SU1604852A1 - Способ сбраживани крахмалсодержащей среды дл получени ацетона, бутанола и этанола - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к микробиологической промышленности и может быть использовано в ацетонобутиловом производстве. Целью изобретени   вл етс  ускорение процесса и повышение выхода растворителей. Перед сбраживанием крахмалсодержащего сырь  анаэробными бактери ми CLOSTRIDIUM ACETOBUTYLICUM производ т его разжижение рециркулируемой бражкой, содержащей активные амилолитические ферменты, в количестве, соответствующем 1,0-1,5 ед. АС на 1 г крахмала, содержащегос  в среде, при 70-75°С в течение 15-20 мин. 1 табл.

Description

Изобретение относитс  к микробиологической промьшленности и может быть использовано в ацетонобутиловом производстве.

Целью изобретени   вл етс  ускорение процесса и повышение выхода растворителей .

Способ осуществл ют следующим образом .

КрахмалсодержащееД сырье (затор) подают в варочные колонны дл  разваривани  и стерилизации, в вьщержива- теле затор охлаждают от 115-150°С до 70-75 С, затем охлаждают до температуры сбраживани , ввод т в среду бактерии Clostiridium acetobutylicum и провод т анаэробное брожение. По

истечении 24 ч брожени  бражку отбирают , предварительно определ   в ней а.ктивность амилолитических ферментов, внос т в количестве из расчета от 1,0 до 1,5 ед.-АС на 1 г крахмала, содержащегос  в заторе, в вьщержива- тель и производ т разжижение затора при 70-75°С в течение 15-20 мин.

Приготовление требуемого количества культуры бактерий дл  процесса брожени  состоит из р да последовательных брожений все увеличивающихс  объемов затора. Разведение культуры начинают с посева спорами из пробирки со спорами аппарата чистой культуры (АЧК) на 10 л. Через 27-28 ч бро- | жени  содержимое АЧК передают в больО5

эо ел to

3

(йин)

160

на 3500 л за

шои инокул тор тора.

Чистую культуру ввод т в затор по пути его следовани  из холодильника в ферментатор емкостью 200 м затора, в начале загрузки последнего. Первый ферментатор (активатор), через который непрерывно проходит сбраживаема  среда, находитс  в состо нии интенсивного брожени . Брожение в активаторе ведетс  до наступлени  в второй фазы брожени , о которой суд т i по перелому кривой кислотности. Загрузка батареи заключаетс  в непре- рывной подаче свежего затора в активатор до полной загрузки всех ферментаторов , составл ющих батарею. Затор по пути прохождени  nq батарее подвергаетс  сбраживанию. Процесс ведет- с  стерильноi оптимальную темпера- |туру поддерживают во все врем  броже- ни  от 35 до 37°С. О конце брожени  iсуд т по газовыделению. . : в результате брожени  получаетс  бражка, в которой содержатс  растворители , органические кислоты и сухие вещества, состо щие из несброженных углеводов, белков, бактерий, кроме того, бражка содержит растворенные в жидкости газы брожени  - углекислый и водород. Дл  выделени  из бражки растворителей и отделени  их друг от друга бражку подвергают перегонке и ректификации на аппаратах непрерывного действи .

Разжижение сбраживаемых крахмал- содержащих сред путем частичной рециркул ции бражки позвол ет вести процесс в стерильных услови х, не трбу  на это дополнительных ферментных препаратов. Амилолитические ферменты содержащиес  в 24-часовой бражке, способствуют разжижению оклейстеризо ванной массы, снижа  в зкость сбраживаемой среды, котора   вл етс  одним из лимитирующих факторов интенсивности ацётонобутилового брожени . Кроме того, внесение в среду амило- литических ферментов способствует более быстрому гидролизу крахмала и вовлечению продуктов гидролиза в процесс брожени , что ведет к интенсивному и более глубокому сбраживанию углеводов бактери ми С1. acetobuty- licum. В результате уменьщаетс  количество несброженного сахара и увеличиваетс  выход растворителей. Кроме того, в опытах с предваритель

0

5 0 ;5

ным разжижением сбраживаемых сред путем рециркул ции бражки к 54 часу брожени  накопление растворителей практически заканчиваетс . За последующие 18 ч ( к 72 часу) содержание растворителей в среде увеличиваетс  незначительно, на 0,20-0,25 г/л, т.е. остаетс  практически посто нным , что указывает на сокращение срока брожени .

