Способ получения водных растворов глюкозы или ее смеси с олигосахаридами

 

Изобретение касается Сахаров, в частности получения водных растворов глюкозы или ее смеси с олигосахаридами , используемых в химической и пищевой , промьшшенности. Для ускорения процесса растворения и гидролиза целлюлозосодержащих материалов с помощью водных неорганических кислот и галоидных солей в качестве последних используют галогениды лития, магния или кальция от концентрации , 0,5 моль/кг реакционной массы (РМ до концентрации насыщения, Концентрация кислоты составляет 1-10 моль/кг О РМ; температура процесса 50 - 100 С. При необходимости в течение процесса добавляют дополнительное количество воды. В качестве исходного материала используют целлюлозное волокно, газетную бумагу. Способ обеспечивает 93%-ную конверсию глюкозы. 1 з.п. ф-лы, 19 табл. (У) : эо -vj см

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ае (и) Ш4С 13К1 02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ фЯ,"Г 1-ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ !3 „ е с

К ПАТЕНТУ (21) 3312255/23-04 (22) 10, 07, 8.1 (31) 8022715 (32) 11.07,80 (33) GB (46) 15.06.87. Бюл. ¹ 22 (71) Империал Кемикал Индастриз Лимитед (СВ) (72) Сидней Алан Баркер и Питер Джон

Самерз (СВ) (53) 547,455.623,07(088,8) (56) Патент США № 4018620, кл. кл. С 13 К 1/02, опублик,19,04,7?. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ ГЛ10КОЗЫ ИЛИ ЕЕ СМЕСИ С ОЛИГОСАХАРИДАМИ (57) Изобретение касается сахаров, в частности получения водных растворов глюкозы или ее смеси с олигосахаридами, используемых в химической и пищевой.промишленности. Дпя ускорения процесса растворения и гидролиэа целлюлозосодержащих материалов с помощью водных неорганических кислот и галоидных солей в качестве последних используют галогениды лития, магния или кальция от концентрации

0,5 моль/кг реакционной массы (РМ) до концентрации насыщения. Концентрация кислоты составляет i-lО моль/кг

О

РМ; температура процесса 50 — 100 С, При необходимости в течение процесса добавляют дополнительное количество воды. В качестве исходного материала используют целлюлозное волокно, газетную бумагу, Способ обеспечивает

93Х-ную конверсию глюкозы. 1 з.п. ф-лы, 19 табл.

Продолжение табл.1

8171

Газетная бумага

56,0

55,0

f0 2

63,0

66,0

Та блица 2

Таблица g Компонент или время, мин, элюирования при идентификации

Образец ржауглеЦеллюло з ное волокно

96,5

97,5

97,8

88,0

0,13 0,10

0,12 0,15

0,24 0,17

Рамноза

Механическая пульпа

92 мин

144 мин

41,0

41,0

Следы 7, 27 3, 90

41,0

41,0

Манноза

1 131

Изобретение относится к химии„ а именно к способу получения водных растворов глюкозы или ее смеси с олигосахаридами.

Цель изобретения — ускорение процесса растворения и гидролиза целлю" лозы, крахмала и материалов, содержащих целлюлозу.

Поставленная цель достигается использованием неорганических кислот и галогенидов лития, магния или кальция в определенных концентрациях и при определенных температурах, -Пример 1. Состав исходного сырья.

Дублированные образцы (по 25 мг) тщательно взвешивают в тестовых ампулах с пробками и добавляют серную кислоту (98X, 1 см, ч.д„а,), Эти суспензии выдерживают при температуо ре ниже О С с помощью бани со смесью льда и соли (-10 С), Спустя 48 ч при

4 С добавляют дистиллированную воду (8,0 см ), и ампулы в течение э

2,5 ч нагревают в бане с кипящей водой, После охлаждения до комнатной температуры определяют содержание

В-глюкозы и полное содержание углеводов.

Полученные результаты приведены в .табл.1.

Состав использованных материалов выражен в весовых процентах по отношению к глюкозе в расчете на сухой вес.

Содержание легко гидролизуемых нейтральных углеводов, получаемых иэ

HpöåëëæëoýHHõ полисахаридов (например, гемицеллюлозы).

