Способ нейтрализации гидролизатов растительного сырья

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<п 885257 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 12. 03. 80 (21) 2895566/28-13 (51)М. Кл.з с присоединением заявки ¹С 13 К 1/04

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 3011.81. Бюллетень № 44

Дата опубликования описания 301181 (53) УДК 663.53 (088.87 (72) Авторы . изобретения

А.В.Тетерин, В.С.Дюбченко и В.И.Михайлов

Государственный сибирский институт микробиологической проьыаленности по комплексном„ проектированию. промышленных предприятий н разработке технологических..- процессов гидролиэа и микробиологического синтеза (71) Заявитель (54) СПОСОБ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ ГИДРОЛИЗАТОВ

РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ

Изобретение относится к микробиологической промышленности, в частности к способам нейтрализации гидролиэатов, 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, заключающийся 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 j1), 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 (21.

По известному способу получают нейтралиэаты ненасыщенные или слегка пересыщенные растворенным гипсом.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ нейтрализации гидролизатов растительного сырья, полученных при гидролиэе его разбавленной серной кислотой, предусматривакщий обработку гидролиэата известковым молоком (для нейтрализа" ции серной кислоты), а затем аммиачной водой (для нейтрализации органических кислот) t3j .

Недостаток известного способа заключается в том, что при использовании известкового молока получаемые нейтрализаты пересыщены гипсом (концентрация растворенного гипса в производственных нейтрализатах, т.е. нейтрализованных гидролизатах, равна 2,1-2,2 г/л, тогда как нормальная растворимость гипса около

1,8 г/л), характеризуются значительной окрашенностью и высоким содержа30 .нием загрязняющих органических при885257

Т а б л и ц а 1

Электропроводная пара

Продолжительность обработки мин

Объемная плотность тока, А л

Анодная плотность тока, мА см"рН

Опыт

1 Анод — алюминий

Катод — нержавеющая сталь

1 70

1,85

10.

2,01

2,52

2,90,3, 10

60

2 Анод — алюминий

Катод — графит

1,75

2,35

3,49

20 месей. 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 гидроли° затов растительного сырья, полученных при гидролизе его разбавленной серной кислотой для последующей биохимической переработки, предусматривающем обработку гидролизата аммиач. ной водой и отделение осадка, перед 15 обработкой аммиачной водой гидроли- . зат подвергают электрохимической обработке в электролизере с растворимым анодом из алюминия или стали при анодной плотности тока 5-15 мА/см щ 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 и окончательно донейтрализуют 25%-ной аммиачной водой до общепринятых в производстве значений рН 4,2-4,5.

Предлагаемый способ нейтрализации гидролизата растительного сырья опробирован 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 вертиказ.ьно расположенных пластин с чередующимися анодами и катодами с расстоянием между ними 8-12 мм. Обработку гидролиэата 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 JIATP-1, через который питается выпрямитель BCA-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.

885257

ПРодолжение табл. ((2 3 4

3,54

3,58

3,64

3,71

3 Анод — сталь 3

Катод — нержавеющая сталь

4,8

1,43

1,67

2к 29

3,78

40

4,38

4,55

60

4,79

1,45

4,8

2,45

20

3,35

3,65

3,90

4,12

60

4,25

4 Анод — алюминий

Катод — алюминий 15

Из полученных данных следует, что

45 скорость изменения показателя рН гидролизата зависит от вида материала применяемых электродов и анодной плотности тока, а именно при увеличении анодной плотности тока скорость 5О увеличения показателя РН возрастает.

Использование в качестве материала анода алюминия предпочтительнее по сравнению со сталью, так как требуемый для нейтрализации серной кисло- 55 ты показатель РН 3,4-3,6 достигается быстрее. По достижении величины 3,43,6, соответствующей полному связыванию содержащейся в гидролизате серной кислоты, полученный нейтралиэат выво- gg дят из электролизера и окончательно донейтрализуют 25%-ной аммиачной водой до рН 4,2-4,5для нейтрализации. органических кислот, затем освобождают от осадка. Помимо нейтрализации гидроли-65 эата растворимым анодом и катодом из любого электронроводящего материала вследствие хорошей сорбирующей и коагулирующей способности образующейся гидроокиси металла, происходит очист" ка и облагораживание полученного нейтрализ ат а.

