Способ производства спирта из растительного сырья

Способ производства спирта из растительного сырья

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) С 12 Р 7/06

ОПИСЛНИК HSOEPETEHHR

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 2698402/28-13 (22) 19.12 ° 78 (46) 07.10.83. Бюл. )1 37 (72) В.Я. Яровенко, Б.A. Устинников, В.И. Родзевич, Н.С. Мазур, П.A. Белозеров, С.В. Пыхова, Е.A. Двадцатова, М.Т. Полуянова, Е.И.-Х. Гуревич, T È.Ãóñåâà, M.Â. Сидорова и иностранцы Вольфганг Хирте, Гюнтер Мульц, Урсула Итегерт, Петер Птефен, ХансУльрих Лаач, Петер Литц, Клаус Заттельберг, Карин Пегло и Ульрике Цима" ре (ГДР) (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт продуктов брожения и

Институт бродильной промышленности и производства напитков — ИФГ -. (ГДР) (53) 663.53(088.8) (56)1,Патент ФРГ М 2541960, кл. С 12 С 11/08, опублик. 1975.

2. Патент ФРГ Р 2609551, кл. С 12 С 11/08, опублик. 1977.

3. Заявка Великобритании М 1488318, кл. С 6 Е, опублик. 1977.

4. Авторское .свидетельство СССР

Ю 316719, кл. С 12 С 7/04, 1970 (прототип), (54)(57)1.СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СПИРТА

ИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ, преимущественно зерна, предусматривающий при;, готовление затора, разваривание массы, охлаждение ее, введение амилолитических -pep>aeHTHux препаратов мик робного происхождения или солода и целлюлолитических ферментов " целлю-, лазы и гемицеллюлазы, осахаривание затора и сбраживание сусла, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения выхода спирта за счет более полного осахаривания сырья, целлюлолитические ферментные препараты вводят в затор в виде культуральной жидкости или ее концентрата из культуры гриба Penicilliun citreo

viride при температуре 40-60 С и рН 5,0-6 5 в количестве 8 ед. Сл и

5 ед. С на 1 г целлюлозы.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что культуральную жидкость или концентрат из культуры гриба разделяют на два потока, один из которых, в количестве предпочтительно 103 от общего потока, вводят перед развариванием массы совместно с бактериальной сС-амилазой, а другой — после осахаривания разваренной масси амилолитическими ферментами при температуре 40-450С, осуществляя на каждой стадии выдержку массы с введенным ферментным, комплексом в течение 5-30 мин.

3.. Способпоп. 1, отличаюшийся тем, что испсч ьзуемую культуру гриба Penicillium citreo

viride предварительно выращивают на питательной среде, содержащей целлюлозу или ячменную шелуху, травяной гидролизат и минеральные соли в виде фосфорнокислого аммония, фосфорнокислого калия, сернокислого магния.

741582

Изобретение относится к спиртовой промышленности, в частности к способам производства спирта иэ растительного сырья: зерна, корнеплодов и глодов. 5

Известен способ производства спирта из целлюлозы, соглаоно которому целлюлозу подвергают ферментативному осахариванию до глюкозы с помощью целлюлозы и ферментируют глюкозу мик- 10 роорганизмами, продуцирующими спирт.

Взаимодействие сырья, содержащего цел люлозу, целлюлазы, микроорганизм, про. дуцирующие спирт, проводят в аэробных условиях, одновременно в одну стадию,. В качестве целлюлазы используют культуральную жидкость, полученную из Trichaderma viride (1, 2, 3) .

Данный способ в основном применим для получения спирта иэ субстратов, 20 богатых целлюлозой, таких как газетная бумага, солома и др.

Наиболее близким по технической сущности явллетсл способ производства спирта из растительного сырья, преимущественно зерна, предусматривающий приготовление затора, раэваривание .массы, охлаждение ее, введение амилолитических ферментных препаратов микробного происхождения или солода и целлюлолитических ферментов — целлюлозы и гемицеллюлозы, осахаривание затора и сбраживание сусла Я .

Недостатком данного способа является недостаточно высокий выход спирта.

Цель изобретения - увеличение выхо. да спирта за счет более полного осахаривания сырья.