Образцы сухого материала (50—

60 мг) тщательно взвешивают в тестовые ампулы и добавляют трифторуксус20 ную кислоту (2,0 М, 2,0 см ). Ампулы запаивают и нагревают в бане с кипящей водой в течение 6 ч, После охлаждения и вскрытия ампул трифторуксусную кислоту упаривают, Остаток поме25 щают в боратный буфер (0,13 М, РН 7,5„

1Ä0 см ) и анализируют, используя боратную анионообменную хроматографию (аналитическая система I FOL), Полученные данные приведены в

30 табл,2 °

Содержание нейтральных сахаров в гидролизатах трифторуксусной кислоты, полученных из нецеллюлозных полисахаридов, выраженное в вес.Ж в расчете на сухой вес

30 мин 0,03 0,9 0,45

35 мин 0,05

1318171

Продолжение табл.2 э 4

Арабиноэа или фруктоза

0,92 0,54

Галактоэа

Раствор

Ксилоза

Полное содержание нейтральных углеводов

L1C1/НСI

LiC1

6,0

2,4

0 22 13в91 8е06

3,32 3,49 2,26

Глюкоза

Целлюбиоза

0,03 0,11 0,10

8РемЯ Полная

7. раствореКонцентрация НС1 в растворе, М . концентрация углевонагревания, мин ния

50 дов в растворе мг см

4,0

3,0

55 с . 11,2 105

55 с 8,9 83

Следы 1,60 0,86

0,14 2,73 ),89

Пример 2, Обработка целлюлозы растворами литийхлорида и смеси литийхлорида и соляной кислоты при повышенных температурах, Готовят два тестовых раствора, поместив порции целлюлозного волокна (по 50 мг) в две тестовые ампулы и добавив в одну иэ них насыщенный раствор литийхлорида (5,0 см ), а в другой раствор хлористоводородной кислоты (0,5 М), насыщенный литийхло" ридом. Ампулы запаивают, помещают на ночь в холодильник, а затем в баню с кипящей водой ° Через 5 мин ампулу, содержащую НС1/LiCI извлекают из бани, так как целлюлоза выглядит практически растворенной и охлаждают в бане со льдом, Ампулу с раствором

LiC1 выдерживают в бане с кипящей водой в течение 12 ч, Раствор и надосадочную жидкость анализируют на полное содержание углеводов, используя стандартные растворы D-глюкозы в насыщенном растворе литийхлорида.

Полученные результаты приведены в табл,Д. Эти результаты показывают, что предварительная обработка хлористоводородной кислотой (0,5 M), насьпценной литийхлоридом, обеспечивает высокую степень растворения (примерно 54K), Растворенные углеводы представляют собой по данным гельпроникающей хроматографии в основном глюкозу (5,0 мг см иэ

6,0 мг.см ), а остальное — главным образом дисахариды, Таблица 3

Растворение целлюлозного волокна в насыщенном растворе

LiC1 и в соляной кислоте (0,5 М), насьппенной LiCI

Полная концентрапия углеводов в надосадочной жидкости, — з мг.см

Пример 3. Обработка целлюлозного волокна хлористоводородной кислотой различных концентраций, насьпценной литийхлоридом, Образцы целлюлозного волокна (по 50 мг) помещают в тестовые ампулы, в каждую иэ которых добавляют раствор (5,0 см ) хлористоводородз ной кислоты (0.,1, 0,5, 1,0, 2,0, 3,0 или 4,0 М), насьппенной литийхлоридом, Ампулы запаивают и помещают в баню с кипящей водой. Ампулы извлекают по мере того, как происходит растворение, что наблюдается визуально, и заметное обесцвечивание. После извлечения из бани ампулы охлаждают в ледяной бане и хранят в холодильнике до проведения анализа на полное содержание углевода в растворе, Полученные результаты приведены в табл.4. Данные табл.4 показывают, что хлористоводородная кислота (4,0 М), насыщенная литийхлоридом, позволяет достигнуть практически полного растворения °

Т а б л и ц а 4

1318171

Продолжение табл.4

2,0

2 мин 3,4

57 с

7,3

1,О

1,4

0,5

7

30 Нет ви0,1 димоro

15 растворения

X солюбилизаПолная .<онценВремя нагрева, с

Концентрация НС1 в растворе, М ции в трация углевода в растворе

-з мг.см расчете на полное

Таблица 5 содержание

7 солюбилизаКонцентрация

LiC1 в

НС1 (4,0 М), M.

Полная конценВремя нагреуглевода трация углевова, ции на основамин

1 0

0,5

73 9,7 91

162 9,6 90

25 мин 10,2 95 да в раствонии анализа полного ре мг/см содержания уг40

ВО

1,9

2,0

4,2

3,1

4,0

30

8,0

8,0

45 с 10 9

102

На сьпце нный нием.

Пример 4 ° Обработка целлюлозного волокна соляной кислотой (4,0 М),содержащей хлорид .пития, Повторяют методику примера 3, используя соляную кислоту концентрации (4,0 М) с различным содержанием хлорида лития.

Полученные результаты приведены в табл,5, Пример 5. Обработка волокон целлюлозы хлористоводородной кислотой различных концентраций, насыщенной литийхлоридом, при комнатной температуре с последующим нагреваПовторяют методику примера 3, используя растворы хлористоводородной кислоты (О,1, 0,5 и 1,0 М), насыщенные литийхлоридом, Эти тестовые ра5 створы оставляют выстаиваться в течение 60 ч при комнатной температуре перед нагреванием, Полученные результаты приведены в табл,б, Полученные данные при сравнении с данными табл,4 указывают на то, что предварительная обработка повьппает растворимость целлюлозы.

