Способ подготовки растительного сырья к гидролизу

 

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (Ц) (594 С 13 К 1/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (, К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3737936/28-13 (22) 14.05.84 (46) 28.02.86. Бюл. У 8 (71) Северо-Кавказский филиал

Всесоюзного научно-исследовательского института биосинтеза белковых веществ (72) Ю.С.Еременко, А.И.Филатова, Н.Д.Хоменко, Н.С.Николаева и А.Г.Афанасьев (53) 633 ° 534(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 745951, кл. С 13 К 1/02, 1978.

Корольков И.И. Перколяционный гидролиз растительного сырья. M.:

Лесная промьппленность, 1978, с.168. (54)(57) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ К ГИДРОЛИЗУ, предусматривающий его обработку кислотньаи реагентом, отличающийся тем, что, с целью ускорения процесса, увеличения выхода сахаров при гидролизе и снижения расхода кислоты, в качестве кислотного реаген" та используют целлолигнин, полученный непосредственно после гидролиза серной кислотой подсолнечной или рисовой лузги, содержащий до ЗХ моногидрата серной кислоты и вводимый в количестве 30 — 70 мас.Х смеси.

1214760

Изобретение относится к гидролизной промышленности, а именно к способам подготовки растительного сырья, к гидролизу для получения сахаров с последующей их переработкой на кристаллический ксилит, фурфурол, кормовые дрожжи и другие продукты.

Цель изобретения — ускорение процесса, увеличение выхода сахаров при игдролиэе и снижение расхода кислоты.

Способ осуществляют, следующим образом.

Целлолигнин рисовой или подсолнечной лузги получают известным . способом, проводят первую стадию гидрализа по двухстадийнаму режиму гидролиза, после чего гидролиз прекращают, целлолигнин удаляют из гидрализаппарата и непосредственно после этого направляют на сырьевую площадку для смешения ега с другими видами сырья. Проведение только первой стадии гидролиза подсолнечной или рисовой лузги сокращает оборот гидрализаппарата па сравнению с известными режимами на 40-45%.

Перед гидрализом основной вид сырья, например измельченную солому, смешивают с 30-70% (ат веса смеси) целлолигнина рисовой лузги, полученного непосредственнага перед этим на предыдущей варке. В связи с тем, что целлалигнин после "выстрела" имеет достаточно высокую температуру (да 95 С) и содержит в своем составе да 3%. от массы абсолютно сухого вещества (а.=,â) моногидрата серной кислоты, нри его контакте с основным видом сырья происходит нейтрализация эольных с элементов и частичный гидралиэ гемицеллюлоз соломы, что обуславливает значительное повышение реакционной способности палисахаридов и позволяет снизить продолжительность их гидролиэа.

Кроме того, целлолигнин рисовой или подсолнечной лузги имеет значительную насыпную массу (до 850 кг на м ) и подпрессовывает основной вид сырья в гидролиэаппарате, увеличивая тем самым плотность загрузки, например, измельченной соломы

s два раза. В то же время целлолигнин рисовой или подсолнечной лузги, как и лигнин, незначительна сжимается при проведении гидролиза, поэтому гидролиэатмасса обладает хорошей фильтрующей способностью, позволяющей сохранить требуемую скорость перколяции. Применение. целлалигнина рисовой или подсолнечной луэги в качестве уплатнителя и фильтрующей добавки уменьшает

1О величину внутреннего гидромодуля, например, соломы зерновых культур, что cëîñoáñòíóåò увеличению выхода сахаров иэ основнага вида сырья.

Последующий гидралиэ подготовлен15 ный таким образом смеси оснавнага вида сырья и целлолигнина ведут известным способом.

Пример 1„ B гидролизаппарат полезной емкостью 34 м загружают

2б одновременно 6 т хлопковой шелухи и 3 т (33%) целлолигнина рисовой . лузги, полученного непосредственно о после гидрализа (температура 75 С„ содержание моногидрата серной

2З кислоты 3% от а.с. целлолигнина).

Смесь выдерживают в течение 15 мин, а затем обрабатывают водой при температуре 40 — 60 С (облагораживают в течение 1 ч) . Далее проводят пентоэный гидрализ в течение 0 7-1 ч о

Э при температуре 100-120 С. При этом выход пентоэных сахаров составляет

24-25% ат массы хлопковой шелухи па сравнению с прототипом (увеличивается на 4-9%). После этого осуществляют гексанозный гидрализ о при температуре 180-185 С в течение

2 ч, Выход гексанаэных сахаров составляет 21% ат массы хлапкавоч шелухи. Продолжительность варки составляет 5 (сокращается па сравнению с прототипам на 17-20%).

