Способ получения сахаров из пентозансодержащего растительного сырья Советский патент 1986 года по МПК C13K1/02 

Изобретение относится к получению Сахаров путем гидролиза растительного сырья, в частности пентозно-гек- созного гидролиза хлопковой шелухи.

Целью изобретения является повьше- ние выхода пентозных и гексозных Сахаров, уменьшение времени получения продукта и увеличение производительности гидролизаппарата, поскольку на стадии принудительной циркуляции за счет интенсивного перемещения процесс растворения полисахаридов и выход их в раствор значительно увеличивается , что способствует уменьшению времени ведения процесса и потерь Сахаров за счет быстрого выведения впоследствии Сахаров из гидролизаппарата

Уменьшение времени ведения процесса пентозно-гексозного гидролиза достигается за счет оптимального ведения температурного режима, который способствует интенсификации процесса гидролиза, а увеличение скорости выдачи гидролизата способствует быстрому выведению сахароз из гидролизаппарата, что позволяет получить продукты пентозной стадии за более короткий промежуток времени.

За счет оптимального ведения процесса и быстрого вывода продукта из реакционной области уменьшается количество продуктов распада, тем самым выход продуктов с единицы сьфья повышается .

Сущность способа заключается в том что осуществляют предварительную очистку сырья серной кислотой, экстракцию примесей водой, вьщержкус принудительной циркуляцией варочной жидкости к поддерживают температурньш режим на стадии пентозной варки по формуле - T.T,.c.,e (.it.-te) ,,

где tg - начальная температура пентозной варки, °С|

Од/о. экспериментально определяемые, коэффициенты, °С, 1/мин 1/мин2;

tg - время вьщержки всей массы сьфья в гидролизаппарате (с одновременной циркуляцией варочной жидкости), мин; t l - текущее время пентозной варки, мин;

требуемая температура стадии пентозной варки в гидролизТ. аппарате на момент времени

;. °с.

0

5

0

5

0

5

0

5

а на стадии гексозной варки по формуле

Тг (. (2),

где TJ - конечная температура стадии

пентозной. варки, С; Ъд,Ъ|- экспериментально определяемые коэффициенты. С, 1/мин; i - конечное время пентозной

варки, мин; tf. - текущее время гексозной

варки, мин;

TI- - требуемая температура гексозной, варки на момент времени if, °С.

На основании результатов вычисления измерений температуры по формулам (1) и (2) сделаны так называемые лекала, которые вставляются в программные задатчики, и изменение температуры процесса пентозно-гексозного гидролиза ведется программным путем.

На чертеже показана схема осуществления предлагаемого способа.

Способ осуществляют следующим образом.

Производят предварительнучз очистку сырья, т.е. хлопковой шелухи, слабым раствором серной кислоты, экстракцию цримесей водой, и подготовленное сырье подают в гидролизаппарат емкостью 34 м.

В смеситель 1 подают воду, серную кислоту с концентрацией 1,6% и пар с температурой . Образующуюся в смесителе 1 варочную жидкость с температурой одновременно с сырьем также подают в гидролизаппарат 2. После заполнения объема гидролиз- аппарата подачу варочной жидкости прекращают и производят принудительную циркуляцию варочной жидкости в гид- ролизаппарате 2 насосом 3 снизу вверх в течение 35-40 мин. Таким образом осуществляют операции вьщержки и при-, нудительной циркуляции варочной жидкости. Это позволяет ускорить процесс получения легкогидрируемых Сахаров.

Затем ведется стадия пентозного гидролиза. Возобновляют подачу жидкости с паром из смесителя 1 в гидролизаппарат 2, закрьшают клапан 4 для прекращения циркуляции варочной жидкости и открывают клапан 5 для выдачи пентозного гидролизата. Общее время пентозного гидролиза длится 110

120 мин, при этом с целью наилучшего выхода пентозных и частично гексоз- ных Сахаров температуру в гидролиз- аппарате меняют по формуле (1).

К концу пентозной варки, т.е. через 110-120 мин, температураSгид- ролизаппарате достигает 150-155°С. В это время с гидролизатом полностью вводятся пентозные ;ахара и начинают выходить гексозные сахара. Начинает- ся процесс варки. Гексозная варка длится также 110-120 мин, и температуру меняют по формуле (2).

К концу гексозной варки температура в гидролизаппарате достигает 180-190°С.

От качала пентозной ; ки до конца гексозной .варки подг iy жидкости с даром из смесителя 1 и выдачу гид- ролизата из гидролизаппарата 2 про- изводят непрерывно. В результате общее время пентозно-гексозного гидролиза составляет 3,6-4 ч.

Таким образом, опти тзация температурного режима при пентозно-гексоз ном гидролизе позволяет увеличить выход Сахаров из растительного сырья сократить продолжительность самого процесса гидролиза и увеличить производительность Гидролизаппарата.

П р и м е р. В гидролизаппарате емкостью 34 м раствор пентозного сахара вццеляют из хлопковой шелухи, предварительно облагороженной и проЕмкость гидролизатора, м Время пентозного гидролизата, мин Время гекс озного гидролиза, мин Концентрация пентозных Сахаров, % Концентрация гексозных Сахаров, %

Скорость отбора гидролизата, при пентозной варке

при гексозной варке

гидролизованной в паровой фазе при 115°С и 1,5% концентрации серной кис лоты, и проводят вьщержку с принудительной циркуляцией всей массы сьфья в течение 35-45 мин.

Далее при пентозном гидролизе тем пературный режим в гидролизаппарате поддерживают по формуле (1) и подни- мают до 115°С в течение 120 мин. В это время производят вьщеление пентозного гидролизата, и вытесненный гидролизат направляют в сборник концентрированного пентозного гидролиза- та. После этого осуществляют гексоз- ньй гидролиз при повьшении температуры от 155 до и по формуле (2), подают раствор 1,6%-ной серной кислоты и вьщеляют гексозный гидролизат в течение 50-120 мин.

В таблице представлены данные про- мьгашенного получения пентозно-гексозного гидролизата по предлагаемому способу и существующему способу на Янгиюльском биохимическом заводе.

Применение данного способа обеспечивает снижение общего времени процесса на 20-25%, повьппение выхода са- харов из сырья на 4-6%, повьшение концентрации сахара в пентозном гидролизат е на 30-40%. Одновременно достигается повышение производительности основного оборудования на 15% за счет снижения времени процесса.

34

160

150

5

2

8-9 12-13

I Кислота