RU2538390C2 - Method of obtaining sugar-containing hydrolysates for production of biofuel (bioethanol) - Google Patents
Method of obtaining sugar-containing hydrolysates for production of biofuel (bioethanol) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2538390C2 RU2538390C2 RU2012128098/13A RU2012128098A RU2538390C2 RU 2538390 C2 RU2538390 C2 RU 2538390C2 RU 2012128098/13 A RU2012128098/13 A RU 2012128098/13A RU 2012128098 A RU2012128098 A RU 2012128098A RU 2538390 C2 RU2538390 C2 RU 2538390C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- jerusalem artichoke
- hydrolysis
- production
- bioethanol
- biofuel
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к спиртовой промышленности, а именно к способу получения гидролизатов из топинамбура для производства биотоплива (биоэтанола). Топинамбур (или земляная груша) - многолетнее растение, происходящее из Северной Америки. Является ценным кормовым растением, достаточно широко применяется как пищевое и техническое растение. Достаточно широко культивируется в США, Франции, Великобритании, Швеции, Норвегии, а также в России. Клубни топинамбура содержат ценные полисахариды, такие как фруктозаны, в том числе инулин 45-80,0%, целлюлозу 2,3-6,4% и пектины - до 5,9% от абсолютно сухих веществ (а.с.в.), при гидролизе которых образуются сбраживаемые в спирт углеводы.The invention relates to the alcohol industry, and in particular to a method for producing hydrolysates from Jerusalem artichoke for the production of biofuels (bioethanol). Jerusalem artichoke (or earthen pear) is a perennial plant originating from North America. It is a valuable fodder plant, widely used as a food and industrial plant. It is widely enough cultivated in the USA, France, Great Britain, Sweden, Norway, and also in Russia. Jerusalem artichoke tubers contain valuable polysaccharides, such as fructosans, including inulin 45-80.0%, cellulose 2.3-6.4% and pectins - up to 5.9% of absolutely dry substances (a.s.w.) during hydrolysis of which carbohydrates are fermented into alcohol.
Известен способ производства этилового спирта из топинамбура (патент РФ №2161652, опубликован 10.01.2001 г.), выбранный за прототип, включающий измельчение клубней топинамбура, получение сусла путем гидролиза измельченной массы под действием собственных инулиназ сырья, активированных вводом в среду ионов Ca+2 в виде сульфата, асептирование сусла с использованием антибиотика низин, сбраживание производственными дрожжами, полученными путем поэтапного пересева на среды со снижением в них доли традиционного крахмалсодержащего компонента.A known method for the production of ethyl alcohol from Jerusalem artichoke (RF patent No. 2161652, published January 10, 2001), selected for the prototype, including grinding Jerusalem artichoke tubers, obtaining wort by hydrolysis of the ground mass by the action of its own inulinases of raw materials activated by introducing Ca + 2 ions into the medium in the form of sulfate, asepticization of wort with the use of the antibiotic nisin, fermentation with industrial yeast obtained by gradual transfer to media with a decrease in the proportion of the traditional starch-containing component in them.
К недостаткам известного способа относится низкий выход сахаров, обусловленный неполным гидролизом биомассы клубней под действием собственных инулиназ сырья, которые не способны гидролизовать целлюлозу и пектины.The disadvantages of this method include the low sugar yield due to the incomplete hydrolysis of tuber biomass under the action of raw material inulinases that are not able to hydrolyze cellulose and pectins.
Задачей изобретения является разработка нового способа получения сахаросодержащих гидролизатов для производства биотоплива (биоэтанола).The objective of the invention is to develop a new method for producing sugar-containing hydrolysates for the production of biofuels (bioethanol).
Техническим результатом настоящего изобретения является увеличение степени гидролиза и выхода сахаров в сусле после гидролиза.The technical result of the present invention is to increase the degree of hydrolysis and sugar yield in the wort after hydrolysis.
