CS251514B1 - Sposob termolytickej sacharifikácie surovin obsahujúcich polysacharidy - Google Patents

Description

251514

Vynález sa týká spósobu termolytiekejsacharifikácie surovin obsahujúcich polysa-charidy, ako sú celulóza, hemicelulózy,škrob na monomérne produkty monosacha-ritíy, resp. anhydridy monosacharidov. iPodl'a postupu, Iktorý je uvedený v kanad-sikom patente č. 1 163 595 sa termolytickásácharifikácia na vzduchu sušeného ligno-celulózového materiálu prevedie v reakč-nej nádobě pri teplote 350 až 900 °C a tlakuinenšom ako 100 Pa. Lignocelulózový mate-riál, ktorým může byť dřevo, dřevný odpad,polnohospodárske odpady, rašelina a pod.sa před reaikciou upraví přidáním katalyzá-tora obsahujúceho kobalt. Pri uvedenýchpodmienkach sa získá až 66 % olejovejfrákcie, ktorá obsahuje ako hlavnú zložkulevoglukozán.

Podobné podlá postupu uvedenom v ja-ponslkej patentovej prihláške č. 58/152 001sa sacharifikácia celulózy uskutečňuje priteplotách 350 až 500 °C v prúde dusíka. Zís-kaný kondenzát sa hydrolyzuje s 2 N H2SO4pri 100 °C 4 h, pričom sa získá glukózovýroztok. Polkia! sa nedodržiavajú podmienlkysacharifikácie pri termolýze, vzniká dřeve-né uhlie, ako je to popísané v brazílskej pa-tentovej prihláške č. 82/05742.

Termolytická sacharifikácia sa může u-skutočniť v zariadení s fluidným lůžkom(piesok), ako je popísané v patente USč. 4 448 589, kde sa ako nosný plyn používávodná para. Obdobné sa může použit sy-stém s cirkuláciou horúceho vzduchu popí-saný v prihláške EP 70 710 alebo EP 69 159.

Postup termolytiekej sacharifikácie samůže použit aj pre konverziu lignifikova-ných rastlinných surovin, prioom je vhodnétieto predupraviť, napr. postupom explozív-nej defi-brácie, ktorý je popísaný v kanad-skom patente č. 1 119 033. Pri tomto postupesa rastlinná surovina zohrieva s vodnou pa-rou na 160 až 240 °C a pri náhlom uvolněnítlaku surovina sa defiibruje. V ďalšom sa z defibrovanej suroviny ex-trahuje lignin pomocou vodného roztokuNaOH, NH4OH alebo organickými rozpúš-ťadlami, napr. chlóretanolom (AO číslo220 999, 1982 j. Známa je aj extrakcia ligni-nu z predhydrolyzovaných surovin podlápostupu uvedenom v kanadskom patenteč. 1 147105, ale tento postup sa nedoporu-čuje ako úprava surovin před ítermoly.tiíckousacharifikáciou, ale pre enzymatickú hyd-rolýzu týichto surovin.

Nevýhodou idoteraz známých postupov jeto, že je potřebné použit' určité katalyzáto-ry (kanadský patent č. 1 163 595], a že sana -hydrolýzu používá kyselina sírová (ja-ponský patent č. 58/152 001) a že materiálsa v reaktoroch nachádza v určitej kom-paktnej vrstvě, ktorá zabraňuje rovnoměr-nému přestupu tepla a zároveň spomafujeodvod reakičných produktov z reaktora, čímsa znižujú výtažky produktu.

Vyššie uvedené nedostatky sú odstránenéspůsobom termolytiekej sacharifikácie po- dlá vynálezu, kto-rého podstata spočívá vtom, že upravená surovina sa termolyzujevo vibrofluidnej vrstvě pri teplote 250 až800 °C a tlaku 0,025 až 80 kPa, prchavé pro-dukty sa fnakčne kondenzujú, pričom sazachytává frakcia kondenzátu s oblsahom60 až 95 % glykozánov. Termolýza sa s vý-hodou uskutočňuje pri teplote 300 až 400 °Ca tlaku 0,250 až 15 IkPa.

Surovina upravená defibráciou a násled-nou extrakciou sa dávkuje do vibrofluidné-ho reaktora, v ktorom prebieha termolýza,vzniknuté prchavé produkty sa odvádzajúdo kondenzačného zariadenia, kde trakčněkondenzujú a frakcia kondenzátu obsahu-júca glykozány sa ďalej hydrolyzuje na mo-no-sacha-ridy alebo priamo použije na kuliti-váciu mikroorganizmov.

Takéto podmienky sa dosahujú pri ter-mildkom rozklade za vákua, resp. pri pyro-lýze vo vhodnom zariadení. Produkty, ktorévzniknlú termolýzou sa zachytávajú frakč-nou komdenzáciou a kondenzát bez podstat-nějších úprav sa použije na biochemickéspracovanie alebo po zriedení vodou sa an-hydridy monosacharidov hydrolyzujú pomo-cou silné kyslého- lkátexu (v H+ cykle) namonosacharidy.

Na hydrolýzu možno použit aj 1 až 4 %H3PO4, s ktorou je možné glykozány hydro-lyzovať beztlakovým spůsobom a ióny kyse-liny fosíorečnej ponechat v hydrolyzáte.Ak sa tento použije v ďalšom na biochemic-ké -spracovanie, v tom případe sa pH hydro-lyzátu upraví ešte s hydroxidom amonnýmalebo amoniakom.

