RU2477317C2 - Способ производства сахара - Google Patents

Способ производства сахара Download PDF

Info

Publication number
RU2477317C2
RU2477317C2 RU2011115062/10A RU2011115062A RU2477317C2 RU 2477317 C2 RU2477317 C2 RU 2477317C2 RU 2011115062/10 A RU2011115062/10 A RU 2011115062/10A RU 2011115062 A RU2011115062 A RU 2011115062A RU 2477317 C2 RU2477317 C2 RU 2477317C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sugar
ethanol
sucrose
syrup
fermentation
Prior art date
Application number
RU2011115062/10A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2011115062A (ru
Inventor
Сатоси ОХАРА
Акира СУГИМОТО
Йосифуми ТЕРАДЗИМА
Original Assignee
Асахи Груп Холдингз,Лтд.
Инкорпорейтед Эдминистрейтив Эджинси Нэшнл Эгрикалчер Энд Фуд Рисерч Организэйшн
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Асахи Груп Холдингз,Лтд., Инкорпорейтед Эдминистрейтив Эджинси Нэшнл Эгрикалчер Энд Фуд Рисерч Организэйшн filed Critical Асахи Груп Холдингз,Лтд.
Publication of RU2011115062A publication Critical patent/RU2011115062A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2477317C2 publication Critical patent/RU2477317C2/ru

Links

Images

Classifications

    • 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
    • C12P19/00—Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/12—Disaccharides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00—Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/99—Enzyme inactivation by chemical treatment
    • 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
    • C13—SUGAR INDUSTRY
    • C13B—PRODUCTION OF SUCROSE; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • C13B20/00—Purification of sugar juices
    • C13B20/002—Purification of sugar juices using microorganisms or enzymes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C13—SUGAR INDUSTRY
    • C13B—PRODUCTION OF SUCROSE; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • C13B50/00—Sugar products, e.g. powdered, lump or liquid sugar; Working-up of sugar
    • C13B50/002—Addition of chemicals or other foodstuffs
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C13—SUGAR INDUSTRY
    • C13K—SACCHARIDES OBTAINED FROM NATURAL SOURCES OR BY HYDROLYSIS OF NATURALLY OCCURRING DISACCHARIDES, OLIGOSACCHARIDES OR POLYSACCHARIDES
    • C13K1/00—Glucose; Glucose-containing syrups
    • 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)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Non-Alcoholic Beverages (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

