Способ производства этилового спирта

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЭТИЛОВОГО СПИРТА(71) Заявитель Республиканское унитарное предприятие Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по продовольствию(72) Авторы Хлиманков Дмитрий Валерьевич Тананайко Татьяна Михайловна Пушкарь Александр Александрович Сергеенко Людмила Григорьевна(73) Патентообладатель Республиканское унитарное предприятие Научнопрактический центр Национальной академии наук Беларуси по продовольствию(57) Способ производства этилового спирта, при котором сахарную свеклу моют, измельчают до размера частиц не более 3 мм, смешивают с водой в соотношении 2,0(0,8-1,5),полученную массу нагревают до температуры 40-70 С, добавляют в количестве 1-25 об.раствор свекловичной мелассы с содержанием сухих веществ 20-40 , вводят ферментные препараты пектолитического действия в количестве 0,3-5,0 ед. ПкС/г сахарной свеклы и ксиланазного действия в количестве 0,6-3,0 ед. КсА/г сахарной свеклы и проводят гидролиз в течение 25-40 мин, затем массу нагревают до температуры 75-90 С и выдерживают в течение 20-90 мин, полученное сусло охлаждают до температуры брожения 22-30 С,вносят культуру производственных дрожжей, сбраживают в течение 37-48 ч и осуществляют перегонку зрелой бражки с получением этилового спирта. Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к производству этилового спирта, который может быть использован в других отраслях народного хозяйства. Известен способ производства этилового спирта из сахарной свеклы, представляющий собой комплексную переработку сахарной свеклы на сахар и этиловый спирт. Изобретение относится к упрощению технологической схемы получения готового продукта - сахара, обеспечивающего в то же самое время высокое его качество, и получение этилового спирта и побочных летучих продуктов, а также позволяет сократить издержки производства. Комплексный метод обработки сахарной свеклы включает две стадии получения сока сахарной свеклы путем кристаллизации. Сироп второго оттока кристаллизованный 18216 1 2014.06.30 направляется на установку, посредством которой получают этиловый спирт. Полученный этиловый спирт используется как топливо для кочегарок или может быть абсолютизирован с увеличением доли этилового спирта до 98-99 , который в смеси с бензином или бензолом и другими добавками может быть использован как присадка для моторного топлива 1. Недостатком способа является то, что проводится комплексная переработка сахарной свеклы с получением двух продуктов - сахара и этилового спирта, для реализации которой необходимо задействовать большое количество оборудования, а также получается незначительное количество этилового спирта в связи с использованием только отходов сахарного производства. Известен способ получения этилового спирта из сахарной свеклы, включающий очистку и мойку клубней сахарной свеклы, смешивание сахарной свеклы с водой, тепловую обработку по двум способам без предварительного спуска сока из сахарной свеклы и с предварительным спуском сока из свеклы до окончания варки. По первому способу свеклу загружают в разварник, пускают пар и 30 мин варят массу без давления, затем поднимают давление в течение 1 ч до давления 2 атм. (120 С) и при этом давлении выдерживают 15 мин. По этому способу получают клейкие малоподвижные растворы. По второму способу свеклу загружают в разварник, пускают пар до давления 1 атм.(100 С) и при этом давлении выдерживают 10 мин, затем выдувают свекловичный сок из разварника в заторный чан. После чего впускают пар в разварник, поднимают медленно давление до 2 атм. (120 С) и при этой температуре выдерживают 40 мин, затем выдувают образовавшийся свекловичный сок в заторный чан. После удаления из разварника всего сахара набирают быстро в нем давление до 4 атм. (142 С) и варят 45-75 мин для разварки самого корня свеклы. При этом способе получаются более подвижные заторы. Из полученного свекловичного сусла отбирают часть сусла (8-10 от общего количества) на стадию приготовления производственных дрожжей с последующим их внесением в охлажденное оставшееся сусло, а основное количество поступает на брожение. Из сбродившего сусла получают этиловый спирт и барду 2. Недостатком данного способа является разваривание сахарной