуществам относятся меньшее число проблем, связанных с массопередачей, облегчение иммобилизации, более быстрый запуск установки, облегчение масштабирования, значительно улучшенная способность к регенерации и длительный срок службы носителя.
В лабораторном масштабе было проведено сравнение гельподобного носителя, т. е. альгинатных шариков и предпочтительного носителя изобретения, т.е. ДЕАЕ-целлюлозных гранул. Носитель, выполненный из ДЕАЕ-целлюлозы, было легче использовать для производства этанола и при использовании большого числа субстратов такой носитель обеспечивал наиболее желательную производительность. Эти факторы предполагают лучший контакт между дрожжами и водным субстратом в ходе обработки. Не ограничивая предлагаемое изобретение, предполагается, что тип взаимодействия иммобилизованных дрожжей и носителя согласно предлагаемому изобретению может служить объяснением получению повышенного выхода. Электронные микрофотографии показывают, что в альгинатных шариках дрожжи растут колониями, причем некоторые из таких колоний прорастают через альгинатный слой и поверхности шарика. Предполагается, что дрожжевые колонии действуют, как "активные участки" альгинатных шариков. Микрофотографии показывают, что гранулы ДЕАЕ-целлюлозы представляют собой пористые, сетчатые матрицы микроволокон. Такая структура позволяет водному субстрату достигать дрожжевых клеток, растущих внутри гранул. Таким образом, дрожжи растут достаточно свободно и раздельно во внешних и внутренних карманах микроволокон, и такие индивидуальные клетки действуют в колонне как "активные ферментационные участки". В соответствии с этим в этом случае, когда используется носитель предлагаемого изобретения, в ферментации принимает участие большее количество дрожжевых клеток в расчете на единицу площади поверхности такого носителя.
Механизм иммобилизации дрожжевой клетки на поверхности носителя, например гранулярной ДЕАЕ-целлюлозы, предлагает большое число преимуществ. Во-первых, практически все дрожжевые клетки находятся на поверхности носителя. В результате этого клетки действуют так, как если бы они были свободно суспендированы в растворе.
Во-вторых, не имеется существенных диффузионных ограничений, и ферментируемый жидкий субстрат может свободно контактировать с дрожжами. Кроме того, необходимые для жизни клеток питательные вещества имеются в распоряжении, и отсутствуют затруднения в их проникновении во внутрь частиц носителя.
В-третьих, свойства носителя согласно изобретению позволяют легко запускать установку и осуществлять регенерацию, поскольку иммобилизация дрожжевых клеток внутри колонны может происходить in situ. Такой метод понижает опасность загрязнения и улучшает условия существования системы в целом. Кроме этого, колонну можно легко подвергать регенерации, что представляет собой важное экономическое преимущество. Регенерация иногда является целесообразной из-за наличия химических примесей, или загрязнений водной среды, микробиальных загрязнений или из-за мутаций самих иммобилизованных дрожжей. Для регенерации колонного реактора, в котором используется такой носитель, как ДЕАЕ-целлюлоза, отработанную колонну можно промывать и стерилизовать горячим щелочным раствором или другой стерилизующей жидкостью, такой как органический агент в воде и т.п. После промывки и нейтрализации носитель легко запускать в работу и повторно подвергать иммобилизации. При работе в пилотном масштабе такая колонна эксплуатировалась в течение по крайней мере 13 недель без потребности в регенерации. При работе в лабораторном масштабе аналогичная колонна использовалась в течение 30 недель.
Как правило, вся реакторная система, включая реактор, может быть стерилизована путем описанной выше обработки. При последующем прокачивании асептически культурированных дрожжей или их элюировании через слой носителя опасность загрязнения системы дрожжи-носитель дикими штаммами или бактериями минимизируется. При соединении дрожжей с материалом колонки (подходящая загрузка составляет 109-1012 дрожжевых клеток на 1 л носителя) колонку можно дополнительно кондиционировать медленным прокачиванием такого питательного раствора, как водный раствор фосфата аммония и сахара, через реактор в течение примерно одного дня. Такой способ вызывает разрастание дрожжей до максимальной плотности.
Обычно для всех систем дрожжи-носитель, используемых согласно изобретению, одно из предпочтительных воплощений носителя гранулированная ДЕАЕ-целлюлоза является несжимаемой (ненабухающей). Такое свойство предполагает большое число вариантов осуществления ферментации.
При нормальном атмосферном давлении система реактор-ферментер непрерывного действия может действовать следующим образом. Субстрат подается со дна реактора, а СО2, образующаяся в ходе ферментации, свободно выделяется из слоя носителя. Однако согласно такому методу идеальная ситуация замкнутого потока не достигается (пузырьки СО2 всегда нарушают слой), и обратное перемешивание вызывает этанольное ингибирование и таким образом понижает производительность.
Система с несжимаемым носителем согласно предлагаемому изобретению может работать также и при повышенном давлении с тем, чтобы удерживать диоксид углерода в растворенном состоянии. Кроме этого, колонна может работать в условиях течения потока вниз, и в такой системе со слоем насадки достигается ситуация идеального закупоренного потока.
