CS206659B1 - Způsob kontinuální izotermické hydrolýzy polysacharidických, bílkovinových či lignocelulozových látek nebo jejich směsí - Google Patents
Způsob kontinuální izotermické hydrolýzy polysacharidických, bílkovinových či lignocelulozových látek nebo jejich směsí Download PDFInfo
- Publication number
- CS206659B1 CS206659B1 CS536078A CS536078A CS206659B1 CS 206659 B1 CS206659 B1 CS 206659B1 CS 536078 A CS536078 A CS 536078A CS 536078 A CS536078 A CS 536078A CS 206659 B1 CS206659 B1 CS 206659B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- hydrolysis
- substances
- hydrolyzed
- polysaccharide
- mixtures
- Prior art date
Links
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 24
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 title claims description 14
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 title claims description 14
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 title claims description 14
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims description 51
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 claims description 48
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 25
- 210000003608 fece Anatomy 0.000 claims description 15
- 239000010871 livestock manure Substances 0.000 claims description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 13
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 11
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 claims description 10
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 9
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 8
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 21
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000000047 product Substances 0.000 description 13
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 10
- 150000002772 monosaccharides Chemical class 0.000 description 9
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 description 9
- SRBFZHDQGSBBOR-IOVATXLUSA-N D-xylopyranose Chemical compound O[C@@H]1COC(O)[C@H](O)[C@H]1O SRBFZHDQGSBBOR-IOVATXLUSA-N 0.000 description 8
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 8
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 8
- PYMYPHUHKUWMLA-UHFFFAOYSA-N arabinose Natural products OCC(O)C(O)C(O)C=O PYMYPHUHKUWMLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- SRBFZHDQGSBBOR-UHFFFAOYSA-N beta-D-Pyranose-Lyxose Natural products OC1COC(O)C(O)C1O SRBFZHDQGSBBOR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 6
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 6
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 5
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 5
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 5
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 5
- 235000019750 Crude protein Nutrition 0.000 description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 4
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 4
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 4
- HYBBIBNJHNGZAN-UHFFFAOYSA-N furfural Chemical compound O=CC1=CC=CO1 HYBBIBNJHNGZAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- 229920002488 Hemicellulose Polymers 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PYMYPHUHKUWMLA-WDCZJNDASA-N arabinose Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)C=O PYMYPHUHKUWMLA-WDCZJNDASA-N 0.000 description 3
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 3
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000010903 husk Substances 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 239000010893 paper waste Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001503 Glucan Polymers 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 2
- 239000003377 acid catalyst Substances 0.000 description 2
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 239000011365 complex material Substances 0.000 description 2
- 238000012262 fermentative production Methods 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 2
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 2
- 238000005325 percolation Methods 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 description 1
- 229920003043 Cellulose fiber Polymers 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000282849 Ruminantia Species 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000272 alkali metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910001860 alkaline earth metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000007071 enzymatic hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006047 enzymatic hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- -1 excrements Substances 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 210000003746 feather Anatomy 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 230000004992 fission Effects 0.000 description 1
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010985 leather Substances 0.000 description 1
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000013372 meat Nutrition 0.000 description 1
- 238000009996 mechanical pre-treatment Methods 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 125000000896 monocarboxylic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004804 polysaccharides Polymers 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 239000010867 poultry litter Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 235000004252 protein component Nutrition 0.000 description 1
- 230000007065 protein hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 239000010801 sewage sludge Substances 0.000 description 1
- 235000021309 simple sugar Nutrition 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 230000014616 translation Effects 0.000 description 1
- 210000002700 urine Anatomy 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Treatment Of Sludge (AREA)
Description
Vynález setýká způsobu kontinuální itzotermické hydrolýzy polysacharidických, bílkovinových či' lignocelulozových látek nebo jejich směsí, zejména zvířecích exkrementů, kejdy a tekutého hnoje.
