Спосіб виробництва етилового спирту із меляси

Изобретение относится к спиртовой промышленности, в частности к способам производства этилового спирта из сахаросодержащего сырья - мелассы. Известен способ производства этилового спирта из клубней картофеля, который предусматривает мойку, измельчение на молотковых дробилках, смешивание с 15-25% воды, разваривание при избыточном давлении при температуре 120-150°С в течение 3-50 мин в зависимости от выбранного способа, охлаждение с помощью вакуума до оптимальной температуры осахаривания 57-58°С, осахаривание ферментами растительного или микробного происхождения в течение 5-10 мин, охлаждение до начальной температуры брожения 20-22°С, приготовление производственных дрожжей, сбраживание сусла периодическим, циклическим или непрерывно-поточным способом при температуре 28-30°С в течение 56 ч дрожжами Saccharomyces cerevislae расы XII, выделение спирта из зрелой бражки и его очистка на брагоректификационных установках [Маринченко В.А., Смирнов В.А., Устинников Б.А. и др. Технология спирта. - М.: Легкая и пищ. пром-сть, 1981. - С. 231-240]. Недостатками данного способа являются: высокая энергоемкость, вызванная необходимостью производить процесс разваривания картофельной кашки с целью перевода крахмала в растворимое состояние; многостадийность процесса и обусловленное этим достаточно сложное аппаратурное оформление: расходование значительных количеств (13,5% по массе картофеля) кондиционного зерна для приготовления солода или ферментных препаратов. Наиболее близким по совокупности признаков к предлагаемому способу является способ производства этилового спирта из мелассы, включающий обогащение ее источниками азота и фосфора, кислотное антисептирование серной или соляной кислотами, 1 разбавление ее водой в соотношении 1:2+3, культивирование дрожжей Saccharomyces cerevislae рас В, М-5, У-30 или гибридов, сбраживание непрерывным способом мелассного сусла в течение 24 ч при температуре 28-30°С этими дрожжами, выделение спирта из зрелой бражки крепостью 7,5-9,0 об, %, очистка от примесей на брагоректификационных установках [Маринченко В.А., Ме тюшев Б.Д., Швец В.Н. Те хнология спирта из мелассы. - К.: Ви ща школа, 1975. -С. 29-32]. Недостатками данного способа являются большой расход артезианской воды на разбавление мелассы, невысокая ценность послеспиртовой барды как сырья для производства сухи х кормовых дрожжей. Кроме того, многие спиртовые заводы испытывают дефицит артезианской воды и поэтому используют для технологических целей воду из открытых водоемов, которая инфицирована микроорганизмами, представляющими опасность для спиртового производства. В связи с этим ее необходимо подвергать обеззараживанию хлорированием. Это связано с дополнительным расходом химических реагентов и усложнением процесса приготовлений мелассного сусла. В основу изобретения поставлена задача создания способа производства этилового спирта из мелассы, в котором мелассу разбавляют пастеризованной и охлажденной молочной сывороткой и сбраживают дрожжами Kluyveromyces lactіs 42 к, при этом дрожжи штамма Kluyveromyces lactіs 42 к сбраживают как содержащуюся в мелассе сахарозу, так и содержащуюся в сыворотке лактозу и за счет этого повышается крепость зрелой бражки, в результате чего получается более экономичный способ производства этилового спирта и повышается ценность послеспиртовой барды как питательной среды для производства сухих кормовых дрожжей. Поставленная задача решается тем, что в способе производства спирта из мелассы, содержащем обогащение мелассы источниками азота и фосфора, кислотное антисептирование серной или соляной кислотами, разбавление, культивирование дрожжей, сбраживание мелассного сусла, выделение спирта из зрелой бражки и его очистку, согласно изобретению мелассу разбавляют пастеризованной и охлажденной молочной сывороткой в соотношении 1:2,4+2,8. производят культивирование дрожжей Kluyveromyces lactіs 42 к и приготовленную смесь сбраживают этими дрожжами в течение 22-26 ч. Меласса и молочная сиворотка являются отходами сахарного и молочного производства. В результате их использования для переработки на спирт мы утилизируем эти, отходы. Замена воды молочной сывороткой при производстве спирта из мелассы приводит к экономии воды, к увеличению сбраживаемых сахаров