способ получения патоки из крахмала

Формула изобретения

Способ получения патоки из крахмала, предусматривающий приготовление крахмальной суспензии, подачу ее в биореактор, введение в него ферментного препарата альфа-амилазы, нагревание, разжижение крахмальной суспензии при перемешивании, охлаждение сжиженного крахмала до температуры осахаривания, введение ферментного препарата глюкоамилазы в него, осахаривание при данной температуре, инактивацию фермента, очистку полученного продукта и его уваривание, отличающийся тем, что разжижение крахмальной суспензии и осахаривание проводят в газовихревом биореакторе, емкости которого над поверхностью крахмальной суспензии создают вихревое движение аэрирующего воздуха под крышкой емкости с перепадом давления между центром воздушного вихря и его периферией, составляющим 1000-2200 Па, при этом перемешивание суспензии при проведении процесса разжижения и осахаривания осуществляют при помощи этого вихревого потока воздуха.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к крахмалопаточной промышленности.

Известен способ получения патоки из крахмала, предусматривающий приготовление суспензии крахмала с концентрацией 35%, введение в суспензию разжижающего фермента альфа-амилазы, проведение в биореакторе первой стадии разжижения при температуре 85°С и перемешивании смеси механической мешалкой, выделение из частично ожиженного крахмала жиробелковых примесей, его нагревание до 130°С с выдерживанием в течение 5 минут в автоклаве, последующее охлаждение частично ожиженного крахмала до 85°С, проведение второй стадии ожижения альфа-амилазой с выдерживанием при этой температуре при постоянном перемешивании в течение 60 минут, осахаривание разжиженного крахмала в другом биореакторе с механической мешалкой ферментным препаратом глюкоамилазой при рН 4,3 и температуре 56°С в течение 72 часов при перемешивании, инактивацию фермента нагреванием, очистку гидролизата активированным углем и его уваривание до заданного содержания сухих веществ в полученной патоке (SU 1337412 А1, 15.09.1987).

Недостатком известного способа является его сложность и длительность, необходимость использования при осуществлении нескольких реакторов и недостаточно эффективное перемешивание ферментных препаратов с крахмальной суспензией и ожиженным крахмалом.

Ближайшим аналогом предложенного способа является способ получения патоки из крахмала, предусматривающий приготовление крахмальной суспензии, подачу ее в биореактор, введение в него ферментного препарата альфа-амилазы, нагревание смеси до температуры декстринизации крахмала, разжижение крахмальной суспензии при перемешивании мешалкой, установленной в корпусе биореактора, подачу ожиженного крахмала в другой биореактор, его охлаждение до температуры осахаривания крахмала, введение ферментного препарата глюкоамилазы, проведение процесса осахаривания при данной температуре и постоянном перемешивании мешалкой, установленной в этом биореакторе, в течение времени, достаточного для окончания ферментативного гидролиза крахмала, удаление реагента из гидролизата путем ультрафильтрации, очистку полученного продукта и его уваривание (SU 488861 А, 19.01.1976).

Недостатком известного способа является неравномерное распределение ферментных препаратов в крахмале при перемешивании реакционной смеси механическими мешалками, длительность и сложность процесса.

Технический результат изобретения заключается в упрощении процесса и ускорении разжижения и осахаривания крахмала путем равномерного распределения ферментных препаратов в крахмальной суспензии и гидролизуемой массе.

Этот результат достигается тем, что в предложенном способе, предусматривающем приготовление крахмальной суспензии, подачу ее в биореактор, введение в него ферментного препарата альфа-амилазы, нагревание, разжижение крахмальной суспензии при перемешивании, охлаждение ожиженного крахмала до температуры осахаривания, введение ферментного препарата глюкоамилазы в него, осахаривание при данной температуре, инактивацию фермента, очистку полученного продукта и его уваривание, разжижение крахмальной суспензии и осахаривание проводят в газовихревом биореакторе, в емкости которого над поверхностью крахмальной суспензии создают вихревое движение воздуха под крышкой корпуса с перепадом давления между центром воздушного вихря и его периферией, составляющим 1000-2200 Па. Перемешивание суспензии при проведении всего процесса гидролиза осуществляют при помощи этого потока воздуха.