Podle sovětských autorských osvědčení č. 479805 a 427987 je znám neizotermický postup hydrolýzy, podle něhož je kejda prasat (tj. směs výkalů, moči, technologické vody, zbytků krmiv, chlupů a jiných látek) smíšena s 0,5 % až 0,7 % hmot. kyseliny sírové, zalhřáta na teplotu hydrolýzy, tj. 130—150 °C, při této teplotě udržována po dobu 3 až 4 hodin a takto obdržená směs hydrolyzátu a tuhého zbytku po hydrolýze je dále zpracována separací, neutralizací, fermentaci apod. Dlouhá doba hydrolýzy, která vyžaduje objemná zařízení, je pro tento postup, založený na použití nižších tlaků a teplot, nezbytná; zhoršuje ekonomičnost provozu a způsobuje i to, že ve směsi se tvoří vyšší množství produktů degradačních reakcí, snižujících výtěžnost hydrolýtzy.
Pro materiály kusovité konzistence, např. dřevěné třísky, je znám poměrně výhodný způsob hydrolýzy perkolační, spočívající v promývání hydrolyzovaného materiálu dalšími dávkami zředěného katalyzátoru, za současného odtahování hydrolyzátoru, čímž se podstatně zvyšuje účinnost hydrolýzy a snižuje tvorba nežádoucích produktů, avšak produkt — hydrolyzát — se současně zřeďuje.
Tento postup je pro kejdu prasat neproveditelný v klasických hydrolyzérech, protože kašovité materiály není možno zpracovat perkolací; úprava hydrolyzéru filtračním ložem, např. z celulózových vláken, sice částečně odtah hydrolyzátu v době hydrolýzy umožňuje, ale zároveň, pro jeho pomalý průběh, neumožňuje použití vyššíoh tlaků a teplot, účelných z hlediska snížení objemu zařízení a zvětšení jeho výkonu zvýšením reakční rychlosti.
Je znám způsob hydrolýzy kašovitých materiálů založený na principu použití kontinuálního (průtokového) hydrolyzéru, kde je se stanoviska chemického jednotných a dosti dobře definovatelných — např. odpadového papíru, dřevěných pilin a pod., poskytujících jediný hlavní produkt — glukózu.
Popisované postupy nejsou vhodné pro hydrolýzu složitých materiálových směsí, jako např. exkrementů, kejdy, tekutého hnoje a jim podobných, poskytujících rovněž složitější směsi hlavních produktů.
Vynález si klade za cíl vytvořit takový způsob kontinuální izotermické hydrolýzy složité směsi kašovitých hmot, hlavně exkrementů a kejdy, který bude co nej výnosnější z hlediska obsahových látek a proveditelný na zařízení objemově o dva řády menším, nežli jsou stacionární hydrolyzéry používané pro neizotermickou hydrolýzu kejdy, případně hydrolýzu perkolační, proti nimž má postup podle vynálezu výhodu podstatně kratší .reakční doby, vyšší výtěžnosti a koncentrovanějšího produktu.
Podstata vynálezu spočívá v tom, že látky určené k hydrolýze jsou před hydrolýzou alespoň zčásti homogenizovány zmenšením zrna mletím nebo drcením, přičemž reakce hydrolýza probíhá při teplotě 140 až 240 °C a tlaku 0,36 až 3,35 MPa.
Dalším význakem je, že před hydrolýzou směsí polysadharidických nebo bílkovinových či lignocelulozových látek se tyto směsi rozdělí na jednotlivé polymery a tyto se hydrolyzují samostatně, např. odděleně následně po sobě, nebo odděleně souběžně.
Jiným význakem je, že jednotlivé polymery se hydrolyzují za použití různých katalyzátorů, nebo katalyzátoru s různou koncentrací, a to současně nebo samostatně, např. odděleně, následně po sobě nebo odděleně souběžně, a dále že hydrolyzáty, získané hydrolýzou jednotlivých polymerů se spojí.
Výhodný je rovněž způsob, u něhož je k látkám, určeným k hydrolýze, přidávána před hydrolýzou přísada podobných polymerů, např. sekundárních surovin nebo odpadů, aby bylo dosaženo požadované hustoty (sušiny).
