Установка для непрерывного гидролиза растительного сырья
Изобретение относится к гидролизной и микробиологической промышленности и может быть использовано преимущественно для получения кормовых продуктов из растительного сырья. Целью изобретения является ускорение процесса и увеличение выхода сахаров. Древесные отходы (щепа) из бункера 1 шнековым питателем 2, в начало которого вводится катализатор реакции гидролиза, подаются в пропарочную камеру 3. Отжим из шнекового питателя отводится в промежуточную емкость 4, где разбавляется водой. Щепа пропаривается насыщенным водяным паром в пропарочной камере 3 и перемещается питателем 5 в дисковую мельницу 6. Тонкоразмолотая масса выбрасывается из мельницы 6 через клапан в трубопровод 7 и с током пара поступает в инжектор 8. В камеру смешения инжектора 8 насосом 9 подается смесь воды с отжимом из емкости 4. Пар в инжекторе конденсируется и нагревает воду. В инжекторе идет интенсивное перемешивание массы, конденсата и воды и экстрагирование сахаров. Образовавшаяся пульпа через промежуточную емкость 10 поступает на ленточный вакуум-фильтр 11 для отделения раствора пентозных сахаров от целлолигнина. Целлолигнин в смесителе 12 перемешивается с раствором кислоты. Пульпа целлолигнина насосом 13 перекачивается в подогреватель 14, а затем в трубчатый реактор 15 идеального вытеснения. Продукты реакции из реактора отделяются от пара в пароотделителе 16 и разделяются на раствор гексозных сахаров и лигнин в центрифуге 17. 1 ил.
Изобретение касается гидролиза и может быть использовано преимущественно для получения кормовых продуктов из растительного сырья. Целью изобретения является ускорение процесса и увеличение выхода сахаров. На чертеже схематично изображена предлагаемая установка. В установку входит бункер 1, соединенный со шнековым питателем 2, подающим сырье в пропарочную камеру 3, промежуточная емкость 4 для сбора отжимов из шнекового питателя 2, питатель 5 для подачи пропаренного сырья в дисковую мельницу 6, связанную трубопроводом 7 с инжектором 8, последний соединен с емкостью 4 для сбора отжима насосом 9 и через емкость 10 с ленточным вакуум-фильтром 11, из которого целлолигнин поступает в смеситель 12, связанный насосом 13 и пароподогревателем 14 с трубчатым реактором 15, из которого продукты гидролиза поступают в пароотделитель 16, а затем в центрифугу 17. Установка работает следующим образом. Древесные отходы осины, в виде щепы, из бункера 1 шнековым питателем 2, в начало которого вводится катализатор реакции гидролиза, подаются в пропарочную камеру 3. Отжим из шнекового питателя отводится в промежуточную емкость 4, где разбавляется водой. Щепа пропаривается острым насыщенным водяным паром в пропарочной камере 3 и направляется питателем 5 в дисковую мельницу 6. В мельнице 6 щепа размалывается и через клапан выбрасывается в виде тонкоразмолотой влажной массы с размером частиц 1-2 мм. С током пара по трубопроводу 7 масса поступает в конфузор пароструйного инжектора 8. В камеру смещения инжектора 8 насосом 9 подается смесь воды с отжимом из емкости 4. Пар конденсируется и нагревает воду. В инжекторе идет одновременно интенсивное перемешивание массы, конденсата и воды и экстрагирование сахаров из целлолигнина. Деэкстрагирование идет в промежуточной емкости 10. На ленточном вакуум-фильтре 11 происходит отделение целлолигнина от раствора пентозных сахаров. Целлолигнин с ленточного вакуум-фильтра подается в смеситель 12, где смешивается с раствором кислоты. Пульпа целлолигнина насосом 13 перекачивается в подогреватель 14, из которого, нагретая острым паром до температуры реакции она поступает в трубчатый реактор 15 идеального вытеснения, через который проходит за время, необходимое для завершения реакции. Продукты реакции отделяются от пара в пароотделителе 16. Разделение продуктов реакции на лигнин и раствор гексозных сахаров производится в центрифуге 17. П р и м е