Несколько колонн под давлением могут также соединяться последовательно с тем, чтобы избежать использования высокого давления. Такое последовательное соединение особенно полезно, если в конечном продукте желательно иметь высокую концентрацию спирта. Такой способ позволяет проводить эксплуатацию с течением потока вниз без вредного выделения диоксида углерода, которое может нарушать насадочный характер колонны, т.е. вызывать каналовый эффект. Между колонками диоксид углерода выделяют из потока. Может также использоваться реактор меньшего размера, поскольку не требуется избыточного ожижения и пространства для отделения диоксида углерода.
Как правило, любой ферментируемый жидкий субстрат может использоваться в качестве сырья для производства этанольного продукта при условии, что любые конкретные примеси отфильтровываются перед подачей в колонну с иммобилизованными дрожжами. Примерами типичных субстратов могут служить
(I) сусло,
(II) фруктовый сок,
(III) ягодный сок,
(IV) сахарный сироп,
(V) крахмальный сироп,
(VI) любой гидролизат растительного материала,
(VII) сахарный сироп, отдушенный любым фруктовым, ягодным солодовым или аналогичными сиропами,
(VIII) любой водный сироп, используемый для производства пива, вина или ликера.
(I) сусло,
(II) фруктовый сок,
(III) ягодный сок,
(IV) сахарный сироп,
(V) крахмальный сироп,
(VI) любой гидролизат растительного материала,
(VII) сахарный сироп, отдушенный любым фруктовым, ягодным солодовым или аналогичными сиропами,
(VIII) любой водный сироп, используемый для производства пива, вина или ликера.
Типичная общая концентрация сахара будет составлять 100-250 г/л, включая как исходные, так и добавленные сахара в зависимости от природы сырья. Питательные вещества для дрожжей (включая источники фосфора, азота и т.п.) должны быть сбалансированы, если их не хватает в исходном сырье. Разумеется, концентрация сахара может изменяться в широких пределах в зависимости от того, сколько спирта должно быть в конечном продукте и какова его ожидаемая сладкость. Он может также содержать природные отдушки, масла и т.п. Сахар присутствует в концентрации от по крайней мере 1 мас. до количества, способного ингибировать ферментационную функцию (например, 30-40 мас.), предпочтительно 4-25 мас. относительно общего веса среды.
Объемная скорость подачи водного субстрата через колонку является важным параметром, поскольку производительность по этанолу зависит от объемной скорости. Было также показано, что объемная скорость определяет число дрожжевых клеток, которые остаются связанными с носителем. При высоких объемных скоростях отходящий поток дрожжевых клеток увеличивается, следовательно, производительность по этанолу может также зависеть от числа клеток, связанных в иммобилизованной системой, а не только от общей скорости субстрата. Если объемная скорость слишком велика, то производство эталона будет незавершенным и/или неполным; путем регулирования объемной скорости можно контролировать концентрацию этанола, обычно в пределах 0,05-15 об. относительно общего объема водного субстрата. Регулируя значение объемной скорости, можно получить концентрацию этанола в указанном выше интервале.
Количество дрожжевых клеток, остающихся связанными с носителем, по-видимому является относительно стабильным при низких объемных скоростях, что предполагает сбалансированность роста дрожжей и выщелачивание клеток. При более высоких объемных скоростях степень выщелачивания повышается, однако число клеток снова возвращается к нормальному уровню при уменьшении объемной скорости. Объемная скорость должна иметь достаточно высокое значение для того, чтобы обеспечить выщелачивание мертвых клеток с тем, чтобы избежать автолизиса. В ходе работы колонны с иммобилизованными дрожжами, дрожжи поддерживаются в жизнеспособном состоянии в помощью способных к ферментации сахаров в водном субстрате.
Колонка с иммобилизованными дрожжами может работать, как указывалось выше, под давлением. Рабочее давление должно быть достаточно высоким для того, чтобы диоксид углерода сохранялся в растворенном состоянии и для того, чтобы избежать возможного каналового эффекта при прохождении пузырьков СО2 через колонну с иммобилизованными дрожжами. Типичное значение давления составляет 14 бар.
Подходящая температура имеет значения, которые используются в традиционных способах периодической ферментации. Эти значения лежат в интервале 0-40оС, предпочтительно 10-35оС. Такие температуры могут поддерживаться либо нагреванием колонн с помощью обогревательных рубашек, или путем установки колонн в помещении, температура в которых регулируется на значении температуры окружающего воздуха, либо в результате охлаждения. Разумеется, дрожжи также выделяют некоторое количество тепла, и это обстоятельство может быть с успехом использовано. Значение давления выбирают в соответствии со значением рабочей температуры.
После ферментации элюированный этанольный продукт охлаждают до температуры хранения и собирают в буферный резервуар для общепринятой послеферментационной обработки, например фильтрации, пастеризации и упаковки.
