Способ подготовки водных предгидролизатовдля биохимической переработки

Патент 834129

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

(72) Авторы изобретения

А..Т, Порубова, С.А. Сапотницкий и Ю.И.

/ . -" . . ", ; - " : ; ., /: ° ф

1 Ленинградская ордена Ленина лесотехничей ая академия- . имени С.И. Кирова

I (7I) Заявитель (54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ВОДНЫХ ПРЕДГИДРОЛИЗАТОВ

ДЛЯ БИОХИМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ

Изобретение относится к гидролиз- ной промышленности, а именно к способу подготовки водных предгидролизатов для биохимической переработки с последующим, например, выращиванием на них кормовых дрожжей.

Известны. различные способы подготовки гидролизатов для биохимической переработки и защиты от караме - лизации. Так, в частности, исполь.ЕО зуют сорбирующие добавки асбеста, опилок, гидролизного лигнина в количестве 0,5-I,OX от веса гидролизата fl), сульфитно-спиртовую барду или последрожжевую бражку в количестве 0,03-0,07Х f2 ).

Известен также способ инверсии дре". весных гидролизатов, согласно которо му для предупреждения карамелизации в процессе инверсии добавляют последрожжевую бражку в количестве 2-ЗЖ от объема гидролизата t3 1.

Основным недостатком указанных способов является то, что они требуют.2 введения различных веществ, которые могут тормозить рост дрожжей, а также вызывают дополнительные зкономические затраты.

Известен способ подготовки водных

;предгидролизатов для биохимической переработки, предусматривающий перед инверсией для предупреждения караме-. лизации обработку предгидролизата

10-20Х-ным МОЙ в течение 1-16 ч дд рН 5,0-6,0 (4).

Этот способ также требует введения в обрабатываемые предгидролизаты хивыческих реагентов.

Наиболее бпизким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ подготовки предгидрализатов к биохимической переработке, заключающийся в инверсии разбавленной кислотой, введении реагента для очистки от коллоидных частиц, нейтрализации аммиаком, отделении выпавшего осадка (5).

3 8341

Однако этот способ не обеспечивает полной очистки от коллоидных веществ ,что отрицательно сказывается на качестве получаемых дрожжей и затрудняет процесс инверсии, практически исключая ее проведение под давлением.

Цель изобретения вЂ” глубокая очистка предгидролизатов, получаемых при предгидролизе лиственной, хвойной древесины и других растительных ма10 териалов, от коллоидных частиц, что обеспечит устранение карамелизации и повышение качественных показателей дрожжей, так как исключается сорбция коллоидов на дрожжевых клетках

Поставленная цель достигается тем, что перед инверсией предгидролизат охлаждают до температуры от 0 до о вЂ” 10 С в течение 1-6 ч.

Пример 1. Образцы предгидроли20 затов в количестве 100 мл подвергают очистке от коллоидных частиц путем охлаждения до 0 С. Как только достигается заданная температура, образцы размораживают, отделяют фильтрованием

25 осадок, промывают его горячей водой о

Э сушат при 9Р С и определяют массу осадка.

Пример 2, Образцы предгидролизатов в количестве 100 мл очищают

30 от коллоидных. веществ путем замораживания растворов до -5 С. Достигнув

0 заданной температуры, образцы предгидролизатов размораживают, фильтруют

1 выпавшие в осадок коллоидные частицы» промывают горячей водой, сушат при о

80 С и определяют их вес.

Пример 3, Образцы предгидролизатов в количестве 100 мл замораЮ живают до -10 С и сразу же по дости40 жении этой температуры размораживают.

Осадок выпавших коллоидов отделяют фильтрованием, промывают, сушат и взвешивают.

Пример 4. Образцы предгидролизатов в количестве 100 мл охлаждао ют до О С и выдерживают при этой температуре 1 ч. Затем образцы размораживают, отделяют фильтрованием выпавшие в осадок коллоидные вещества, промывают их горячей водой, сушат при о

80 С и взвешивают. Далее подвергают полученные предгидролизаты биохимической переработке.

