Способ получения пентозных сахаров

 

Использование: гидролизная и химическая промышленность. Сущность способа заключается в том, что осуществляют предварительное смачивание сырья 0,4-0,6%- ной серной кислотой при одновременной обработке током с анодной плотностью 0,05-0,09 А/см2 в течение 40-60 мин, экстракцию и отмывку растворимых примесей водой с последующим пентозным гидролизом очищенного сырья, преимущественно кукурузной кочерыжки, разбавленным раствором серной кислоты в присутствии тока с анодной плотностью 0,09-0,1 А/см2, при температуре гидролиза 90-98°С, в течение 45-100 мин и инверсией полученного гидролизата.2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

К ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (21) 5017209/13 (22) 05.08.91 (46) 30.00.93. Бюл. ¹ 32 (71) Днепропетровский химико-технологический институт (72) А.B,Êîâàëü, Г.П.Ломова и А,П.Кулик (73) Днепропетровский химико-технологический институт (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1566733, кл. С 13 К 1/02, 1990. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНТОЗНЫХ

САХАРОР (57) Использование: гидролизная и химическая промышленность. Сущность способа

Изобретение относится к гидролизной, пищевой и химической промышленности, а именно — x способу гидролиза растительного сырья, в частности кукурузной кочерыжки, для получения ксилозы, ксилита и «х производных.

Цель изобретения — ускорение процесса. повышение качества гидролизата и выхада пентозных сахаров, Поставленная цель достигается тем, что в известном способе получения пентозных сахаров гидролиз ведут в кислой среде (ОЯ1ф, Н2304) при одновременной обработке таком с анодной плотностью 0,09-0,1 А/см2, при температуре гидролиза 90-98 С в течение 45-100 мин. Анодом служит тита,овомарганцевый электрод, катодом титановый электрод или любие другие электроды, не растворимые в кислой среде. Си„, Ы,„, 1838421 А3 заключается в том, что осуществляют предварительное смачивание сырья 0,4-0,67ной серной кислотой при одновременной обработке током с анодной пло;ностью

0,05-0,09 А/см в течение 40-60 мин, экстра2 кцию и отмывку растворимых примесей водой с последующим пентозным гидролизом очищенного сырья, преимущественно кукурузной кочерыжки, разбавленным раствором серной кислоты в присутствии тока с анодной плотностью 0,09-0,1 А/см, при

2 тсмпературе гидролиза 90-98 С, в течение

45-100 мин и инверсией полученного гидролизата. 2 табл. стема бездиафрагменная, Общее время гидролиза с отмывкой 60-110 мин, wwk

После очистки и пентозного гидролиза QQ в присутствии тока сырье не набухает, не (Я разваривается, что обеспечивает хорошую Ср фильтрующую способность сырья и быст- р рую отмывку.

Предлагаемый способ обеспечивает лучшую диффузию катализатора в капилляры по всему ооьвму сырья (прямее диффузия) и вынос сахаров иэ толщи сырья . (обратная диффузия) за счет электропроводности рабочего раствора (переноса электрических зарядов ионами Н, 0Н 304 от электрода к электроду). Водород, разряжающийся на катоде в процессе электролиза воды и кислоты может быть использован для гидрирования в производстве ксилита, В отличие от прототипа гидролизаты характеризуются отсутствием фурфурола, зна1830421 чительна меньшим содержаниеи примесей — красящих, коллоидных и эольных веществ, максииальным содержанием пентозных сахаров (более 98 ), преимущественно ксилозы, что являетсл следствием лучшей очистки 5 сырьл, более иягкими условиями и ускорением процесса гидролиза по предлагаемо-. му способу.

Сравнительная характеристика сахаров пентозных 1идролизатов и параметры, под- 10 тверждающие цель заявляемого способа представлены в табл. 1 и 2, Способ полснлетсл следующими примерами.

Пример 1. 60 r воздушно-сухой дробленой кукурузной кочерыжки помещают в электролитическую ячейку еикость1о 1 литр, заливают 5 гидромодуллми 0,4 -ной серной кислоты и ведут экстракцию вредных 11рил1есе11 путем электролиза при посто- 20 янном токе с aIIonIIoln плотностью 0,05

А/смг в течение 60 мин. Температура в процесс электролиза самопроизвольно увеличиваотсл с 20 до 00 С. Через 60 мин электролиз водного раствора серной кисло- 25 ты, внутри которо о находится сырье, прекраща1от, экстракт отбира1от, сырье г,роиывают 5 гидромодулями воды в течеI! ие 20 I411I

Очищенное сырье заливают 3 гидромо- 30 дулями 1 /,-ного раствора серной кислоты, в этой жо ячейке ведут электроаиэ в течение

45 мин IpLI анодной плотности тока 0,1

А/см . Б процессе электролиза температура повышайтсл самопроизвольно до 98 C. 35

После гидрализа гемицеллюлоэ сырье отмыва1от водой в течений 15 мин, оставшийся целлолигнин направляют на гексозный гидролиз нли используют в других целях. Анодом служит титановомарганцйв !й "0 электрод. катодом — титановый электрод.

