Разжижение и Осахаривание крахмала

Разжижение и осахаривание крахмала

Рыночные позиции производителей ферментных препаратов

Ферменты Ново Нордиск для спиртовой промышленности

Фермент Ультрафло L

Получение микробных ферментных препаратов для спиртовой промышленности

Производство ферментного препарата Амилосубтилин для осахаривания крахмала на послеспиртовой барде

Выращивание культур микроорганизмов - продуцентов ферментов Глюкавоморин - глубинным способом на послеспиртовой барде

Оптимизация перемешивания культуральной жидкости при глубинном культивировании микроорганизмов

Расчет продуктов при выработке спирта из крахмалистого сырья с заменой солода ферментами глубинных культур

Анаэробная очистка барды на биологических очистных сооружениях с последующей аэробной доочисткой

Производство кормового концентрата витамина В12 и метана метановым брожением послеспиртовой барды

Получение сбалансированного белково-углеводного кормопродукта (БУК).

Центрифуга для обезвоживания послеспиртовой барды

Дистилляция спирта из бражки

Общие сведения о брагоперегонных и дистиляционных аппаратах

Расчет дефлегматоров и холодильников брагоперегонных аппаратов

Замена кожухотрубного дефлегматора на пластинчатый

Бражная колонна под вакуумом

Руководство по проектированию и диагностированию теплообменников для конденсации

Сложная перегонка бражки в спирт

Материальный баланс бражной колонны

 

 

Ново Нордиск

Ферменты Ново Нордикс для спиртовой промышленности.

 

 

Для производства спирта из крахмалосодержащего сырья необходимы ферменты - главным образом амилазы, способные превращать крахмал в сахара, которые затем подвергаются сбраживанию при помощи дрожжей.

Ферменты являются натуральными белковыми веществами, которые катализируют специфические биохимические реакции. Они находятся во всех организмах: растительных и животных, а также микроорганизмах (плесени, дрожжи, бактерии). Издавна источником ферментов для производства спирта был солод из зерновых злаков, прежде всего - ячменя, овса и проса (или натуральные культуры грибков на Дальнем Востоке).

Однако с конца 60-тых годов наблюдается резкое изменение ситуации - постепенно промышленные ферментные препараты замещают солод на многих спиртовых заводах. Теперь значительное большинство спиртовых заводов во всем мире используют промышленные ферменты. Датская компания Ново Нордиск является ведущим в мире производителем ферментов для многих отраслей промышленности. Существует много преимуществ концентрированных ферментов перед солодом в производстве спирта.

Например, вместо 100 кг солода используется около 1 литра ферментных препаратов. Поэтому они удобны в работе и хранении.

Ферментные препараты практически стерильные и не вносят в сусло никаких инфекций, их действие более эффективное - осахаривание крахмала более полное и выход спирта выше. Более того, ферменты поставляются с одинаковой стандартизованной активностью и процессы осахаривания и сбраживания становятся более предсказуемым.

В некоторых случаях промышленные ферменты Novo дешевле, чем солод (считая на крахмал или спирт),но безусловно дороже собственных ферментов Амилосубтилин и Глюкавоморин, выращенных на отходах - послеспиртовой барде.

Ввиду этих преимуществ не удивительно, что эти ферменты заменяют солод на большинстве спиртовых заводов, производящих спирт из крахмалосодержащего сырья.

Огромную радость заводских технологов вызывает и то, что диллеры компании Ново материально благодарят своих покупателей. Обычная благодарность начинается от 1-2 %. Увеличить эту благодарность возможно применением комплеса ферментов, т.е. увеличением номенклатуры применяемых ферментных препаратов. Как это сказывается на себестоимости производства спирта рассмотрим чуть ниже.

 

Характеристика ферментов Ново Нордиск, применяемых в производстве спирта.

Термамил (Termamyl™) 120 L.

