Способ нейтрализации гидролизата растительного сырья

 

Сущность изобретения: способ заключается в том, что гидролизат перед стадией аммиачной нейтрализации делят на два потока в соотношении объемных долей от 0,45 : 0,75 до 0,25 : 0,55, всю аммиачную воду вводят лишь в первый поток, затем его продувают воздухом в пузырьковом режиме от 6 до 20 мин или в пенном аппарате, далее смешивают с вторым потоком и проводят отделение образовавшихся взвешенных лигногуминовых веществ. 5 з.п. ф-лы, 3 табл.

Изобретение относится к микробиологической промышленности, а именно к гидролизной подотрасли, вырабатывающей спирт и дрожжи из гидролизатов растительного сырья.

Цель изобретения - повышение качества нейтрализата за счет уменьшения лигногуминовых (ЛГВ) веществ и снижение энергозатрат.

Для осуществления предлагаемого способа гидролизат перед обработкой аммиачной водой разделяют на две части в соотношении (45-75):(25-55), аммиачную воду вводят в первую часть в количестве, необходимом для нейтрализации всего объема гидролизата, и продувают ее воздухом, после чего обе части объединяют. Перед разделением гидролизата на две части его обрабатывают известью.

Продувку воздухом можно осуществлять в пузырьковом или пенном режимах. При этом продувку ведут свежим или отработанным воздухом, предпочтительно после выращивания дрожжей. Продувку можно вести и при рециркуляции воздуха.

После объединения обеих частей гидролизата отделяют взвешенные вещества известными приемами.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Исходный гидролизат, поступающий из варочного отделения, либо сразу делят на два потока, либо подвергают известковой нейтрализации с последующим делением на две части. В первом случае хотя это и не обязательно, гидролизат перед делением на две части охлаждают до 35-45^оС, поскольку чем ниже температура, тем больше выводится ЛГВ при последующей обработке. Во втором случае гидролизат охлаждают до 75-85^оС, то есть как при обычной известковой нейтрализации, и после известковой нейтрализации сразу делят на две части, или отделяют образовавшийся гипс, а затем делят на две части.

Деление гидролизата на две части проводят в соотношении (45-75):(25-55); если доля первой части меньше 45, то возможен частичный распад сахаров при введении аммиака в первую часть, что нежелательно; если доля первой части больше 75, то при этом не достигается положительный эффект по удалению ЛГВ из гидролизата.

После разделения гидролизата на две части в первую из них, доля которой составляет 45-75, вводят аммиачную воду в таком количестве, которое необходимо для нейтрализации всего потока гидролизата, поступающего на подготовку из варочного отделения, до общепринятого в гидролизной промышленности значения рН 4-4,5. Далее его продувают воздухом в пузырьковом режиме, например, в полом аппарате с барботером для рассредоточенного ввода воздуха. Продувку проводят в течение 6-20 мин.

Стадию продувки воздухом можно осуществлять и в пенном аппарате, в котором образуется гомогенная пенно-воздушная дисперсия.

Для проведения продувки используют воздух из атмосферы, но с целью уменьшения загрязнения воздуха предпочтительнее использовать отработанный воздух с других стадий технологического процесса, например отработанный воздух, выходящий из дрожжерастительных аппаратов, или отработанный воздух, выходящий из нейтрализаторов (если перемешивание среды на стадии известковой нейтрализации не механическое, а эрлифтное).

Еще предпочтительнее проводят стадию продувки при рециркуляции воздуха, т. е. воздух, выходящий со стадии продувки, вновь направлять на стадию продувки, что увеличивает эффективность удаления ЛГВ из гидролизата.

После завершения стадии продувки первого потока его смешивают с вторым потоком (при этом рН смешанного потока составляет так же, как и при обычной аммиачной нейтрализации 4,0-4,5) и проводят отделение взвешенных веществ (скоагулировавших лигногуминовых коллоидов) одним из известных приемов - фильтрованием, отстаиванием и т.д.

