способ получения этилового спирта из зернового сырья

Формула изобретения

1. Способ получения этилового спирта из зернового сырья, включающий измельчение сырья, использование теплового режима при приготовлении замеса, его разжижении и осахаривании и сбраживании сусла, использование ферментов и антисептика, брагоректификацию, отличающийся тем, что измельчение сырья осуществляют до фракции менее одного миллиметра, а тепловой режим осуществляют при температуре не выше 62,0°С, при этом на операции приготовления замеса вводят альфа-амилазу, до 70% целлюлазы, до 70% ксиланазы и до 70% бета-глюканазы, осахаривание замеса осуществляют глюкоамилазой, а на завершающей стадии операции осахаривания замеса вводят оставшуюся часть ферментных препаратов - целлюлазы, ксиланазы, бета-глюканазы, а также протеазу.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что введение антисептика осуществляют на операции приготовления замеса.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что введение антисептика осуществляют на операции приготовления замеса и на операции сбраживания сусла.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к спиртовой промышленности, в частности к технологии получения этилового спирта из зернового сырья для дальнейшего использования в приготовлении алкогольной продукции.

Производство спирта по классической технологии включает подготовку сырья (очистку от примесей), измельчение, приготовление замеса, приготовление сусла, его сбраживание и ректификацию.

Основным недостатком приготовления этилового спирта по указанной технологии является использование жесткого температурного режима для разваривания исходного сырья (145-150°С).

В результате получаемый спирт имеет в своем составе побочные продукты, образующиеся при высоких температурах (фруктоза превращается в метанол), которые придают ему запах бражного запеченного сахара и пригорелый запах, что значительно ухудшает физико-химические и органолептические свойства спирта.

Известен способ производства этилового спирта из крахмалсодержащего сырья, включающий использование солодового молока в замесе в качестве осахаривающего материала, приготовление замеса при температуре до 70°C с выдержкой от 2 до 2,5 часов с последующей стерилизацией массы при 90-95°С в течение 1-1,5 часов (см. патент RU 2150504 С1, кл. C12P 7/06, опубл. 10.06.2000).

Полученный в результате такого, мягкого температурного режима этиловый спирт имеет более высокое качество, однако в процессе стерилизации, при температуре 90-95°С, в нем образуются нежелательные побочные продукты, ухудшающие его качественные характеристики.

Наиболее близким аналогом является «Способ производства этилового спирта из крахмалсодержащего сырья», предусматривающий измельчение сырья, смешивание его с водой, разваривание, охлаждение до температуры 58-62°С, введение в осахаривающий материал антисептика, осахаривание разваренной массы осахаривающим материалом и сбраживание сусла с последующей перегонкой бражки, при этом в качестве антисептика используют бацитрацин в количестве 0,01-0,02 от объема осахаривающего материала (см. авт.св. СССР SU 1024503 А, кл. C12P 7/06, опубл. 23.06.1983).

Недостатками наиболее близкого аналога является применение высокой температуры (разваривание).

Получаемый спирт обладает нейтральными вкусом и запахом и лишен выраженной индивидуальной органолептики - запаха и аромата исходного сырья, необходимых для получения высококачественной водки.

Задачей изобретения является улучшение качества спирта с получением индивидуальной органолептики - вкуса и аромата, присущих исходному зерновому сырью.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения этилового спирта из зернового сырья, включающем измельчение сырья, использование теплового режима при приготовлении замеса, его разжижение и осахаривание и при сбраживании сусла, использование ферментов и антисептика, брагоректификацию, измельчение сырья осуществляют до фракции менее одного миллиметра, а тепловой режим осуществляют при температуре не выше 62,0°С.

Также поставленная задача решается тем, что

1. Используют ферменты:

- на операции приготовления замеса вводят альфа-амилазу;

- осахаривание замеса осуществляют глюкоамилазой;

- вводят целлюлазу до 70% на операции приготовления замеса и остальное на завершающей стадии операции осахаривания замеса;

- вводят ксиланазу до 70% на операции приготовления замеса и остальное на завершающей стадии операции осахаривания замеса;

- вводят бета-глюканазу до 70% на операции приготовления замеса и остальное на завершающей стадии операции осахаривания замеса;

- на завершающей стадии операции осахаривания замеса вводят протеазу.