Технический результат достигается тем, что в способе получения сахаросодержащих гидролизатов для производства биотоплива (биоэтанола), характеризующемся тем, что проводят промывку, измельчение клубней топинамбура, согласно изобретения осуществляют гидролиз измельченной массы в среде ацетатного буфера с pH 4,5-5,0 под действием собственных инулиназ сырья, активированных вводом в среду ионов Ca2+, с добавлением смеси препаратов целловиридин Г20х и пектофоетидин Г20х, взятых в соотношении 1:1.The technical result is achieved by the fact that in the method for producing sugar-containing hydrolysates for the production of biofuels (bioethanol), characterized in that the washing, grinding of Jerusalem artichoke tubers is carried out, according to the invention, the ground mass is hydrolyzed in an acetate buffer with a pH of 4.5-5.0 under the action of proprietary inulinases of raw materials activated by introducing Ca 2+ ions into the medium with the addition of a mixture of preparations celloviridin G20x and pectofoetidin G20x taken in a 1: 1 ratio.
Способ осуществляют следующим образом. Топинамбур моют, измельчают, измельченное сырье смешивают с раствором препаратов целловиридин Г20х и пектофоетидин Г20х в 0,1 М ацетатном буфере с pH 4,5-5,0 и добавляют соль сульфата кальция. При необходимости дополнительно устанавливают pH среды 4,5-5,0 предпочтительно с помощью 0,1 М уксусной кислоты и гидролизуют при температуре 50°С в течение 2-х часов. Далее гидролизат из топинамбура охлаждают до 22 - 24°С, вносят для асептирования раствор низина, промышленные дрожжи и направляют на брожение.The method is as follows. Jerusalem artichoke is washed, crushed, the crushed raw materials are mixed with a solution of preparations celloviridin G20x and pectofoetidin G20x in 0.1 M acetate buffer with a pH of 4.5-5.0 and a calcium sulfate salt is added. If necessary, the pH of the medium is additionally adjusted to 4.5-5.0, preferably with 0.1 M acetic acid and hydrolyzed at a temperature of 50 ° C for 2 hours. Next, the hydrolyzate from Jerusalem artichoke is cooled to 22-24 ° C, a solution of nisin, industrial yeast are introduced for asepsis and sent to fermentation.
Изобретение поясняется рис.1, на котором показана динамика образования сахаров (без учета свободных сахаров в сырье) при гидролизе топинамбура под действием комплекса инулиназ сырья, активированных ионами Ca2+, смесью препаратов целловиридин Г20х и пектофоетидин Г20х после инактивации инулиназ, а также под действием комплекса инулиназ сырья совместно со смесью препаратов целловиридин Г20х и пектофоетидин Г20х, взятых в соотношении 1:1. Удельные скорости образования сахаров на начальной стадии гидролиза составили соответственно 3,7×10-2, 12,6×10-2 и 31.8×10-2 мг/мин×мг белка. Сравнение полученных данных показывает, что скорость гидролиза топинамбура под действием новой мультиэнзимной композиции, состоящей из комплекса гидролаз топинамбура и смеси препаратов целловиридин 120x и пектофоетидин Г20х, взятых в соотношении 1:1, не определяется простым сложением скоростей гидролиза отдельными комплексами, а является результатом взаимного усиления их действия.The invention is illustrated in Fig. 1, which shows the dynamics of the formation of sugars (excluding free sugars in raw materials) during the hydrolysis of Jerusalem artichoke under the action of a complex of raw material inulases activated with Ca 2+ ions , a mixture of celloviridin G20x and pectofoetidine G20x after inulinase inactivation, as well as under the action a complex of inulinases of raw materials together with a mixture of preparations celloviridin G20x and pectofoetidine G20x taken in a 1: 1 ratio. The specific rates of sugar formation at the initial stage of hydrolysis were respectively 3.7 × 10 -2 , 12.6 × 10 -2 and 31.8 × 10 -2 mg / min × mg protein. Comparison of the obtained data shows that the speed of hydrolysis of Jerusalem artichoke under the action of a new multi-enzyme composition consisting of a complex of Jerusalem artichoke hydrolases and a mixture of celloviridin 120x and pectofoetidin G20x taken in a 1: 1 ratio is not determined by a simple addition of the hydrolysis rates of the individual complexes, but is the result of mutual amplification their actions.
