Способ перколяционного гидролиза растительного сырья Советский патент 1993 года по МПК C13K1/02 

Изобретение относится к микробиологической промышленности, в частности к способам гидролиза растительного сырья.

Цель изобретения - повышение выхода редуцирующих веществ и экономичность способа.

Поставленная цель достигается тем, что сырье загружают в гидролизаппарат, смачивают варочной кислотой и прогревают острым паром. После прогрева сырья осуществляют перколяцию путем подачи в аппарат варочной кислоты и одновременным отбором гидролизата. При этом подачу варочной кислоты на перколяцию осуществляют при постоянной скорости 35-60 м3/ч и температуре 180 190°С, а выдачу гидрсли- зата в две стадии по скорости.

На 1-й стадии отбор гидролизата ведут со скоростью, превышающей скорость подачи варочной кислоты в 2-3 раза, за счет чего достигается уплотнение сырья и снижение запаса жидкости в аппарате перед второй стадией до 2-1,5 ГМ. Этому способствует создаваемый перепад давления за счет того, что варочная кислота подается в аппарат с температурой 180-190°С, где давление после прогрева составляет 6-8 атм и, испаряясь, образует в верхней части аппарата паровое давление, превышающее давление в нижней части аппарата, одновременно при этом вытесняется гидроли- зат.

Подаваемая с высокой температурой варочная кислота прогревает реакционную массу (целлолигнин) в аппарате при проведении второй стадии перколяции.

Снижение рабочего запаса жидкости в аппарате позволяет осуществить быстрый

00

со

о о

00

со

CJ

вывод из реакционной зоны моносахаридов, образующихся из легкогидролизуемой части сырья во время прогрева.

После отбора на 1-й стадии выдачи 3-4 ГМ гидролизата скорость выдачи снижают до значения, равнозначного количеству подаваемой варочной кислоты,и далее варку ведут по обычному режиму. .

Сырье уплотняется и снижается в объеме в 2-2,5 раза (плотность сырья при загрузке составляет 150-180 кг/м , а после

уплотнения 250-300 кг/м3).,

2-я стадия выдачи гидролизата осуществляется при соотношении скорости,выдачи гидролизата и подачи варочной кислоты 1:1-1:0,8; причем гидромодуль отбора выбирается с учетом достижения оптимальных значений удельной производительности гидролизаппаратэ, затрат сырья, тепло- энергии, кислот и воды на выработку редуцирующих веществ (РВ).

Скорость отбора гидролизата из аппарата контролируется по показаниям расходомера подачи варочной кислоты в аппарат и аесомера аппарата, количество остаточной жидкости б аппарате перед второй стадией - по показаниям весрмер а.

Пример 1. В опытах использовали типовой ГА объемом 80м3, представляющий собой вертикальный цилиндрический сосуд с конусными окончаниями. Аппарат имеет сверху загрузочный люк, снизу - люк для выстрела лигнина. Подача варочной кис-. лоты осуществляется в -верхнюю часть аппарата. В нижней цилиндрической части аппарата установлены лучевые фильтры для отбора гидролизатэ на стадии перколлции, промывки и отжима.

Для проведения перколяционного гидролизата по предлагаемому способу в аппарат загрузили через верхнюю горловину сырьевую смесь обычно перерабатываемого состава (50% опилок и 50% щепы смеси древесины хвойных и лиственных пород). Количество загруженного сырья составило 10.0; f а.с.с. Одновременно с загрузкой сырья о ГА произвели подачу варочной кислоты концентрацией 1% в количестве 22 м . После окончания загрузки аппарат герметически.закрыли и осуществили стадию подогрева путем подачи в аппарат острого пара. Прогрев вели в течение 40 мин до температуры в аппарате 150°С (давление 6,5 атм-. обычный, регламент). Показания весомера после прогрева 55 т. После этого провели стадию перколяции путем подачи в аппарат варочной кислоты концентрацией 0,5%, при 18.5°С со скоростью 45 м /ч при одновременном отборе гидролизата со скоростью 100 м37ч до обеспечения количества жидкой

фазы в аппарате 2-1,5 ГМ. Продолжительность 1-й стадии определяется показаниями весомера. Снижение весомера производили до 36 т в течение 20-30 мин.. Затем подачу

варочной кислоты и отбор гидролизата осуществляли со скоростью 45 м /ч,

После перколяции провели промывку остатка в течение 20 мин, подавая в аппарат через центральную трубу 15 м3 перегретой

0 воды. Далее проводили отжим остаточного гидролизата из аппарата с отбором его через нижние лучевые фильтры.

Давление в аппарате после завершения отжима составило 0,7 МПэ. Далее произве5 ли выстрел лигнинового остатка из ГА путем открытия быстродействующего клапана нижней горловины. Общий выход гидролизата с варки 115 м , количество Сахаров в гидролизате 4084 кг.