Карта продукта В 552

Исключительно термостабильная бактериальная α-амилаза - жидкий препарат, полученный при культивировании штамма Bacillus licheniformis. Термамил используется в качестве средства разжижающего клейстеризированный крахмал при относительно высоких температурах. Расщепляет α-1,4 глюкозные связи в амилозе и амилопектине, образуя декстрины и олигосахариды, понижая вязкость. Оптимальные условия действия: температура среды 80-95°С, рН 6-6,5. Термамил сохраняет свою активность кратковременно и при температуре чуть выше 100°С, фермент в особенности пригоден для предварительного разжижения. Рекомендуемая доза: 150-400 мл на 1 тонну условного крахмала в зависимости от вида сырья (более для картофеля) и от условий процесса.

 

БАН (BAN) 240 L.

Карта продукта В 053

Бактериальная α-амилаза, получаемая из отобранного штамма Bacillus amyloliquefaciens. Ферментный препарат действует наподобие Термамила, но его оптимальные условия действия немного отличаются - температура 65-75°С, рН 6-7. Рекомендуемые дозы ферментного препарата 200-500 мл на 1 тонну крахмала. БАН часто применяют вместе с осахаривающими ферментами после вакуум-охлаждения при температуре 55-60°С.

 

Фунгамил (Fungamyl™) 800 L.

Карта продукта В 044

Мальтогенная α-амилаза, полученная из культуры плесени Aspergillus oryzae. Расщепляет α-1,4 глюкозные связи, образуя декстрины, олигосахариды и мальтозу. Используется как разжижающее и одновременно осахаривающее средство. Оптимум действия: температура 50-60°С, рН 5-6. Рекомендуемые дозы 100-150 мл на 1 тонну крахмала. Фунгамил используется часто и в качестве quot;вспомогательного" фермента на стадии осахаривания и брожения, он активен в относительно низких температурах и низких значениях рН, улучшает осахаривание и ускоряет брожение.

 

АМГ (AMG) 300 L.

Карта продукта В 020

Амилоглюкозидаза (глюкоамилаза), полученная из отобранного штамма плесени Aspergillus niger. Фермент способен расщеплять как α-1,4 так и α-1,6 глюкозные связи в крахмале, декстринах и олигосахаридах; обеспечивает практически полное осахаривание крахмала до глюкозы, если раньше произошла правильная, полная декстринизация (разжижение). Оптимум действия: 55-60°С, рН 4,5-5,5. Фермент удовлетворительно активен даже при рН 3 и при относительно низких температурах, активно действует в течение всего периода брожения. Рекомендуемая доза ферментного препарата 0,8-1,2 литр на 1 тонну крахмала.

 

 

САН Супер (SAN Super) 240 L.

Карта продукта В 416

Комплексный ферментный препарат разработан специально для спиртовой промышленности. Кроме выше описанной активности глюкоамилазы содержит грибковую α-амилазу и бактериальную нейтральную протеиназу. Взаимодействие этих ферментов обеспечивает самые лучшие результаты осахаривания и брожения. Оптимум действия: 50-55°С, рН 5-6. Доза 0,8-1,2 л на 1 тонну крахмала.

 

 

Нейтраза (Neutrase™) 0.5 L.

Карта продукта В 213

Вспомогательный фермент - расщепляет белки до пептидов. Препарат, полученный при культивировании штамма Bacillus subtillis. Нейтраза улучшает условия брожения (питания дрожжей) и предотвращает образование белковых осадков на поверхностях охлаждения (нагревания). Оптимум действия: 45-55°С, рН 6. Рекомендуемая доза ферментного препарата 100-300 мл на 1 тонну крахмала.

 

 

 

Вискозим (Viscozym™)L, Ультрафло (Ultraflo™)L, Целлюкласт (Celluclast™)L.

Вспомогательные ферменты. Расщепляют некрахмалистые полисахариды (целлюлоза и другие -глюканы, пентозаны, гемицеллюлозы). Снижают вязкость сусла, немного повышают выход спирта. Оптимальные условия действия: 50-60°С, рН 4-6. Дозы 100-200 мл на 1 тонну крахмала.

 

 

Примерные технологические схемы для разваривания, разжижения и осахаривания крахмалсодержащего сырья.

