RU2064503C1

RU2064503C1 - Method of ethanol production from girasol

Info

Publication number: RU2064503C1
Application number: RU9494021117A
Authority: RU
Inventors: Борис Алексеевич Устинников; Валентина Сергеевна Чередниченко; Галина Тимофеевна Корчагина; Елена Николаевна Пискарева; Ольга Михайловна Вагина; Тамара Галеевна Воробьева
Original assignee: Борис Алексеевич Устинников; Валентина Сергеевна Чередниченко; Галина Тимофеевна Корчагина; Елена Николаевна Пискарева; Ольга Михайловна Вагина; Тамара Галеевна Воробьева
Priority date: 1994-06-03
Filing date: 1994-06-03
Publication date: 1996-07-27

Abstract

FIELD: alcoholic industry. SUBSTANCE: milled girasol (apple earth, Helianthus tuberosus) is mixed with diluted sulfuric acid to hydrolyze mass, then heated to 75-85 C, homogenized for 3-4 hr, kept at 75-85 C for 3-4 hr. After keeping 10-12% wort is taken off for yeast preparing and necessary mineral salts (carbamide, diammonium phosphate) were added. Other wort flow is cooled to 22-24 C and fed for fermentation. EFFECT: improved method of ethanol production.

Description

Изобретение относится к спиртовой промышленности, а именно к способу производства этилового спирта из топинамбура. The invention relates to the alcohol industry, and in particular to a method for the production of ethyl alcohol from Jerusalem artichoke.

Известен способ производства этилового спирта из топинамбура, предусматривающий измельчение клубней, подогрев измельченной массы, выдержку, охлаждение до температуры брожения, введение дрожжей и сбраживание (1). Недостатком этого способа является длительность процесса сбраживания и невысокий выход спирта, так как содержащаяся в сырье инулиназа недостаточно активна и не обеспечивает полную и глубокую деполимеризацию полифруктозидов топинамбура. A known method for the production of ethyl alcohol from Jerusalem artichoke, which involves crushing tubers, heating the crushed mass, aging, cooling to fermentation temperature, introducing yeast and fermentation (1). The disadvantage of this method is the duration of the fermentation process and the low yield of alcohol, since the inulinase contained in the feed is not active enough and does not provide complete and deep depolymerization of Jerusalem artichoke polyfructosides.

Известен способ производства этилового спирта из топинамбура, включающий измельчение клубней топинамбура, кислотный гидролиз измельченной массы минеральной кислотой и сбраживание дрожжами (2). К недостаткам известного способа относится то, что при производстве спирта по описываемой технологии не обеспечивается возможность увеличения выхода спирта и ускорение процесса брожения. A known method for the production of ethyl alcohol from Jerusalem artichoke, including grinding Jerusalem artichoke tubers, acid hydrolysis of the crushed mass with mineral acid and fermentation with yeast (2). The disadvantages of this method include the fact that in the production of alcohol according to the described technology it is not possible to increase the yield of alcohol and accelerate the fermentation process.

Техническим результатом настоящего изобретения является увеличение выхода спирта за счет дезагрегирования инулина и создания условий для активации гидролитического ферментного препарата инулиназы, содержащейся в топинамбуре, и интенсификация процесса брожения. Для этого в способе производства спирта из топинамбура, предусматривающем измельчение клубней, кислотный гидролиз измельченной массы минеральной кислотой и сбраживание дрожжами, согласно изобретению, после кислотного гидролиза гидролизованную массу подогревают до температуры 75-85^oС и осуществляют ее гомогенизацию и выдержку при этой температуре в течение 3-4 ч, затем массу охлаждают до температуры брожения и направляют на сбраживание, предварительно отобрав 10-12% сусла, в которое вводят необходимые минеральные соли и передают на приготовление дрожжей.The technical result of the present invention is to increase the yield of alcohol by disaggregating inulin and creating conditions for the activation of a hydrolytic enzyme preparation of inulinase contained in Jerusalem artichoke, and the intensification of the fermentation process. For this, in a method for producing alcohol from Jerusalem artichoke, which involves crushing tubers, acid hydrolysis of the crushed mass with mineral acid and fermentation with yeast, according to the invention, after acid hydrolysis, the hydrolyzed mass is heated to a temperature of 75-85 ^° C and homogenized and held at this temperature for 3-4 hours, then the mass is cooled to fermentation temperature and sent to fermentation, after having selected 10-12% of the wort, into which the necessary mineral salts are introduced and transferred to the preparation Adding yeast.

