Аппарат для ферментативного гидролиза лигноцеллюлозного сырья

 

Изобретение относится к гидролизной промышленности, а именно к аппаратам для ферментативного гидролиза лигноцеллюлозного сырья. Цель изобретения - более эффективное использование фермента и удешевление таким путем процесса, повышение выхода и качества целевого продукта. Аппарат содержит корпус 1, снабженный наружными теплообменниками 4,5,21 и бункером 2 с питающим шнеком 3, приспособления 8,9,10,11 для ввода гидролизующего агента, буферного раствора, вывода гидролизата и удаления непрогидролизованного остатка соответственно. Аппарат снабжен транспортирующим шнеком 12, на валу которого установлена спиральная мешалка 13, и слоем иммобилизованной целлобиазы 14, образующей зону инверсии гидролизата. Зоны адсорбции 6 и гидролиза 7 расположены за зоной инверсии по ходу движения сырья. Из гидролизата, удаляемого из зоны гидролиза 7, извлекают в зоне адсорбции 6 гидролизующий агент, а затем проводят инвертирование гидролизата в слое иммобилизованной целлобиазы 14, что позволяет уменьшить потери гидролизующего агента и повысить выход и качество целевого продукта. 3 з.п.ф-лы, 1 ил.

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

А1 ($g)5 С 13 К 1 02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4321445/30-13 (22) 15.07.87 (46) 30 ° 04 ° 90. Бюл. У 16 (71) Научно-производственное обьеди.неиие "Гидролизпром1 (72) В.N.Кузнецов, В.Ф.Сыроежин, Л.Г.Иалхасян, И.N.Голубков, А.П.Синицын, А.А.Клесов и А.В.Гусаков (53) 663.534.62-05(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 962310; кл . С 13 К 1/02, 1982. (54) АППАРАТ ДЛЯ ФЕР1ЖНТАТИВНОГО ГИДРОЛИЗА ЛИГНОЦЕЛЛОЛОЗНОГО СЫРЬЯ (57) Изобретение относится к гидролизной промышленности, а именно к аппаратам для ферментативного гидролиза лигноцеллюлоэного сырья. Цель изобретения - более эффективное использование фермента и удешевление таким путем процесса, повышение выхода и качества целевого продукта. Аппарат содержит корпус 1, снабженный наружныИзобретение относится к гидролизной промышленности, а именно к аппаратам для ферментативного гидролиза лигноцеллюлозного сырья, Цель изобретения — более эффективное использование фермента и удешевление таким путем процесса, повышение выхода и качества гидролизата.

На чертеже изображен аппарат, разрез, Аппарат содержит корпус 1, на котором установлены бункер 2 с питающим шнеком 3, теплообменники 4 и 5 для создания зон 6 и 7 абсорбции и гидролиэа соответственно, приспособления

„,Я0„„1560551

2 ми теплообменниками 4, 5, 21 и бунке-. ром 2 с питающим шнеком 3, приспособления 8, 9, 10, 11 для ввода гидролизующего агента, буферного раствора, вывода гидролиэата и удаления непрогидролизованного остатка соответственно. Аппарат снабжен транспортирующим шнеком 12, на валу которого установлена спиральная мешалка 13, и слоем иммобилизованной целлобиаэы 14, образующей зону инверсии гидролизата.

Зоны адсорбции 6 и гидролиэа 7 расположены за зоной инверсии по ходу движения сырья. Из гидролиэата, удаляемого из зоны гидролиза 7, извлекают в зоне адсорбции 6 гидролизующий агент, а затем проводят инвертирование гидролизата в слое иммобилизованной целлобиазы 14, что позволяет уменьшить потери гидролизующего агента и повысить выход и качество целевого продукта. 3 э.п. ф-лы, 1ил.

8, 9 и 10 для ввода гидролизующего агента, буферного раствора и вывода гидролизата соответственно, а также приспособление 11 для удаления непрогидролиэованного остатка.

Аппарат снабжен транспортирующим шнеком 12 для перемешивания сырья по всей длине аппарата, на валу которого в зоне 7 гидролиэа установлена спиральная мешалка 13. Перед зоной 6 абсорбции вокруг корпуса расположен слой 14 иммобилизованной целлобиаэы с образованием зоны инверсии гидролизата. Позицией 15 обозначена перфорация корпуса 1 в зоне инверсии.

1560551 l0

Соотношение длин эон гидролиза, абсорбции и инверсии предпочтительно составляет 2:1:1-0,5. В зоне инверсии транспортирующий шнек 12 выполнен прессующим с шагом витков лопасти в

2,5-3 раза меньшим, чем в остальной части шнека 12 а в зоне 6 абсорбции лопасть шнека .12, выполнена перфорированной.

Приспособление 11 для удаления непрогидролизованного остатка содержит камеру 16 с перфорированными стенками 17, внутри которой установлен шнек 18 с уменьшающимся к середине камеры шагом витков.

Аппарат снабжен также штуцером 19 для подачи острого пара, холодильником 20, теплообменником 21 для создания оптимальной температуры в зоне инверсии, штуцером 22 с затвором 23 для вывода остатка и трубопроводом

24 для возврата отжатого в камере 11 гидролизата в зону 7 гидролиза.

