СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ЗЕРНОВОГО СЫРЬЯ К СБРАЖИВАНИЮ
METHOD OF PREPARING GRAIN MATERIAL FOR FERMENTATION

Изобретение относится к спиртовой промышленности и может быть использовано для подготовки зернового сырья к сбраживанию на стадии производства сусла при производстве этилового спирта.
Известен способ аналогичного назначения, предусматривающий, измельчение крахмалосодержащего сырья, смешивание его с водой в смесителе и выдерживание в присутствии амилолитических ферментных препаратов, подачу массы последовательно в два аппарата гидродинамической и ферментативной обработки крахмалосодержащего сырья, подачу массы на контактную головку, затем в аппарат колонного типа (RU 2278898 C1, 27.06.2006).
Недостатком данного способа является низкое качество получаемого сусла, низкий выход готовой продукции, большие энергетические затраты и себестоимость конечного продукта.
Техническим результатом заявленного изобретения является устранение указанных недостатков, повышение выхода этилового спирта и повышение его качества, снижение энергетических затрат на его производство и себестоимости конечного продукта.
Указанный технический результат достигается за счет того, что способ подготовки зернового сырья к сбраживанию предусматривает его измельчение, смешивание с водой и выдерживание при температуре 50-55°C в течение 1 часа с внесением бактериальной альфаамилазы из расчета 1,0 ед. АС на 1 г условного крахмала, затем полученную массу подают последовательно в два аппарата гидродинамической и ферментативной обработки, где ее выдерживают в течение 2 часов при температуре 65-70°C при постоянном перемешивании, полученную массу нагревают в контактной головке до температуры 108-110°C и разваривают в аппарате колонного типа, затем после осуществления паросепарации разваренную массу охлаждают в двух пластинчатых теплообменниках, в первом из которых температуру доводят до 60°С, а во втором - до 24-26°C, при этом в трубопровод перед вторым теплообменником вводят осахаривающий ферментный препарат глюкоамилазы из расчета 8 ед. ГлС на 1 г условного крахмала и кислую грибная протеазу из расчета 1,0-2,0 ед. ПС на 1 г белка.
Кроме того, дополнительно для гидролиза некрахмальных полисахаридов и снижения вязкости замеса в массу вводят ферментный препарат гемицеллюлазы из расчета 0,05 ед. βГкС на 1 г условного крахмала при переработке сырья богатого гумивеществами.
Технологическая схема приведена на чертеже.
Способ осуществляется следующим образом.
Изобретение относится к спиртовой промышленности, а именно к комбинированному способу подготовки зернового сырья к сбраживанию. Способ предусматривает измельчение крахмалсодержащего сырья на дробилках (1), смешивание его с водой в присутствии амилолитических ферментных препаратов в смесителе (2), тепловую обработку замеса в аппаратах гидродинамической и ферментативной обработки крахмалсодержащего сырья (3), разваривание подготовленной массы под давлением в колоннах (6), подачу посредством регулирующего клапана (7), в паросепаратор (8), охлаждение массы в теплообменниках (9, 10), осахаривание массы осахаривающими ферментными препаратами в присутствии дрожжевой клетки одновременно со сбраживанием в бродильном чане (11). Изобретение позволит снизить затраты на топливно-энергетические ресурсы, повысить качество и выход спирта.
Исходное крахмалосодержащее зерновое сырье (пшеница) подвергают измельчению на молотковой дробилке 1, пропускают через сито с различным диаметром отверстий проход через сито с диаметром отверстий (1 мм - 95-96%, остаток частиц на сите 1,5 мм - 3,5-4,0%, остаток частиц на сите 2,0 мм - 0,2-0,5%, остаток на сите 2,5 мм - отсутствует), смешивают с водой в соотношении 1:2,8 - 1:3,0 в смесителе 2 и выдерживают при температуре 50-55°C в течение 1 часа с внесением бактериальной альфаамилазы из расчета 1,0 ед. АС на 1 г условного крахмала для разжижения и декстринизации крахмала.