Способ осуществляют следующим образом. Топинамбур моют, измельчают, измельченное сырье смешивают с разбавленной серной кислотой, осуществляя кислотный гидролиз при 45-50^oС. Измельченную прогидролизованную массу нагревают до температуры 75-85^oС и осуществляют гомогенизацию в течение 3-4 часов при этой же температуре, затем направляют на выдержку в течение 3-4 часов, поддерживая в процессе выдержки температуру 75-85^oС. После выдержки отбирают 10-12% сусла для приготовления дрожжей, вводя в сусло необходимое количество минерального питания карбамида и диаммонийфосфата, а остальной поток направляют в теплообменник, где массу охлаждают до 22-24^oС, и направляют на брожение.The method is as follows. Jerusalem artichoke is washed, crushed, the crushed raw materials are mixed with dilute sulfuric acid, carrying out acid hydrolysis at 45-50 ^o C. The crushed hydrolyzed mass is heated to a temperature of 75-85 ^o C and homogenized for 3-4 hours at the same temperature, then sent for aging for 3-4 hours, maintaining a temperature of 75-85 ^o C during the aging process. After the exposure, 10-12% of the wort is taken to prepare the yeast, introducing into the wort the required amount of mineral nutrition of urea and diammonium phosphate, and the rest of the pot to sent to the heat exchanger, where the mass is cooled to 22-24 ^o C, and sent to fermentation.

П р и м е р 1. Для приготовления 1000 дал в сутки этилового спирта 102460 кг топинамбура с содержанием сбраживаемых углеводов 16% и влаги 74% измельчают на дробилке до частиц размером не более 3 мм, затем смешивают с разбавленной серной кислотой концентрацией 0,5% в соотношении 1:0,75. Температура кислотного раствора 45^oС. Осуществляют кислотный гидролиз в течение 2 часов, а затем гидролизат передают на гомогенизацию, которую осуществляют в течение 3 часов при 75^oС. Гомогенизированную массу направляют на выдержку при этой же температуре в течение З часов. Затем отбирают 10% сусла, устанавливают рН 3,5, задают в качестве питания для дрожжей 0,25 кг/м³ сусла карбамид и 0,1 кг/м³ диаммонифосфата, выдерживают 30 мин при температуре пастеризации, равной 85^oС, охлаждают до 30^oС, вводят засевные дрожжи и выращивают производственные дрожжи. Оставшийся поток сусла охлаждают до 22^oС и направляют на брожение, вводя в него полученные дрожжи. Процесс брожения осуществляют при 29^oС, выход спирта 61,0 дал из 1 т условного инулина топинамбура, продолжительность процесса брожения 48 часов.PRI me R 1. For the preparation of 1000 gave per day ethyl alcohol 102460 kg of Jerusalem artichoke with a content of fermentable carbohydrates 16% and moisture 74% are crushed to a particle size of not more than 3 mm, then mixed with diluted sulfuric acid with a concentration of 0.5 % in a ratio of 1: 0.75. The temperature of the acid solution is 45 ^o C. Acid hydrolysis is carried out for 2 hours, and then the hydrolyzate is transferred to homogenization, which is carried out for 3 hours at 75 ^o C. The homogenized mass is sent for soaking at the same temperature for 3 hours. Then 10% of the wort is taken, the pH is set to 3.5, urea and 0.1 kg / m ^{3 of} diammoniphosphate are set as food for yeast 0.25 kg / m ^{3 of} wort, they are kept for 30 minutes at a pasteurization temperature of 85 ^o С, cooled up to 30 ^o C, sowing yeast is introduced and industrial yeast is grown. The remaining wort stream is cooled to 22 ^o C and sent to fermentation, introducing the resulting yeast. The fermentation process is carried out at 29 ^o C, the alcohol yield of 61.0 gave 1 ton of conditional Jerusalem artichoke inulin, the duration of the fermentation process is 48 hours.

