Спосіб виробництва етилового спирту із коренеплодів інуліновмісної сировини

Изобретение относится к спиртовой промышленности, в частности к способам производства этилового спирта из инулинсодержащего сырья - топинамбура. Наиболее близким по совокупности признаков к предлагаемому способу является способ производства спирта из корнеплодов инулинсодержащего сырья, в частности топинамбура, предусматривающий мойку, измельчение, разваривание при давлении 0,35МПа в течение 35 - 40мин с целью частичного гидролиза инулина, охлаждение до температуры осахаривания 57°C, осахаривание ферментами солода, охлаждение до начальной температуры брожения, приготовление производственных дрожжей, сбраживание при температуре 28 - 30°C в течение 48ч дрожжами Sacch.cerevisiae расы ХП, Я, выделение спирта из зрелой бражки и его очистка от примесей. Недостатками данного способа являются: - многостадийность процесса; - значительные энергозатраты на стадии разваривания (расход пара составляет 22 - 25% по массе сырья); - при сбраживании измельченного нативного сырья на стадии главного брожения происходит интенсивное образование устойчивой шапки пены, вследствие чего объем массы увеличивается почти в 2 раза, в такой же степени снижается степень использования и удельная производительность (спиртосъем с единицы объема) дрожжебродильной аппаратуры; материальные и энергозатраты на производство осахаривающих материалов. В основу изобретение поставлена задача создания способа производства этилового спирта из корнеплодов инулинсодержащего сырья, в котором путем смешивания измельченных корнеплодов с разбавленной мелассой и сбраживания полученной смеси дрожжами Kluyveramyces marxianus обеспечивается полная ассимиляция дрожжами инулина, уменьшается пенообразование и за счет этого получается упрощенная, энергосберегающая технология, повышается удельная производительность оборудования. Поставленная задача решается тем, что в способе производства спирта из корнеплодов инулинсодержащего сырья, содержащем мойку и измельчение инулинсодержащего сырья, получение бродильный смеси и ее сбраживание, выделение спирта из зрелой бражки и его очистку, согласно изобретению измельченные корнеплоды смешивают с мелассным суслом концентрацией СВ 22 - 32% в соотношении 1 : 2 - 1 : 3 и затем приготовленную смесь сбраживают дрожжами вида Kluyveramyces marxianus в течение 45 - 50ч. Инулинсодержащее сырье, в частности, корнеплоды топинамбура (ТА) измельчали, смешивали с разбавленной мелассой (М) концентрацией 22 - 32%, которая принята в производстве спирта из свеклосахарной мелассы различными способами. При концентрации СВ выше 32% имеет место недоброд сахарозы и вызванное этим повышенное содержание несброженных Сахаров в зрелой бражке. При концентрации СВ меньше 22% получается недостаточная крепость бражки. Выбор вида KI.marxianus основан на полученных нами экспериментальных данных по сбраживанию смеси ТА + МС различными видами дрожжей. При этом использовали МС концентрацией СВ 22%. Полученные данные приведены в табл.1. Из приведенных данных видно, что максимальное количество диоксида углерода и этилового спирта образуется при использовании дрожжей KI.marxianus 3c. Это обусловлено способностью данного вида дрожжей гидролизовать инулин до сбраживаемой фруктозы и высокой бродильной энергией при сбраживании сред, содержащих сахарозу. Способ осуществляется следующим образом. Корнеплоды инулинсодержащего сырья гидротранспортом (соотношение корнеплодов и воды 1 : 6 - 1 : 7) подают в моечную машину для очистки от примесей. Вымытые корнеплоды подъемным элеватором подают в водоотделитель, из которого корнеплоды поступают в бункер, затем взвешивают на весах, после чего попадают в подвесовой бункер, из которого - в молотковую дробилку марки ДДМ, ДМ-440 или др. Меласса после взвешивания поступает в сборник суточного запаса, из него