Способ получения раствора сахаров в реакторе колонного типа

 

Изобретение относится к способам гидролиза углеводосодержащего растительного сырья и последующей переработки гидролизатов с получением продуктов микробного синтеза. Цель изобретения - увеличение выхода Сахаров за счет уменьшения их разложения. В периодически действующем гидролизаппарате после пропарки сырья и завершения пептозного гидролиза разбавленной кислотой или гексозным гидролизатом создают верхним паром давление 0,8-1,33 МПа, соответствующее давлению и температуре осуществления гидролиза трудногидролизуемых полисахаридов целлолигнина (175-195° С), и одновременно подают в верхнюю часть гидролизаппарата гидролизующий агент при той же температуре, одновременно осуществляя отбор гидролизата. Переход процесса на стадию перколяционного гидролиза происходит постепенно. Вытеснение пентозного гидролизата происходит при 130-145° С. Между пентозным гидролизатом и поступающей сверху варочной кислотой, а затем гексозным гидролизатом создается переходная зона С температурой 150-160° С. Четы ре гидромодуля гексозного гидролизата подают на осуществление пентозного гидролиза следующей порции сырья. Достигается повышение выхода Сахаров из сырья, повышается биологическая доброкачественность гидролизата, увеличивается выход дрожжей при росте на этом субстрате до 54,0%. 1 табл. (Л С

СО(ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5«)5 С 13 К 1/02

ГОСУДАРСТВЕ ННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР..«И80РЩИ

ЙИЙИ9 ° TIE

Ь;-1МИ« ТР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4615763/13 (22) 06,12.88 (46) 15,09,91 Бюл. ¹ 34 (71) Научно-производственное гидролизное объединение "Гидролизп ром" (72) С,И.Толчельникоьа, Л.Н.Краев, Д.Д.Са-. вельев, Н.Г,Баринова, В.Г.Черепанов, Л.А.Измайлова и P.Ñ.Ãîëóáåâà (53) 663,534 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР № 709679, кл, С 13 К 1/02, 1980. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСТВОРА САХАРОВ В РЕАКТОРЕ КОЛОННОГО ТИПА (57) Изобретение относится к способам гидролиза углеводосодержащего растител ьного сырья и последующей переработки гидролизатов с получением продуктов микробного синтеза. Цель изобретения — увеличение выхода сахаров за счет уменьшения их разложения. В периодически действующем гидролизаппарате после пропарки сырья и завершения пептозного гидролиза разбавленной кислотой или гексозным гидИзобретение относится к способам гидролиэа углеводосодержащего растительного сырья и последующей переработки гидролизатов с получением продуктов микробного синтеза, Цель изобретения — увеличение выхода сахаров путем уменьшения их разложения, Сущность предлагаемого способа состоит в том, что после осуществления первой стадии процесса — пентозного гидролиза раствором разбавленной кислоты или гексозным гидролизатом сверху подают пар и внутри гидролизаппарата

„, БЦ„„1677061 А1 ролизатом создают верхним паром давление 0,8 — 1,33 МПа, соответствующее давлению и температуре осуществления гидролиза трудногидролизуемых полисахаридов целлолигнина (175 †(95 С), и одновременно подают в верхнюю часть гидролизаппарата гидролизующий агент при той же температуре, одновременно осуществляя отбор гидролиэата, Переход процесса на стадию перколяционного гидролиза и ро исходит постепен но. В ытеснение пентозного гидролизата происходит при 130 — 145 С. Между пентозным гидролизатом и поступающей сверху варочной кислотой, а затем гексозным гидролизатом создается переходная зона с температурой

150 — 160 С. Ч еты ре гидромодуля гексоз ного гидролизата подают на осуществление пентозного гидролиза следующей порции сырья. Достигается повышение выхода сахаров из сырья, повышается биологическая доброкачественность гидролизата, увеличивается выход дрожжей при росте на этом субстрате до 54,0%. 1 табл. создается избыточное давление 0,8-1,33

МПа, соответствующее температуре 175—

195 С, после чего сверху подают гидролизующий агент — 0,5% — íóþ серную кислоту с температурой, соответствующей давлению, т.е. 175 — 195 С, одновременно снизу начинают отбор пентозного гидролизата. Постепенно процесс переходит на стадию перколяционного гидролиза целлолигнина.