Описанная выше система производства этанола является более быстродействующей и более удобной, чем системы, используемые в традиционных способах ферментации, и в ней производится продукт с приемлемым вкусом, эквивалентным вкусу, получаемому в традиционных способах ферментации. Время, необходимое для ферментации, согласно способу изобретения сокращается от недель до нескольких часов, что совместно с непрерывной природой процесса создает большой потенциал в отношении экономии времени и денег при промышленном производстве спирта и спиртовых напитков.
Следующие ниже примеры дополнительно иллюстрируют многие аспекты предлагаемого изобретения. Однако эти примеры не ограничивают и не характеризуют изобретение, поскольку оно было полностью охарактеризовано выше.
П р и м е р 1. Подготовка колонного реактора.
В качестве носителя использовали гранулярную ДЕАЕ-целлюлозу (GDC), выпускаемую по патенту США N 4 355 117 компанией Finnish Sugar Co, Ltd, с размером частиц 315-840 мкм или 470-840 мкм. Во всех экспериментах носитель заполняли, стерилизовали и иммобилизировали на нем дрожжи согласно следующей методике в случае использования GDС.
Изображенный на чертеже сосуд 1 гидратации вначале наполовину заполняли водой. Включали мешалку и в сосуд 1 переносили сухой носитель (GDC). После завершения гидратации (около 5 ч) реактор 2 с иммобилизованными дрожжами заполняли наполовину водой и водную суспензию носителя из гидратационного сосуда 1 переносили в реактор 2. Для поддержания уровня воды в реакторе клапан на дне реакторе устанавливали в таком положении, что входящий поток и выходящий поток из реактора были одинаковыми. Затем носитель в реакторе стерилизовали горячей разбавленной едкой щелочью 3 путем прокачивания ее через реактор 2. Затем слой носителя прополаскивали водой и нейтрализовали путем прокачивания подходящей разбавленной кислоты 4 через слой носителя в реакторе 2, и наконец слой носителя ополаскивали стерильной водой.
Дрожжевую суспензию готовили в сосуде 5. Затем дрожжевую суспензию прокачивали через слой носителя в течение 1-4 ч и дрожжи абсорбировались на носитель. После этого дрожжи были иммобилизованы на носителе. Реактор 2 в основном готов к ферментации.
П р и м е р 2. Ферментация яблочного сока.
Дрожжи культивировали также, как и при периодической ферментации, и готовили слои носителя объемом 500 мл каждый, используя дрожжевые клетки в количестве, указанном в примере 1.
Носитель имел размер частиц 0,315-0,840 мм.
Сразу после адсорбции дрожжей на слой носителя в колонне (диаметр 50 мм и высота 250-300 мм) начинали подавать субстрат с объемной скоростью порядка 1 объем слоя/день. В качестве субстрата использовали пастеризованный яблочный сок, куда добавляли в количестве 1 г/л фосфат аммония в качестве питательного вещества для дрожжей. Общую концентрацию сахара устанавливали равной 220 г/л путем добавления к яблочному соку сахара. Медленно начинали ферментацию, и через 3 недели уровень содержания этанола составлял 4,5%
П р и м е р 3. Повторяли методику примера 2 с использованием колонки, загруженной носителем, с размером частиц 0,470-0,840 мм. Через 50 дней работы объемную скорость снижали до значения 0,8 объема слоя/день, что немедленно повышало уровень содержания этанола в течение последующей недели от 5 до 7-8%
П р и м е р 4. Повторяли методику, описанную в примере 3, с использованием колонн, которая была шире и короче (диаметр 75 мм, высота 152 мм). После стерилизации, промывки и нейтрализации (метабисульфит натрия) слоя носителя иммобилизацию дрожжей проводили при существенно более высокой концентрации дрожжевых клеток, на 500 мл GDC использовали 600 мл суспензии дрожжей, которая содержала 150 млн. клеток/мл. Утечка через колонну составила 5 млн. клеток/мл, поэтому общее иммобилизованное количество составило 9 х 1010 клеток. Это составляет 2 х 109 клеток/мл GDC или 5 х 109 клеток/г GDC.
П р и м е р 3. Повторяли методику примера 2 с использованием колонки, загруженной носителем, с размером частиц 0,470-0,840 мм. Через 50 дней работы объемную скорость снижали до значения 0,8 объема слоя/день, что немедленно повышало уровень содержания этанола в течение последующей недели от 5 до 7-8%
П р и м е р 4. Повторяли методику, описанную в примере 3, с использованием колонн, которая была шире и короче (диаметр 75 мм, высота 152 мм). После стерилизации, промывки и нейтрализации (метабисульфит натрия) слоя носителя иммобилизацию дрожжей проводили при существенно более высокой концентрации дрожжевых клеток, на 500 мл GDC использовали 600 мл суспензии дрожжей, которая содержала 150 млн. клеток/мл. Утечка через колонну составила 5 млн. клеток/мл, поэтому общее иммобилизованное количество составило 9 х 1010 клеток. Это составляет 2 х 109 клеток/мл GDC или 5 х 109 клеток/г GDC.