Производительность гидралиэаппара.,та па пента ным сахарам составляет

300 кг/ч (увеличивается по сравнению с про".отипам на 29-60%),, пс гексаноэным сахарам (без учета сахаров, получаемых иэ добавки целлалигнина1 составляет 252 кг/ч (увеличивается па сравнению с прототипом на

26-48/) Пример 2. В гидрализаппарат полезной емкостью 34 м загружают одновременно 6 т хлопковой шелухи и 3 т (33%) целлалигнина подсолнечной луэги„ полученного непосредственно после гидралиэа (темперагура 95 С, содержание маногидрата

1214760 4 серной кислоты 2,57 от а.с. целлолигнина) . Смесь выдерживают в течение

30 мин, прогревают острым паром в течение также 30 мин до темпес ратуры 150 С и в течение 1,5 ч проводят сгонку фурфурола. Выход фурфурола от массы а.с. хлогковой шелухи составляет 9,5% (увеличивается по сравнению с прототипом на 47). Затем проводят гексозный гидролиз по условиям примера 1. Продолжительность варки составляет 4,5 ч (сокращается на 25-367). Производительность гидролизаппарата по фурфуролу составляет 300 кг/ч (увеличивается на

50-767), по гексозным сахарам—

267-280 кг/ч (увеличивается на

40-577) .

Пример 3. В гидролизаппарат полезной емкостью 34 м загружают

4 т рисовой лузги и осуществляют первую стадию гидролиза. Затем варку прекращают, а целлолигнин удаляют из гидролизаппарата. При этом оборот гидролизаппарата состав. ляет 2,5 ч, выход сахаров из рисовой лузги равняется 21Х или

840 кг с варки. В следующий гидролизаппарат загружают одновременно

4 т подсолнечной лузги и 3 т (437) целлолигнина рисовой лузги, полученного непосредственно перед этим в предыдущей варке (температура о

40 С, содержание моногидрата серной кислоты 27) . Затем гидролизаппарат заполняют варочным раствором и осуществляют подогрев его содержи— мого до заданной температуры. При этом расход серной кислоты, подаваемой на загрузку, сокращается на 20-307. После прогрева проводят перколяционный гидролиз в течение

1 ч. Оборот гидролизаппарата составляет 3 ч (сокращается на 16-207

I1o сравнению с достигнутым в промышленности). Общий оборот двух гидролизаппаратов составляет 5,5 ч. Выход гексозных сахаров из целлолигнина рисовой шелухи составляет

267 от а.с. целлолигнина или

780 с варки. Выход пентозных и гексозных сахаров из подсолнечной лузги составляет 43Х от а.с.с. или

1720 кг с варки (увеличивается на

157). Общая выработка сахаров с двух варок составит 3,34 т. IIpoизводительность гидролизаппаратов составит 607,3 кг/ч (увеличится на 50-757).

Пример 4. В гидролизаппара1 полезной емкостью 37 м загружают смесь из 2 т измельченной соломы пшеницы и 4 т (67X) целлолигнина рисовой лузги, полученного непосредственно перед этим, не содержащего кислоту и имеющего температуру окружающей среды. Выход сахаров из пшеничной соломы составляет 367 от сырья или 720 кг с варки, выход сахаров из целлолигнина рисовой лузги составляет 267 от целлолигнина или 1040 кг с варки. Всего с варки получено 1760 кг сахаров. Съем сахаров с 1 мз полезной емкости гидролизаппарата составит 47,6 кг/м в то время, как при переработке измельченной соломы без добавки целлолигнина съем сахаров с 1 м полезной емкости гидролизаппарата равен 19,5 кг/м .

Пример 5 ° В гидролизаппарат полезной емкостью 34 м загружают смесь из 6,3 т хлопковой шелухи и 2,7 т или 307 от массы смеси сырья целлолигнина рисовой лузги полученного непосредственно после о гидролиза (температура 75 С, содержание моногидрата серной кислоты

37 от а.с. целлолигнина). Смесь выдерживают в течение 15 мин, а затем обрабатывают водой при температуре

40-60 С (облагораживают в течение

1 ч). Далее проводят пентозный гидролиз в течение 0,7-1 ч при температуре 100-120 С. При этом выход пентозных сахаров составляет

24-257 от массы хлопковой шелухи (увеличивается на 4-97). После этого осуществляют гексозный гидроо лиз при температуре 180-185 С в течение 2 ч. Вьмод гексозных сахаров составляет 21Х от массы хлопковой шелухи. Продолжительность варки сос тавляет 5 ч.(сокращается на 17-20X), Производительность гидролизапцарата по пентозным сахарам (без учета сахаров, получаемых из добавки целлолигнина) увеличивается на 26-48Х. !

