Способ подготовки растительного сырья к гидролизу

Способ подготовки растительного сырья к гидролизу

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

С оциалистических

Республик

«»745951

В П 7 у 1, -1 ЭЛЬ| (51)М. КЛГ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 230678 (21) 2633787/28-13 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

С 13 К 1/02

Государственный комнтет

СССР но делам нзобретеннй н открытий

Опубликовано 07.0780. Бюллетень № 25 (53) УДК 663.534 (088.8) Дата опубликования описания 070780

3.К. Климова, С.И. Беленький, Р.В. Катруш, В.В. Ларина и Л.П. Полякова (72} Авторы изобретения

Всесоюзный научно-исследовательский институт биосинтеза белковЫх веществ (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ РАСТИТЕЛЬНОГО

СЫРЬЯ К ГИДРОЛИЗУ

Изобретение относится к гидролизной промышленности, а именно к способу подготовки растительного сырья, такого,как хлопковая шелуха, кукурузная кочерыжка, рисовай и подсолнечная лузга, хвойная и лиственная древесина и др., к гид-" ролиэу для получения сахаров с последующей их переработкой на кристаллический ксилит, фурфурол, кормовые дрожжи и другие продукты.

Известные процессы гидролиза сырья по трем технологическим схе-мам — ксилит-дрожжи, фурфурол-дрожжи и дрож ки — отличаются длительностью, особенно при комплексной переработке по схемам ксилит -дрожжи,фурфурол- дрожжи.

Интенсификация процесса гидролиза — главная задача гидролизной промышленности. В основном интенсификация процессов гидролиза проводится за счет ускорения процесса гидролиза, главным образом путем повышения температуры с увеличением скорости выведения продуктов гидролиза из зоны реакции. Общая продол.жительность процессов при комплекс- ной переработке сырья на ксилит-дрожжи составляет 9-10 ч, при переработке на фурфурол-дрожжи — 8-9 ч. Длительность процессов гидролиза, в основном, обусловлена макромолекулярной структурой растительной клетки и трудной гидролизуемостью полисахаридов, а также скоростью выведения сахаров иэ капиллярной системы клеточных стенок различных видов сырья.

: Растительное сырье в зависимости от вида и технологической схемы переработки подвергают предваритель- / ной подготовке, включающей измельчение, сортировку, брйкетирование, очистку QT различных,lIocTopoHHHx прймесей.

Известен способ получения сахаров, включающий предварительную обработку растительного сырья 6-20%ным раствором серной кислоты при температуре не более 120 С (1). Однако этот способ предусматривает проводить такую обработку непосредственно перед загрузкой сырья в гидролиэаппарат, с целью выведения образовавшихся солей и раствоимых примесей последующей экстракцией водой.

745951

Известен способ подготовки растительного сырья к гидролизу, предусматривающий его предварительную обработку pg .

Предварительная обработка растительного сырья заключается в измельчении,сортировке, брикетировании и очист. ке сырья от. различных примесей. Под,готовленное механическими способами переработки, а также исходное или после хранения сырье поступает на химическую переработку методом гидролиза.

В известных способах подготовки сырья к гидРолизу гидролизуемость растительной ткани практически не изменяется (скорость гидролиза, 15 в основном, определяется природой

"Оы и я и условияйи "проведеййя процесса)..Одним иэ наиболее действенных кинетических факторов, определяющих скорость гидролиэа и выход 20 сахаров из сырья, является температура процесса. При этом, для каж- " дого вида сырья при различных технологических схемах переработки

- определяются оптимальные параметры. 5

Однако повышение температуры для ускорения процессов и, в частности, при гидролизе пентозанов сырья очень ограничено. Так при производстве ксилита температура пентозного гид-; ролиза должна быть 100-130 С, а при произвбдстве фурфурола 160-170 С. За пределами указанных максимальных температур начинаются процессы разложения продуктов гидролиза, Продолжительность,ч. облагораживания пентозного гидролиза

1,5-2,0 сгонки- фурфурола

Оборот гидролизаппарата, ч

Температура, C

6-7

6-7

10,7 облагораживания

100-120

70-100 пентозного гидролиза

120-130 100-120

Я выаение выхода сахаров их сырья.

Одйовременно при комплексной переработке сырья по технологическим схемам ксилит-дрожжи, фурфуролдрожжи, а также при переработке

$5,.его только на дрожжи повышается на,.

Как видно иэ таблицы скорость гидролиза пентозанов увеличивается на 20-40%, при этом одйовремейно обеспечивается проведение процессов при более низких температурах, ;сокращение времени гидролиэа, по-! гто приводит к ухУдшению качества растворов сахаров и снижению выхода конечных продуктов — ксилита, фурфурола и дрожжей.

Необходимо отметить, что при длительном хранении влажного растительного сырья наблюдается значительная деструкция клеточной стенки и полисахаридов, что приводит к резкому нарушению технологических процессов гидролиза, к снижению выхода сахаров из перерабатываемого сырья.

Цель изобретения — повышение реакционной способности сырья, предотвращение деструкции его при-хранении, и тем самым ускорение процесса гидролиза.