2. Введение антисептика осуществляют на операции приготовления замеса или на операции приготовления замеса и на операции сбраживания сусла.

Технический результат, достигаемый в предлагаемом способе, заключается в повышении качества этилового спирта с индивидуальной органолептикой (вкусом и ароматом исходного зернового сырья), обеспеченном процессом его приготовления при сверхмягком температурном режиме (отсутствие стадии разваривания).

Полный технологический процесс производства спирта включает следующие стадии:

- подготовку сырья (очистку от примесей);

- тонкое дробление (до фракции менее 1,0 мм);

- приготовление гомогенизированной тонкодиспергированной смеси;

- ферментативную обработку;

- приготовление дрожжей и сбраживание сусла;

- брагоректификацию с получением спирта «Люкс» с индивидуальными органолептическими свойствами (вкусом и ароматом исходного зернового сырья).

В качестве антисептика вводят одно из антисептических средств комплексного действия (Септрол, Лактрол, Нобак, Фриконт), которое воздействуя на широкий спектр как граммположительных так и граммотрицательных микроорганизмов, практически не действует на дрожжевую популяцию, обеспечивая чистоту технологического процесса.

Предложенный способ осуществляют следующим образом.

В качестве исходного сырья используют очищенное от примесей зерно злаковых (рожь, или пшеница, или их смесь в определенных пропорциях).

Зерно измельчают до фракции не более 1,0 миллиметра.

Замес тонкоизмельченных зерновых с водой готовят при температуре от 30 до 55°С, в него вводят ферментные препараты альфа-амилазы и целюллазы (бета-глюканазы, ксиланазы) и одновременно антисептик.

Из смесителя замес подают в аппарат ферментативной обработки АФО-1, оснащенный лопастной мешалкой.

В АФО-1 в гидролизуемую массу вводят фермент глюкоамилазу, который осахаривает крахмалистую массу, и выдерживают от 30 до 60 мин при температуре от 60 до 62°С для проведения гидролиза крахмала.

Из АФО-1 гидролизуемую массу отводят на вторую стадию ферментативной обработки в аппарат АФО-2, в который вводят гидролитические ферментные препараты, расщепляющие белковые вещества и некрахмалистые полисахариды до аминокислот, сахаров, усваиваемых дрожжами.

Температуру в АФО-2 поддерживают на уровне от 46 до 56°С при перемешивании лопастной мешалкой.

Готовое сусло из АФО-2 подают через теплообменник в бродильное отделение или, минуя его, отводят в дрожжевое отделение.

В предложенном способе получения спирта выбранные параметры и ингредиенты подобраны опытным путем.

В результате применения заявленного способа получения этилового спирта из зернового сырья в качестве готового продукта получают высококачественный спирт «Люкс» с индивидуальной органолептикой (вкусом и ароматом исходного зернового сырья).

Изобретение иллюстрируется следующим примером, который, однако, не охватывает, а тем более не ограничивает объем притязаний данного изобретения.

В качестве исходного зернового сырья используют рожь и пшеницу в необходимых пропорциях.

Все поступающее в производство зерно очищают от посторонних примесей на зерноочистительных сепараторах, а также используют постоянные магниты, электромагнитные сепараторы, магнитные колонки. Остаточная сорность не должна превышать 0,5-1,0% по массе зерна, песок, металлические примеси отсутствуют полностью.

Для тонкого дробления зерна используют молотковые дробилки и сита с отверстиями не более 1,0 мм.

Тонкоизмельченное зерно поступает в форсмеситель, где смешивается с теплой водой (45-50°С) и затем, с помощью вращающейся крыльчатки (n=1500 об/мин), гомогенную смесь отводят в смеситель.

На приготовление замеса используют питьевую очищенную дефлегматорную воду.

В замес дозируют альфа-амилазу и частично, до 70%, целлюлазу, бета-глюканазу и ксиланазу, а также антисептик Фриконт из расчета в сухом виде 1-4 г/м³ замеса.

Тонкое диспергирование компонентов зерна, ферментных препаратов и антисептика проводят в смесителе в процессе перемешивания гомогенной смеси скоростной мешалкой (n=1000-1500 об/мин).

Продолжительность гомогенизации в смесителе составляет от 12 до 30 мин.

