Способ получения раствора сахаров из пентозансодержащего растительного сырья Советский патент 1985 года по МПК C13K1/02 

Изобретение относится к гидролизной промышленности, а именно к способу получения растворов Сахаров методом гидролиза пентозансодержащего сырья, и может быть использовано для производства кристаллического ксилита, кормовых дрожжей и этилового спирта. Известен способ получения Сахаров гидролизом пентозансодержащего сырья предусматривакщий разделение процесса гидролиза на несколько стадий: пропарка, ввод кислоты, гидролиз, зкстракц 1я, которые осуществляются в отдельных непрерьюно действующих аппаратах QJ . Однако известньй способ из-за мно гостадийности процесса, а также проведения каждой стадии в отдельном ап парате является сложным и не позволя ,ёт получить растворы Сахаров требуемой доброкачественности. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения Сахаров из пентозансодержащего растительного сырья, предусматривающий предварительные очистку его серной кислотой и экстракцию примесей водой, подогрев очищенного сырья про точным паром, последующий пентозный гидролиз с подачей пара и отмывку са харов 2 . , Однако отсутствие постоянного отбора летучих примесей в течение всей пентозной варки приводит к их распаду и конденсации с сахарами в зоне реакции, что дает увеличение цветнос ти и снижение доброкачественности пентозных гидролизатов. Кроме того, промывка прогидролизованного сырья водой или рециркулируемым пентозным гидролизатом в I ступень не позволяет получить пентозные гидролизаты с высокой концентрацией Сахаров, что отрицательно сказывается на последующих стадиях получения конечных продуктов. Цель изобретения - улучшение качества целевого продукта и упрощение его очистки. Указанная цель достигается тем, что согласно способу получения раствора сахаров из пентозансодержащего растительного сырья, предусматривающему предварительные очистку его серной кислотой и экстракцию примесей водой, подогрев очищенного сьфья 92 проточным паром, последующий пеитозный гдчролиз с подачей пара и отмывку Сахаров, на стадии пентозного гидролиза пар подают непрерывно и одновременно осуществляют отбор летучих примесей из реакционной зоны, при этом отмывку образующихся Сахаров ведут ступенчато растворами Сахаров с уменьшающейся концентрацией. Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Предварительно очищенное сырье, в частности стержни початков кукурузы, пропитанные 1,5-2,5%-ным раствором серной кислоты, после подогрева проточным паром обрабатывают при 120130 С в течение 40-90 мин при гидромодуле 2,0-2,3 с непрерьшной подачей острого пара в нижнюю часть гидролизаппарата и отводом отходящих паров из верхней части. При этом пентозаны растворяются, гидролизуются до моносахаридов и переходят в капиллярновпитанную жидкость, образуя пентозный гидролизат с концентрацией Сахаров 18-23%, а летучие примеси (фурфурол, уксусная, муравьиная кислоты, фенолы и др .), образующиеся в процессе гидролиза,. удаляются с отходящим паром. После завершения процесса гидролиза гемицеллкшоз проводят .отмывку продуктов гидролиза при атмосферном давлении в 3 ступени растворами Сахаров с уменьшающейся концентрацией при гидромодуле в аппарате, равном 4. При этом за счет остаточного тепла в зоне реакции температура процесса составляет 60-80 С. На первую ступень отмывки подают 3,3 гидромодуля раствора № 1 с концентрацией Сахаров в нем 5-7% и отбирают такое же количество (3,3 гидромодуля) готового пентозного гидролизата с концентрацией сахаров 10-12%, которьй идет на дальнейшую переработку. На вторую ступень отмывки подают раствор N 2 с концентрацией Сахаров 3-4% и отбирают раствор С концентрацией 5-7%, которьй используется на последующей варке в качестве раствора № 1 (см. пример). На третью ступень отмывки подают воду и отбирают раствор с кон-центрацией Сахаров 3-4%, которьй используется на последующей варке в качестве раствора № 2. Модуль подачи и вьздачн оборотных растворов воды и гидролизата на всех ступенях отмывки сохраняется постоянным и равным 3,3 идромодуля. . В результате многоступенчатой экстракции достигается максимальная степень отмывки Сахаров при наивысшей их концентрации в пентозном гидролизате. Гексозный гидролиз целлолигнин осуществляют известным способом. Пример. 6т абсолютно сухих предварительно очищенных стержней по чатков кукурузы обрабатывают в течение 1 ч в паровой фазе при гидромоду ле 2,3;.концентрация серной кислоты 1,5%i, температуре 125®С при непрерьш ной подаче острого пара в нижнюю часть гидролизаппарата и отборе отходящих паров из верхней части гидролизаппарата. При этом образуется 2340 кг Сахаров или 39,0% от сырья (схема). После завершения процесса гидролиза гемицеллкшоз проводят от.мьшку его продуктов при гидромодуле в аппарате, равном 4. Отмывку осуществляют в 3 ступени растворами сахаров с уменьшающейся концентрацией . при гидромодуле подачи и отбора, равном 3,3. На первую ступень отмывки подают 20 м раствора № 1, содер119 центрации в нем 6,5%, и отбирают 20 м готового пентозного гидролизата, содержащего 2160 кг Сахаров с концентрацией 10,8%, которьй идет на дальнейшую переработку. На вторую ступень отмывки подают 20 м раствора № 2, содержащего 600 кг Сахаров с концентрацией их, равной 4%, и отбирают 20 м раствора № 1, содержащего 1ЗОО кг Сахаров при концентрации 6%. На третью ступень отмывки подают 2 м воды и отбирают 20 м раствора № 2, содержащего 600 кг са- хйров с концентрагщей 3%. Гексозный гидролиз осуществляют известным способом. Так, например, при испытаниях предлагаемого способа с непрерьшным выводом летучих примесей из зоны реакции в количестве 0,2 модуля и отмывкой в три ступени в промыпшенных условиях Краснодарского химкомбината при гидролизе стержней початков кукурузы были получены показатели, приведенные в таблице. Для сравнения здесь приведены показатели известных способов.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСТВОРА САХАРОВ ИЗ ПЕНТОЗАНСОДЕРЖАЩЕГО РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ, предусматривающий предварительные очистку его серной кислотой и экстракцию примесей водой, подогрев очищенного сырья проточным паром, последующий пентозный гидролиз с подачей пара и отмывку сахароз, отличающийся тем, что, с целью улучше:ния качества целевого продукта и упрощения его очисткЬ, на стадии пентозного гидрсшиза пар подают непрерывно и однЪвременно осу- ществляют отбор летучих примесей из реакционной зоны, при этом отмывку образуннр1х Сахаров ведут ступенчато 5 растворами Сахаров с уменьшающейся (Л концентрацией.

