Аппарат для гидролиза полисахаридного сырья

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик («) 962310 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 27.11. 80 (21) 3229024/28-13 (31) М. Кп.з с присоединением заявки ¹â€”

С 13 К 1/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет— (53) УДК 664 162. 6

; .036.1 (088.8) Опубликовано 300982,. Бюллетень ¹. 36

Дата опубликования описания 30 ° 09 ° 82

«- »

И.В.Березин, К.A.Êàëóíÿíö, М.Л.Рабинович, А.A.ô åñîâ

Л.И.Голгер, Л.С.Лосякова, Б.Н.Федоренко Э.М.Т) ефилов., 8.Ì.Ñåðåáðåííèêîâ и Т.В.Полянская (72) Авторы изобретения

Московский государственный университет (71)Заявители им, M.B.Ëîìoíîñoâà и Всесоюзный научноисследовательский биотехнический институт (5 4 ) АППАР AT ДПЯ ГИДРО ЛИЗА ПОЛИСАХАР ИДНО ГО СЫР ЬЯ

Изобретение относится к гидролиэной промышленности, в частности к аппаратам для гидролиэа полисахаридного сырья, и может быть использовано в целлюлозно-бумажной, микробиологической, пищевой, крахмало-паточной промышленностях и в сельском хозяйстве для гидролиза различных видов сырья °

Известен аппарат для гидролиза полисахаридного сырья, содержащий корпус с камерой для гидролиза, бункер для подачи сырья и патрубками ввода гидролизующего агента, вывода гидролиэата и непрогидролиэованного «Рья. и расположенные в корпусе, соответственно, в зонах загрузки сырья и выгрузки непрогидролизованного сырья полое и имеющее перфорацию прессующее устройство и выполненное в виде поршня подпрессовывающее устройство ()).

Недостатками известного аппарата является большой расход гидролизующего агента на единицу сырья, а также попадание гидролиэующего агента в гидролизат, содержащий продукты реакции, что йри использовании в качестве гидролизующего агента для полисахаридного сырья растворов ферментов, знечительно удорожает процесс гидролиэа, 30.

Бель изобретения — сокращение расхода гидролиэующего агента путем его регенерации в процессе гидролиза. для достижения укаэанной цели аппарат для гидролиэа полйсахаридного сырья, содержащий корпус с камерой для гидролиза, бункер для подачи сырья и патрубками ввода гидролиэующего агента, вывода гидролизата и непрогидролизованного сырья, и расположенные в корПусе, соответственно, в зонах загрузки сырья и выгрузки непрогидролизованного сырья полов и имеющее перфорацию прессующее уст ройство и выполненное в виде поршня подпрессовывающее устройство, снабжен теплообменниками,расположенными на внешней стороне камеры гидролиза с образованием зоны адсорбции, размещенной перед зоной гидролиза по ходу движения сырья, при этом патрубок вывода гидролиэата подсоединен к полости прессующего устройства, а перфорация последнего выполнена на его рабочей поверхности, контактирующей с зоной адсорбции.

Кроме того, поршень псдпрессовывающего устройства выполнен полым, его рабочая поверхность перфориро962310 вана, а полость сообщается с патруб; ком ввода гидролйэующего агента.

При этом аппарат снабжен уоеченным перфорированным конусом, распо ложенным между зоной гидролиэа и зоной выгрузки непрогидролизованного 5 сырья, обращенным большим основанием к зоне гидролиэа и образующим зону десорбции и полость между наружной поверхностью конуса и стенкой корпуса с подключенным к ней патрубком ввода 10 гидролизующего агента.

Прессующее устройство выполнено в виде шнека или поршня, причем вал шнека снабжен теплообменником.

Соотношение длин эон адсорбции, 15 гидролиза.и десорбции составляет

1:3:0,5.

На фиг. 1 изображен аппарат для гидролиэа полисахаридного сырьяу на фиг. 2 - прессующее устройство в виде поршня, вариант.