Перед подачей яблочного сока колонку в течение дня обрабатывали раствором субстрата, содержащим дрожжевые питательные вещества. Ферментацию начинали быстро по сравнению с методиками примера 2 и 3, и на второй день уровень содержания этанола составил уже 8% Объемная скорость составила 1 объем слоя/день, а уровень содержания питательных веществ 1 г/л сока. Некоторое количество материала также терялось из колонки с флегмой из диоксида углерода.
Уменьшение скорости подачи через 3 недели снова вызывало повышение содержания уровня спирта. Через 1,5 месяца уровень содержания питательных веществ повышается до 2 г/л, что приводило к дополнительному повышению уровня содержания спирта и система стабилизировалась на уровне содержания этанола 10% в ходе третьего месяца ее эксплуатации.
П р и м е р 5. Повторяли методику, описанную в примере 4, используя реактор объемом 8 л. Реактор был сконструирован таким образом, что на выходной линии имелась сетчатая пластина, удерживающая частицы GDС. Система стабилизировалась на уровне содержания этанола 10% в течение недели. Часть продукта из восьмилитрового реактора подавали во вторую колонку емкостью 500 мл с целью повышения уровня содержания этанола.
Все эксперименты проводили при комнатной температуре (20-23оС). В этом случае, когда второй реактор работал под давлением, достаточно высоким для удержания диоксида углерода в растворенном состоянии, получали игристый продукт типа шампанского, который при бутилировании под тем же давлением, что использовали при ферментации, не требовал второй ферментации (в бутылках), что позволяло упростить процесс приготовления шампанского.
П р и м е р 6. Первичная ферментация пива.
Подготовку колонки и иммобилизацию дрожжей проводили согласно методике, описанной в примере 1. Слой носителя объемом 500 мл загружали в стеклянную колонку с расширенным верхним концом с тем, чтобы облегчить отделение диоксида углерода. Сусло подавали со дна ферментационной колонки. Концентрацию дрожжевых клеток устанавливали равной 109 клеток/г GDC.
В качестве сырья использовали традиционное сусло для варки пива Лагер. Сусло готовили из 18 кг ячменного солода (типа Пилснер), что давало конечный объем сусла 100 л (12,0 оp). Смесь воды и солода заваривали в одном сосуде согласно методу программированного вливания при изменении температуре по следующей программе: 48оС в течение 15 мин, 63оС в течение 30 мин, 72оС в течение 20 мин и 78оС в конце варки.
Сусло осветляли в фильтрационной бочке и дважды прополаскивали водой с температурой 78оС. Сусло кипятили в котле в течение 90 мин. Вначале варки добавляли чешуйки хмеля (общее количество альфа-кислот 10 г). Осадок, образовавшийся в ходе варки, отделяли в вихревом отстойнике. Осветленное сусло охлаждали на плоском теплообменнике от 100 до 10оС.
Сусло имело следующий состав:
Исходный экстракт, оПлато 12,0
Цвет, оЕВС 10,0
Горечь, ЕВУ 25
рН 5,3
Кажущаяся степень разбавления, 85
Однако состав сусла может меняться следующим образом:
Исходный экстракт, оПлато 6-18
Кажущаяся степень
разбавления, 65-100
Ферментацию сусла в реакторной колонке начинали медленно. После работы в течение недели обеспечивалась скорость, позволяющая получать приемлемое пиво при скорости подачи сырья менее один объем слоя в день. Условия работы колонки были теми же, что и в винных реакторах, описанных в примерах 2 и 3.
Исходный экстракт, оПлато 12,0
Цвет, оЕВС 10,0
Горечь, ЕВУ 25
рН 5,3
Кажущаяся степень разбавления, 85
Однако состав сусла может меняться следующим образом:
Исходный экстракт, оПлато 6-18
Кажущаяся степень
разбавления, 65-100
Ферментацию сусла в реакторной колонке начинали медленно. После работы в течение недели обеспечивалась скорость, позволяющая получать приемлемое пиво при скорости подачи сырья менее один объем слоя в день. Условия работы колонки были теми же, что и в винных реакторах, описанных в примерах 2 и 3.
П р и м е р 7. Ферментация Саке.
Получали Саке с низким содержанием алкоголя (Японское рисовое вино). Подготовку колонки и иммобилизацию дрожжей проводили по методике, описанной в примере 1.
Для получения субстрата рис вначале ожижали под действием пара и гидролизовали в присутствии альфа-амилазы и амилоглюкозидазы. Полученный в результате гидролизат отфильтровывали с целью удаления всех механических примесей и негидролизованных остатков. После этого субстрат разбавляли таким образом, чтобы концентрация глюкозы составила 23% при ее подаче в колонку. Объем носителя в колонке составлял 500 мл. Диаметр колонки составлял 70 мм, а соотношение диаметр/высота в слое носителя 1:2. Проводили сравнение с действием дрожжей, полученных улавливанием на альгинате Са. В следующей ниже табл.1 приведены значения скоростей подачи, параметров и результаты обеих ферментаций:
П р и м е р 8. Ферментация меда.
П р и м е р 8. Ферментация меда.
