Способ получения пищевого этилового спирта

Способ получения пищевого этилового спирта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к пищевой промышленности к получению пищевого этилового спирта.

Известен способ получения пищевого этилового спирта, включающий приготовление зернового замеса, его водно-термическую обработку и обработку разжижающими и осахаривающими ферментными препаратами с получением сусла, внесение дрожжей в приготовленное сусло, сбраживание его с получением зрелой бражки, перегонку зрелой бражки с получением отработанной барды и отгона, очистку отгона с получением целевого продукта (Типовой технологический регламент производства спирта из крахмалистого сырья. М., 1998 г.).

Однако даже незначительные отклонения от режимных параметров, предусмотренных данным известным способом, приводят к инфицированию сбраживаемого сусла, к ухудшению качества целевого продукта за счет накопления в нем нежелательных примесей, к ухудшению его физико-химических показателей, к снижению выхода этилового спирта.

Техническим результатом, достигаемым настоящим изобретением, является стабилизация процесса сбраживания сусла, исключение его инфицирования, повышение выхода и качества целевого продукта, снижение содержания в нем нежелательных примесей.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения пищевого этилового спирта, включающем приготовление зернового замеса, его водно-тепловую обработку и обработку разжижающими и осахаривающими ферментными препаратами с получением сусла, внесение дрожжей в приготовленное сусло, сбраживание его с получением зрелой бражки, перегонку зрелой бражки с получением отработанной барды и отгона, очистку отгона с получением целевого продукта, отличительной особенностью является то, что сбраживанию подвергают сусло, обработанное кислотоустойчивыми осахаривающими ферментными препаратами и подкисленное до рН 3,5-3,9.

Рекомендуется сбраживанию подвергать сусло, подкисленное серной или молочной кислотой.

В частном случае реализации способа отделяют жидкую фракцию отработанной барды, а сбраживанию подвергают сусло, подкисленое раствором серной или молочной кислоты в полученной жидкой фракции.

Собственные исследования показали, что, несмотря на то, что при низких значениях рН сусла (при значениях 3,5-3,9) дрожжи накапливают меньшее количество биомассы в процессе его сбраживания, чем при более высоких значениях рН, они неожиданно при этом максимально превращают содержащиеся в сусле сахара в этиловый спирт и образуют при этом незначительные количества нежелательных побочных продуктов. Кроме того, в этих условиях в процессе сбраживания сусла сохраняют свою активность кислотоустойчивые осахаривающие ферментные препараты, успользуемые способом согласно изобретению, что способствует максимальному расщеплению крахмала, максимальному сбраживанию дрожжами образующегося при этом сахара, повышению выхода целевого продукта. Создание исходной кислой среды в производственном сусле препятствует развитию в нем посторонней микрофлоры в процессе его сбраживания дрожжами, что также снижает накопление нежелательных побочных продуктов и улучшает качество целевого продукта. Неожиданным оказался также тот факт, что для подкисления исходного производственного сусла можно использовать только серную или молочную кислоты. Попытка заменить их, например, ортофосфорной кислотой не приводила к снижению содержания примесей в целевом продукте и не улучшала качества спирта.

На фиг.1 представлен график зависимости концентрации клеток 22-часовой культуры дрожжей и накопления вторичных продуктов метаболизма в бражке от исходного значения рН в сусле.

На фиг.2 представлена диаграмма накопления примесей в бражке после 72 час сбраживания сусла в зависимости от исходного значения рН в нем (результаты газохроматографического анализа отгонов бражки).

Ниже приведены примеры, иллюстрирующие изобретение.

Пример 1. Для приготовления зернового замеса использовали зерновой помол пшеницы со степенью помола - 100%-ный проход через сито с ячейками диаметром 1,0 мм. Гидромодуль замеса составлял 1:4.

В качестве разжижающего ферментного препарата при приготовлении замеса на стадии водно-тепловой обработки использовали α-амилазу Термамил SC фирмы Новозаймс в дозировке 0,2 ед/г крахмала. На осахаривание задавали кислотоустойчивый комплекс α-амилазы, глюкоамилазы и протеазы в виде ферментного препарата Сан-Супер той же фирмы - 6 ед/крахмала.

Водно-тепловую обработку зернового сырья проводили по «мягкому» режиму. Замес готовили при температуре 45°С. Время выдержки 20 мин. Затем замес помещали в ультратермостат и выдерживали в течение 1 часа при температуре 65°С. Последующее разваривание замеса проводили в течение 1 часа на водяной бане. Разваренную массу охлаждали до температуры 56-58°С, задавали осахаривающий ферментный препарат и проводили осахаривание при данной температуре в термостате в течение 1 часа.

Содержание сухих веществ в приготовленном сусле составляло 16%. Перед внесением дрожжей в приготовленное сусло его подкисляли серной кислотой до рН 3,9.

Сбраживание сусла осуществляли дрожжами рода Saccharomyces cerevisiae расы 12 в течение 72 час при температуре 30°С. После перегонки полученной зрелой бражки определяли в отгоне объемную долю спирта. Содержание примесей в спирте определяли методом газожидкостной хроматографии на газовом хроматографе HP 6850. Результаты определения приведены в таблице 1. Приведенные в таблице данные свидетельствуют о том, что при проведении процесса получения спирта этилового в условиях методики примера 1 содержание примесей в целевом продукте низкое. Полученный спирт имел высокие качественные показатели.