 

Периодическое разваривание крахмала под давлением

 

 

 

 

Непрерывное разваривание крахмала без давления

 

Непрерывная водно тепловая обработка крахмалистого сырья без давления

Непрерывное разваривание крахмала под давлением

Объяснения, замечания и рекомендации

Представленные упрощенные технологические схемы - это некоторые примеры возможностей использования ферментов Ново Нордиск на любых установках производства спирта из крахмалистого сырья, с применением как систем водно-тепловой обработки под давлением так и систем без давления при температурах ниже 100 С. Особенно надо обратить внимание на обработку сырья при относительно низких температурах 60-95 С, используя, например, установки ГФО (гидроферментативная тепловая обработка). Применение этой технологии несложно, а ее преимущества очевидны - экономия энергии и капиталовложений при упрощении оборудования, а также увеличение выхода спирта. Существующее оборудование для разваривания под давлением можно довольно легко адаптировать до обработки без давления.

Технолог с опытом, зная характеристики ферментов, сумеет разработать разные варианты процесса.

Приведенные объяснения, замечания и рекомендации могут быть полезны в практике производства спирта

 

1. Влияние некоторых факторов на эффективность действия ферментов.

Устойчивость разжижающих ферментов α-амилазы, а тем самым и их рабочие свойства зависят от:

• рН

• температуры

• концентрации ионов кальция

По мере приближения к оптимальным условиям уменьшается необходимая дозировка фермента. Для Термамила и БАМа рекомендуется постоянно следить за тем, чтобы значение рН было в пределах 5,6 - 6,5. Это достигается добавлением извести. При этом также увеличится содержание ионов кальция, что стабилизирует амилазы. Концентрация ионов кальция должна быть не менее 50 мг/литр для Термамила и Фунгамила (100 мг/литр для БАМа). Жесткость воды 1 мг-экв./литр соответствует 20 мг/литр кальция, таким образом, если при переработке зерна используют воду с жесткостью ниже 2.5 (5,0) мг-экв./литр, рекомендуется добавление кальция. Картофельные замесы обычно требуют добавки Са(ОН)2 или СаСl2, Оптимальные температуры действия α-амилаз зависят от рН и содержания кальция, чем выше рН и концентрация ионов Са++, тем выше должна быть температура разжижения. Фунгамил и осахаривающие ферменты (АМГ, САН Супер) действуют лучше при более низких значениях рН, поэтому, если рН разжиженного замеса (затора) выше 6, то его подкисляют до рН 5,5 серной кислотой.

 

2. Контроль осахаривания сусла (затора).

Цвет раствора йода с фильтратом сладкого затора, осахаренного солодом, должен быть желтый. Но это необязательно, при применении микробиологических ферментов окраска сусла после осахаривания и перед сбраживанием может быть коричневая или даже фиолетовая, потому что в этом случае главный процесс осахаривания происходит в бродильным чане одновременно с брожением. Конечно, окраска с йодом должна изчезнуть во время брожения.

 

3. Ускорение процесса брожения.

Обычно рекомендуется трехсуточное брожение, однако возможно сократить процесс на 10-20 часов путем добавления Фунгамила 800 L (50-100 мл/тонну крахмала) вместе с САН Супер (АМГ) после охлаждения сусла до 55 С. При этом следует увеличить дозировку дрожжей и повысить температуру начала брожения.

 

4. Приготовление производственных дрожжей.

После пастеризации и охлаждения дрожжевого сусла до 60 С. рекомендуется дополнительно внести 100 мл САН Супер или 100 мл АМГ или 20 мл Фунгамила на 1000 л сусла, выдержать сусло 1 час при 60-55 С, затем подкислить до рН 3.8-3.2, охладить до 30 С и внести засевные дрожжи (около 10% объема). После охлаждения до температуры "складки", сбраживать сусло 24 часа.

 

5. Гидролиз некрахмалистых полисахаридов.

Некрахмалистые полисахариды (целлюлоза и другие - глюканы, пентозаны) повышают вязкость заторов, особенно ржаных, это затрудняет перемешивание, теплообмен и перекачку. Применение ферментов: Вискозима. Целлюкласта или Ультрафло (100-200 мл/тонну крахмала) снижает вязкость и немножко повышает выход спирта. Зато цены удивят.

 

6. Общие принципы применения и хранения ферментных препаратов.