Способ одновременного производства сахара и этанола включает извлечение сахаросодержащего сока из подходящего растения, одновременное ферментирование и очистку сахаросодержащего сока, одновременную перегонку этанола и концентрирование сахаросодержащего сока, кристаллизацию полученного концентрата сахаросодержащего сока с получением сахара. Ферментирование сахаросодержащего сока осуществляют с использованием штаммов дрожжей Saccharomyces или Zygosaccharomyces, не продуцирующих фермент сахаразу, или штамма Saccharomyces cerevisiae BY4742 с разрушенным геном сахаразы SUC2c, или штамма Saccharomyces cerevisiae Taiken 396 в присутствии метил-α-D-глюкопиранозида. Условия ферментации позволяют увеличить долю сахарозы в сахарном сиропе за счет расходования в ходе ферментации сахаров, не являющихся сахарозой. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 6 ил., 5 пр.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к способу производства сахара, а более конкретно относится к способу эффективного производства сахара и этанола.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Полагают, что топливный этанол, получаемый из растений, станет альтернативным бензину жидким топливом, предотвращающим увеличение количества углекислого газа. При получении сахара и этанола из сахаросодержащего сиропа, получаемого из растений, использовали следующий способ. А именно, сначала из сахаросодержащего сиропа получали сахар. После получения сахара сахарный сироп ферментировали микроорганизмами с получением этанола (см., например, JP-A 2004-321174).
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ЗАДАЧИ, РЕШАЕМЫЕ ИЗОБРЕТЕНИЕМ
В описанном выше способе производства сахара из сахаросодержащего сиропа необходим процесс кристаллизации. Для процесса кристаллизации необходима высокая концентрация сахара. С этой целью сахарный сироп нагревали с выпариванием воды и, таким образом, концентрировали. При этом, таким образом, при нагревании увеличивается концентрация сахара и солей в сахарном сиропе, и концентрирование действует в качестве ингибирующего фактора для ферментации. Таким образом, для получения этанола из мелассы после получения сахара необходима такая обработка как разбавление. Кроме того, описанный выше способ очень не эффективен с точки зрения энергии, так как ферментированную жидкость снова нагревают для экстракции этанола посредством дистилляции. Кроме того, в способе кристаллизации сахара существует такая проблема, как снижение выхода кристаллов сахара, если только не использовать сахарный сироп с высоким содержанием сахарозы, другими словами, сахарный сироп, в котором содержание сахарозы как сырья сахара является высоким относительно общего количества сахара, включая сахара, не являющиеся сахарозой и не являющиеся сырьем сахара. Таким образом, существует проблема, заключающаяся в том, что сахар нельзя получить, например, в период или из сорта с низким содержанием сахарозы.
Задача настоящего изобретения состоит в создании способа эффективного производства сахара и эффективного производства этанола одновременно.
СРЕДСТВА РЕШЕНИЯ ПОСТАВЛЕННЫХ ЗАДАЧ
Настоящее изобретение относится к способу производства сахара, который включает: предварительную стадию ферментации сахаросодержащего сока, полученного из растения, посредством микроорганизмов, не продуцирующих сахаразы; и стадию получения сахара из ферментированного сахаросодержащего сиропа. Кроме того, настоящее изобретение относится к способу производства сахара, который включает: предварительную стадию ферментации сахаросодержащего сока, полученного из растения, посредством микроорганизмов в присутствии ингибитора сахаразы; и стадию получения сахара из ферментированного сахаросодержащего сиропа.
ТЕХНИЧЕСКИЙ РЕЗУЛЬТАТ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В способе по изобретению ферментируется сахарный сироп с низкой концентрацией сахара и солей. Таким образом, становится возможным эффективное получение этанола.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На Фиг.1 представлена схема способа, использованного в примере 1.
На Фиг.2 представлена схема, иллюстрирующая баланс масс в способе, использованном в примере 1.
На Фиг.3 представлена схема, иллюстрирующая баланс масс в способе, использованном в примере 2.
На Фиг.4 представлена схема, иллюстрирующая баланс масс в способе, использованном в примере 3.
На Фиг.5 представлен график результатов исследования ферментации сиропов, отжатых из сахаросодержащего тростника, с применением дрожжей, не содержащих сахаразы, и дрожжей, содержащих разрушенный ген сахаразы.
На Фиг.6 представлен график результатов теста ферментации сиропов, отжатых из сахаросодержащего тростника, с применением ингибитора сахаразы.
ВАРИАНТЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ производства сахара по изобретению относится к этапу предварительной обработки, представляющему собой ферментирование сахаросодержащего сиропа, получаемого из растений посредством микроорганизмов, не имеющих сахаразы, или к этапу предварительной обработки, представляющему собой ферментирование сахаросодержащего сиропа, получаемого из растений посредством микроорганизмов в присутствии ингибитора сахаразы. Поскольку сахарный сироп ферментируют при таких условиях, сахароза не расщепляется, а этанол и т.