Эта цель достигается тем, что в предлагаемом способе целлюлолитические ферментные препараты вводят в затор s виде культуральной жидкости или концентрата из культуры гриба

Penicillium citreo viride при температуре 40-60 С и рН 5,0-6,5 в ко- 45

О личестве 8 ед. С и 5 ед. С на 1 r целлюлозы.

Целесообразно культуральную жидкость или концентрат из культуры

50 гриба разделять на два потока, один из которых в количестве предпочтительно 104 от общего потока вводить перед развариванием массы совместно с бактериальной К-амилаэой, а другойпосле осахариванил разваренной масcbl амилолитическими ферментами при температуре 40-45 С, осуществляя на каждой стадии выдержку массы с введением ферментным комплексом в течение

5-30 мин. Используемую культуру гриба Peniciliium citreo viride целесообразно предварительно выращивать на питательной среде, содержащей целлюлозу или ячменную шелуху, травяной гидролиэат и минеральные соли в виде фосфорнокислого аммония, фосфорнокислого калия, сернокислого магнил.

Штамм PenicilIium citreo viride хранится в коллекции штаммов Университета им. Гумбольдта и имеет следующую характеристику. Рост на суслоагаре наблюдается по всей поверхности, окраска мицелия на воздухе зеленоватая до серовато-зеленоватой.

Окраска мицелил суЬстрата раэнооЬразна — от желтоватой до бурой. Рост на среде 4апека или 4апек-Докс-агаре замкнутый (ограниченный), бархатистый, даже слегка ворсистый со складчатыми образованилми. Окраска мицелия на воздухе меняетсл от Ьелой, желто.ватой до красновато-фиолетовой.

Наблюдения под микроскопом дали следующие результаты. Споруляция в общем не очень сильная и в основном на сусло-агаре. На сусло-агаре конидиеносцы оЬразуютсл из мицелия на воздухе и несут характерную монополярную кисточку. Конидиеносцы в большинстве случаев неразветвленные, случайно выступает боковая ветвь.

Они различны по длине (11 ° 10

26 ° 10 6 м) и плоские. Они несут 3-5, реже 7 плотно стоящих стеригмов (спороносцы), Стеригмы гладкие и трубчатые, средняя длина составллет от

5 ° 10 до 9 ° 10 м. Конидии образуют слабые колоночные цепочки, которые имеют запутанное расположение далеко отходящих друг от друга цепочек ° Сред нля длина цепочек составляет от

17 ° 10"6до 45 ° 10 и. Споры круглые, гладкие, их диаметр от 1 ° 10 до

10 м. Споры в цепочках с большим трудом отделяются друг от друга.

Культуру PenlcilIium citreo viride культивируют поверхностным способом на пшеничных отрубях и/или зеленой муке или глубинным способом на среде, содержащей целлюлозу или ячменную шелуху, неоЬходимые минеральные соли: фосфорнокислый аммоний, фосфорнокислый калий, сернокислый магний; травяной гидролизат. Для увеличения ферментативной активности, в среду могут быть внесены Ж"или/и Р "глюкозиды.

582

3 741

Йеобходимое количество посевного материала составляет 0,5-303, причем, он должен находиться в логарифмической фазе роста. Культивирование ведут при температуре 30+2 С. 5

Полученную культуральную жидкость фильтруют и концентрируют, например упариванием под вакуумом, ультрафильт рацией, гельфильтрацией, и используют в качестве целлюлолитического. фермент->О ного комплекса, вводя в сусло до и/или после его разваривают при температуре

40-60 С и при величине рН от 5,0 до

6,5 в количестве 8 ед. С» и 5 ед С>» на 1 г целлюлозы. После введения фер- 15 ментного комплекса смесь перемешивают не менее 5-30 мин.

Для гидролиза крахмала зерна используют солод или амилолитические ферменты микробного происхождения. 20

Осахаренное сусло после охлаждения направляют на сбраживание.

Применение вышеуказанного целлюлолитического комплекса обеспечивает увеличение выхода этилового спирта 25 на 2-6r, в зависимости от вида перерабатываемого сырья и содержания в нем целлюлозы.