Таблица

Растворимость целлюлозного волокна при обработке хлористоводородной кислотой, насыщенной хлоридом лития, после предварительной обработки при комнатной температуре Пример 6, Обработка различных материалов, содержащих целлюло" зу, хлористоводородной кислотой (l,0 М), насьппенной литийхлоридом.

Испытывают целлюлазное волокно, механическую пульпу, газетную бумагу 1 (Дейли Миррор), газетную бумагу 2 (Обэервер, без краски) и дрожжевой глюкан. Образцы каждого иэ

50 материалов (по 50 мг) суспендируют э в растворе (5 см )хлористоводородной кислоты (0,1 М), насьппенной хлоридом лития, и обрабатывают как в примере

5. Полученные растворы осветляют

55 центрифугированием перед анализом на полное содержание углеводов и перед исследованием с помощью гельпроникаю. щей хроматографии на предмет получе13181 ния данных о молекулярно-весовом распределении, Полученные результаты приведены в табл.7, Данные, представленные в табл.7, указывают на то, что целлюлозное волокно было полностью солюбилизировано (в пределах ошибки эксперимента), и солюбилиэированный углевод для механической пульпы и газетной бумаги вполне сравним с его ис- 10 тинным содержанием в этих материалах, 15

Таблица 8

Материал

Время нагОтносительное распределение по молекулярным массам, 7.

Полная

Время нагрева, мин

Полная концентрарева, мин концентрация

Материал ция углевода н растG3 угле- Gl вода

G2 воре, 3 мг/см в раство30

Целлюло з а

10,5

1,33 ре

-э мг см

Механическая пульпа

1,75

5,2

Целлюлозное

Газетная бумага 1

1, /5 5,7 волокно

Газетная бумага 2

Механи5,2

1,75 ческая, пульпа 4,5

6г5 92>9 5в3 1ф,8

11,0

1,0

Целлобиоза

Газетная бумага 1 5,5

9,8

1,0

Глюкоза

7,1 96,7 3,3 0

Относительное молекулярное расп— ределение, 7: Gl 28,9; G2 17,0;

G3 13 3; С4 11,7; С5 8,8; С6 7,1;

G7 4,5; G8 3,1; G9 2,4; G10 1,3; Gll

50 1,0; С 12 О,8

Пример 8, Обработка целлюлозного волокна различными кислотами в растворах, насыщенных неорганическими солями, Образцы целлюлозы (по 50 мг) суспендируют в различных растворах (5,0 см ), как указано в табл.9. Все о эти растворы выдержинают при 4 С н

Газетная бумага 2 4,75

6,1 92,0 2,4 5,6

Дрожжевой глюкан 3

6,6

Таблица 7

Время достижения максимальной концентрации сахара в растворе °

Солюбилизация различных целлю лозосодержащих материалов в хлористоводородной кислоте (1,0 M), насыщенной хлоридом лития

3,5 10,2 94,2 5,0 0,8

Пример 7, Обработка различных целлюлоэосодержащих материалов хлористоводородной кислотой (4,0 М), насыщенной литийхлоридом.

71 8

Исследуют целлюлозное волокно, механическую пульпу, газетную бумагу 1 (Дейли Миррор), газетную бумагу 2 (Обзервер, беэ краски), и н качестве контроля глюкозу и целлобиозу. Образz» (по 50 мг) каждого материала сусэ пендируют в растворе (5,0 см ) хлористонодородной кислоты (4,0 М), насыщенной литийхлоридом. Эти суспенэии эапаивают н стеклянные ампулы и помещают в баню с кипящей водой ° Затем ампулы обрабатывают и анализируют как в примере 2 на полное содержание углевода, получают молекулярно-весовое распределение с помощью гельпроникающей хроматографии °

Полученные результаты приведены н табл.8, Полученные данные указывают на полное растворение целлюлозного волокна, Полученные результаты приведены в табл.9 и 10, Таблица 9

Растворение целлюлозного волокна в различных сочетаниях кислота/соль

Соль (насыщенный раст" вор) Предварительная обработка при 4 С, час

7 растворения целлюлозы

Кислота

Время нагрева, мин

НС1 (1, О M)

+HBr (4, О .М)

+HBr (1,0 M) LiC1

2i0

100

LiBr

1,33. 100

LiBr

2,5

1 00

Н ЯО (,О M) 804

Ll SO

3,5.

H S04 (0,5 М) 14,5

20.

VaC1

НС1 (4,0 М)

НС1 (4,0 М)

„НС1 (4,0 M) 30

"MgC1

"MgC1, LiC1

30

20

20

31

LiCl

240

LiC1

90

LiC1

240

LiC1

240

О

LiC1 90

«

Получено из раствора HBr (45X вес/объем) в ледяной уксусной кислоте, %«

Получено из MgC1 6Н О, Образует две фазы, причем анализировали верхнюю фазу.

