Способ производства этилового спирта из зернового сырья

 

Изобретение может быть использовано для производства этилового спирта из различного зернового сырья. Исходное сырье: пшеницу, просо, овес, ячмень и пшеницу в любых соотношениях замачивают теплой водой, воду сливают, зерно ворошат, эти операции повторяют несколько раз, зерно проращивают до стадии проклевывания, проклюнувшееся зерно при комнатной температуре измельчают до размера 2,0 - 2,5 мм и проводят водно-тепловую обработку при соотношении зерно : вода 1 : 1,5 - 3 в 3 этапа при перемешивании по 1 - 1,5 ч при 40 - 44°С, 48 - 52°С и 58 - 62°С. Смесь фильтруют от шелухи, фильтрат сбраживают на установке проточного типа с использованием дрожжей, иммобилизованных на твердом кремний- или целлюлозосодержащем носителе, в качестве которых используют соответственно крупнозернистый песок, или стеклянные шарики, или толченое стекло размером 1-1,5 мм, или древесные опилки, или солому, или хлопковую вату, ткань или бумагу. Технический результат - повышение процентного содержания спирта в браге, снижение примесей в продукте, снижение энергозатрат и расхода воды. 3 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к спиртовой промышленности.

Известен способ производства этилового спирта путем очистки зерна, измельчения, добавления воды, разваривания при 130-160^oC, охлаждения до 60^oC, добавления солода, сбраживания с последующей очисткой целевого продукта [1].

Наиболее близким к предлагаемому является способ производства этилового спирта из зернового сырья, включающий измельчение сырья, фракционирование на шелуху и эндосперм, смешивание каждой фракции с водой и водно-тепловую обработку, раздельный гидролиз фракций амилолитическими и целлюлолитическими ферментами, смешивание фракций, стерилизацию, сбраживание этой смеси с последующей очисткой [2].

Недостатки известных способов: использование высоких температур от 130 до 160^oC при обработке зерна, совместное сбраживание сахарного затора и шелухи приводит к образованию большого числа примесей в браге, например, метанола, уксусного альдегида, непредельных соединений, сивушных масел, сложных эфиров, органических кислот, фурфурола и др., что в дальнейшем приводит к существенному снижению выхода целевого продукта и дополнительным затратам на очистку. Кроме того, известные способы производства этилового спирта требуют больших затрат электроэнергии и воды, дополнительного /до 10%/ от всей массы расхода зернового сырья при наличии собственного солодового производства или расходов на приобретение дорогостоящих амилолитических и целлюлолитических ферментных препаратов.

Задача изобретения разработать способ получения высококачественного пищевого этилового спирта и избавиться от указанных недостатков.

Сущность изобретения состоит в том, что по способу производства этилового спирта из зернового сырья, включающему его измельчение, водно-тепловую обработку, разделение на фракции и сбраживание для достижения технического результата, заключающегося в увеличении выхода спирта, улучшения его качества, существенного снижения теплоэнергозатрат, расхода воды и технологического оборудования, согласно предлагаемому способу перед измельчением все исходное сырье проращивают до стадии проклевывания, проклюнувшееся зерно измельчают до размера 2,0- 2,5 мм, водно-тепловую обработку проводят при соотношении зерно: вода 1:1,5-3 с непрерывным перемешиванием смеси в 3 этапа по 1-1,5 ч каждый при (42+/-2)^oC на I этапе, при (50+/-2)^oC на II этапе и при (60+/-2)^oC на III этапе, фильтруют от шелухи и водную фракцию сбраживают на установке проточного типа с использованием дрожжей, иммобилизованных на твердом кремний- или целлюлозосодержащем носителе.

Введение стадии проклевывания всей массы зерна, идущего на производство спирта, ликвидирует потери зернового сырья, расходуемого на производство солода и само производство солода. Грубый помол проклюнувшегося зерна требует намного меньших энергозатрат и более простого технологического оборудования по сравнению с измельчением сухого зерна до муки. Расход воды снижается, во-первых, за счет ее многократного (6-7 раз) использования на стадии замачивания зерна, во-вторых, в результате уменьшения соотношения зерно: вода на стадии осахаривания и, в третьих, вследствии сокращения ее объема на стадии брожения.

Этот технический результат еще больше усиливается за счет использования иммобилизованных дрожжей, т.к. резко снижает расход дрожжей, продлевает срок их эксплуатации, ликвидирует необходимость добавки питательных веществ (источников азота и т.д.), упрощает технологическое оборудование этой стадии при сохранении непрерывного производства, ликвидирует стадию фильтрации браги от дрожжей и уменьшает число примесей и их процентное содержание в браге за счет отделения шелухи от сахарного затора.