д. образуется только из инвертированных сахаров, таких как глюкоза и фруктоза. В результате увеличивается доля сахарозы в сахарном сиропе, и, таким образом, повышается эффективность кристаллизации сахара. При этом в традиционном способе существует проблема трудности кристаллизации сырья с высоким содержанием сахаров, не являющихся сахарозой, и низким содержанием сахарозы (что связано с сортом и периодом сбора урожая). Однако в способе производства сахара по настоящему изобретению сахарá, не являющиеся сахарозой, расходуются в ходе ферментации, и, таким образом, доля сахарозы увеличивается. Таким образом, можно кристаллизовать даже сырье с низким содержанием сахарозы. Это приводит к расширению спектра сортов сахаросодержащего тростника, которые можно использовать, и удлинению периода сбора урожая. Кроме того, в традиционном способе при получении сахара азот и сахара образуют соединения друг с другом, окрашивая мелассу. Это приводит к проблеме окрашивания отработанной воды. Однако в способе производства сахара по настоящему изобретению в ходе ферментации азот расходуется, таким образом, уменьшая окраску мелассы. Кроме того, в традиционном способе получение занимает много времени (приблизительно от 48 до 72 часов), так как после получения сахара весь сахар с высокой концентрацией необходимо превратить в этанол. Ферментацию также ингибирует концентрация соли. Однако в способе производства сахара по настоящему изобретению сахар с низкой концентрацией ферментируется. Таким образом, ферментация завершается в короткий период времени с меньшей концентрацией соли. Таким образом, можно значительно сократить время производства.
Примеры растений включают растения, которые накапливают сахара, такие как сахарный тростник и сахарная свекла. Предпочтительным является сахарный тростник.
Стадию подготовки сахаросодержащего сиропа, получаемого из растений, можно осуществлять способами, известными специалистам в данной области, например, способом отжима. А именно, стеблевые части срезанного сахаросодержащего тростника нарезают на куски длиной от 15 до 30 см посредством режущего инструмента и мелко измельчают на шреддере. Сахаросодержащий сок отжимают посредством вальцовой мельницы. Для повышения эффективности отжима сахаров в конечный валик мельницы наливают воду, и происходит отжим от 95 до 97% сахара. Затем в ванне для перемешивания извести к сиропу добавляют известь. После агрегации и выпадения в осадок примесей осадок и очищенную жидкость отделяют друг от друга посредством ротационного фильтра Оливера. Очищенную жидкость концентрируют выпариванием. Полученный сахарный сироп в основном содержит сахарозу, глюкозу, фруктозу и т.п.
Примеры микроорганизмов, не содержащих сахаразы, включают Saccharomyces dairenensis NBRC 0211, Saccharomyces transvaalensis NBRC 1625, Saccharomyces rosinii NBRC 10008, Zygosaccharomyces bisporus NBRC 1131 и т.п. При этом среди микроорганизмов, содержащих сахаразу, возможно использование штаммов микроорганизмов-грибов, шесть генов сахаразы которых (SUC1, SUC2, SUC3, SUC4, SUC6, SUC7) полностью или частично разрушены посредством генетической инженерии.
Примеры ингибиторов сахаразы включают ионы серебра, ионы меди, ионы ртути, ионы свинца, метил-α-D-глюкопиранозид, PCMB (п-хлорртутьбензоат), глюкозил-D-псикозу и т.п.
Ферментацию можно проводить способами, известными специалистам в данной области. Примеры таких способов включают порционный способ, в котором ферментирующие микроорганизмы и сахарный сироп смешивают в заданном соотношении для ферментации, непрерывный способ, в котором ферментирующие микроорганизмы иммобилизуют, а затем к ним непрерывно добавляют сахарный сироп для ферментации и т.п.
Затем способ производства сахара по настоящему изобретению включает стадию получения сахара из ферментированного сахаросодержащего сиропа. Сахар можно получать из ферментированного сахаросодержащего сиропа способами, известными специалистам в данной области. Примеры таких способов включают кристаллизацию сахара и т.п. А именно, ферментированный сахарный сироп повторно нагревают и концентрируют маленькими порциями (от 0,5 до 1 кл) при пониженном давлении посредством отсасывания. Кристаллы сахара определенного размера или более отбирают. Затем кристаллы сахара и сахарный сироп отделяют друг от друга посредством центрифуги.
Способ производства сахара по настоящему изобретению перед получением сахара из ферментированного сахаросодержащего сиропа может включать стадию выделения этанола из ферментированного сахаросодержащего сиропа. Этанол можно выделять из ферментированного сахаросодержащего сиропа способами, известными специалистам в данной области. Примеры включают отделение этанола посредством перегонки. Если этанол отделяют посредством перегонки, происходит одновременная концентрация сахаросодержащего сиропа. Таким образом, при получении сахара исчезает необходимость повторного проведения нагревания и концентрирования. Таким образом, можно сохранить время и энергию.
Примеры
(Пример 1: проверка способа для случая использования сахаросодержащего тростника в качестве сырья и дрожжей, не содержащих сахаразы)
(1) Стадия отжима
Стеблевые части тростника массой 3200 г, полученные из сахаросодержащего тростника (NiF8) после сбора урожая, измельчали на шреддере и затем отжимали посредством четырехвальцовой мельницы. Таким образом, получали 3114 мл отжатого сиропа (масса отжатого сиропа = 3348 г, содержание сахарозы = 563 г, содержание инвертированного сахара = 65 г, доля сахарозы = 79,4%).
(2) Стадии очистки/ферментации
Отжатый сироп переносили в 5-литровый ферментер, куда для корректирования pH и агрегации примесей добавляли гидроксид кальция Ca(OH)2, составлявший 0,05% по массе относительно массы отжатого сиропа. Затем туда высевали 0,3 г сухой массы дрожжей Saccharomyces dairenensis, не содержащих сахаразы, с ферментацией этанола в анаэробных условиях при 30°C в течение 3 часов. Использовали дрожжи, предварительно культивированные в среде YM. После завершения ферментации дрожжи и агрегированные примеси фильтровали через фильтр. Таким образом, отделяли ферментированную жидкость объемом 3080 мл (масса отжатого сиропа = 3288 г, концентрация этанола = 1,17% об., содержание сахарозы = 558 г, содержание инвертированного сахара = 0 г).
