RU2534317C1 - Способ производства этилового спирта из зернового сырья - Google Patents
Способ производства этилового спирта из зернового сырья Download PDFInfo
- Publication number
- RU2534317C1 RU2534317C1 RU2013127802/10A RU2013127802A RU2534317C1 RU 2534317 C1 RU2534317 C1 RU 2534317C1 RU 2013127802/10 A RU2013127802/10 A RU 2013127802/10A RU 2013127802 A RU2013127802 A RU 2013127802A RU 2534317 C1 RU2534317 C1 RU 2534317C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- batch
- temperature
- ethyl alcohol
- water
- grain
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Изобретение относится к спиртовой промышленности. Способ предусматривает шелушение зерна, смешивание фракции, содержащей эндосперм, с водой, внесение 0,1-0,5% к объему воды 5%-ного раствора янтарной кислоты и диспергирование смеси с получением замеса. Затем замес обрабатывают и вносят в него ферментные препараты осахаривающего действия. Осахаренное сусло охлаждают, сбраживают и полученную бражку перегоняют с получением этилового спирта. Изобретение позволяет полностью отказаться от применения ферментных препаратов разжижающего действия, а также увеличить выход спирта при его высоких качественных характеристиках. 3 пр., 2 табл.
Description
Изобретение относится к спиртовой промышленности, а именно к способу производства этилового спирта из зернового сырья.
Известен способ получения этилового спирта методом «холодного затирания» ржи и пшеницы. Максимальная температура обработки сырья по данному способу составляет 62-68°C. По данной технологии помол получают методом сухого измельчения зерна и с использованием многоступенчатых схем дробления. Полученный помол характеризуется проходом через сито диаметром 0,56 мм не менее 80 масс.%, т.е. по гранулометрическому составу близок к муке (Шахтимир Э.Л., Перова Э.Я. Применение способов холодного затирания на спиртовых заводах ФРГ и ГДР. // Ферментная и спиртовая промышленность. - 1983. -№7. - С.44-47).
Недостатками данного способа являются высокие требования к микробиологическим характеристикам зерна, не соответствующие зерну фуражного назначения, а также высокие энергозатраты на стадии получения помола требуемого состава.
Известен способ производства этилового спирта, включающий ИК-обработку исходного зерна, его измельчение по одноступенчатой схеме, смешивание помолов с водой, внесение амилолитических ферментных препаратов разжижающего и осахаривающего действия, а также ферментных препаратов протеолитического действия, обработку замеса при температуре 56-58°C в течение 3-4 часов, охлаждение сусла, его последующее сбраживание и перегонку зрелой бражки с получением этилового спирта (RU 2265663 C1.10.12.2005).
К недостаткам данного способа относятся дополнительные энергозатраты на ИК-обработку зерна, высокий расход ферментных препаратов, в том числе дополнительных - протеолитического действия.
Наиболее близким аналогом настоящего изобретения является способ производства этилового спирта, включающий шелушение зерна с получением фракции шелухи в количестве 2-5 мас.% от общей массы зерна и фракции, содержащей эндосперм, смешивание фракции, содержащий эндосперм, с водой при гидромодуле 1:(3,5-4,0), внесение амилолитических ферментных препаратов разжижающего и осахаривающего действия в количестве 0,5-1,0 ед. АС и 2,0-3,0 ед. ГлС/г условного крахмала, диспергирование смеси в роторно-пульсационном аппарате при скорости обработки 1,5-3,0·103 об/мин в течение 5-10 мин при температуре 56-58°C с получением замеса, обработку замеса при 56-58°C в течение 2-2,5 ч с получением осахаренного сусла, его охлаждение, сбраживание и перегонку бражки с получением этилового спирта (RU 2443780 C1, 27.02.2012).
К недостаткам данного способа относятся высокий расход ферментных препаратов разжижающего действия, повышенные энергозатраты на стадии получения сусла, пониженные качественные характеристики спирта.
Задачей настоящего изобретения является снижение энергозатрат при производстве спирта.
Технический результат, достигаемый при использовании заявленного технического решения, заключается в отказе от применения ферментных препаратов разжижающего действия, а также увеличении выхода спирта при его высоких качественных характеристиках.
