Способ подготовки сульфитного щелока к биохимической переработке

 

406373

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹ а

Заявлено 06.VI I.1971 (№ 1679856/23-4) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 21.Х!.1973. Бюллетень № 46

Дата опубликования описания 2.IV.1974

М. Кл. С 12b 3/10

Государственный комитет

Совета Министров СССР но делам изобретений и открытий

УДК 667.621.266:577.15 (088.8) Авторы изобретения

С. А. Сапотницкий, О. И. Игнатьева и И. А. Христюк

Заявитель

Ленинградская ордена Ленина лесотехническая академия имени С, М. Кирова

СПОСОБ ПОДГОТОВКИ СУЛЪФИТН ОГО

ЩЕЛОКА К БИОХИМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКЕ

Данное изобретение относится к области переработки сульфитных щелоков с целью биохимической утилизации ценных компонентов сульфитного щелока.

Известен способ подготовки сульфитного щелока к биохимической переработке, который заключается в том, что из щелока от сульфитной варки целлюлозы удаляют SOq, например продувкой воздухом, затем проводят инверсию олигосахаридов путем обработки серной кислотой при температуре 130 С и повышенном давлении с последующей нейтрализацией, например известковым молоком, при одновременном введении питательных солей, осветлением путем выдерживания в отстойниках и охлаждением осветленного щелока.

Однако известный способ пе обеспечивает возможности использования бисульфитного щелока от варки целлюлозы высокого выхода, так как высокое значение рН бисульфитного раствора обуславливает неполноту гидролиза легкогидролизуемых гемицеллюлоз древесины, переходящих в щелок, в основном в виде биохимически неутилизируемых олигосахаридов.

Кроме того, наличие в щелоке в резко повышенной концентрации неиспользованного на основные реакции варки избыточного количества сульфита практически исключает биохимическую переработку даже небольшого количества находящихся в щелоке моносахаридов.

Проведение инверсии бисульфитных щелоков с помощью серной кислоты связано с экономически неоправданным черезвычайно большим ее расходом (3 — 5 кг моногнлрата на

1 м- щелока).

Удаление соединений SOg из бисульфитных щелоков продувкой паром дает очень незначительный эффект из-за почти полного отсутствия свободного SO2. Окисление растворенного

1р в щелоке сульфита кислородом воздуха также мало эффективно, поскольку величина рН щелока лежит в зоне максимальной стабильности сульфитов (рН 4 — 5).

В то же время этп щелока представляют

15 собой потенциальное сырье для получения бел ковых кормовых дрожжей в значительном количестве, особенно при переработке древесины лиственных пород бисульфитным методом.

С целью обеспечения возможности использо2р вания бисульфитных щелоков от варки цел I10лозы высокого выхода, предложен способ заключающийся в том, что исходный щелок полвергают частичному декатионированию, предпочтительно путем электродиализа, инверсии

25 путем его выдерживания при температуре <о

100 С, отгонки SOq с последующей нейтрализацией, осветлением и охлаждением известными приемами.

Предлагаемый способ состоит в том, что щсЗр лок от бисульфитной варки целлюлозы высо406873

Таблица 1

Характеристика в:елоков бнсульфитных варок нвв (выход целлюлозы 60 %) после обработок

ЯО, %

Прирост

P. В. после инверсии, % неносредст- легкоотщеп-! !

P. В.,%

Вид обработки

Сумма венно тнтрируемый ляемый

1,0

1,4

1,9

0,5

2,2

144

0,2

0,3

0,5

144

2,2

0,05

0,07

0,12

Выход абсолютно сухих дрожжей от P. В., %

Утилнзировано

P. В.,%

Внд обработки утнлизированных общих

12,5

Известный способ

52,0

24,0

Предлагаемый спо60 соб

85,0

50,5

43,0 кого выхода подвергают декатионированию, например путем электродиализа с применением ионитовых мембран. (:тепень протока » поверхность мембрам определяют, исходя из выхода целлюлозы с тем, чтобы извлечь из щелока 50% содержащегося в нем катиона при вы ходе целлюлозы 60% и 75% катиона при более высоком выходе.

