Спосіб виробництва спирту

ДЛЯ СЛУЖЕБНОГО ПОЛЬЗОВАНИЯ ЭКЗ. № СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИН 3(51) С 12 Р 7/06 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3280358/28-13 (22) 02.03,81 (72) В.К.ЯнчевскиЙ, А.Д.Коваленко, С,Т.Олийничук, А.А.Егоров и Л.В,Малыш ,(71) Украинский научно-исследовательский институт спиртовой и ликеро-водочной промышленности (53) 6 6 3 , 5 ( 0 8 8 . 8 ) (56) 1. Д.Н.Климоескнй, В.А.Смирнов Б.Н.Стабннков. Технология спирта, М., Пищевая промышленность, 1967, с . 264-300. 2. Авторское свидетельство СССР 1 582274, к л . С 12 Р 7/06, 1976. ? ' ( 5 4 ) ( 5 7 ) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СПИРТА; включающий непрерывное сбраживание ,сусла в две стадии, отвод бражки между стадиями, вакуумирование ее с получением спиртового дистиллята и перегонку бражки после второй стадии сбраживания, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения выхода готового продукта и скорости сбраживания сусла, непрерывное сбраживание осуществляют при остаточном давлении 199,5-212,8 гЛа с одновременным удалением диоксида углерода, а полученный при вакуумировании спиртовой дистиллят смешивают с бражкой перед ее перегонкой в количестве, обеспечивающем крепость бражки, равную 14,5-15,0% об. и выдерживают в течение 2-4 ч. р 1010872 Изобретение относится к непрерывному производству спирта из саха-' росодержащего и крахмалистого сырья, в частности к спиртовой промышленности, и может быть использовано в пищевой промышленности. Известен непрерывный способ производства спирта из сахаросодержащвго сырья, основанный на процессах дрожжегенерирования и анаэробного 10 брожения с последующим извлечением спирта из сброженной среды на перегонных и брагоректифнкационных аппаратах П 1 . Процесс брожения по указанной технологии протекает при атмосферном давлении или при несколько повышенном давлении 0,05-0,І бар за счет выделения газообразного диоксида углерода и герметичности бродильной 20 аппаратуры. Недостатком известного способа является накопление в сбраживаемой среде (бражке) спирта и спиртопродуктов - летучих кислот, сложных 25 эфиров, высших спиртов - в количествах 8-11% об., что снижает бродильную активность дрожжей и практически останавливает процесс брожения. Фактор влияния концентрации спирта на жизнедеятельность дрожжей является причиной ограничения крепости бражки (8-11% об.), а следовательно, и концентрации исходного сусла (21-25% СВ). 35 Это приводит к уменьшению скорости спиртообразования и прекращению процесса вообще. линну брагоректификацнонного аппарата, где производят очистку спирта и выделение головной фракции. Известный способ из-за низкой степени вакуума (давлении близком к атмосферному) имеет большую продолжительность процесса вакуумирования, т.е. требует больших емкостей аппаратуры, работающей под вакуумом, и энергозатрат на создание вакуума. Вакуумирование несброженной бражки приводит к извлечению из нее большего количества промежуточных продуктов брожения - сложных зфиров, летучих кислот и альдегидов, из которых впоследствии должен образоваться основной продукт брожения - этиловый спирт. Процессы сбраживания протекают при атмосферном давлении и образующийся при этом второй продукт спиртового брожения - диоксид углерода в растворенном состоянии накапливается в бражке (до 0,850,9 л COg на 1 л бражки) и ингибирует процессы спиртообразования и биосинтеза дрожжей. Присутствие большого количества газообразного диоксида углерода в бражке и его выделение вместе с парами спирта при вакуумнровании создает высокие скорости движения газообразной фазы в теплообменной аппаратуре и затрудняет ее разделение и дальнейшую переработку. Недостатком способа является также невозможность переработки высококонцентрированного сусла с целью повышения крепости зрелой бражки и соответствующего ей повышения конИзвестен способ производства спир40 центрации послеспиртовой барды, т.