Технический результат достигается тем, что способ производства этилового спирта из зернового сырья включает шелушение зерна с получением фракции шелухи и фракции, содержащей эндосперм, смешивание фракции, содержащей эндосперм, с водой, внесение 0,1-0,5% к объему воды 5%-ного раствора янтарной кислоты, диспергирование смеси в роторно-пульсационном аппарате при скорости обработки 1,5-3,0-103 об/мин в течение 5-10 мин при температуре 40-45°C с получением замеса, обработку замеса при температуре 40-45°C в течение 1,0-1,5 часа, внесение в замес ферментных препаратов осахаривающего действия в количестве 2,0-3,0 ед. ГлС/г, обработку замеса при температуре 56-58°C в течение 0,5-1,0 часа с получением осахаренного сусла, его охлаждение, сбраживание и перегонку бражки с получением этилового спирта.
Полный отказ от применения в способе ферментных препаратов разжижающего действия скорее всего обусловлен внесением на стадии получения замеса 0,1-0,5% к объему воды 5%-ного раствора янтарной кислоты. Она позволяет активировать собственную ферментную систему зернового сырья: амилолитические (α- и β-амилазу), протеолитические (эндопротеиназы), цитолитические (целлюлазу, β-глюканазу, ксиланазу) ферменты и улучшить реологические характеристики технологических сред (замеса, сусла), что, в свою очередь, приводит к снижению вязкости и, как следствие, к увеличению эффективности диффузионных процессов при субстрат-ферментном взаимодействии.
Кроме того, только при внесении заявленных количеств янтарной кислоты возможно достижение технического результата, поскольку при внесении в замес 0,1-0,5% к объему воды 5%-ного раствора янтарной кислоты значение рН составляет 5,5-6,0, что является оптимальным для действия ферментов зерна. Меньшая норма внесения не повышает их активность. При внесении более 0,5% значительно снижается рН (до значений 4,5-5,0), при котором зерновые амилазы, протеазы и целлюлазы работают менее эффективно.
Снижение температуры с 56-58°C до 40-45°C на первой стадии обработки замеса и применение янтарной кислоты в заявленных количествах при использовании роторно-пульсационного аппарата (РПА) позволяет осуществить глубокий ферментативный гидролиз некрахмальных полимеров сырья под действием ферментов цитолитического комплекса зерна, а также белков сырья под действием эндопротеиназ, т.к. данная температура является оптимальной для перечисленных биологических активаторов. Деструкция некрахмальных полисахаридов и белков сырья снижает вязкость технологических сред и уменьшает их негативное экранирующее влияние на крахмал зерна, тем самым повышая его ферментативную атакуемость под действием зерновых α-амилаз.
Применение ферментных препаратов осахаривающего действия после стадии обработки замеса при температуре 40-45°C дает возможность исключить снижение ферментативной активности цитолитических ферментов за счет накопления продуктов, в первую очередь глюкозы, образующихся под действием ферментативного гидролиза крахмала под действием микробной глюкоамилазы.
Кроме того, снижение температуры с 56-58°C до 40-45°C при сохранении общей длительности процесса обработки зернового сырья (2,0-2,5 часа) позволяет сократить энергозатраты на стадии получения сусла.
Ранее известно, что внесение аквакомплексного соединения меди с янтарной кислотой позволяет улучшить морфологические и физиолого-биохимические показатели применяемой для сбраживания пивного сусла культуры дрожжей, а также увеличить их бродильную активность и интенсифицировать и стабилизировать процесс ферментации (RU 2350647 C1, 27.03.2009). Внесение янтарной кислоты по заявленному изобретению также влияет на процесс сбраживания сусла, изменяя метаболизм спиртовых дрожжей - препятствуя нарастанию кислотности, меняя морфологические свойства дрожжевой популяции, делая их более стойкими к негативным воздействиям, в том числе сопутствующей микробиоты, что, в конечном счете, позволяет при увеличении выхода этилового спирта повысить его качественные характеристики, снижая содержание вредных летучих примесей в бражке.
Способ осуществляют следующим образом.
Зерно подвергают шелушению с получением 2-5% масс. от общей массы зерна фракции шелухи, которую выводят из дальнейшего технологического процесса, и фракции, содержащей эндосперм. Далее фракцию, содержащую эндосперм, смешивают с водой при гидромодуле 1:(3,5-4,0), вносят 0,1-0,5% к объему воды 5%-ного раствора янтарной кислоты.
