Спосіб виробництва етилового спирту з крохмалевмісної сировин и

Изобретение относится к спиртовой промышленности, в частности к способу производства спирта из крахмалосодержащего сырья. Известен способ получения спирта [Маринченко В.А., Смирнов В.А., Устинников Б.А. и др. Те хнология спирта. - М.: Легкая и пищ. пром.-сть, 1981. - С. 416]. Способ включает измельчение сырья, приготовление водной суспензии, разваривание ее при температуре 130-140°С в течение 40-60 минут. Затем после охлаждения до температуры 58-60°С разваренную массу осахаривают ферментами растительного или микробного происхождения в течение 10 мин. Сусло охлаждают и сбраживают дрожжами Sacch.cerevisiae при 30°С в течение 72 ч. Выделение спирта из зрелой бражки и его очистку проводят на брагоректификацион-ной установке. Недостатком аналога является значительный расход артезианской воды на приготовление замеса. За прототип принят способ получения спирта из крахмалосодержащего сырья [Устинников Б.А., Тихомирова А.С, Хрычева А.И. Те хнология получения этилового спирта из молочной сыворотки. Биотехнология, 1986, т.5, № 2. с.212-214]. Этот способ осуществляют следующим образом. Молочную сыворотку предварительно подрабатывают, для чего сыворотку гидролизуют ферментом /3-галоктозидаза до моносахаров при температуре 60°С в течение 1 ч при рН 3,5-5,5. Обработанную сыворотку смешивают с измельченным зерном в соотношении 1:3. Затем проводят разваривание замеса при температуре 130-140°C в течение 40-60 мин. Далее разваренную массу охлаждают до температуры 58-60°С и при этой температуре осахаривают амилолитическими ферментами в течение 10 мин. Затем сусло охлаждают до 30°С и сбраживают в течение 72 ч дрожжами Sacch. Cerevislae. Выделение спирта из зрелой бражки и его очистку проводят на брагоректификационной установке. Недостатком данного способа является применение дорогостоящего фермента β-галоктозидазы. который отсутствует в достаточном количестве для промышленного применения. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа производства этилового спирта из зерна, в котором зерно смешивают с нативной молочной сывороткой, а сусло сбраживают ассоциацией дрожжей ΚΙ. lactis 42к и Sacch. cerevlsiae К—81, при этом увеличивается количество сбраживаемых углеводов в питательной среде, а, следовательно, повышается крепость зрелой бражки, что в результате приводит к уменьшению расхода тепла на выделение спирта из зрелой бражки, а при приготовлении замеса требуется меньшее количество зернового сырья, так как вводимая сыворотка содержит дополнительно сбраживаемую лактозу и за счет этого снижается себестоимость готового продукта, экономится сырье. Поставленная задача решается тем, что в способе производства этилового спирта крахмалосодержащего сырья, содержащем измельчение зерна, приготовление замеса зерна с молочной сывороткой, разваривание, охлаждение разваренной массы с последующим осахариванием, охлаждение и сбраживание сусла, выделение спирта из зрелой бражки и его очистку, согласно изобретению измельченное зерно смешивают с нативной молочной сывороткой в соотношении 1:3,5 - 1:3,7, сбраживание сусла осуществляют ассоциацией дрожжей KI. lactis и Sacch.cerevlsiae К—81 в соотношении 1:3,5— 1:4,0. При таком соотношении зрелая бражка содержала наибольшее количество спирта и наименьшее несброженных углеводов. Причинно-следственная связь между предлагаемыми признаками и ожидаемым техническим результатом заключается в следующем. Нативная молочная сыворотка является отходом молочного производства, Практически не используемая в настоящее время она может быть дополнительным источником углеводов для получения спирта. В результате ее использования для переработки в спирт достигается утилизация отходов предприятий, перерабатывающих молоко. Молочная сыворотка содержит в своем составе до 6,5% сухи х веществ в том числе в среднем 4,5% лактозы, 0,5-1,1% белка, 0,3-0,8% минеральных веществ, 0,2-0,3% жира, а также водо- и жирорастворимые витамины молока. Из-за низкого содержания лактозы в молочной сыворотке средний выход спирта из 1 τ сыворотки значительно уступает выходу спирта из 1 τ крахмалосодержащего сырья. Поэтому молочную сыворотку лучше использовать как дополнительный источник углеводов при получении зернового замеса, применяя ее вместо воды. Для сбраживания сред, содержащих мальтозу и лактозу, необходимо использовать только ассоциацию дрожжей. Это объясняется тем, что дрожжи KI.lactis сбраживают лактозу, но