0 П р и м е р 2. Загрузку аппарата и прогрев сырья осуществляли согласно примеру 1. ;.

Процесс перколяции вели путем подачи варочной кислоты концентрацией 0,5%,при

5 185UC со скоростью 60м3/ч при одновременном отборе гидролизата со скоростью 78 м /ч до обеспечения количества жидкой фазы в аппарате 2-1,5. ГМ. Снижение весомера производили до 40 т в течение 20-30

0 мин. Затем подачу варочной кислоты и отбор гидролизата осуществляли со скоростью 60 м3/ч.

После перколяции провели промывку остатка в течение 15 мин, подавая в аппарат

5 через центральную трубу 15м3 перегретой воды. Далее провели отжим остаточного гидролизата из аппарата с отбором его через нижние лучевые фильтры. .

Давление в аппарате после завершения

0 отжима составило 0,8 МПа. Далее провели выстрел лигнинового остатка из гидролизного аппарата путем открытия быстродейст- вующего клапана нижней горловины. Общий выход гидролизата с варки 96-м3,

5 количество Сахаров в гидролизате 4308 кг. Пример 3. Загрузку аппарата и прогрев сырья осуществляли согласно примеру 1. .

Процесс перколяции вели путем подачи

0 варочной кислоты концентрацией 0,5%, при 185°С со скоростью 35 м3 /ч при одновременном отборе гидролизата со скоростью 69м /ч до обеспечения количества жидкой фазы в аппарате 2-1,5 ГМ. Снижение весо5 мера производили до 40 т в течение 20- 3Q мин. Затем подачу варочной кислоты и отбор гидролизата осуществляли со скоростью 35 м /ч.

После перколяции провели промывку остатка в течение 40 мин, подавая в аппарат

через центральную трубу 23 м перегретой воды. Далее провели отжим остаточного гидролизата из аппарата с отбором его через нижние лучевые фильтры.

Давление в аппарате после завершения отжима составило 0,8 МПа. Общий выход гидролизата с варки 100 м3, количество са- харов в гидролизате 4000 кг.

Пример 4 (контроль). Для сравнения предлагаемого способа с прототипом была проведена варка на таком же гидролизаппа- рате по обычному режиму, осуществленному следующим образом.

Загрузка аппарата и прогрев сырья осуществлены согласно примеру 1.

Процесс перколяции вели путем подачи варочной кислоты в нижнюю зону аппарата со скоростью 60 (количество жидкой фазы в аппарате 4,5 ГМ).

Выход гидролизата с варки 160 м3, количество Сахаров 4400 кг.

Использование заявленного изобретения позволяет повысить эффективность использования гидролизаппарата, снизить материальные затраты на выработку Сахаров, сократить водопотребленме и водоот- ведение, улучшить качество гидролизата и снизить загрязненность промышленных сточных вод (см. таблицу). .

Анализ данных, приведенных в таблице, показывает, что предлагаемый способ сварки с дифференцированными параметрами по сравнению с обычным, применяемым на БХЗ, позволяет уменьшить оборот гидролизаппарат на 21 %, повысить концентрацию сахара в гидролизате на 39%, сни- зить расход технологического пара и кислоты на варку, что приводит к снижению затрат на гидролиз по кислоте и пару на 1 т РВ на 28% и 26% соответственно. Кроме того, разработанный способ гидролиза рас0 тительного сырья позволяет улучшить качественные характеристики гидролизата, Так, содержание оксиметилфурфурола снижается на 24%, левулиновой кислоты на 23%, лигнофурановых веществ на 25%, фурфуро5 ла на 21%.

Формула изобретения Способ перколяционного гидролиза растительного сырья путем загрузки сырья, смачивания его варочной кислотой, прогре0 ва острым паром с последующей перколя- цией с подачей варочной кислоты и одновременным отбором гидролизатз, осуществляемыми с постоянной скоростью и промывкой, отжимом и выгрузкой остатка,

5 отличающийся тем, что, с целью повышения выхода редуцирующих веществ и экономичности способа, первые 3-4 гидромодуля гидролизата отбирают со скоростью, превышающей скорость подачи

0 варочной кислоты е 2-3 раза, отбор оставшегося обьема гидролизатз осуществляют с постоянной скоростью, при этом варочную кислоту подают с температурой 180-190°С.

Продолжение таблицы

Использование: гидролизная промышленность. Сущность изобретения: растительное сырье смачивают варочной кислотой, прогревают паром, а затем ведут перколяционный гидролиз путем подачи варочной кислоты в аппарат при постоянной скорости 35-60 м /ч и температуре 180- 190°С. Одновременно отбирают гидроли- эат. Первые 3-4 гидромодуля гидролизата отбирают со скоростью, превышающей скорость подачи варочной кислоты в 2-3 раза. Затем перколяцию ведут при постоянном количестве жидкой фазы, т.е. подачу варочной кислоты и отбор гидролизэта ведут с одинаковой скоростью. 1 табл. Ё