П р и м е р 1. Для осуществления предлагаемого способа берут 100 мл гидролизата из производственного потока Архангельского гидролизного завода. Концентрация РВ в гидролизате 2,98%, показатель рН ≈ 1. Определяют расход аммиачной воды на нейтрализацию гидролизата до общепринятого значения рН 4,2; он составил 4,5 мл 4 н.раствора аммиака на 100 мл гидролизата.

Затем свежую порцию фильтрованного гидролизата в количестве 100 мл нагревают до 85^оС, разделяют на 2 части в соотношении 65 мл; 35 мл, после чего обе части помещают на водяную баню при 85^оС. В первую из них вводят при перемешивании 4,5 мл 4 н. раствора аммиака и затем опускают в нее стеклянную трубку, соединенную с микрокомпрессором для подачи воздуха. Продувку этой части гидролизата ведут 10 мин, после чего обе части смешивают и в смешанном объеме определяют содержание взвешенных веществ (т.е. количество скоагулировавших ЛГВ). Выход ЛГВ составил 0,93 г/л. Концентрация РВ в нейтрализате 2,96%.

Для сравнения эффективности предлаемого способа с промышленно применяемым способом (прототипом) берут 100 мл того же гидролизата, нагревают его до 85^оС и нейтрализуют 4,5 мл 4 н, раствора аммиака, после чего выдерживают 1 ч (для имитации стадии отделения взвешенных веществ после нейтрализации) при 80^оС, охлаждают до 45^оС, и при этой температуре продувают 1 ч в тех же условиях. Затем определяют содержание взвешенных ЛГВ. Выход ЛГВ составил 0,84 г/л. Концентрация РВ в нейтрализате 2,89%.

Сопоставление предлагаемого способа с прототипом показывает, что количество удаляемых ЛГВ увеличивается в 1,11 раза, производительность процесса на стадии продувки воздухом увеличивается в 6 раз (продолжительность продувки сокращается с 60 до 10 мин), достигается уменьшение энергозатрат на продувку за счет сокращения продолжительности в 6 раз и за счет уменьшения потока жидкости, подаваемой на продувку, на 35% или в 1,5 раза, т.е. всего в 9 раз, количество используемого на продувку, а следовательно, загрязняемого воздуха уменьшается также в 9 раз.

П р и м е р 2. Опыты по подготовке гидролизата по предлагаемому способу проводят в условиях примера 1, но при этом исходный гидролизат перед вводом аммиака делят в соотношениях, показанных в табл.1.

Сравнивая эти цифры с выходом ЛГВ по прототипу 0,84 г/л (см. пример 1), видим, что минимально допустимым соотношением, при котором можно проводить деление гидролизата на 2 части, является соотношение 75:25, а минимально допустимым - 45:55.

П р и м е р 3. Из производственного потока Архангельского гидролизного завода отбирают гидролизат после стадии известковой нейтрализации и определяют расход 2 н.аммиачной воды на нейтрализацию его до рН 4,5, который составил 2,1 мл на 100 мл.

Далее берут 100 мл того же гидролизата при 82^оС, разделяют в соотношении 55 мл и 45 мл, вливают 2,1 мл 2 н.раствора аммиачной воды в первую часть, после чего помещают обе части на водяную баню при 80^оС и продувают первую часть воздухом в условиях примера 1 в течение 10 мин. Затем обе части смешивают и в смеси определяют содержание взвешенных ЛГВ, которое составило 1,03 г/л. Концентрация РВ в нейтрализате 3,12%.

Для сравнения в этих же условиях проводят обработку этого же гидролизата по прототипу. 100 мл гидролизата при 82^оС нейтрализуют 2,1 мл 2 н.аммиачной воды, охлаждают до 45^оС и продувают 1 ч на водяной бане при 45^оС. Выход взвешенных ЛГВ в нейтрализате составил 0,94 г/л, что меньше, чем по предлагаемому способу. Концентрация РВ в нейтрализате 3,02%.

Из сравнения видно, что все преимущества предлагаемого способа, указанные в примере 1, сохраняются и в данном примере.