не сбраживают мальтозу, а сахаромицеты хорошо сбраживают мальтозу, лактоза же остается неиспользованной. Выбор ассоциации дрожжей вида KI.lactis 42к и Sacch.cerevisiae К-81 основан на изучении физиолого-биохимических свойств различных штаммов этих видов дрожжей. Сусло, приготовленное из измельченного зерна и молочной сыворотки /1:3,5/, сбраживали ассоциацией этих видов дрожжей. Экспериментальные данные приведены в табл. 1. Из данных, приведенных в табл.1, видно, что наилучшие показатели процесса сбраживания смеси измельченного зерна с молочной сывороткой получены при использовании ассоциации дрожжей KI.lactis 42к и Saccerevisiae К—81. В дальнейших опытах рассматривается влияние соотношения дрожжей на эффективность сбраживания зерновых замесов. Соотношение дрожжей KI.lactis 42к и Sacch.cerevisiae К—81 изменяли в пределах 1:3-1:5 исходя из возможных соотношений в сбраживаемой среде мальтозы и лактозы. В зрелой бражке определяли содержание спирта и несброженных углеводов. В процессе сбраживания контролировали количество образовавшегося диоксида углерода. Экспериментальные данные приведены в табл. 2. Наибольшая крепость зрелой бражки и малое содержание несброженных углеводов в ней соответствовали соотношению дрожжей Kl.bactis 42к и Sacch. cerevisiae K-81 соответственно 1:3,5-1:4,0. При соотношении измельченного зерна и молочной сыворотки 1:3,0 количество накапливающегося в зрелой бражке этилового спирта уменьшается, так как увеличение доли дрожжей Kl.lactis 42к, не сбраживающих лактозу в смешанной культуре, приводит к недостаточной степени сбраживания углеводов питательной среды. Увеличение количества ' дрожжей Sacch.cerevlslae K-81 до 5-кратного по отношению к дрожжам Kl.lactis 42к в популяции приводит к неполному сбраживанию лактозы молочной сыворотки и снижению крепости зрелой бражки. Таким образом, в предлагаемом способе производства спирта из зерна и молочной сыворотки соотношение дрожжей Kl.lactis 42к и Sacch.cerevisiae К—81 должна соответствовать 1:3,5-1:4.0. Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. Измельченное зерно смешивают с молочной сывороткой в соотношении 1:3,5-1:3,7. Затем проводят разваривание замеса при температуре 130-140°С в течение 40-60 мин. Далее разваренную массу охлаждают до температуры 58-60°С и при этой температуре ее осахаривают амилолитическими ферментами. Затем сусло о хлаждают до 30°С и сбраживают в течение 72 ч ассоциацией дрожжей Kl.lactis 42к и Sacch.cerevisiae К—81 в соотношении 1:3,5— 1:4,0. После окончания брожения проводят выделение спирта из зрелой бражки и его очистку на брагоректификационной установке. Предлагаемый способ подтверждается следующими примерами. Пример 1. Зерно пшеницы измельчают (проход через сито с диаметром отверстий составлял 100%). Измельченное зерно смешивали с молочной сывороткой в соотношении 1:3,0. Затем замес выдерживали в автоклаве в течение 60 мин при температуре 140°С. Разваренную массу после охлаждеия до температуры 58-60°С осахаривали амилолитическими ферментами. После оса-харивания сусло охлаждали до 30°С и сбраживали ассоциацией дрожжей Kl.lactis 42к и Sacch. cerevisiae K-81 в соотношении 1:3,5. В процессе сбраживания контролировали количество образовавшегося диоксида углерода. В зрелой бражке определяли содержание спирта и несброженных углеводов, что является основными показателями брожения. Остальные примеры приведены в табл. 3. Как видно из данных, приведенных в табл. 3, крепость зрелой бражки превышает 9,0 об.% при соотношении измельченного зерна и молочной сыворотки 1:3,0-1:3,7. При увеличении расхода сыворотки она снижается, что приводит к увеличению расхода пара на выделение спирта из зрелой бражки. При соотношении измельченного зерна и сыворотки 1:3,0 крепость бражки достаточно высока. Однако в данном случае количество несброженных углеводов максимальное, что свидетельствует о том, что при более высокой концентрации в сусле содержится больше Сахаров и декстринов и требуется больше времени для их сбраживания. Кроме того, сусло и бражка при этом вязкие и мала транспортабельные что создает трудности в осуществлении технологического процесса. Наилучшие показатели спиртового брожения достигаются при соотношении измельченного зерна и молочной сыворотки 1:3,5-1:3,7. При дальнейшем увеличении расхода молочной сыворотки на приготовление зернового замеса содержание спирта в зрелой бражке уменьшается, поскольку при этом снижается концентрация сбраживаемых угле водов в сусле.