Получали мед с низким содержанием спирта (традиционный Скандинавский напиток).
Скорость ферментации регулировали путем контролирования скорости подачи и в результате получали продукт требуемого вкуса и с нужным содержанием спирта.
Подготовку колонки и иммобилизацию дрожжей проводили, следуя методике, описанной в примере 1. Концентрацию дрожжевых клеток поддерживали такой, чтобы обеспечить 109 клеток (GDC).
Водный субстрат для ферментации формировали следующим образом,г:
Кристаллический (белый) сахар 500
Мед 125
Мягкий коричневый сахар 625
Сок двух лимонов
Вода, л 10
Объем носителя в колонке составлял 500 мл. Субстрат подавали со дна колонки. Скорость подачи вначале составила 1 объем слоя за 5-10 ч. После стабилизации ферментации скорость подачи регулировали в пределах 1 объем слоя за 1-5 ч в зависимости от желаемого содержания этанола и сладкости продукта. Содержание этанола в напитке составляло 0,2-2,0 мас./мас. Для поддержания жизнедеятельности дрожжей в качестве питательного вещества добавляли небольшие количества фосфата аммония (10-100 ч/млн.).
Кристаллический (белый) сахар 500
Мед 125
Мягкий коричневый сахар 625
Сок двух лимонов
Вода, л 10
Объем носителя в колонке составлял 500 мл. Субстрат подавали со дна колонки. Скорость подачи вначале составила 1 объем слоя за 5-10 ч. После стабилизации ферментации скорость подачи регулировали в пределах 1 объем слоя за 1-5 ч в зависимости от желаемого содержания этанола и сладкости продукта. Содержание этанола в напитке составляло 0,2-2,0 мас./мас. Для поддержания жизнедеятельности дрожжей в качестве питательного вещества добавляли небольшие количества фосфата аммония (10-100 ч/млн.).
Получение продукта осуществляли при комнатной температуре и при значениях других параметров, указанных ниже. Реактор с иммобилизованными дрожжами может также работать под давлением при более низкой температуре. В этом случае образовавшийся диоксид углерода растворяется, и в конечном добавлении его нет необходимости.
Помимо указанного выше субстрата может использоваться и другое сырье. Все такие субстраты, например солод, фрукты и ягоды, содержат способные к ферментации сахара. Вкус конечного продукта будет зависеть от природы сырья, концентрации сахара и скорости ферментации.
П р и м е р 9. Демонстрация иммобилизации дрожжей на некоторых носителях.
Дрожжи Брювера из Коллекции промышленных микроорганизмов Финского технического исследовательского центра (Коллекционный номер А-75050) иммобилизовали на двух смолах с анионообменной функциональностью.
В качестве смол использовали гранулированную ДЕАЕ-целлюлозу с торговым наименованием SPEZYME GDC 220 и синтетическую анионообменную смолу с торговым наименованием ДУОЛИТ А 568.
Иммобилизацию проводили согласно следующей методике.
Дрожжи инкубировали в течение 48 ч в бульоне солодового экстракта при 30оС. Смолу стерилизовали путем промывки 1М гидроксида натрия, с рН 5,0-5,1 и промывали стерильной водой. Образец смолы весом 10 г в расчете на сухое вещество загружали в стеклянную колонку с внутренним диаметром 20 мм, снабженную на днище стеклянным фильтром. Дрожжевую суспензию в количестве 100 мл пропускали через колонку под действием силы тяжести со скоростью 3 объема слоя/ч, после чего колонку промывали 100 мл стерильной воды.
Концентрацию клеток в дрожжевой суспензии до и после иммобилизации определяли подсчетом на агаровой пластине. По разности определяли число иммобилизованных клеток. Результаты выраженные числом иммобилизованных клеток на 1 г смолы, приведены в табл.2.
П р и м е р 10. Регенерация носителя.
Используемую в экспериментах колонку с ДЕАЕ-целлюлозой регенерировали путем подачи горячего (около 60оС) раствора каустической соды (2%-ный гидроксид натрия) через колонку до однородного посветления материала. Колонку ополаскивали стерильной водой до тех пор, пока рН промывного раствора не принимал значение 10, и нейтрализовали пиросульфитом натрия до рН 7. Колонку ополаскивали стерильной водой и загружали суслом, содержащим дрожжевые клетки (около 10 клеток/л носителя), клетки выращивали в присутствии аэрированного сусла в течение 24 ч, после чего система была подготовлена к ферментации субстрата.
Claims (9)
1. Способ получения этанольного продукта, предусматривающий пропускание через по меньшей мере один реактор, содержащий иммобилизованные на носителе дрожжевые клетки, водного сахарсодержащего субстрата и ферментацию его с получением этанольного продукта, отличающийся тем, что в качестве носителя используют носитель, обладающий анионообменными свойствами и представляющий собой сплошную пористую матрицу или шероховатые либо сетчатые пористые частицы, причем матрица или частицы имеют структуру, образованную из свободно связанного множества микрочастиц или микроволокон, которые химически, адгезионно или механически связаны друг с другом по крайней мере в некоторых контактных точках между индивидуальными микрочастицами или микроволокнами.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что микрочастицы или микроволокна, образующие частицы, состоят из анионообменной смолы.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что микрочастицы или микроволокна, состоящие из анионообменной смолы, выбирают из группы, состоящей из природной или регенерированной целлюлозы, дериватизированной для обеспечения анионообменных свойств.
