способ подготовки крахмалсодержащего сырья при производстве спирта

Формула изобретения

Способ подготовки крахмалсодержащего сырья при производстве спирта, включающий смешивание его с водой, нагревание до температуры клейстеризации и растворения крахмала, обработку полученной массы ультразвуком с последующим осахариванием и сбраживанием полученного сусла, отличающийся тем, что перед обработкой массы ультразвуком в нее вносят ферментный препарат, содержащий -амилазу, обработку проводят в течение 40-60 мин при 68-73°С и в течение 8-12 мин при 90-100°С, с последующим осахариванием и сбраживанием полученного сусла.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к спиртовой промышленности, в частности к способам подготовки крахмалсодержащего сырья при производстве спирта.

Известен способ производства спирта из крахмалистого сырья, включающий смешивание его с водой, нагревание до температуры клейстеризации и электрогидравлическую обработку при постоянном перемешивании в течение 60 мин. После этого вносят разжижающие ферментные препараты в количестве 3-5% от количества ферментных препаратов, необходимого для растворения крахмала в замесе; осахаривающие материалы. Охлаждают и сбраживают [1].

Недостатками данного способа являются высокие энергозатраты вследствие применения электрогидравлических ударов, что приводит к стерилизации процесса за счет разрушения крахмальной гранулы ударами, но не улучшает физико-химические показатели сусла.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ подготовки крахмалсодержащего сырья при производстве спирта, предусматривающий смешивание его с водой, нагревание до температуры клейстеризации и растворения крахмала, обработку полученной массы ультразвуком при температуре 90-100°С в течение 40-60 мин, осахаривание и сбраживание [2].

Недостатками данного способа являются недостаточно высокие показатели качества сусла, так как текучесть массы при 90-100°С увеличивается только в 3 раза;

большие энергозатраты за счет применения высоких температурных режимов обработки сырья в течение 60 мин при 90-100°С;

обработка ультразвуком сырья при 90-100°С позволяет сократить время разжижения крахмала только до 40 мин.

Техническим результатом данного изобретения является улучшение качества сусла, снижение энергозатрат и сокращение времени процесса подготовки крахмалсодержащего сырья.

Технический результат достигается тем, что в способе подготовки крахмалсодержащего сырья при производстве спирта, включающем смешивание его с водой, нагревание до температуры клейстеризации и растворения крахмала, обработку полученной массы ультразвуком с последующим осахариванием и сбраживанием полученного сусла, перед обработкой массы ультразвуком в нее вносят ферментный препарат, содержащий -амилазу, обработку проводят в течение 40-60 мин при 68-73°С и в течение 8-12 мин при 90-100°С.

Предложенный способ основан на использовании эффекта - акустическая кавитация. Действие ультразвуковой кавитации на полисахариды приводит к образованию амилодекстринов, мальтозы, сбраживаемых дрожжами. Обработка сырья ультразвуком с частотой 20-25 кГц способствует ускорению процессов набухания, клейстеризации крахмала и повышению текучести замесов, так как в ультразвуковом поле возникают вихревые микропотоки, характеризующиеся значительными градиентами скоростей, локальным нагревом жидкости. Эти факторы ускоряют распространение макромолекул за счет снижения вязкости раствора.

Наличие некрахмальных полисахаридов в зерне требует проводить водно-тепловую обработку при высоких температурах, что связано с дополнительными затратами тепла, ухудшением состава сусла. Снизить данные недостатки позволяет применение ультразвука и низких температурных режимов обработки сырья.

Если при пониженной температуре 68-73°С обрабатывать сырье меньшее время, то клеточная структура не будет достаточно разрушена, крахмал полностью не осахарится. При нагреве крахмалсодержащего сырья с одновременным воздействием -амилазы процесс ускоряется и, кроме того, параллельно идет интенсивный гидролиз крахмала, что способствует еще лучшей подготовки сырья к дальнейшему осахариванию и сбраживанию. Внесение в массу ферментного препарата, содержащего -амилазу, и ультразвуковая обработка позволяют получить оптимальные результаты.

Способ осуществляется следующим образом.

Измельченное крахмалсодержащее сырье (пшеница, рожь, овес) смешивают с водой, нагревают до температуры клейстеризации крахмала 68-73°С, вносят ферментный препарат, содержащий -амилазу, обрабатывают полученную массу ультразвуком в течение 40-60 мин при температуре 68-73°С и в течение 8-12 мин при 90-100°С. Подготовленное крахмалсодержащее сырье осахаривают. Осахаренное сусло сбраживают.

Пример 1. Измельченную пшеницу смешивают с водой, нагревают до 68°С, вносят ферментный препарат Амилосубтилин из расчета 2 ед. АС/г условного крахмала. Обрабатывают ультразвуком с частотой 22 кГц в течение 40 мин при температуре 68°С и в течение 8 мин при 90°С. Осахаривание проводят при 60°С с внесением ферментного препарата Глюкоамилазы из расчета 6 ед. ГлС/г условного крахмала. Подготовленное крахмалсодержащее сырье осахаривают. Об окончании процесса осахаривания судят по йодной пробе. Осахаренное сусло сбраживают.

В качестве контрольного варианта опыта была выбрана механико-ферментативная схема водно-тепловой обработки сырья.

Как видно из примера, качество полученного сусла, а именно его текучесть, по сравнению с прототипом увеличивается в 1-1,5 раза; уменьшаются энергозатраты, а также сокращается время процесса подготовки крахмалсодержащего сырья до 48-50 мин.

Пример 2. Способ осуществляют, как указано в примере 1, за исключением того, что обработку массы ультразвуком проводят в течение 50 мин при температуре 70°С и в течение 10 мин при 95°С.

Текучесть полученного сусла по сравнению с прототипом увеличивается в 1,5-2 раза.

Пример 3. Способ осуществляют, как описано в примере 1, за исключением того, что обработку массы ультразвуком проводят в течение 60 мин при температуре 73°С и в течение 12 мин при 100°С.

Текучесть полученного сусла увеличивается в 1,5-2 раза аналогично примеру 2, поэтому повышать время обработки сырья до 70 мин не представляет смысла, так как это приведет к дополнительным энергозатратам.

Использование предлагаемого способа по сравнению с прототипом позволит улучшить качество сусла, а именно текучесть в 1,5-2 раза, увеличить содержание в сусле редуцирующих сахаров на 28-30%, снизить энергозатраты, сократить время процесса подготовки крахмалсодержащего сырья с 60 до 48 мин и увеличить тем самым выход спирта.

Источники информации

1. Патент №2212449, RU, кл. С 12 Р 7/06, заявл. 16.04.2001, опубл. 20.09.2003, Бюл. №26.

2. Бирагова Н.Ф. Перспективные способы обработки зерна при производстве спирта // Ж. Производство спирта и ликероводочных изделий. -2003. -№1. -17 с.