Способ получения сахаров Советский патент 1980 года по МПК C13K1/02 

Изобретение относится к гидролиз ной промышленности, а именно к способу получения Сахаров, получаемых при гидролизе разбавленной серной кислотой пентозансодержащего сырья хлопковой шелухи и кукурузной кочерыжки, используемых в производстве кристаллического ксилита, ксилитана дрожжей. В настоящее время особое значени приобретает производство кристаллического ксилита, применяемого для п щевых и медицинских целей, получаемого при комплексной переработке хлопковой шелухи или кукурузной кочерыжки по технологической схеме, включающей облагораживание сырья, пентозный гидролиз с образованием растворов пентоз для производства ксилита и далее гексозный гидролиз для получения растворов Сахаров, перерабатываемых на дрожжи. Переработка растительного сырья по известной схеме гидролиза обеспечивает выход 80% пентозных Сахаров от теории, а выход гексозных сахароз не превышает 55% от те ории. За последние годы были прове дены исследования, направленные на повышение выхода Сахаров из пентозансодержащего сырья, а также интенсификацию процесса облагораживания, пентозного и гексозного гидролиза. Известен способ получения Сахаров из хлопковой шелухи и кукурузной кочерыжки разбавленной серной кислотой, предусматривающий смачивание исходного сырья водой и серной кислотой, облагораживание путем экстракции водой с последующим отбором экстракта .и пентозвдм и гексозным гидролизом сырья ij. Общее время процессов облагораживания и лентозно-гексозного гидролиза 11-12 ч. В связи с тем, что процессы облагораживания и пентозного гидролиза сырья проводят при непрерывной подаче экстрагента, а затем раствором серной кислоты через слой сырья высотой 10-15 м, ухудшаются условия равномерной обработки. Часть материала обрабатывается экстрагентом, частично загрязненным примесями, или практически экстрактом с различной концентрацией растворенных в нем примесей. Поэтому при пентозном гидролизе не обеспечивается достаточно полная степень очистки -сырья от примесей, что ухудшает качество пентозного гидролиза. Наряду с этим при пентозном гидролизе не обеспечивается равномерное распределение кислоты в капиллярах растительной ткани, а также не достигается равномерность температуры гидролиза в отдельных слоях по высоте. Это приводи к увеличению времени пентозного гидролиза и к повышению расхода серной кислоты. Целью изобретения является повыше ние выхода Сахаров, снижение расхода используемых реагентов, сокращение продолжительности процесса и тем самым интенсификация процесса получения Сахаров. Это достигается тем, что экстракцию, и гидролиз хлопковой шелухи и кукурузной кочерыжки ведут раздельно при этом процессы экстракции -и гидро лиза хлопковой шелухи ведут в три стадии каждый: на первой стадии обрабатывают верхний слой, на второй и третьей - соответственно 1/3 и 2/3 слоя обрабатываемого сырья в количестве 1,5-2,0 гидромодуля по отношению к массе сырья каждой стадии. Процессы экстракции и гидролиза кукурузной кочерыжки приводят соответственно каждый в две стадии: на первой стадии обрабатывают верхний слой, а на второй стадии - 1/2 слоя обрабатываемого сырья в количестве 1,5-2,5 гидромодуля к массе сырья каждой стадии, при этом выведение Сахаров ведут из полученных гидролизатов. Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.. исходное сырье в процессе загрузки в гидрояизаппарат смачивают раствором 2-30%-ной серной кислоты и обрабатывгиот стационарно водой. Гидромодуль стационарной обработки 2-4, температура 40-120с. Образо.вавшиеся соли и другие растворимые примеси выводят из сырья путем подачи воды в три стадии по высоте зон обрабатываемого сырья в количестве 1-3 гидромодулей по отношению к весу материала в каждой зоне. Процессы облагораживания и пентозного гидроли за проводят перколяционно прямоточн или противоточно. При этом непрерыв но осуществляют снизу отбор объединенного экстракта. Температура экст ракции 40-120 С. Затем,не прекращая выдачу экстракта, начинают подачу раствора серной кислоты последовательно в три стадии, сначала сверху с непрерывной выдачей пентозного гид ролизата снизу. При подаче раствора кислоты вытесняется капиллярно, впитанный в сырье пентозный гидролизах Температура пентозного гидролиза под держивается в интервале 100-130°С, скорость отбора 1,5-2 гидромодуля за 1 ч. Закончив отбор 3-4 гидромодулей пентозного гидролизата, повышают температуру в зоне реакции от 130 до 190 С и продолжают непрерывный отбор гексозного гидролизата. в результате применения предлагаемого способа продолжительность процесса гидролиза снижается на 30-40%, гидромодуль экстракции примесей уменьшается на 3050%, а расход серной кислоты на 15%. При этом выход пентозно-гексозных сахаров повышается до 70-80% от теории. Одновременно при таком способе снижается расход пара и повышается производительность основного оборудования. Предлагаемый способ позволяет на 20% увеличить выработку кристаллического ксилита и дрожжей на действующих заводах при снижении расхода воды на 20%, кислоты на 20% и пара на 10%. Ориентировочно годовой экономический эффект от внедрения предлагаемого способа гидролиза на заводах, перерабатывающих сырье по схеме ксилитксилитан-дрожжи, составит около 90000 руб. Пример 1. Хлопковую шелуху смачивают 10%-ным раствором серной кислоты, при этом гидромодуль смачивания 0,3, а температура 20°С. Далее смоченное сырье обрабатывают водой в стационарных условиях при 100°С в течение 30 мин, после чего осуществляли перколяционную экстракцию с поочередной подачей экстрагента (вода) . Вначале экстрагент подают на верхний слой сырья, затем на 1/3 высоты и далее на 2/3 его высоты. Количество подаваемого экстрагента 1,51,0 гидромодуля по отношению к массе сырья каждого слоя по высоте. Отбор экстракта осуществляют непрерывно снизу. Температуру экстракции изменяют от 100 до 120°С. Затем по окончании выдачи экстракта поочередно подают раствор кислоты вначале сверху на сырье, а затем на 1/2 и 2/3 высоты слоя сырья. Отбор пентозного гидролизата ведут со скоростью 1,5-2,0 гидромодуля в 1 ч. Температура гидролиза 120°С/ концентрация серной кислоты 1,0-1,5%. После отбора пентозного гидролизата -повышают температуру гидролиза до 150-180 С и выдают гексозный гидролизах. Продолжительность процессов облагораживдния и пентозного гидролизата снизилась на 30%, выход пентозных РВ 23% (повысился на 15%), гидромодуль подачи экстрагента снизился с 7,4 до 5,0 (или на 34%), расход-кислоты снизился на 20%, расход пара на 10%. Пример 2. Кукурузную кочерыжку смачивают 10%-ным раствором серной кислоты при гидромодуле 0,2, а далее водой при гидромодуле 1/52. При этом т.емпература смачивания водой составляет . Далее проводят перколяционную экстракцию с поочередной подачей экстракта (воды) вначале сверху на сырье, затем на 1/2 высоты. Гидромодуль подачи 1/52,5 по отношению к массе сырья каждого слоя по высоте. Отбор осуществляют снизу непрерывно. Далее одновременно с выдачей экстракта подают раствор серной кисло1и на пентозный гидролиз с подачей кислоты сверху. После завершения отбора экстракта раствор серной кислоты подают поочередно; вначале сверху, а затем . на 1/2 высоты слоя сырья. Отбор пентозного гидролизата осуществляют со скоростью 1,5-2 гидромодуля. Температура гидролиза 115-120С. Концентрация серной кислоты 0,5-2,0%. Далее температуру повышают до 150-180°С и ведут отбор гексозного гидролизата Продолжительность процессов облагораживания и пентозного гидролиза снизилась на 20%, выход общих сахароз 60% от сырья (повысился на 20%) расход кислоты снизился на 15%.