При рециркул ции бражки в количестве , соответствующем 1,0-1,5 ед. АС на 1 г крахмала, в сбраживаемую среду в начале брожени  вноситс  около 0,05 вес,, бутанола ,и 0,015 вес.% ацетона, что не сказываетс  отрицательно на процессе брожени .

При проведении предварительного разжижени  сбраживаемых сред внесение бражки в количестве 2,5% к объему среды, соответствующем 0,5 ед. АС на 1. г крахмала, приводит к незначительному увеличению выхода растворителей . Мало отличаютс  и врем  брожени , и количество несброженного сахара.

Увеличение количества рециркули- руемой бражки до 10%, что соответствует 2,0 ед. АС на 1 г крахмала среды , экономически нецелесообразно, так как это не приводит к эффективному снижению в зкости среды и увеличению выхода растворителей. Показатели брожени  оказались близкими в случае внесени  бражки в количестве, соответствующем 1,0-1,5 и 2,0 ед. АС на.1 г крахмала.

Разжижение среды необходимо проводить при температуре 70-75 С, при которой наблюдаетс  максимальна  разжижающа  способность амилаз С1. асе- tobutylicum. При температуре ниже 70 С разжижение сбраживаемых сред под действием амилаз вдет менее интенсивно , а при температуре 80 С происходит термическа  инактиваци  амилаз, в результате чего не происходит снижени  в зкости среды.

Оптимальное врем  разжижени  15-20 мин. Сокращение времени до 10 мин .недостаточно дл  декстриниза- ции крахмала и, следовательно, снижени  его в зкости. Увеличение времени до 25 мин не приводит к дальнейщему 55 разжижению сбраживаемой среды.

Пример 1.В разваренную и простерилизованную мучную среду, содержащую 4,8% крахмала, внос т

30

35

40

45

50

24-часовую бражку с активностью oi - амилазы 100 ед. на 100 мл бражки в . количестве 5% к объему среды, что соответствует 1 ед. АСна 1 г крахмала .

Разжижение мучной среды провод т при в течение 15 мин, после чего среду охлаждают до , внос т в нее 5% к объему среды чистой культуры бактерий С1. acetobutylicum из инокул тора и провод т анаэробное брожение известным способом. По истечении 24 ч часть бражки отбирают дл  разжижени  сырь . В ходе брожени  определ ют содержание растворителей в сбраживаемой среде и количество несброженных углеводов.

Результаты представлены в таблиде

Пример 2. Способ осуществл ют аналогично примеру 1, только ввод т бражку в сырье из расчета 1,5 ед. АС на 1 г крахмала, разжижение провод т при в течение 20 мин.

Из данных таблицы следует, что предварительное разжижение сбраживаемых сред рециркулируемой бражкой в- количестве, соответствующем 1,0 - 1,5 ед. АС на 1 г крахмала, содержащегос  в среде, при температуре 70 - 75°С в течение 15-20 мин позвол ет снизить в зкость сбраживаемой среды

048526

почти в 2 раза. В результате происходит более быстрый гидролиз кра :мала и вовлечение продуктов гидролиза в J продесс брожени , что способствует интенсивному и более глубокому сбраживанию углеводов бактери ми С1. acetobutylicum , а это, в свою очередь, приводит к сокращению количества 10 несброженных углеводов в конце брожени , увеличению выхода растворителей примерно на 2 г/л, в частности, бутилового спирта на 12%, а также сокращению срока брожени  на 12 ч 15 по сравнению с прототипом.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ сбраживани  крахмалсодержа- щей среды дл  получени  ацетона, бу- танола и этанола путем введени  бактерий Clostridium acetobutylicum и анаэробного брожени  крахмалсодержащего сырь , отли чающийс  тем, что, с целью ускорени  процесса и повьшени  выхода растворителей, по истечении 24 ч брожени  отбирают бражку, содержащую активные амило- литические ферменты, и разжижают ею крахмалсодержащее. сырье при температуре 70-75°С в течение 15-20 мин из асчета 1,0-1,5 ед. АС на 1 г крах- . ала.