Способ нейтрализации гидролизатов растительного сырья Советский патент 1981 года по МПК C13K1/04 

1

Изобретение относится к микробиологической промышленности, в частности к способам нейтрализации гидролиз атов, получаемых при гидролизе растительного сырья, разбавленной серной кислотой для последующей их биохимической переработки.

Известен способ нейтрализации гидролизатов растительного сырья с применением в качестве нейтрализующих агентов известкового молока и аммиачной воды, заключагацийся в том, что с целью снижения содержания растворенного гипса и устранения гипсации оборудования, делят весь поток гидролизата на две части, одну из которых нейтрализуют известковым молоком и освобождают от выпавшего гипса, другую - только аммиачной водой, затем две части смешивают 1.

Недостатком известного способа является усложнение технологической схемы и связанные с этим дополнительные затраты.

Известен также способ нейтрализации гидролизатов растительного сырья, согласно которого гидролизат смешивают с анионитом до достижения кислотности 65-95 мг-экв/л, отделяют

затем анионит, обрабатывают гидроли- зат известковым молоком до кислотности 45-75 мг-экв/л и донейтрализовывают аммиачной водой 2.

По известному способу получают нейтрализаты ненасыщенные или слегка пересыщенные растворенным гипсом. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигае10мому эффекту является способ нейтрализации гидролизатов растительного сырья, полученных при гидролизе его разбавленной серной кислотой, предусматривающий обработку гидролиэата

15 известковым молоком (для нейтрализации серной кислоты), а затем аммиачной водой (для нейтрализации органических кислот) 13 .

Недостаток известного способа

20 заключается в том, что при использовании известкового молока получаемые нейтрализаты пересыщены гипсом ( концентрация растворенного гипса в производственных нейтрализатах,

25 т.е. нейтрализованных гидролизатах, равна 2,1-2,2 г/л, тогда как нор«сшьная растворимость гипса около 1,8 г/л), характеризуются значительной окрашенностью и высоким содержа30 .йием загрязняющихорганических примесей, Эти недостатки затрудняют биохимическую переработку нейтрализатов, снижают выход и ухудшают:качество продукции, увеличивают загрязненность сточных вод.

Цель изобретения - снижение содержания гипса в нейтрализате, устранение гипсации оборудования, а также увеличение выхода биомассы.

Поставленная цель достигается тем что в способе нейтрализации гидролизатов растительного сырья, полученных при гидролизе его разбавленной серной кислотой для последующей биохимической переработки, предусматривающем обработку гидролизата аммиачной водой и отделение осадка, перед обработкой аммиачной водой гидроли- зат подвергают электрохимической об.работке в электролизере с растворимым анодом из алюминия или стали при анодной плотности тока 5-15 мА/см в течение 20-60 мин.

Сущность способа заключается в том, что образующаяся в результате электрохимического растворения анода гидроокись алюминия,, .взаимодействуя с кислотой, нейтрализует ее.

Полученный нейтрализат с рН 3,43,6 выводят из электролизера И1 окончательно донейтрапизуют 25%-ной аммиачной водой до общепринятых в производстве значений рН 4,2-4,5. Предлагаемый способ нейтрализации

гидролизата растительного сырья бпробирован в лабораторных условиях.

Пример . Производственный гидролизат,взятый с биохимического завода, полученный гидролизом растительного сырья разбавленной серной кислотой, имеющий рН 1,5-2, подвер-. гают электрохимической обработке в электролизере емкостью 1 л, представляющем из себя сосуд из органического стекла с закрепленными у дна растворимыми анодами из алюминия или стали и катодами из алюминия, графита или нержавеющей стали. Электроды представляют собой наборы вертика.ьно расположенных пластин с чередующимися анодами и катодами с расстоянием между ними 8-12 мм. Обработку гидролизата ведут при„анодной плотности тока 5-15 мА/см объемной плотности тока 4-5 А/л в течение 20-60 мин. Заданную плотность тока на электродах поддерживают при помощи лабораторного трансформатора ЛАТР-1, через который питается выпрямитель ВСА-4К, подающий постоянный ток на электроды. Силу тока контролируют при помощи миллиамперметра Н390. Контроль изменения показателя рН ведут при помощи рН-метра типа рН-262.

- Изменение рН гидролизата в зависимости от .условий нейтрализации в электролизере с растворимым анодом и катодом из любого электропроводящего материала приведены в табл.1.

Таблица 1

Анод - алюминий Катод - нержавеющая сталь

Анод - .алюминий

Катод - графит 10

1,70 1,85 2,01 2,52 2,90 .3,10 3,45

1,75 2,35 3,49

:n::;:::::::L:::::i: :::i::i:::: :::; ::;: :::: : Из полученных данных следует,-что скорость изменения показателя рН гидролизата зависит от вида материала применяемых электродов и анодной плотности тока, а именно при увеличении анодной плотности тока скорост увеличения показателя рН возрастает. Использование в качестве материала анода алюминия предпочтительнее по сравнению со сталью, так как требуемый для нейтрализации серной кислоты показатель рН 3,4-3,6 достигается быстрее. По достижении величины 3,43,6, соответствующей полному связыва нию содержащейся в гидролизате серной кислоты, полученный нейтрализат выводят из электролизера и окончательно донейтрализуют 25%-ной аммиачной водой до рН 4,2-4,5 для нейтрализации органических кислот,затем освобождают от ос ад к а. Помимо нейтрализации гидроли