Пример 1. 2000 кг ржи смешивают с водой в соотношении 1:2,5, разваривают при 130 С ° Разваренную массу охлаждают до 58 С и вводят в нее амилолитические ферменты микробного происхождения в количестве

1,5. ед. АС и 6 ед. ГлА на 1 r крахмала, осуществляя, таким образом, первую стадию осахаривания. Осахаренное сусло охлаждают до 45 С при рН 5,05,5, вводят культуральную жидкость гриба Penicillium citreo viride в количестве 15 ед. С» и 8 ед, С>» на

1 г (при определении активности по методу ГДР), что соответствует 8 ед.

С> и 5 ед. Сх (при определении актив: ности по методу ВНИИПрБ). Культуру

Penicillium citreo viride выращивают

45 на водной среде, содержащей 0,53 целлюлозы, 20 травяного гидролизата, 0,2ã. сернокислого магния, 0,23 фосфорнокислого аммония, 0,14 фосфорнокислого калия. Смесь сусла с введен> ным культуральным раствором выдерживают 30 мин, охлаждают до 23 С, вводят дрожжи и направляют на брожение.

Выход спирта увеличивается против контроля на 34 ° 55

Пример 2. Культуральную жидкость гриба Penicillium c>treo vi ride или ее концентрат, содержащую целлюлолитический комплекс ферментов,- разделяют на два потока, один из них в количестве 103 от общего потока вводят в суспензию измельченного зерне, приготовленную из 1000 кг зерна и

3000 кг воды совместно с раствором бактериальной с4 -амилазы, вводимой для разжи>нения крахмала, в количестве 0,8 ед. АС на 1 г крахмала.

Раствор бактеривльнойа6 -амилазы разделяют на три дозы и на данной стадии вводят 153 от общего ее количества. Суспенз»ю измельченного зерна подваривают при 85 С в течение а.

15 мин, а затем разваривают при 130 С

0 в течение 60 мин, охлаждают до 80вс и для дальнейшего разжижения крахмала вводят следующую дозу 153 раство" ра бактериальной Ж -амилазы при рН сусла 5,3-5,5. Разваренную разжиженную массу охлаждают до 55>С и для проведения дальнейшего осахаривания крахмала вводят дозу оставшейся бактериальной Ж-амилазы и глюкоамилазы в соотношении 1,5 ед AC и 6 ед ГлА.

Осахаренное сусло выдерживают 5 мин, охлаждают до 40 С и осуществляют гидо ролиэ целлюлолитическим комплексом, задавая в смесь сусла с бактериальной

К-амилазой и глюкоамилаэой оставшуюся дозу — 903 культуральной >нидкости гриба Penicillium citreo viride в количестве 15 ед. С» и 8 ед, Сн на 1 г целлюлозы (по методу ГДР) или

8 ед. С» и 5 ед. С>н (по методу ВНИИПрБ).

Культуру выращивают на среде, состав которой аналогичен составу, описанному в примере 1. Гидролиз сырья осуществляли в течение 30 мин. Осахаренное сусло сбраживают дро>нжами в течение 72 ч. Выход спирта-сырца увеличивается против контроля на 2 .

В

Il р и м е р 3. 1000 кг ячменя смешивают с водой, разваривают при

141> С, охлаждают до 60 С и осахаривают амилолитическими фер>лентами солода (16л, по крахмалу) или смесью микробных препаратов глюкобататин Гх и глюкоэндомикопсин Гх (1,5 ед. АС и 6 ед. ГлА на l г крахмала).

В процессе осахаривания разваренной массы амилолитическими ферментам задают целлюлолитическую культуру в дозировке 8 ед. Гл и 5 ед. Сх активности на 1 r целлюлозы,.выращенную

741582

Редактор П. Горькова Техред M.Tenep

Корректор А. Повх

Тираж 523 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, W-35, Раушская наб., д. 4/5, Заказ 7994/1

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 на среде, состав которой аналогичен описанному в предыдущих примерах, только 0,53 препарата целлюлозы заменено 33 ячменной шелухи.

При этом выход спирта увеличивается против контроля на 33.

Предлагаемый способ позволяет увеличить выход спирта на 2-34.