В смесителе осуществляется процесс растворения сухих веществ зерна и разжижения крахмала, некрахмальных полисахаридов под действием комплекса ферментов, что обеспечивает нормальную текучесть замеса.

Далее из смесителя гидролизуемую массу подают в АФО.

Для разжижения и осахаривания используют концентрированные жидкие ферментные препараты.

Дозирование каждого вида ферментного препарата осуществляют непосредственно через индивидуальный дозатор.

Ферментативную обработку замеса производят в две стадии.

I стадию осуществляют в АФО-1.

Поддержание заданной температуры в АФО-1 осуществляют путем подачи в рубашку аппарата теплой отработавшей воды, дополнительно подогреваемой теплом горячей барды. Теплую воду из сборника циркуляционным насосом закачивают в нижнюю часть рубашки АФО-1, после чего она, пройдя путь по спирали вокруг корпуса, из верхней части беспрепятственно поступает по трубопроводу обратно в сборник теплой воды. Регулирование температуры в сборнике воды осуществляют путем прокачивания через змеевик теплообменника большего или меньшего количества горячей барды, отводимой в бардоприемник.

На период отсутствия горячей барды подогрев отработавшей воды в сборнике проводят путем подачи в нее пара.

Температуру в АФО-1 устанавливают в пределах от 60 до 62°С, продолжительность пребывания смеси составляет от 30 до 60 мин.

В АФО-1 непрерывно дозируют глюкоамилазу из расчета расхода 8-9 ед. ГлС/г условного крахмала.

Для интенсификации гидролиза сырья смесь непрерывно перемешивают двухлопастной мешалкой с частотой вращения 55-60 об/мин.

С целью обеспечения наилучшего массообмена перемешивание ведут таким образом, чтобы замес, поступающий в верхнюю часть аппарата, двигаясь спиралеобразно вкруговую, постепенно по снижающейся траектории достигал выходного патрубка в нижней корпусной части аппарата.

Во время ферментативной обработки диспергированного зерна в АФО-1 происходит растворение сухих веществ, разжижение и осахаривание крахмала, за счет гидролитического действия альфа-амилазы, глюкоамилазы, целлюлазы, бета-глюканазы, ксиланазы.

Далее гидролизованную массу из АФО-1 насосом перекачивают в АФО-2.

II стадию осуществляют в АФО-2.

В АФО-2 вносят оставшуюся часть ферментных препаратов, гидролизующих некрахмалистые полисахариды - целлюлазу, бета-глюканазу, ксиланазу и фермент протеазу, для гидролиза белковых веществ.

Продолжительность процесса гидролиза некрахмалистых углеводов в АФО-2 составляет от 35 до 40 мин.

Температура гидролизуемой массы в АФО-2 находится в пределах от 45 до 55°С и ее непрерывно перемешивают лопастной мешалкой с частотой вращения 55-60 об/мин.

При нормальных условиях работы в растворенное состояние переходит не менее 75-80% сухих веществ от концентрации сухих веществ в готовом сусле.

Готовое сусло, характеризуемое желтым окрашиванием фильтрата сусла по йодной пробе (с KJ) концентрацией от 16,0% до 19,0% СВ, насосом перекачивают в бродильное отделение на сбраживание термотолерантными дрожжами или, минуя теплообменник, в дрожжевое отделение на приготовление дрожжей.

При необходимости на операции сбраживания сусла вводят антисептик.

По окончании сбраживания зрелую бражку перекачивают насосом в передаточный чан, из которого насосом отводят в брагоректификационное отделение.

При работе по схеме с выдержкой тонкодиспергированной массы в аппаратах АФО-1 и АФО-2 при температурах от 45 до 62°С под воздействием альфа-амилазы, глюкоамилазы, целлюлазы, бета-глюканазы, ксиланазы и протеазы происходит более глубокий гидролиз крахмала, белковых веществ и деструкция некрахмалистых углеводов сырья.

Концентрацию сусла поддерживают в таких пределах, чтобы содержание спирта составляло не менее 7,5 об.%.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет получить высококачественный спирт с физико-химическими характеристиками спирта «Люкс» с индивидуальными органолептическими свойствами - вкусом и ароматом исходного зернового сырья.