Способ приготовления сброженного мелассного сусла при производстве этанола

 

Изобретение относится к биотехнологии, в частности к способам иммобилизации микроорганизмов и сбраживанию питательных сред, и может быть использовано в спиртовом производстве. Целью изобретения является повышение выхода спирта за счет экономии сахаров сусла и предотвращения осаждения на носителе и иммобилизованных клетках дрожжей красящих и коллоидных веществ мелассы. Мелассу обогащают питательными веществами, антисептируют, фильтруют путем пропускания потока со скоростью 0,07-0,09 ч<SP POS="POST">-</SP>1 через керамзит с размерами частиц 2-5 мм и разбавляют водой до концентрации 22-28% СВ. Спиртовые дрожжи размножают и иммобилизируют на керамзите с размерами частиц от 3 до 7 мм непосредственно в бродильных резервуарах в течение 18-24 ч, а затем проводят непрерывное сбраживание в батарее бродильных резервуаров. 4 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУ БЛИН

15974Î2. А 1 (19) (И) (Sl)5 < 12 Р 7 Об

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н авторском свидкткльствм

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4496247/30-13 (22) 07.07.88 (46) 07.10.90. Бюп. Р 37 (71) Институт микробиологии и вирусологии им. Д.К. Заболотного и Киевский технологический институт пищевой промышненностн (72) Т.А. Свечникова, С.P. Тодосийчук, В.С. Подгорский, В. Н, Швец, Л.А. Петрова и JI.Â. Дорош (53) 663.54.22(088.8) (56) Технология спирта./Под ред .

В.А. Смирнова, — M.: Легкая и пищевая промышленность, 1981, с. 416.

Jian Hao-Ren.-Biotechnol, Lett, 1983, v. 5, Р 2, р.; 85-88. (54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СБРОЖЕННОГО

МЕЛАССНОГО СУСЛА ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ

ЭТАНОЛА (57) Изобретение относится к биотехнологии, в частности к способам иммобиИзобретение относится к биотехнологии, в частности к способам сбраживания мелассного сусла в спиртовой . промышленности.

Целью изобретения является повышение выхода спирта за счет экономии сахаров сусла и предотвращения осаждения на носителе и клетках дрожжей красящих и коллоидных веществ мелассы.

Иммобнлизацию клеток спиртовых ° дрожжей, применяемых в производстве, например Saccharomyces cerevisiae расы В, осуществляют на керамзите — де2 лизации микроорганизмов и сбраживанию питательных сред, и может быть использовано в спиртовом производстве.

Целью изобретения является повышение выхода спирта за счет экономии сахаров сусла и предотвращения осаждения на носителе и иммобилизованных клетках дрожжей красящих и коллоидных веществ мелассы. Иелассу обогащают питательными веществами, антисептируют, фильтруют путем пропускания потока со скоростью 0,07-0,09 ч через керамзит с размерами частиц 2 — 5 мм и разбавляют водой до концентрации 22-28Х

СВ. Спиртовые дрожжи размножают и иммобилиэируют на керамзите с- размерами частиц 3 — 7 мм непосредственно в бродильных резервуарах в течение

18-24 ч, а затем проводят негрерывное сбраживание в батарее бродильных ре зервуаров. 4 табл.

L шевом, доступном и технологичном 3 . материале. 4

Керамзит — пористый гранулированный материал ячеистого строения с зак- р рытыми мелкими порами, получаемый путем обжига, сопровождающегося вспучиванием легконлавкой массы (температу- а ра обжига 1050-1300 С) в течение 30—

60 мин; объемная масса 250-600 кг/м .

Иммобилизацию осуществляют при обычных, оптимальных для жизнедеятельности спиртовых дрожжей температуре и активной кислотности среды. Закрепление клеток осуществляют непосредст1597402 венно в бродильных резервуарах в ходе первоначального размножения дрожжей в течение 18-24 ч . В течение этого времени достигается максимально воз-- 5 можное количество адсорбированных на носителе клеток, которое обусловлено природой керамзита и размером его частиц. Наибольшее количество дрожжей закрепляется на фракциях носителя

2 — 7 мм. Чем меньше размеры керамзита, тем больше число адсорбированных клеток (в этом случае более развита поверхность единицы его массы). Од:нако, учитывая, что очень мелкие час- 15 тицы нетехнологичны, используют фракцию 3 — 7 мм.

После накопления биомассы и ее закрепления осуществляют непрерывный процесс сбраживания сусла иммобилизо- 20 ванными дрожжами и проводят его в батарее из нескольких последовательно соединенных бродильных резервуаров при принятом в производстве времени пребывания среды в аппаратах 18-20 ч, 25 что соответствует коэффициенту разбавления среды по батарее D = 0,055—

0,050 ч . Непрерывный процесс можно вести в течение минимум 15-20 циклов без размножения засевных дрожжей, на 30 синтез биомассы которых расходуется

4 — 6 Х сахаров сусла. Из этих сэкономленных сахаров получают на 3,6Х спирта больше, чем при применении свободных дрожжевых клеток. Керамзит как носитель после регенерации используют многократно.