(3) Стадии перегонки этанола/концентрации сахаросодержащего сиропа
Ферментированную жидкость нагревали при пониженном давлении и охлаждали и собирали 28,6 г выпаренного таким образом этанола. Затем последовательно выпаривали 2193 мл воды. Таким образом, получали 837 мл концентрированного сахаросодержащего сиропа (масса сахаросодержащего сиропа = 1066 г, содержание сахарозы = 558 г, содержание инвертированного сахара = 0 г, доля сахарозы = 93,8%).
(4) Стадия кристаллизации
Половину сахаросодержащего сиропа экстрагировали, а затем нагревали при пониженном давлении и концентрировали, пока перенасыщение сахарозой не достигало 1,2. Затем добавляли 50 г затравочных кристаллов сахара (размер частиц 250 мкм), и в течение приблизительно 3 часов формировался кристалл, в то время как маленькими порциями добавляли остаток концентрированного сахаросодержащего сиропа.
(5) Стадия разделения сахара-сырца/мелассы
Смесь кристаллизованного сахара и мелассы центрифугировали в центрифуге с перфорированной стенкой с применением фильтровальной ткани от 50 мкм до 100 мкм меш при 3000 об/мин в течение 20 минут. Таким образом, друг от друга отделяли 371 г сахара (доля выделенной сахарозы = 65,9%, исключая добавленные затравочные кристаллы) и 234 г мелассы (содержание сахарозы = 151 г, содержание инвертированного сахара = 0 г, доля сахарозы = 87,4%).
На Фиг.1 представлена схема способа получения, на Фиг.2 представлен результат баланса масс.
(Пример 2: проверка способа для случая использования сахаросодержащего тростника в качестве сырья и штамма с разрушенным геном сахаразы)
(1) Стадия отжима
Стеблевые части тростника массой 3200 г, полученные из сахаросодержащего тростника (NiF8) после сбора урожая, измельчали на шреддере и затем отжимали посредством четырехвальцовой мельницы. Таким образом, получали 3000 мл отжатого сиропа (масса отжатого сиропа = 3264 г, содержание сахарозы = 546 г, содержание инвертированного сахара = 60 г, доля сахарозы = 78,9%).
(2) Стадии очистки/ферментации
Отжатый сироп переносили в 5-литровый ферментер, в который для корректирования pH и агрегации примесей добавляли гидроксид кальция Ca(OH)2, составлявший 0,05% по массе относительно массы отжатого сиропа. Затем туда высевали 0,3 г сухой массы штамма дрожжей Saccharomyces cervisiae BY4742 с разрушенным геном сахаразы SUC2c с ферментацией этанола в анаэробных условиях при 30°C в течение 3 часов. Использовали штаммы с разрушенным геном, предварительно культивированные в среде YM. После завершения ферментации дрожжи и агрегированные примеси фильтровали через фильтр. Таким образом, отделяли ферментированную жидкость объемом 2986 мл (масса отжатого сиропа = 3180 г, концентрация этанола 1,38% об., содержание сахарозы = 546 г, содержание инвертированного сахара = 0 г).
(3) Стадии перегонки этанола/концентрации сахаросодержащего сиропа
Ферментированную жидкость нагревали при пониженном давлении и охлаждали и собирали 32,8 г выпаренного таким образом этанола. Затем последовательно выпаривали 2083 мл воды. Таким образом, получали 860 мл концентрированного сахаросодержащего сиропа (масса сахаросодержащего сиропа = 1065 г, содержание сахарозы = 546 г, содержание инвертированного сахара = 0 г, доля сахарозы = 87,1%).
(4) Стадия кристаллизации
Половину сахаросодержащего сиропа экстрагировали, а затем нагревали при пониженном давлении и концентрировали, пока перенасыщение сахарозой не достигало 1,2. Затем добавляли 50 г затравочных кристаллов сахара (размер частиц 250 мкм), и в течение приблизительно 3 часов формировался кристалл, в то время как маленькими порциями добавляли остаток концентрированного сахаросодержащего сиропа.
(5) Стадия разделения сахара-сырца/мелассы
Смесь кристаллизованного сахара и мелассы центрифугировали в центрифуге с перфорированной стенкой с применением фильтровальной ткани от 50 мкм до 100 мкм меш при 3000 об/мин в течение 20 минут. Таким образом, друг от друга отделяли 351 г сахара (доля выделенной сахарозы = 64,3%: исключая добавленные затравочные кристаллы) и 239 г мелассы (содержание сахарозы = 123 г, содержание инвертированного сахара = 23 г, доля сахарозы = 65,8%).
На Фиг.3 представлен результат баланса масс.
(Пример 3: проверка способа для случая использования сахаросодержащего тростника в качестве сырья и ингибитора сахаразы)
(1) Стадия отжима
Стеблевые части тростника массой 3200 г, полученные из сахаросодержащего тростника (NiF8) после сбора урожая, измельчали на шреддере и затем отжимали посредством четырехвальцовой мельницы. Таким образом, получали 2868 мл отжатого сиропа (масса отжатого сиропа = 3120 г, содержание сахарозы = 524 г, содержание инвертированного сахара = 61 г, доля сахарозы = 78,3%).
(2) Стадии очистки/ферментации
Отжатый сироп переносили в 5-литровый ферментер, куда для корректирования pH и агрегации примесей добавляли гидроксид кальция Ca(OH)2, составлявший 0,05% по массе относительно массы отжатого сиропа. Затем туда добавляли метил-α-D-глюкопиранозид с концентрацией 60 мМ, действующий в качестве ингибитора сахаразы, и высевали 0,6 г сухой массы дрожжей Saccharomyces cervisiae (штамм Taiken 396), содержащих сахаразу, с ферментацией этанола в анаэробных условиях при 30°C в течение 6 часов. Использовали дрожжи, предварительно культивированные в среде YM. После завершения ферментации дрожжи и агрегированные примеси фильтровали через фильтр. Таким образом, отделяли ферментированную жидкость объемом 2870 мл (масса отжатого сиропа = 3064 г, концентрация этанола 6,20% об., содержание сахарозы = 252 г, содержание инвертированного сахара = 0 г).
(3) Стадии перегонки этанола/концентрации сахаросодержащего сиропа
