Способ получения раствора сахаров из пентозансодержащего растительного сырья

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСТВОРА САХАРОВ ИЗ ПЕНТОЗАНСОДЕРЖАЩЕГО РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ, предусматривающий предварительные очистку его серной кислотой и экстракцию примесей водой, подогрев очищенного сырья проточным паром, последующий пентозный гидролиз с подачей пара и отмывку сахароз, отличающийся тем, что, с целью улучше:ния качества целевого продукта и упрощения его очисткЬ, на стадии пентозного гидрсшиза пар подают непрерывно и однЪвременно осуществляют отбор летучих примесей из реакционной зоны, при этом отмывку образуннр1х Сахаров ведут ступенчато 5 растворами Сахаров с уменьшающейся (Л концентрацией.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) ()1) 2509 А

4(5() С 13 К 1/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flo делАм изоБРетений и ОтнРытий

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3661643/28-13 (22) 12. 10.83 (46) 28.02.85. Бюл. )Ф 8 (72) А.М.Филатова, Н.С.Николаева, Н.Д.Хоменко, Ю.С.Еременко, Б.А.Глазман, А.Г.Пенкин, А.Г.Афанасьев и M.Í.Ãóáñêèé (71) Северо-Кавказский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института биосинтеза белковых веществ (53) 663.53(088.8) (56) 1. Авторское. свидетельство СССР

Р 859449, кл. С 13 К 1/02, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

N- 83412, кл. С 13 К 1/02, 1979. (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСТВОРА

САХАРОВ ИЗ ПЕНТОЗАНСОДЕРЖАЩЕГО РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ, предусматривающий предварительные очистку его серной кислотой и экстракцию примесей водой, подогрев очищенного сырья проточным паром, последующий пентозный гидролиз с подачей пара и отмывку сахаров, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества целевого продукта и упрощения его очисткй, на стадии пентозного гидролиза пар подают непрерывно и одновременно осуществляют отбор летучих примесей из реакционной эоны, при этом отмывку образующих сахаров ведут ступенчато растворами сахаров с уменьшающейся концентрацией.

t 11425

Изобретение относится к гидролизной промышленности, а именно к способу получения растворов сахаров методом гидролиза пентозансодержащего сырья, и может быть использовано для производства кристаллического ксилита, кормовых дрожжей и этилового спирта.

Известен способ получения сахаров гидролизом пентозансодержащего сырья, 1п предусматривающий разделение процесса гидролиза на несколько стадий: пропарка, ввод кислоты, гидролиз, экстракция, которые осуществляются в отдельных непрерывно действующих аппаратах (1, Однако известный способ из-за многостадийности процесса, а также проведения каждой стадии в отдельном аппарате является сложным и не позволя-2О ет получить растворы сахаров Требуемой доброкачественности.

На и 6 ол ее близ к им к пр едлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получе- 25 ния сахаров из пентозансодержащего растительного сырья, предусматривающий предварительные очистку его серной кислотой и экстракцию примесей водой, подогрев очищенного сырья про-Зо точным паром, последующий пентозный гйдролиз с подачей пара и отмывку сахаров (2) .

Однако отсутствие постоянного отбора летучих примесей в течение всей

35 пентозной варки приводит к их распаду и конденсации с сахарами в зоне реакции, что дает увеличение цветности и снижение доброкачественности пентозных гидролизатов.

Кроме того, промывка прогидролизованного сырья водой или рециркулируемым пентозным гидролизатом в

I ступень не позволяет получить пентозные гидролизаты с высокой концентрацией сахаров, что отрицательно сказывается на последующих стадиях получения конечных продуктов.

Цель изобретения — улучшение качества целевого продукта и упрощение 50

его очистки.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу получения растФ вора сахаров из пентозансодержащего растительного сырья, предусматриваю- 55 щему предварительные очистку его серной кислотой и экстракцию примесей водой, подогрев очищенного сырья

09 1 проточным паром, последующий пентозный гидролиз с подачей пара и отмывку сахаров, на стадии пентозного гидролиза пар подают непрерывно и одновременно осуществляют отбор летучих примесей из реакционной зоны, при этом отмывку образующихся сахаров ведут ступенчато растворами сахаров с уменьшающейся концентрацией.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Предварительно очищенное сырье, в частности стержни початков кукурузы, пропитанные 1,5-2,5 -ным раствором серной кислоты, после подогрева проточным паром обрабатывают при 120130 С в течение 40-90 мин при гидроо модуле 2,0-2,3 с непрерывной подачей острого пара в нижнюю часть гидролизаппарата и отводом отходящих паров из верхней части. При этом пентозаны растворяются, гидролизуются до моносахаридов и переходят в капиллярновпитанную жидкость, образуя пентозный гидролизат с концентрацией сахаров

18-23, а летучие примеси (фурфурол, уксусная, муравьиная кислоты, фенолы и др .), образующиеся в процессе гидролиза,. удаляются с отходящим паром.