в питательной среде, а, следовательно, и к повышению крепости зрелой бражки, а за счет этого и к уменьшению расхода теплоты на выделение спирта из зрелой бражки. Выбор дрожжей вида Kluyveromyces lactіs основан на полученных нами экспериментальных данных по сбраживанию мелассы, разбавленной молочной сывороткой. Полученные данные приведены в табл. 1. Из данных, приведенных в табл. 1, видно, что лучшие показатели сбраживания смеси мелассы с сывороткой наблюдается при использовании дрожжей Kluyveromyces lactis 42 к. Это обусловлено способностью. данного вида дрожжей потреблять помимо лактозы, содержащейся в сыворотке, также сахарозу, содержащуюся в мелассе. В случае же применения сахаромицетов происходит сбраживание только сахарозы, а лактоза, содержащаяся в молочной сыворотке, остается неиспользованной. Способ осуществляется следующим образом. Мелассу смешивают с молочной сывороткой в соотношении 1:2,4+2,8. Перед смешиванием сыворотку подвергают пастеризации и охлаждению. Одновременно с разбавлением мелассы молочной сывороткой происходит обогащение ее питательными веществами и кислотное антисептирование серной кислотой. В качестве питательных веществ используют карбамид (источник азота), в виде предварительно приготовленного раствора и 70%-ную фосфорную кислоту (источник фосфора). Приготовленную питательную среду частично подают для культивирования дрожжей вида Kluyveromyces lactis, а остальную часть - на брожение. Размножение дрожжей длится 18-24 ч при температуре 26-30°С. Во время культивирования дрожжей концентрация сухи х веществ снижается до 15-16%, содержание спирта в производственных дрожжах составляет 3-3,5 об.%. Процесс ведут при непрерывном аэрировании среды - 2-3 м /м 3×ч. При установившемся процессе культивирования в качестве засевных дрожжей используют отъем их от предыдущего цикла выращивания. Сбраживание смеси происходит при температуре 28-30°С в течение 22-26 ч. После окончания брожения проводят выделение спирта из зрелой бражки и его очистку на брагоректификационных установках. Пример 1. Мелассу разбавляют молочной сывороткой в соотношении 1:2,2, добавляют питательные вещества , серную кислоту и сбраживают выращенными на этой среде дрожжами Kluyveromyces lacіs 42 к при 30°С в течение 24 ч. В процессе сбраживания контролируют количество образовавшегося диоксида углерода, В зрелой бражке определяют содержание спирта и несброженных сахаров, что является основными показателями брожения. Остальные примеры приведены в табл. 2. Как видно из данных, приведенных в табл. 2, крепость бражки превышает 9 об.% при разбавлении мелассы молочной сывороткой в соотношении 1:2,2+2,8. При дальнейшем увеличении расхода сыворотки она снижается, что приводит к увеличению расхода пара на выделение спирта из зрелой бражки. При соотношении мелассы и сыворотки в смеси 1:2,2 крепость бражки выше, однако в ней резко возрастает содержание несброженных сахаров, которое превышает нормативное. Очевидно, дрожжевой штамм Kluyveromyces lactis 42 к достаточно полно сбраживает сахарозу и лактозу при накоплении спирта в зрелой бражке до 9,5 об. %. При дальнейшем повышении крепости бражки бродильная активность штамма снижается и он менее глубоко сбраживает сахара среды. Таким образом, поставленная задача достигается соотношением мелассы и сыворотки 1:2,4+2,8. В дальнейших примерах рассматривается влияние продолжительности сбраживания на его показатели. При этом взято среднее соотношение мелассы и сыворотки. Пример 6. Мелассу разбавляют молочной сывороткой в соотношении 1:2,6, добавляют питательные вещества , серную кислоту, сбраживают выращенными на этой среде дрожжами КІ. lactis 42 к при 30°С в течение 18 ч. В процессе сбраживания контролируют количество образовавшегося диоксида углерода. В зрелой бражке определяют содержание спирта и несброженных сахаров. Остальные примеры приведены в табл. 3. Приведенные в табл. 3 данные свидетельствуют о том, что наилучшие показатели крепости бражки, выделившегося диоксида углерода соответствуют продолжительности 22-26 ч. При меньшей продолжительности сбраживания наблюдаются невысокие показатели выделившегося СО2 и крепости бражки и остается большое количество несброженного сахара, Продолжительность брожения свыше 26 ч не приводят к значительным изменениям этих показателей.