Пример 6. В гидролизацпарат полезной емкостью 34 м загружают смесь из 7 т хлопковой шелухи и 2 т или 22,27 от массы смеси сырья целлолигнина рисовой лузги, полученного непосредственно после гидролиза о (температура 75 С содержание моногидрата серной кислоты 37 от а.с. целлолигнина). Смесь выдерживают

1214760

Составитель А. Синицын

Редактор Л. Повхан Техред З.Палий

Корректор С. Черни

Заказ 858/39 Тираж 329

ВКИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал IIIIII "Патент", r. Ужгороц, ул. Проектная, 4 в течение 15 мин, а затем обрабатывают при температуре 40-60 С в течение 1 ч раствором кислоты, так как при содержании целлолигнина менее 307. от массы смеси сырья для облагораживания сырья требуется дополнительный расход кислоты. Далее проводят пентоэный гщ ролиз в течение 1,5 ч при температуре 100-120 С. При этом выход пентозных сахаров составляет 22-23Х от массы хлопковой шелухи, т.е. продолжительность пентозного гидролиза и выход сахаров остаются на уровне, достигнутом по известному способу. После этого осуществляют гексоэный гидролиз при температуре 180-185 С в течение о

3 ч. Выход гексозных сахаров составляет 2,7 от массы хлопковой шелухи. Общая продолжительность варки и производительность гидролизаппарата по сахарам не увеличивается по сравнению с достигнутыми по известному способу, так как добавка целлолигнина в количестве менее 307 от массы смеси сырья не обеспечивает достижения положительного эффекта.

Пример 7, В гидролиэаппарат полезной емкостью 34 м загружают

4 т рисовой луэги и осуществляют первую стадию гидролиза. Затем варку прекращают, а целлолигнин удаляют из гидролизаппарата. При этом оборот гидролизаппарата составляет 2,5 ч, выход сахаров иэ рисовой лузги равняется 21Х или 840,0 кг с варки.

В следующий гидролизаппарат загружают одновременно 2,1 т подсолнечной лузги и 4,9 т целлолигнина риссвой лузги, полученного непосредственно с предьщушей варки (70X от массы смеси сырья) с температурой 40 С и содержанием моногидрата серной кислоты 2Х. Затем гидролиэаппарат заполняют варочным раствором и осуще ствляют подогрев его содержимого до заданной температуры. При этом расход серной кислоты, подаваемой на загрузку сокращается на 20-30Х, После прогрева проводят перколяционный гидролиз в течение 1 ч, Оборот гидролиэаппарата составляет 3 ч (сокращается на 16-207 по сравнению

1п с достигнутым в промышленности) .

Суммарный оборот двух гидролизаппаратов составляет 5,5 ч. Выход гексозных сахаров из целлолигнина рисовой лузги составляет 267 от а.с. целлолигнина или 1274 кг с варки. Выход пентоэных и гексоэных сахаров иэ подсолнечной лузги составляет 437. от а.с.с, или 903 кг с варки (увеличивается на 157). Общая выработка

2п сахаров с двух варок составит 2,2 т.

Производительность гидролизаппаратов составит 400 кг/ч по сахарам (уве1личится на 50-75X) .

25 Пример 8. В гидролиэаппарат полезной емкостью 34 м загружают 1,6

1,5 т подсолнечной лузги и 5,5 т целлолигнина рисовой лузги, полученного непосредственно после гидролиэа (78,67 от общей массы смеси о сырья) с температурой 40 С и содержанием моногидрата серной кислоты 27. Затем проводят гидролиэ содержимого аппарата в течение

6 ч. Выход сахаров иэ целлолигнина рисовой луэги составляет 26Х от а.с ° с. Выход пентозных и гексозных сахаров иэ подсолнечной луэги составляет 38Х. т.е. не превышает достигнутого в промьппленности.

Таким образом, добавка целлолигнина в количестве, превьппающем 707 от общей массы смеси, не позволяет добиться положительного эффекта из-эа переуплотнения сырья и ухудшения гидродинамических условий варки.