Способ производства спирта

 

Изобретение относится к спиртовой промышленности. Способ предусматривает переработку крахмалосодержащего сырья в пастеризованное сусло в циклическом диспергаторе, предусматривающем приготовление водно-мучной суспензии, гомогенизацию, нагревание, осахаривание и пастеризацию образованного сусла. После чего осуществляют охлаждение, добавление дрожжей, выдержку сусла в бродильном чане и перегонку. Диаметр ротора диспергатора не менее 250 мм, а скорость его вращения не менее 750 об/мин. Изобретение позволит упростить процесс приготовления сусла. 4 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к спиртовой промышленности, а именно к способам производства типового спирта из крахмалосодержащего сырья.

Уровень техники.

Известен способ производства спирта [1], предусматривающий измельчение крахмалосодержащего сырья, смешивание его с водой, подваривание, разваривание водно-мучной суспензии при 140-150^oС, охлаждение полученной массы с последующим ее осахариванием ферментами солода.

Недостатками известного способа являются высокая температура стадии разваривания сырья, а также неполнота осахаривания крахмала при использовании солода, что приводит к потерям сбраживаемых сахаров, а вследствие этого к уменьшению выхода спирта.

Известен способ производства спирта [2], включающий измельчение крахмалосодержащего сырья, смешивание с водой и приготовление его водной суспензии, а именно предварительный нагрев суспензии при 40-45^oС и ее высокотемпературное разваривание при 135-150^oС и давлении 0,6 МПа в течение 40-60 мин, охлаждение и осахаривание полученной массы ферментными препаратами, охлаждение и сбраживание сусла, перегонку образующийся бражки.

В соответствии с известным способом достигается полное осахаривание крахмала ферментными препаратами, при этом выход спирта не превышает 65,5 дал с тонны условного крахмала сырья.

К недостаткам известного способа относится низкий выход спирта.

Известен способ производства спирта [3], включающий размол крахмалосодержащего сырья - ржи в муку на молотковой дробилке, приготовление из муки водно-мучной суспензии в соотношении 1:3,5-4 в чанке замеса при температуре 40-45^oС с внесением 0,25 кг/ч фермента амилосубтилина ГЗх, подогрев полученной водно-мучной суспензии до температуры 60-65^oС, гидролиз водно-мучной суспензии до пастообразного состояния в проточном диспергаторе с диаметром ротора 90-178 мм и скоростью вращения последнего 750-1280 об/мин, нагрев пастообразной суспензии до температуры 80-90^oС и выдержку (пастеризацию) последней в варочной станции в течение 20-30 мин, осахаривание пастеризованной суспензии в вакумном испарителе-осахаривателе ферментом амилосубтилин ГЗх при скорости прокачки суспензии 1,5 кг/ч, охлаждение полученного сусла до температуры брожения, добавление в охлажденное сусло дрожжей (производственный штамм Y 1986), выдержку сусла с дрожжами в бродильном чане в течение 72 ч и отгонку из бражки на брагоректификационной установке (БРУ) образовавшегося спирта со скоростью 80 дал в час по ГОСТ 5964-93.

Недостатком известного способа является относительная сложность технологии производства спирта.

Раскрытие изобретения.

В основу изобретения поставлена задача создания способа, позволяющего упростить технологию производства спирта.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе производства спирта, включающем переработку крахмалосодержащего сырья в пастеризованное сусло, охлаждение полученного сусла до температуры брожения, добавление в охлажденное сусло дрожжей, выдержку сусла с дрожжами в бродильном чане и перегонку полученной бражки на спирт, причем переработка крахмалосодержащего сырья в сусло включает размол крахмалосодержащего сырья в муку, приготовление из муки водно-мучной суспензии, ее подогрев и гидролиз до гомогенного состояния в диспергаторе, осахаривание, нагрев суспензии и пастеризацию образованного сусла, согласно изобретению переработку крахмалосодержащего сырья в сусло от размельчения до пастеризации проводят в циклическом диспергаторе с ротором диаметром не менее 250 мм и скоростью вращения последнего не менее 750 об/мин.

