Способ получения гидролизата из растительного сырья

Способ получения гидролизата из растительного сырья

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ПОШЧЕНИЯ ГВДРОЛИЗА ТА ИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ, предусматривающий перколяционный гидролиз растительного сырья минеральными кислотами, отличающийся тем, что, с целью уменьшения расхода минеральных кислот, увеличения выхода целевого продукта и улучшения его качества, процесс гидролиза растительного сырья осуществляют биологически очищенной водой, предварительно подвергнутой электрохимической обработке в электролизере, при этом электрохимическую обработку биологически очищенной воды осуществляют в двухкамерном электролизере (Л с использованием в качестве диафрагм бельтинг полихлорвиниловой ткани, анионообменных и катионообменньк мембран в течение 20-120 мин и плотности тока 0,5-5,0 А/дм.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbfTHA (21) 3679328/28-13 (22) 27. 12.83 (46) 30.07.85. Бюл. № 28 (72) В.A.Åëêèí, Н.Г.Рубина, Л.П.Белов, Л.Ю.Ухарова, Н.А.Мельник, В.В.Безденежный и К.А.Дьяченко (71) Ленинградская ордена Ленина лесотехническая академия им. С.М.Кирова (53) 633.534(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 382597, кл. С 13 К 1/02, 1971.

2. Парнов В.И. Технология гидролизных производств. М.: Лесная промышленность, 1973, с. 68.

3. Герасимов Я.И. Курс физической химии. М.: Химия, 1973, т.2, с. 362, 583.

„„SU„„ 2 А (Sl)4 С 13 К 1/02// С 12 М 1/16 (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРОЛИЗА"

TA ИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ, предусматривающий перколяционный гидролиз растительного сырья минеральными кислотами, отличающийся тем, что, с целью уменьшения расхода минеральных кислот, увеличения выхода целевого продукта и улучшения

его качества, процесс гидролиза растительного сырья осуществляют биологически очищенной водой, предварительно подвергнутой электрохимической обработке в электролизере, при этом электрохимическую обработку биологически очищенной воды осуществляют в двухкамерном электролизере с использованием в качестве диафрагм бельтинг полихлорвиниловой ткани, анионообменных и катионообменных мембран в течение 20-120 мин и плотности тока 0,5-5,0 А/дм .

1169992 2

Изобретение относится к гидролизной и микробиологической промышленности, в частности к способу получения гидролизата из растительного сырья, и может быть использовано для производства дрожжей и спирта.

Известен способ получения гидролизата из растительного сырья путем гидролиза растительного сырья разбавленными минеральными кислотами под .1О давл е нием И, 23.

Недостатками указанного способа являются значительный расход кислоты и низкий выход продукта.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ получения гидролизата из растительного сырья, предусматривающий перколяционный гидролиз растительного сырья минеральными кислотамиГ53. 20

Недостатком указанного способа является большой расход концентрированной серной кислоты и относительно низкий выход сахаров, средний расход серной кислоты составляет около

300 кг íà I т дрожжей.

Целью изобретения является уменьшение расхода минеральных кислот, увеличение выхода целевого продукта и улучшение его качества. 30

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения гидролизата из растительного сырья, предусматривающему перколяционный гидролиз растительного сырья мине- 35 ральными кислотами, процесс гидролиза осуществляют биологически очищенной водой, предварительно подвергнутой электрохимической обработке в электролизере, при этом электро- 40 химическая обработка биологически очищенной воды осуществляется в двух-! камерном электролизере с использованием в качестве диафрагм бельтинг перхлоривиниловой ткани, анионооб- 45 менных,и катионообменных мембран в течение 20-120 мин и плотности тока 0,5-5,0 A/äì .

Способ осуществляют следующим образом. 50

Растительное сырье (древесное сырье или отходы сельскохозяйственного производства) подвергается процессу гидролиза. В качестве варочной кислоты используется биолр- 55 гически очищенные сточные воды (БОВ), прошедшие предварительную электрохимическую обработку в двухкамерном электролизере. Электролизер раздеЮ лен диафрагмой на два отделения.

При пропускании постоянного электрического тока через водные системы у катода происходит подщелачивание раствора, а у анода — подкисление.

В электролизере, разделенном диафрагмой, имеет место электроперенос ионов растворенных солей. От катода к аноду электрические заряды переносятся ионами ОН и другими, от анода к катоду ионами Н и другими катионами. Наличие определенного вида анионов и катионов зависит от состава растворенных солей, при- сутствующих в БОВ.

В результате электрохимической обработки биологически очищенной сточной воды рН БОВ в анодной камере 1,5-2,0.

Способ поясняется следующими примерами.

Пример 1 (прототип). Предварительно измельченное сырье загружается в автоклав. Одновременно с загрузкой сырья в аппарат подают вароч-! ную смесь — водный раствор 0,57

Н ВО . Модуль обработки 15. Герме — . тично закрытый автоклав помещается в предварительно нагретую глицериновую баню.. Гидролиз содержимого автоо клава осуществляется при 170 С и продолжительности обработки 2 ч.

После гидролиза автоклав охлаждают, а содержимое переносят на бюхнеровскую воронку, на которой происходит отделение твердого (непрогидролизованного) осадка от фильтрата. Осадок промывают дистиллированной водой до нейтральной реакции. В фильтрате определяют РВ, кислотность, сухой остаток, фурфурол и другие компоненты.

Выход PB в результате одностадийного гидролиза составляет 157.