29 4

Пример 5. Предгидролизаты в о количестве 100 мл замораживают до -5 С и выдерживают при этой температуре

1 ч. За-.ем размораживают, фильтруют

1осадок, промывают его, сушат при 80"С и взвешивают.

Пример 6. Образцы предгидролизатов в количестве 100 мл охлаждают до -IO С и выдерживают l ч при этой

P температуре для очистки от коллоидов.

По истечении этого времени образцы размораживают, фильтруют осадок, промывают его горячей водой, сушат и взвешивают.

Пример 7. 100 мл предгидролизатов очишают от коллоидных веществ по способу, описанному в примере 4, но увеличивают продолжительность охлаждения до 3 ч, После размораживания растворов предгидролизатов из них фильтрованием выделяют осадок коллоидных веществ, промывают его горячей водой, сушат при 80 С и взвешивают.

Пример 8 ° По режиму, описанному в примере 5, предгидролизаты очищают от коллоидных веществ. Продолжительность замораживания увеличена до 3 ч. По окончании обработки образцы размораживают, фильтруют, осадок промывают горячей водой сушат его

t при 80 С и взвешивают.

Пример 9. Образцы предгидролизатов в количестве 100 мл замораживают до -1О С и вьдерживают при о этой температуре 3 ч. Обработанные таким способом растворы предгидролизатов размораживают, отделяют выпавшие в осадок коллоиды, промывают горячей водой, сушат при 80 С и взвешивают.

Пример 10. Образцы предгидролизатов в количестве 100 мл очищают от коллоидов охлаждением до о

0 С и вьдерживают при этой температуре 6 ч. Затем образцы размораживают и отфильтровывают выпавший осадок коллоидов. Затем осадок промывают горячей водой, сушат при 80 С и взвешивают °

Пример 11. Образцы предгидролизатов в количестве 100 мл заморао живают до -5 С для очистки от коллоидов. Вьдерживают при этой температуре 6 ч. Коллоидные частицы, выпавшие в осадок после размораживания, отфильтровывают, промывают горячей водой, сушат при 80 С и взвешивают, Пример 12. Образцы предгидролизатов в количестве 100 мл охлаждают до -10 С и выдерживают при этой о, температуре 6 ч. Размороженные растворы фильтруют и выделяют осадок кол29 6 ные неочищенные предгидролизаты и очищенные инвертируют 0,5Х-ной серной кислотой при 130 С под давлением в течение 3 ч. После инверсии во всех образцах определяют содержание истинных сахаров методом бумажной хроматографии(см. табл. 3).

Пример 18. Образцы предгидролиэатов, полученные при водном предгидролизе сосновой древесины, очищают от коллоидных частиц замораживанием о до -5 С в течение 3 ч. Затем берут

10 мл очищенного предгидролизата, а также 10 мл неочищенного предгидролиэата и экстрагируют их 5 раз зтилацетатом. Этилацетатные вытяжки объе-. диняют и подсушивают Mg504 в течение

30 мин.

Этилацетат из образцов отгоняют на водяной бане. После отгонки в образцы вводят 0,5 мл 0,4Х-ной капроно- вой кислоты (внутренний стандарт), пробы в количестве 3-5 мкл вводят в испаритель хроматографа для определения продуктов деструкции моносахаров (уксусиой кислоты, фурфурола, левулиновой кислоты, оксиметилфурфу" рола).

П р,и м е р 19. Образцы предгидролизатов, зоаученные при водном предгидролизе березовой древесины, очн" щают от коллоидов путем их замораживания до -5 С в течение 3 ч. Затем о подготовляют как описано в примере 18, и определяют продукты деструкции сахаров методом ГМЙ. Параллельно исследуют неочищенные исходные предгидролизаты.

Полученные данные представлены в табл..4.

П р и и е р 20. Образцы предгидролизатов, полученных в процессе предгидролиза сосновой древесины, очищают от коллоидных частиц по способу, описанному в примере 8, а также неочи" щенные исходные растворы предгидроли" затов инвертируют 0,5Х«ной серной кислотой.при )30 С в течение 3 ч под давлением. Затем обычным способом их подготавливают к выращиванию дрожжей (обогащают питательными солями, нейтрализуют раствором аммиака до рН

4,2-4,6, разбавляют водой до концентрации PB 1,5Х. На подготовленных та- ким образом субстратах выращивают дро жи Кандида Скоттии раса Тулун-6. Выращивание проводят на установке периодического действия.