При этом переработку крахмалосодержащего сырья в пастеризованное сусло в диспергаторе ведут при соотношении зерна 20-35% от массы воды. Подогрев суспензии и пастеризацию сусла осуществляют с помощью кинетической энергией вращающегося ротора диспергатора путем циклической прогонки суспензии через диспергатор. Осахаривание ведут ферментами альфаамилаза и глюкоамилаза до получения концентрации сахаров в готовом сусле но менее 17% при плотности раствора не менее 1,06. В процессе переработки крахмалосодержащего сырья в пастеризованное сусло в диспергаторе измеряют температуру последнего и переработку заканчивают при достижении температуры сусла 80-90^oС.

Введение указанных отличий позволяет сократить время от момента начала размола зерна до момента начала охлаждения образованного сусла за счет одновременной и глубокой переработки зерна в одном устройстве - циклическом диспергаторе. Это, в свою очередь, позволяет достичь поставленной цели изобретения, а именно упростить технологию производства спирта. Кроме того, за счет исключения из технологической линии, реализующей предлагаемый способ, молотковой дробилки, чанки замеса, варочной станции сократить энергоемкость и трудоемкость способа, сократить производственные площади для его осуществления.

Лучший вариант осуществления изобретения.

Сущность предложенного способа поясняется фиг.1-3. На фиг.1 представлена функциональная схема технологической линии, реализующей предложенный способ, на фиг.2-3 - пример конструктивного исполнения элементов диспергатора, обеспечивающих в процессе гидролиза получение мелкодисперсионной гомогенной водной суспензии из крахмалосодержащего сырья за счет высокочастотного резонанса, механического размола, дробления, размягчения и теплового нагрева обрабатываемого сырья.

Технологическая линия, реализующая предлагаемый способ производства спирта, содержит последовательно соединенные и технологически связанные диспергатор 1, бродильный чан 2 и брагоректификационную установку 3. Диспергатор 1 выполнен в виде роторного аппарата 4 высокочастотного гидроударного действия с рабочей емкостью 5 и приводом 6. Роторный аппарат 4 содержит центробежный насос 7, ротор 8 и статор 9, установленные соосно с циркуляционным цилиндром 10 в нижней части рабочей емкости 5. Ротор 8 и статор 9 снабжены каналами 11 и 12 соответственно. Ротор 8 установлен в статоре 9 с зазором 0,2-1,5 мм. Каналы 11 ротора 8 выполнены в виде дозвуковых сопел, перегородки между которыми выполнены расширяющимися в сторону статора 9 и с наклоном в сторону, обратную направлению вращения ротора 8. Каналы 12 в статоре 9 выполнены в виде отверстий, имеющих вход со стороны ротора 8 и выход в рабочую емкость 5 с торцевой стороны статора 9. Емкость 5 диспергатора 1 снабжена запорным клапаном 13 и загрузочным люком 14. Вал 15 насоса 7 соединен с приводом 6 через муфту 16. Вал 15 снабжен лопастями 17.

Пример осуществления способа приготовления спирта.

