Способ подготовки крахмалсодержащего сырья для спиртового брожения

 

Изобретение относится к спиртовой промь1шленности для подготовки крахмалсодержащего сырья при спиртовом брожении. Сущность изобретения заключается в следующем: измельчение сырья, смешивание с водой, при этом осущест1вляют термическую обработку В: присутствии амилолитичерких ферментов, массу выдерживают непрерывной циркуляцией ее в циркуляционном контуре до содержания сухих веществ в количестве 90-95% от содержания их в Сусле, далее осуществляют стерилизацию, вакуум-охлаждение и осахаривание. При выдержке массы в циркуляционном контуре ее нагревают до 65-70°С. дополнительно вводят амилолитические ферменты для декстринизации и разж'ижения. В качестве термоагента на стадиях стерилизации и выдержки используют барду - отход спиртового производства. 1 ил., 2 табл.(Лс

((9) (k f) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РеспУБЛик (5!)5 С 12 С 7/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21} 4828180/ 1.3 (22) 22.05.90 (46) 23.02.92. Бюл. М 7 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт пищевой биотехнологии (72) Б. А. Устинников, С. И. Громов, С. B.

Пыхова и В..И. Ярмаш (53) 663.531.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР .

N. 569595, кл. С 12 С 11/08, 1974.

Авторское свидетельство СССР

М 926005, кл. С 12 С 7/04, 1980. (54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ КРАХМАЛСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ ДЛЯ СПИРТОВОГО

БРОЖЕНИЯ (57) Изобретение. относится к спиртовой промышленности для подготовки крахмалсодержащего сырья при спиртовом броже-.

Изобретение относится к спиртовой промышленности, а именно к способам подготовки крахмалсодержащего сырья для спиртового брожения., Известен способ подготовки крахмалсодержащего сырья для спиртового брожения, предусматривающий грубое измельчение сырья, смешивание его,с водой, тонкое измельчение, термообработку и осахаривание.

Из известных способов наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ, предусматривающий

° измельчение сырья, смешивание его с водой, термическую обработку в присутствии амилолитических ферментов, выдержку массы, дополнительный ввод ферментов, стерилизацию. охлаждение и осахаривание.

2 нии. Сущность изобретения заключается в следующем: измельчение сырья, смешивание с водой; при этом осуществляют термическую обработку в;. присутствии амилолитических ферментов, массу выдерживают непрерывной циркуляцией ее в циркуляционном контуре .до содержания сухих веществ в количестве 90-95 от содержания их в сусле, далее осуществляют стерилизацию, вакуум-охлаждение и осахаривание. При выдержке массы в циркуляционном контуре ее нагревают до

65-70 С, дополнительно вводят амилолитические ферменты для декстринизации и разжижения, В качестве термоагента на стадиях стерилизации и выдержки используют барду — отход спиртового производства. 1 ил., 2 табл.

Недостатком данного способа является значительный расход тепловых и энергетических ресурсов на термическую обработку и повторное тонкое измельчение. которое проводят после термической обработки.

Кроме того, на стадии кратковременной выдержки с амилолитическими ферментами перед термической обработкой неполностью высвобождаются крахмальные зерна из клеточных структур сырья, так как часть крахмальных зерен сцементирована с белком и гемицеллюлозой, особенно при переработке низкоамилозных кременистых и стекловидных сортов зерна. Это ведет к уменьшению выхода спирта, а тонкое измельчение требует наличия дополнительного оборудования и высоких энергозатрат.

Цель изобретения — снижение теплоэнергозатрат и повышение выхода спирта, 1713927

Для достижения указанной цели выдержку массы осуществляют непрерывным перемешиванием мешалкой или циркуляцией ее в замкнутом контуре с одновременным нагревом ее до 65-70 С и дополнительным вводом в перемешиваемый или циркулируемый поток амилолитических ферментов, при этом на стадиях выдержки и стерилизации используют в качестве термоагента горячую барду — отход спиртового производства, подаваемую последовательно в противоток массе вначале на стерилизацию, . а затем — выдержку. При непрерывном перемешивании или циркуляции массы при 70 С под действием а-амилазы и тепловой энергии происходит клейстериэация крахмала сырья, разваривание его и других углеводов сырья. Проис,ходит (1,5-4)-кратный обмен массы в аппарате, что способствует переходу в рас. творимое состояние до 90-95 всех растворенных веществ зерна или картофеля, В процессе перемешивания или циркуляции происходит доизмельчение сырья без дополнительного механического тонкого измельчения на мельницах тонкого помола.

Количество сухого остатка на сите. 1,0 мм

g 4eHbN3eTCR HB 30 $.

Таким образом, под воздействием комплексной тепловой и ферментативной обработки, а также перемешивания или циркуляции происходит высвобождение крахмальных зерен иэ клеточных структур и доиэмельчение сырья без применения дополнительной энергии на измельчение на корундовых иэмепьчителях, Этот эффект еще более усиливается применением а качестве термоагента барды — отхода спиртоього производства, что исключает применение острого пара в качестве теплоносителя и рациональное использование отходов производства, Высвобождение крахмальных зерен из клеточных структур, растворение и декстриниэация крахмала ведут к увеличению выхода спирта эа счет более полного осахаривания сырья. 90-95 сухих веществ в сырье обеспечивает высвобождение и растворение крахмала для полного осахаривания.

На чертеже приведена технологическая схема способа.

