Способ сбраживания сусла при производстве спирта

ОЛ ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических республик (i н7ф0823 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 20.02.78 (21) 2582614/28-13 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано15.06.80. Бюллетень № 22

Дата опубликования описания 18,06.80 (5I)M. Кл.

С 12 С 11/08

Гасударственный комитет па лелем изобретений н отврмтнй (53) УДК 663.52 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Л. Яровенко, 3. H. Кишковский, Ю. Г. Хвалов, В. В. Яровенко и Б. М. Нахманович

Всесоюзныи научно-исследовательский институт продуктов брожения и Московский ордена Трудового Красного Знамени технологический институт пищевой промышленности (7I } Заявители (54) СПОСОБ СБРАЖИВАНИЯ СУСЛА

ПРИ ПРОИЗВС ЦСТВЕ СПИРТА

Изобретение относится к спиртовой промышленности, в частности к способам непрерывного сбраживания при производстве спирта.

Известен способ сбраживания сусла при производстве спирта, предусматриваю5 щий непрерывный проток среды через батарею ферментеров, отбор культуральной жидкости, разделение ее на фракции: твердую — дрожжи и жидкую — обработку то жидкой фракции антисептиком, например озоном, рециркуляцию биомассы на начальный процесс выращивания в головной ферментер, а жидкой фракции — в последующий по ходу технологического процесса

i5 ферментер с притоком свежей среды в головной ферментер jl) .

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ сбраживания сусла при производстве спирта, предусматривающий введение в осахаренное сусло засевных дрожжей, зтеремещение бродящей среды в батарее последовательно соединенных ферментеров с притоком свежего питательного сусла и рециркуляцню бродящей среды (2) .

Недостатком известного способа является невозможность поддержания повышенной концентрации дрожжевых клеток в 1 мл среды головного ферментера, что снижает производительность бродильного отделения. Кроме того, затягивается длительность пребывания дрожжей в зрелой стационарной фазе физиологического развития, что снижает их удельную скорость роста.

Цель изобретения — интенсификация процесса, увеличение размеров зоны с максимальной скоростью размножения дрожжей в экспоненциальной фазе физиологического развития и сокрашение периода между регенерациями клеток.

Эта цель достигается тем, что в предлагаемом способе процесс брожения проводят в две стадии, на первой из которых осуществляют в головных ферментерах размножение дрожжей, а на

740823

3 второй - a хвостовых биосинтез ими спирта, соответственно регулируя на каждой стадии скорость разбавления среды путем введения рециркулируюшей бродящей среды с концентрацией дрожжевых клеток, предпочтительно раиной 120130 млнlмл, из стационарной фазы физиологического развития в акспоненциальную, увеличивая такчм образом и уменьшая скорость разбавления соответственно д на стадиях в 2-3 раза, при этом приток свежего сусла регулируют в зависимости от объема рециркулируемой массы, увеличивая поверхность контакта многократно возвращаемых в процесс дрожжей со све- д жим суслом.

На чертеже изображена схема устройства, поясняющая предлагаемый способ.

Устройство состоит из маточников 1 дрожжей, посевные дрожжи переводят в 20 возбраживатель 2, а затем в головной ферментер 3 с одновременным включением притока сусла и заполнением всех ферментеров 4-8 последовательным перетоком.

Сбраживание сусла проводят в две ста- 25 дии. После заполнения ферментера 5 содержимое его насосом 9 возвращают по трубе 10 в головной ферментер 3 с одновременным притоком в него свежего сусла. Таким образом, после заполнения суслом в ферментерах 3-5 (первая стадия брожения) создается рециркуляционный контур. Рециркулируемая бродящая среда из ферментера 5 содержит повышенную концентрацию дрожжей 120- 35

130 млн/мл, находящихся в стационарной фазе физиологического развития. Приток свежего сусла поддерживают предпочтительно равным объему рециркулируемой, среды. 40

Объем рециркулируемой сбраживаемой среды составляет 10 м/час.

Скорость разбавления до рециркуляции составляет 0,10 ч при односту4 пенчатом осахаривании, при двухступенчатом осахаривании в ферментере 30,04 ч"", в ферментере 4 - 0,06 ч

В процессе брожения скорость разбив*ления среды на каждой стадии регулируют путем введения рециркулируюшей бродящей среды с концентрацией дрожжевых клеток, равной 120 млнlмл, из стационарной фазы физиологического развития в зкспоненциальную, т.е. из хвостовых ферментеров — в головные, а приток све55 жего сусла в головной ферментер 3 регу" лируют в зависимости от объема рециркулируемой массы, увеличивая таким o6ps4, зом поверхность контакта многократно возвращаемых в процессе дрожжей со свежим суслом, так, с включением рециркуляции общая скорость разбавления