При таком приеме вытеснение пентозного гидролизата происходит при 130 — 145

С и разложения содержащихся в гидролизате сахаров практически не происходит.

1677061

Одновременно вверху гидролиэаппарата температура гидролизуемого материала повышается до 175 — 195 С и начинается гексозный гидролиз, Между пентозным гидролизатом и поступающей сверху варочной 5, кислотой, а затем гексозным гидролизатом создается переходная зона с температурой

150 — 160 С. Таким гидролизатом производят отмывку пентозных сахаров.

В результате происходит вытеснение v„10 отмывка пентозного гидролиэата и одновременно осуществляется перевод процесса на стадию гексозного гидролизата.

60% содержащегося в гидролиэаппара те гидролиэата вытесняется при 145-148 С, 15 последующие 25 отбираются при 153160 С, Таким образом, более 85 содер>кащегося в гидролизаппарате гидролизата, отбирается при 145 — 160 С, т.е. в условиях, когда отсутствует значительное разложение 20 пентозных сахаров, Это обеспечивает повышение качества получаемых гидролизатов, которые могут быть переработаны с получением белковых кормовых дрожжей при концентрации РВ в 25 субстрате 2,2-2,5 .

Пример 1, В гидролизаппарат емкостью 40 м загружают древесное сырье влажностью 45% в количестве 5,3 т абс, сухой древесины. Сырье пропаривают при 30 э

100 С. Затем в гидролизат подают 21 м (4 гидро модуля(ГМ)) варочной смеси с температурой 90 С и концентрацией серной кислоты 0,5 (содержание моногидрата серной кислоты 105 кг). 35

Содер>кимое гидролиэаппарата нагревают острым паром до 145 С и выдерживают при этой температуре в течение 20 мин, Затем в верхнюю часть гидролиэаппарата подают пар, в гидролизаппарате создают 40 избыточное давление 1 05 МПа, что соответствует температуре 185 С. Одновременно сверху непрерывно подают нагретую до

185 С варочную смесь с концентрацией серной кислоты 0,5%. 45 э

Всего на перколяцию подают 53 и" (10

ГМ) варочной смеси, содержащей 265 кг моногидрата серной кислоты. Затем подачу кислоты прекращают и подают на промывку еще 11 м (2 ГМ) воды температурой 185" С. 50

Одновременно с подачей варочной смеси начинают отбор пентозного гидролизата.

Первые 18,6 м3 (3,5 ГМ) отбирают при 145

148 С, последующие 11 мз(2ГМ) — при 150160 С, Отбором 12,9 мэ (2,5 ГМ) завершают 55 отмывку пентозных сахаров от целлолигнина.

Всего отбирают 42,5 м (8 ГМ) пен fQ HGro гидролиэата, Концентрация РВ 3,05%.

Доброкачественность гидролиэата 98%. Гидролизат направляют на выращивание дрожжей, Затем осуществляют отбор 42 5 м (8ГМ) гексозного гидролизата. Этот гидролизат направляют на сбраживание с получением зтанола. Концентрация РВ в гидролизате 2,67 Доброкачественность

87%

За время отбора 8 модулей гидролизата, включающее как вытеснение пентозного гидролизата, так и отмывку пентозных сахаров, гидролизуемый материал полностью прогревается до 185 . С, т.е. таким образом обеспечивается переход к температурным условиям гидролиза трудногидролизуемых полисахаридов древесины, Пример 2. В гидролизаппарат емкостью 40 м загружают древесное сырье з влажностью 45 в количестве 5,3 т абс. сухой древесины. Сырье пропаривают при