Ферментированную жидкость нагревали при пониженном давлении и охлаждали, и собирали 150 г выпаренного таким образом этанола. Затем последовательно выпаривали 2494 мл воды. Таким образом, получали 330 мл концентрированного сахаросодержащего сиропа (масса сахаросодержащего сиропа = 420 г, содержание сахарозы = 252 г, содержание инвертированного сахара = 0 г, доля сахарозы = 94,0%).
(4) Стадия кристаллизации
Половину сахаросодержащего сиропа экстрагировали, а затем нагревали при пониженном давлении и концентрировали, пока перенасыщение сахарозой не достигало 1,2. Затем добавляли 50 г затравочных кристаллов сахара (размер частиц 250 мкм), и в течение приблизительно 3 часов формировался кристалл, в то время как маленькими порциями добавляли остаток концентрированного сахаросодержащего сиропа.
(5) Стадия разделения сахара-сырца/мелассы
Смесь кристаллизованного сахара и мелассы центрифугировали в центрифуге с перфорированной стенкой с применением фильтровальной ткани от 50 мкм до 100 мкм меш при 3000 об/мин в течение 20 минут. Таким образом, друг от друга отделяли 203 г сахара (доля выделенной сахарозы = 29,2%: исключая добавленные затравочные кристаллы) и 151 г мелассы (содержание сахарозы = 88 г, содержание инвертированного сахара = 0 г, доля сахарозы = 81,0%).
На Фиг.4 представлен результат баланса масс.
(Пример 4: тест ферментации сиропа, отжатого из сахаросодержащего тростника для случая использования дрожжей, не содержащих сахаразы)
В сироп, отжатый из сахаросодержащего тростника, высевали S. dairenensis (NBRC 0211), S. transvaalensis (NBRC 1625), S. rosinii (NBRC 10008), Z. bisporus (NBRC 1131), представляющие собой дрожжи, не содержащие сахаразы, и штамм (BY4742 SUC2-) дрожжей S. cervisiae BY4742 с разрушенным геном сахаразы. Тест ферментации проводили, чтобы подтвердить, что сахароза не расщепилась, а в этанол превратились только инвертированные сахара. В качестве эталона для сравнения аналогичный тест ферментации проводили с применением дрожжей S. cervisiae (штамм Taiken 396), содержащих сахаразу.
Все использованные для ферментации штаммы грибов предварительно культивировали посредством встряхивания в 5 мл среды YM при 30°C в течение 24 часов и затем далее предварительно культивировали посредством встряхивания в 300 мл среды YPD при 30°C в течение 12 часов. Дрожжи собирали из среды для предварительного культивирования посредством центрифугирования. Дрожжи суспендировали для ферментации в 100 мл отжатого сиропа (концентрация сахарозы в отжатом сиропе составляла 12,0%, концентрация инвертированных сахаров составляла 3,0%), помещенного в 300-мл колбу Эрленмейера с водяным затвором для ферментера. Ферментацию проводили посредством встряхивания при 30°C при 120 об/мин. На Фиг.5 представлен рассмотренный результат изменения во времени концентрации сахара и этанола в результате ферментации.
Для S. cervisiae (штамм Taiken 396), представляющих собой обычные дрожжи, в результате действия сахаразы почти вся сахароза расщепилась на инвертированные сахара в течение 3 часов после начала ферментации. В течение 24 часов все сахара превратились в этанол.
При этом для четырех штаммов дрожжей, не содержащих сахаразы, и штамма с разрушенным геном сахаразы, хотя скорость синтеза этанола варьировала среди них, расщепление сахарозы не наблюдалось ни в одном из случаев, что подтверждало то, что только инвертированные сахара превратились в этанол.
(Пример 5: тест ферментации сиропа, отжатого из сахаросодержащего тростника для случая использования ингибитора сахаразы)
S. cervisiae (Штамм Taiken 396), представляющие собой обычные дрожжи, содержащие сахаразу, высевали в отжатый из сахаросодержащего тростника сироп. Туда добавляли метил-α-D-глюкопиранозид в концентрации 60 мМ, действующий в качестве ингибитора сахаразы. Тест ферментации проводили для изучения изменения во времени концентрации сахарозы, инвертированных сахаров и этанола.
Использованный для ферментации штамм грибов предварительно культивировали посредством встряхивания в 10 мл среды YM при 30°C в течение 24 часов и затем далее предварительно культивировали посредством встряхивания в 500 мл среды YPD при 30°C в течение 12 часов. Дрожжи собирали из среды для предварительной культивации посредством центрифугирования. 100 мл отжатого сиропа (концентрация сахарозы в отжатом сиропе составляла 10,0%, концентрация инвертированных сахаров составляла 3,0%) и 60 мМ метил-α-D-глюкопиранозида помещали в 300-мл колбу Эрленмейера с водяным затвором для ферментера. Дрожжи, собранные из среды для предварительной культивации посредством центрифугирования, добавляли в колбу для ферментации. Ферментацию проводили посредством встряхивания при 30°C при 120 об/мин. На Фиг.6 представлен рассмотренный результат изменения во времени концентрации сахара и этанола в результате ферментации.
Для S. cervisiae (Штамм Taiken 396), которые представляют собой обычные дрожжи, в условиях отсутствия ингибитора сахаразы в результате действия сахаразы почти вся сахароза расщепилась на инвертированные сахара через 6 часов после начала ферментации и затем превратилась в этанол. Поскольку скорость расщепления сахарозы была выше скорости расходования инвертированных сахаров дрожжами, сахароза полностью расходовалась к тому времени, когда расходовались инвертированные сахара, и, таким образом, доля сахарозы увеличилась. Таким образом, подтвердили, что получение сахара из ферментированной жидкости не возможно.
При этом в условиях наличия ингибитора скорость расщепления сахарозы была низкой, и через 6 часов после начала ферментации оставалась приблизительно половина сахарозы, тогда как все инвертированные сахара превратились в этанол. Доля сахарозы в ферментированной жидкости достигала 94,0% через 8 часов после начала ферментации. Доля сахарозы в ферментированной жидкости позволит легко провести кристаллизацию сахара.

