Способ получения спирта-ректификата из молочной сыворотки

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(46) 2000.03.30 пред(71) Заявители Государственное предприятие- (73) Патентообладатели Государственное приятие-институт БелНИКТИММП, Открытое институт БелНИКТИММП,Открытое акционерное общество Пружанский молочный акционерное общество Пружанский комбинатмолочный комбинат(57) Способ получения спирта-ректификата из молочной сыворотки, предусматривающий ее депротеинизацию, концентрирование, пастеризацию, охлаждение до температуры сбраживания, введение культуры дрожжей, сбраживание, перегонку и ректификацию, отличающийся тем, что концентрирование сыворотки осуществляют до содержания лактозы 10-12 мас., в качестве культуры дрожжей используют штаммПр-8 при начальной концентрации клеток дрожжей 130-150 млн/мл, а сбраживание осуществляют в течение 36 ч при постоянном перемешивании субстрата с помощью мешалки или рециркуляцией, с периодической подачей через барботажное устройство 0,5-1,0 объема воздуха на 1 объем среды в минуту.(56) 1. Сенкевич Т., Ридель К-Л. Молочная сыворотка переработка и использование в агропромышленном комплексе. - М. Агропромиздат, 1989. - С. 218-221 2. Патент РБ 1259, МПК 123/00, 1996. Изобретение относится к спиртовой промышленности, в частности к способам производства спиртаректификата из молочной сыворотки. Известны способы производства спирта из молочной сыворотки, предусматривающие ее осветление, пастеризацию, охлаждение до температуры брожения (33-34 С), сбраживание в течение 47-72 ч, перегонку и последующую ректификацию для получения спирта-ректификата 1. Недостатком указанных способов производства является длительный процесс брожения, а также низкая продуктивность процесса. В связи с тем, что содержание лактозы в сыворотке составляет 4,4 , а из 1 т лактозы теоретически можно получить не более 68,2 дал спирта, содержание его в бражке после 47-72 ч сбраживания может достигать всего 2,38 . То есть продуктивность процесса получения этанола составляет не более 0,05-0,03 г/л час. Наиболее близок к изобретению способ получения спирта из молочной сыворотки, предусматривающий ее осветление, пастеризацию, охлаждение до температуры сквашивания, введение закваски, сбраживание и перегонку 2. При этом пастеризации подвергают сыворотку с содержанием молочного сахара (лактозы) 1822 , Н 4,0-4,5, охлаждение осуществляют до температуры 32-34 С, закваску вводят с адаптированным штаммом дрожжей 20, а в процессе сбраживания первые 24 ч субстрат перемешивают постоянно, а затем оставляют в покое 48 часов. Учитывая, что за 72 часа сбраживания (2448) из 1822 лактозы образуется 9-11 этанола, его выход от теоретического составляет 73, 3 , а продуктивность процесса - 1,4-1,5 г/л час. Таким образом, недостатками данного способа производства являются длительный срок сбраживания сыворотки, низкий выход спирта и малая продуктивность процесса. 3264 1 Задачей данного изобретения является интенсификация процесса получения спирта, увеличения выхода спирта и продуктивности процесса брожения, снижение энергозатрат. Поставленная задача достигается тем, что способ получения спирта-ректификата из молочной сыворотки предусматривает депротеинизацию молочной сыворотки, ее концентрирование до содержания лактозы 1012 мас., пастеризацию, охлаждение до температуры сбраживания, введение культуры дрожжейПр-8 при начальной концентрации клеток дрожжей 130-150 млн/мл, сбраживание в течение 36 ч при постоянном перемешивании субстрата с помощью мешалки или рециркуляцией, с периодической подачей через барботажное устройство 0,5-1,0 объема воздуха на 1 объем среды в минуту, перегонку на спиртсырец и ректификацию. Отличие предлагаемого способа заключается в том, что для сбраживания используют сыворотку с содержанием лактозы 10-12 , а в качестве дрожжей штамм К.Пр-8, которые вводят в таком количестве, чтобы начальная концентрация их клеток составляла 130-150 млн/мл, при этом брожение осуществляют в течение 36 ч при постоянном перемешивании и периодической подачей 0,5-1,0 объема воздуха на 1 объем среды в минуту. Такая совокупность отличительных признаков является существенной для достижения поставленной задачи, а именно сокращения срока сбраживания с 72 до 36 часов, увеличения выхода спирта от теоретического до 85,4-87,9(по сравнению с 73,3 в прототипе) и увеличения продуктивности по спирту до 1,7-1,9 г/л час (по сравнению с 1,4-1,5 г/л час в прототипе). Именно вышеперечисленные отличия от прототипа позволяют достичь технического результата - сократить срок сбраживания вдвое, увеличить выход спирта на 4,5-8,3 и производительность процесса на 0,30,4 г/л ч (т.е. на 21-27 ). Концентрация лактозы в сыворотке 10-12 является оптимальной для штамма дрожжей К.