Аппарат для гидролиза полисахаридного сырья имеет корпус 1, бункер 2 для.подачи сырья поессующее устройство 3 с теплообмейником 4, зону 5 ад-, сорбции с теплообменником 6, зону7 гидролиза с теплообменником 8, зону

9 десорбции фермента и непрсгидролизованного сырья, полый подпрессовывающий поршень 10 для выгрузки непро гидролизованного сырья, патрубок 11 для отвода гидролизата, подключенный к полости прессующего устройства 3, патрубок 12 для ввода в аппарат гидролиэующего агента или буферного раствора, патрубок 13 для ввода. в аппарат десорбирующего или буферного раствора, или гидролиэующего агента и патрубок 14 для отвода непрогидролизованного сырья.

Прессующее устройство 3 может быть 4() выполнено в виде шнека или поршня. Рабочая поверхность 15 прессующего устройства 3, контактирующая с зоной 5 адсорбции, выполнена перфорированной, а вал 16 прессующего устройства вы- 45 полнен полым в виде теплообменника труба в трубе, причем внутренняя труба вала теплоиэолнрована. Конец полого вала 16 соединен с патрубком 11 для отвода гидролиэата, Зона 9 десорбции образована усеченным перфорированным конусом 17, установленным большим основанием в сторону эоны 7

I гидролиэа, причем между стенкой корпуса 1 и наружной поверхностью усеченного конуса 17 образована полость 18, к которой подключен патрубок 12. Полый подпрессовывающий поршень 10 имеет перфорированную рабочую поверхность 19, при этом шток

20 поршня 10 выполнен полым, а патру- 60 бок 13 ввода гидролиэующего агента или десорбирующего раствора подключен к штоку 20.

Предлагаемый аппарат работает Следующим образом. 65

В бункер..2 загружают измельченное полисахаридное сырье. Далее с помощью прессующего устройства 3 оно прессуется, нагревается паром, подаваемым в теплообменники 4, расположенные на

;корпусе 1 аппарата или на преооующем устройстве 3, и при этом стерилиэуетcs. Стерилизованное сырье передвига.ется в эоны 5 и 7 до их заполнения, В начальный период поступившее -сырье охлаждают до 1-20 с помощью: теплообменников 6 и 8, что соответству-, ет оптимальному режиму адсорбции гидролизующего агента (фермента) на сырье. Затем через патрубки 12 и 13 подают раствор фермента. Последний при этом температурном режиме практически полностью адсорбируется сырьем, не вызывая его заметного гидролиза.

Лишенный гидролизующего агента . раствор выводят через перфорацию 15, полость 16 и патрубок 11. После насыщения сырья адсорбированным ферментом, через патрубки 1Z и 13 начинают подавать буферный раствор, соответствующий оптимуму гидролитического действия фермента, и с помощью теплообменника 8 устанавливают в зоне 7 оптимальную температуру действия фермента (30-50 C) . При этом в зоне 7 происходит гидролиз сырЬя до растворимых сахаров с освобождением адсорбированного на сырье фермента, который а гидролиэатом попадает в зону 5 теплообменника 6, где сохраняется оптимальная температура адсорбции (на 10-50 С ниже, чем в зоне 7) ° Противотоком гидролизату в зону 5 подают свежее сырье с помощью прессующего устройства 3 со скоростью, равной суммарной скорости. удаления иэ аппарата растворимых сахаров и непрогидролиэованного сырья.

В зоне 5 происходит фильтрация гидролиэата, содержащего сахара и освобожденный фермент, через свежее сырье и выделение фермента иэ гидролизата. При этом фермент вновь адсорбируется на сырье (поскольку в условиях зоны 5 гидролиз не.идет, но происходит полная.адсорбция фермента) и в адсорбированной форме снова поступает в зону 7, где снова осуществляется гидролиз сырья, а профильтрованный гидролиэат с сахарами, не содержащими фермента, удаляется из процесса через перфорацию 15, полость 16 и патрубок 11.