шестеренчатым насосом ее подают в напорный сборник, из которого она поступает в смеситель мелассы с водой, где ее разбавляют до концентрации СВ 22 32%. Из смесителя она самотеком поступает в сборник, в котором происходит смешивание с измельченными корнеплодами (соотношение измельченные корнеплоды и МС 1 : 2 - 1 : 3). Сборник оборудован мешалкой и змеевиком. Смесь нагревают паром, подаваемым в змеевик до t = 25 - 30°C. Объем сборника рассчитан на 15минутное пребывание смеси. Смесь поршневым насосом частично подают в дрожжанки для культивирования дрожжей вида KI.marxianus, а остальную часть - в бродильные аппараты. Сбраживание смеси происходит при 28 - 30°C в течение 45 - 50ч. После окончания брожения проводят выделение спирта из зрелой бражки и очистку его на брагоректификационных установках. Предлагаемый способ подтверждается следующими примерами. Пример 1. Измельченные корнеплоды ТА сбраживали дрожжами KI.marxianus 3c при температуре 30°C в течение 48ч, которые задавали в виде дрожжевой суспензии до концентрации в среде клеток 100млн./мл. В процессе сбраживания контролировали качество образовавшегося диоксида углерода, визуально наблюдали за развитием пенообразования. В зрелой бражке определяли содержание спирта и РВ. Пример 2. Предлагаемый способ осуществляли по примеру 1, с тем лишь отличием, что корнеплоды ТА смешивали с разбавленной мелассой концентрацией СВ 22% в соотношении 1 : 1. Пример 3. Предлагаемый способ осуществляли по примеру 2, с тем лишь отличием, что соотношение измельченных корнеплодов с разбавленной мелассой составляет 1 : 2. Пример 4. Предлагаемый способ осуществляли по примеру 2, с тем лишь отличием, что соотношение составляет 1 : 3. Пример 5. Предлагаемый способ осуществляли по примеру 2, с тем лишь отличием, что соотношение составляет 1 : 4. Химико-технологические показатели сбраживаемых сред и зрелой бражки приведены в табл.2. Как видно из данных, приведенных в табл.2, содержание РВ в сбраживаемой среде изменяется в зависимости от входящих в нее компонентов. Наибольшее количество РВ содержится в топинамбуровой кашке. Т.к. как количество РВ в 22% - ном М несколько меньше (14,8%), то в средах приготовленных из ТА и М концентрация РВ уменьшается по мере увеличения количества М в смеси. Соответственно снижается количество образующихся в процессе брожения диоксида углерода и этанола. При соотношении ТА и М 1 : 2 - 1 : 3 концентрация этанола в зрелой бражке отличается в пределах погрешности метода его определения. При дальнейшем увеличении доли мелассного сусла в смеси содержание спирта снижается. При сбраживании ТА устойчивая пена наблюдается даже через 48ч, при соотношении ТА и М 1 : 1 - в течение 40ч, в то время как при большем расходе М - лишь в течение 24ч. Т.о., при соотношениях ТА и М 1 : 2 - 1 : 4 за счет разжижения ТА мелассным суслом заметно уменьшается пенообразование, но оптимальным является соотношение их 1 : 2 - 1 : 3. Дальнейшее увеличение количества разбавленной мелассой в смеси приводит к заметному снижению крепости бражки. Пример 6. Предлагаемый способ осуществляли по примеру 2, с тем лишь отличием, что сбраживание смеси осуществляли в течение 40ч. Пример 7. Предлагаемый способ осуществляли по примеру 2, с тем лишь отличием, что сбраживание смеси осуществляли в течение 45ч. Пример 8. Предлагаемый способ осуществляли по примеру 2, с тем лишь отличием, что сбраживание осуществляли в течение 48ч. Пример 9. Предлагаемый способ осуществляли по примеру 2, с тем лишь отличием, что сбраживание осуществляли в течение 50ч. Пример 10. Предлагаемый способ осуществляли по примеру 2, с тем лишь отличием, что сбраживание осуществляли в течение 55ч. Полученные данные приведены в табл.3. Приведенные в табл.3 данные свидетельствуют о том, что наилучшие показатели крепости бражки и выделившегося соответствуют продолжительности 45 - 50ч.