×
10.06.2015
216.013.50a4

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СПИРТА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к производству этилового спирта технического назначения. Способ предусматривает измельчение лигноцеллюлозного сырья в две стадии, на первой - до размеров частиц не более 20×20×5 мм, на второй - до размера частиц не более 50 мкм, смешивание измельченного сырья с 5%-ным раствором серной кислоты с получением замеса, поточную обработку последнего ультразвуком, осахаривание ферментными препаратами, термостатирование при 45-55°С, сбраживание и выделение спирта из бражки брагоректификацией. Изобретение позволяет увеличить выход спирта и снизить энергозатраты на его производство. 1 табл.
Основные результаты: Способ получения спирта, предусматривающий измельчение лигноцеллюлозного сырья, получение замеса, внесение в него ферментов, осахаривание, сбраживание и выделение спирта из бражки брагоректификацией, отличающийся тем, что измельчение лигноцеллюлозного сырья с влажностью 10-12% проводят в две стадии, на первой - до размеров частиц не более 20×20×5 мм, на второй - до размера частиц не более 50 мкм, смешивают измельченное лигноцеллюлозное сырье с 0,5%-ным раствором НSO в соотношении 1:6,8÷1:7,2 с последующей поточной обработкой полученного замеса ультразвуком в течение 5-10 минут, добавляют мезофильные ферментные препараты, содержащие целлюлазу в количестве 1,8 ед., β-глюканазу 2,5 ед., ксиланазу 1,9 ед., целлобиазу 4 ед. на 1 г сырья, проводят термостатирование замеса при температуре 45-55°С в течение 60 мин при перемешивании и затем охлаждают до 30-32°С, вносят активированные дрожжи Sacch. cerevisiae в количестве 10-10 клеток на 1 мл сусла и проводят сбраживание при температуре 28-30°С в течение 60-66 часов.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к биохимической промышленности и может быть использовано при производстве этилового спирта технического назначения из лигноцеллюлозного сырья.

Известен способ получения этилового спирта из крахмалсодержащего сырья, предусматривающий измельчение крахмалосодержащего сырья, приготовление его водной суспензии, ее тепловую обработку, осахаривание. После чего полученное сусло охлаждают, сбраживают и перегоняют. Водную суспензию измельченного сырья подвергают диспергированию при 60-65°С в роторно-пульсационном аппарате в зазоре между статором и вращающимся ротором при значениях градиента скорости от 3,5×103 м/с·м до 4,5×105 м/с·м.

Последующую тепловую обработку полученной массы ведут при 80-90°С в течение 20-30 мин (RU 2138555, МПК С12Р 7/06, опубл. 27.09.1999).

Недостатками известного способа являются использование дорогого пищевого сырья и высокая ресурсоемкость.

Известен способ получения этилового спирта, согласно которому растительное сырье подвергают двухстадийному гидролизу с раздельным отбором гексозной и пентозной фракций, осуществляют подготовку сусла, гексозную часть направляют на сбраживание, пентозную ферментируют в присутствии штамма дрожжей, взятого из ряда Pachysolen tannophilus ВКПМ У-1532, Р.tannophilus ВКПМ У-1634, Candida tropicalis ВКПМ У-1633, Candida shenatal ВКПМ У-1633, Candida shehatal ВКПМ У-1632, при Т=30-32°С, рH=4,3-4,5, перемешиванию и аэрации, культуральную жидкость соединяют с бражкой, полученной из гексозной части, и направляют на перегонку и ректификацию (RU 2095415, С12Р 7/06, опубл. 10.11.1997).

К недостаткам известной технологии можно отнести большую материалоемкость, использование в технологии большого количества оборотной воды и получение сильно разбавленного сусла, низкую экологичность производства (работа с концентрированными минеральными кислотами), технологическую сложность производства, связанную с необходимостью разделения технологических потоков по основному сбраживаемому компоненту, и совмещенное использование сложнокультивируемых штаммов микроорганизмов.