Температура используемой воды выбирается с таким расчетом, чтобы конечная температура замеса составляла 40-45°C. Далее смесь диспергируют в роторно-пульсационном аппарате погружного типа марки ДПС при скорости 1,5-3,0·103 об/мин в течение 5-10 минут при температуре 40-45°C с получением замеса. Далее обработку замеса проводят при температуре 40-45°C в течение 1,0-1,5 часов, вносят в замес ферментные препараты осахаривающего действия в количестве 2,0-3,0 ед. ГлС/г, и дальнейшую обработку замеса проводят при температуре 56-58°C в течение 0,5-1,0 часа с получением осахаренного сусла, которое охлаждают до температуры складки, затем в него вносят засевные дрожжи, сбраживают в течение 48 часов с последующей перегонкой бражки и получением этилового спирта.
Осуществление заявленного изобретения иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. В качестве исходного сырья используют рожь. 10 т ржи с крахмалистостью 54,3 мас.% и начальной влажностью 14,0% подвергают шелушению, при этом фракция шелухи составляет 5% масс. от общей массы зерна, в нее переходит не более 1,0% крахмала исходного сырья. Оставшуюся фракцию, содержащую эндосперм, измельчают, смешивают с водой при гидромодуле 1:3,5, вносят 0,5% от объема воды 5%-ного раствора янтарной кислоты. На замес используют воду с температурой 50-55°C при этом конечная температура замеса составляет 40-45°C. Замес подвергают диспергированию в роторно-пульсационном аппарате при скорости 1,5-103 об/мин в течение 10 мин при температуре 40-45°C. Далее обработку замеса проводят при температуре 40-45°C в течение 1,5 часов. Далее в замес вносят ферментные препараты осахаривающего действия в количестве 3,0 ед. ГлС/г условного крахмала. Далее обработку замеса проводят при температуре 56-58°C в течение 1,0 часа. В полученное осахаренное сусло вводят засевные дрожжи в количестве 10% от объема сусла. Процесс брожения осуществляют при температуре 28-30°C в течение 48 часов. Полученную бражку перегоняют с получением этилового спирта. Выход спирта составляет 64,2 дал/т условного крахмала, содержание вредных летучих примесей снижается на 20% против контроля.
Пример 2. В качестве исходного сырья используют рожь. 10 т ржи с крахмалистостью 54,3 мас.% и начальной влажностью 14,0% подвергают шелушению, при этом фракция шелухи составляет 5% масс. от общей массы зерна, в нее переходит не более 1,0% крахмала исходного сырья. Оставшуюся фракцию, содержащую эндосперм, измельчают, смешивают с водой при гидромодуле 1:3,5, вносят 0,1% от объема воды 5%-ного раствора янтарной кислоты. На замес используют воду с температурой 50-55°C при этом конечная температура замеса составляет 40-45°C. Замес подвергают диспергированию в роторно-пульсационном аппарате при скорости 1,5·103 об/мин в течение 10 мин при температуре 40-45°C. Далее обработку замеса проводят при температуре 40-45°C в течение 1,0 часов. Далее в замес вносят ферментные препараты осахаривающего действия в количестве 2,5 ед. ГлС/г условного крахмала. Далее обработку замеса проводят при температуре 56-58°C в течение 1,0 часа. В полученное осахаренное сусло вводят засевные дрожжи в количестве 10% от объема сусла. Процесс брожения осуществляют при температуре 28-30°C в течение 48 часов. Полученную бражку перегоняют с получением этилового спирта. Выход спирта составляет 64,0 дал/т условного крахмала, содержание вредных летучих примесей снижается на 10% против контроля.