свеклы, которое происходит при повышенных температурах 100-140 С, что приводит к высоким топливноэнергетическим затратам, что влияет на себестоимость этилового спирта. А также при этих температурах происходит потеря сахаров, в связи с процессом карамелизации и оксиметилфурфурольного разложения, что приводит к уменьшению выхода готового продукта. Наиболее близким техническим решением к предложенному изобретению является способ производства этилового спирта 3 - прототип, предусматривающий мойку клубней сахарной свеклы, измельчение, перед стадией гидролиза дополнительно измельченную сахарную свеклу смешивают с водой в соотношении 2,0(0,8-1,5) и проводят нагрев массы до 40-70 С с последующим внесением в нее ферментных препаратов пектолитического действия в количестве 0,3-5,0 ед. ПкС/1 г сахарной свеклы и/или ксиланазного действия в количестве 0,6-3,0 ед. Цл/1 г сахарной свеклы призамеса 4,0-7,0. Полученный замес гидролизуют в течение 25-40 мин, с последующей водно-тепловой обработкой при температуре 75-90 С в течение 20-90 мин и охлаждением полученного сусла до температуры брожения 22-30 С, отбором части охлажденного и асептированного сусла на стадию приготовления производственных дрожжей с последующим их внесением в охлажденное,асептированное оставшееся сусло, сбраживание сусла с получением зрелой бражки, при этом время брожения сусла составляет 37-48 ч, перегонкой бражки с получением барды и этилового спирта. Недостатком данного способа является значительная вязкость свекловичного сусла,затрудняющая перемещение массы по всей технологической линии производства этилового спирта и барды, не слишком высокое содержание этилового спирта в бражке, что влияет на себестоимость этилового спирта. 2 18216 1 2014.06.30 Таким образом, задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является интенсификация процесса производства спирта, снижение его себестоимости, улучшение технологического процесса с одновременным увеличением выхода продукта. Это достигается способом производства этилового спирта, при котором сахарную свеклу моют, измельчают до размера частиц не более 3 мм, смешивают с водой в соотношении 2,0(0,8-1,5), полученную массу нагревают до температуры 40-70 С, добавляют в количестве 1-25 об.раствор свекловичной мелассы содержанием сухих веществ 20-40 , вводят ферментные препараты пектолитического действия в количестве 0,3-5,0 ед. ПкС/г сахарной свеклы и ксиланазного действия в количестве 0,6-3,0 ед. КсА/г сахарной свеклы и проводят гидролиз в течение 25-40 мин, затем массу нагревают до температуры 75-90 С и выдерживают в течение 20-90 мин, полученное сусло охлаждают до температуры брожения 22-30 С, вносят культуру производственных дрожжей, сбраживают в течение 37-48 ч и осуществляют перегонку зрелой бражки с получением этилового спирта. Способ реализуется следующим образом. Очищенное и отмытое сырье измельчают. Измельченная сахарная свекла до размеров частиц не более 3 мм смешивается с водой в соотношении 2,0(0,8-1,5), образующаяся свекловичная масса поступает в смеситель, куда одновременно подают через дозатор ферментные препараты пектолитического действия с дозировкой 0,3-5,0 ед. ПкС/г сахарной свеклы и ксиланазного действия в количестве 0,6-3,0 ед. КсА/г сахарной свеклы, добавляют раствор свекловичной мелассы 1-25 об.с содержанием сухих веществ 20-40 . В смесителе поддерживается температура 40-70 С путем подачи на приготовление свекловичной массы теплой воды или непосредственным подогревом (рубашка, тены и т.д.). Масса в смесителе пребывает 25-40 мин при постоянном перемешивании, осуществляемом механической мешалкой и/или рециркуляцией с помощью насоса (или другими устройствами, обеспечивающими активное перемешивание массы). Затем в смесителе происходит нагрев свекловичной массы до температуры 75-90 С, и при этой температуре при постоянном перемешивании масса находится в течение 20-90 мин. Полученное сусло охлаждают до температуры брожения 22-30 С и направляют на брожение, а часть сусла (8-15 ) идет на приготовления производственных дрожжей. Время брожения 37-48 ч. Из полученной зрелой бражки получают спирт и легколетучие компоненты, которые могут быть использованы для производства биоэтанола. Пример 1. Очищенное и отмытое сырье измельчают. Измельченная сахарная свекла смешивается с водой в соотношении 2,00,7, образующаяся свекловичная масса поступает в смеситель,куда одновременно подают через дозатор ферментный препарат пектолитического действия Пектинекс 0,3 ед. ПкС/г сахарной свеклы и ксиланазного действия ВискоМакс с дозировкой 1,5 ед. КсА/г сахарной свеклы, добавляют раствор свекловичной мелассы 25 об.