Формула изобретения

Способ получения Сахаров из хлопковой шелухи и кукурузной кочерыжки предусматривающий смачивание исходного сырья водой и серной кислотой.

облагораживание путем экстракции водой с последующим отбором экстракта и пентозным и гексозным гидролизом сырья, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода сахар6в снижения расхода используемых реагентов, сокргицения продолжительности процесса и тем самым интенсификации процесса, экстракцию и гидролиз хлопковой шелухи и кукурузной кочерыжки ведут раздельно, при этом процессы экстракции и гидролиза хлопковой шелухи ведут в три стадии каждый: на первой стадии обрабатывают верхний слой, на второй и третьей стадиях соответственно 1/3 и 2/3

5 слоя обрабатываемого сырья в количестве 1,5-2,0 гидромодуля по отношению к массе сырья каждой стадии, а каждый процесс экстракции и гидролиза кукурузной кочерыжки проводят соот0ветственно в две стадии: на первой стадии обрабатывают верхний слой, а на второй стадии 1/2 слоя обрабатываемого сырья в количестве 1,5-2,5 гидромодуля к массе сырья каждой ста5 дни, при этом выведение Сахаров ведут из полученных гидролизатов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе п 1- Авторское свидетельство СССР №326219, кл. С 13 К 1/02, 1968.