Механизм действия новой мультиэнзимной композиции заключается в следующем: пектиназы препарата пектофоетидин Г20х разрушают пектин клеточных стенок биомассы топинамбура и увеличивают их доступность к действию целловиридина Г20х. В результате этого происходит более быстрый цитолиз клеток биомассы и переход в раствор связанных углеводов и инулина, который разрушается комплексом собственных инулиназ топинамбура. В целом это приводит к увеличению степени гидролиза биомассы топинамбура и выхода сбраживаемых сахаров.The mechanism of action of the new multi-enzyme composition is as follows: pectinases of the drug pectofoetidin G20x destroy the pectin of the cell walls of Jerusalem artichoke biomass and increase their accessibility to the action of celloviridine G20x. As a result of this, a faster cytolysis of biomass cells occurs and a transition of a solution of bound carbohydrates and inulin, which is destroyed by a complex of Jerusalem artichoke's own inulinases. In general, this leads to an increase in the degree of hydrolysis of Jerusalem artichoke biomass and the output of fermentable sugars.
Эффективность разных ферментных препаратов и их композиций, оцененная по удельным скоростям образования сахаров при гидролизе топинамбура (в пересчете на глюкозу), приведена в таблице 1.The effectiveness of different enzyme preparations and their compositions, estimated by the specific rates of sugar formation during the hydrolysis of Jerusalem artichoke (in terms of glucose), are shown in table 1.
Пример 1 (прототип). Для приготовления гидролизата 77,4 г промытых клубней топинамбура с содержанием полисахаридов 21% и влаги 76% измельчают до частиц размером не более 3 мм, затем смешивают с водой в соотношении 1:0,5 и добавляют 0,01% CaSO4 от массы топинамбура. Проводят ферментативный гидролиз при естественном pH среды топинамбура в течение 2-х часов при 55°С. Степень гидролиза составляет 75.6%, выход сахаров - 63.7 мг/г а.с.в.Example 1 (prototype). To prepare the hydrolyzate, 77.4 g of washed Jerusalem artichoke tubers with a polysaccharide content of 21% and a moisture content of 76% are crushed to particles no larger than 3 mm, then mixed with water in a ratio of 1: 0.5 and 0.01% CaSO 4 by weight of Jerusalem artichoke is added . Enzymatic hydrolysis is carried out at a natural pH of the Jerusalem artichoke medium for 2 hours at 55 ° C. The degree of hydrolysis is 75.6%, the sugar yield is 63.7 mg / g a.s.
Пример 2. Для приготовления гидролизата 77,4 г (100 мл) промытых клубней топинамбура с содержанием полисахаридов 21% и влаги 76% измельчают до частиц размером не более 3 мм, затем смешивают с 50 мл 0,6%-ного раствора смеси препаратов целловиридин Г20х и пектофоетидин Г20х (1:1 по массе) в 0,1 М ацетатном буфере с pH 4,5-5,0, добавляют 0,01% CaSO4 от массы топинамбура и проводят ферментативный гидролиз в течение 2-х часов при 50°С. Степень гидролиза составляет 92.2%, выход сахаров - 919.4 мг/г а.с.в.Example 2. To prepare a hydrolyzate, 77.4 g (100 ml) of washed Jerusalem artichoke tubers with a polysaccharide content of 21% and a moisture content of 76% are crushed to particles no larger than 3 mm, then mixed with 50 ml of a 0.6% solution of the mixture of celloviridine preparations G20x and pectofoetidine G20x (1: 1 by weight) in 0.1 M acetate buffer with a pH of 4.5-5.0, add 0.01% CaSO 4 by weight of Jerusalem artichoke and carry out enzymatic hydrolysis for 2 hours at 50 ° C. The degree of hydrolysis is 92.2%, the sugar yield is 919.4 mg / g a.s.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012128098/13A RU2538390C2 (en) | 2012-07-03 | 2012-07-03 | Method of obtaining sugar-containing hydrolysates for production of biofuel (bioethanol) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012128098/13A RU2538390C2 (en) | 2012-07-03 | 2012-07-03 | Method of obtaining sugar-containing hydrolysates for production of biofuel (bioethanol) |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012128098A RU2012128098A (en) | 2014-01-10 |
RU2538390C2 true RU2538390C2 (en) | 2015-01-10 |
Family
ID=49884230
