Аппарат для ферментативного гидролиза лигноцеллюлозного сырья Советский патент 1990 года по МПК C13K1/02 

ел

о

Изобретение относится к гидролизной промышленности, а именно к аппаратам для ферментативного гидролиза лигноцеллюлозного сырья. Цель изобретения - более эффективное использование фермента и удешевление таким путем процесса, повышение выхода и качества целевого продукта. Аппарат содержит корпус 1, снабженный наружными теплообменниками 4,5,21 и бункером 2 с питающим шнеком 3, приспособления 8,9,10,11 для ввода гидролизующего агента, буферного раствора, вывода гидролизата и удаления непрогидролизованного остатка соответственно. Аппарат снабжен транспортирующим шнеком 12, на валу которого установлена спиральная мешалка 13, и слоем иммобилизованной целлобиазы 14, образующей зону инверсии гидролизата. Зоны адсорбции 6 и гидролиза 7 расположены за зоной инверсии по ходу движения сырья. Из гидролизата, удаляемого из зоны гидролиза 7, извлекают в зоне адсорбции 6 гидролизующий агент, а затем проводят инвертирование гидролизата в слое иммобилизованной целлобиазы 14, что позволяет уменьшить потери гидролизующего агента и повысить выход и качество целевого продукта. 3 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к гидролизной промышленности, а именно к аппаратам для ферментативного гидролиза лигноцеллншозного сырья,

Цель изобретения - более эффективное использование фермента и удешевление таким путем процесса, повышение выхода и качества гидролизата.

На чертеже изображен аппарат, разрез.

Аппарат содержит корпус 1, на котором установлены бункер 2 с питающим шнеком 3, теплообменники 4 и 5 для создания зон 6 и 7 абсорбции и гидролиза соответственно, приспособления

8, 9 и 10 для ввода гидролизующего агента, буферного раствора и вывода гидролизата соответственно, а также приспособление 1 1 для удаления не- . прогидролизованного остатка.

Аппарат снабжен транспортирующим шнеком 12 для перемешивания сырья по всей длине аппарата, на валу которого в зоне 7 гидролиза установлена спиральная мешалка 13. Перед зоной 6 абсорбции вокруг корпуса расположен слой 14 иммобилизованной целлобиазы с образованием зоны инверсии гидро- лнзата. Позицией 15 обозначена перфорация корпуса 1 в зоне инверсии.

СЛ СП

Соотношение длин зон гидролиза, абсорбции и инверсии предпочтительно составляет 2:1:1-0,5. В зоне инверсии транспортирующий шнек 12 выполне прессующим с шагом витков лопасти в 2,5-3 раза меньшим, чем в остальной части шнека 12, а в зоне 6 абсорбции лопасть шнека 12 выполнена перфорированной.

Приспособление 11 для удаления непрогидролизованного остатка содержит камеру 16 с перфорированными стенками 17, внутри которой установлен шнек 18 с уменьшающимся к середине камеры шагом витков.

Аппарат снабжен также штуцером 1 для подачи острого пара, холодильником 20, теплообменником 21 для создния оптимальной температуры в зоне инверсии, штуцером 22 с затвором 23 для вывода остатка и трубопроводом 24 для возврата отжатого в камере 1 гидролизата в зону 7 гидролиза. , Аппарат работает следующим образом.

Сырье загружают в бункер 2 и доз рованно подают шнеком 3. Через штуцер 19 сырье стерилизуют

ром,

острым па- затем охлаждают до 30-50 С

холодильником 20. Транспортирующий шнек 12 перемещает сырье в зону 7 гидролиза, куда одновременно подают гидролизующий агент через приспособление 8 в количестве, необходимом для насыщения сырья, а через приспособление 9 при закрытом затворе 23 подают буферный раствор.

Перемешивание в зоне 7 гидролиза обеспечивается транспортирующим шнеком 12 и спиралью 13, При этом в зоне 7 гидролиза с помощью теплообменника 5 поддерживают температуру 30- . Буферный раствор движется противотоком через сырье и уносит в зону 6 абсорбции образовавшиеся сахара и часть гидролизующего агента. Проходя через перфорированную лопасть шнека 12, буферный раствор освобождается от гидролизующего агента (ферментов) за счет сорбции последнего на сырье. Оптимальная для сорбции температура 5-20 С поддерживается в зоне 6 теплообменником 4. Таким образом, вымываемый буферным раствором гидролизующий агент постоянно возвра щается в зону 7 гидролиза. Потери вследствие инактивации агента восполняют через приспособление 8.

0

5

0

5

0

5

0

5

5

0

Буферный раствор, содержащий сахара, поступает затем из зоны 6 абсорбции в зону инверсии. Поскольку в этой зоне раствор испытывает сопротивление со стороны сплошной лопасти шнека 12, то он поступает через перфорацию 15 на слой иммобилизованной целлобиазы, где происходит инвертирование Сахаров. Олигосахариды гидролизата превращаются в моносахариды, и раствор выводится через приспособление 10, Иепрогидролизованное сырье отбирают из зоны 7 гидролиза шнеком 18. Твердая фаза отжимается в камере 115 отжатый раствор по трубопроводу 24 поступает в зону 7 гидролиза. Отжатый остаток промывают буферным раствором, вновь отжимают и удаляют после открывания затвора 23 через штуцер 22.

Соотношение длин зон гидролиза, адсорбции и инверсии может отличаться от указанного (2:1:1-0,5), а при указанном соотношении достигается стабилизация процесса в оптимальном режиме.

Выполнение транспортирующего шнека в зоне инверсии прессующим с шагом витков, в 2,5-3 раза меньшим, чем в остальной части шнека, а в зоне абсорбции - с перфорированной лопастью, позволяет более эффективно сорбировать гидролизующий агент на поступающем сырье.

Выполнение приспособления для удаления непрогидролизованного остатка в виде камеры с перфорированными стенками, внутри которой установлен шнек е уменьшающимся к центру камеры шагом витков, а также установка штуцера для подачи буферного раствора на середине указанной камеры обеспечивают наиболее полное отжатие твердой фазы, что позволяет избежать потерь при выгрузке остатка. Формула изобретения

Заказ 951

Тираж 308

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35,.Раушская наб., д. 4/5

Корректор М.Шароши

Подписное