Способ получения этилового спирта

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к производству этилового спирта. Способ предусматривает приготовление замеса из измельченного крахмалсодержащего сырья, воды при температуре 50-55°С в соотношении 1:3 и комплекса ферментов, включающего источник α-амилазы - Ликвамил 1200С в количестве 0,5 ед. АС/г крахмала, источник протеазы - GC-106 в количестве 0,2 ед. ПС/г крахмала и комплексный препарат ксиланазы и β-глюканазы - Брюзайм BGX в количестве 0,012 ед. β-ГкС/г крахмала. Затем проводят ферментативно-тепловую обработку приготовленного замеса в четыре этапа: при температуре 50-55°С его выдерживают в течение 20 мин, затем нагревают его до температуры 60-65°С и выдерживают при этой температуре 40 мин, далее нагревают его до температуры 70-75°С и выдерживают 60 мин, затем нагревают до температуры 95-100°С и выдерживают 30 мин, поле чего полученную массу охлаждают до температуры 57-58°С и проводят осахаривание глюкоамилазой в течение 30-35 мин, полученное сусло охлаждают и сбраживают. Изобретение позволяет увеличить выход этилового спирта за счет использования белков и некрахмалистых полисахаридов, снизить вязкость замеса, расход фермента α-амилазы, энергозатраты и интенсифицировать процесс брожения. 2 табл.

 

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к спиртовой отрасли, и может быть использовано при производстве этилового спирта.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения этилового спирта из пищевого сырья, согласно которому крахмалсодержащее сырье смешивают с водой температурой 55°С в соотношении 1:3 и вносят Нейтразу в количестве 0,3 ед/г сырья, замес обрабатывают в течение 22-25 минут, замес разваривают, осахаривают и сбраживают. Из бражки отгоняют спирт-сырец, из которого в последующем выделяют спирт-ректификат, головную фракцию, сивушные спирты, барду и лютерную воду. Пат. 2281329 Российская федерация, МПК⁷ С12Р 7/06. Способ получения этилового спирта / Востриков С.В., Яковлев А.Н., Бушин М.А.; заявитель и патентообладатель Воронежская государственная технологическая академия. - №2004135939/13, заявл. 08.12.2004; опубл. 10.08.2006. Бюл. №22.

Недостатком известного способа является то, что при переработке проблемного сырья, например ржи, за счет резкого увеличения вязкости замесов увеличивается расход α-амилазы, снижается выход спирта и повышаются энергозатраты.

Технической задачей изобретения является увеличение выхода этилового спирта за счет использования белков и некрахмалистых полисахаридов зерна, снижение вязкости замеса, расхода фермента α-амилазы, энергозатрат и интенсификация процесса брожения.

Для решения технической задачи изобретения предложен способ, характеризующийся тем, что он предусматривает приготовление замеса из измельченного крахмалсодержащего сырья, воды при температуре 50-55°С в соотношении 1:3 и комплекса ферментов: источника α-амилазы - Ликвамила 1200С в количестве 0,5 ед. АС/г крахмала; источника протеазы - GC-106 в количестве 0,2 ед. ПС/г крахмала; комплексного препарата ксиланазы и β-глюканазы - Брюзайма BGX в количестве 0,012 ед. β-ГкС/г крахмала, его ферментативно-тепловую обработку проводят в четыре этапа: при температуре 50-55°С приготовленный замес выдерживают в течение 20 мин, затем нагревают его до температуры 60-65°С и выдерживают при этой температуре 40 мин, далее нагревают его до температуры 70-75°С и выдерживают 60 мин, затем нагревают до температуры 95-100°С и выдерживают 30 мин, поле чего полученную массу охлаждают до температуры 57-58°С и проводят осахаривание глюкоамилазой в течение 30-35 мин, полученное сусло охлаждают до температуры 22-24°С и сбраживают в течение 55-60 часов, из полученной бражки выделяют этиловый спирт брагоректификацией.

Технический результат заключается в увеличении выхода этилового спирта за счет использования белков и некрахмалистых полисахаридов, снижении вязкости замеса, расхода фермента α-амилазы, энергозатрат и интенсификации процесса брожения.

Добавление в замес протеолитического ферментного препарата GC-106 приводит к образованию свободных аминокислот в результате деструкции белка зерна, которые впоследствии ассимилируются дрожжами, что приводит к снижению потерь сбраживаемых углеводов на накопление биомассы, интенсификации и снижению времени брожения, увеличению выхода спирта. Комплексный ферментный препарат Брюзайм BGX, добавляемый в замес, гидролизует некрахмалистые полисахариды, что приводит к снижению вязкости замеса, дополнительному образованию сбраживаемых углеводов, снижению энергозатрат и увеличению выхода спирта.

Способ реализуется следующим образом.

Измельченное крахмалсодержащее сырье смешивают с водой температурой 50-55°С в соотношении 1:3 и вносят: ферментный препарат источник α-амилазы - Ликвамил 1200С в количестве 0,5 ед. АС/г крахмала, источник протеазы - GC-106 в количестве 0,2 ед. ПС/г крахмала, комплексный препарат ксиланазы и β-глюканазы - Брюзайм BGX в количестве 0,012 ед. β-ГкС/г крахмала. Ферментативно-тепловую обработку замеса проводят в четыре этапа: при температуре 50-55°С приготовленный замес выдерживают в течение 20 мин, затем нагревают его до температуры 60-65°С и выдерживают при этой температуре 40 мин, далее нагревают его до температуры 70-75°С и выдерживают 60 мин, затем нагревают до температуры 95-100°С и выдерживают 30 мин, поле чего полученную массу охлаждают до температуры 57-58°С и проводят осахаривание глюкоамилазой в течение 30-35 мин, полученное сусло охлаждают до температуры 22-24°С и сбраживают в течение 55-60 часов, из полученной бражки выделяют этиловый спирт брагоректификацией.