Все предлагаемые препараты - это жидкости плотностью около 1.2 г/мл. При периодической дозировке, перед введением в замес (затор, сусло) следует их разбавлять чистой холодной водой в пропорции около 1:10. При непрерывной дозировке разбавление должно быть меньше. Если это возможно, то можно применять препараты без разбавления. Необходимо, конечно, обеспечить тщательное разведение фермента во всем объеме (перемешивание, циркуляция). Препараты безопасны в применении, однако следует избегать их непосредственного соприкосновения с кожей и глазами. Случайные загрязения смыть чистой водой. Следует избегать разлития и разбрызгивания препаратов. Вдыхаемая пыль из высохшего продукта или аэрозолей может, как и все белковые вещества, вызывать аллергию у особенно чувствительных людей (отпуск по болезни или проф. заболевание). Ферменты следует хранить при низких температурах. При 25 С они сохраняют гарантированную активность, по крайней мере в течение 3 месяцев, а при 5 - в течение года. По истечении этих сроков активность ферментов может постепенно незначительно уменьшаться, но препараты пригодны для использования в немного повышенных дозах. По возможности следует избегать замерзания препаратов. В случае их замерзания перенести препараты в помещение с температурой выше О С, но не выше +25 С, для медленного разморожения. Затем препараты тщательно размешать. Оптимальные условия хранения ферментов 0 +5 С. Следует избегать больших колебаний температуры.

 

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 

    Собственный участок производства ферментов из послеспиртовой барды навсегда избавит вас от покупных ферментных препаратов и позволит экономить несколько десятков миллионов рублей в год.

     Собственный Ферментный Цех занимает небольшой объем, использует в качестве сырья для приготовления ферментов послеспиртовую барду. Таким образом, благодаря бесплатному сырью и небольшим энергетическим затратам себестоимость производства ваших ферментов стремится к нулю и себестоимость производства спирта значительно снизится.

    Если вы хотите узнать новую себестоимость спирта, то просто удалите стоимость импортных ферментных препаратов из ваших расчетов, а это около 5%.

 

Наименование ресурса

 

 1000 литров спирта

 

10 литров (1 Дал) спирта Себестоимость 1 Дал

Крахмал в сырье           

1520 кг

15,20 кг  

Кукурузы (средняя крахмалистость 71, 5%)

2125   кг

21,25 кг  

Процессная питьевая вода           

1,5 м3

0,015 м3  

Мощность

210 kWh

2,1 кВт/час  

Пар  (10 barg)

3 500 кг

35     кг  

Охлажденная вода

зависит от локальных условий

   

Каустик 

4    кг

0,04   кг  

Сернистая кислота        

1,5 кг

0,015 кг  

Хлористый кальций      

1    кг

0,01   кг  

Альфа-амилаза              

0,7 л 

0,007  л    ~ 1кг =10 или 20 € (360 или 720 руб) 2,52 руб или 5,04 руб

Амилоглюкозидаза

1,3 л

0,013  л    ~ 1кг =10 или 20 € (360 или 720 руб) 4,68 руб или 9,36 руб

Итого (Альфа-амилаза + Амилоглюкозидаза) : от 7,2 руб./Дал до 14,4 руб./Дал

Итак,

1000 Дал /сутки * 7,2 руб / Дал = 7 200 руб./сутки      7200 руб / сут.  *  280 сут. =  2 016 000 рублей в год для завода мощностью 1000 дал/сут

3000 Дал / сутки * 7,2 руб / Дал = 21 600 руб./сутки   21600 руб./ сут.  *  280 сут. = 6 048 000 рублей в год для завода мощностью 3000 дал/сут

6000 Дал / сутки * 7,2 руб / Дал = 43 200 руб./сутки 43200 руб./ сут.  *  280 сут. = 12 096 000 рублей в год для завода мощностью 6000 дал/сут

 

Это значит, что в 10 или 20 рабочих дней в году (из 280), а может быть и целый месяц, ваш завод работает на продавца ферментов.

 

 

Литература. Яровенко В.Л., Калунянц К.А., Глотер Л.И. ; Москва - Пищевая промышленность. Производство ферментных препаратов из грибов и бактерий

Ссылка. ООО Агрофермент. Тамбовская область

ФEРМЕНТЫ из Китая    http://www.cnenzyme.cc/

 

 

 

 

 
Hosted by uCoz