Claims (6)

1. Способ одновременного производства сахара и этанола, включающий: извлечение сахаросодержащего сока из подходящего растения;
одновременное ферментирование и очистку сахаросодержащего сока;
одновременную перегонку этанола и концентрирование сахаросодержащего сока;
кристаллизацию полученного концентрата сахаросодержащего сока с получением сахара;
причем ферментирование сахаросодержащего сока осуществляют с использованием штаммов дрожжей Saccharomyces или Zygosaccharomyces, не продуцирующих фермент сахаразу, или штамма Saccharomyces cerevisiae BY4742 с разрушенным геном сахаразы SUC2c.
2. Способ по п.1, дополнительно включающий стадию выделения этанола из ферментированного сахаросодержащего сиропа перед получением сахара из сахаросодержащего сиропа.
3. Способ по п.2, в котором стадия выделения этанола из ферментированного сахаросодержащего сиропа включает отделение этанола посредством перегонки.
4. Способ одновременного производства сахара и этанола, включающий:
извлечение сахаросодержащего сока из подходящего растения;
одновременное ферментирование и очистку сахаросодержащего сока;
одновременную перегонку этанола и концентрирование сахаросодержащего сока;
кристаллизацию полученного концентрата сахаросодержащего сока с получением сахара;
причем ферментирование сахаросодержащего сока осуществляют с использованием штамма Saccharomyces cerevisiae Taiken 396 в присутствии метил-α-D-глюкопиранозида.
5. Способ по п.4, дополнительно включающий стадию выделения этанола из ферментированного сахаросодержащего сиропа перед получением сахара из сахаросодержащего сиропа.
6. Способ по п.5, в котором стадия выделения этанола из ферментированного сахаросодержащего сиропа включает отделение этанола посредством перегонки.
RU2011115062/10A 2008-09-16 2009-09-15 Способ производства сахара RU2477317C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008-236727 2008-09-16
JP2008236727 2008-09-16
PCT/JP2009/066092 WO2010032724A1 (ja) 2008-09-16 2009-09-15 砂糖の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011115062A RU2011115062A (ru) 2012-10-27
RU2477317C2 true RU2477317C2 (ru) 2013-03-10

