СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ Н-БУТИЛОВОГО СПИРТА ИЗ ТОПИНАМБУРА
METHOD OF PRODUCING N-BUTYL ALCOHOL FROM ARTICHOKE

Изобретение относится к биотехнологии, а именно к способу производства н-бутилового спирта из возобновляемых растительных биоресурсов. Известно, что при сбраживании различных углеводов ацетонобутиловыми бактериями синтезируются одновременно три целевых продукта, получивших общее название органические растворители: н-бутиловый спирт, ацетон и этанол, процентное соотношение которых колеблется в пределах 60:30:10. Это соотношение не является строго постоянным и может варьировать в сторону увеличения выхода того или иного продукта брожения. Наиболее ценный из органических растворителей - бутиловый спирт (н-бутанол). Н-бутанол является усовершенствованным экологически чистым биотопливом и по своим эксплуатационным свойствам ближе к неэтилированному бензину, чем традиционным видам топлива, что позволяет использовать его в качестве добавки к автомобильному топливу.
3
3
3
3
Известен способ, в результате которого за 68-72 часа брожения на мучных средах ацетонобутиловыми бактериями в культуральной жидкости накапливается 13,5-15,5 г/дм органических растворителей, в том числе н-бутилового спирта 9,0-10,0 г/дм, ацетона 3,5-4,0 г/дм и этанола 1,0-1,5 г/дм(Промышленный регламент на производство растворителей: ацетона, бутанола и этанола способом брожения. ПР64-35-89, г.Ефремов, 1989).
К недостаткам известного способа производства органических растворителей относятся: недостаточно высокий выход растворителей, в частности, н-бутанола, использование ценного пищевого сырья - муки для сбраживания.
Техническим результатом, достигаемым настоящим изобретением, является повышение выхода н-бутилового спирта в 1,38 раза и сокращение продолжительности процесса брожения на 8 часов. Указанный технический результат достигается тем, что в качестве сырья для получения органических растворителей используют дешевое высокопродуктивное инулинсодержащее растительное сырье - не продовольственного ряда - топинамбур.
Способ осуществляют следующим образом. Топинамбур моют, клубни измельчают на дробилке, измельченную массу смешивают с водой из расчета 4,8% по условному крахмалу (инулину), проводят водно-тепловую обработку измельченной массы при 0,8 атм в течение 20-25 минут, охлаждают до температуры 37±2°C, затем в подготовленное сусло засевают среды ацетонобутиловых бактерий и проводят анаэробное брожение в течение 60 часов при 37°C±2°C. Количество бактериальной культуры составляет 10% от объема среды. В результате брожения получается бражка, в которой содержатся растворители, примесные соединения (органические кислоты и сухие вещества, состоящие из несброженных углеводов, протеина), кроме того, бражка содержит растворенные газы брожения - углекислый и водород. Для выделения растворителей из бражки и разделения друг от друга бражку их подвергают перегонке и ректификации.
Способ получения растворителей иллюстрируется следующими примерами:
Пример 1 (по традиционному способу). Готовят мучной затор путем смешивания ржаной обдирной муки крахмалистостью 46-50% с горячей водопроводной водой из расчета 4,8% по условному крахмалу. Полученную массу разваривают в течение 60 мин и стерилизуют при 1,5 атм водяного пара в течение 1,5 ч. Далее охлаждают сусло до температуры 37±2°C и засевают ацетонобутиловыми бактериями в количестве 10% от объема сусла. Брожение проводят при температуре 37°C в течение 68-72 часа.
Пример 2 (по предлагаемому способу). Для получения органических растворителей топинамбур с содержанием сбраживаемых углеводов 18% и влаги 70% измельчают на дробилке до частиц размером не более 1 мм, затем смешивают с водой из расчета 4,8% по условному инулину, подвергают водно-тепловой обработке при 0,8 атм водяного пара в течение 25 минут. Полученное сусло охлаждают до 37±2°C, засевают ацетонобутиловыми бактериями в количестве 10% от объема сусла. Процесс брожения осуществляют при температуре 37°C в течение 60 часов.
Экспериментальные результаты представлены в таблице.
Таблица
Способ
Содержание растворителей, г/дм<sup>3</sup>
Содержание бутанола, %
Время брожения, ч
Ацетон
Бутанол
Этанол
Сумма
Традиционный
43
10,0
1,5
15,6
61,1
68
Предлагаемый
4,2
13,8
1,4
19,4
71,1
60
Как видно из таблицы, предлагаемый способ получения н-бутанола из топинамбура позволяет повысить выход н-бутилового спирта в 1,38 раза по сравнению с контролем и сократить продолжительность брожения на 8 ч.