Известен способ подготовки сахаров сырья к ферментации, проводится гидролиз трудногидролизуемого древесного сырья концентрированной серной кислотой при нагреве до 120-200°С в условиях повышенного давления до моносахаридов и фурфурола (RU 2041219, C07D 307/50, опубл. 09.08.1995).

Недостатками известного способа являются высокая ресурсо- и энергоемкость, выделение токсичных продуктов.

Известен способ с последовательным гидролизом разбавленными кислотами и щелочами и гидролизом глюкозы фтористым водородом с делигнизацией хлором или насыщенным кислородом (RU 2158763, С12Р 7/06, опубл. 10.11.2000).

Недостатки известного способа заключаются в образовании токсичных веществ и использовании большого количества минеральных компонентов, которые требуют отделения на абсорбционных смолах.

Известен способ подготовки растительного сырья путем ферментативного гидролиза высокоспецифичными ферментами (RU 2458128, МПК C12N 9/42, опубл. 10.08.2012).

Недостатком известного способа является удорожание производства из-за необходимости точного подбора соотношения моноферментов в зависимости от видов сырья (в частности - степени лигнифинированности сырья и природы полисахаридов).

Известен способ получения продукта, содержащего воспламеняющееся топливо, из сырья биомассы, включающий:

(a) предварительную обработку сырья биомассы, имеющего объемный вес менее примерно 0,5 г/см3, с использованием одного или более методов предварительной обработки, выбранных из группы, состоящей из облучения, ультразвуковой обработки, пиролиза и окисления, и где предварительная обработка включает облучение электронным пучком, и

(b) превращение сырья биомассы, подвергнутой предварительной обработке, с использованием микроорганизма для получения продукта, содержащего воспламеняющееся топливо, спирта из низкомолекулярных сахаров, заключающийся в комплексной обработке лигноцеллюлозного сырья комплексом биологических и физических факторов, приводящей к его гидролизу (RU 2432400 С2, опубл. 27.10.2011).

К недостаткам технологии можно отнести большую материалоемкость, использование различных методов физической обработки в широких диапазонах интенсивностей без обоснования влияния, оказываемого на конкретный вид сырья, низкую экологичность производства (работа с концентрированными минеральными кислотами), технологическую сложность производства, связанную с использованием комплекса факторов и использование сложнокультивируемых штаммов микроорганизмов.

Технический результат заключается в снижении ресурсо- и материалоемкости технологии за счет отказа от обработки концентрированными минеральными кислотами, использования статичного соотношения между гидролизуемой древесиной и 0,5%-ным раствором H2SO4, а также энергетических затрат за счет более тонкого измельчения сырья, исключения стадии физико-химической делигнификации сырья, проведения ферментативного гидролиза при более низкой температуре. Кроме того, увеличивается выход спирта с единицы сырья за счет более полного использования полисахаридов растительного сырья.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе получения спирта, предусматривающем дробление сырья, получение замеса, внесение в него ферментов, осахаривание, сбраживание и выделение спирта из бражки брагоректификацией, измельчение лигноцеллюлозного сырья проводят в две стадии, на первой - до размеров частиц не более 20×20×5 мм, на второй - до размера частиц не более 50 мкм, смешивают измельченное лигноцеллюлозное сырье с 0,5%-ным раствором H2SO4, в соотношении 1:6,8÷1:7,2 с последующей обработкой полученного замеса ультразвуком мощностью излучателя от 1,2 до 1,7 кВт, частотой механического резонанса от 20 до 24 кГц, скоростью циркуляции до 10 л/мин в течение 5-10 минут. В полученном замесе рН доводят до 4,5-4,6, используя 1 н. H2SO4 или 1 н. NaOH, добавляют мезофильные ферментные препараты, содержащие целлюлазу в количестве 1,8 ед., β-глюканазу 2,5 ед., ксиланазу 1,9 ед., целлобиазу 4 ед. на 1 г сырья, проводят термостатирование замеса при температуре 45-55°С в течение 60 мин при перемешивании и затем охлаждают до 30-32°С, вносят активированные дрожжи Sacch. cerevisiae раса Angel или Ethanol Red в количестве 1010-1012 клеток на 1 мл сусла и проводят сбраживание при температуре 28-30°С в течение 60-66 часов.

