Способ производства уксусной кислоты

 

Использование: в пищевой промышленности , в частности, при производстве пищевого уксуса. Сущность изобретения: окисление этилового спирта уксуснокислыми бактериями при последовательном перемещении сбраживаемой среды в батарее ферментаторов и аэрации ее, отбор на конечной стадии процесса окисления среды , содержащей уксуснокислые бактерии, насыщение ее воздухом, рециркуляции ее на начальную стадию процесса, отбор культуральной жидкости, определение содержания этанола, уксусной кислоты и других компонентов примесей на начальной и конечной стадиях окисления и поддержание их содержания на заданном уровне путем изменения времени пребывания реакционной смеси в окислительной батарее. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((9) (!!) (5()5 С 12 J 1/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4852016/13 (22) 18.07.90 (46) 07.04.92 Бюл, М 13 (71) Воронежский технологический институт (72) В,М.Перелыгин, Г.М.Тарарыков, Г.Г.Губрий и С.А.Лобынцев (53) 661.731 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1010120, кл. С 12 J 1/04, 1983, Авторское свидетельство СССР

М 1409651, кл. С 12 J 1/04, 1986, (54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА УКСУСНОЙ

КИСЛОТЫ (57) Использование: в пищевой промышленности, в частности, при производстве пищеИзобретение относится к пищевой промышленности, а более конкретно к микробиологическому непрерывному получению спиртового уксуса.

Известен способ производства уксусной кислоты непрерывным методом в батарее ферментаторов.

Наиболее близким к предлагаемому является способ производства уксуоной кислоты, предусматривающий окисление этилового спирта уксуснокислыми бактериями при последовательном перемещении сбраживаемой среды в батарее ферментаторов с измерением рН потока жидкости на выходе из батареи и поддержание кислотности циркулирующего сусла в последней ступени на заданном уровне путем изменения притока сусла в зависимости от измеренной величины рН потока жидкости.

В связи с тем, что сырой биохимический уксус представляет собой многокомпонентную смесь, в составе которой обнаружены вого уксуса, Сущность изобретения, окисление этилового спирта уксуснокислыми бактериями при последовательном перемещении сбраживаемой среды в батарее ферментаторов и аэрации ее, отбор на конечной стадии процесса окисления среды, содержащей уксуснокислые бактерии, насыщение ее воздухом, рециркуляции ее на начальную стадию процесса, отбор культуральной жидкости, определение содержания этанола, уксусной кислоты и других компонентов примесей на начальной и конечной стадиях окисления и поддержание их содержания на заданном уровне путем изменения времени пребывания реакционной смеси в окислительной батарее. 1 ил. кроме уксусной кислоты пропионовая, масляная, щавелевая, янтарная, муравьиная большое количество аминокислот, а также растворенные фосфаты, образующие бу. ферные растворы, поддержание кислотности сусла путем изменения притока его в зависимости от измеренной величины рН потока жидкости не является точным. 3а счет этого происходит нерациональное использование сырья и, соответственно, снижение выхода уксусной кислоты.

Цель изобретения — повышение выхода уксусной кислоты за счет рационального использования сырья и возможности анализа ее пищевых качеств.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу производства уксусной .кислоты, предусматривающему окисление этилового спирта уксуснокислыми бактериями при последовательном перемещении сбраживаемой среды в батарее ферментаторов и аэрации ее, отбор на конечной ста1724682 дии процесса окисления среды, содержащей уксуснокислые бактерии, насыщение ее воздухом, рециркуляцию ее на начальную стадию процесса и отбор культуральной жидкости, дополнительно определяют содержание этанола, уксусной кислоты и других компонентов примесей на начальной и конечной стадиях окисления и поддерживают их содержание на заданном уровне путем изменения времени пребывания реакционной смеси в окислительной батарее, На чертеже изображена схема технологического процесса, реализующая данный способ производства уксусной кислоты на примере из четырех окислителей.

Установка состоит из окислителей 1, в которых на древесно-стружечном наполнителе иммобилизована культура уксуснокислых бактерий. Трубопровод 2 служит для подачи приготовляемого свежего сусла в головной окислитель батареи. Насосы 3 выводят сусло из сборников и подают в делители

4 потока, разделяющие поступающее в них сусло на два потока в правой и последней ступенях батареи и на три потока в промежуточных ступенях. Нэ первой ступени из делителя 4 потока сусло поступает по трубопроводу 5 в следующий окислитель, а по трубопроводу 6 на циркуляцию. В промежуточных ступенях из делителя 4 потока сусло по трубопроводам 5 поступает в следующий окислитель, по трубопроводам 6 нэ циркуляцию, а по трубопроводам 8 на рециркуляцию в головной окислитель. В последней ступени делителя потока 4 сусло по трубопроводу 6 поступает на циркуляцию, а по трубопроводу 9 выводится из батареи в приемник 10 сырого уксуса, Трубопровод 11 служит для принудительной аэрации окислителей через воздухозаборники 1 2. По трубопроводу.13 отработанный воздух поступает в ловушку 14 для улавливания паров спирта и уксусной кислоты. Датчики

17 и 18 содержания компонентов в сусле и сыром уксусе установлены соответственно на трубопроводах 2 и 9, выходы которых. соединены с регуляторами 15 и 16 через вычислительное устройство 7.

Способ осуществляется следующим образом, В головной окислитель 1 по трубопроводу 2, на котором смонтирован датчик состава сусла, поступает питательная среда.