Rovněž výhodné je, že se hydrolyzáty, vyrobené s použitím kyselého katalyzátoru, mísí s hydrolyzáty vyrobenými s použitím alkalického katalyzátoru.
V dalším budou popsány příklady postupu podle vynálezu, včetně dosažených výsledků. Příklad č. 1
Tekuté prasečí exkrementy — ke jda — o sušině 10 % hmot. se mechanicky předupraví mletím na maximální velikost zrna 0,5 mm, zá míchání kontinuálně předehřívají a za přídavku 1 % hmot. kyseliny sírové, s níž je materiál intenzivně promíchán, se. již hydrolyzují bez dalšího míchání v průtokovém reaktoru při teplotě 170 °C a tlaku 0,808 MPa po dobu 1 minuty. Poté se hydrolyzát vystřelením z reaktoru do expanzní nádoby s atmosferickým tlakem prudce ochladí, zahustí odparem a dále zpracuje, např. neutralizací a separací tuhého zbytku. Hydrolyzát je použitelný buď přímo ke krmení, nebo jako surovina pro fermentační výrobu bílkovin apod.
Jeho složení je zhruba, jak plyne z průmě-
| ru více analýz, následující: | |
| Sušina | 7,8% |
| Redukující látky (jako | |
| glukóza) | 4,8% |
| Monosacharidy (xylóza, arabi- | |
| nóza) | 3,0 % |
| Dusíkaté látky (N X 6,25) | 2,0% |
| Aminokyseliny | 0,3 % |
| Ostatní org. látky (melanolig-' | |
| nohumin aj.) | 1,8% |
| Popel „ | 1,0% |
| Vápník Ca | 0,50 g/kg |
| Fosfor P | 0,8 g/kg |
| Hořčík Mg | 0,5 g/kg |
| Sodík Na | 0,5 g/kg |
| Draslík K | 1,4 g/kg |
| Měď Cu | 1,8 g/kg |
| Železo Fe | 400 mg/kg |
| Zinek Zn | 30 mg/kg |
| Mangan Mn | 10 mg/kg |
| Fural méně než | 0,04 % |
| Těkavé kyseliny | |
| (jako CHgCOOH) méně než | 0,1 % |
V parním kondenzátu, kterého je zhruba 40 % obj. na původní objem materiálu, odchází větší množství furalu vzniklého při hydrolýze pentozanů (až 0,2% vah. v kondenzátu), který může být — jako hledaná surovina chemického průmyslu — získáván známými způsoby.
Příkladě. 2
Tekuté prasečí exkrementy o sušině 5% hmot. — zředěná kejda — se upraví mechanicky mletím s přídavkem slámy nebo jiného materiálu s podstatným obsahem hemicelulóz, jako jsou plevy, pluchy, oklasky, atd. na celkovou sušinu 10 % hmot. a maximální velikost zrna 0,5 mm. Dále se postupuje podle příkladu č. 1. Výsledný hydrolyzát je použitelný ke krmení nebo pro fermentaci a má v podstatných hodnotách následující složení:
Sušina 8,0 %
Redukující látky (jako glukóza) 6,4 %
Monosacharidy (xylóza, arabinóza) 4,0 %
Dusíkaté látky (NX6,25) 1,3 %
Aminokyseliny 0,2 %
Ostatní org. látky (melanoliignohumin a j.) 1.5 %
Popel 1,2 %
Fural méně než 0,05 %
Těkavé kyseliny (jako CH3COOH) méně než 0,1 %
V tomto případě — kdy je sušina materiálu zvyšována přídavkem látek s obsahem pentozanů — je proti příkladu č. 1 — vyšší i obsah furalu v prvním kondenzátu, a to cca 0,5 % vah. Jeho získávání známými destilačními procesy může kladně ovlivnit ekonomiku procesu hydrolýzy.
