Способ получения раствора сахаров в реакторе колонного типа Советский патент 1991 года по МПК C13K1/02 

Изобретение относится к способам гидролиза углеводосодержащего растительного сырья и последующей переработки гидролизатов с получением продуктов микробного синтеза.

Цель изобретения - увеличение выхода Сахаров путем уменьшения их разложения.

Сущность предлагаемого способа состоит в том, что после осуществления первой стадии процесса - пентозного гидролиза раствором разбавленной кислоты или гексозным гидролизатом сверху подают пар и внутри гидролизаппарата

создается избыточное давление 0,8-1,33 МПа, соответствующее температуре 175- 195° С, после чего сверху подают гидролизующий агент - 0,5%-ную серную кислоту с температурой, соответствующей давлению, т.е. 175-195° С, одновременно снизу начинают отбор пентозного гидролизата. Посте- пенно процесс переходит на стадию перколяционного гидролиза целлолигнина. При таком приеме вытеснение пентозного гидролизата происходит при 130-145° С и разложения содержащихся в гидролиза- те Сахаров практически не происходит,

х1

о о

Одновременно вверху гидролизаппарата температура гидролизуемого материала повышается до 175-195° С и начинается гек- созный гидролиз. Между пентозным гидро- лизатом и поступающей сверху варочной кислотой, а затем гексозным гидролизатом создается переходная зона с температурой 150-160° С, Таким гидролизатем1производят отмывку пентозных Сахаров.

В результате происходит вытеснение л отмывка пентозного гидролизата и одновременно осуществляется перевод процесса на стадию гексозного гидролизата.

60% содержащегося в гидролизаппара- те гидролизата вытесняется при 145-148° С. последующие 25% отбираются при 153- 160° С. Таким образом, более 85% содержащегося в гидролизаппарате гидролизата, отбирается при 145-160° С, т.е. в условиях, когда отсутствует значительное разложение пентозных Сахаров,

Это обеспечивает повышение качества получаемых гидролизатов, которые могут быть переработаны с получением белковых кормовых дрожжей при концентрации РВ в субстрате 2,2-2,5%.

Пример1.В гидролизаппарат емкостью 40 м3 загружают древесное сырье влажностью 45% в количестве 5,3 т абс, сухой древесины. Сырье пропаривают при 100° С. Затем в гидролизат подают 21 м3 (4 гидро модуля (ГМ)) варочной смеси с температурой 90° С и концентрацией серной кислоты 0,5% (содержание моногидрата серной кислоты 105 кг).

Содержимое гидролизаппарата нагревают острым паром до 145° С и выдерживают при этой температуре в течение 20 мин. Затем в верхнюю часть гидролизаппарата подают пар, в гидролизаппарате создают избыточное давление 1,05 МПа, что соответствует температуре 185° С. Одновременно сверху непрерывно подают нагретую до 185° С варочную смесь с концентрацией серной кислоты 0,5%.

Всего на перколяцию подают 53 м3 {10 ГМ) варочной смеем, содержащей 265 кг моногидрата серной кислоты. Затем подачу кислоты прекращают и подают нэ промывку еще 11 м3 (2 ГМ) воды температурой 185° С.

Одновременно с подачей варочной смеси начинают отбор пентозного гидролизата. Первые 18,6 мЗ (3,5 ГМ} отбирают при 145- 148° С, последующие 11 м3(2ГМ)- при 150- 160° С, Отбором 12,9 м3(2,5 ГМ) завершают отмывку пентозных Сахаров от целлолигни- на.

. Всего отбирают 42,5 м (8 ГУ) пен гозно- го гидролизата. Концентрация РВ 3,05%. Доброкачественность гидролизэта 98%. Гмдролизэт направляют на выращивание дрожжей. Затем осуществляют отбор 42,5 м3 (8ГМ) гексозного гидролизата. Этот гидро- лизат направляют на сбраживание с получением зтанбла. Концентрация РВ в гидролизате 2,67%. Доброкачественность 87%.

За время отбора 8 модулей гидролизата, включающее как вытеснение пентозного

гидролизата, так и отмывку пентоэных Сахаров, гидролизуемый материал полностью прогревается до 185° С, т.е. таким образом обеспечивается переход к температурным условиям гидролиза трудногидролизуемых

полисахаридов древесины.

