Способ получения гидролизата из растительного сырья

 

СПОСОБ ПОШЧЕНИЯ ГВДРОЛИЗА ТА ИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ, предусматривающий перколяционный гидролиз растительного сырья минеральными кислотами, отличающийся тем, что, с целью уменьшения расхода минеральных кислот, увеличения выхода целевого продукта и улучшения его качества, процесс гидролиза растительного сырья осуществляют биологически очищенной водой, предварительно подвергнутой электрохимической обработке в электролизере, при этом электрохимическую обработку биологически очищенной воды осуществляют в двухкамерном электролизере (Л с использованием в качестве диафрагм бельтинг полихлорвиниловой ткани, анионообменных и катионообменньк мембран в течение 20-120 мин и плотности тока 0,5-5,0 А/дм.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbfTHA (21) 3679328/28-13 (22) 27. 12.83 (46) 30.07.85. Бюл. № 28 (72) В.A.Åëêèí, Н.Г.Рубина, Л.П.Белов, Л.Ю.Ухарова, Н.А.Мельник, В.В.Безденежный и К.А.Дьяченко (71) Ленинградская ордена Ленина лесотехническая академия им. С.М.Кирова (53) 633.534(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 382597, кл. С 13 К 1/02, 1971.

2. Парнов В.И. Технология гидролизных производств. М.: Лесная промышленность, 1973, с. 68.

3. Герасимов Я.И. Курс физической химии. М.: Химия, 1973, т.2, с. 362, 583.

„„SU„„ 2 А (Sl)4 С 13 К 1/02// С 12 М 1/16 (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРОЛИЗА"

TA ИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ, предусматривающий перколяционный гидролиз растительного сырья минеральными кислотами, отличающийся тем, что, с целью уменьшения расхода минеральных кислот, увеличения выхода целевого продукта и улучшения

его качества, процесс гидролиза растительного сырья осуществляют биологически очищенной водой, предварительно подвергнутой электрохимической обработке в электролизере, при этом электрохимическую обработку биологически очищенной воды осуществляют в двухкамерном электролизере с использованием в качестве диафрагм бельтинг полихлорвиниловой ткани, анионообменных и катионообменных мембран в течение 20-120 мин и плотности тока 0,5-5,0 А/дм .

1169992 2

Изобретение относится к гидролизной и микробиологической промышленности, в частности к способу получения гидролизата из растительного сырья, и может быть использовано для производства дрожжей и спирта.

Известен способ получения гидролизата из растительного сырья путем гидролиза растительного сырья разбавленными минеральными кислотами под .1О давл е нием И, 23.

Недостатками указанного способа являются значительный расход кислоты и низкий выход продукта.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ получения гидролизата из растительного сырья, предусматривающий перколяционный гидролиз растительного сырья минеральными кислотамиГ53. 20

Недостатком указанного способа является большой расход концентрированной серной кислоты и относительно низкий выход сахаров, средний расход серной кислоты составляет около

300 кг íà I т дрожжей.

Целью изобретения является уменьшение расхода минеральных кислот, увеличение выхода целевого продукта и улучшение его качества. 30

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения гидролизата из растительного сырья, предусматривающему перколяционный гидролиз растительного сырья мине- 35 ральными кислотами, процесс гидролиза осуществляют биологически очищенной водой, предварительно подвергнутой электрохимической обработке в электролизере, при этом электро- 40 химическая обработка биологически очищенной воды осуществляется в двух-! камерном электролизере с использованием в качестве диафрагм бельтинг перхлоривиниловой ткани, анионооб- 45 менных,и катионообменных мембран в течение 20-120 мин и плотности тока 0,5-5,0 A/äì .

Способ осуществляют следующим образом. 50

Растительное сырье (древесное сырье или отходы сельскохозяйственного производства) подвергается процессу гидролиза. В качестве варочной кислоты используется биолр- 55 гически очищенные сточные воды (БОВ), прошедшие предварительную электрохимическую обработку в двухкамерном электролизере. Электролизер раздеЮ лен диафрагмой на два отделения.

При пропускании постоянного электрического тока через водные системы у катода происходит подщелачивание раствора, а у анода — подкисление.

В электролизере, разделенном диафрагмой, имеет место электроперенос ионов растворенных солей. От катода к аноду электрические заряды переносятся ионами ОН и другими, от анода к катоду ионами Н и другими катионами. Наличие определенного вида анионов и катионов зависит от состава растворенных солей, при- сутствующих в БОВ.

В результате электрохимической обработки биологически очищенной сточной воды рН БОВ в анодной камере 1,5-2,0.

Способ поясняется следующими примерами.

Пример 1 (прототип). Предварительно измельченное сырье загружается в автоклав. Одновременно с загрузкой сырья в аппарат подают вароч-! ную смесь — водный раствор 0,57

Н ВО . Модуль обработки 15. Герме — . тично закрытый автоклав помещается в предварительно нагретую глицериновую баню.. Гидролиз содержимого автоо клава осуществляется при 170 С и продолжительности обработки 2 ч.

После гидролиза автоклав охлаждают, а содержимое переносят на бюхнеровскую воронку, на которой происходит отделение твердого (непрогидролизованного) осадка от фильтрата. Осадок промывают дистиллированной водой до нейтральной реакции. В фильтрате определяют РВ, кислотность, сухой остаток, фурфурол и другие компоненты.

Выход PB в результате одностадийного гидролиза составляет 157.