Příklad č. 3
Tekuté prasečí exkrementy o sušině 2 % hmot. — silně zředěná kejda — se upraví mechanicky mletím s přídavkem odpadního papíru — nebo jiného materiálu s převážným obsahem celulózy — na celkovou sušinu 10 % hmot. a maximální velikost zrna 0,5 mm. Směs se za míchání kontinuálně předehřívá a za přídavku 1 % hmot. kyseliny sírové, s níž je materiál intenzivně promíchán, se hydrolyzuje již bez dalšího míchání v průtokovém reaktoru při teplotě. 220 °C a tlaku 2,366 MPa po dobu 50 vteřin. Dále se postupuje podle příkladu č. 1.
Výsledný hydroíyzát se používá buď ke krmení nebo pro fermentační výrobu bílkovin; má v podstatných hodnotách následující složení:
Sušina 8,0 %
Redukující látky (jako glukóza) 7,4 %
Monosacharidy (glukóza) 4,8 %
Dusíkaté látky (N X 6,2 5) 0,3 %
Aminokyseliny 0,05 %
Ostatní org. látky (melanolignohu-J/XíBMIÉI min a j.) 1,8 %
Popel 1,1 %
Příklad č. 4
Tekuté prasečí exkrementy — kejda — o sušině 10 % hmot. se přeaupraví mechanicky tříděním na sítě o velikosti oka 0,1 mm, čímž se prakticky úplně oddělí část polysacharidická (naid 0,1 mm) od části bílkovinové (pod 0,1 mm). Polysacharidický podíl se pak po zředění vodou (je možno použít i některých vod odpadních) na 10% sušiny zpracuje přesně podle příkladu č. 1, v němž uvedená hydrolyzní optima jsou, jak je uvedeno, vztažena pouze na polysacharidický podíl a maximální výtěžnost redukujících látek, charakterizujících obsah jednoduchých cukrů, mono&aoharidů. Podstatným snížením degradačhích reakcí mezi monosacharidy a aminokyselinami (Maillardova reakce) bude průměrné složení hydrolyzátu polysacharidické frakce značně zlepšeno (pro srovnání jsou uvedeny i výsledky podle příkladu č. 1): příklad č. 1)
Sušina 8,7 %
Redukující látky (jako glukóza) 10,7 %
Monosacharidy (xylóza, arabinóza) 6,7 %
Dusíkaté látky (N X 6,2 5) 0,4 %
Aminokyseliny 0,0 %
Ostatní org. látky (melanolignohumin apod.) . 0,8 % Popěl 0,8 % (7,8 %) (4,8%) (3,0%) (2,0 %) (0,3%) (1,8%) (1,0%)
Jemný podíl bílkovinový může být zužitkován buď surový (např. po usušení jako krmivo nebo optimálně hydrolyzován samostatně (následně či souběžně) na aminokyseliny, podobně využitelně. Jejich výtěžnost bude zhruba desetkrát vyšší než v příkladu č. 1 (tj. 3 % proti 0,3 %). Hydroíyzát polysacharidické části je s výhodou využitelný pro zpracování fermentací na bílkovinová krmivá, je však i zkrmitelný. Po smíšení s podílem bílkovinovým (sterilizovaným, sušeným nebo hydrolyzovaným) se získá krmivo se značně vyšší kvalitou než v příkladě δ. 1.
Příklad Č. 5
Sláma nebo podobný materiál (plevy, pluohy, oklasky, obaly semen) se mechanicky předupraví mletím na maximální velikost zrna 0,5 mm za přídavku vody (případně i odpadní nebo fugátu kejdy a pod. materiálů), ták, aby výsledná sušina kašovitého materiálu byla 10—12% hmot. Kašovitá směs se kontinuálně vpravuje do předehřívací části reaktoru, kde je za intenzivního míchání přidána suspenze hydroxidu vápenatého (1,5 % hmot. Oa(OH)2) a již bez míchání se v průtokovém reaktoru hydrolyzuje po dobu 2 minut. Dále se postupuje shodně s příkladem č. 1 s tím, že na celulózu bohatý tuhý zbytek po hydrolýze se po neutralizaci použije buď ke krmení přežvýkavců, nebo jako substrát pro enzymatickou hydrolýzu. Tekutý podíl, obsahující přesně nedefinovatelné štěpné produkty ligninu, hemicelulóz a celulózy, se po úpravě použije k fermentační výrobě bílkovin.