«««

9 ) 318) течение 20 ч перед тем, как поместить их в бане с кипящей водой, сразу после чего осуществляют процедуру, описанную в примере 2, Все ампулы после нагревания выдерживают в

Н ЯО (0,5 М) сг,соон (1,о M)

СС1,СООН (1,О М) нмо (1 о м)

HCOOH (1,О) сР соон (1,0 м) 71 10 бане со льдом, прежде чем проводить анализ на полный углевод.

1318171

12

Таблица 11

Полное содержание углеводов в растворе в 7.

Время нагрева, мин

120

240

Х солюбилиПредварительВремя нагрева, мин

480

Раствор зации целлюлозы ная обработка

720

15 при

4 С

HCl (4,0 M), насыщенный

LiC1 и

МКС1тбН О, 1 часть каждого из насыщающих компонен.тов

25

Нет 30 24

Таблица

Растворение целлюлозного волокна в хлористоводородной кислоте, насыщенной хлоридом лития, и хлористоводородной

° кислоте, насыщенной хлоридом магния

Пример 9, Обработка целлюлозного волокна только хлористоводородной кислотой.

Образцы целлюлозного волокна (по

50 мг) помещают в тестовые ампулы, в каждую из которых добавляют хлорис- 35 товодородную кислоту (3,5 М, 5,0 см ).

Ампулы запаивают и помещают в баню . с кипящей водой, Апмулы извлекают спустя 2,4, 8 и 12 ч, Растворы после

8 и 12 ч были желтыми, а остаточная 40 целлюлоза почернела, тогда как растворы после 2 и 4 ч были бесцветными и остаточная целлюлоза была белой.

,Проводят анализ надосадочной жидкости на полное содержание углевода, Полученные результаты приведены в табл,ll, Сравнение данных табл.11 с данными табл.4 показывает эффективность хлористоводородной кислоты в сочетании с литийхлоридом, Так, 17Х растворимости достигают с помо" щью НС1 (3,5 М) за 720 мин по сравнению с полной растворимостью за

55 с с помощью НС1(4,0 M),íàñûùåíной литийхлоридом или 837 раствори-. мости за 55 с с помощью НС1 (3,0 М), насыщенной литийхлоридом.

Пример 10, Растворение и гидролиз целлюлозного волокна в хлористоводородной кислоте и хлориде лития при 50 С.

Образцы целлюлозного волокна поме- . щают в склянки с завинчивающейся пробкой и добавляют в них соответствующие тестовые растворы (10 см ), как указано в табл,12, Склянки помеа щают в баню с водой при 50 С и перемешивают содержимое с помощью магнитных мешалок, Образцы (0,1 см ) извле3 кают в указанные временные ннтервалы, разбавляют водой (до 10 см ) и о хранят при 4 С до анализа, Анализ на полное содержание углеводов и Dглюкозы проводят, разбавляя образцы с высокой концентрацией целлюлозы.

Полученные результаты приведены в табл,12, Приведенные в ней данные демонстрируют неэффективность хлористоводородной кислоты (4,0 М), насыщенной литийхлоридом в качестве растворителя целлюлозного волокна при соотношении 1,5 или 10 об./вес, причем полного растворения достигают а при 50 С в течение часа в пределах ошибки эксперимента, Пример 11, Солюбилизация и гидролиз целлюлозного волокна хлористоводородной кислотой (4,0 M) насыщенной литийхлоридом при обработа ке при 50 С с последующим повьппением температуры.

Образцы целлюлозного волокна (0,5 или 3,0 г) помещают в склянки с sa" винчивающимися пробками, в каждую из которых добавляют хлористоводородную кислоту (4,0.М), насыщенную литийхлоридом (10,0 см ), Эти склянки поо мещают в баню. с водой при 50 С на

1, или на 2 ч, причем содержимое их перемешивают на магнитной мешалке, 146,0

LiCl

479,0

Время нагрева, ч

Полная КонцентВыход растворенных углеводов, 7. концент рация углеводов в растворе, мг/см рация в растворе Dглюкозы, -3 мг ° см

0 5

3,3

9,0

10,4 7,0

10 5 8,8

Hcl (4,0 M), 1,0

1,0

1,5

97 на сьпц е нный

LiC1

10,2

2,0

10,5

6,0

10,5

10,3

0,1

О,О

0i0

210

0 5

1 ° 0

НС1 (4,0 М) 1,0

0,0

3,0

164в0

1,7

0,0

НС1 (1,О М), 4,0

1,0

1,0

7,6 на сьцце нный

LiCl, с предварительной обработкой при

4 С в течение о

20 ч

3i4

2,0

8,4

5,3

3,0

110

4,0

8 5

6,3

)3 13181

В конце первой стадии отбирают алик" вотные части (1,Осм ) и помещают в склянки меньшего размера, Затем эти склянки помещают в баню с температу- рой 80 С или с кипящей водой. Скляно ки извлекаюп через определенные интервалы, охлаждают и выдерживают при

4 С до анализа. Эти образцы разбав ляют в 1000 раз перед анализом на полное содержание углевода, D-глюка- 10 зы и определяют распределение по молекулярным массам с помощью гельпроникающей хроматографии, Полученные результаты приведены в табл.13 и 14.

