СПОСОБ ПОДГОТОВКИ СУЛЬФИТНОГО ЩЕЛОКА К БИОХИМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКЕ Советский патент 1973 года по МПК C12N1/24 

1

Данное изобретение относится к области переработки сульфитных нделоков с целью биохимической утилизации ценных компонентов сульфитного щелока.

Известен способ подготовки сульфитного щелока к биохимической переработке, который заключается в том, что из щелока от сульфитной варки целлюлозы удаляют SO2, например продувкой воздухом, затем проводят инверсию олигосахаридов путем обработки серной кислотой при температуре 130°С и повышенном давлении с последующей нейтрализацией, например известковым молоком, нри одновременном введении питательных солей, осветлением путем выдерживания в отстойниках н охлаждением осветленного щелока.

Однако известный способ не обеспечивает возможности использовання бисульфитного щелока от варки целлюлозы высокого выхода, так как высокое значение рН бисульфитного раствора обуславливает неполноту гидролиза легкогидролизуемых гемицеллюлоз древесины, переходящих в щелок, в основном в виде биохимически неутилизируемых олигосахаридов.

Кроме того, наличие в щелоке в резко повыщенной концентрации неиспользованного на основные реакции варки избыточного количества сульфита практически исключает биохимическую переработку даже небольщого количества находящихся в щелоке моносахаридов.

Проведение инверсии бисульфнтных щелоков с помощью серной кислоты связано с экономически неоправданным чрезвычайно больщим ее расходом (3-5 кг моногидрата на

1 м- щелока).

Удаление соединений SO2 из бисульфитных щелоков продувкой паром дает очень незначительный эффект из-за почти полного отсутствия свободного SO2. Окисление растворенного

в щелоке сульфита кислородом воздуха также мало эффективно, носкольку величина рН щелока лежит в зоне максимальной стабильности сульфитов (рН 4-5).

В то же время эти щелока представляют

собой потенциальное сырье для нолученця белковых кормовых дрожжей в значительном количестве, особенно нри переработке древесины лнственных пород бнсульфитным методом. С целью обеспечения возможности использования бнсульфитных щелоков от варки целлюлозы высокого выхода, предложен способ заключающийся в том, что исходный щелок подвергают частичному декатнонированию, предпочтительно путем электродиализа, ннверсни

путем его выдерживання при температуре до 100°С, отгонки S02 с последующей нейтрализацией, осветлением и охлаждением лзвестнымн прнемами. Предлагаемый способ состоит в том, что Hieлок от бисульбитной варки целлюлозы высокого выхода подвергают декатионированию, например путем электродиализа с применением ионнтовых мембран. Степень протока и поверхность мембрам определяют, 11сходя из выхода неллюлозы с тем, чтобы извлечь из щелока 50% содержащегося в нем катиоПа при выходе пеллюлозы 60% и 75% катиона при более высоком выходе.

Частично декатиоиироваииый щелок направляют в закрытую емкость, работающую под давлепием, превышающем атмосферное на величину парциального давления двуокнси серы, находящейся в частично декатионированном щелоке. В этой емкости щелок подвергается выдержке (термостабилизации) при температуре около 100°С в течение 1-3 час (продолжительность определяется выходом целлюлозы). Термостабилизацию можно производить как в периодическом, так и в непрерывно действующем аппарате (например в трубчатом теплообменнике). На этой стадии за счет освобожденных при декатионировании кислот протекает инверсия олнгосахарндов до нростых Сахаров.

Щелок после термостабилизации направляется на колонну, в которой с помощью пара из него извлекается свободный SOa, который может быть направлен в качестве католита, связывающего извлекаемые из щелока катиоиы при электродиализе.

Характеристика аелоков бисульфитных варок цвв (выход целлюлозы 60 %) после обработок

Выходящий из колонны щелок от варки ЦВВ, представляющий теиерь биологически вполне доброкачественный раствор, подвергается операциям по обычпой техиологической

схеме подготовки к биохимической переработке, а нмеино:

а) двухступенчатой нейтрализацин с введением нлтательных солей и осветлению щелока после первой ступени;

б) охлаждению щелока до оптимальной температуры бнохпмнческой нереработки. Характеристика щелоков бисульфит н ы х варок ЦВВ (выход целлюлозы 60%) после обработок

Биологическая доброкачественность щелоков, т. е. возможность полной утилизации сахаров при максимальном выходе дрожжей, определяется двумя основными показателями:

а)содержанием в щелоке моио- и олигосахаридов; количество послед}1их не должно нревышать 10-15% от общего количества веществ Р. В.

б)концентрацией непосредственно титруемого SOs и легкоотщенляемого SOa, суммарпая концентрация которых не должна превышать 0,2-0,23%.

Как видно из табл. 1, в щелоке бисульфитной варки при выходе целлюлозы 60%, подготовленном по обычной техиологической схеме,

оба эти ноказателя превышают допустимые для биохимической переработки пределы.

Таблица 1

Проведение ннверсни этого щелока путем трехчасового кипячения в присутствии серной кислоты, введенной в количестве 4 кг моногидрата на 1 м щелока, обеспечило практически полную инверсию олигосахаридов. Однако несмотря на дальиейщую обработку по принятой схеме, суммарная концентрация SO2 более, чем в два раза превышала допустимую.

В то же время обработка но предлагаемой схеме обеспечила превращение щелока в биологически доброкачественный раствор, как это видно из данных, приведеиных в табл. 1 и 2.

Приведенные в табл. 1 данные подтверждаются дапными табл. 2, в которых нредставлены результаты выращиваиия дрожжей на лабораторной установке периодического действия.

Та б, лица 2 Результаты выращивания дрожжей

Как видио из таблицы, несмотря на высокий

выход целлюлозы и прнменение бисульфитно65 го варочного раствора, при подготовке щелока по предлагаемой схеме, выход дрожжей по котлу достиг нормальных показателей 43% от Р. В. против 12,5% при проведении инверсии щелока серной кислотой.

При этом подготовка по предлагаемой схеме позволила практически иапело утилизировать сахара, так как иедоброд в 15% падает на песахарные Р. В.

Предмет изобретения

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что частичное декатионирование ведут путем электродиализа.