Общее вре1ля гидролизэ вместе с очисткой 120 мин, пентозного с отмывкой — 60 мин

При этом фурфурол в пентозном гидро- 45 лизате отсутствует, выход гемицеллюлоз на исходное сырье составляет 27,8 из 33 (84,), т.е. практически всл 1-л фракцил— легкогидролизуемые полисахариды. Цветность по сравнению с прототипом в 1,7 раза ниже, с 70 единиц Штаммера снижается до

42 единиц Шгаммера,.зольность остается на уровне г1рототипа за счет предочистки сырьл в присутствии така.

П р» и е р 2. 60 r воздушно-сухой 55 дроблЕ Loll кукурузной кочерыжки заливают

3 гидромадуллми 0,67-ной серной кислоты и ведут экстракцию примесей пу ем электролиза, описанным в примере 1.

После очистки сырье заливают 5 гидромодуллми 0.0 -ной серной кислоты и недуг электролиз в течение 100 мин при анодной плотности TDKB 0,09 А/см . В процессе элекг тролиза температура повьцваетсл самопроизвольно до 90-95 С, После гидролиза сырье отмыва1от водой в течение 10 иин. Электроды использовались те же, что и в примсре 1. Бремл пентозного гидролиза с отмывкой составило 110 мин, что D 1,6 раза короче известного, Цветность низкая и составляет 40 единиц Штамиера. Выход гемицелл1алоз на исходное сырье в пентозных гидролизатах составляет

28,1%, фурфурола нет, Остальные примеры, подтверждающие границы параметров заявллемого способа, представлены в табл. 1, где отмечаетсл более низкий выход сахаров, Уроматографический анализ пентозных гидролизатов (прииеры 1 и 2) показал, что в их составе находится преимущественно ксилоза и арабиноза (пентозные сахара) с незначительной примесью гексозных сахаров (глюкоза, галактоза) — 1,6 /, что более, чем в 9 раз меньwe по сравнению,с прототипом, Таким образом, гидролизаты, полученные по заявляемому способу, имеют преимущества не толька по чистоте (гидролизаты, полученные в настолщее время в производстве, например, по цветности имеют 170-220 единиц Штаммера, по предлагаемому способу — 40 единиц Штаммера), но и по качественному составу гидролизата (см,табл. 1), «ro позволит свести до минимума расходы при окончательной очистке гидролиэатов, идущих после гидролиэа на получение ксилозы, ксилита и их производных, в отличие от известных способов, где тратится много времени и реактивов для доведения гидролизатов до кондиции, т.е. удешевить процесс.

Формула изобретанил .Способ полученил пентозных сахаров, включа1ощий смачивание сырьл 0,4-0,6 ной серной кислотой при одновременной обработке током с знодной плотностью

0,05-0,09 Л/см в течение 40-60 мин, отмыв2 ку водой, экстракцию растворимых примесей водой, пентозный гидрализ очищенного сырья разбавленным раствором серной кислоты Ll отмывку сырья с последующей инверсией гидролизага, о т л и ч а ю щ и и с л тем, что пентозный гидролиэ ведут при одновременной обработке током с анодной плотностью 0,09-0,1 А/см при температуре гидролиза 90-98 С в течение 45-100 мин.

1838421

Таблица 1

Состав и содержание сахаров пентозного гидролизата кукурузной кочерыжки по заявляемому способу и прототипу

Содержание сахаров, Состав сахаров по заявляемому с по прототипу на исходное от суммы вынэ исходное от суммы выделенных гемицеллюлоз деленных гемицеллюлоз сырье сырье

87,20

24,50

76,18

20,26

11,12

3,12

8,23

2,19

0,82

0,23

10,25

2,73

0,23

0,82

5,33

1,42

98,32

27,62

81,98

22,45

26,60

100,0

100,0

28,10 общая сумма сахаров пентозного гидролизата

Таблица 2

Параметры, подтверждающие цель заявляемого способа г

Характеристика пентозного гидролизатэ с предварительной, Ъ очисткой сырья (кукурузная кочерыжка) Параметры гидролизэ цветность в ед. Штам очистки от зольных элементов мера

0,58-0,77

1,5-2

70-69

82,3-85

25,8-26,6

По прототипу:

По заявляемому cnocoGy:

t=30 мин: Т=95 С: Н230а-1, д=0,1 А/см

18.9

80,4

50 нет ксилоза арабиноза глюкоза. галактозэ сумма пентоз

Выход гемицеллюлоз, % на исходное сырье

Содержание фурфурола, 7 на исходное сырье

Содержание декстринов, на исходное сырье

1838421

Продолжение табл.2

Характеристика пентозного гидролизата с предварительной . очисткой сырья (кукурузная кочерыжка) Параметры гидролиза

Содержание Декстри нов., ;ь на исисходное сырье ходное сырье 5 мин; Т 98 С. Нг504-1 j:. г

82,2

27,8

7,5 нет

1100 м и н; Т-90-95ОС;

НгЯО4 0,8 ; д0,09 A /ñì

84,9 1 28,1

8,5 нет

t-110 мин; Т.*95-100 С;

Иг$04-0,8 /; д-0,09 А/см

82.0

23,4

0,2

Составитель Е.Балан

Техред М.Моргентал Корректор А.Козориз

Редактор

Заказ 2906 Тираж 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

Выход гемицелл l0лоз, $ на исходное сырье

$ очистки Цветность от зольных вед. Штамэлементов мера

Содержание фурфурола. % на