Spůsob podlá vynálezu možno spraco-vaťlignocelulózovú surovinu upravená defibrá-ciou a následnou extrakciou, čím sa znížidoba predúpravy suroviny a extrakbiou isapřipraví celulózová frakcia vhodná na ter-molytické spracovanie a extrakt vhodný navýroby 2-furaldehydu. Termolytická sacha-rifikácia prebieha vo vibrofluidnom reakto-re, čím sa skráti doba sacharifikácie a zvýšisa výtažek reakčných produktov zlepšenímpřestupu tepla.

Dalšou výhodou uvedeného spůsobu je, žepodlá něho připravený reakčný produkt sahydrolyzuje kyselinou fosforečnou, alebovhodným kyslým iónomeničom a potom sapoužije na kultiváciu mikroorganizmov, a-lebo sa reakčný produkt bez úpravy hyldro-lýzou použije priamo na kultiváciu mikro-organizmov. Tuhý -zvyšoik z reaktora možnopoužit ako zdroj energie. Příklad 1

Zberový papier (100 gj a. s. vytriedenáfrakcia (s rozmerom vlákien pod 0,2 mm,obsahujúci 65 % celulózy) sa extrahuje s1 000 ml 0,7 % HC1 a premyje vodou. Tuhýzvyšok (88 gj sa dávkuje do vibrofluidnéhoreaktora, kde sa zmieša s vibrujúcimi pre-dohriatymi inertnými gulovitými -časticami

Claims (5)

1. 251514 a termolyzuje 'při teplote 3,25 °C. Prchavéprodukty sa při tlaku 0,3 kPa odsajú do sy-stému preďloh, kde sa ochladzujú na rožnuteplotu. Frakci,a Ikorodenzujúca pri teplote 20 až15 °C tvořila 31 g. Po zriedení a přidaní ži-vin sa priamo použila pre Ikultiváciu mikro-organizmov. Pozorovali sa podobné dobrérastové parametre použitých kvasiniek, akov případe použitia levogluikozánu ako jedi-ného zdroja uhlíka. Příklad 2 Kukuřičné oklasky (drť 100 g) sa extra-hujú chlóretanolom obsahujúcim 1 % HC1pri teplote 130 °C 5 minut. Extrakt sa po-užije pre výrobu 2-furaldehydu. Extrahovaná drť sa dávkuje do vibro-fluidného reaktora pri tlaku 75 k,Pa predo-hriateho na 325 °C. Prchavé produkty saOdvádzajú do frakčného kondenzačného za-riadenia, ako v příklade 1. Kondenzát· sahydrolyzuje 90 ml 3 %-ným H3PO4 pri bode varu 1 h. V hydrolyzáte sa stanovil obsahD-glukózy 81 %, přepočítané na váhu v su-rovině obsaženej celulózovej zložky. Hydro-lyzát sa upraví roztokom NH40H na hodno-tu pH 6,5 a použije pre ikultiváciu mikroor-ganizmov. Příklad 3 Osikové dřevo rozvláknené pomocou po-sobenia páry a tlaku (pri 240 °C] explozív-nou defibráciou sa v množstve 100 g extra-huje chlóretanolom pri teplote 85 °C, pričomsa zíslka 67 % preextrahovaného zvyšku. Tento sa za vákua 13 kPa ‘termolyzuje vovibrofluidnom reaktore pri teplote 350 °C.Frakičný kondenzát sa po zriedení vodou na300 ml vaří s prídavkom 20 g ikyslého· ióne-xu (Dowex 50). Po době hydroilýzy 1 h Sav hydrolyzáte stanovila D-glukóza, ktorejmnožstvo po přepočítaní na celulózovú zlož-ku ohsiahnutú v rozvláknenej surovině či-nil 27 % ďalšou hydrolýzou po hodině zvý-ši! na 31 %. PREDMET

   1. Sposob termolytickej sacharifikácie su-rovin obsahujúcich polysacharidy, vyznaču-júci sa tým, že upravená surovina sa ter-molyzuje vo 'vibrofluidnej vrstvě pri teplo-tě 250 až 800 °C a tlaku 0,0)25 až 80 kPa, pr-chavé produkty sa frakčne kondenzujd, pri-čom sa zachytává frakcia kondenzátu sobsahom 60 až 95 % glykozánov.
2. 2. Spólsob termolytickej sacharifikácie po-dlá bodu 1, vyznačujúci sa tým, že termo-lýza sa uskutočňuje pri teplote 300 až 400stupňov C a tlaku 0,250 až 15 kPa.
3. 3. Spůsoto termolytickej sacharifikácie po- dřa bodov 1 a 2, vyznačujúci s,a tým, želignifikovaná surovina sa upraví defibrá-ciou a následné sa delignifikuje extrakciou.
4. 4. Sposob termolytickej sacharifikácie po-dlá bodov 1 až 4, vyznačujúci sa týtn, žeglykozány sa ďalej hydrolyzujú 1 až 4 %--nou kyselinou fosforečnou, pričom pH saupraví amoniakom alébo hydroxidom a-mónnym na hodnotu 3,5 až 7.
5. 5. Spťteob termolytickej sacharifikácie po-dlá bodov 1 až 4 vyznačujúci sa tým, žeglykozány sa hydrolyzujú pomocou katexuv H+ cykle.