Пр-8 при введении их клеток в количестве 130-150 млн/мл и обеспечивает максимальную активность сбраживания лактозы, сокращает время сбраживания и, как следствие, обеспечивает максимальную продуктивность процесса брожения. Увеличение концентрации лактозы в сыворотке до 18-22(как в прототипе) снижает активность сбраживания лактозы, в результате чего срок сбраживания лактозы удлиняется и продуктивность процесса брожения падает. Уменьшение концентрации лактозы в среде (до 1012 ), предлагаемое в настоящем изобретении, позволяет также снизить энергозатраты, связанные с необходимостью дополнительного концентрирования сыворотки (до 18-22 в прототипе). Сокращение срока сбраживания до 36 часов, а температуры брожения до 26-30 С, ведет к снижению энергозатрат, связанных с необходимостью длительного поддержания (72 часа в прототипе) высокой температуры (32-34 С в прототипе) в процессе брожения. Кроме того, сокращение срока сбраживания до 36 часов позволяет значительно снизить вероятность инфицирования молочной сыворотки посторонними микроорганизмами (в первую очередь молочнокислыми бактериями), что существенно увеличивает стабильность процесса и снижает потери,связанные с протеканием посторонних микробиологических процессов. Для более эффективного сбраживания лактозы штаммом лактозосбраживающих дрожжей и активации размножения дрожжевых клеток осуществляется аэрация питательной (сбраживаемой) среды. Штамм .Пр-8 является более активным по сравнению с известным и обеспечивает максимальную продуктивность процесса при условии, что начальная концентрация клеток дрожжей составляет 130-150 млн/мл, концентрация лактозы в сыворотке 10-12 и когда осуществляется постоянное перемешивание с периодической подачей воздуха через барботажное устройство. Постоянное перемешивание среды и ее периодическое аэрирование необходимы в связи с тем, что при этом увеличивается бродильная активность лактозосбраживающих дрожжей и в частности данного штамма. Указанные отличительные признаки не следует прямым образом из известной патентной и научнотехнической литературы и известных технологий, поскольку все признаки достигнуты экспериментально и приводят к созданию условий, способствующих получению именно этого высококачественного продукта, а не какого-либо другого, то есть наличие отличительных признаков и получение технического результата находятся в причинно-следственной связи. Способ производства спирта-ректификата из молочной сыворотки осуществляется следующим образом. Одним из известных способов проводят депротеинизацию молочной сыворотки.Сыворотку кислотностью 28-32 Т концетрируют на вакуум выпарной установке до содержания лактозы 10-12 , пастеризуют при температуре 91-95 С с выдержкой в течение 20-25 секунд и охлаждают до температуры 26-28 С. Вносят штамм дрожжейПр-8 в таком количестве, чтобы начальная концентрация их клеток составляла 130-150 млн/мл, и проводят процесс сбраживания в течение 36 ч при 26-30 С, при постоянном перемешивании и периодическом аэрировании (0,5-1,0 объемов воздуха на 1 объем среды в минуту) через барботажное устройство. Окончание спиртового брожения определяют по остаточному содержанию лактозы (0 ) и накоплению этанола в пределах 6-7 . После окончания процесса брожения дрожжи удаляют на сепараторе, а бражку перегоняют на спирт-сырец, после чего спирт-сырец подвергают ректификации одним из известных способов,2 3264 1 например, на кубовом ректификационном аппарате периодического действия методом сложных навалок, с отбором концевых сортов и отгонкой третьей навалки цикла. Полученный спирт-ректификат имеет следующие физико-химические показатели (см. таблицу). Заявляемый способ может найти широкое применение в народном хозяйстве, в частности в производстве высококачественного спирта-ректификата, пригодного для производства различных видов водок, ликеров и других спиртсодержащих напитков, а также для медицинских целей. Физико-химические показатели спирта ректификата из молочной сыворотки, полученного по заявляемому способу Наименование показателя Объемная доля этилового спирта,Проба на чистоту с серной кислотой Проба на окисляемость, мин при 20 С Массовая концентрация альдегидов в пересчете на уксусный, в безводном спирте,мг/дм 3 Массовая концентрация сивушных масел в пересчете на смесь изоамилового и изобутилового спиртов (31), в безводном спирте, мг/дм 3 Массовая концентрация эфиров в пересчете на уксусно-этиловый в безводном спирте,мг/дм 3 Объемная доля метилового спирта, в пересчете на безводный спирт,Массовая концентрация свободных кислот (без СО 2), в безводном спирте, мг/дм 3 Содержание фурфурола Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 3