Пример 3. В качестве исходного сырья используют рожь. 10 т ржи с крахмалистостью 54,3 мас.% и начальной влажность 14,0% подвергают шелушению, при этом фракция шелухи составляет 5% масс. от общей массы зерна, в нее переходит не более 1,0% крахмала исходного сырья. Оставшуюся фракцию, содержащую эндосперм, измельчают, смешивают с водой при гидромодуле 1:3,5, вносят 0,2% от объема воды 5%-ного раствора янтарной кислоты. На замес используют воду с температурой 50-55°C, при этом конечная температура замеса составляет 40-45°C. Замес подвергают диспергированию в роторно-пульсационном аппарате при скорости 1,5·103 об/мин в течение 10 мин при температуре 40-45°C. Далее обработку замеса проводят при температуре 40-45°C в течение 1,5 часов. Далее в замес вносят ферментные препараты осахаривающего действия в количестве 3,0 ед. ГлС/г условного крахмала. Далее обработку замеса проводят при температуре 56-58°C в течение 0,5 часа. В полученное осахаренное сусло вводят засевные дрожжи в количестве 10% от объема сусла. Процесс брожения осуществляют при температуре 28-30°С в течение 48 часов. Полученную бражку перегоняют с получением этилового спирта. Выход спирта составляет 64,1 дал/т условного крахмала содержание вредных летучих примесей снижается на 15% против контроля.
Сравнительные параметры способа производства этилового спирта по заявленному изобретению и ближайшему аналогу представлены в таблицах 1 и 2.
| Таблица 1 | ||||
| Параметры способа производства этилового спирта | ||||
| Показатели | Ближайший аналог (контроль) | Заявляемое изобретение (опыт) | ||
| Пример 1 | Пример 2 | Пример 3 | ||
| Общая длительность водно-тепловой и ферментативной обработки, в т.ч. при температуре | 2,0-2,5 | 2,5 | 2,0 | 2,0 |
| 40-45°C | - | 1,5 | 1,0 | 1,5 |
| 56-58°C | 2,0-2,5 | 1,0 | 1,0 | 0,5 |
| Расход ФП разжижающего действия, ед. АС/г усл. крахмала | 0,5-1,0 | |||
| Расход ФП осахаривающего действия, ед. ГлС/г усл. крахмала | 2,5-3,0 | 3,0 | 2,5 | 3,0 |
| Таблица 2 | ||||
| Выход спирта и содержание вредных летучих примесей в бражке | ||||
| Показатели | Ближайший аналог (контроль) | Заявляемое изобретение (опыт) | ||
| Пример 1 | Пример 2 | Пример 3 | ||
| Выход этилового спирта, дал/т условного крахмала | 63,9 | 64,2 | 64,0 | 64,1 |
| Основные примеси: мг/дм3 безв. сп. | ||||
| -альдегиды (ацетальдегид) | 1340,4 | 1019,2 | 1117,6 | 1231,36 |
| - сложные эфиры | 180,7 | 166,3 | 173,1 | 170,5 |
| - высшие спирты | 1951,1 | 1591,5 | 1720,9 | 1723,2 |
| - метанол, % об. | 0,0090 | 0,0089 | 0,0090 | 0,0090 |
Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет уменьшить расход основных ферментных препаратов амилолитического действия в среднем на 20-30% за счет полного отказа от применения ферментных препаратов разжижающего действия, снизить энергозатраты на стадии получения сусла за счет снижения температуры на первой паузе с 56-58°C до 40-45°C при сохранении общей длительности процесса, повысить выход этилового спирта на 0,1-0,3 дал/т условного крахмала сырья и снизить содержание вредных летучих примесей на 10-20%, что позволяет, в свою очередь, либо снизить энергозатраты на стадии ректификации, либо, при равных энергозатратах, повысить сортность спирта.