Таким образом, совокупность существенных признаков обеспечивает получение нового технического результата, который заключается в увеличении процентного содержания спирта в браге, получение изначально более чистой браги по сравнению с известными способами, снижение энергозатрат, металлоемкости технологического оборудования, снижение производственных площадей и расхода воды, т. е. существенные признаки находятся в причинно-следственной связи с указанным техническим результатом.

Пример 1. В качестве исходного сырья используют смесь пшеницы, проса и ячменя при любом соотношении компонентов.

1 т исходного сырья замачивают теплой водой, воду сливают, зерно перемешивают (ворошат), операции замачивания и ворошения повторяют несколько раз, затем зерно оставляют при комнатной температуре до проклевывания, проклюнувшееся зерно измельчают до размера 2,0-2,5 мм, затем проводят водно-тепловую обработку, добавляя к измельченной массе воду в соотношении зерно: вода 1: 1,5 (по весу), процесс проводят при непрерывном перемешивании в начале при 38^oC с выдержкой при этой температуре в течение 1,5 ч, затем при 48^oC с выдержкой при этой температуре в течение 1,5 ч и, наконец, при 58^oC с выдержкой при этой температуре в течение 1,5 ч. Затем смесь фильтруют от шелухи с использованием вакуумного фильтр-пресса, шелуху выводят из процесса, а водную фракцию направляют на стадию брожения. Брожение проводят на установке проточного типа с использованием прессованных пекарских дрожжей, иммобилизованных на древесных опилках в соотношении дрожжи: опилки 1:10, получая при этом 37 дал спирта. По известному способу получают 33,748 дал, увеличение выхода составляет 9,63%.

Пример 2. Процесс получения спирта ведут по примеру 1, только в качестве исходного сырья используют смесь ячменя, овса и проса, водно-тепловую обработку проводят при соотношении зерно: вода 1: 2,25 и при 40^oC, 50^oC и 60^oC соответственно, а брожение проводят с использованием прессованных пекарских дрожжей, иммобилизованных на крупно-зернистом песке в соотношении дрожжи: песок = 1:8, получая при этом 36 дал спирта. Увеличение выхода по сравнению с известным способом составляет 6,67%.

Пример З. Процесс получения спирта ведут по примеру 1, только в качестве исходного сырья используют овес, водно-тепловую обработку проводят при соотношении зерно: вода 1:3 и при 42^oC, 52^oC и 62^oC соответственно, а сбраживание проводят с использованием пивных дрожжей, иммобилизованных на измельченной соломе в соотношении дрожжи: солома 1:6, получая при этом 37,125 дал спирта. Увеличение выхода по сравнению с известным способом составляет 10%.

Пример 4. Процесс получения спирта ведут по примеру 1, только в качестве исходного сырья используют смесь пшеницы, проса, овса и ячменя, водно-тепловую обработку проводят при соотношении зерно: вода 1:2,5 и при 38^oC, 50^oC и 62^oC соответственно, а сбраживание проводят с использованием прессованных пекарских дрожжей, иммобилизованных на стеклянных шариках размером 1-1,5 мм в соотношении дрожжи: стеклянные шарики 1:4, получая при этом 37 дал спирта. По известному способу получают 33,748 дал, увеличение выхода составляет 9,63%.

Литература 1. "Технология пищевых производств" под ред. д.т.н. проф. Л.П. Ковальской, учебник для ВУЗов, М.: Колос, 1997, 556-598.

2. Патент РФ N 2041950, МПК6 С 12 P 7/06, С 12 F 3/00, 1993.

Формула изобретения

1. Способ производства этилового спирта из зернового сырья путем измельчения, водно-тепловой обработки, разделения на фракции и сбраживания с использованием дрожжей, отличающийся тем, что перед измельчением исходное сырье проращивают до стадии проклевывания, проклюнувшееся зерно измельчают до размера 2,0 - 2,5 мм, водно-тепловую обработку проводят при соотношении зерно : вода 1 : 1,5 - 3 с непрерывным перемешиванием смеси в 3 этапа по 1 - 1,5 ч каждый при 40 - 44^oC на I этапе, при 48 - 52^oC на II этапе и при 58 - 62^oC на III этапе, фильтруют от шелухи и водную фракцию сбраживают на установке проточного типа с использованием дрожжей, иммобилизованных на твердом кремний- или целлюлозосодержащем носителе.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве зернового сырья используют смесь проса, овса, ячменя и пшеницы в любых соотношениях.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве твердого кремнийсодержащего носителя используют крупнозернистый песок, или стеклянные шарики размером 1 - 1,5 мм, или толченое стекло размером 1 - 1,5 мм.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве твердого целлюлозосодержащего носителя используют древесные опилки, солому, хлопковую вату, ткань или бумагу.

NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение

Извещение опубликовано: 10.08.2004        БИ: 22/2004