В свеклосахарной мелассе содержится значительное количество коллоидных частиц (до 6,5Х) и красящих веществ, <О которые, адсорбируясь на поверхности дрожжевых клеток, ухудшают доступ к ним питательных веществ, снижают их бродильную активность. Кроме того, при длительном процессе эти вещества 45 осаждаются на различных пористых носителях микроорганизмов как на фильтрующем материале. Для устранения этого недостатка осветляют мелассное сусло с питательными веществами, про- 50 пуская его через колонну, заполненную тем же керамзитом с размером частиц

2-5 мм. При этом для повышения эффективности осветления пропускают через колонну только частично разбавленную мелассу (концентрация сухих веществ

40-45Х), а затем разбавляют ее водой до рабочей концентрации 22-28Х.СВ.

Для согласованной по скоростям протоТаблица 1

Количество закрепленных клеток, млн/г (+5X) Размеры частиц носителя, мм

1-2

2-3

3-4

4-5

5-6

6-7

7-8

8-10

358

336

312

302

286

268

224 ков работы колонны и бродильной батареи, а также достижения достаточной степени осветления мелассы берут коэффициент разбавления в фильтрующей колонне 0,07-0, 09 ч (для 40-45%-ного сусла), После загрязнения керамзита в первой фильтрующей колонне переключаются на параллельно работающую вторую и регенерируют керамзит путем пропаривания и промывки.

Пример 1, В свеклосахарную мелассу из расчета на 1000 дал получаемого спирта вводят 21,5 кг ортофос- . форной кислоты, 9 кг мочевины, 140 кг соляной кислоты (в пересчете на 100Х-ную): и 3.,2 Kr сульфанола. Мелассу со всеми вспомогательными веществами разбавляют водой до 44Х СВ и фильтруют через слой керамзита с размерами частиц 2-5 мм со скоростью протока 0,08 ч-, После осветления готовят мелассное сусло концентрацией

22Х СВ. Температура размножения (закО Срепления) дрожжей и брожения 28-30 С, рН 4,8-5, О, время 24 ч.

Устанавливается зависимость количества адсорбированных на 1 r керамзита дрожжевых клеток Saccharomyces

cerevisiae В от размеров его частиц.

Количество вносимых засевных дрожжей

50 NJIH/MJI> продолжительность иммобилизации 24 ч.

Количество закрепленных клеток учитывают после смыва их с носителя, подсчета в камере Горяева, а затем проводят перерасчет на 1 г носителя.

Данные влияния размера частиц носителя на количество закрепленных клеток:риведены в табл. 1.

7402

Продолжение табл.3 г ° з

0,62

0,65

0,68

0,73

0,84

0,97

2-3

3-4

4-5, 5-6

10 -7

7-8

66

63

62

58

Таблица 4

Концентрация спирта, об.

Концентрация несброженных сахаров, г/100 мп

Условия сбраживания

Таблица 2

Контроль

Известный способ

Предлагаемый способ

0,43

8,80

Продолжительность иммобилизации, ч

0,34

8,97

0,24

9,12

12

16

18

22

24

26

218 .264

296

306

318

316

Таблица 3

4S

Исходное сусло

1-2

3,20

0,60

55

5 159

Пример 2. Способ осуществляют аналогично примеру 1, но мелассу фильтруют через керамэит с размерами частиц 2 мм и скоростью потока 0,07ч „ разбавляют и иммобилизацию проводят в течение 18 ч на керамзите с размером частиц 3 мм.

Пример 3. Способ осуществляют аналогично примеру 1, мелассу фильтруют через керамзит с размерами частиц

5 мм и скоростью потока 0,09 ч 1, а иммобилизацию проводят на керамзите с размером частиц 7 мм.

Пример 4. Иелассное сусло готовят аналогично примеру 1. Зависимость - количества, адсорбированных на

1 r носителя дрожжевых клеток от времени иммобилизации представлена в табл. 2. Количество вносимых в среду засевных дрожжей составляет 50 мпн/мп, Размеры частиц керамзита 3 — 5 мм.

Количество закрепленных клеток, млн/мп (+5%) Данные влияния размера частиц ке40 рамзита на цветность сусла представлены в табл. 3, Данные, отражающие повышение выхода спирта, представлены в табл. 4.

Формула изобретения

Способ приготовления сброженного мелассного сусла при производстве этанола, предусматривающий обогащение мелассы питательными веществами, антисептирование, разбавление ее водой, размножение спиртовых дрожжей, иммобилизацию их на носителе и.непрерывное сбраживание сусла иммобилизованными дрожжами в батарее бродильных резервуаров, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода спирта за счет экономии сахаров сусла и предотвращения осаждения на носителе и иммобилизованных клетках дрожжей красящих и коллоидных веществ мелассы, перед разбавлением водой мелассу фильтруют путем пропускания потока со скоростью О, 07-0, 09 ч через керамзит с размерами частиц 2 — 5 мм, а иммобилизацию осуществляют непосредственно в бродильных резервуарах в течение 18-24 ч, при этом в качестве носителя используют керамзит с размерами частиц 3 — 7 мм. !