Пример 2. В гидролизаппарат емкостью 40 м загружают древесное сырье влажностью 45% в количестве 5,3 т абс. сухой древесины. Сырье пропаривают при

100° С. После этого сверху подают 4 ГМ (21 м3) гексозного гидролизата, Содержимое гидролизаппарата нагревают острым паром до температуры реакции 145° С и при этой температуре осуществляют термовыдержку в течение 20 мин.

После завершения гидролиза гемицел- люлоз в верхнюю часть аппарата подают пар, при этом в гидролизаппарате создается избыточное давление 1,05 МПа, что соответствует 185° С. При этом прогрева содержимого гидролизаппарата не происходит, Затем сверху подают нагретую до 185° С 0,5%-ную серную кислоту. Первые 18,6 м3 пентозного, гидролизата имеют температуру 145-148° С, последующие 11м3- 150-160° С. Отбором 12,9 м3 пентовного гидролизата с температурой 165-177° С завершают сбор пентозных Сахаров.

К этому времени содержимое гидролизаппарата прогревается до 185° С, и далее происходит перколяционный гидролиз цел- лолигнинз.

Всего на перколяцию подают 53,5 м3 (10 ГМ) варочной смеси с температурой 185° С,

содержащей 267 кг моногидрата серной кислоты, а затем 10 м (2 ГМ)с температурой 185° С на отмывку пентозных Сахаров.

21 м3(4 ГМ) гексозного гидролизата отбирают в накопитель, а еще 21 м3 (4 ГМ)

гексозного гидролизата используют в следующем цикле для гидролиза гемицеллюлоз.

Гидролизат в количестве 63,4 м3 (12 ГМ)

с концентрацией РВ 3,8% используют для

биохимической переработки. Содержание

моносахаридов в гидролизате 3,4 мас.%, в

row числе, мае. %:

Ксилоза0,41

Арабиноза0,14

Глюкоза1,79

Галактоза0,17

Манноза0,90

Доброкачественность гидролиэата 89,7%.

Выход РВ составил 45,6% от абс. сухой древесины, в том числе выход моносахаридов 40,9% от абс. сухой древесины.

После нейтрализации гидролизата осуществляют непрерывное культивирование дрожжей Candida Scottil KC-2 на опытной установке при следующих показателях: концентрации РВ 2,4%, концентрация абс. сух. дрожжей 17,8 г/л, дебит 0,295 1/ч, продуктивность 5,26 г/л. Выход дрожжей 53,4% от РВ при содержании общего белка 56,2%.

Как следует из данных таблицы, предлагаемый способ позволяет увеличить выход РВ из древесного сырья и, как следствие,

й

увеличить выход дрожжей при выращивании на этом субстрате.

Формула изобретения Способ получения раствора Сахаров в реакторе колонного типа, включающий пропарку растительного сырья, пентозный гидролиз, отбор пентозного гидролизата из нижней части реактора с получением целло- 10 лигнина, прогрев паром и последующий гек- созный гидролиз целлолигнина, отл и ч а га- щи и с я тем, что, с целью увеличения выхода Сахаров за сует уменьшения их разложения, прогрев паром проводят одновременно с 15 отбором пентозного гидролизата путем подачи пара в верхнюю часть аппарата под дав- лением, обеспечивающим давление в аппарате 0,8-1,33 МПа.

Изобретение относится к способам гидролиза углеводосодержащего растительного сырья и последующей переработки гидролизатов с получением продуктов микробного синтеза. Цель изобретения - увеличение выхода Сахаров за счет уменьшения их разложения. В периодически действующем гидролизаппарате после пропарки сырья и завершения пептозного гидролиза разбавленной кислотой или гексозным гидролизатом создают верхним паром давление 0,8-1,33 МПа, соответствующее давлению и температуре осуществления гидролиза трудногидролизуемых полисахаридов целлолигнина (175-195° С), и одновременно подают в верхнюю часть гидролизаппарата гидролизующий агент при той же температуре, одновременно осуществляя отбор гидролизата. Переход процесса на стадию перколяционного гидролиза происходит постепенно. Вытеснение пентозного гидролизата происходит при 130-145° С. Между пентозным гидролизатом и поступающей сверху варочной кислотой, а затем гексозным гидролизатом создается переходная зона С температурой 150-160° С. Четы ре гидромодуля гексозного гидролизата подают на осуществление пентозного гидролиза следующей порции сырья. Достигается повышение выхода Сахаров из сырья, повышается биологическая доброкачественность гидролизата, увеличивается выход дрожжей при росте на этом субстрате до 54,0%. 1 табл. (Л С

Характеристика гидролизатов