Поставленная цель достигается тем; "что предварительную обработку исходного сырья осуществляют путем обработки его 1-30% раствором серной кислоты при гидромодуле 0,1-2 и температуре от -20 до +35 С, Обработанное таким образом сырье может храниться до 100-120 дней без заметной деструкции.

Подготовленное сырье поступает на переработку методом гидролиза по различным технологическим схемам, В таблице йредставлены основные параметры процессов гидролиза при переработке предварительио обработанного предлагаемым способом растительного сырья, например хлопковой шелухи, по технологическим схемам: ксилит-дрожжи, фурфуролдрожжи.

745951

/

Заказ 4078/10

Тираж 399 Подписное

ЦНИИПИ

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

20-40Ъ выработка продуктов из гидролизных сахаров: ксили а, фурфурола, дрожжей. Кроме того, достигается снижение расхода пара, электроэнергии, а также повышение производительности основного оборудования эа счет уменьшения времени процессов. При хранении сырья, смоченного раствором кислоты, исключается возможность деструкции, так как процессы гниения не происходят. Сырье сохраняет структуру, химический состав и технологические свойства.

По предварительным расчетам эффект от внедрения предлагаемого способа подготовки сырья на действующих заводах ориентировочно составит около 5 млн руб.

Пример 1. 100 г хлопковой. шелухи смачивают разбрызгиванием 4 ного раствора серной кислоты при гидромодуле 0,5 и 20-250С. Смоченное сырье выдерживают 20 дней при 2025 С. После этого сырье обрабатывают водой при 70-100 С. Далее проводят подачу кислоты на пентозный гидролиз и выдачу пентозного гидролизата. Температура гидролиза 100120 С. Продолжительность 2 ч. При этом выход пентозных РВ составляет

22-24% от массы сырья (увеличивается на 15-20Ъ). Доброкачественность пентозного гидролизата повышается с 64 до 72%. Продолжительность процессов облагораживания пентозного гидролиза уменьшается с 7 до 4 ч или на 40%.

Пример 2. Хлопковую шелуху смачивают распылением 0,2 модуля

12%-oro раствора серной кислоты при

20 С и выдерживают при этой же температуре в течение 10 сут. Обработанное вышеописанным способом сырье помещают в реактор, прогревают в течение 20 мин паром до 160 С и в течение 1,5 ч производят сгонку фурфурола с постепенным повышением температуры до 170 С в последние 30 мин сгонки. При отборе 2 модулей конденсата выход фурфурола составляет

9,2% от массы абсолютно сухого сырья, что на 10% выше достигнутого в про- мышленности. Целлолигнин гидролизуют перколяционно в течение 90 мин при

185 С 5-ю модулями 0,7%-ного раствора серной кислоты. Лигнин промывают 1,5 модулями воды при 100 С. Выход сахао ров при гидролизе целлолигнина сос- тавляет 20Ъ от массы абсолютно сухого сырья, что на 12% выше достигнутого в промышленности. Продолжительность процессов получения фурфурола в гексозных сахаров сокращается на ЗОЪ. р и м е р 3. Кукурузную кочерыжку смачивают распылением 1 5 мо дуля 1,0В-ого раствора серной кис лоты и далее выдерживают в естественных условиях 20 дней, после чего сырье обрабатывают по условиям примера I .

При этом выход пентозных и гексоэных PB составляет 60% (повышается на 15%). Продолжительность процесса облагораживания и пентозного гидролиза уменьшается с 8 до 5 ч или на 37%.

Пример 4. Кукурузную кочерыжку смачивают раствором 10%-ой серной кислоты при гидромодуле

0,5 и 20 С, далее выдерживают при

-4 С в течение 10 сут, после чего сырье обрабатывают водой при 70100 С. Далее проводят подачу кислоты на пентозный гидролиз и выдачу пентозного гидролизата. Температура гидролиза 100-120 С, гидромодуль 2, продолжительность 2 ч. При этом выход пентозных РВ составляет 33-37% от массы сырья (увеличивается на

10-15%). Общий выход пентозных и гексозных сахаров составляет 62% (увеличивается на 203). Продолжительность пентозного и гексозного гицролиза 5,5 ч (уменьшается на 35%) .

Пример 5. Кукурузную кочерыжку смачивают распылением

0,3 модулями 10%-ой серной кислоты при 30 С и далее выдерживают двое суток при -20 С. После чего сырье

35 обрабатывают по условиям примера 1.

При этом выход пентозных и гексозных PB составляет 60Ъ (повышается на 16%). Доброкачественность пентоэного гидролизата повышается с

4Q 72% до 80%. Продолжительность пентозного гидролиэа уменьшается на 154.

Формула изобретения

Способ подготовки растительного сырья к гидролизу, предусматривакщий его предварительную обработку, отличающийся тем, что, с целью предотвращения деструкции сырья в процессе его хранения, повышения реакционной способности сырья и тем самым ускорения процесса гидролиза, предварительную обработку исходного сырья осуществляют путем обработки его 1-30% раствором серной кислоты при гидромодуле 0,1-2 и температуре от -20 до +35 C.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 531845, кл. С 13 К 1/02, 1975.

2. Технология гидролиэных про60 изводств. "Лесная промышленность", И., 1973, с. 65-68 (прототип).