По мере того как в зоне 9 накапливается непрогидролиэованное сырье, содержащее некоторую часть адсорбированного фермента, его промывают десорбирующим раствором, периодически подаваемым через патрубок 13 перед выгрузкой непрогидролизованного сырья. .При этом адсорбированный на остатках, фермент переходит в раствор и вместе с ним возвращается в зону 7, где смешивается; с подаваемым через пат962310

Формула изобретения

45 рубок 12, полость 18 и перфорацию конуса 17 буферным раствором с кислым значением рН,,создающим в зоне 7 on" тимальные условия действия фермента на сырье. Таким образом осуществляют возвращение в процесс гидролиза фер-. 5 мента, уводимого иэ зоны 7.с непро" гидролиэованным сырьем. Пробритое сырье, не содержащее гидролизующего агента, удаляют иэ процесса через патрубок 14, периодически отводя поршень 10.

Аппарат для гидролиза полисахаридного сырья позволяет осуществлять циркуляцию фермента внутри корпуса аппарата между зонами 5 и 9, таким обра- 15 зом, обеспечивает возвращение в зону

7 гидролиэа практически всего .гидролизующего агента, т,е. позволяет проводить его регенерацию в ходе процесса гидролиза, Потери гидролиэующего 2О агента в предлагаемом аппарате могут происходить лишь в результате частичной термоинактивацни фермента при длительном функционировании аппарата в непрерывном режиме. При первоначаль- 25 ной зарядке известного н предлагаемого аппаратов ферментом в соотношении

100 ед. активности на 1 r сырья,. для обеспечения непрерывного гидролиэа скоростью 10 г/л.ч известный аппа- 3Q рат требует введения фермента в ко личестве 1000 ед/л,ч,тогда KcLK пред лагаемый аппарат только 50 ед,/л.ч (для восполнения потерь, связанных с термоинактивацией Фермента), т.е. в

20 раз меньше.

1. Аппарат для гидролиза полиса.харидного сырья, содержащий корпус с камерой гидролиза, бункером для подачи сырья и патрубком ввода гидролизующего .агента, вывода гидролизата и непрогидролизованного сырья, и расположенные в корпусе соответственно в зонах загрузки сырья и выгрузки непрогидролиэованного сырья полое и имеющее перфорацию прессующее устройство и выполненное в виде поршня подпрессовывающев устройство, отличающийся тем, что, с целью сокращения расхода гидролизующего агента путем его регенерации в процессе гидролиза, он снабжен теплообменниками, расположенными на внешней стороне камеры гидролиза с . образованием зоны адсорбции, размещенной перед зоной гидролиэа по ходу движения сырья, при этом патрубок вывода гидролиэата подсоединен к полости прессующего (устройства, а перфорация последнего выполнена на его рабочей поверхности, контактирующей с зоной адсорбции.

2.. Аппарат по п. 1, о т л и ч а4а шийся тем, что поршень подпрес1совывающего устройства выполнен полым, его рабочая поверхность перфорирована, а полость сообщена с патрубком ввода гидролизующего агента.

3, Аппарат по п, 1, о т л и ч аю шийся тем, что он снабжен усеченным перфорированным конусом, расположенным между зоной гидролиза и зоной выгрузки непрогидролизованного сырья, обращенным большим основанием к зоне гидролнза и образующим зону десорбции и полость между наружной поверхностью конуса и стенкой корпуса с подключенным к ней патрубком ввода гидролизующего агента.

4. Аппарат по п. 1, о т л,и ч а— ю шийся тем, что прессующее устройство выполнено в виде шнека или . поршня, причем вал шнека снабжен теплообменником.

5. Аппарат по и. 1, о т л и ч а— ю щ н и с я тем, что соотношение длин зон адсорбции, гидролиэа и десорбцки составляет ll:3:0,5 °

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 363747, кл. С 13 К 1/02, 1971., 962310 9иг. f

Puz.2

Тираж 371 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобрЕтений и открытий

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

Закаэ 7429/37

Фили я (ПП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель М. Рабинович

Редктор Л. Пчелинская Техред Т. Фанта Корректор С. Шекмар