4. Способ по п.1, 2 или 3, отличающийся тем, что носитель представляет собой микроволокна, агломерированные с полистиролом.
5. Способ по п.1, 2 или 3, отличающийся тем, что анионообменная смола представляет собой диэтиламиноэтилензамещенную целлюлозу.
6. Способ по п. 4 или 5, отличающийся тем, что водный сахарсодержащий субстрат пропускают через множество реакторов, соединенных последовательно и снабженных средствами для удаления газа из ферментируемого субстрата.
7. Способ по п. 4 или 5, отличающийся тем, что водный сахарсодержащий субстрат пропускают через реактор под давлением, обеспечивающим поддержание значительной части образовавшегося при ферментации диоксида углерода в растворенном состоянии для получения газированного этанольного продукта.
8. Способ по п. 6 или 7, отличающийся тем, что водный сахарсодержащий субстрат пропускают через реактор в направлении, противоположном действию силы тяжести.
9. Способ по п.6 или 7, отличающийся тем, что периодически изменяют направление движения водного сахарсодержащего субстрата на обратное.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US249898 | 1988-09-27 | ||
| US07/249,898 US5079011A (en) | 1988-09-27 | 1988-09-27 | Method using immobilized yeast to produce ethanol and alcoholic beverages |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2060277C1 true RU2060277C1 (ru) | 1996-05-20 |
Family
ID=22945484
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU4614992/13A RU2060277C1 (ru) | 1988-09-27 | 1989-09-26 | Способ получения этанольного продукта |
Country Status (16)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5079011A (ru) |
| EP (1) | EP0361165B1 (ru) |
| JP (1) | JP2695942B2 (ru) |
| KR (1) | KR0153762B1 (ru) |
| AT (1) | ATE114721T1 (ru) |
| AU (1) | AU629849B2 (ru) |
| CA (1) | CA1336764C (ru) |
| DE (1) | DE68919620T2 (ru) |
| DK (1) | DK174923B1 (ru) |
| ES (1) | ES2067510T3 (ru) |
| FI (1) | FI87658C (ru) |
| GR (1) | GR3015024T3 (ru) |
| LT (1) | LT3668B (ru) |
| LV (1) | LV10501B (ru) |
| NZ (1) | NZ230564A (ru) |
| RU (1) | RU2060277C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2743488C1 (ru) * | 2020-01-28 | 2021-02-19 | Олег Валентинович Синельников | Способ улавливания компонентов на любом этапе процесса брожения либо на этапе после прекращения процесса брожения |
| RU2800360C1 (ru) * | 2007-10-28 | 2023-07-20 | ЛанцаТек НЗ, Инк. | Усовершенствованное улавливание углерода при ферментации |
Families Citing this family (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5314814A (en) * | 1985-11-15 | 1994-05-24 | Gist-Brocades | Preparation of novel immobilized biocatalysts |
| FI895116A0 (fi) * | 1989-10-27 | 1989-10-27 | Cultor Oy | Foerfarande foer framstaellning av en alkoholfri maltdryck. |
| DE4003404A1 (de) * | 1990-02-05 | 1991-08-08 | Moselland Eg Winzergenossensch | Gaerprodukt mit vermindertem ethanolgehalt |
| US5612072A (en) * | 1990-10-23 | 1997-03-18 | Cultor Ltd. | Process for the production of non-alcoholic or low alcohol malt beverage |
| DE4239612A1 (de) * | 1992-11-25 | 1994-05-26 | Cultor Oy | Bioreaktor mit immobilisierten, Milchsäure-produzierenden Bakterien und dessen Verwendung in Fermentationsverfahren |
| GB9227134D0 (en) * | 1992-12-31 | 1993-02-24 | Fuller Jess P | Cell support structure |
| CA2133789A1 (en) | 1994-10-06 | 1996-04-07 | Ronald James Neufeld | Immobilized-cell carrageenan bead production and a brewing process utilizing carrageenan bead immobilized yeast cells |
| ATE230017T1 (de) | 1995-10-27 | 2003-01-15 | Adriana Bravo | Verfahren zur herstellung eines alkoholischen malzgetränkes mit stabilisiertem geschmack |
| KR100440723B1 (ko) * | 1996-12-30 | 2004-10-02 | 오비맥주 주식회사 | 고정화효모를이용한맥주의제조방법 |
| US6013491A (en) * | 1997-08-06 | 2000-01-11 | Martinez; Leticia | Fibrous cellulose support containing adhered yeast for converting sucrose to glucose and fructose |
| DE19848623A1 (de) * | 1998-10-21 | 2000-04-27 | Cultor Corp | Preiswerte Immobilisierungsmatrizen aus natürlichen Materialien |