П р и м е р 2. Процесс осуществляют аналогично примеру 1, но с тем отличием, что подогрев массы проводят до 85^oС, отбор дрожжей в количестве 12% выдержку в течение 4 часов, а охлаждение перед брожением до 24^oС. Содержание сбраживаемых углеводов 16% Выход спирта 60 дал из 1 т условного инулина; продолжительность процесса брожения 48 часов,
П р и м е р 3. Процесс осуществляют аналогично примеру 1, но с тем отличием, что подогрев проводят до 80^oС, выдержку осуществляют в течение 3,5 часов, отбор дрожжей в количестве 11% а охлаждение до 23^oС. Выход спирта 61,0 дал из 1 т условного инулина.PRI me R 2. The process is carried out analogously to example 1, but with the difference that the mass is heated to 85 ^o C, the selection of yeast in the amount of 12% exposure for 4 hours, and cooling before fermentation to 24 ^o C. Content fermentable carbohydrates 16% Yield of alcohol 60 yielded from 1 t of conditional inulin; the duration of the fermentation process is 48 hours,
PRI me R 3. The process is carried out analogously to example 1, but with the difference that the heating is carried out to 80 ^o C, exposure is carried out for 3.5 hours, the selection of yeast in an amount of 11% and cooling to 23 ^o C. alcohol 61.0 gave 1 ton of conditional inulin.

Следует отметить, что в известном способе выход спирта составляет лишь около 40-50 дал из 1 т условного инулина при продолжительности сбраживания 60 ч. При гомогенизации происходит дезагрегирование инулина за счет создания условий для активации ферментного препарата инулиназы, этот процесс продолжается и при выдержке. It should be noted that in the known method, the alcohol yield is only about 40-50 gave from 1 ton of conditional inulin with a fermentation duration of 60 hours. During homogenization, inulin is disaggregated by creating conditions for activation of the enzyme preparation of inulinase, this process continues during aging.

Таким образом, наряду с кислотным гидролизом дополнительно происходит и ферментативный, инулин начинает гидролизоваться с образованием фруктозы и более простых, чем инулин, фруктозидов, называемых левулинами. Активация ферментной системы топинамбура характеризуется увеличением содержания растворимых сбраживаемых углеводов, в частности фруктозы в исходном сырье и зрелой бражке в 2-4 раза в период гомогенизации. Осуществление предложенным способом гомогенизации сырья, подготовка его и выдержка гидролизованной массы создают условия для активации ферментной системы топинамбура. Таким образом, указанная совокупность существенных признаков обеспечивает достижение технического результата. Thus, along with acid hydrolysis, enzymatic additionally occurs, inulin begins to hydrolyze with the formation of fructose and simpler than inulin, fructosides called levulins. Activation of the Jerusalem artichoke enzyme system is characterized by an increase in the content of soluble fermentable carbohydrates, in particular fructose in the feedstock and mature mash 2-4 times during the homogenization period. The implementation of the proposed method for the homogenization of raw materials, its preparation and aging of the hydrolyzed mass create the conditions for activation of the Jerusalem artichoke enzyme system. Thus, this set of essential features ensures the achievement of a technical result.

Claims

A method for the production of ethyl alcohol from Jerusalem artichoke, which involves crushing tubers, acid hydrolysis of the crushed mass with mineral acid and fermentation with yeast, characterized in that after acid hydrolysis the mass is heated to 75 85 ° C and at this temperature the mass is homogenized and aged for 3-4 hours then 10 12% of the flow of aged homogenized wort is taken, mineral nutrient salts necessary for the yeast are introduced in the form of urea and diammonium phosphate and sent to the preparation of yeast minutes, and the rest of the wort flow is cooled to 22 - 24 ° C and transferred to fermentation.