Příklad č. 6
Hydroíyzát prasečích exkrementů, vyrobený podle příkladu č. 1, má v surovém stavu silně kyselou reakci (pH cca 1,5) a je před dalším použitím neutralizován, buď amoniakem (pro některá využití fermentační) nebo hydroxidem vápenatým (pro využití fermentační nebo k přímému krmení apod.).
Hydroíyzát slámy, vyrobený podle příkladu č. 5 je silně alkalické reakce (pH cca 11,5) a pro další použití, obvykle k fermentací, je nutno ho upravit okyselením, obvykle kyselinou sírovou.
Vzájemným. smíšením obou hydrolyzátů pro neutralizaci je tudiž dosaženo podstatné úspory chemikálií; kyselina sírová i hydroxyd vápenatý jsiou využity dvakrát — jako katalyzátory hydrolýzy a jako vzájemná neutralizační činidla. Neutralizací vznikající sraženina síranu vápenatého zároveň strhává z roztoku koloidní a barvotvorné látky, které působí inihibičně na tvorbu biomasy při fermentaci, takže současně je dosaženo i zlepšení kvality obou hydrolyzátů.
Vztah mezi reakční dobou a teplotou je dán složením hydrolyzovaného materiálu, jeho mechanickou předúpravou a požadavkem na výtěžek jednotlivých monomerů. Např. pro prasečí kejdu s mechanicky předupravenou velikostí zrna na max. 0,5 mm, jejíž polysacharidičká složka je tvořena zhruba z 80 % hemicelulózami arabanoxylanového typu a asi z 15 % celulózou — glukanem — je výhodné při použití 1 % hmot. kyseliny sírové jako katalyzátoru přidržeti se vztahu mezi teplotou a reakční dobou uvedené v následující tabulce a grafu, znázorněném na připojeném obr. 1.
Závislost reakční doby hydrolýzy mechanicky předupravené prasečí kejdy a teplotou, při katalýze 1 % hmot. H2SO4:
| Teplota °C | Cas — minut |
| 140 | 31 |
| 150 | 14 |
| 160 | 6 |
| 170 | 2,2 1,0 |
| 175 | |
| 180 | 0,2 |
Hodnoty zde uvedené jsou průměrné a neplatí pro jakoukoliv prasečí kejdu, neboť jsou ovlivněny dalšími nezávisle proměnnými hodnotami, jako je stáří kejdy, její obsah sušiny, kategorie, stáří a zdravotní stav zvířat, způsob krmení a druh krmivá apod.
Tyto hodnoty jsou stanoveny pro nejvyšší výtěžnost celkových redukujících látek, převážně monosacharidů ve složité směsi, kterou představuje prasečí ke jda. Glukany se při této teplotě ještě nehydrolyzují, vzhledem k jejich nižšímu obsahu to však není na závadu, protože při vyšší teplotě, nutné pro jejich hydroiýzu, by byly degradovány hydrolýzou získané monosacharidy xylóza, arabinóza, vzhledem k vyššímu obsahu důležitější.
Je vhodné přesný optimální čas hydrolýzy a optimální teplotu pro každou materiálovou směs předem experimentálně optimalizovat ve vztahu k jejímu složení a žádanému produktu.
Tím, že materiál je před vlastní hydrolýzou upravován mechanicky např. mletím nebo drcením na relativně malou velikost zrna, ovlivňuje se kladně průběh hydrolýzy a její výtěžnost.
Je vhodné, používá-li se k hydrolýze žádoucí koncentrace kyseliny katalyzující reakci, která se pohybuje v rozmezí 0,5—2 % hmot. kyseliny sírové, s výhodou pak 1 % hmot.
Ke katalyzování hydrolýzy je možno použít i roztoku nebo suspenze hydroxidu alkalického kovu nebo hydroxidu kovu alkalické zeminy; produkty pak nejsou jednoznačně definovatelné, avšak jsou utilizovatelné krmivářsky nebo fermentačně.