Продолжение табл.1

303,54

40, 3,58

503,64

603,71 зата растворимым анодом и катодом из любого электропроводящего материала вследствие хорошей сорбирующей и коагулирующей способности образующейся гидроокиси металла, происходит очистка и облагораживание полученного нейтрализата. В табл.2 приведена сравнительнс1я характеристика производственного нейтрализата, полученного двухступенчатым способом нейтрализации (на первой ступени.- известковым молоком до рН 3,5, на в торой 25%-ной - амми- водой до рН 4,2) и гидролизатаг «ейтрализованного на первой ступени в электролизере с анодом и катодом из алюминия при анодной плотности тока 15 мА/см до рН 3,5 и на второй ступени- 25%-ной аммиачной водой до рН 4,2.

Таблица 2

4,2

4,2 2,8 2,6

1,26

1,08 ,

2,14

0,33 37338 306741

.

0,089

0,070

,

8060

7700

Как видно из полученных результатов, наряду со снижением содерлсания ингибиторов роста микроорганизмов ( бромируемые лигногуминовые вещества) , в опытном нейтрализате содержание гипса составляет 0,33 г/л, что гораздо ниже значения нормальной растворимости гипса, равной 1,8 г/л.Это исключает гипсацию технологического оборудования при дальнейшей переработке нейтрализата.

Снижение показателя нейтрализате, полученном по предлагаемому способу, объясняется тем, что в процессе нейтрализации и очистки гидролиз ата происходит снижение содержания редуцирукяцих несахаров. Присутствие растворенного гипса в нейтрализате, полученном по предлагаемому способу, является следствием добавления суперфосфата в гидролизат-аппарат при гидролизе растительного сырья.

С целью сравнения качества производственного нейтрализата, полученного по известному, и нейтрализата, лолученного по предлагаемому cnoco j бу, имекици характеристики качественного состава по табл. 2, на этих средах проводят культивирование микроорганизмов рода Candida периодическим способом в колбах на магнитной мешалке с добавлением минеральных солей по прописи среды Ридер. Культуру

инкубируют в течение трех суток при 36-38 С.;.

Показатели продуктивности кормовых дрожжей (род Candida) при культивировании на нейтрализатах., полученных по предлагаемому и известному способам приведены в табл.3.

Таблица 3 5,00

5,47

60,10 56,7

Из полученных результатов видно, что выход биомассы при культивировании микроорганизмов на опытном нейтрализате выше соответствующего показателя при культивировании- на производственном нейтрализате на 5,5-5,7%.

Из полученных данных следует, что время нейтрализации производственного гидролизата растительного сырья в электролизере до рН 3,4-3,6 составляет 20-60 мин, время нейтрализации гидролизата по известному способу в производственных условиях составляют 40-70 мин. Кроме того, скорость изменения рН гидролизата в электролизере зависит от анодной плотности тока и материала анода, а именно, с увеличением анодной плотности тока скорость увеличения показателя рН возрастает. Использование в качестве материала анода алюминия предпочтительнее в сравнении со сталью, так как требуемый для нейтрализации серной кислоты показатель рН 3,4-3,6 достигается быстрее.Биологическая доброкачественность опытного нейтралйэата вьпие, чем у нийтралиэата, полученного по известному способу, .за счет снижения содержания ингибиторов роста микроорганизмов, выход биомассы от рВ увеличивается на 5,5-5,7%. Содержание растворимого гипса в.нейтрализате, полученном по предлагаемому способу, ниже его содержания в нейтрализате, приготовленном по известному на 84,6% и составляет 0,33 г/л, что ниже значения нормальной растворимости гипса, равной 1,8 г/л. Это исключает гипсацию технологического оборудования при последующей переработке нейтрализата По ориентировочным подсчетам экономический эффект от внедрения предлагаемого способа нейтрализации гидролиз ата на гидролизно-дрожжевом заводе средней мощности может составит около 140 тыс.руб./г. за счет увеличения удельных выходов продукции на единицу сырья вследствие повышения качества нейтрализата, а также ликвидации затрат, связанных с гипсацией оборудования. i Формула изобретения Способ нейтрализации гидролизатов растительного сырья, полученных при гидролизе его разбавленной серной кислотой для последующей биохи-, мической перераЪотки/ предусматривающий обработку гидролизата с1ммиачной водой и отделение осадка, отличающийся, тем, что, с целью ;;нижения содержания гипса в нейтрализате и увеличения выхода биомассы, . перед обработкой аммиачной водой гидролиз ат подвергают электрохимической обработке в электролизере с растворимым анодом из алюминир или стали при анодной плотности тока 5-15 мА/см в течение 20-60 мин. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 523935, кл. С 13 К 1/02, 1974. 2.Авторское свидетельство СССР 636263, кл. С 13 К 1/04, 1977. 3.Шарков В.И. и др. Технология гидролизных производств. Лесная промышленность, 1973, с.87.