е. та, включающий непрерывное сбражиуменьшения ее объема на единицу объвания сусла в две стадии, сгвод ема получаемого сьирта. бражки между стадиями, вакуумироваЦелью изобретения является повыние ее с получением спиртового дисшение выхода готового продукта и скотиллята и перехсыку бражки после рости сбраживания сусла. второй стадии сбраживания [2]. Это достигается тем, что в спосоЗакуумирозание бражки крепостью бе производства спирта, включающем 6-7% проводят при температуре бронепрерывное сбраживание сусла в две жения 25-32 "С до концентрации спирстадии, отвод бражки между стадиямиt та в ней 3,5-4,5% об. при давлении 50 вакуумироваяие ее с получением спир990,85-997,5 гїіа, сбраживание осутового дистиллята и перегонку бражки ществляют при концентрации среды после второй стадии сбраживания» 20-22% СВ в течение 3-4 ч. На второй согласно изобретению непрерывное стадии производят полное сбраживасбраживание осуществляют при остание Сахаров сусла до концентрации спирта 8,5-9,5% об. Водно-спиртовые 55 точном дарленни 199,5-212,8 гПа с одновреме.Мыои удалением диоксина пары и газообразный диоксид углеуглероца,. а полученный при вакуз*мирода, отсасываемые вакуум-насосом ровании спиртовой дистиллят смешипри вакуумировании, поступают в ко З 1010872 вают с бражкой перед ее перегонкой зованием спиртового дистиллята крев количестве, обеспечивающем крепость постью 25-30% об. бражки, равную 14,5-15,0% об., и выПровакуумнрованная бражка с содерживают в течение 2-4 ч. держанием спирта 0,5-1,0% об. из ваПредлагаемый способ поясняется 5 куум-аппарата 3 непрерывно поступафункциональной схемой установки для ет в бродильный аппарат 5, куда его реализации, изображенной на черпараллельно с потоком бражки зада-1 теже. ют свежую мелассу до возрастания Установка состоит из головных начальной концентрации бражки 40-42% бродильных аппаратов 1, 2, вакуум10 СВ, Сбраживание в аппаратах 5, 6 и аппарата 3, конденсатора 4, бродиль7 продолжают при остаточном давленых аппаратов 5, 6, 7, скруббера 8 нии 199,5-212,8 гПа и температуре для очистки диоксида углерода,, по32° С до накопления в зрелой бражступающего из конденсатора, вакуумке 9,5-10,0% об. спирта. В последнасоса 9, скруббера 10 для очистки нем бродильном аппарате 7 зрелую диоксида углерода, поступающего из бражку смешивают со спиртовым дисбродильных аппаратов, и вакуум-натиллятом крепостью 25-30% об., пососа 1 ! . ступающим из конденсатора 4, и выдерживают в течение 2-4 ч. Крепость Предлагаемый способ осуществляют зрелой бражки возрастает до 14-15% об. следующим образом. При этом под действием ферментной Производственные дрожжи и сусдо системы дрожжей происходят процесконцентрации 21-22% СВ в соотношесы превращения промежуточных продукнии 1t1 подают в головной бродильтов брожения (альдегидов, летучих ный аппарат 1, откуда бродящая маскислот, сложных эфиров) в этиловый са перетекает в бродильный аппарат 25 спирт и таким образом увеличивается 2, Сбраживание в головных аппаратах его выход. Зрелую бражку из бродильі, 2, а также в последующих бродильного аппарата 7 направляют на переных аппаратах батареи проводят при гонку. остаточном давлении 199,5-212,8 гїіа с тем, чтобы из бражки непосредственно в процессе брожения непрерывно выделить диоксид, углерода, образующийся при сбраживании Сахаров, и снизить количество растворенного в бражке диоксида углерода до 0,050,1 л/л бражки. По достижении крепости бражки 5-6% об. последнюю из бродильного аппарата 2 непрерывно подают в вакуум-аппарат 3 для ва~ Газообразный диоксид углерода со следами спирта из конденсатора направляют в скруббер 8, где его очищают в противотоке распыленной водой при температуре 5-10 С. Освобожденный от спирта газообразный диок35 сид углерода через вакуум-насос 9 поступает в цех сжиженной