Tím, že se hydrolyzáty vyrobené s použitím kyselého katalyzátoru mísí s hydrolyzáty vyrobenými s použitím katalyzátoru alkalického, se jejich vlastnosti zlepšují a ušetří se neutralizační činidlo potřebné k úpravě hydrolyzátu.
Tím, že se složité materiálové směsi bílkoviinové a polysachariidické, popř. i lignocelulózové, např. exkrementy, kejda, tekutý hnůj, slammátý hnůj, drůbeží podestýlka apod., před hydrolýzou rozdělí — např. mechanicky — a pro hydroiýzu se použije jen jedna z těchto frakcí, případně se frakce hydrolyzují samostatně souběžně nebo následně a hydrolyzáty se buď po úpravě a ochlazení spojí nebo použijí samostatně, se dosahuje toho, že pro každou polymemí frakci je možno zvolit jiná optimální kritéria .procesu hydrolýizy, čímž se sníží ztráty rozkladem monomerů, jakož i toho, že se vyloučí reakce mezi vznikajícími monomery, snižující výtěžnost. To je zvláště podstatné při hydrolýze bílkovino-polysacharidických směsí, jejichž vzorem je prasečí kejda; reakcí mezi vzniklými monosacharidy a aminokyselinami (Maillardova reakce) vznikají bezcenné produkty typu huminových látek, snižující výtěžek monomerů. Rozdíl mezi výsledky hydrolýzy bez oddělení polymerních frakcí (příklad č. 1) a s oddělením frakce polysacharidické a bílkovinové (příklad č. 4) vyniká srovnáním výsledků hydrolýzy uvedených příkladů.
Dalším výhodným krokem je obohacování kašovitých materiálů o nízké sušině nedostačující pro efektivní výtěžnost buďto o polysaCharidickou složku přídavkem jiných sekundárních surovin, např. slámy, plev, otrub, oklasků, pazdeří, sena, trávy, listí, kůry, pilin, odpadního papíru apod., nebo o složku bílkovinnou: chlupy, štětiny, rohová moučka, peří, odpady ze zpracování kůží, různé zbytky z masozpracujícího průmyslu, přebytečné čistírenské kaly apod.)
Krátké reakční doby hydrolýzy kejdy a podobnýoh kašovitých hmot nejednotného složení umožňují optimalizovat hydroiýzu podle hydrolyzního optima obsahově převažujících polymerů, nebo podle hydrolyzního optima vyráběného monomeru. Vhodnou optimalizací hydrolýzy je potom možno získat výrobek buď s maximálním obsahem produktu (přičemž látky obsažené v nižším množství jsou v průběhu hydrolýzy degradovány), nebo výrobek předpokládaného složení s produkty ve výhodném poměru (např. nezanedbatelný obsah aminokyselin pro přímé využití krmivářské, který může být dále zvýšen vhodným přídavkem k hydrolyzované surovině). Na uvedených příkladech je popsána hydrolýza polysacharidů a její optimalizace, která je různá podle různých hledisek. Stejně tak může být postup optimalizován např. pro hydroiýzu bílkovin na aminokyseliny, která může částečně probíhat spolu s hydrolýzou polysacharidů (což ovšem není výhodné vzhledem k intenzivně probíhajícím degradačním reakcím mezi monosacharidy a aminokyselinami), nebo mohou být část bílkovinová a část polysaoharidioká po separaci hydrolyzovány samostatně, což je výhodnější.
Claims (5)
- PREDMET VYNÁLEZU1. Způsob kontinuální izotermické hydrolýzy polysacharidických, bílkovinových či lignocelulozovýdh látek nebo jejich směsí, zejména .zvířecích exkrementů, keijdy a tekutého hnoje, za případného přidávání katalyzátoru, přičemž zhydrolyzovaný materiál je vyexpandován do prostředí o teplotě 100 qC, vyznačený tím, že látky určené k hydrolýze jsou před hydrolýzou alespoň zčásti homogenizovány zmenšením zrna mletím nebo drcením, přičemž reakce hydrolýzy probíhá při teplotě 140 až 240 °C a tlaku 0,36 až 3,35 MPa.