Растворы хлористоводородной кислоты 15 (4,0 М), насьпценные литийхлоридом, Солюбилиэация целлюлозного волокна

Концент- Использованный рация раствор целлю. 1озы

71 14 охарактеризованы по измерениям поо казателя преломления при 20 С с использованием линии натрия. Измеряют также показатели преломления растворов различных концентраций хлорида лития. Полученные результаты приведе" ны в табл.15, На основе этих данных, а также измерений плотности оценивают состав раствора хлористоводородной кислоты (4,0 М), насьпценного ли- тийхлоридом, г/л:

HCl

Н 0 640,7

Таблица 12 при различных обработках при 50 С

1318171

16

Продолжение табл.12.

5,0

8,5

7,0

8,6

6,0

7,4

58,0

HCl (4,0 M), 1,0

29,5

2,0 насыщенный

LiCl

34,5

55,5

104

5,0

3.,0

55,5

45,1

5,5

51,0

35,5

107,6 42,4

106,0 61,9

НС1 (4,0 М), 1,0

2,0 насыщенный

LiCl

65,3

104,7

100,3

10,0

3,0

100

5,5

68,5

Последующая темперао тура, С

КонцентПолная

Выход углеводов в раствор, Ж

Время при

50 С ч

Время при последующей температуреэ мнн

Концентрация целлюло" зы, вес.Х/об концентрация углевода, мг/см рация

D-глюкозы

Л

MI /см

:,10,0

100

54

1,0

88

0

Анализ молекулярного распределения этого образца указывает следующий состав, 7: С! 57,1; С2 23,5; СЗ 7,7; С4 2,5; С5 1,2; С6 0,4; С7 0,2; С8 0,1; неидентифицировано 7,4, I

Пример 12, Растворение и баню с температурой 90 С на время до гидролиз крахмала (Amylum maydis) . 20 мин, После охлаждения определяют хлористоводородной кислотой (2,0 М), полное содержание углеводов и D-глюнасыщенной магнихлоридом,при нагре- козы в растворе, Полученные результавании, 35 ты приведены в табл.16, Используют

Образцы крахмала (Amylum maydis) также контрольный раствор хлористовопо 2,0 r помещают в склянки с завин- дородной кислоты (1,0 M и 4,0 М) как .чивающимися пробками и в каждый до- среду для растворения и гидролиза. ь бавляют раствор (20,0 см ) хлористо- Результаты контрольного опыта привеводородной кислоты (2,0 М), насыщен- 40 дены в табл,17. Видно, что в этйх ной магнийхлоридом 6HzO, Контейнеры условиях гидролиз глюкозы незначитепогружают в баню с постоянной темпе- лен в отсутствии хлорида .магния, а в о ратурой 50 С на 30 и 180 мин, причем его присутствии растворение достигасодержимое перемешивают магниевой ме- ется легко при более высоких уровнях шалкой. Через определенные промежут- 45 содержания хлористоводородной киски времени контейнеры переносят в лоты, Таблица 13

Полное сопеожание углеводов и D-глюкозы после обработки целлюлозного волокна раствором НС1 (4,0 М), насыщенным литийхлоридом,в различных условиях

1318171

18 онцентация озы, г/см

100

107

66

55

10

103

1,0

10,0

98

100

68

73. 10) 65!

91

63

2,0

100

79

10,0

80

80

86

71

79

76

100

54

1,0

5,0

55

56

104

54

Концентрацияя целлюло»

SNg вес.й/об

Время при

50 С, ч

Последующая температура, С

Время при последующей температуре, мин

Полная концентрация углевода, мг/см

Продолжение табл.13

Выход углеводов в раствор, И

1318171

Продолжение табл. 13

Концентрация целлюло9К вес.Й/об

Концентрация

D-глю-. ковы9 мг/см

38

36

47

5,0

1,0

53

53

53

54

101

44

52

49.

49

Погружено в баню с кипящей водой, 100 С номинал.

Таблица 14

Распределение растворенных в НС1 (4,0 М), насыщенной хлоридом лития, углеводов по молекулярным весам

Распределение по мол,весам, 7.

