Способ гидролиза растительного сырья

 

Использование: изобретение относится к микробиологической промышлености, в частности к получению моносахаридов из крахмалсодержащего сырья. Сущность: способ гидролиза растительного сырья предусматривает его замачивание, прогрев сырья острым паром в гидролизаппарате, снабженном фильтрующими устройствами, гидролиз сырья разбавленной серной кислотой и отвод полученного гидролизата через фильтрующие устройства. В качестве растительного сырья используют некондиционное зерно злаковых культур. Замачивание зерна осуществляют водой до достижения гидромодуля 4,0-5,0. Гидролиз его проводят при 155-160^oC в течение 15-20 мин. Отвод гидролизата проводят совместно с негидролизируемым остатком. 1 табл.

Изобретение относится к гидролизной и микробиологической промышленности, в частности, к получению моносахаридов из крахмалсодержащего сырья.

Известен способ получения сахаров из растительного сырья, предусматривающий обработку его водным раствором серной кислоты для повышения выхода моносахаридов и качества гидролизата, гидролиз проводят в присутствии морской соли при следующих соотношениях компонентов; серная кислота 0,3-1%, морская вода 1-5%, остальное вода (SU, авт. св. N 1521778, кл. C 13 K 1/02, 1989). Известен способ получения сахаров из растительного сырья. Процесс гидролиза целлюлозосодержащего материала проводят в течение 25 мин 1%-ный серной кислотой при температуре 185^oC и давлении 12 атм, при этом концентрация сахаров в гидролизате 4,5%, что составляет 80,6% ферментируемых сахаров древесины (Fr, заявка 2534596, кл. C 13 K 1/02, 1984).

Недостатком известных способов является проведение процесса гидролиза при высокой температуре (185^oC) и высоком давлении (12 атм).

Ближайшим техническим решением к предложенному является способ гидролиза растительного сырья, предусматривающий его замачивание, прогрев древесного сырья острым паром в гидролизаппарате, снабженном фильтрующими устройствами, гидролиз сырья разбавленной серной кислотой и отвод полученного гидролизата через фильтрующие устройства (SU, авт. св. N 740832, кл. C 13 K 1/02, 1980). Гидролиз проводят при 180-190^oC в течение 150-180 мин. Полученный гидролизат имеет PB-3,5%.

Недостатком известного способа является сложность технологического процесса вследствие необходимости использования древесного сырья, содержащего наряду с легкогидролизуемыми полисахаридами значительное количество трудногидролизуемых полисахаридов и лигнина (негидролизуемого остатка). Гидролиз необходимо проводить при высокой температуре и в течение длительного времени. Для осуществления способа требуется большой расход воды и пара.

Технический результат изобретения заключается в получении гидролизата высокой доброкачественности из легкогидролизуемого сырья и снижения расхода воды и пара.

Для достижения этого результата в предложенном способе гидролиза растительного сырья, предусматривающем его замачивание, прогрев сырья острым паром в гидролизаппарате, снабженном фильтрующими устройствами, гидролиз сырья разбавленной серной кислотой и отвод полученного гидролизата через фильтрующие устройства, в качестве растительного сырья используют некондиционное зерно злаковых культур и его замачивание осуществляют водой до достижения гидромодуля 4,0-5,0. Гидролиз зерна проводят при 155-160^oC в течение 15-20 мин с последующим совместным отводом негидролизуемого остатка с гидролизатом.

Способ гидролиза растительного сырья заключается в следующем.

Растительное сырье, в качестве которого используют некондиционное зерно злаковых культур, загружают в гидролизаппарат, снабженный фильтрующими устройствами, в виде пульпы, приготовленной предварительно в емкости, или в сухом виде при помощи загрузочного транспорта с одновременной подачей в аппарат горячей воды. Зерно замачивают горячей водой до достижения гидромодуля 4,0-5,0. После загрузки смесь прогревают острым паром до 95-105^oC. Затем в аппарат подают концентрированную серную кислоту из расчета 40-50 л на 1 т сырья и горячую воду в таком количестве, чтобы гидромодуль составлял 8-10. Гидролиз зерна проводят при - 155-60^oC в течение 15-20 мин. Это обусловлено тем, что в зерне содержится 73-76% полисахаридов, 68-70% легкогидроизолируемых веществ и 10-12% негидролизуемых веществ. Небольшое содержание негидролизуемого остатка, находящегося во взвешенном состоянии, позволяет осуществить его отвод совместно с гидролизатом.

Пример. В гидролизаппарат 37 м³ загружают зерно 2,5 т ленточным транспортером. Одновременно подают горячую воду до достижения гидромодуля 5. Замоченное зерно прогревают острым паром в течение 20 мин, затем подают варочную кислоту в количестве 135 л и ведут гидролиз 20 мин. Давление в гидролизаппарате достигает 0,5 МПа. Отбор гидролизата проводят вместе с негидролизуемым остатком через фильтрующие устройства. Эти же устройства используются для подачи пара. В полученном гидролизате концентрация редукцирующих веществ составляет 13,2%, выход PB (редуцирующих веществ) с варки 2,2 т, т.е. 73,7%. Выход PB и качество гидролизата оценивают по методикам, принятым в химии растительного сырья: концентрация PB-эбулиостатическим методом, содержание фурфурола - бромидброматным методом, минеральных и органических кислот и взвешенных частиц - гравиметрическим методом.

Условия проведения процесса гидролиза и полученные результаты приведены в таблице.

Из приведенных данных следует, что достигается снижение оборота гидролизаппарата в 1,5 раза, расхода воды в 1,5-2 раза и расхода пара в 2-5 раза. Уменьшение оборота гидролизаппарата связано с уменьшением продолжительности гидролиза, исключением операций промывки, отжима и выгрузки непрогидролизованного остатка.

Сокращение расхода пара достигается путем уменьшения его количества на гидролиз и дальнейшую переработку, так как в результате брожения на концентрированных средах увеличивается содержание спирта в бражке.

Процесс замачивания и гидролиза зерна протекает при более низком гидромодуле, что обеспечивает сокращение расхода воды.

Формула изобретения

Способ гидролиза растительного сырья, предусматривающий его замачивание, прогрев сырья острым паром в гидролизаппарате, снабженном фильтрующими устройствами, гидролиз сырья разбавленной серной кислотой и отвод полученного гидролизата через фильтрующие устройства, отличающийся тем, что в качестве растительного сырья используют некондиционное зерно злаковых культур и его замачивание осуществляют водой до достижения гидромодуля 4,0 - 5,0, при этом гидролиз зерна проводят при 155 - 160^oC в течение 15 - 20 мин с последующим совместным отводом негидролизуемого остатка с гидролизатом.

РИСУНКИ

Рисунок 1