углекислоты на утилизацию. Водно-спиртовую жидкость, выходящую из скруббера 8, с содержанием спирта I ,5-2,0% об, куумирования при температуре 30-32°С используют для приготовления свежеи остаточном давлении 66,0-80,0 гПа го сусла. в течение 0,2-0,3 ч. При вакуумяроГазообразный диоксид углерода, ванин температуру бражки поддержикоторый выделяют непосредственно кз вают с помощью горячей воды, пропусбродильных аппаратов при остаточкаемой через закрытую поверхность ном давлении 199,5-212,8 гЯа, прдатеплообмена. Степень вакуума обесют в скруббер 10, где его очгцдают печивает кипение бражки и выделение от следов спирта в противотоке распаров спирта и спиртопродуктов в пыленной холодной водой и череэ васмеси с диоксидом углерода. При куум-насос 11 направляют^ на утилиэтом крепость бражки снижается до 50 зацию. Водно-спиртовую жидкость из 0,5-1,0% сб. скруббера 10 с содержанием спирта 1,5-2,0% об. используют для пригоСмесь паров спирта и спиртопротовления свежего сусла. дуктов с диоксидом углерода направЗа счет извлечения из бражки диляют в конденсатор 4, в котором па- 55 ры спирта и1спиртопродуктов отдеоксида углерода на протяжении вселяют от гаэосСразного диоксида угго процесса сбраживания и частичнолерода при температуре 5 °С с о0раго извлечения спиртопродуктов из 30 ! 010811 бражки, то есть устранения основных факторов, икгибирующих процесс сбраживания, а также превращения промежуточных продуктов бролокения в конечный продукт повышается выход спир- 5 та из I т условного крахмала на 0,1%. П р и м е р 1. Производственные дрожжи и малассное сусло концентрации 21% СВ в соотношении 1:1 поступают в головной бродильной; аппарат 1 при скорости разбавления среды 0,5 ч". Концентрация дрожжей в бралске 20 г/л среды. Сбраживание в бродильных аппаратах 1,2 протекает при температуре 32 °С и остаточном давлении 199,5 Ш а , за счет этого из бражки непрерывно удаляют диоксид углерода в газообразном состоянии, тем самым снижая концентрацию его в бражке до 0,05 л/л. Бражку, содержащую 6% об. спирта, из бродильного аппарата 2 непрерывно подают в вакуум-аппарат 3, где ее вакуумируют в течение 0,2 ч с выделением газовой смеси: пары спирта и спиртопродуктов - диоксид углерода и крепость бражки снижают до 0,5% об. Вакуумирование проводят при остаточном давлении 66,0 гПа и температуре 32 °С» Смесь паров спирта и спиртопродуктов с диоксидом углерода направляют для разделения в -конденсатор 4. Пары спирта и спнртопродуктов конденсируют при температуре 5 Q C с получением спиртового дистиллята крепостью 30% об. Провакуумированную в вакуум-аппарате 3 бражку крепостью 0 s 5% об. непрерывно смешивают в бродильном аппарате 5 со свежей мелассой до получения начальной концентрации бражки - 40% СБ. Сбраживание в бродильных аппаратах 5j 6, 7 проводят при остаточном давлении 199,5 гПа и температуре 32 °С с накоплением в бражке 9,5% об. спирта и 35 г/л дрожжевой биомассы. В бродильном аппарате 7 зрелую бражку смешивают со спиртовым дистиллятом крепостью 30% об, поступающим иэ конденсатора 4. Крепость зрелой бражки вырастает при этом до 15% об, 3 течение 2 ч выдерживания в потоке смеси зрелая бражка - спкртовый дистиллят происходит превращение в спирт промежуточных продуктов брожения - альдегидов, летучих кислот и сложных эфиров ~ с получени ем дополнительного количества этилового спирта. При этом крепость бражки не изменяется, а изменяется ее качественном и количественный состав (см. табл. 1). Качественньїй и количественный состав зрелой бражки Т а б л и ц а 1 '0 Содержание 15 После смешив анич спиртового дистиллята со зрелой браж После выдержи вания в течение 2 ч кой Сложные эфиры, мг/л бражки 718,0 598 э 0 Летучие -кислоты, мг/л бражки 7469,0 6233,0 20 25 Альдегиды, % об. 0,012 Освобожденный при конденсации ларов спирта и спиртопродуктов диоксид углерода доочищают от следов спирта з