Выход пентозных РВ от а.с.с за вычетом поданных Сахаров на выделение, %

Характеристика пентозного гролизата:

сухие вещества, % доброкачественность, % концентрация Сахаров, % цветность в ед.Шт.

кислотность (в пересчете на уксусную), % к РВ , минеральная

органическая Зольное веществ

Пентозы, % к РВ Фурфурол, % к РВ

36,4

38,0

12,3

82,5 85,0 9,7 11,0 180,0

Как видно из таблицы, выход и доб-Указанный эффект может быть достигнут

рокачественность пентозных РВ и ка-только за счет осуществления совокупчественные показатели пентозногоности отличительных признаков заявлягидролизата, полученного по предла-емого изобретения - осуществления

гаемому способу получения растворов 5пентозного гидролиза при непрекращасахаров, значительно выше показате-ющейся подаче пара.и отборе летучих

лей, получаемых по прототипу.примесей. Кроме того, повьшение добКроме того, направив отходящие ле-ние цветности, содержания органичестучие примеси на конденсацию и ректи- кислот, фурфурола позволяет на

фикацию можно получить до 20 кг фур-следующих стадиях очистки снизить

фурола с одной варки, т.е. из 6 т j,расход дефицитных материалов - кола.с.с. (абсолютно сухих стержней).лактивита и ионообменных смол. рокачественности гидролизатов, сниже