Пример 2. По методике примера 1 получили этиловый спирт. При этом в качестве зернового сырья использовали рожь. На стадии приготовления замеса в качестве разжижающего фермента использовали ферментный препарат α-амилазы Амилосубтилин ГЗХ. На стадии осахаривания зернового замеса использовали кислотоустойчивый ферментный препарат Глюкаваморин Г18Х. Водно-тепловую обработку зернового замеса проводили в «жестком» режиме: замес подваривали на водяной бане в течение 40 мин, а далее в автоклаве при давлении 2,0 ати в течение 1,5 час. Приготовленное сусло подкисляли до рН 3,5 раствором молочной кислоты в жидкой фракции отработанной барды. Получили спирт с низким содержанием примесей и с улучшенными качественными показателями.

Пример 3. По методике примера 1 приготовили сусло, но перед внесением в него дрожжей его не подкисляли серной кислотой. В процессе сбраживания сусла произошло его инфицирование. Результаты определения содержания примесей в полученном спирте представлены в таблице 2 и свидетельствуют о том, что инфицирование бражки способствовало снижению содержания высших спиртов (изоамилового, изобутилового). В то же время инфицирование бражки приводило к многократному увеличению содержания органических кислот, главным образом уксусной, пропионовой и масляной, что, по-видимому, связано с протеканием уксусно-кислого, пропионово-кислого и масляно-кислого брожения. Было также отмечено повышение содержания эфиров в бражке.

При этом наблюдалось существенное ингибирование роста дрожжевых клеток и снижение концентрации спирта в бражке.

Таким образом, способ согласно изобретению позволяет получить высококачественный пищевой этиловый спирт.

Таблица 1
Газохроматографический анализ отгонов бражки при подкислений сусла
Примеси, мг/дм3	pH 6,5	pH 5,0	pH 4,0	pH 3,5
Этиловый эфир	-	-	-	-
Ацетальдегид	733,436	531,616	344,174	219,19
Ацетон	-	-	-	-
Метилацетат	-	-	-	-
Этилацетат	245,445	224,337	163,746	123,352
ЭАФ*	978,881	777,704	507,92	342,542
Метанол, % об	0,01620	0,01509	0,01291	0,01011
Метилэтилкетон	-	-	-	-
Метилпропионат	-	-	-	-
2-пропанол	-	-	-	-
Этилпропионат	-	-	-	-
2-бутанол	-	-	-	-
1-пропанол	699,218	528,662	368,391	261,544
Кротональдегид	-	-	-	-
Изобутанол	2122,19	1879,572	1589,01	1395,93
1-бутанол	3,6378	5,8806	-	-
Изоамилол	4163,522	4128,743	3544,86	3155,605
1-пентанол	-	-	-	-
Гексанол	-	-	-	-
Высшие спирты	6988,568	6542,857	5502,261	4813,079
Уксусная кислота	1892,455	1235,963	849,827	592,403
Пропионовая к-та	749,1355	671,72	576,791	513,505
Изомасляная к-та	116,696	112,692	107,70	104,372
Масляная к-та	44,17	15,449	7,755	5,257
Изовалериановая кислота	64,386	67,031	30,900	15,800
Валериановая к-та	6,437	6,496	7,113	7,992
Летучие кислоты	2894,962	2133,851	1605,11	1239,329
Бензальдегид	21,683	24,502	25,025	20,725
Бензалкоголь	4,158	4,127	3,268	2,268
Фенилалкоголь	843,974	839,695	821,851	801,158
Ароматические спирты	869,815	868,324	850,144	824,151
Общее содержание	11732,226	10322,736	8465,435	7266,101
*ЭАФ - эфироальдегидная фракция

Таблица 2
Газохроматографический анализ отгонов бражки без подкисления сусла
Примеси, мг/л	Контроль	Опыт
Этиловый эфир	-	-
Ацетальдегид	402,58	421,294
Ацетон	-	-
Метилацетат	-	-
Этилацетат	268,643	498,081
ЭАФ*	671,223	919,375
Метанол, % об	0,01727	0,01777
Метилэтилкетон	-	-
Метилпропионат	-	-
2-пропанол	-	-
Этилпропионат	-	-
2-бутанол	-	-
1-пропанол	774,839	619,691
Кротональдегид	-	-
Изобутанол	2495,581	1673,12
1-бутанол	5,6896	7,7068
Изоамилол	4853,125	3649,435
1-пентанол	-	-
Гексанол	-	-
Высшие спирты	8133,057	5962,311
Уксусная кислота	975,333	3682,165
Пропионовая кислота	364,984	5043,866
Изомасляная кислота	64,048	115,703
Масляная кислота	7,2461	24732,25
Изовалериановая к-та	38,313	58,454
Валериановая к-та	9,976	27,431
Летучие кислоты	1474,109	33691,0
Бензальдегид	14,209	31,133
Бензалкоголь	4,158	4,23
Фенилалкоголь	936,413	718,533
Ароматические спирты	940,571	722,763
Общее содержание	11218,96	41295,45
* ЭАФ - эфироальдегидная фракция

1. Способ получения пищевого этилового спирта, включающий приготовление зернового замеса, его водно-термическую обработку и обработку разжижающими и осахаривающими ферментными препаратами с получением сусла, внесение дрожжей в приготовленное сусло, сбраживание его с получением зрелой бражки, перегонку зрелой бражки с получением отработанной барды и отгона, очистку отгона с получением целевого продукта, отличающийся тем, что зерновой замес обрабатывают кислотоустойчивыми осахаривающими ферментными препаратами, а полученное сусло перед внесением дрожжей подкисляют серной или молочной кислотой до рН 3,5-3,9.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отделяют жидкую фракцию отработанной барды, а сбраживанию подвергают сусло, подкисленное раствором серной или молочной кислоты в полученной жидкой фракции.