Двухстадийность метода предварительного измельчения сырья позволяет снизить энергозатраты и сократить продолжительность второй стадии диспергирования. Такое тонкое измельчение позволяет исключить применение жестких методов предобработки, например, таких как гидролиз с использованием концентрированных кислот или щелочей.

Повышение мощности ультразвукового излучения свыше 1,7 кВт нецелесообразно, поскольку приведет к незначительному возрастанию эффективности последующего гидролиза. Частота механического резонанса оптимальна для сырья с указанной степенью помола.

В охлажденную массу вносят активированные дрожжи Sacch. cerevisiae раса Angel или Ethanol Red. Возможно использование других рас дрожжей при условии потребления ими широкого спектра простых сахаров и устойчивости к смолам и лигнину.

Способ осуществляют следующим образом.

Пример 1. Берут лигноцеллюлозное сырье влажностью 10-12%. Измельчение на первой стадии производят до размеров частиц не более 20×20×5 мм. Вторая стадия - измельчение до размера частиц не более 50 мкм. Для получения замеса берут измельченное лигноцеллюлозное сырье, смешивают с 0,5%-ным раствором H2SO4 в соотношении 1:6,8÷1:7,2 и механически перемешивают замес до однородной массы. В полученном замесе рН доводят до 4,5-4,6 (используется 1 н. Н2SO4 или 1 н. NaOH). Температура в смесителе не выше 50°С. При этой температуре добавляют мезо4)ильные ферментные препараты, содержащие целлюлазу в количестве 1,8 ед., β-глюканазу 2,5 ед., ксиланазу 1,9 ед., целлобиазу 4 ед. на 1 г сырья. Далее проводят термостатирование замеса при температуре 45-55°С и выдержке 60 мин при активном перемешивании. Окончательное высвобождение редуцирующих сахаров должно составлять не менее 2,5 г/100 см3 при высвобождении глюкозы не менее 1,7 г/10 см3. Далее массу охлаждают естественным способом до 30-32°С, вносят активированные дрожжи Sacch. cerevisiae расы Angel в количестве 1010-1012 дрожжевых клеток на 1 мл сусла и передают на брожение в чаны при температуре 28-30°С на 60-66 часов. Конечное содержание спирта в бражке достигает 1,5-1,6% (объемных) за счет высокой концентрации сбраживаемых сахаров в исходном сусле, а также снижения их потерь при кислотном гидролизе.

Пример 2. Берут лигноцеллюлозное сырье влажностью 10-12%. Измельчение на первой стадии производят до размеров частиц не более 20×20×5 мм. Вторая стадия - измельчение до размера частиц не более 50 мкм. Для получения замеса берут измельченное лигноцеллюлозное сырье, смешивают с 0,5%-ным раствором H2SO4 в соотношении 1:6,8÷1:7,2 и механически перемешивают замес до однородной массы. Далее проводят поточную обработку ультразвуком 5-10 мин (мощность излучателя от 1,2 до 1,7 кВт, частота механического резонанса - от 20 до 24 кГц, скорость циркуляции до 10 л/мин) компонентов помола для ускорения получения однородного замеса, уменьшения уровня контаминации замеса и кавитационного воздействия на частицы помола. В полученном замесе рН доводят до 4,5-4,6 (используется 1н. H2SO4 или 1н. NaOH). Температура в смесителе не выше 50°С. При этой температуре добавляют мезофильные ферментные препараты, содержащие целлюлазу в количестве 1,8 ед., β-глюканазу 2,5 ед., ксиланазу 1,9 ед., целлобиазу 4 ед. на 1 г сырья. Далее проводят термостатирование замеса при температуре 45-55°С и выдержке 60 мин при активном перемешивании. Окончательное высвобождение редуцирующих сахаров должно составлять не менее 2,5 г/100 см3 при высвобождении глюкозы не менее 1,7 г/10 см. Далее массу охлаждают естественным способом до 30-32°С, вносят активированные дрожжи Sacch. cerevisiae расы Angel в количестве 1010-1012 дрожжевых клеток на 1 мл сусла и передают на брожение в чаны при температуре 28-30°С на 60-66 часов. Конечное содержание спирта в бражке достигает 1,5-1,8% (объемных) за счет высокой концентрации сбраживаемых сахаров в исходном сусле, а также снижения их потерь при кислотном гидролизе.