Способ поясняется следующим примером.

Пример 1. 100 г измельченного зерна ржи смешивали с водой температурой 55°С в соотношении 1:3 и вносили ферментный препарат Ликвамил 1200С в количестве 0,5 ед. АС/г крахмала, GC-106 в количестве 0,2 ед. ПС/г крахмала, Брюзайм BGX в количестве 0,012 ед. β-ГкС/г крахмала. Ферментативно-тепловую обработку проводили с постепенным повышением температуры замеса и выдержкой при следующих условиях: 53°С - 20 мин; 62°С - 40 мин; 75°С - 60 мин; 97°С - 30 мин. Полученную массу охлаждали до температуры 58°С и проводили осахаривание глюкоамилазой в течение 30 мин, полученное сусло охлаждали до температуры 24°С и сбраживали в течение 60 часов, из полученной бражки выделяли этиловый спирт брагоректификацией.

Данные анализа представлены в таблице 1 и 2.

Как видно из таблиц 1,2, при внесении комплекса ферментов Ликвамила 1200С, GC-106, Брюзайма BGX снижается вязкость ржаного замеса в 4-5 раз по сравнению с контролем, уменьшается расход α-амилазы в 2 раза, увеличивается выход спирта на 1,5-2,0% и сокращается продолжительность брожения на 20-25%.

При снижении расхода ферментных препаратов, а именно: Ликвамила 1200С ниже 0,5 ед. АС/г крахмала, GC-106 ниже 0,2 ед. ПС/г крахмала, Брюзайма BGX ниже 0,012 ед. β-ГкС/г крахмала приводит к увеличению вязкости замеса, расходу основного фермента α-амилазы, продолжительности брожения и снижению выхода спирта. При увеличении расхода ферментных препаратов Ликвамила 1200С выше 0,5 ед. АС/г крахмала, GC-106 выше 0,2 ед. ПС/г крахмала, Брюзайма BGX выше 0,012 ед. β-ГкС/г крахмала экономически невыгодно. Уменьшение времени выдержки замеса при температурах, °С: 53, 62, 75 и 97 приводит к увеличению вязкости замеса, расходу фермента α-амилазы и снижению выхода спирта. Увеличение времени выдержки замеса при температурах, °С: 53, 62, 75 и 97 экономически невыгодно.

Предложенный способ позволяет увеличить выход этилового спирта за счет использования белков и некрахмалистых полисахаридов, снизить вязкость замеса, расход фермента α-амилазы, энергозатраты и интенсифицировать процесс брожения.

Таблица 1 - Влияние ферментных препаратов на вязкость ржаных замесов
Ферментные препараты	Дозировка ферментных препаратов на г крахмала	Вязкость при температуре °С, Па·с
45	55	60	65	70
Контроль		4,0	5,5	11,0	20,0	14,0
Ликвамил 1200С	0,5 ед. АС	3,5	4,0	8,5	6,0	3,5
Ликвамил 1200С	1,0 ед.АС	3,0	3,2	5,5	3,0	2,4
Ликвамил 1200С GC-106	0,5 ед. АС 0,2 ед. ПС	3,0	3,2	4,0	2,8	2,2
Брюзайм BGX	0,012 ед. β-ГкС

Таблица 2 - Показатели зрелой бражки
Показатели	Дозировка ферментных препаратов на г крахмала
Ликвамил 1200С, 1,0 ед. АС	Ликвамил 1200С, 0,5 ед. АС; GC-106, 0,2·ед. ПС; Брюзайм BGX, 0,012 ед. β-ГкС
Объемная доля спирта, об.%	7,8	8,5
Содержание растворимых несброженных углеводов, г/100 см3	0,45	0,31
Содержание нерастворенного крахмала, %	0,153	0,072
Нарастание титруемой кислотность, град.	0,2	0,15
Выход спирта, дал/т усл. крахмала	65,6	67,0
Продолжительность брожения, ч	70,0	50,0

Способ получения этилового спирта, характеризующийся тем, что он предусматривает приготовление замеса из измельченного крахмалсодержащего сырья, воды при температуре 50-55°С в соотношении 1:3 и комплекса ферментов, включающего источник α-амилазы - Ликвамил 1200С в количестве 0,5 ед. АС/г крахмала, источник протеазы - GC-106 в количестве 0,2 ед. ПС/г крахмала и комплексный препарат ксиланазы и β-глюканазы - Брюзайм BGX в количестве 0,012 ед. β-ГкС/г крахмала, его ферментативно-тепловую обработку, которую проводят в четыре этапа: при температуре 50-55°С приготовленный замес выдерживают в течение 20 мин, затем нагревают его до температуры 60-65°С и выдерживают при этой температуре 40 мин, далее нагревают его до температуры 70-75°С и выдерживают 60 мин, затем нагревают до температуры 95-100°С и выдерживают 30 мин, после чего полученную массу охлаждают до температуры 57-58°С и проводят осахаривание глюкоамилазой в течение 30-35 мин, полученное сусло охлаждают до температуры 22-24°С и сбраживают в течение 55-60 ч, из полученной бражки выделяют этиловый спирт брагоректификацией.