Способ сбраживания крахмалсодержащей среды для получения ацетона, бутанола и этанола

Способ сбраживания крахмалсодержащей среды для получения ацетона, бутанола и этанола

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к микробиологической промышленности и может быть использовано в ацетонобутиловом производстве. Целью изобретения является ускорение процесса и повышение выхода растворителей. Перед сбраживанием крахмалсодержащего сырья анаэробными бактериями CLOSTRIDIUM ACETOBUTYLICUM производят его разжижение рециркулируемой бражкой, содержащей активные амилолитические ферменты, в количестве, соответствующем 1,0-1,5 ед. АС на 1 г крахмала, содержащегося в среде, при 70-75°С в течение 15-20 мин. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Щ)5 С 12 P 7/00 7/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4624298/31-13 (22) 21.12.88 (46) 07.11.90. Бюл. 11- 41 (71) Воронежский технологический институт (72) Н.А.Жеребцов, В.Л.Яровенко, Q.С.Корнеева, Г.П,Лукина н А.Е.Епифанов (53) 663.532(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У.240408, кл. F 02 С 9/28, 1968.

Лаготкин И,С. Технология ацетонобутилового производства. — M.: Пищепромиздат, 1958, с. 266.

Изобретение относится к микробиологической промышлечности и может быть использовано в ацетонобутиловом производстве.

Целью изобретения является ускорение процесса и повышение выхода растворителей.

Способ осуществляют следующим образом.

Крахмалсодержащее I сырье (затор) подают в варочные колонны для разваривания и стерилизации, в выдерживателе затор охлаждают от 115-150 С до 70-75 С, затем охлаждают до температуры сбраживания, вводят в среду бактерии Clostridium acetobutylicum и проводят анаэробное брожение, По

„„SU„, 1604852 А1

2 (54). СПОСОБ СБРАЖИВАНИЯ КРАХМАЛСОДЕРЖАЩЕЙ СРЕДЫ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АЦЕТОНА, БУТАНОЛА И ЭТАНОЛА (57) Изобретение относится к микробиологической промышленности и может быть использовано в ацетонобутиловом производстве. Целью изобретения является ускорение процесса и повышение выхода растворителей. Перед сбраживанием крахмалсодержащего сырья анаэробными бактериями Clostr.idium

acetobutylicum производят его разжижение рециркулируемой бражкой, содержащей активные амилолитические ферменты, в количестве, соответствующем 1,0-1,5 ед. АС на 1 г крахмала, содержащегося в среде, при 70-75 С в течение 15-20 мин. 1 табл ° истечении 24 ч брожения бражку отбирают, предварительно определяя в ней активность амилолитических ферментов, вносят в количестве из расчета от

1,0 до 1,5 ед. АС на 1 r крахмала, содержащегося в заторе, в выдерживатель и производят разжижение затора при 70-75 С в течение 15-20 мин.

Приготовление требуемого количества культуры бактерий для процесса брожения состоит из ряда последовательных брожений все увеличивающихся объемов затора. Разведение культуры начинают. с посева спорами из пробирки со спорами аппарата чистой культуры (АЧК) на 10 л. Через 27-28 ч бро- жения содержимое АЧК передают в боль1604852 шой инокулятор (БИН) на 3500 л затора.

Чистую культуру вводят в затор по пути его следования из холодильника в ферментатор емкостью 200 м затора, в начале загрузки последнего. Первый ферментатор (активатор), через который непрерывно проходит сбраживаемая среда, находится в состоянии интенсивного брожения. Брожение в активаторе ведется до наступления в нем вто" рой фазы брожения, о которой судят . по перелому кривой кислотности, За- . грузка батареи заключается в непрерывной подаче свежего затора в активатор до полной загрузки всех ферментаторов, составляющих батарею. Затор по пути прохождения по батарее подвергается сбраживанию. Процесс ведет- 20 ся стерильно, оптимальную темпера-! туру поддерживают во все время брожео ния от 35 до 37 С. О конце брожения судят по газовыделению.

В результате брожения получается бражка, в которой содержатся растворители, органические кислоты и сухие вещества, состоящие из несброженных углеводов, белков, бактерий, кроме того, бражка содержит растворенные в жидкости газы брожения — углекислый и водород. Для выделения из бражки растворителей и отделения их друг от друга бражку подвергают перегонке и ректификации на аппаратах непрерывного действия, Разжижение сбраживаемых крахмалсодержащих сред путем частичной рециркуляции бражки позволяет вести процесс в стерильных условиях, не тре

40 буя на это дополнительных ферментньгх препаратов. Амилолитические ферменты, содержащиеся в 24-часовой бражке, способствуют разжижению оклейстеризованной массы, снижая вязкость сбраживаемой среды, которая является одним

45 из лимитирующих факторов интенсивности ацетонобутилового брожения.

Кроме того, внесение в среду амилолитических ферментов способствует более быстрому гидролизу крахмала и вовлечению продуктов гидролиза в процесс брожения, что ведет к интенсивному и более глубокому сбраживанию углеводов бактериями Cl. acetobutylicum. В результате уменьшается количество несброженного сахара и увеличивается выход растворителей.