Пример 3. Берут лигноцеллюлозное сырье влажностью 10-12%. Измельчение на первой стадии производят до размеров частиц не более 20×20×5 мм. Вторая стадия - измельчение до размера частиц не более 50 мкм. Для получения замеса берут измельченное лигноцеллюлозное сырье, смешивают с 0,5%-ным раствором H2SO4 в соотношении 1:6,8÷:1:7,2 и механически перемешивают замес до однородной массы. Далее проводят поточную обработку ультразвуком 5-10 мин (мощность излучателя от 1,2 до 1,7 кВт, частота механического резонанса от 20 до 24 кГц, скорость циркуляции до 10 л/мин) компонентов помола для ускорения получения однородного замеса, уменьшения уровня контаминации замеса и кавитационного воздействия на частицы помола. В полученном замесе рН доводят до 4,5-4,6 (используется 1 н H2SO4 или 1 н NaOH). Температура в смесителе не выше 50°С. При этой температуре добавляют мезофильные ферментные препараты, содержащие целлюлазу в количестве 1,8 ед., β-глюканазу 2,5 ед., ксиланазу 1,9 ед., целлобиазу 4 ед. на 1 г сырья. Далее проводят термостатирование замеса при температуре 45-55°С и выдержке 60 мин при активном перемешивании. Окончательное высвобождение редуцирующих сахаров должно составлять не менее 2,5 г/100 см3 при высвобождении глюкозы не менее 1,7 г/10 см3. Далее массу охлаждают естественным способом до 30-32°С, вносят активированные дрожжи Sacch. cerevisiae расы Ethanol Red в количестве 1010-1012 дрожжевых клеток на 1 мл сусла и передают на брожение в чаны при температуре 28-30°С на 60-66 часов. Конечное содержание спирта в бражке достигает 1,8-1,95% (объемных) за счет высокой концентрации сбраживаемых сахаров в исходном сусле, а также снижения их потерь при кислотном гидролизе.

В табл. 1 приведена сравнительная характеристика процессов при классическом (прототипе) и предлагаемых способов. При этом из таблицы видно, что пример 3 является предпочтительным, так как по сравнению с известным решением предлагаемый способ позволяет снизить ресурсо- и материалоемкость технологии за счет отказа от обработки концентрированными минеральными кислотами, использования статичного соотношения между гидролизуемой древесиной и 0,5%-ным раствором H2SO4, а также энергетических затрат за счет более тонкого измельчения сырья, исключения стадии физико-химической делигнификации сырья, проведения ферментативного гидролиза при более низкой температуре. Кроме того, увеличивается выход спирта с единицы сырья за счет высокой концентрации сбраживаемых сахаров в исходном сусле, а также снижения их потерь при кислотном гидролизе при более полном использовании полисахаридов растительного сырья.