Крахмалсодержащее сырье подвергают грубому измельчению в крупку на измепьчителе 1, помол смешивают с водой, поступающей из сборника 2, и вводят из расходного сборника 3 бактериальную культуру Bacillus

subtllls. — продуцент амилолитических ферментов в смесителе 4 в количестве 1,0 — 1,5 ед. АС на 1 г услоано о крахмала при температуре, равной 40 — 75 С, после чего замес направляют на выдержку в аппарат 5 с мешалкой 6. В процессе выдержки осуществляют многократную циркуляцию массы по

10 контуру, включающему аппарат 5 с мешалкой 6, насос 7 и контактную головку 8, где происходит дополнительный подогрев массы до 80-86 С. В циркуляционный перемешиваемый поток вводят дополнительную дозу культуры Вас.subtills в количестве 1,01,5 ед. АС на 1 r условного крахмала для окончательного доизмельчения массы, декстриниэации ее и растворения крахмала.

На этой же стадии стабилизируется вязкость крахмалистой массы, гидролиз некрахмальных углеродов, белков, увеличивается содержание растворимых веществ до 90-95 по отношению к концентрации сухих растворимых веществ в исходном сусле. Затем массу отводят насосом 9 на стерилизацию в выдерживательстерилизатор 10, а иэ него стерилизованную массу через накопитель-паросепаратор 11

20 направляют на вакуум-охлаждение и осаха25. ривание в испаритель-осахариватель 12, в который подают глюкоамилазу из расходного сборника 13 для осахаривания.

Осахаренное сусло насосом 14 подают на охлаждение в теплообменник 15 и затем — на брожение. На стадии стерилизации и циркуляции используют в качестве термоагента тепло барды — отхода спиртового производства. Для этого поток барды, поступающей из бардорегулятора 16 бражной колонны 17 в сборник 18, насосом 19 последовательно направляют в рубашку 20 выдерживателя-стерилизатора 10, где происходит нагрев массы первичным тепсчет вторичного тепла барды поддерживается температура 65-70 С. Из рубашки 21 барду возвращают самотеком в сборник 18 барды.

При приготовлении замеса может быть использована вода — отход со стадии ректификации после дефпегматора (не показано).

Пример 1. Очищенную от примесей рожь в количестве 1000 кг с содержанием условного крахмала 550 кг измельчают до

75 -ного прохода частиц через сито 1,0 мм, смешивают с теплой водой в соотношении

1:3,5 и гг -амилазой Вас.subtills из расчета расхода 1,0 ед; АС на 1 г условного крахмала при 55ОС в течение 15 мин, затем замес многократно циркулируют в течение 3 ч в циркулируемом контуре до перехода в растворенное состояние 90 растворимых веществ при кратности циркуляции 2.0 ч. лом барды до 80-86 С, а затем барду отво40 дят в рубашку 21 аппарата 5, в котором за

1713927

Таблица 1

Вязкость замеса при таким режиме обработки не повышается и масса сохраняет подвижную консистенцию, Одновременно в поток вводят а -амилазу Вас.зцЫ11з из расчета 1,5 ед. АС на 1 r условного крахмала при 70 С и, масса поступает на стерилизацию при 85ОС.

Барда с температурой 100 С противотоком иэ сборника подается к стерилизуемой массе, где барда охлаждается до 80 С, а затем — к циркуляционному потоку, где барда окончательно охлаждается до 70ОС и возвращается в сборник. Количество сухого остатка после промывки 100 r массы на сите

1 мм за счет доизмельчения массы составляет 3,0 г.против 7,5 г в смесителе. Массу направляют на вакуум-охлаждение до 57 С и освхаривание; Выход спирта составил

66.5 дал из 1 т условного крахмала сырья.

ll р и м е р 2. Все по примеру 1, только циркуляцию осуществляли до содержания

95$ сухих веществ в течение 3 ч..Выход

° спирта составил 67,5 дал иэ 1 т условного крахмала сырья, ..В. табл. 1 показана зависимость выхода спирта от концентрации сухих веществ на стадиях процесса., . Содержание СВ 90-95 является оптимальным, т. е. если будет меньше 90,то не достигается полнота осахаривания и уменьшается выход спирта, а более 95;6 достигается тойько введением дополнительных ферментов, что экономически не выгодно, так.как увеличение выхода спирта практиче ски не достигается, В табл. 2 приведены показатели предлагаемого способа по срав5 . нению с известным.

Ф о р м у л а и з.о б р е т. е н и я

Способ подготовки крахмалсодержащего сырья для спиртового брожения, предус10 матривающий измельчение сырья, смешивание его с водой, термическую обработку в присутствии амилолитических ферментов, выдержку массы; Дополнительный ввод амилолитических ферментов в массу

15 для дескринизации и разжижения, стерилизацию, вакуум-охлаждение и осахаривание, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода спирта при сокращенном расходе теплоэнергозатрат, выдержку

20 массы осуществляют путем непрерывной циркуляцией ее в циркуляционном контуре до содержания s массе сухих растворимых веществ в количестве 90.-95 от содержания их в готовом сусле с одновременным

25 нагревом до 65-70 С и подают в противотоке к стерилизуемой и циркулируемой массе отходы спиртового производства в качестве термоагента барды, используемой в процессах тепловой обработки при выдержке и сте30 рилизации, а дополнительное введение амилолитических ферментов осуществляют в циркуляционный поток.

1713927

Таблица 2

Предлагаемый способ

Показатели процесса обработки

Известный способ

Содержание сухих веществ, 7, от концентрации сусла: после ферментативной обработки с перемешиванием после осахаривания

Сухой остаток на сите 1 мм: в исходном замесе после ферментативной обработки с перемешиванием

Расход греющего пара на разваривание, кг/т зерна

Дополнительный расход электроэнергии, кВт ч/т зерна

Выход спирта из 1 т условного крахмала сырья, дал

Я5

100

7,6

2,5

500

65.6

Составитель Э.Шахтимир

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор МДемчик

Редактор Н.Яцола

Заказ 661 Tgpa)K Подписное

ВНИИГ1И Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4!5

Производств нно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина,, 101