После завершения процесса гидролиэа гемицеллюпоз проводят отмывку продуктов гидролиза при атмосферном давлении в 3 ступени растворами сахаров с уменьшающейся концентрацией при гидромодуле в аппарате, равном 4.

При этом за счет остаточного тепла в зоне реакции температура процесса составляет 60-80 С. На первую ступень

О отмывки подают 3,3 гидромодуля раствора Р 1 с концентрацией сахаров в нем 5-7 и отбирают такое же количество (3,3 гидромодуля) готового пентозного гидролизата с концентрацией сахаров 10-12, который идет на дальнейшую переработку. На вторую ступень отмывки подают раствор 9 2 с концентрацией сахаров 3-4Х и отбирают раствор с концентрацией 5-7Х который используется на последующей варке в качестве раствора Ф 1 (см. пример). На третью ступень атмывки подают воду и отбирают раствор с кон-.центрацией сахаров 3-4, который испопьзуется на последующей варке в качестве раствора N - 2. Иодуль подачи и выдачи оборотных растворов воды и гидролизата на всех ступенях отмывки сохраняется постоянным и равным 3,3 гидромодуля. г

34,5

36,4

38,0

10,1

12,3

73,1

82,5

85 0

7,3

9,7

11,0 цветность в ед.Шт.

225,0

180,0,9,9

8,7

13,0

2,2

11,5

1,8

89,0

Пентозы, Х к PB

Фурфурол, Х к PB

90,0

1,3

3 11425

В результате многоступенчатой экстракции достигается максимальная степень отмывки сахаров при наивысшей их концентрации в пентозном гидролизате. Гексозный гидролиз целлолигнина- осуществляют известным способом.

Пример. 6 т абсолютно сухих предварительно очищенных стержней початков кукурузы обрабатывают в течение 1 ч в паровой фазе при гидромоду-1О ле 2,3; концентрация серной кислоты

1,5Х, температуре 125ЭС при непрерывной подаче острого пара в нижнюю часть гидролизаппарата и отборе отходящих паров из верхней части гидролизаппарата. При этом образуется

2340 кг сахаров или 39,0Х от сырья (схема). После завершения процесса гидролиза гемицеллюлоз проводят от.мывку его продуктов при гидромодуле 2б в аппарате, равном 4. Отмывку осуществляют в 3 ступени растворами сахаров с уменьшающейся концентрацией при гидромодуле подачи и отбора, равном 3,3. На первую ступень отмыв- 25 ки подают 20 м раствора ¹ 1, содержащего 1300 кг сахаров при их конВыход пентозных PB от а.с.с. за вычетом поданных сахаров на выделение, Х

Характеристика пентозного гидролизата: сухие вещества, Х доброкачественность, Х концентрация сахаров, Х кислотность (в пересчете на уксусную), X к РВ, минеральная органическая

Зольное вещества, Х к PB

09 4 центрации в нем 6,5Х, и отбирают

20 м готового пентозного гидролизата, содержащего 2160 кг сахаров с концентрацией 10,8Х который идет на дальнейшую переработку. На вторую ступень отмывки подают 20 м раствора ¹ 2, содержащего 600 кг сахаров с концентрацией их, равной 4Х, и отбирают 20 м раствора ¹ 1, содержащего 1300 кг сахаров при концентрации 6Х. На третью ступень отмывки подают 2 м воды и отбирают 20 мз раствора ¹- 2, содержащего 600 кг сахаров с концентрацией ЗХ.

Гексозныи гидролиз осуществляют известным способом.

Так, например, при испытаниях предлагаемого способа с непрерывным выводом летучих примесей из зоны реакции в количестве 0,2 модуля и отмывкой в три ступени в промышленных условиях Краснодарского химкомбината при гидролизе стержней початков кукурузы были получены показатели, приведенные в таблице. Для сравнения здесь приведены показатели известных способов..1142509

Составитель А.Синицын

Редактор Н.Киштулинец Техред А.Бабинец Корректор Н.Король

Заказ 658/26. Тираж 364 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4

Как видно из таблицы, выход и доброкачественность пентоэных PB и качественные показатели пентозного гидролизата, полученного по предлагаемому способу получения растворов сахаров, значительно выше показателей, получаемых по прототипу.

Кроме того, направив отходящие летучие примеси на конденсацию и ректи- 1О фикацию можно получить до 20 кг фурфурола с одной варки, т.е ° из 6 т; а.с.с. (абсолютно сухих стержней).

Указанный эффект может быть достигнут только за счет осуществления совокупности отличительных признаков заявляемого изобретения — осуществления пентозного гидролиза при непрекращающейся подаче пара и отборе летучих .примесей. Кроме того, повышение доброкачественности гидролизатов, снижение цветности, содержания органических кислот, фурфурола позволяет на следующих стадиях очистки снизить расход дефицитных материалов — коллактивита H ионообменных смол.