Пример 2. Способ осуществляется аналогично контрольному опыту. В качестве варочной смеси используется биологически очищенная сточная вода (БОВ), предварительно прошедшая электрохимическую обработку в электролизере. Электрохимическая обработка БОВ осуществляется в электролизере, разделенном на две части диафрагмой. В качестве диафрагмы желательно использовать диафрагмы, избирательно пропускающие только катионы или анионы, т.е. анионо1169992. 4 обменные и катионообменные мембраны (МА-40 и MK-40) .

В качестве анода использовался титан, покрытый окисью рутения, катода — листовая нержавеющая сталь, диафрагма — бельтинг.

Процесс электрохимической обработки осуществляется при следующих условиях — плотность тока 5,0 А/дм, время обработки 20 мин. Гицролиз осуществляли следующим образом.

Предварительно измельченное сырье загружали в автоклав. Одновременно с загрузкой подавали варочную кислоту — БОВ, предварительно прошед- 15 шую электрохимическую обработку методом электродиализа и отобранную из анодной камеры. Гидромодуль обработки 15. Герметично закрытый автоклав помещали в предварительно на- 2р гретую глицериновую баню. Гидролиз осуществляли при 170 С и продолжио тельности обработки 120 мин. После гидролиза автоклав охлаждали, содержимое переносили на бюхнеровскую 25 воронку, на которой происходило отделение твердого (непрогидролизованного) осадка от фильтрата. Осадок промывали дистиллированной водой . до нейтральной реакции. В фильтрате определяют PB кислотность, фурфурол, оксиметилфурфурол. Выход РВ составляет 18,2Х.

Пример 3. Способ осуществляется аналогично примеру 2. Условия электрохимической обработки: плотность тока 5,0 А/дм, время обработки 30 мин. Выход PB составляет 19,37.

Пример 4. Способ осуществляется аналогично примеру 2. Условия 4О электрохимической обработки: плотность тока 0,5 А/дм, время 60 мин.

Выход PB 17,0Х.

Пример 5. Способ осуществляется аналогично примеру 2. Условия 45 электрохимической обработки: плотность тока 0,5 А/дм, время 120 мин.

Выход PB 19,3Х.

Данные, характеризующие предлагаемый способ и его отличия от прото- типа приведены в таблице. Сравнение качества гидролизатов по основным характеристикам, представленным в таблице, позволяет сделать вывод о том, что использование БОВ предварительно подвергнутой электрохимической обработКе, в качестве варочной смеси, дает воэможность получить гидролизаты с более высоким содержанием

РВ и меньшим количеством примесей, чем в прототипе. Кроме того, в отличие от прототипа, серная кислота не расходуется.

Из-за специфики технологии гидролизного производства состав БОВ, с точки зрения содержания солей, представляет собой сложную многокомпонентную смесь, в которой могут

-l g присутствовать такие катионы как Са, K, Na, Mp, Mn, Fe и др., а также анионы $0, Сl, NO, Н Р04 и д

В растворе они могут находиться в виде таких солей, как Са$04, Mp$0<, КС1, NaC1, Na 2$0, К $0, Са(Н РО )

Мд(Н PO ) (ИН4) SO и т g. При электролизе к аноду будут переноситься анионы Cl SO МО, и т.д.

На аноде будет выделяться кислород и образовываться кислота (HCl, Н $0, HNO, Н РО и т.д.) пропорционально количеству выделившегося кислорода.

Одновременно катионы переносятся в катодное пространство. На катоде выделяется водород и щелочь (КОН, NaOH, Са(ОН)„ и т.д.

Таким образом, в процессе электрохимической обработки (электродиализа) БОВ из анодной камеры мы отбираем водный раствор таких кислот как НСl, HÄSOÄ, и РО, НЮ

Наибольшей каталитической актив ностью обладает соляная кислота к=1, у серной кислоты =0,53, а у фосфорной .=0,062. Азотная кислота при низких температурах имеет каталитическую активность, близкую к активности соляной кислоты, а при высоких температурах — значительно меньшую к,=-0,26. Последнее связано с уменьшением концентрации кислоты в растворе за счет разложения ее до окислов азота. Таким образом, при электрохимической обработке БОВ следует учитывать только образование серной и соляной кислот.

1169992

Показатели

Состав по примерам т

Из ве стный 1

Условия гидролиза температура обработки, С о

170 170 170

120 120 120

170

170

120 120 время обработки, мин

0,5Х. Н О э/о БОВ э/о БОВ э/о БОВ э/о БОВ

Варочная смесь

1,2 2,0 1,7

1,75

1,9 рн

Условия электрообработки плотность тока, А/дм

5,0

5,0

0,5

0,5

30

120

60 время, мин

Характеристика гидролизата выход PB от а.с.д., X

15,0

19,3

18,3 19,3

17,0 цветность, " ХКШ

960 1100

1520

1120

3020

2,2

2,3

2,0

2,4

1,48 рН

0,17

0,08

0,12 минеральная кислотность, X 0,47 органическая кислотность, 7. 0,58

1,10

0,26

0,32

0,27

0,30

0,21

0,22

0,22

0,24

0,27

0 05

0,03

0,06

0 05

0,16

Составитель А.Синицын

Редактор M.Íåäîëóæåíêî Техред А.Бабинец Корректор Л.Бескид

Заказ 4674/23 Тираж 364 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 фурфурол, Е оксиметилфурфурол, 7

2 3