Способ обработки грубых растительных кормов

Способ обработки грубых растительных кормов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ПАТЕНТУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (it) 651652 (61) Дополнительный к патенту— (22) Заявлено 16.02.76 {21) 2325359/30-15 (23) Приоритет — (32)— (51) М. Кл, А 23 К 1112

Государстеенный комитет

СССР по делам изооретений и открытий (33)— (31)—

Опубликовано 05 03 795юллетень ¹ 9

Дата опубликования описания 09.03.79 (53) УДК 636.085..6(088.8) (72) Автор изобретения

Инос тра нец

Джеймс В. Джелкс (США) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ГРУБЫХ

РАСТИТЕЛЬНЫХ КОРМОВ

Изобретение относится к производству кормов.

Известен способ обработки грубых растительных кормов, таких как древесное сырье и отходы древесины, включающий обработку их 0,5 — 5,0%-ной серной кислотой при температуре 110 — 135 под давлением 3—

7 атм до осахаривания целлюлозы (1).

Однако кормовая ценность получаемого корма невелика.

Известен также способ обработки грубых растительных кормов, предпочтительно древесных, включающий смешивание их с раствором серной кислоты и последующее тепловое воздействие на смесь температурой 110—

135 С при избыточном давлении в присутствии металлического катализатора (платины или окиси железа) для интенсификации процесса кислотного гидролиза древесины при разрушении лигнин-целлюлозных связей в корме (2) .

Однако проведение кислотного гидролиза древесного сырья в присутствии металлического катализатора не обеспечивает получения высокопитательного корма.

Целью изобретения является повышение питательности грубого корма.

Поставленная цель достигается тем, что при реализации споеоба, включающего кислотный гидролиз исходного сырья при избыточном давлении и повышенной температуре в присутствии металлического катализатора для разрушения лигнин-целлюлозных связей в сырье, кислотный гидролиз проводят вначале при температуре 105 — 110 С и избыточном давлении 1,4 — 2,1 кг/см в течение 12 — 20 мин, а затем при температуре

135 — 150 С и давлении 9 — 10,5 кг/см при одновременной обработке гидролизуемой массы насыщенным паром до осахаривания целлюлозы, после чего конечный продукт нейтрализуют до рН 5,5.

В качестве металлического катализатора используют железо или марганец, или их соли в количестве 0,4% от веса сухого корма.

Смешивание растительного корма с кислотой проводят в соотношении 40: 60 (вес.%).

Конечный продукт после нейтрализации высушивают.

В качестве исходного растительного сырья используют кочерыжки кукурузных початков, стебель кукурузы, солому злаковых культур (пшеницы, овса, риса), древесину и древесные отходы и т. п.

651652

Если растительный сырьевой материал является грубым, что, видимо, относится к большей части растительных материалов, необходимо уменьшить размеры частиц сырьевого материала до максимум 0,6 см:

Для этого материал сначала направляют в древорубку, корморезку или дробилку (тип дробилки зависит от вида органического материала). Затем в смесителе частицы органического материала перемешиваются с жид10 кой основой, состоящей из воды, металлического и кислотного катализаторов; В качестве металлических катализаторов используют железо или марганец или производные этих металлов. Оба катализатора вполне удовлетворительны с функциональной точки зрения, но железный катализатор предпочтителен вследствие своей экономичности. Кроме того, железо имеет питательную ценность и большая часть его соединений нетоксична.

Металлическими катализаторами могут служить железные или марганцевые опилки, 20 или смесь металлов в виде частиц, но металлический катализатор более предпочтителен по сравнению с другими соединениями, такими как, например, хлорид железа, сульфат железа, нитрат железа или любая нетокси- 2 ческая соль железа или марганца. Количество металлического катализатора, которое при этом используется, зависит от типа выбранного катализатора, но содержание его в количестве 0,4О/о от сухого веса растительных органических частиц вполне доста- 30 точно.

Кислотным катализатором может служить любая нетоксическая кислота (фосфорная, уксусная, угольная, соляная, серная, сернистая). Она должна находиться 2 — 3 ч при нормальном давлении и окружающей температуре в контакте с кормом, чтобы осуществить полное насыщение органических частиц.

Затем смесь поступает в окислительный аппарат, где подвергается окислению при повышенном давлении и температуре в присутствии кислорода в течение 12 в 0 мин.

Температура поддерживается в пределах от 105 до 1.10 С, давление составляет

10,5 кг/см, чтобы обеспечить приблизительно 1,4 — 2,1 кг/см избыточного парциального давления кислорода.

Необходимая температура органического материала на стадии окисления может быть достигнута различными способами. Можно, например, использовать пар, электронагреватели и теплообменники, расположенные внутри окислительного аппарата; можно окислительный аппарат подогревать внешними устройствами.