Family

ID=42039548

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011115062/10A RU2477317C2 (ru) 2008-09-16 2009-09-15 Способ производства сахара

Country Status (9)

Country Link
US (2) US8460725B2 (ru)
EP (1) EP2339012B1 (ru)
JP (1) JP4883511B2 (ru)
CN (1) CN102159721B (ru)
AU (1) AU2009293797B2 (ru)
BR (1) BRPI0918744B1 (ru)
MX (1) MX2011002858A (ru)
RU (1) RU2477317C2 (ru)
WO (1) WO2010032724A1 (ru)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011109956A (ja) * 2009-11-26 2011-06-09 Asahi Breweries Ltd 砂糖の製造方法
JP5852743B2 (ja) * 2012-09-14 2016-02-03 アサヒグループホールディングス株式会社 選択的発酵方法による砂糖及びエタノールの製造方法
JP5694426B2 (ja) 2013-05-09 2015-04-01 アサヒグループホールディングス株式会社 新規ショ糖非資化性凝集性酵母
MX2015015187A (es) * 2013-05-28 2016-02-22 Asahi Group Holdings Ltd Metodo de produccion de azucar sin refinar y etanol usando fermentacion selectiva.
JPWO2016080296A1 (ja) * 2014-11-18 2017-08-24 コニカミノルタ株式会社 光路変更素子及び光結合装置
CN108902433A (zh) * 2018-07-26 2018-11-30 兴义市黔农居养种植农民专业合作社 一种红糖粉及制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU1838397C (ru) * 1987-01-09 1993-08-30 Ля Компани Витиколь Э Фермьер Эдмонд Э Бенжамин Де Ротшильд С.А. Способ получени алкогольного напитка на основе растительного сока, содержащего ферментируемый сахар
WO2004081236A1 (de) * 2003-03-11 2004-09-23 Zuckerforschung Tulln Gesellschaft M.B.H. Verfahren zur herstellung von zucker und zuckerhaltigen produkten aus zuckerhaltigen pflanzlichen rohstoffen
JP2004321174A (ja) * 2003-04-07 2004-11-18 Asahi Breweries Ltd 砂糖及び有用物質を製造する方法
WO2008002445A2 (en) * 2006-06-23 2008-01-03 Daniel Nadel Method of producing sugar and ethanol from inflorescence-deficient corn plants