Температурные условия, +

С, мин

G5

Неопределенно

G1 G2 G3

10,0

9,4

0,2

0,8

3,9

19,8

50, 60 65,9

100, 3

50, 60 60,3

0,9

12,6

0,2

4,4

21,6

10,0

100, 7

50, 120 65,3

100, 3

0,8

6,3

0,8

4,3

23,0

10,0

Концентрация целлюлозы, вес.Ж/об

Время при

50 Св ч

Последующаяя температура, С

Время при последующей температуре, мин

Полная концентрация углевода, мг/см

Вых од углеводов в раствор, Х

2) 13)Е)7) 22

Продолжение табл. ) 4

Температурные условия, С, мин

G4

Неопределенно

81,8

l0 6

1,3

50, 60

0,2

5,0

)00, 2.

Ф о

100 С номинал, погружено в баню с кипящей водой, Таблица 15

Показатели преломления для литийхлоридных растворов

Продолжение табл. 15

Раствор

НС1 (4,0 М) LiC).

?.1С1 (12 М) LiC1 (13 М) НС1 (4,0 М) LiC1 (9,0 М) 1,4180 (4,0 М) LiCy (10 0 ) 1,4251 1.iС1 (14 М)

LiC1

HCl (4,0 М) LiC1 (1),0 М) 1,4300

D-глюкоза, %

В-глюкоза, Е

Время при

90 С, мин

Время при

90 С, мин

Бремя при

50 С, мин

Время при

50 С, мин

37,8

5,6

38,1

21,9

38,8

39,9

60

51,7

56,5

90

65,1

69,0

)20

73,3

73,6

150

75,8

12

76,1

180

82,6

13,4

180

65,1

Концентрация целлю позыв нес.X/îá

Распределение по мол.весам, X

Таблица 16

Растворение и гидролиз крахмала в хлористоводородной кислоте и в хлористоводородной кислоте, насыщенной хлоридом магния

1,4319

1., 4202

1,4262

1,4322

1,4343

1318171

24

Продолжение табл. 16

14,2

180

67,2

50 2

180

73,1

70,5

180

73,6

75,6

180

77,4

80,1

180

79,6

30

78,б

180

87,3

79,9

14

180

82,3

Та блица 18

Т а б л и ц а 17

Без добавления воды

С добавлением воды через 3 ч

НС1

Рас тво- D-глюрение, коза, 7

Время при

50 С, мин

D-глюкоза, Ж

D-глюкоза, 7.

Время при

50 С, мин

Время прн

50 С, мин

24,6

4,0

0,01

5l 3

19,4

16 7

72,6

50,3

47,2

60

81,9

120

79,3

35 120

76,5

9,4

180

85,5

180

80,3

1 0

0,01 20

12,5

88,1

210

80,2

240

17,2

92,4

240

81,7

24,6

Пример 13, Растворение и гидролиз крахмала хлористоводородной кислотой (2,0 M), насыщенной М8С1 х х6Н О с добавлением воды во время фазы гидролиза и без добавления воды.

Повторяют процедуру примера 12, используя крахмал (1,5 г) и хлористоводородную кислоту, (2,0 И), насы. щенную MgC1 6Н О (10 см ). Спустя

3 ч, при 50 С добавляют воду (0,15 см ) .к одному набору растворов, и гидролиэ продолжают при 50 С, 1"..одержание D-глюкозы в растворах через различные промежутки времени приведены в табл,18, Пример 14. Образец фильтро45 вальной бумаги обрабатывают водным раствором, содержащим 11 мас.Ж хлористого кальция и 31 мас.Х (8,5 моль/кг) хлористого водорода и 57 твердых веществ при 70 С в те50 чение 10 мин. Анализ полученного раствора показал, что растворимость исходного сырья 79,2%, Пример 15. Образец фильтровальной бумаги обрабатывают соляной

55 кислотой (10 моль/кг), содержащей хлористый кальций, Полученная реакци. онная смесь имеет следующий состав, Ж: соляная кислота 36,4, хлористый

1318171

26

Таблица 19

7. растворе7 конВремя реакции, 5 мин

Масса версии целлюлонерастворивщейся фильзы в мономер глюкозы трональной бумаги, r

0,3

10

0,08

97,3

Вес,Е моль/кг

0,42

СаС1 4,7

43,4

11,89

НС1

25 кальций 5,1; фильтравальная бумага

5,0; вода 53,5, Обработку фильтровальной бумаги проводят при перемещивании в течение

10 мин при 70 С, В конце обработки растворилось 89,37 фильтрональной бумаги, Конверсия фильтрональной бумаги в глюкозу 73,3Х, Реакционную смесь разбавляют водой: к 30 кг смеси добавляют 1,1 воды и обработку продолжают в течение

О

30 мин при 130 С, В конце обработки было обнаружено, что конверсия фильтровальной бумаги н глюкозу увеличилась до 82,67..