Кроме того, в опытах с предваритель1 ным разжижением сбраживаемых сред путем рециркуляции бражки к 54 часу брожения накопление растворителей практически заканчивается. За последующие 18 ч (к 72 часу) содержание растворителей в среде увеличивается незначительно, на 0,20-0,25 г/л, т.е. остается практически постоянным, что указывает на сокращение срока брожения.

При рециркуляции бражки в количестве, соответствующем 1,0-1,5 ед. АС на 1 r крахмала, в сбраживаемую среду в начале брожения вносится около

0,05 вес. бутанола и 0,015 вес. ацетона, что не сказывается отрицательно на процессе брожения.

При проведении предварительного разжижения сбраживаемых сред внесение бражки в количестве 2,5 к объему среды, соответствующем 0,5 ед.

АС на 1 г крахмала, приводит к незначительному увеличению выхода растворителей. Мало отличаются и время брожения, и количество несброженного сахара.

Увеличение количества рециркулируемой бражки до 10 ., что соответствует 2,0 ед. АС на 1 r крахмала среды, экономически нецелесообразно, так как это не приводит к эффективному снижению вязкости среды и увеличению выхода растворителей. Показатели брожения оказались близкими в случае внесения бражки в количестве, соответствующем 1,0-1,5 и 2,0 ед. АС на. 1 г крахмала.

Разжижение среды необходимо проводить при температуре 70-75 С, при которой наблюдается максимальная разжижающая способность амилаэ Cl. acetobutylicum. При температуре ниже о

70 С разжижение сбраживаемых сред под действием амилаз идет менее интенсивно, а при температуре 80 С о происходит термическая инактивация амилаз, в результате чего не происходит снижения вязкости среды.

Оптимальное время разжижения

15-20 мин. Сокращение времени до

10 мин .недостаточно для декстринизации крахмала и, следовательно, снижения его вязкости. Увеличение времени до 25 мин не приводит к дальнейшему разжижению сбраживаемой среды.

Пример 1. В разваренную и простерилизованную мучную среду, содержащую 4,8 крахмала, вносят

16048

15

Формула изобретения

25

Выход растворителей, г/л

Способ

Время разамкения, мин

Вязкость

Остаточный сахар г/100 см олнчество военной анки, АС на

r крахмала емперату а разам ения, С разваренной массы

Па с оаения, ч

Ацетон Вутанол Этанол Сумюа

Предлагаемый

2

4

Прототип

5,63 11,90 1,45 18,98 0,50

5,60 12,06 1>37 19,02 0,42

5,64 12, 12 1,36 19,12 0,43

4,98 11,40 l 40 17,78 0,78

5>20 11 1О 1,52 17 82 О &9

1,О

1,5

2>0

0,5

73

8О . 65

2О

17

0,59

0,53

0,55

0,8О

1,1О

58

54

56

62

1,12

4,94 10,78 1,31 17,03 0,65

Составитель Л.Пашинина

Техред Л. 071ий11ык Корректор И.Эрдейи

Редактор A.Øàíäîð

Заказ 3435

Тираж 478

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета но изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/ 5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

24-часовую бражку с активностью амилазы 100 ед. на 100 мл бражки в количестве 57 к объему среды, что соответствует 1 ед. АС на 1 г крахмала.

Разжижение мучной среды проводят при 70 С в течение 15 мин, после чего среду охлаждают до 35 С, вносят о в нее 5Х к объему среды чистой культуры бактерий С1. acetobutylicum из инокулятора и проводят анаэробное брожение известным способом. По истечении 24 ч часть бражки отбирают для разжижения сырья. В ходе броже. ния определяют содержание растворителей в сбраживаемой среде и количество несброженных углеводов.

Результаты представлены в таблице.

Hp и м е р 2. Способ осуществляют аналогично примеру 1, только вводят бражку в сырье из расчета

1,5 ед. АС на 1 r крахмала, разжижение проводят при 75 С в течение

20 мин.

Из данных таблицы следует, что предварительное разжижение сбраживаемых сред рециркулируемой бражкой в количестве, соответствующем 1,0—

1,5 ед. АС на 1 г крахмала, содержащегося в среде, при температуре 70

75 С в течение 15-20 мин позволяет снизить .вязкость сбраживаемой среды

52 6 почти в 2 раза. В результате происходит более быстрый гидролиз крахмала и вовлечение продуктов гидролиза в процесс брожения, что способствует интенсивному и более глубокому сбраживанию углеводов бактериями С1. acetobutylicum, а это, в свою очередьз приводит к сокращению количества несброженных углеводов в конце брожения, увеличению выхода растворителей примерно на 2 г/лз в частности, бутилового спирта на 12Х а также сокращению срока брожения на 12 ч по сравнению с прототипом.

Способ сбраживания крахмалсодержащей среды для получения ацетона, бутанола и этанола путем введения бактерий Clostridium acetobutylicum u анаэробного брожения крахмалсодержащего сырья, отличающийся тем, что, с целью ускорения процесса и повьлиения выхода растворителей, по истечении 24 ч брожения отбирают бражку, содержащую активные амилолитические ферменты, и разжижают ею крахмалсодержащее. сырье при температуре 70-75 С в течение 15-20 мин из расчета 1,0-1,5 ед. АС на 1 г крахмала.