5 8341 лоидных частиц, промывают горячей водой, сушат и взвешивают.

П р и и е р 13. Образцы предгйдролиэатов в количестве 100 мл очищают от коллоидных частиц замораживанием, до- - 5 C в течение 3 ч. Затем размо9раживают, отделяют выпавшие в осадок коллоидные вещества. Очищенные таким образом предгидролизаты подвергают инверсии. Инверсию проводят под дав- 10 лением 0,5 -ной серной кислотой в течение 3 ч. Параллельно с очищенными предгидролнзатами инвертируют исходные неочищенные предгидролизаты.

По окончании инверсии растворы предгидролиэатов фильтруют н отделяют горячей водой, сушат при 80 С и взвешивают.

Полученные данные представлены в табл. 1-4.

Пример 14 . В образцах пред-. гидролизатов, полученных при предгид:ролизе древесины сосны, очищенных от коллоидных частиц путем заморажио вания до -5 С в течение 3 ч, а также д в образцах исходных неочищенных предгидролиэатов определяют содержание истинных сахаров методом бумажной хроматографии.

Полученные результаты приведены в табл.3.

Hp и м е р 15. В образцах предгидролизатов, полученных при водном предгидролизе березовой древесины, очищенных от коллоидов путем замораживания их до -5 С в течение 3 ч, а также в исходных неочищенных предгидролизатах определяют содержание истинных сахаров методом бумажной хроматографии (см. табл.З).

Пример 16. Образцы предгид- .

4ф ролизатов, полученные при водном предгидролизе сосновой древесины, очищают от коллоидных частиц замораживанием до -5 С в течение 3 ч. Затем подготовленные таким способом об45 раэцы предгидролизатов инвертируют

0,5 -ной серной кислотой при 130 С под давлением в течение 3 ч.

После инверсии в этих образцах

50 и в исходных неочищенных (после инверсии) определяют содержание истинных сахаров методом бумажной хроматографии (см. табл. 3).

Пример 17. Образцы предгид$5 ролизатов, полученные при водном предгидролизе березовой древесины, очищают от коллоидов путем замораживания до -5 С в течение 3 ч. Исход8341

Пример 21. Образцы предгидролизатов, полученные в процессе водного предгидролиза березовой древесины, очищают по способу, описанному в примере 8, а также неочищенные ис5 ходные предгидролизаты инвертируют как в примере 13. Инвертированные образцы продувают паром, обогащают питательными солями, нейтрализуют аммиаком до рН 4,2-4,6, разбавляют во- 1о дой до концентрации РВ 1,5%. На подготовленных субстратах выращивают культуру дрожжей Кандида Скоттии раса Тулун-6. Выращивание проводят на установке периодического действия.

П р и м e p 22. Образцы предгидролизатов, полученные в процессе водного предгидролиза березовой древесины, очищают путем замораживания до о

-5 С в течение 3 ч, инвертируют 0,5%- 2о ной серной кислотой при 130 С в течение 3 ч под давлением, разбавляют водой до содержания PB 1,0% нейтрализуют 12%-ным раствором аммиака до рН 6,0-6,2 продувают воздухом в те- 25 чение 2 ч с одновременным упариванием раствора, а 6сят питательные соли и выращивают на подготовленных субстратах культуру Trichosporum сийапецщ, Температура выращивания 28-30 С, про- N должительность выращивания 20-22 ч.

Параллельно проводят выращивание на исходных неочищенных предгидролизатах, Пример 23. Образцы предгидролизатов, полученные в процессе вод- 35 ного предгидролиза сосновой древесины, очищают от коллоидов путем замораживания до -5 С в течение 3 ч, а также исходные неочищенные предгидролизаты инвертируют и подготавливают к выращиванию культуры Trichosporum си апецв, как описано в примере 22.

На подготовленных субстратах производят выращивание этого гриба.

Данные приведены в табл. 5.