Пример 16, Растворение и гидролиз целлюлозы с использованием низких концентраций хлористого кальция и высоких концентраций кислоты, l 50 г хлористоводородной кислоты (35,4Е) сохряняют в течение ночи в б мороэилке при температуре -20 С, Затем прибавляют к ней 50 г безводного хлористого кальция (расплавленного, зернистого, 8-.16 меш.), Смесь взбалтывают и возвращают н морозилку, где ее сохраняют в течение 24 ч, время от времени взбалтывая, По истечении этого периода времени жицкость декантируют в холодный сосуд и анализируют на хлористый кальций и НС1. Результат анализа следующий."

27 r приготовленной таким образом жидкости добавляют к 3 r сухой фильтровальной бумаги (Ватман Р 1) в стеклянной трубке объемом 30 мм, которую затем герметизируют, После этого осуществляют реакцию, удерживая эту трубку в водяной бане при о

70 С и слегка встряхивая ° Это проделывают в течение 10 мин„ после чего фильтровальная бумага предстает практически растворенной, Получаемый жидкий раствор разбавляют деиониэированной водой, доливая до объема

1 л, Этот раствор анализируют на мо" номер глюкозы и фильтруют для определения количества оставшейся нерастворенной фильтровальной бумаги.

Эксперимент повторяют н течение

12 мин.

Результаты приведены в табл,19, f5

Таким образом, изобретение позволяет исключить предварительную стадию отделения лигнина, повысить скорость гидролиза целлюлозы как в

20 гомогенной, так и в гетерогенной системах, повысить рабочую концентрацию целлюлозы в растворе, Кроме того, предварительная обработка исходного сырья предлагаемым способом облегчает его последующую ферментативную переработку, Методы анализа °

Определение полного содержания

- углеводов, Реагентную смесь цистеин — серная кислота (700 мг 1.-цистеингидрохлоридмоногидрата в 1 л 863-ной серной кислоты) добавляют к части смеси образец — стандарт так, что отнопение

35 реагента к образцу (стандарту) составило 5:1 (обычно 5 см : 1 см ).

Реагент добавляют к образцу в ампулах, погруженных н ледяную баню. Затем ампулы помещают в баню с кипящей водой на 3 мин, после чего их извлекают и оставляют остывать при комнатной температуре, Поглощение каждого раствора измеряют при 420 нм и определяют концентрацию углеводов

45 по сравнению с поглощением соответствующего стандарта, в результате чего получают результаты, приведенные н примерах °

Определение редуцирующих сахаров.

Буфер. Ацетат натрия — уксусная кислота: 0,05 М, рН 4,8, Реагент: Феррицианид калия (0,117 г) и карбонат натрия (1,95 r) растворяют в дистиллированной воде и доводят до 100 см, Этот раствор э заново приготавливают каждое утро, э

Стандартные растворы (0-600 мкг/см

D-глюкозы; 0,4 см ) образцов з

27 131 (0,4 см ) добавляют в тестовые ампулы, охлажденные в ледяной бане, содержащие реагент (2,0 см ) и буфер (1,5 см ) . После перемешивания тесЭ товые ампулы погружают в баню с кипящей водой 5 мин, после чего охлаждают до комнатной температуры. Затем реакционную смесь разбавляют добавэ

Э ляя воду (4,0 см ), и измеряют поглощение каждого образца при 420 нм, Разница в поглощении стандарта или образца и кюветы (в которой образец заменен водой) дает возможность рассчитать содержание редуцирующего сахара по отношению к D-глюкозе.

Определение D-глюкозы, Буфер: 2-амина-2-(оксиметил)-пропан (1,2-диол) (TRIS), 0,5 М, рН 7,0.

Реагент А: Глюкозооксидаза (19500 ед. на г 50 мг), растворенная в буфере (50 см ), Реагент В: Пероксидаза (ложечная приморская, 90 ед. на мг, 10 мг) и

2,2 -анизо-ди-(3-этилбенэтиазолин)1 серная кислота (ABTS) 50 мг, растворенная в буфере (100 см ), Э

Стандартные растворы D-глюкозы или неизвестные растворы, содержащие з

D-глюкозу (0 до 0,1 мг на см

0,2 см ) смешивают с реагентом А (0,5 см ) и реагентов В (1,0 см ), Спустя 30 мин при 37 С измеряют поглощение каждого образца при 420 нм и концентрацию D-глюкозы неизвестных растворов определяют по сравнению,с калиброванными стандартными растворами D-глюкозы, 1Й! Гельпроникающая хроматография, Хроматографические данные получены на приборе Biogel P-2 (Bielad

Laboratories Linuted), В зависимости от методики анализа использовали колонки двух размеров для определения материала в колонке элюата, Метод А: Хроматографирование производили на Biogel Р-2 в стеклянной колонке (425 см, 150 см длины) с водяной рубашкой, температуру в коо торой поддерживали при 60 C. Колонку прокачивали со скоростью