р. Щепу осины пропитывают 1%-ным раствором серной кислоты, подают шнеком в пропарочную камеру, где выдерживают в течение 5 мин при 180oC в среде насыщенного водяного пара и размалывают в дисковой мельнице. Время прохождения мельницы составляет примерно 15 с. Через выпускной клапан размолотая масса, состоящая из 1 т сухого вещества и 1 т пара, с потоком пара выбрасывается из мельницы и по трубопроводу подается в сопло инжектора. При производительности мельницы 0,35 кг/г по сухому веществу необходимо подавать в камеру смешения инжектора смесь воды с отжимом в количестве 2,4 кг/с для конденсации пара. Образовавшуюся горячую пульпу из диффузора инжектора через промежуточную емкость, где происходит доэкстрагирование образовавшихся сахаров из целлолигнина, подают на ленточный вакуум-фильтр для отделения пентозного гидролиза от целлолигнина. В гидролизат переходит 19,6% редуцирующих веществ в расчете на а.с. В целлолигнин добавляется 1,5%-ный раствор серной кислоты и эта смесь нагревается до 200oC паром, гидролизуется в трубчатом реакторе в течение 4 мин. Отделение раствора гексозных сахаров от лигнина проводят на центрифуге с ножевым устройством для удаления осадка. Выход редуцирующих веществ на второй стадии в расчете на а.с. составляет 35% Извлечение гемицеллюлоз после кратковременного пропаривания и горячего размола щепы в дисковой мельнице позволяет, во-первых, интенсивно вести непpерывный процесс гидролиза гемицеллюлоз, во-вторых, из дисковой мельницы выходит тонкоразмолотая масса, позволяющая создать благоприятные условия для извлечения образовавшихся пентозных сахаров и в дальнейшем для подвода катализатора и тепла при гидролизе целлолигнина, в-третьих, при правильно подобранном режиме ведения процесса в пропарочной камере и дисковой мельнице достигается необходимая степень превращения полисахаридов, соответствующая переводу в водораствоpимое состояние только гемицеллюлоз, т.е. на второй стадии гидролизуются полисахариды целлолигнина, что позволяет получить раздельно растворы пентозных и гексозных сахаров при высоком их выходе и чистоте. Расположение после дисковой мельницы пароструйного инжектора, в котором происходит конденсация пара и подогрев смеси воды с отжимом, позволяет ускорить процесс экстрагирования, т.к. он идет при повышенной температуре и практически вся поверхность твердых частиц взаимодействует с турбулентно движущимся потоком жидкости в диффузоре инжектора. Сбор отжима в отдельной емкости, разбавление его водой и использование для экстрагирования позволяет более полно использовать полисахариды древесины для получения целевого продукта и снизить загрязненность стоков. Четное разделение фильтрата и целлолигнина при непрерывной работе установки достигается на ленточном вакуум-фильтре. Конструктивное выполнение установки обеспечивает возможность осуществления непрерывного двухстадийного гидролиза растительного сырья при высоком выходе сахаров за короткий промежуток времени. Причем тонкий размол щепы на стадии гидролиза гемицеллюлоз позволяет получить выход глюкозы 51% от теоретически возможного.
Формула изобретения
Установка для непрерывного гидролиза растительного сырья, содержащая бункер со шнековым питателем, пропарочную камеру, смеситель целлолигнина и раствора кислоты, подогреватель смеси, трубчатый реактор, пароотделитель и центрифугу, отличающаяся тем, что, с целью ускорения процесса и увеличения выхода сахаров, она снабжена емкостью для сбора отжима, дисковой мельницей с питателем, пароструйным инжектором и ленточным вакуум-фильтром, при этом шнековый питатель бункера соединен с пароструйным инжектором через емкость для сбора отжима, а пропарочная камера через дисковую мельницу, пароструйный инжектор и ленточный вакуум-фильтр со смесителем целлолигнина и раствора кислоты.РИСУНКИ
Рисунок 1MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 36-2000
Извещение опубликовано: 27.12.2000