Как видно из таблиц, очистка предгидролизатов путем замораживания их о до -5 С в течение 3 ч приводит к полному предотвращению карамелизации и позволяет увеличить выход дрожжей на

6%, а содержание белка íà 5%.

Использование предлагаемого безреагентного способа очистки от коллоидных веществ путем охлаждения обеспечит по сравнению с существующими способами, возможность полного устранения выпадения коллоидов в осадок, что позволит проводить инверсию под давлением, снижение дополнительных расходов на реагенты, предупреждающие карамелизацию, так. как предлагаемый способ не требует каких-либо веществ для очистки предгидролизатов от коллоидов; увеличение выхода дрожжей да 533. и увеличение содержания белка до.56%, что возможно в результате исключения сорбции коллоидных частиц на дрожжевых клетках, Кроме того, годовой экономический эффект от внедрения этого способа составит

304,7 тыс. р.

Использование предлагаемого способа очистки в производстве позволит полностью исключить карамелизацию, что даст возможность увеличнть выход дрожжей и улучшить их качество.

1О

1 ((л ж

О о

С> (О л м

VD л

С> ( (л

C) (Ч л

Ы о

Ц (Ц о

С> (О л

C), о ((1 л

С> м м л

С1

О1 л ((CO (1

r м

»(Ch л

С>

r ( л

С>

C) ю

Ф л б с 1 ((1 л

С> (Ч б л

С) (О (»4 л м О л ф

О(1О

С л и в

Е»

Ф р о ( о

834129 о оо

Л ((1 л л

С С (Л»

1 Ch л л о о

Ж Э д

u g О, A од ео

v m r4 (» 3 м (СУ е

C) C) (ч о

Ch м л л (4 м

1 о (() о

О.У И сод um

834129 л о. с сч сч б л и и а ао л л л л л л о о - о о 0 00 »б и1 л л л л о о

Ф съ сч . а"» л м л о л л л. л о о о м

В CO - 0

Э о л л л л л .а о .о о о о м

cv $ l4 61 сч . (5 (-с сО

Фч л

Щ л л о м со сч о . л л о

Ф щ сс1 м сч сч»м сч

0 л л л о о

Э из m сч сч»3 сч

0 л л л о о сч ф

0) сб е а о v

6l N ь с л, о о сЮ сО л .Ф

° л о о б Ф л Ц

CV Q ю э л и и 3,f

Ф ж о ,ф

0 о

D о л

834129

ТабльТаблица 4

Березовый исходный

Следы

0,16

0,98

Сосновый исходный

0,11

0,04

0,06

0,35

Березовый очищенный

Нет

0,02

Нет

0,43

Сосновый очищенный

Следы

0,02

0,12

Следы

Таблица

Сосновый исходный

47,0

48,6

50 0

52 3

:Сосновый очищенный, 52,7

55,7

50,3

54 0

Березовый очищенный

51,8

50,2

5),2

56,2

Березовый исходный

46,0

49,0

44,2

54,4

Формула изобретения Источники информации, Способ подготовки водных предгидпринятые во внимание при экспертизе ролизатов для биохимической переработ1; Авторское свидетельство СССР ки путем их кислотной инверсии, очист 4g Ф 36ь311, кл. С 13 К 1/04, 1969. ки от коллоидов, нейтрализации раст- 2. Авторское свидетельство СССР вором аммиака, охлаждения и отделения )) 436905 12 / выпавшего осадка, о т л и ч а ю щ и й))- 4 05, кл. С 12 В 3 08, 1972.

3. Авторское свидетельство СССР ,) 4®756, кл. C 13 К )/04 )974. пени очистки предгидролизатов от коллоидных веществ и других примесей

4. Авторское свидетельство СССР предотвращения карамелизации и улуч- по заЯвке )) 2510519, кл. С 13 К l/04, шения качества целевого продукта, пе- 1977. ред инверсией предгидролизат охлажда- 5. Технология гидролизных произо и ют до температуры от 0 до вЂ” 10 С в -ге- водств ° М., Лесная промышленность", чение )-6 ч. 1973, с. 84-97.

ВНИИПИ Заказ 4)29/47 Тираж 384 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4