Способ получения спирта, предусматривающий измельчение лигноцеллюлозного сырья, получение замеса, внесение в него ферментов, осахаривание, сбраживание и выделение спирта из бражки брагоректификацией, отличающийся тем, что измельчение лигноцеллюлозного сырья с влажностью 10-12% проводят в две стадии, на первой - до размеров частиц не более 20×20×5 мм, на второй - до размера частиц не более 50 мкм, смешивают измельченное лигноцеллюлозное сырье с 0,5%-ным раствором НSO в соотношении 1:6,8÷1:7,2 с последующей поточной обработкой полученного замеса ультразвуком в течение 5-10 минут, добавляют мезофильные ферментные препараты, содержащие целлюлазу в количестве 1,8 ед., β-глюканазу 2,5 ед., ксиланазу 1,9 ед., целлобиазу 4 ед. на 1 г сырья, проводят термостатирование замеса при температуре 45-55°С в течение 60 мин при перемешивании и затем охлаждают до 30-32°С, вносят активированные дрожжи Sacch. cerevisiae в количестве 10-10 клеток на 1 мл сусла и проводят сбраживание при температуре 28-30°С в течение 60-66 часов.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 90 items.
27.01.2013
№216.012.1fff

Способ получения биологического связующего

Изобретение относится к биотехнологии. Способ предусматривает смешивание мелассы (патоки), являющейся отходом сахарного производства, с бардой, являющейся отходом спиртовой промышленности, и сывороткой, являющейся отходом молочной промышленности, в соотношении 2:2:1 с получением смеси....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473692
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.04.2013
№216.012.3982

Катализатор для получения молекулярного водорода

Изобретение относится к катализаторам получения молекулярного водорода. Описано применение органических стабильных электронно-избыточных радикалов в качестве катализатора для электрохимического получения молекулярного водорода. Технический результат - удешевление производства электрохимического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480283
Дата охранного документа: 27.04.2013
20.05.2013
№216.012.3ff7

Способ изготовления биокомпозиционного материала

Изобретение относится к производству строительных материалов, в частности к изготовлению прессованных древесных биокомпозиционных материалов. В способе изготавливают биокомпозиционный материал, содержащий биологическое связующее и древесные опилки. Проводят сушку, формирование ковра холодной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481945
Дата охранного документа: 20.05.2013
27.05.2013
№216.012.45ff

Электролюминесцентный источник света

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при создании электролюминесцентных источников света различных модификаций, например в устройствах отображения информации, осветительных устройствах. Технический результат заключается в повышении коэффициента полезного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483496
Дата охранного документа: 27.05.2013
20.07.2013
№216.012.56e3

Состав для отделки

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для приготовления строительных растворов, используемых при проведении внутренних и наружных штукатурных работ. Состав для отделки, включающий известь гашеную, наполнитель и воду, содержит в качестве наполнителя кварцевый...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487851
Дата охранного документа: 20.07.2013
27.07.2013
№216.012.599f

Биодобавка для бетонной смеси

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к добавкам для бетонных смесей, и может быть использовано при изготовлении конструкций, изделий и деталей как в промышленном строительстве, так и для возведения объектов жилищного назначения. Технический результат заключается в повышении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488564
Дата охранного документа: 27.07.2013
10.08.2013
№216.012.5e69

Формирователь импульсов тока управления тиристора

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах управления тиристорами в преобразователях различной мощности. Техническим результатом является повышение помехоустойчивости формирователя импульсов тока управления тиристора. Формирователь содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489790
Дата охранного документа: 10.08.2013
27.08.2013
№216.012.6402

Биоцидный портландцемент

Изобретение относится к составу биоцидного портландцемента и может быть использовано в строительных растворах и бетонах на его основе. Биоцидный портландцемент содержит портландцементный клинкер, двуводный гипс и минеральную добавку, в качестве которой содержит сернокислый натрий, известь...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491239
Дата охранного документа: 27.08.2013
27.08.2013
№216.012.6403

Биоцидный портландцемент

Изобретение относится к составу цемента и может быть использовано в строительных растворах и бетонах на его основе. Биоцидный портландцемент содержит портландцементный клинкер, двуводный гипс и минеральную добавку, в качестве которой содержит натрий фтористый и кварцевый песок фракции 160-320...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491240
Дата охранного документа: 27.08.2013
10.09.2013
№216.012.68b4