- 2. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že před hydrolýzou směsí polysacharidiokých nebo bílkovinových či lignocelulozových látek se provede rozdělení těchto směsí na jednotlivé polymery a tyto se hydrolyzují samostatně.
- 3. Způsob podle bodu 2, vyznačený tím, že jednotlivé polymery se hydrolyzují odděleně, následně po sobě.
- 4. Způsob podle bodu 2, vyznačený tím, že jednotlivé polymery se hydrolyzují odděleně souběžně.
- 5. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že k látkám, určeným k hydrolýze, je před hydrolýzou přidávána přísada podobných polymerů, např. sekundárních surovin nebo odpadů.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS536078A CS206659B1 (cs) | 1978-08-17 | 1978-08-17 | Způsob kontinuální izotermické hydrolýzy polysacharidických, bílkovinových či lignocelulozových látek nebo jejich směsí |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS536078A CS206659B1 (cs) | 1978-08-17 | 1978-08-17 | Způsob kontinuální izotermické hydrolýzy polysacharidických, bílkovinových či lignocelulozových látek nebo jejich směsí |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS206659B1 true CS206659B1 (cs) | 1981-06-30 |
Family
ID=5398362
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS536078A CS206659B1 (cs) | 1978-08-17 | 1978-08-17 | Způsob kontinuální izotermické hydrolýzy polysacharidických, bílkovinových či lignocelulozových látek nebo jejich směsí |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS206659B1 (cs) |
-
1978
- 1978-08-17 CS CS536078A patent/CS206659B1/cs unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101461443A (zh) | 水解膨化饲料及其制造方法 | |
| WO2002037981A2 (en) | Physical-chemical treatment of lignin containing biomass | |
| KR20130127414A (ko) | 리그노셀룰로오스계 바이오매스로부터 동물 사료를 제조하는 방법 | |
| KR20120120394A (ko) | 헤미셀룰로스와 셀룰로스 물질을 선택적으로 가수분해하기 위해 산을 조합하여 이용하는 당 생산방법 | |
| EP0415959A1 (en) | NON-WOODEN BIOMASS DELIGNIFICATION. | |
| Rusli et al. | The potential of pretreated oil palm frond in enhancing rumen degradability and growth performance: A review | |
| Gao et al. | Oxidized oligosaccharides for chrome-free metal tanning: utilization of food waste for the sustainability of the leather industry | |
| Han et al. | The problem of rice straw waste a possible feed through fermentation | |
| JP4416972B2 (ja) | 動物糞尿処理方法 | |
| Lewis et al. | Alkaline hydrogen peroxide treatments of crop residues to increase ruminal dry matter disappearance in sacco | |
| JPH0426816B2 (cs) | ||
| CS206659B1 (cs) | Způsob kontinuální izotermické hydrolýzy polysacharidických, bílkovinových či lignocelulozových látek nebo jejich směsí | |
| CN101969787A (zh) | 真核细胞生物质的处理 | |
| JP4313525B2 (ja) | コンポスト肥料の製造方法 | |
| Chaudhry | In vitro and in sacco digestibility of wheat straw treated with calcium oxide and sodium hydroxide alone or with hydrogen peroxide | |
| JPH08214822A (ja) | 穀類を原料とした生成物、その使用方法およびその製造方法 | |
| Mahajan et al. | Development of pharmaceutical aids from agricultural and other wastes | |
| Gharib et al. | Effects of grinding and sodium hydroxide treatment on poplar bark | |
| US4089980A (en) | Process for NPN ruminant feed supplement | |
| US3692530A (en) | Neutralization of straw by adding potato peelings | |
| NO150303B (no) | Fremgangsmaate til fremstilling av for til droevtyggere | |
| RU2083132C1 (ru) | Способ приготовления корма | |
| Sankat et al. | The effect of ammonia treatment on the digestibility of rice straw under various process conditions | |
| RU2749075C1 (ru) | Способ приготовления кормовой добавки из органических отходов | |
| AU2003255227B8 (en) | Method for producing a cellulous fibre by-product using roll pressure infusion |