Claims (1)
- Способ производства этилового спирта из зернового сырья, включающий шелушение зерна с получением фракции шелухи и фракции, содержащей эндосперм, смешивание фракции содержащей эндосперм, с водой, внесение 0,1-0,5% к объему воды 5%-ного раствора янтарной кислоты, диспергирование смеси в роторно-пульсационном аппарате при скорости обработки 1,5-3,0·103 об/мин в течение 5-10 мин при температуре 40-45°C с получением замеса, обработку замеса при температуре 40-45°C в течение 1,0-1,5 часа, внесение в замес ферментных препаратов осахаривающего действия в количестве 2,0-3,0 ед. ГлС/г, обработку замеса при температуре 56-58°C в течение 0,5-1,0 часа с получением осахаренного сусла, его охлаждение, сбраживание и перегонку бражки с получением этилового спирта.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013127802/10A RU2534317C1 (ru) | 2013-06-19 | 2013-06-19 | Способ производства этилового спирта из зернового сырья |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013127802/10A RU2534317C1 (ru) | 2013-06-19 | 2013-06-19 | Способ производства этилового спирта из зернового сырья |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2534317C1 true RU2534317C1 (ru) | 2014-11-27 |
Family
ID=53383007
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013127802/10A RU2534317C1 (ru) | 2013-06-19 | 2013-06-19 | Способ производства этилового спирта из зернового сырья |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2534317C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108707526A (zh) * | 2018-06-20 | 2018-10-26 | 安徽省碧绿春生物科技有限公司 | 一种具有较高出酒率的酒精发酵罐和发酵方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2159280C1 (ru) * | 2000-02-10 | 2000-11-20 | Лобов Юрий Александрович | Способ производства водки |
| RU2265663C1 (ru) * | 2004-11-25 | 2005-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет пищевых производств" Министерства образования Российской Федерации | Способ производства этилового спирта |
| RU2350647C1 (ru) * | 2007-07-05 | 2009-03-27 | Государственное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности" Российской академии сельскохозяйственных наук | Способ активации дрожжей |
| RU2443780C1 (ru) * | 2011-02-08 | 2012-02-27 | Олег Сергеевич Журба | Способ производства этилового спирта из зернового сырья |
-
2013
- 2013-06-19 RU RU2013127802/10A patent/RU2534317C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2159280C1 (ru) * | 2000-02-10 | 2000-11-20 | Лобов Юрий Александрович | Способ производства водки |
| RU2265663C1 (ru) * | 2004-11-25 | 2005-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет пищевых производств" Министерства образования Российской Федерации | Способ производства этилового спирта |
| RU2350647C1 (ru) * | 2007-07-05 | 2009-03-27 | Государственное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности" Российской академии сельскохозяйственных наук | Способ активации дрожжей |
| RU2443780C1 (ru) * | 2011-02-08 | 2012-02-27 | Олег Сергеевич Журба | Способ производства этилового спирта из зернового сырья |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108707526A (zh) * | 2018-06-20 | 2018-10-26 | 安徽省碧绿春生物科技有限公司 | 一种具有较高出酒率的酒精发酵罐和发酵方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11293044B2 (en) | Bioprocess for coproduction of ethanol and mycoproteins | |
| CN107047921B (zh) | 一种利用各种酒糟制备蛋白粉和多肽粉的方法 | |
| CN1020751C (zh) | 有关啤酒生产方法的改进 | |
| CN110684675A (zh) | 一种三孢布拉氏霉菌发酵方法及其产品 | |
| CN102174616A (zh) | 一种发酵麦麸制备阿魏酰低聚糖的方法 | |
| RU2409659C2 (ru) | Способ получения жидкого коджи | |
| RU2425892C2 (ru) | Способ получения мальтозного сиропа | |
| RU2557397C1 (ru) | Способ производства дистиллята из зернового сырья | |
| RU2534317C1 (ru) | Способ производства этилового спирта из зернового сырья | |
| Kaluzhina et al. | Alcohol technology intensification with the application of ultrasound. | |
| RU2473693C1 (ru) | Способ производства этилового спирта из крахмалсодержащего сырья | |
| RU2344175C1 (ru) | Способ получения этилового спирта | |
| RU2443780C1 (ru) | Способ производства этилового спирта из зернового сырья | |
| RU2265663C1 (ru) | Способ производства этилового спирта | |
| RU2670156C1 (ru) | Способ получения этилового спирта | |
| RU2525131C1 (ru) | Способ производства этилового спирта из зернового сырья | |
| JPWO2009069702A1 (ja) | γ−アミノ酪酸の製造方法 | |
| RU2407798C1 (ru) | Способ получения спирта | |
| RU2608502C1 (ru) | Способ производства дистиллята из инулинсодержащего сырья | |
| RU2443781C1 (ru) | Способ производства этилового спирта из зернового сырья | |
| RU2557399C1 (ru) | Способ производства дистиллята из зернового сырья | |
| RU2679844C1 (ru) | Способ производства дистиллята из крахмалсодержащего сырья | |
| CN115029388B (zh) | 利用小麦进行生料发酵联产乙醇和ddgs的方法 | |
| CN110885136A (zh) | 柠檬酸钙洗涤废水的处理方法以及柠檬酸的制备方法 | |
| CN112831390B (zh) | 一种生产糖化甜液和酸液的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150620 |