П р и м е р 4. Его проводят в условиях примера 3, но при делении гидролизата перед аммиачной нейтрализацией в других соотношениях. При этом получены следующие результаты в сравнении с примером 3 (см. табл.2).

Из полученных данных видно, что минимально приемлемое соотношение при делении гидролизата на 2 части перед аммиачной нейтрализацией составляет 45:55, поскольку при более низком соотношении снижается содержание РВ в нейтрализате по сравнению с прототипом - 3,02% (пример 3); максимально приемлемое соотношение - 75:25.

П р и м е р 5. Опыт подготовки гидролизата проводят в условиях примера 1, но при разной продолжительности на стадии продувки воздухом. Результаты, представленные в табл.3, показывают, что минимально приемлемое время продувки составляет 6 мин (иначе способ уступает прототипу по выходу взвешенных ЛГВ), а максимальное - 20 мин, поскольку дальнейшее увеличение времени продувки не дает увеличения выхода ЛГВ.

П р и м е р 6. Осуществляют в условиях примера 1, в котором стадию продувки проводят отработанным воздухом, отбираемым из лабораторного дрожжерастительного аппарата. Выход взвешенных ЛГВ в нейтрализате составил 0,95 г/л, т.е. больше, чем по прототипу.

П р и м е р 7. Осуществляют в условиях примера 1, в котором стадию продувки проводят при полной рециркуляции воздуха, т.е. колба, в которой ведут продувку, закрыта пробкой с вставленными в нее двумя трубками - длинной (почти до дна колбы), предназначенной для подачи воздуха и короткой, необходимой для отвода отработанного воздуха. Короткая трубка соединена шлангом с всасывающим патрубком компрессора, а длинная - с нагнетательным.

Выход взвешенных ЛГВ в нейтрализате в этом опыте составил 0,97 г/л, т. е. даже больше, чем при продувке свежим воздухом в примере 1.

П р и м е р 8. Осуществляют в условиях примера 1 с той разницей, что стадию продувки проводят в лабораторном пенном аппарате диаметром 28 мм (время пребывания жидкости в аппарате, т.е. продолжительность продувки 0,2 с). Выход ЛГВ 0,86 г/л, что выше, чем по прототипу.

Из представленных примеров видно, что предлагаемый способ имеет несколько преимуществ по сравнению с его прототипом: возрастает производительность процесса подготовки гидролизата к биохимической переработке в 3-10 раз за счет сокращения времени продувки воздухом с 1 ч до 6-20 мин; уменьшаются затраты на подготовку гидролизата за счет сокращения длительности продувки, которая является высоко энергоемким процессом; уменьшается загрязнение атмосферы; поскольку объем отработанного воздуха уменьшается в 9 раз в примере 1 по сравнению с прототипом, а в примере 7 полностью ликвидируется выброс загрязненного воздуха; возрастает эффективность очистки гидролизата от ЛГВ; упрощается технологическая схема подготовки гидролизата.

Формула изобретения

1. СПОСОБ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ ГИДРОЛИЗАТА РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ, включающий обработку гидролизата аммиачной водой до pH 4,0 - 4,5, продувку воздухом и отделение образовавшегося осадка, отличающийся тем, что, с целью повышения качества нейтрализата за счет уменьшения содержания лигногуминовых веществ и снижения энергозатрат, перед обработкой аммиачной водой осуществляют разделение гидролизата на две части в соотношении (45 - 75) : (55 - 25), аммиачную воду вводят в первую часть в количестве, необходимом для обработки всего объема гидролизата, и продувают ее воздухом, после чего обе части объединяют.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед разделением гидролизата на две части его обрабатывают известью.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что продувку воздухом ведут в пузырьковом режиме в течение 6 - 20 мин.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что продувку воздухом ведут в пенном режиме.

5. Способ по пп.1-3, отличающийся тем, что продувку ведут отработанным воздухом, предпочтительно после нейтрализации или выращивания дрожжей.

6. Способ по пп.1-3, отличающийся тем, что продувку ведут при рециркуляции воздуха.

РИСУНКИ

Рисунок 1