с содержанием сухих веществ 40 . В смесителе поддерживается температура 70 С путем подачи на приготовление свекловичной массы теплой воды или непосредственным подогревом (рубашка, тены и т.д.). Масса в смесителе пребывает 45 мин при постоянном перемешивании, осуществляемом механической мешалкой и/или рециркуляцией с помощью насоса (или другими устройствами, обеспечивающими активное перемешивание массы). Затем в смесителе происходит нагрев свекловичной массы до температуры 90 С, и при этой температуре при постоянном перемешивании масса находится в течение 30 мин. Полученное сусло охлаждают до температуры брожения 30 С и направляют на брожение, а часть сусла 15 идет на приготовление производственных дрожжей. Время брожения 48 ч. Из полученной зрелой бражки получают спирт и легколетучие компоненты, которые могут быть использованы для производства биоэтанола. Пример 2. Очищенное и отмытое сырье измельчают. Измельченная сахарная свекла смешивается с водой в соотношении 2,01,4, образующаяся свекловичная масса поступает в смеситель,3 18216 1 2014.06.30 куда одновременно подают через дозатор ферментный препарат пектолитического действия Пектинекс 2,5 ед. ПкС/г сахарной свеклы и ксиланазного действия ВискоМакс с дозировкой 0,6 ед. КсА/г сахарной свеклы и добавляют раствор свекловичной мелассы 15 об.по с содержанием сухих веществ 30 . В смесителе поддерживается температура 30 С путем подачи на приготовление свекловичной массы теплой воды или непосредственным подогревом (рубашка, тены и т.д.). Масса в смесителе пребывает 30 мин при постоянном перемешивании, осуществляемом механической мешалкой и/или рециркуляцией с помощью насоса (или другими устройствами, обеспечивающими активное перемешивание массы). Затем в смесителе происходит нагрев свекловичной массы до температуры 85 С, и при этой температуре при постоянном перемешивании масса находится в течение 35 мин. Полученное сусло охлаждают до температуры складки 25 С и направляют на брожение, а часть сусла 10 идет на приготовление производственных дрожжей. Время брожения 47 ч. Из полученной зрелой бражки получают спирт и легколетучие компоненты,которые могут быть использованы для производства биоэтанола. Пример 3. Очищенное и отмытое сырье измельчают. Измельченная сахарная свекла смешивается с водой в соотношении 2,01,2 образующаяся свекловичная масса поступает в смеситель,куда одновременно подают через дозатор ферментный препарат пектолитического действия Пектинекс 3,0 ед. ПкС/г сахарной свеклы и ксиланазного действия Вискоферм с дозировкой 0,8 ед. КсА/г сахарной свеклы, добавляют раствор свекловичной мелассы 20 по объему с содержанием сухих веществ 33 . В смесителе поддерживается температура 28 С путем подачи на приготовление свекловичной массы теплой воды или непосредственным подогревом (рубашка, тены и т.д.). Масса в смесителе пребывает 25 мин при постоянном перемешивании, осуществляемом механической мешалкой и/или рециркуляцией с помощью насоса (или другими устройствами, обеспечивающими активное перемешивание массы). Затем в смесителе происходит нагрев свекловичной массы до температуры 80 С, и при этой температуре при постоянном перемешивании масса находится в течение 35 мин. Полученное сусло охлаждают до температуры брожения 26 С и направляют на брожение, а часть сусла 11 идет на приготовления производственных дрожжей. Время брожения 46 ч. Из полученной зрелой бражки получают спирт и легколетучие компоненты, которые могут быть использованы для производства биоэтанола. Изобретение позволяет интенсифицировать процесс производства спирта, уменьшить энергопотребление, увеличить выход готового продукта и снизить его себестоимость. Источники информации 1.00/70072, МПК 12 7/06, 7/08,12 3/08,13 3/00, 2000. 2. Фукс А.А. Технология спиртового производства. - М. Пищепромиздат, 1951. С. 367-376. 3.15888, МПК 12 7/06, 2012. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4