скруббере 8 в противотоке распыленной холодной (t 5 °С) водойОбразующаяся при этом водво-спиртовая жидкость нмеет крепость 2 s 0 % об. и используется для приготовления новых порций сусла. Газообразный 35 диоксид углерода вакуум-насосом 9 подают на утилизацию. Аналогичным • способом поступают с газообразным диоксидом углерода, извлекаемым иэбражкк на протяжении всего процесса сбраживания» пропуская его через скруббер І 0 и вакуум-насос 11= . П р и м е р 2. Производственные дрожжи и мелассное сусло концентрации 22% СВ в соотношении І І 1 подают в головной бродильный аппарат 1 при скорости разбавления среды 0 s 5 ч~ч, Концентрация дрожжей в бражке 18 г/л среды. Бражка перетекает в . 50 бродильный агшарат 2 л на выходе из него содержит 5,0% об. спирта. Брожение'проводят при остаточном давлении ' 1 2ЪЬ гїїа и температуре 2 30 °С, за счет этого 0з бражки неп^е55 рывно выделяют газообразный диоксин .углерода до остаточной концентраций 0,1 л/л. Брржку, содержащую Ьу0% об. спирт a s из бродильного аппарата 2 1010872 8 фикации процесса сбраживания сусла, непрерывно направляют в вакуум-аппадостигаемой извлечением из бражки рат 3, где при остаточном давлении на протяжении всего процесса газо80,0 гїіа и температуре 30 °С ее вакуобразного диоксида углерода, промеумируїЬт і течение 0,3 ч. За счет выз жуточным вакуумированием бражки и из' деления паров спиртопродуктов в смевлечением части спиртопродуктов в си с диоксидом углерода, крепость виде спиртового дистиллята; бражки снижается до 1,0% об. Выделяющиеся при этом пары спирта и спиртопродуктов в смеси с диоксидом уг- повышение крепости зрелой бражлерода отделяют от последнего кондеики до 15,0% об., достигаемое смесацией в конденсаторе 4 при темпешением спиртового дистиллята и зрературе 5 °С с получением спиртового лой бражки; дистиллята крепостью 25% об. Прова- полное извлечение из бражки куумированную в вакуум-аппарате 3 газообразного диоксида углерода для бражку, имеющую крепость 1,0% об., его утилизации; смешивают в бродильном аппарате 5 - сбраживание мелассного сусла со свежей мелассой до возрастания концентрации 40-42% СВ, что в свою начальной концентрации бражки 42%очередь позволит уменьшить количеСВ. Брожение в аппаратах 5, 6, 7 ство послеспиртовой барды (путем продолжают при температуре 30*С и 20 повышения концентрации ее на 20%); остаточном давлении 212,8 гПа при - засчет предварительного выденепрерывном извлечении из бражки галения газообразного диоксида углезообразного диоксида углерода. Зрерода из бражки перед ее вакууниролую бражку в последнем бродильном ванием конденсация спиртопродуктов аппарате 7 смешивают со спиртовым 25 из смеси паров диоксида углерода дистиллятом крепостью 25% об., постуспирта и спиртопродуктов протекает пающим из конденсатора А, и ее крес большим эффектом при тех же попость возрастает до 14% об. После верхности теплообмена и расходе охдвухчасового контакта зрелой бражки лаждающей жидкости в конденсаторе; и спиртового дистиллята зрелую браж3® - повышение выхода спирта из 1 т ку направляют на перегонку. условного крахмала на 0,1% т.е. увеличивается его выход с 66,5 до Газообразный диоксид углерода, 66,6 дал/т условного крахмала. извлекаемый из бродильных аппаратов Экономическая эффективность от , и. из конденсатора 4, обрабатывают, 35 использования предлагаемого способа как описано в примере 1. сбраживания суслз для завода проПредлагаемый способ обеспечивает: изводительностью 6000 дал спирта в - увеличение мощности спиртовосутки составит 93,65 тыс. руб. в 'год. го завода на 20-30% путем интенси 1010872 A Редактор О.Вопкова Составитель А.Ларина Техред М.Надь Корректор И. Эрдейи Заказ І452/ДСП Тираж 294 Подписное ВНИИЇЇИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открь- * й 113035, Москва, Ж-35, Раушская кгХ,, д. 4/5 Филиал ГОШ "Патент",, г. Ужгород, ул. Проектная. 4