100 С, После этого сверху подают 4 ГМ (21 м ) гексозного гидролизата. Содержиз мое гидролизаппарата нагревают острым паром до температуры реакции 145 С и при этой температуре осуществляют термовыдержку в течение 20 мин, После завершения гидролиза гемицеллюлоз в верхнюю часть аппарата подают пар, при этом в гидролизаппарате создается избыточное давление 1,05 МПа, что соответствует 185О С. При этом прогрева содержимого гидролиэаппарата не происходит. Затем сверху подают нагретую до

185 С 0,5 -ную серную кислоту. Первые

18,6 м пентозного, гидролизата имеют темз пературу 145 — 148 С, последующие 11 м

150-160 С, Отбором 12,9 м пентовного гидролиэата с температурой 165 — 177 С завершают сбор пентоэных сахаров.

К этому времени..содержимое гидролизаппарзта прогревается до 185 С, и далее происходит перколяционный гидролиз целлолигнинз.

Всего на перколяцию подают 53,5 м (10

ГМ) варочной смеси с температурой 185 С, содержащей 267 кг моногидрата серной кислоты, а затем 10 м (2 ГМ) с температурой

185 С на отмывку пентозных сахаров.

21 м (4 ГМ) гексоэного гидролизата отбирают в накопитель, а еще 21 м (4 ГМ) гексозного гидролизата используют в следующем цикле для гидролиза гемицеллюлоз.

Гидролизат в количестве 63,4 мэ (12 ГЫ) с концентрацией PB 3,8% используют для биохимической переработки. Содержание моносахаридов в гидролизате 3,4 мас., в том числе, мас. :Ксилоза

Арабиноза

Глюкоза

1677061 увеличить выход дрожжей при выращивании на этом субстрате, Характеристика гидролизатов

Увеличение выхода целевого продукта — дрожжей — из 1 т сырья, % от базового ва ианта

Выход товарных дрожжей, от

Выход РВ, от абс, сухой древесины

Доброкачественность гидролизата по моносахаридам, оу

Подъем давления в аппарате перед началом перколяции, МПа

0,7 (Известный способ)

0,81

0,92

1,05

1,2

1,33

1,50

21

19

21,5

22,0

48,7

54,0

52,8

53,4

53,9

45,0

46,8

82,3

91,4

89,2

89,7

88,9

86,9

78,9

41,8

44,8

45,2

45,6

45,3

44,6

39,7

Составитель А,Болобова

Техред M.Ìîðãåíòàë г

Корректор А.Осауленко

Редактор A,Oãàð

Заказ 3083 Тира>к Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Галактоза 0,17

Манноза 0,90

Доброкачественность гидролиэата

89 70

Выход РВ составил 45,6% от абс. сухой . 5 древесины, в том числе выход моносахаридов 40,9 от абс. сухой древесины.

После нейтрализации гидролизата осуществляют непрерывное культивирование дрожжей Candida Scottii КС-2 на опытной 10 установке при следующих показателях: концентрации РВ 2,4%, концентрация абс, сух. дрожжей 17,8 г/л, дебит 0,295 1/ч, продуктивность 5,26 г/л, Выход дрожжей 53,4 от

РВ при содержании общего белка 56,2 . 15

Как следует из данных таблицы, предлагаемый способ позволяет увеличить выход

РВ из древесного сырья и, как следствие, Формула изобретения

Способ получения раствора сахаров в реакторе колонного типа, включающий пропарку растительного сырья, пентозный гидролиэ, отбор пентозного гидролизата из нижней части реактора с получением целлолигнина, прогрев паром и последующий гексозный гидролиз целлолигнина, о тл и ч а юшийся тем, что, с целью увеличения выхода сахаров за счет уменьшения их разложения, прогрев паром проводят одновременно с отбором пентозноготидролизата путем подачи пара в верхнюю часть аппарата под давлением, обеспечивающим давление в аппарате 0,8 — 1,33 МПа.