| US20020197273A1 (en) * | 2000-04-18 | 2002-12-26 | Shozo Umezawa | Antitumor/immunocompetent supplementary healthy foods |
| ES2378762T5 (es) | 2001-07-26 | 2017-02-23 | Dupont Nutrition Biosciences Aps | Procedimiento para mejorar el cuerpo y el sabor de las bebidas de malta |
| US20030106437A1 (en) * | 2001-10-19 | 2003-06-12 | Pajunen Esko Juhani | Method and apparatus for the continuous biocatalytic conversion of aqueous solutions, having one or more degassing stages |
| DE10307925A1 (de) * | 2002-02-25 | 2003-09-04 | Pentax Corp | Träger für eine Zellkultur und Verfahren zur Kultivierung von Zellen |
| DE10308864B4 (de) * | 2003-02-28 | 2007-03-01 | Paulaner Brauerei Gmbh & Co. Kg | Neues Brauverfahren, damit gebrautes Bier und dessen Verwendung |
| EP1848792A1 (en) * | 2005-02-14 | 2007-10-31 | Diageo Great Britain, Ltd. | Method of preparing a beverage |
| ES2343741T3 (es) * | 2006-03-15 | 2010-08-09 | Explora Laboratories Sa | Un proceso para la inmovilizacion de celulas en una resina. |
| US8252566B2 (en) * | 2008-05-20 | 2012-08-28 | Jj Florida Properties Llc | Ethanol production from citrus waste through limonene reduction |
| MX2010012736A (es) * | 2008-05-20 | 2011-07-20 | Jj Florida Properties Llc | Eliminacion de compuestos que inhiben fermentacion de desechos citricos utilizando extraccion con solvente y produccion de etanol a partir de desechos citricos. |
| US20100124584A1 (en) * | 2008-11-20 | 2010-05-20 | Benjamin Alexander | Apparatus and method for continuous fermentation |
| DE112011102275A5 (de) | 2010-07-06 | 2013-05-29 | Agrargenossenschaft Münchehofe e. G. | Verfahren zur Herstellung eines Düngemittels |
| US20200377831A1 (en) * | 2017-04-19 | 2020-12-03 | Pint At Home, Llc | Systems and methods for processing non-fermented liquids |
| FR3118061B1 (fr) * | 2020-12-18 | 2023-07-14 | Ifp Energies Now | Procédé de production d’alcools avec un support sur lequel sont immobilisés des micro-organismes |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US435517A (en) | 1890-09-02 | Tucking-guide for sewing-machines | ||
| JPS5950313B2 (ja) * | 1977-06-29 | 1984-12-07 | 東レ株式会社 | 微生物菌体固定化繊維およびその製造法 |
| US4350765A (en) * | 1979-06-13 | 1982-09-21 | Tanabe Seiyaku Co., Ltd. | Method for producing ethanol with immobilized microorganism |
| US4355108A (en) * | 1980-05-22 | 1982-10-19 | The Curators Of The University Of Missouri | Ethanol production with an immobilized cell reactor |
| JPS56169590A (en) * | 1980-05-30 | 1981-12-26 | Jgc Corp | Continuous alcohol fermentation by immobilized yeast |
| DE3021629A1 (de) * | 1980-06-09 | 1981-12-17 | C.H. Boehringer Sohn, 6507 Ingelheim | Coimmobilisate aus gaerfaehigen hefen mit angekoppelten enzymen sowie ihre herstellung und anwendung |
| US4355117A (en) * | 1980-10-08 | 1982-10-19 | Nabisco Brands, Inc. | Process for preparing agglomerated fibrous cellulose |
| CA1191098A (en) * | 1981-07-13 | 1985-07-30 | Minoru Nagashima | Process for manufacturing alcohol by fermentation |
| JPS5959195A (ja) * | 1982-09-27 | 1984-04-04 | Shinenerugii Sogo Kaihatsu Kiko | 固定化微生物菌体による連続アルコ−ル製造方法 |
| JPS60186292A (ja) * | 1983-10-21 | 1985-09-21 | Res Assoc Petroleum Alternat Dev<Rapad> | エタノ−ルの醗酵生産方法 |
| US4698224A (en) * | 1984-04-10 | 1987-10-06 | Kirin Beer Kabushiki Kaisha | Production of alcoholic beverages |
| BR8505366A (pt) * | 1984-10-29 | 1986-08-05 | Amoco Corp | Processo para fazer um sistema biocatalitico e sistema biocaralisador obtido |
| CA1321048C (en) * | 1987-03-05 | 1993-08-10 | Robert W. J. Lencki | Microspheres and method of producing same |
| US4915959A (en) * | 1988-05-09 | 1990-04-10 | Suomen Kokeri Oy | Method for the continuous maturation of fermented beer |
-
1988
- 1988-09-27 US US07/249,898 patent/US5079011A/en not_active Expired - Fee Related
-
1989
- 1989-09-04 AU AU41042/89A patent/AU629849B2/en not_active Ceased
- 1989-09-05 NZ NZ230564A patent/NZ230564A/en unknown
- 1989-09-06 CA CA000610453A patent/CA1336764C/en not_active Expired - Fee Related
- 1989-09-06 FI FI894205A patent/FI87658C/fi not_active IP Right Cessation