Аппарат работает следующим образом.

Сырье загружают в бункер 2 и дозированно подают шнеком 3. Через штуцер 19 сырье стерилизуют острым паром, а затем охлаждают до 30-50 С холодильником 20. Транспортирующий шнек 12 перемещает сырье в зону 7 гидролиэа, куда одновременно подают гидролизующий агент через приспособление 8 в количестве, необходимом для насыщения сырья, а через приспособление 9 при закрытом затворе 23 подают буферный раствор.

Перемешивание в зоне 7 гидролиза обеспечивается транспортирующим шнеком 12 и спиралью 13, При этом в зо40 не 7 гидролиза с помощью теплообменника 5 поддерживают температуру 3050 С. Буферный раствор движется противотоком через сырье и уносит в зо.—

45 ну 6 абсорбции образовавшиеся сахара и часть гидролизующего агента. Проходя .через перфорированную лопасть шнека 12, буферный раствор освобождается от гидролизующего агента (фер. ментов) за счет сорбции последнего на сырье. Оптимальная для сорбции о температура 5-20 С поддерживается в зоне 6 теплообменником 4. Таким образом, вымываемый буферным раствором гидролиэующий агент постоянно возвра-55 щается в зону 7 гидролиза. Потери вследствие инактивации агента восполняют через приспособление 8.

Буферный раствор, содержащий сахара, поступает затем иэ зоны 6 абсорбции в зону инверсии. Поскольку в этой зоне .раствор испытывает сопротивление со стороны сплошной лопасти шнека 12, то он поступает через перфорацию 15 на слой иммобилизованной целлобиазы, где происходит инвертирование сахаров. Олигосахариды гидролизата превращаются в моносахариды, и раствор выводится через приспособление 10. Непрогидролизованное сырье отбирают из зоны 7 гидролиза шнеком

18. Твердая фаза отжимается в камере

11, отжатый раствор по трубопроводу

24 поступает в зону 7 гидролиза, Отжатый остаток промывают буферным раствором, вновь отжимают и удаляют после открывания затвора 23 через штуцер 22.

Соотношение длин зон гидролиза, адсорбции и инверсии может отличаться от указанного (2:1:1-0,5), а при указанном соотношении достигается стабилизация процесса в оптимальном режиме.

Выполнение транспортирующего шнека в зоне инверсии прессующим с шагом витков, в 2,5-3 раза меньшим, чем в остальной части шнека, а в зоне абсорбции — с перфорированной лопастью, позволяет более эффективно сорбировать гидролизующий агент на поступающем сырье.

Выполнение приспособления для удаления непрогидролизованного остатка в виде камеры с перфорированными стенками, внутри которой установлен шнек е уменьшающимся к центру камеры шагом витков, а также установка штуцера для подачи буферного раствора на середине указанной камеры обеспечивают наиболее полное отжатие твердой фазы, что позволяет избежать.потерь при выгрузке остатка.

Формула и з обретения

1. Аппарат для ферментативного гидролиза лигноцеллюлозного сырья, содержащий снабженный бункером с питающим шнеком корпус с наружными теплообменниками, образующими зоны адсорбции и гидролиза по ходу движения сырья, приспособления для ввода гидролизующего агента, буферного раствора и вывода гидролиэата, а также приспособление для удаления непрогидролиэованного остатка, о т л и ч а юСоставитель Н.Сальников

Редактор Л.Веселовская Техред Л.Олийнык Корректор M.Øàðoøè

Подписное

Тираж 308

Заказ 951

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðoä, ул. Гагарина, 101

5 156055 шийся тем, что, с целью более эффективного-использования фермента и удушевления таким путем процесса, повышения выкода и качества целевого продукта, аппарат снабжен дополни5 тельным шнеком для транспортирования сырья по всей длине аппарата и слоем иммобилизованной целлобиазы, расположенным вокруг корпуса перед зоной абсорбции с образованием зоны инверсии гидролизата, причем приспособление для сбора гидролизата расположено в зоне инверсии, корпус в этой зоне выполнен перфорированным, а в зоне гидролиэа на валу шнека дополнительно установлена спиральная мешалка.

2. Аппаратпоп. 1, отли- 20 ч а ю шийся тем, что соотноше1 6 ние длин зон гидролиза, абсорбции и инверсии равно 2: 1:1-0,5.

3. Аппарат по и. 1, о тличаюшийся тем, что в зоне инверсии транспортирующий шнек выполнен с maгом витков лопасти, в 2,5-3 раза меньшим,чем в остальной части транспортируницего шнека, а в зоне абсорбции лопасть транспортирующего шнека выполнена перфорационной.

4. Аппарат по п. 1, о т л и.ч а юшийся тем, что приспособление для удаления непрогидролизованного остатка представляет собой камеру с перфорированными стенками, внутри которой установлен шнек с уменьшающимся к середине камеры шагом витков, а приспособление для подачи буферного раствора установлено на середине камеры.