Окисление этилового спирта в уксусную кислоту осуществляют в батарее из четырех окислителей, заполненных буковой стружкой с иммобилизованной культурой уксуснокислых бактерий, В процессе окисления насосами 3 сусло выводят из каждого окислителя на делители потока 4, которые делят

55 ты в сыром уксусе и сусле, поступающем в батарею; поток на две или три части в зависимости от ступени системы. Одну из частей потока, выведенного из головного окислителя 1, по трубопроводу 5 направляют в качестве ос5 новного притока во второй окислитель, а другую часть по трубопроводу 6 в поток свежей питательной среды на первую ступень.

Культуральная жидкость, выходящая из последующих окислителей, кроме последнего, 10 разделяется на три потока, один по трубопроводу 6 направляется на циркуляцию, другой по трубопроводу 5 вводят в виде основного притока каждого последующего окислителя, а третий направляют по трубоп15 роводу 8 на рециркуляцию в головной окислитель. Из рециркуляционного потока среды, выводимой из последнего окислителя, непрерывно отбирают по трубопроводу

9 окисленную культуральную жидкость, со20 держащую 9 — 10% уксусной кислоты, в приемник 10 сырого уксуса. На трубопроводе 9 установлен датчик состава сырого уксуса.

Аэрацию осуществляют принудительно через воздухозаборники путем подачи воэ25 духа по трубопроводу 11. Выходящий из окислителей воздух, содержащий пары этилового спирта и уксусной кислоты, по трубопроводу 13 направляют в спиртоловушку

14, Конденсат паров из спиртоловушки 14

30 по трубопроводу 8 направляют в первый окислитель.

Сигналы с датчиков 17 и 18 поступают в вычислительное устройство 7, которое сравнивает их с заранее заданными, B случае

35 разбаланса заданного и измеренного сигналов вычислительное устройство 7 выдает сигнал на исполнительные механизмы 15 и

16, которые, перекрывая вход сусла в батарею и выход сырого уксуса из нее, увеличи40 вают время пребывания реакционной смеси в окислительной батарее.

Оперируя величинами сигналов датчиков, вычислительное устройство 20 рассчитывает коэффициент экономической

45 эффективности использования сырья Х ла

Х вЂ” 100, (1) где Л6 - выход уксусной кислоты;

ЛG — количество использованного эта50 нола, с д с "учетом того, что величины Л6 и Л6 выражаются через. концентрации соотношениями

A G = (C2 — С1 ) Чв, Ф ло =(Сз с4) ч, (2) где С1 и С2 — концентрации уксусной кисло1724682

Сз и С4 — концентрация этилового спирта в сусле и сыром ух=усе соответственно;

V, скорость потока поступления сусла;

V8 — скорость потока выходящего сырого уксуса. 5

При установившемся режиме ЧН=VB соотношение (1) с учетом (2) запишется:

100, 10

Пример. Пусть.в начальный момент времени все параметры технологического процесса находятсяв установившемся режиме. Предположим, что под действием внешних возмущений производительность 15 несколько уменьшилась. Это приведет к увеличению этанола в сусле. Датчик содержания этилового спирта и уксусной кислоты обнаружит увеличение содержания этанола . и уменьшение содержания уксусной кисло- 20 ты в сыром уксусе. После чего вычислительное устройство сравнит сигналы с заданными, вычислит по формуле (3) коэффициент экономической эффективности использования сырья, сравнит его с заданным 25 и через исполнительные механизмы клапанов уменьшит подачу как свежего сусла в батарею, так и сырого уксуса из батареи, что равносильно увеличению времени пребывания реакционной смеси в окислительной ба- 30 тарее до момента соответствия сс держания этанола и уксусной кислоты, заданного заранее.

В случае увеличения производительности батареи под действием внешних усло- 35 вий содержание кислоты в сыром уксусе, отводимом из батареи, увеличится, а этанола уменьшится. Датчики содержания обнаружат это увеличение, после чего вычислительное устройство сравнит пол- 40 ученный сигнал с заданным, рассчитает коэффициент экономической эффективности использования сырья, сравнит с заданным и в случае разбаланса через исполнительные механизмы клапанов увеличит как под- 45 ачу свежего сусла в батарею, так и сырого уксуса из батареи, Таким образом, способ производства уксусной кислоты позволяет постоянно поддерживать концентрацию уксусной кислоты и коэффициент использования сырья на заданном уровне и, кроме ключевых компонентов пищевого уксуса, иметь данные о микропримесях, Использование изобретения позволит экономно расходовать сырье для производства уксусной кислоты, повысить выпуск уксусной кислоты, контролировать качество уксуса. По сравнению с известным способом выпуск уксуса увеличивается на 10 (за счет более качественного использования сырья.

Формула изобретения

Способ производства уксусной кислоты, предусматривающий окисление этилового спирта уксуснокислыми бактериями при последовательном перемещении сбраживаемой среды в батарее ферментаторов и ее аэрации, отбор на конечной стадии процесса окисления среды, содержащей уксуснокислые бактерии, насыщение ее воздухом, рециркуляцию ее на начальную стадию, отбор культуральной жидкости и изменение притока сусла, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода уксусной кислоты за счет рационального использования сырья и возможности анализа пищевых качеств уксуса, измеряют содержание компонентов в сусле и уксусе, определяют коэффициент экономической эффективности использования сырья, сравнивают с заданным и изменяют отбор на конечной стадии процесса окисления среды, причем изменение отбора на конечной стадии процесса окисления среды и изменение притока сусла осуществляют в зависимости от результата сравнения, регулируя тем самым время пребывания реакционной смеси в окислительной батарее.

1724682

Составитель С.Лобынцев

Редактор C,Ïàòðóøåâà Техред М.Моргентал - Корректор Т,Палий

Заказ 1692 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская йаб., 4/5

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