°,4 составляет 0,2 ч, соответственно в ферментерах 3 и 4 она составляет

0,08 ч и 0,12 ч "

С включением дополнительного притока свежего сусла, равного объему рециркулируемой массы 10 м /час, скорость раэбавления увеличивается go 0,3 ч и составляет в фермент ере 3 - О, 1 2 ч

1 а в ферментере 4 - 0 18 ч . Средняя

4 численность дрожжевых клеток в головном ферментере 3 составляет после рециркуляции 100 млнlмл. Скорость разбавления в хвостовых ферментерах соответственно уменьшается и составляет

0,15 ч

Таким образом, благодаря рециркуляции и притоку свежего сусла скорость разбавления среды увеличивается в 2-3 раза и дрожжи в ферментерах 3-5 поддерживаются непрерывно в экспоненциальной фазе физиологического развития с увеличенной поверхностью контакта многократно возвращаемых дрожжей со свежим суслом.

В хвостовых ферментерах 6-8 (вторая стадия брожения) снижается скорость разбавления среды в 2-3 раза и идет синтез этилового спирта.

Зрелую бражку насосом II отводят из процесса на дальнейшую переработку.

Перемещение среды, связанное с профилактической стерилизацией, осуществляютт насосами 9 и 12. Выделяющуюся в ферментерах 6-8 углекислоту отводят по трубопроводам 13 в спиртоловушку

14, где она освобождается от спирта и утилизируется по трубопроводу 15. Спирт отводят по трубе 16.

Пример 1. Посевные дрожжи из маточников 1 подают в возбраживатель

2, а затем в головной ферментер 3 с одновременным введением притока сусла и заполнением ферментеров 4, 5, 7 и 8 последовательным перетоком сбраживаемой среды. Процесс брожения ведут в две стадии. Первую стадию осуществляют в головных ферментерах 3-5, где производят размножение дрожжей, а вторую— .в хвостовьи ферментерах 6-8, где проводят биосинтез ими спирта.

Содержание дрожжевых клеток в ферментере 3 составляет 80 млн/мл, в ферментере 4 — 120 млн/мл, в ферментере 5 - 130 млнlмл. Производительность бродильной батареи увеличивается в 2 раза и составляет

200 % .

Пример 2. Способ осушествляют аналогично примеру 1, но объем рециркулируемой сбраживаемой среды увеличивается до 90 м / час. Скорость разбавления составляет после рецнркуляции

1 ч", в том числе в ферментере 30,4 ч, в ферментере 4 - 0,6 ч " . t0

Скорость разбавления в хвостовых фермен-4 терах снижается и составляет 0,5 ч

Предлагаемый способ позволяет интенсифицировать процесс, повысить скорость перемещения сбраживаемой среды соответственно продолжительности ее пребывания в единице геометрического объема, увеличить поверхность контакта между взаимодействуюшими ферментами дрожжевых клеток с углеводами, белками 20 и другими составными частями сусла.

Кроме того, при тех же габаритах бродильной батареи в 2-3 раза увеличиваются геометрические размеры зоны с максимальной скоростью размножения клеток в ее экспоненциальной фазе роста.

Формула изобретения зе

Способ сбраживания сусла при производстве спирта, предусматриваюший введение в осахаренное сусло засевных дрожжей, перемешение бродяшей среды в батарее последовательно соединенных 35

740823 6 ферментеров с притоком свежего питательного сусла и рециркуляцией бродяшей среды, отл ичаюшийся тем, что, с целью интенсификации процесса, увеличения размеров зоны с максимальной скоростью размножения дрожжей в экспоненциальной фазе физиологического развития и сокрашения периода времени между регенерациями клеток, процесс брожения проводят в две стадии, на первой из которых осушествляют в головных ферментерах размножение дрожжей, а на второй — в хвостовых биосинтез ими спирта, соответственно регулируя на каждой стадии скорость разбавления среды путем введения рециркулируюшей бродящей среды с концентрацией дрожжевых клеток, предпочтительно равной 120130 млн/мл, из стационарной фазы физиологического развития в экспоненциальную, увеличивая таким образом и уменьшая скорость разбавления соответственно на стадиях в 2-3 раза, при этом приток свежего сусла регулируют в зависимости от объема рециркулируемой массы, увеличивая поверхность контакта многократно возврашаемых в процесс дрожжей со свежим суслом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

l4 485142, кл. С 12 B 1/08, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

Мю 207185, кл. С 12 B 1/08, 1966 (прототип) .

74О(323 е

ЦНИИПИ Заказ 3292/3 Тираж 522 Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужго х>л,, ул. Проектная, 4