Пример 2. Способ осуществляется аналогично контрольному опыту. В качестве варочной смеси используется биологически очищенная сточная вода (БОВ), предварительно прошедшая электрохимическую обработку в электролизере. Электрохимическая обработка БОВ осуществляется в электролизере, разделенном на две части диафрагмой. В качестве диафрагмы желательно использовать диафрагмы, избирательно пропускающие только катионы или анионы, т.е. анионо1169992. 4 обменные и катионообменные мембраны (МА-40 и MK-40) .

В качестве анода использовался титан, покрытый окисью рутения, катода — листовая нержавеющая сталь, диафрагма — бельтинг.

Процесс электрохимической обработки осуществляется при следующих условиях — плотность тока 5,0 А/дм, время обработки 20 мин. Гицролиз осуществляли следующим образом.

Предварительно измельченное сырье загружали в автоклав. Одновременно с загрузкой подавали варочную кислоту — БОВ, предварительно прошед- 15 шую электрохимическую обработку методом электродиализа и отобранную из анодной камеры. Гидромодуль обработки 15. Герметично закрытый автоклав помещали в предварительно на- 2р гретую глицериновую баню. Гидролиз осуществляли при 170 С и продолжио тельности обработки 120 мин. После гидролиза автоклав охлаждали, содержимое переносили на бюхнеровскую 25 воронку, на которой происходило отделение твердого (непрогидролизованного) осадка от фильтрата. Осадок промывали дистиллированной водой . до нейтральной реакции. В фильтрате определяют PB кислотность, фурфурол, оксиметилфурфурол. Выход РВ составляет 18,2Х.

Пример 3. Способ осуществляется аналогично примеру 2. Условия электрохимической обработки: плотность тока 5,0 А/дм, время обработки 30 мин. Выход PB составляет 19,37.

Пример 4. Способ осуществляется аналогично примеру 2. Условия 4О электрохимической обработки: плотность тока 0,5 А/дм, время 60 мин.

Выход PB 17,0Х.

Пример 5. Способ осуществляется аналогично примеру 2. Условия 45 электрохимической обработки: плотность тока 0,5 А/дм, время 120 мин.

Выход PB 19,3Х.

Данные, характеризующие предлагаемый способ и его отличия от прото- типа приведены в таблице. Сравнение качества гидролизатов по основным характеристикам, представленным в таблице, позволяет сделать вывод о том, что использование БОВ предварительно подвергнутой электрохимической обработКе, в качестве варочной смеси, дает воэможность получить гидролизаты с более высоким содержанием

РВ и меньшим количеством примесей, чем в прототипе. Кроме того, в отличие от прототипа, серная кислота не расходуется.

Из-за специфики технологии гидролизного производства состав БОВ, с точки зрения содержания солей, представляет собой сложную многокомпонентную смесь, в которой могут

-l g присутствовать такие катионы как Са, K, Na, Mp, Mn, Fe и др., а также анионы $0, Сl, NO, Н Р04 и д

В растворе они могут находиться в виде таких солей, как Са$04, Mp$0<, КС1, NaC1, Na 2$0, К $0, Са(Н РО )

Мд(Н PO ) (ИН4) SO и т g. При электролизе к аноду будут переноситься анионы Cl SO МО, и т.д.

На аноде будет выделяться кислород и образовываться кислота (HCl, Н $0, HNO, Н РО и т.д.) пропорционально количеству выделившегося кислорода.

Одновременно катионы переносятся в катодное пространство. На катоде выделяется водород и щелочь (КОН, NaOH, Са(ОН)„ и т.д.

Таким образом, в процессе электрохимической обработки (электродиализа) БОВ из анодной камеры мы отбираем водный раствор таких кислот как НСl, HÄSOÄ, и РО, НЮ

Наибольшей каталитической актив ностью обладает соляная кислота к=1, у серной кислоты =0,53, а у фосфорной .=0,062. Азотная кислота при низких температурах имеет каталитическую активность, близкую к активности соляной кислоты, а при высоких температурах — значительно меньшую к,=-0,26. Последнее связано с уменьшением концентрации кислоты в растворе за счет разложения ее до окислов азота. Таким образом, при электрохимической обработке БОВ следует учитывать только образование серной и соляной кислот.

1169992

Показатели

Состав по примерам т

Из ве стный 1

Условия гидролиза температура обработки, С о

170 170 170

120 120 120

170

170

120 120 время обработки, мин

0,5Х. Н О э/о БОВ э/о БОВ э/о БОВ э/о БОВ

Варочная смесь

1,2 2,0 1,7

1,75

1,9 рн

Условия электрообработки плотность тока, А/дм

5,0

5,0

0,5

0,5

30

120

60 время, мин

Характеристика гидролизата выход PB от а.с.д., X

15,0

19,3

18,3 19,3

17,0 цветность, " ХКШ

960 1100

1520

1120

3020

2,2

2,3

2,0

2,4

1,48 рН

0,17

0,08

0,12 минеральная кислотность, X 0,47 органическая кислотность, 7. 0,58

1,10

0,26

0,32

0,27

0,30

0,21

0,22

0,22

0,24

0,27

0 05

0,03

0,06

0 05

0,16

Составитель А.Синицын

Редактор M.Íåäîëóæåíêî Техред А.Бабинец Корректор Л.Бескид

Заказ 4674/23 Тираж 364 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 фурфурол, Е оксиметилфурфурол, 7

2 3