При переработке сырья богатого гумивеществами для гидролиза некрахмальных полисахаридов и снижения вязкости замеса в массу дополнительно вводят ферментный препарат гемицеллюлазы из расчета 0,05 ед. βГкС на 1 г условного крахмала.
Затем масса подается последовательно в два аппарата 3 гидродинамической и ферментативной обработки крахмалсодержащего сырья (АГДФО), где выдерживается в течение 2 часов при температуре 65-70°C при постоянном перемешивании. Температура поддерживается за счет закрытого обогрева аппаратов вторичным паром, выходящим из паросепаратора-выдерживателя (пар подается в рубашку или змеевик).
Из последнего аппарата АГДФО подготовленная масса насосом 4 подается на контактную головку 5, где нагревается острым паром до температуры 108-110°C, при этой температуре масса проходит аппарат 6 колонного типа и через регулирующий клапан 7 выдувается в паросепаратор 8.
Из паросепаратора разваренная масса подается в первый пластинчатый теплообменник 9, где охлаждается до температуры 60°C, далее во второй пластинчатый теплообменник 10, где она охлаждается до температуры складки 24-26°C.
В трубопровод перед вторым теплообменником подается осахаривающий ферментный препарат глюкоамилазы из расчета 8 ед. ГлС на 1 г условного крахмала.
Для протеогидролиза белков до пептидов и аминокислот, ассимилируемых дрожжами вносится кислая грибная протеаза из расчета 1,0-2,0 ед. ПС на 1 г белка. Процесс осахаривания крахмала ведется в бродильных чанах 11 в присутствии дрожжевой клетки, которая подавляет жизнедеятельность лактобактерий.
Ниже приведены Таблицы 1 и 2 сравнительных показателей по способу, выбранному в качестве наиболее близкого аналога, и по заявленному способу.
Таблица 1
Показатели
По наиболее близкому способу
По заявленному способу
Длительность обработки, в часах
4
3
Кислотность замеса, в<sup>0</sup>
0,2-0,3
0,3-0,5
Температура стерилизации, в<sup>0</sup>
120-125
108-110
Видимая доброкачественность сусла, %
80
89 и
Длительность брожения, в часах
60-66
48-55
Содержание несброженных углеводов в бражках, г/100 мл
0,55
0,35
Содержание нерастворенного крахмала в бражках, об.%
0,005
0,003
Нарастание кислотности при брожении, в<sup>o</sup>
0,2
0,1
Выход спирта, в дал из 1 т крахмала
66,4
66,8
Таблица №2
Летучие примеси бражки, мг/дм<sup>3</sup> безводного спирта
По наиболее близкому способу
По заявленному способу
Ацетальдегид
852,47
257,56
Этилацетат
130,63
110,63
Метанол (об.%)
0,077
0,052
1-Пропанол
897,05
388,07
2-Пропанол
4,17
1,5
Изобутанол
1600,62
1487,89
1-Бутанол
9,13
6,61
Изоамилол
5403,62
3369,58
Общее количество примесей
8897,77
5621,89
Изобретение позволит повысить выход и качество конечного продукта, ускорить процесс подготовки зернового сырья к сбраживании, снизить материалоемкость схемы механико-ферментативной обработки крахмалсодержащего сырья, снизить затраты на термостабильную альфаамилазу, в связи с заменой ее на бактериальную альфаамилазу, снизить топливно-энергетические затраты, за счет использования вторичного пара на подогрев массы в аппаратах гидро-динамической и ферментативной обработки крахмалсодержащего сырья, исключить из схемы осахариватель, как источник инфекции, снизить потери Сахаров при разваривании за счет снижения температуры разваривания, улучшить физико-химические и органолептические показатели спирта, увеличить производительность завода, за счет уменьшения времени простоев на дезинфекцию оборудования.