В емкость 5 диспергатора 1 наливают воду в объеме 5362 л. После заполнения емкости 5 водой включают привод 6, который через муфту 16 приводит во вращение центробежный насос 7 и ротор 8. После набора ротором 8 необходимых оборотов вода под действием лопастей 17, насоса 7 и ротора 8 начинает циркулировать по замкнутому кругу: емкость 5, циркуляционный цилиндр 10, роторный аппарат 4, емкость 5. Затем через люк 14 в емкость 5 подают дозированным потоком крахмалосодержащее сырье, например неизмельченное зерно пшеницы 1724 кг. Одновременно через указанный люк 14 в емкость 5 вводят ферменты: альфаамилаз 1622 г и алюкоамилаз 24500 г. Поступающая пшеница и ферменты смешиваются с циркулирующей через емкость 5 водой. Под действием центробежных сил в аппарате 4 взвешенные в воде частицы попадают в пространство между ротором 8 и статором 9. Здесь за счет высокочастотного взаимодействия дозвуковых сопел 12-13 при вращении ротора 8 и под действием сил кавитации, высокочастотного резонанса, механического размола, эмульгирования и теплового разогрева происходит размол зерна н муку, образование из муки водно-мучной суспензии, гидролиз, в процессе которого происходит разрушение межклеточных и межмолекулярных связей, а также осахаривание и пастеризация сусла. В процессе обработки сусла наблюдают но градуснику (не показан) его температуру. Время переработки зерна в сусло зависит от объема и нида обрабатываемого сырья. Переработку заканчивают после окончания пастеризации осахаренного сусла. Момент окончания определяют достижением температуры сусла 80-90^oC, обеспечивающей уничтожение вредной микрофлоры за счет длительного теплового воздействия, образованного кинической энергией ротора 8 диспергатора 1. В проведенном опыте общее время переработки крахмалосодержащего сырья в пастеризованное сусло составило 6 ч 20 мин. При достижении температуры сусла 80-90^oС открывают клапан 13. При этом полученный корм выкачивается центробежным насосом 7 и ротором 8 из емкости 5 через клапан 13 в бродильный чан 2. Пастеризованное сусло выдерживают в бродильном чане 2 до снижения температуры сусла до температуры брожения, например 30^oС. Затем добавляют дрожжи (раса XII) и выдерживают сусло с дрожжами в течение неоходимого времени для его сбраживания, например 3 суток. После сбраживания готовую бражку перекачивают по трубопроводу 17 в брагоректификационную установку 3. Отгонку образовавшегося спирта из бражки проводят на брагоректификационной установке (БРУ) в соответствии с ГОСТ 5964-93, например со скоростью 80 дал в час. Выход готовой продукции в проведенном опыте составил 600 л этилового спирта.

Промышленная применимость.

Предложенный способ разработан на уровне технического предложения. В СПХ колхоз "Россия" Тверской области Зубцовского района разработан и изготовлен опытный образец технологической линии для реализации данного способа.

Источники информации 1. Авторское свидетельство СССР 242834, кл. С 12 Р 7/04, 1979.

2. Регламент производства спирта из крахмалистого сырья. М., 1979, ч. 1, с. 27-51.

3. Патент РФ 2138555, кл. 6 С 12 Р 7/06, 1999.

Формула изобретения

1. Способ производства спирта, предусматривающий переработку крахмалосодержащего сырья в пастеризованное сусло, включающую приготовление водно-мучной суспензии, гомогенизацию, нагревание, осахаривание и пастеризацию образованного сусла, охлаждение, добавление в охлажденное сусло дрожжей, выдержку сусла с дрожжами в бродильном чане и перегонку полученной бражки на спирт, отличающийся тем, что переработку крахмалсодержащего сырья в пастеризованное сусло проводят в циклическом диспергаторе с ротором диаметром не менее 250 мм и скоростью вращения последнего не менее 750 об/мин.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что переработку крахмалосодержащего сусла в пастеризованное сусло в диспергаторе ведут при содержании зерна 20-35% от массы воды.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что подогрев суспензии и пастеризацию сусла осуществляют за счет кинетической энергии вращающегося ротора диспергатора путем циклической прогонки суспензии через диспергатор.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что осахаривание ведут ферментами альфа-амилаза и глюкоамилаза до получения концентрации сахаров в готовом сусле не менее 17% при плотности раствора не менее 1,06.

5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что в процессе переработки крахмалсодержащего сырья в пастеризованное сусло в диспергаторе измеряют его температуру и переработку заканчивают при достижении температуры сусла 80-90°С.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3