- 1989-09-07 ES ES89116545T patent/ES2067510T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1989-09-07 DE DE68919620T patent/DE68919620T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-09-07 EP EP89116545A patent/EP0361165B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-09-07 AT AT89116545T patent/ATE114721T1/de not_active IP Right Cessation
- 1989-09-12 KR KR89013214A patent/KR0153762B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1989-09-26 JP JP25040989A patent/JP2695942B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1989-09-26 RU SU4614992/13A patent/RU2060277C1/ru not_active IP Right Cessation
- 1989-09-26 DK DK198904729A patent/DK174923B1/da not_active IP Right Cessation
-
1993
- 1993-06-30 LV LVP-93-808A patent/LV10501B/lv unknown
- 1993-09-03 LT LTIP932A patent/LT3668B/lt not_active IP Right Cessation
-
1995
- 1995-02-09 GR GR940403740T patent/GR3015024T3/el unknown
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Прототип известен заявителю. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2800360C1 (ru) * | 2007-10-28 | 2023-07-20 | ЛанцаТек НЗ, Инк. | Усовершенствованное улавливание углерода при ферментации |
| RU2743488C1 (ru) * | 2020-01-28 | 2021-02-19 | Олег Валентинович Синельников | Способ улавливания компонентов на любом этапе процесса брожения либо на этапе после прекращения процесса брожения |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2067510T3 (es) | 1995-04-01 |
| GR3015024T3 (en) | 1995-05-31 |
| LTIP932A (en) | 1995-03-27 |
| EP0361165B1 (en) | 1994-11-30 |
| JP2695942B2 (ja) | 1998-01-14 |
| KR0153762B1 (en) | 1998-10-01 |
| AU629849B2 (en) | 1992-10-15 |
| LT3668B (en) | 1996-01-25 |
| US5079011A (en) | 1992-01-07 |
| FI87658C (fi) | 1993-02-10 |
| KR900004929A (ko) | 1990-04-13 |
| FI87658B (fi) | 1992-10-30 |
| AU4104289A (en) | 1990-04-05 |
| LV10501B (en) | 1995-10-20 |
| LV10501A (lv) | 1995-02-20 |
| FI894205A0 (fi) | 1989-09-06 |
| CA1336764C (en) | 1995-08-22 |
| NZ230564A (en) | 1991-07-26 |
| DE68919620D1 (de) | 1995-01-12 |
| DK472989D0 (da) | 1989-09-26 |
| DK174923B1 (da) | 2004-02-23 |
| JPH02276583A (ja) | 1990-11-13 |
| EP0361165A1 (en) | 1990-04-04 |
| DK472989A (da) | 1990-03-28 |
| ATE114721T1 (de) | 1994-12-15 |
| DE68919620T2 (de) | 1995-05-11 |
| FI894205A (fi) | 1990-03-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2060277C1 (ru) | Способ получения этанольного продукта | |
| Margaritis et al. | Advances in ethanol production using immobilized cell systems | |
| US4929452A (en) | Method for rapidly fermenting alcoholic beverages | |
| AU768467B2 (en) | Method and apparatus for the continuous biocatalytic conversion of aqueous solutions, having one or more degassing stages | |
| EP0424794B1 (en) | A process for the production of non-alcoholic malt beverage | |
| US20030106437A1 (en) | Method and apparatus for the continuous biocatalytic conversion of aqueous solutions, having one or more degassing stages | |
| US6602691B1 (en) | Process for the production of mannitol by immobilized micro-organisms | |
| CN1219071C (zh) | 两步发酵法生产酵母胞外海藻糖的方法 | |
| CN210261773U (zh) | 一种固定化黑曲霉产柠檬酸的发酵反应器 | |
| CN1059700C (zh) | Ｌ－苹果酸高产突变株曲霉ｎ１－１４'及生产ｌ－苹果酸的方法 | |
| WO2010059211A2 (en) | Apparatus and method for continuous fermentation | |
| US5612072A (en) | Process for the production of non-alcoholic or low alcohol malt beverage | |
| JPH06319515A (ja) | 非アルコール性ビールの製造方法とこの方法を実施するための装置 | |
| MARWAHA et al. | POSTHARVEST TECHNOLOGY OF FRUITS & VEGETABLES | |
| MARGARITIS | and FAHAR JA MERCHANT | |
| CN1492922A (zh) | 用于澄清啤酒和葡萄酒发酵的纤维惰性载体 | |
| JPS58149684A (ja) | アルコ−ル製造法 | |
| Marconi | Immobilized Enzymes in Nutritional Applications | |
| Kunduru | Development of a biofilm bioreactor for enhanced ethanol production | |
| Guénette | Wood blocks as a carrier for Saccharomyces cerevisiae cells used in the production of fructose and ethanol. | |
| SK165096A3 (en) | Method of continuous wort fermentation in a process of beer production |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050927 |