Способ получения этилового спирта
METHOD OF PRODUCING ETHYL ALCOHOL

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к спиртовой отрасли, и может быть использовано при производстве этилового спирта.
7
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°C 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, осахаривают и сбраживают, из полученной бражки выделяют этиловый спирт брагоректификацией. Пат. 2344175, Российская федерация, МПК С12Р 7/06. Способ получения этилового спирта / Востриков С.В., Яковлев А.Н., Бушин М.А., Корнеева О.С., Яковлева С.Ф.; заявитель и патентообладатель Воронежская государственная технологическая академия. - № 2007122931/13, заявл. 18.06.2007; опубл. 20.01.2009, Бюл. № 2.
Недостатком известного способа является то, что он приемлем для переработки зерна ржи, а при переработке ячменя, отличающегося по составу от ржи, требуются другие ферментные препараты и режимы ферментативно-тепловой обработки.
Технической задачей изобретения является увеличение выхода этилового спирта за счет использования некрахмалистых полисахаридов и белков зерна ячменя, снижение вязкости замеса, энергозатрат, продолжительности ферментативно-тепловой обработки и процесса брожения.
Для решения технической задачи изобретения предложен способ, характеризующийся тем, что он предусматривает приготовление замеса из измельченного крахмалсодержащего сырья, воды при температуре 45-50°C в соотношении 1:3 и комплекса ферментов: источника α-амилазы - Ликвафло в количестве 0,3 ед. АС/г крахмала; источника протеазы -Пролайв BS Ликвид в количестве 0,15 ед. ПС/г крахмала; комплексного препарата целлюлазы, ксиланазы и β-глюканазы - Вискостар 150Л в количестве 0,01 ед. β-ГкС/г крахмала, его ферментативно-тепловую обработку проводят в три этапа:  при температуре 45-50°С приготовленный замес выдерживают в течение 20 мин, затем нагревают его до температуры 55-60°С и выдерживают при этой температуре 40 мин, далее нагревают его до температуры 85-90°С и выдерживают 60 мин, после чего полученную массу охлаждают до температуры 57-58°С и проводят осахаривание ферментным препаратом глюкоамилазы Глюкозидом 500Л 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 некрахмалистых полисахаридов и белков зерна ячменя, снижение вязкости замеса, энергозатрат, продолжительности ферментативно-тепловой обработки и процесса брожения.
Добавление в замес протеолитического ферментного препарата Пролайв BS Ликвид приводит к гидролизу белка зерна, что приводит к снижению вязкости замеса, образованию свободных аминокислот, которые в последствии ассимилируются дрожжами, это приводит к снижению потерь сбраживаемых углеводов на накопление биомассы, снижению времени брожения, увеличению выхода спирта. Комплексный ферментный препарат Вискостар 150Л, добавляемый в замес, гидролизует целлюлозу, β - глюкан и ксилан, 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 45-50°C в соотношении 1:3 и вносят: ферментный препарат источник α-амилазы - Ликвафло в количестве 0,3 ед. АС/г крахмала, источник протеазы - Пролайв BS Ликвид в количестве 0,15 ед. ПС/г крахмала, комплексный препарат целлюлазы, ксиланазы и β-глюканазы - Вискостар 150Л в количестве 0,01 ед. β-ГкС/г крахмала. Ферментативно-тепловую обработку замеса проводят в три этапа: при температуре 45-50°С приготовленный замес выдерживают в течение 20 мин, затем нагревают его до температуры 55-60°С и выдерживают при этой температуре 40 мин, далее нагревают его до температуры 85-90°С и выдерживают 60 мин, после чего полученную массу охлаждают до температуры 57-58°С и проводят осахаривание ферментным препаратом глюкоамилазы Глюкозидом 500Л 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 ячменя смешивали с водой температурой 50°C в соотношении 1:3 и вносили ферментный препарат Ликвафло в количестве 0,3 ед. АС/г крахмала, Пролайв BS Ликвид в количестве 0,15 ед. ПС/г крахмала, Вискостар 150Л в количестве 0,01 ед. β-ГкС/г крахмала. Ферментативную - тепловую обработку проводили с постепенным повышением температуры замеса и выдержкой при следующих условиях: 50°С - 20 мин; 58°С - 40 мин; 90°С - 60 мин. Полученную массу охлаждали до температуры 58°С и проводили осахаривание ферментным препаратом глюкоамилазы Глюкозидом 500Л в течение 30 мин., полученное сусло охлаждали до температуры 24°С и сбраживали в течение 70 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 Ликвафло, Пролайв BS Ликвид, Вискостар 150Л снижается вязкость ячменного замеса в 5-7 раз по сравнению с контролем, увеличивается выход спирта на 1,8-2,0% и сокращается продолжительность брожения на 22-25%.
При снижении расхода ферментных препаратов Ликвафло ниже 0,3 ед. АС/г крахмала, Пролайв BS Ликвид ниже 0,15 ед. ПС/г крахмала, Вискостар 150Л в ниже 0,01 ед. β-ГкС/г крахмала приводит к увеличению вязкости замеса, продолжительности брожения и снижению выхода спирта. При увеличении расхода ферментных препаратов Ликвафло выше 0,3 ед. АС/г крахмала, Пролайв BS Ликвид выше 0,15 ед. ПС/г крахмала, Вискостар 150Л в выше 0,01 ед. β-ГкС/г крахмала экономически нецелесообразно. Уменьшение режима ферментативно-тепловой обработки приводит к увеличению вязкости замеса, расходу основного фермента α-амилазы и снижению выхода спирта, увеличение режима ферментативно-тепловой обработки экономически нецелесообразно.
Предложенный способ позволяет увеличить выход этилового спирта за счет использования некрахмалистых полисахаридов и белков зерна ячменя, снизить вязкость замеса, энергозатраты, продолжительность ферментативно-тепловой обработки и процесса брожения.
Таблица 1 - Влияние ферментных препаратов на вязкость ячменных замесов
Ферментные препараты
Дозировка ферментных препаратов на г крахмала
Вязкость при температуре °С
50
60
70
80
90
Контроль
4,4
18,0
27,0
30,0
22,0
Ликвафло
0,3 ед. АС
3,2
6,0
8,5
9,0
7,7
Пролайв BS Ликвид
0,15 ед. ПС
4,0
15,0
20
24,0
13,0
Вискостар 150Л
0,01 ед, β-ГкС
3,7
10,0
13,0
15,0
9,0
Ликвафло Пролайв BS Ликвид Вискостар 150Л
0,3ед. АС 0,15 ед. ПС "0,01 ед, β-ГкС
2,8
3,3
4,0
4.2
3,6
Таблица 2 - Показатели зрелой бражки
Показатели
Контроль
Дозировка ферментных препаратов на г крахмала
Пролайв BS Ликвид, 0,15⋅ед. ПС
Вискостар 150Л, 0,01 ед. β-ГкС
Пролайв BS Ликвид 0,15⋅ед. ПС; Вискостар 150Л,0,01 ед. β-ГкС
Объемная доля спирта, % об
7,6
8,2
8,1
8,3
Содержание растворимых несброженных углеводов, г/100см<sup>3</sup>
0,45
0,30
0,41
0,31
Содержание нерастворенного крахмала, %
0,150
0,090
0,120
0,080
Нарастание титруемой кислотность, град
0,2
0,16
0,18
0,15
Выход спирта, дал/т усл. крахмала.
64,9
66,5
66,2
66,4
Продолжительность брожения, ч
70,0
55,0
65,0
50,0