В табл.2 приведена сравнительная характеристика производственного нейтрализата, полученного двухступенчатым способом нейтрализации (на первой ступени. — известковым молоком до рН 3,5, на второй 25%-ной — аммиачной водой до рН 4,2) и гидролизата, нейтрализованного на первой ступени в электролизере с анодом и катодом из алюминия при анодной плотности то« ка 15 мА/см до РН 3,5 и на второй

1 ступени - 25%-ной аммиачной водой до рН 4,2.

885257

Таблица 2

Показатели

Таблица 3

4,2

4,2 рН

2,8

2,6

° pBo5 i

Бромируемые,Ъ

1,08

1,26

Гипс растворенный, г/л

2,14

0,33

Выход абсолютно сухой биомассы,.г/л

ХПК, мг 0 /л

5,47

5,00

30674(37338

Выход абсолютно сухой биомассы к заданному количеству рВ, Ъ (экономический коэффициент) Лигногуминовые, мг/100 мл 0,089

0,070

Цветность, град.хромовоко бальтовой шкалы

56,7

60,10

7700

8060

ЗО

Нейтралиэат, полученный способом известным предлагаемым

Как видно из полученных результатов, наряду со снижением содержания ингибиторов роста микроорганизмов (бромируемые лигногуминовые вещества), в опытном нейтралиэате содержание гипса составляет 0,33 г/л, что гораздо ниже значения нормальной растворимости гипса, равной 1,8 г/л.Это 40 исключает гипсацию технологического оборудования при дальнейшей переработке нейтрализата.

Снижение показателя рВо в нейтрализате, полученном по предлагаемому 4 способу, объясняется тем, что в процессе нейтрализации и очистки гидролиэата происходит снижение содержания редуцирующих несахаров. Присутствие растворенного гипса в нейтрализате, полученном по предлагаемому способу, является следствием добавления суперфосфата в гидролизат-аппарат при гидролиэе растительного сырья.

С целью сравнения качества производственного нейтрализата, полученного по известному, и нейтрализата, лолученного по предлагаемому.спосо-. бу, имеющих характеристики качественного состава по табл. 2, на этих средах фо проводят культивирование микроорганизмов рода Candida периодическим способом в колбах на магнитной мешалке с добавлением минеральных солей по прописи среди Ридер. Культуру 65 инкубируют в течение трех суток при

36-38оС.

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

Нейтралиэ ат, полученПоказатели ный способом известным предлагаемым

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 нейтрализата выше, чем у нейтралиэата, 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 со885257

t0

Формула изобретения

Составитель М.Ларина

Редактор С.Крупенина Техред Ж.Кастелевич Корректор М.Коста

Заказ 10447/33 Тираж 387 . 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 ставляет 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 гидролизата на гидролизно-дрожжевом заводе средней мощности может составить около 140 тыс.руб./r. за счет увеличения удельных выходов продукции на единицу сырья вследствие повыщения качества нейтрализата, а также ликвидации затрат, связанных с гипсацией оборудования. !

Способ нейтрализации гидролизатов растительного сырья, полученных при гидролизе его разбавленной серной кислотой для последующей биохи-, мической переработки, предусматривающий обработку гидролизата аммиачной водой и отделение осадка, о т л и— ч а ю шийся. тем, что, с целью нижения содержания гипса в нейтрализате и увеличения выхода биомассы, . перед обработкой аммиачной водой гидролизат подвергают электрохимической обработке в электролизере с растворимым анодом из алюминия 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

Р 523935, кл. С 13 К 1/02, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 636263, кл. С 13 К 1/04, 1977.

3. Шарков В.И. и др. Технология гидролизных производств. "Лесная промышленность", 1973, с.87.