Изобретение поясняется чертежом, на котором схематично изображен продольный разрез биореактора.

Способ осуществляют следующим образом.

Готовят в емкости крахмальную суспензию и подают ее в газовихревой биореактор.

Биореактор содержит цилиндрическую емкость 1 с крышкой 2, снабженную патрубком 3 для подачи и отвода газа, патрубком 4 для подачи исходной крахмальной суспензии и отвода готового продукта и устройством перемешивания среды, состоящим из горизонтального лопастного колеса 5, укрепленного на валу 6 и размещенного в верхней части емкости под крышкой, и кольцевой перегородки 7, установленной при помощи втулки 8, прикрепленной к ней наклонными стойками 9, на штанге 10 с возможностью вращения. Нижний конец штанги расположен в уплотнительном узле 11, укрепленном в днище емкости, выведен наружу последней и снабжен штурвалом 12 для вращения и осевого возвратно-поступательного перемещения штанги и регулирования положения кольцевой перегородки 7 в емкости 1.

Между этой перегородкой и стенкой емкости образован кольцевой зазор.

Заполняют емкость 1 крахмальной суспензией таким образом, чтобы над ее поверхностью А в верхней части емкости находилась зона циркуляции газа, а кольцевая перегородка 7 располагалась в суспензии у ее поверхности. Повышают температуру суспензии от 27,0°С до 90-98,0°С, вводят в емкость фермент альфа-амилазу до достижения ее концентрации 0,05 мас.%. Устанавливают необходимое число оборотов лопастного колеса 5, при вращении которого над поверхностью суспензии создается разрежение в приосевой зоне емкости 1 и повышенное давление на ее периферии, и, таким образом, создают перепад давления между центром воздушного вихря и его периферией составляющий 1000-2200 Па. Образующийся закрученный поток аэрирующего газа создает в реакционной среде турбулентное вращательное движение с интенсивным перемешиванием вдоль оси емкости.

Кольцевая перегородка 7 вращается в жидкости в том же направлении и с той же угловой скоростью, что и газовый вихрь, что создает необходимое направление восходящего и нисходящего потока перемешиваемой среды.

После окончания процесса разжижения ожиженную массу крахмала охлаждают до температуры не ниже 55°С и вводят в емкость 1 ферментный препарат глюкоамилазу, и проводят процесс ферментативного гидролиза до достижения содержания глюкозы не менее 97%.

Гидролизат выгружают из емкости биореактора, нагревают в теплообменнике до 90°С для инактивации фермента, очищают адсорбентами и полученную патоку уваривают.

Пример.

Готовят суспензию кукурузного крахмала. Количество последнего составляет 900 г, воды - 2100 мл с рН 4,7 и температурой 25,1°С. Суспензию вводят в емкость газовихревого биореактора, нагревают до 90°С, вводят ферментный препарат альфа-амилазу, активность которой ЕА = 1300 в количестве 1,5 г. При перемешивании вихревым потоком аэрирующего газа и вращающейся перегородкой в течение 4,4 часа осуществляют разжижение кукурузного крахмала. Ожиженную массу охлаждают до 65°С, в емкость биореактора вводят ферментный препарат глюкоамилазу (ЕА = 3000) в количестве 3 мл и осуществляют гидролиз при указанном выше перемешивании. Длительность процесса гидролиза составляет 23,45 часа. Гидролизат выгружают из емкости, нагревают в теплообменнике до 90°С для инактивации фермента. Затем гидролизат подвергают очистке активированным углем для удаления красящих веществ и сгущают в выпарном аппарате. Полученная патока имеет светло-коричневый цвет и содержание глюкозы 97,84%.

Предложенный способ позволяет упростить и ускорить процесс в сравнении с известным способом и получить патоку с содержанием глюкозы не менее 97%.