Способ контроля степени сшивки полиэтилена

Изобретение относится к технологии производства изделий, в которых в той или иной степени используется сшитый полиэтилен, который может быть использован при производстве электрических кабелей, труб для газоводоснабжения и др. Способ заключается в том, что исследуемый и эталонный образцы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492451
Дата охранного документа: 10.09.2013
Showing 1-10 of 99 items.
27.01.2013
№216.012.1fff

Способ получения биологического связующего

Изобретение относится к биотехнологии. Способ предусматривает смешивание мелассы (патоки), являющейся отходом сахарного производства, с бардой, являющейся отходом спиртовой промышленности, и сывороткой, являющейся отходом молочной промышленности, в соотношении 2:2:1 с получением смеси....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473692
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.04.2013
№216.012.3982

Катализатор для получения молекулярного водорода

Изобретение относится к катализаторам получения молекулярного водорода. Описано применение органических стабильных электронно-избыточных радикалов в качестве катализатора для электрохимического получения молекулярного водорода. Технический результат - удешевление производства электрохимического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480283
Дата охранного документа: 27.04.2013
20.05.2013
№216.012.3ff7

Способ изготовления биокомпозиционного материала

Изобретение относится к производству строительных материалов, в частности к изготовлению прессованных древесных биокомпозиционных материалов. В способе изготавливают биокомпозиционный материал, содержащий биологическое связующее и древесные опилки. Проводят сушку, формирование ковра холодной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481945
Дата охранного документа: 20.05.2013
27.05.2013
№216.012.45ff

Электролюминесцентный источник света

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при создании электролюминесцентных источников света различных модификаций, например в устройствах отображения информации, осветительных устройствах. Технический результат заключается в повышении коэффициента полезного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483496
Дата охранного документа: 27.05.2013
20.07.2013
№216.012.56e3

Состав для отделки

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для приготовления строительных растворов, используемых при проведении внутренних и наружных штукатурных работ. Состав для отделки, включающий известь гашеную, наполнитель и воду, содержит в качестве наполнителя кварцевый...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487851
Дата охранного документа: 20.07.2013
27.07.2013
№216.012.599f

Биодобавка для бетонной смеси

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к добавкам для бетонных смесей, и может быть использовано при изготовлении конструкций, изделий и деталей как в промышленном строительстве, так и для возведения объектов жилищного назначения. Технический результат заключается в повышении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488564
Дата охранного документа: 27.07.2013
10.08.2013
№216.012.5e69

Формирователь импульсов тока управления тиристора

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах управления тиристорами в преобразователях различной мощности. Техническим результатом является повышение помехоустойчивости формирователя импульсов тока управления тиристора. Формирователь содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489790
Дата охранного документа: 10.08.2013
27.08.2013
№216.012.6402

Биоцидный портландцемент

Изобретение относится к составу биоцидного портландцемента и может быть использовано в строительных растворах и бетонах на его основе. Биоцидный портландцемент содержит портландцементный клинкер, двуводный гипс и минеральную добавку, в качестве которой содержит сернокислый натрий, известь...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491239
Дата охранного документа: 27.08.2013
27.08.2013
№216.012.6403

Биоцидный портландцемент

Изобретение относится к составу цемента и может быть использовано в строительных растворах и бетонах на его основе. Биоцидный портландцемент содержит портландцементный клинкер, двуводный гипс и минеральную добавку, в качестве которой содержит натрий фтористый и кварцевый песок фракции 160-320...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491240
Дата охранного документа: 27.08.2013
10.09.2013
№216.012.68b4

Способ контроля степени сшивки полиэтилена

Изобретение относится к технологии производства изделий, в которых в той или иной степени используется сшитый полиэтилен, который может быть использован при производстве электрических кабелей, труб для газоводоснабжения и др. Способ заключается в том, что исследуемый и эталонный образцы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492451
Дата охранного документа: 10.09.2013
+ добавить свой РИД