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4335207A (en) * 1980-06-03 1982-06-15 Cpc International Inc. Process for the production of high fructose syrups and ethanol
CN1802441A (zh) * 2003-04-07 2006-07-12 朝日啤酒株式会社 制造砂糖和有用物质的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU1838397C (ru) * 1987-01-09 1993-08-30 Ля Компани Витиколь Э Фермьер Эдмонд Э Бенжамин Де Ротшильд С.А. Способ получени алкогольного напитка на основе растительного сока, содержащего ферментируемый сахар
WO2004081236A1 (de) * 2003-03-11 2004-09-23 Zuckerforschung Tulln Gesellschaft M.B.H. Verfahren zur herstellung von zucker und zuckerhaltigen produkten aus zuckerhaltigen pflanzlichen rohstoffen
JP2004321174A (ja) * 2003-04-07 2004-11-18 Asahi Breweries Ltd 砂糖及び有用物質を製造する方法
WO2008002445A2 (en) * 2006-06-23 2008-01-03 Daniel Nadel Method of producing sugar and ethanol from inflorescence-deficient corn plants

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
OHARA SATOSHI et al. Biomass ethanol production from sugarcane for energy generation to support sugar production // Journal of the Japan Institute of Energy. - 2005, vol. 84, no.11, abstract. *

Also Published As

Publication number Publication date
EP2339012A4 (en) 2013-05-22
US8647845B2 (en) 2014-02-11
RU2011115062A (ru) 2012-10-27
AU2009293797B2 (en) 2012-07-19
US20110200710A1 (en) 2011-08-18
US20130183724A1 (en) 2013-07-18
EP2339012B1 (en) 2015-01-07
BRPI0918744B1 (pt) 2018-05-15
US8460725B2 (en) 2013-06-11
CN102159721A (zh) 2011-08-17
MX2011002858A (es) 2011-04-07
WO2010032724A1 (ja) 2010-03-25
BRPI0918744A2 (pt) 2015-08-18
CN102159721B (zh) 2015-04-01
EP2339012A1 (en) 2011-06-29
AU2009293797A1 (en) 2010-03-25
JPWO2010032724A1 (ja) 2012-02-09
JP4883511B2 (ja) 2012-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2477317C2 (ru) Способ производства сахара
US20060035355A1 (en) Method for producing sugar and a useful material
CN101824395B (zh) 一种以固体秸秆为碳源培养发酵种子液的方法
AU2013316553B2 (en) Method for producing sugar and ethanol by selective fermentation
US20120225455A1 (en) Method for Producing Sugar
AU2014272231B2 (en) Raw sugar and ethanol production method using selective fermentation
RU2701643C1 (ru) Способ получения биоэтанола из целлюлозосодержащего сырья
CN100510089C (zh) 一种用西瓜制备乙醇的方法
KR101213989B1 (ko) 나노 분쇄 공정을 이용한 해조류와 농산 부산물의 고효율 당화를 위한 전처리 방법
Ozioko et al. Isolation and Characterization of Local Yeast Strains from Fermented African Breadfruits for Use in Pentose Sugars Fermentation
CN101914575A (zh) 用运动发酵单胞菌发酵甜高粱茎秆浓缩汁液生产燃料乙醇的方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170916