Окисление смеси достигается при поступлении в окислительный аппарат кислорода воздуха, газообразного кислорода нли перекиси водорода Н,0,. Количество кислорода, которое необходимо для реакции со смесью на стадии окисления, составляет приблизительно 3,75 — 5 вес. /0 от веса сухого растительного органического материала.

На стадии окисления разрушается, по йней мере часть лигнин-целлюлозных связей растительного органического матеиала, а также отделяется по крайней мере

P часть молекул целлюлозы. Разрушив лиги нинцеллюлозные связи, можно подвергнуть молекулы целлюлозы последующей обработке.

Металлический катализатор способствует разрушению «бета-химических связей» и глюкозных колец в цепи целлюлозы. Физический распад наблюдается визуально в смесителе. Раствор ослабляет химические связи между глюкозными группами целлюлозы.

Предполагают, что катализатор воздействует в первую очередь на места соединения г чпп. Добавляя кислород и металлический груп . атализатор, например ГеС1, с тем î6 чтобы получить Fe OC1, предполагают, что ион Fe" обрывает лигнин-целлюлозную связь. Реакция кислорода с целлюлозой в присутствии кислотного и металлического катализаторов является экзотермической. Кислород, поступающий в окислительный аппарат, заверша5 ет окисление.

Окисленная смесь подается из окислительного аппарата в гидролизный аппарат.

Гидролиз может быть осуществлен как периодический или непрерывный процесс в одном или нескольких аппаратах. Гидролиз проводится при повышенных давлении и температуре, при этом смесь насыщается паром. Предпочтительны давление 10,5 кг/см и температура реакции 135 — 150 С, продолжительность реакции 3 — 7 мин. Очевидно, при более низких температуре и давлении время реакции пропорционально увеличивается; оно будет также изменяться в зависимости от размеров и свойств ооганических частиц и концентрации катализатора

О и т. д. На стадии гидролиза, по крайней мере часть молекул целлюлозы превращаетt ся в сахариды и сахарные кислоты. Процесс превращения целлюлозных молекул на стадии гидролиза охватывает как молекулы целлюлозы, которые имелись в органическом веществе, предназначенном для обработки, так и дополнительные, которые высвободились при разрушении лигнин-целлюлозной связи на стадии окисления. Таким образом, гидролиз в совокупности с предварительной стадией окисления существенно увеличивает

50 осахаривание, которое достигается на стадии

|.ид ъо и за

Далее смесь из гидролизного аппарата поступает на неЙтрализацию кислотных катализаторов, которая осугцествляется раз55 личными веществамн, однако предпочтительно используется амм,ак. С некоторыми видами органического сырья, которые в естественном состоянии имеют высокое содержа651652

Формула изобретения

Составитель Л. Мурая

Редактор Т. Орловская Текред О. Луговая Корректор О. Билак

Заказ 826/54 Тираж 568 Подписное

LlHHHflH Государственного ко.литета СССР по делам изобретений и открь глй

113085, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ние органических. кислот, может понадобиться дополнительная нейтрализация, при которой используется известь, кальцинированная сода или каустическая сода вместо аммиака или в сочетании с ним.

В результате получают раствор с высоким содержанием жидкости, который может использоваться для кормления без дополнительной обработки. Однако из-за высокого содержания воды перевозка таких продуктов была бы дорогостоящей, а хранение с высоким содержанием воды привело бы к порче продукта. Если продукт предназначен для перевозки или хранения, необходимо его высушивание. Высушенный продукт упаковывается, например, в мешки или собирается в большие емкости, удобные для перевозки.

1. Способ обработки грубых растительных кормов, включающий кислотный гидролиз исходного сырья под избыточным давлением и повышенной температуре в присутствии металлического катализатора для разрушения лигнин-целлюлозных связей в сырье, отличающийся тем, что, с целью повышения питательности кормов, кислотный гидролиз сырья проводят вначале при температуре 105 — 110 С и избыточном давлении

1,4 — 2,1 кг/см2 в течение 12 — 20 мин, а затем при температуре 135 — 150 С и давлении 9 — 10,5 кг/см при одновременной обработке гидролизуемой массы насышенным паром до осахаривания целлюлозы, после чего конечный продукт нейтрализуют до рН 5,5.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве металлического катализатора используют железо или марганец, или их соли в количестве 0,4о/о от веса сухого корма.

3. Способ по и. 2, отличающийся тем, 15 что кислотный гидролиз исходного сырья проводят при соотношении сырья и кислоты, равном 40: 60 (вес.%).

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что конечный продукт после нейтрализации в ысу ш и в ают.

20 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Котовский Л. В. Древесина, как кормовой продукт. Л., 1934, с. 34 — 40.

2. Патент США № 1101061, кл. 127-37, 1914.