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012128098/13A RU2538390C2 (en) | 2012-07-03 | 2012-07-03 | Method of obtaining sugar-containing hydrolysates for production of biofuel (bioethanol) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2538390C2 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2167198C2 (en) * | 2000-06-22 | 2001-05-20 | Винаров Александр Юрьевич | Method of preparing fructose syrup from jerusalem artichoke |
RU2192761C1 (en) * | 2001-02-27 | 2002-11-20 | Кочнев Николай Константинович | Method of producing powder from jerusalem artichoke tubers |
RU2301832C1 (en) * | 2006-04-21 | 2007-06-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет пищевых производств" Министерства образования Российской Федерации | Method of producing ethyl alcohol from topinambour |
US8097086B2 (en) * | 2007-02-01 | 2012-01-17 | Nutritis | Method and equipment for producing fruit sugar syrups having high fructose content |
-
2012
- 2012-07-03 RU RU2012128098/13A patent/RU2538390C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2167198C2 (en) * | 2000-06-22 | 2001-05-20 | Винаров Александр Юрьевич | Method of preparing fructose syrup from jerusalem artichoke |
RU2192761C1 (en) * | 2001-02-27 | 2002-11-20 | Кочнев Николай Константинович | Method of producing powder from jerusalem artichoke tubers |
RU2301832C1 (en) * | 2006-04-21 | 2007-06-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет пищевых производств" Министерства образования Российской Федерации | Method of producing ethyl alcohol from topinambour |
US8097086B2 (en) * | 2007-02-01 | 2012-01-17 | Nutritis | Method and equipment for producing fruit sugar syrups having high fructose content |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012128098A (en) | 2014-01-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
ES2686539T3 (en) | Sugar preparation procedure by enzymatic hydrolysis of sweet potato residues | |
US20110003341A1 (en) | Process for producing saccharide | |
Marim et al. | Xylooligosaccharides: prebiotic potential from agro-industrial residue, production strategies and prospects | |
Singh et al. | Enzymatic approaches for the synthesis of high fructose syrup | |
Zhang et al. | Effect of the organizational difference of corn stalk on hemicellulose extraction and enzymatic hydrolysis | |
KR101345729B1 (en) | Method of extracting arabinoxylan from rice bran | |
CN104894189A (en) | Method for extracting xylooligosaccharide from wheat bran | |
Mardawati et al. | Fungal production of xylanase from oil palm empty fruit bunches via solid state cultivation | |
CN107090478B (en) | Method for extracting water-soluble dietary fiber from lentinus edodes stems | |
Yan et al. | Advances in xylooligosaccharides from grain byproducts: extraction and prebiotic effects | |
Chu et al. | Starch extracted from pineapple (Ananas comosus) plant stem as a source for amino acids production | |
Zimmermann et al. | Plant-based fructans for increased animal welfare: provision processes and remaining challenges | |
CN109082451B (en) | Method for producing cellooligosaccharide by adopting lignocellulose | |
CN1116419C (en) | Enzymolysis process for preparing functional oligoxylose | |
CN100593572C (en) | Novel use for farming and forestry castoff such as corn straw | |
WO2017144590A1 (en) | Biocatalyst for manufacturing ethanol from corn | |
Wu et al. | L-Arabinose and oligosaccharides production from sugar beet pulp by xylanase and acid hydrolysis | |
CN104017847A (en) | Method for preparing protein polypeptide from bacillus fermented sugar residue raw material | |
RU2538390C2 (en) | Method of obtaining sugar-containing hydrolysates for production of biofuel (bioethanol) | |
CN104928331A (en) | Technology for preparing functional xylo-oligosaccharide by comprehensively utilizing wheat straw | |
Yu et al. | Antioxidant properties of wheat bran FOs prepared by Bacillus amyloliquefaciens IT‐45 fermentation | |
KR20140090043A (en) | Feed composition for abalone | |
KR101159290B1 (en) | Method of Grinding and Saccharification of Marine Algae Using Disc Milling | |
CN105384841A (en) | Method for extracting water soluble beta-glucan from morchella sporophore | |
CN101230371B (en) | Method for producing yeast dextran by sweet jowar juice |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FZ9A | Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal) |
Effective date: 20140122 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180704 |