0,8 см /мин. Элюат из колонки разделяли и анализировали дифференциальной рефрактометрией (Waters Associales Model R401) в режиме 0,32 см /мин и/или автоматизированным методом с использованием смеси цистеин-серная кислота на предмет полного определения содержания гексозы S,А. Bar8171 28

f0 I

ker М. I. Hon P.× . Peplov and

P. I, Somers Anal Biochen 26, (1968), 219) в режиме 0,1 см /мин для скорости потока образца, Объем образца, вводимого в колонку В ояе1 P-2,сосз ° тавлял 0 — 0 1 см, и содержал 0—

5 мг углевода, Метод В: Хроматографирование проводили как и в методе А, только использовали колонку размером 145 см х х 0,6 см внутреннего диаметра и работали со скоростью потока

0,15 см /мин. Анализ элюата иэ коз лонок проводили с использованием смеси цистеин — серная кислота для полного определения гексозы как и в методе А. Объем образца составлял

0 — 0,01 см, и содержал 0 — 0,5 мг углевода, Интегрировали площади пиков для углеводсодержащего материала и сравнивали с величинами площадей, полученных для стандартов D-глюкозы.

Полученные результаты выражали в процентах полного содержания углевода определенного в элюате, в тех случаях, когда продукты представляли собой серию олигомеров, испольэовали обозначения G-1, G-2, -С„, чтобы указать количество фрагментов сахара в каждом олигомере.

Содержание влаги в образцах после высунивания над Р О, 7: целлюлозное волокно 3,7; механическая пульпа 8,1; газетная бумага 7,2, Фо р мул а и э î б р е те ния

1, Способ получения водных раст= воров глюкозы или ее смеси с олигосахаридами иэ целлюлозы или крахмала или материалов, содержащих целлюлозу, обработкой их водным раствором неорганической кислоты и галогенида ме" талла при повышенной температуре, отличающийся тем, что, с целью ускорения процесса, в качестве галогенида металла используют галогениды лития, магния или кальция от концентрации 0,5 моль/кг реакционной массы до концентрации насыщения, концентрация неорганической кислоты составляет.! — 10 моль/кг реакционной массы, а температуру реакции поддерживают в пределах 50 — 100 С.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что в течение процесса добавляют дополнительное количество воды,

Способ получения водных растворов глюкозы или ее смеси с олигосахаридами Способ получения водных растворов глюкозы или ее смеси с олигосахаридами Способ получения водных растворов глюкозы или ее смеси с олигосахаридами Способ получения водных растворов глюкозы или ее смеси с олигосахаридами Способ получения водных растворов глюкозы или ее смеси с олигосахаридами Способ получения водных растворов глюкозы или ее смеси с олигосахаридами Способ получения водных растворов глюкозы или ее смеси с олигосахаридами Способ получения водных растворов глюкозы или ее смеси с олигосахаридами Способ получения водных растворов глюкозы или ее смеси с олигосахаридами Способ получения водных растворов глюкозы или ее смеси с олигосахаридами Способ получения водных растворов глюкозы или ее смеси с олигосахаридами Способ получения водных растворов глюкозы или ее смеси с олигосахаридами Способ получения водных растворов глюкозы или ее смеси с олигосахаридами Способ получения водных растворов глюкозы или ее смеси с олигосахаридами Способ получения водных растворов глюкозы или ее смеси с олигосахаридами 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к микробиологической промышленности и преимущественно может быть использовано для очистки гидролизных сред при производстве кормовых дрожжей

Изобретение относится к гидролизной промышленности и позволяет повысить надежность аппарата для непрерывного гидролиза растительного сырья (РС)

Изобретение относится к гидролизной и микробиологической промышленности, в частности, к получению моносахаридов из крахмалсодержащего сырья

Изобретение относится к гидролизу растительного сырья, преимущественно древесного сырья

Изобретение относится к области переработки лигнинуглеводного сырья, а именно древесины лиственницы с получением: - биологически активных соединений - флавоноидов: дигидрокверцетина и дигидрокемпферола, находящих применение и в качестве пищевой добавки; - органических соединений: моносахаридов, используемых для получения этилового спирта, кормовых дрожжей и сахара; - природных смолистых веществ для получения канифоли и фурфуроловых соединений; - технических продуктов: фторированного лигнина, технического углерода, находящих применение в качестве сорбента для очистки почвы, воды, технологических стоков, для сбора нефти, нефтепродуктов, для производства корундов, при выплавке металлов, в качестве пигментных наполнителей и т.д

Изобретение относится к гидролизной промышленности и предназначено для отделения сахаров гемицеллюлозы от других компонентов биомассы

Изобретение относится к микробиологической, а также пищевой промышленности и может быть использовано при утилизации отходов, содержащих целлюлозу

Изобретение относится к гидролизной и микробиологической промышленности и промышленной переработке сельскохозяйственного сырья
Изобретение относится к химической переработке древесины, а именно к гидролизной промышленности
Изобретение относится к биотехнологии
Наверх