Частично декатнонированный щелок направляют в закрытую емкость, работающую под давлением, превышающем атмосферное на вели пшу парциального давления двуокиси серы, находящейся в частично декатионированном щелоке. В этой емкости щелок подвергается выдержке (термостабилизации) при температуре около 100 С в течение 1 — 3 час (продолжительность определяется выходом целлюлозы) . Термостабилнзацню можно производить как в периодическом, так и в непрерывно действуюгцем аппарате (напрпмер в трубчатом теплообменнике). На этой стадии за счет освобожденных прн декатионировании кислот протекает инверсия олигосахаридов до простых сахаров.

Щелок после термостабилнзации направляется на колонну, в которой с помощью пара из пего извлекается свободный SOq, который может быть направлен в качестве католита, связывающего извлекаемые из щелока катионы при электродиализе.

Исходный щелок до обработки

Известный способ

Предлагаемый способ

Проведение инверсии этого щелока путем трехчасового кипячения в присутствии серной кислоты, введенной в количестве 4 кг моногидрата на 1 м щелока, обеспечило практически полную инверсию олигосахаридов. Однако несмотря на дальнейшую обработку по принятой схеме, суммарная концентрация SOq более, чем в два раза превышала допустимую.

В то же время обработка по предлагаемой схеме обеспечила превращение щелока в о»ологически доброкачественный раствор, как это видно из данных, приведенных в табл. 1 и 2.

Приведенные в табл. 1 данные подтверждаются данными табл. 2, в которых представлены результаты выращивания дрожжей на лабораторной установке периодического действия.

Выходящий из колонны щелок от варки

ЦВВ, представляющий теперь биологически вполне доброкачественный раствор, подвергается операциям по обычной технологической схеме подготовки к биохимической переработ ке, а именно: а) двухступенчатой нейтрализации с введением питательных солей и осветлению щелока после первой ступени;

10 o) охлаждению щелока до оптимальной температуры биохимической переработки.

Характеристика щелоков бисульфитных варок LIÂÂ (выход целлюлозы 60%) после обработок

15 Биологическая доброкачественность щелоков, т. е. возможность полной утилизации сахаров прн максимальном выходе дро>к>кей, определяется двумя основными показателями: а) содер>капнем в щелоке моно- и олигоса20 харидов; количество последних не должно превышать 10 — 15% от общего количества веществ P. В. б) концентрацией непосредственно титруемого SOq и легкоотщепляемого SO>, суммар25 ная концентрация которых не должна превышать 0,2 — 0 23%.

Как видно из табл. 1, в щелоке бисульфитной варки при выходе целлюлозы 60%, подготовленном по обычной технологической схеме, 30 оба эти показателя превышают допустимые для биохимической переработки пределы.

Таблица 2

Результаты выращивания дрожжей

Как видно из таблицы, несмотря на высокий выход целлюлозы и применение бисульфитного варочного раствора, при подготовке щело406873

Предмет изобретения

Составитель С. Котова

Техред E. Борисова

Редактор Л. Емельянова

Корректор Л. Царькова

Заказ 78679 Изд. № )026 Тира>к 467 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, >К-35, Раушская наб., д. 475

Типография, пр. Са пунова, 2 ка по предлагаемой схеме, выход дро>к>кей по котлу достиг нормальных показателей 43% от

P. В. против 12,5% при проведении инверсии щелока серной кислотой.

При этом подготовка по предлагаемой схеме позволила практически нацело утилизировать сахара, так как недоброд в 15% падает на несахарные P. В.

1. Способ подготовки сульфитного щелока к биохимической переработке с применением отгонки SO2, инверсии олигосахаридов при повышенной температуре, нейтрализации, осветления и охлаждения, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возмо>кностн использования бисульфитных щелоков от варки целлюлозы высокого выхода, исходный щелок подвергают частичному декатионнрованию, инверсии путем его выдерживания при температуре до 100 С н отгонки SO> с последующей обра1р боткой известными методами.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что частичное декатионирование ведут путем электродиализа.