PL16829B1 - Sposób wytwarzania acetonu i alkoholu butylowego. - Google Patents

Description

Pirzy badaniu, czy na drodze biologicz¬ nej z pozostalosci, lak zwanej miazgi (pul¬ py), w fabrykach majki ziemniaczanej da¬ dza sie otrzymac cenne produkty, okazalo sie, ze zarówno calkowicie przerabiana, jak i nieprzerobiona miazge mozna stosowac jako materjal wyjsciowy do fermentacji al¬ koholowej dla otrzymania alkoholu butylo¬ wego oraz acetonu.Otrzymywanie alkoholu butylowego i a- cetonu przez fermentacje weglowodanów jest znane, przyczem przy uzyciu róznych materjalów wyjsciowych w celu regulowa¬ nia stopnia kwasowosci stosuje sie weglany lub alka!ja.Dotychczas nie stosowano taniej miazgi (ptllpyj ziemniaczanej jako mateirjalu do otrzymywania alkoholu butylowego. Rózni sie ona od zwyklych, zawierajacych weglo¬ wodany materjalów wyjsciowych tern, ze stanowi cuchnacy i latwo plesniejacy odpa¬ dek, który zawiera zmienne ilosci rozmai¬ tych kwasów organicznych oraz wykazuje bardzo nierówny sklad.Ta zmiennosc skladu jest powodem, dla którego zaden z obecnych sposobów nie da sie do tego materjalu zastosowac, bowiem wymaga pokonywania pewnych specjalnych trudnosci.Sposób wedlug wynalazku pozwala na zastosowanie tego materjalu do otrzymy¬ wania alkoholu butylowego z maksymalna wydajnoscia.Przedewsizystkiiem wiec przy badaiiiti okazalo sie, ze samo wskazanie granic, w których moze sie zmieniac wielkosc prrE (stezenie jonów wodorowych), jak to za¬ znaczono w brytyjskim patencie Nr 218615 i francuskim ^patencie Nr 568796, w tym przypadku jest zupelnie niewystarczajace.Zachowujac zwykle granice p//9 otrzyma¬ no w kilku przypadkach tylko kwas maslo¬ wy bez sladu alkoholu butylowego, zas w innych tworzyla sie tylko niewielka ilosc al¬ koholu butylowego, znaczna zas czesc maki skrobiowej pozostawala niezmieniona.Jak wykazaly blizsze badania, dla osia¬ gniecia powodzenia miarodajnym czynni¬ kiem jest nietylko poczatkowa wielkosc pn Lecz równiez zdolnosc zobojetniajaca cieczy, stanowiaca o maksymalnej wydaj¬ nosci, poniewaz reguluje wielkosc pH pod¬ czas calej fermentacji; Przy uzyciu zwyklych materjalów nie napotyka sie tej trudnosci, poniewaz mate- rjaly te wykazuja sklad stosunkowo staly, a zatem wystarcza zobojetnianie .do pewniej okreslonej wielkosci p/y; w niniejszym przy¬ padku zmienia sie bardzo znacznie stopien zobojetnienia zacieru, poniewaz zalezy to, miedzy innemi, od ilosci obecnych kwasów organicznych oraz od stanu irozkladu bial¬ ka.W zadnym z dotychczasowych paten¬ tów nie uwzgledniono tej zdolnosci zobojet¬ niajacej plynów. Stopien kwasowosci nato¬ miast i zdolnosc do zobojetniania cieczy sta¬ nowia o powodzeniu fermentacji.Dla fermentacji butylowo-acetonowej jest znamienne, ze proces przebiega w dwóch stadjach: najprzód tworzy sie kwas maslowy, nastepnie zas ulega on redukcji na alkohol butylowy. Redukcja przebiega przy stezeniu p H równem okolo 4,7; jesli stopien p7/ jest wyzsizy, to tworzy sie wy¬ lacznie kwas maslowy. Dla tego tez zdol¬ nosc do zobojetniania zacieru winna byc tak dobrana, aby po utworzeniu sie kwasu wielkosc pH spadla na 4,7.W celu wyjasnienia podlano ponizej kil¬ ka przykladów.Bardzo kwasna miazga (pulpa) z przed roku wykazywala poczatkowo PH = 3.6 i w tym stanie nie nadawala sie do fermen¬ tacji. Do miazgi tej dodawano .rozmaite ilo¬ sci kredy i porównywano otrzymywane pH oraz otrzymane wydajnosci.To samo uczyniono ze stosunkowo swie¬ za miazga (pulpa) o poczatkowem pH rów¬ nem okolo 4, która równiez bez dalszych zabiegów nie nadawala sie do fermentacji.TABLICA Stara miazga (pulpa) (mocno zobojetniajaca) Nowa miazga (pulpa) (slabo zobojetniajaca) Ilosc dodanej kredy w gr. na kg. sub¬ stancji suchej 0 otrzymane ph3,6 . wydajnosc w % wydajnosci maksymal¬ nej .......... 0 Z powyzszego widac, ze stara miazga daje maksymalna wydajnosc przy poczat¬ kowem pH = 4,7, zas przy zwyklem 12,3 4.4 98 24,5 4,7 100 36,5 5,2 93 49,0 6,0 69 0 4,0 10,9 6,0 91 22,5 6,4 100 32,7 6,5 Swieza miazga daje maksymalna wy¬ dajnosc dopiero przy pH = 6,4, wiejkszem " "" ' ,1 J litera- vem pH = %i% zas parzy zwyKiem o 1,2 od pH zwykle podawanego w. = 5,2 wydajnosc jej stanowi zaledwie turze; jesli pH równe 6,4 przekroczyc za- 93% ilosci maksymalnej. ledwie o 0,1, i j. zastosowac p^= 6,5, to — 2 —wydajnosc spada odraizu do zera, poniewaz nie osiaga sie pelnych warunków dla pu dlo tworzenia sie alkoholu butylowego, wo¬ bec czego tworzy sie tylko kwas maslowy.Z powyzszego jasno wynika, ze nie wy¬ starcza okreslic skrajne granice dla pH lecz ze zacier winien zawierac ponadto w swym skladzie dostateczna ilosc materjalu buforowego, aby wielkosc p7/po fermenta¬ cji sprowadzic do okolo 4,7, podczas gdy po¬ czatkowo nie powinna ona przekraczac 6,4.Wyjalawianie zacieru uskutecznia sie po dodamiu kredy, przez dtobre mieszanie zacieru i ogrzewanie zapomoca pary co naj¬ mniej przez pól godziny pod cisnieniem 1 atm. Zacier kukurydzowy, jak wiadomo, wymaga znacznie dluzszego ogrzewania i wyzszych temperatur. Z nizej podanych wydajnosci wynika to zupelnie wyraznie.Przy ogrzewaniu zacieru przy roznem cisnieniu w ciagu pól godziny otrzymano: pod cisnieniem V^ atm 95.8% wydajnosci maksymalnej, pod cisnieniem 1 atm 100%, 1 % atm — 94,9%, zas przy 2 atm — 87%.Natomiast kukurydze z -reguly naparo¬ wuje sie przez czas dluzszy pod cisnieniem 2% alm.Trudnosc w sposobie niniejszym stano¬ wi niewielka stosunkowo zawartosc alkoho¬ lu butylowego i acetonu po fermentacji. Aby wzmocnic stezenie zacieru, którego w zwy¬ klych warunkach nie mozna podniesc po¬ wyzej mniej wiecej 4% substancji stalej (co odipowiada 2^2 maki skrobiowej), po¬ niewaz staje sie on zwykle zbyt gesty, mozna dodac dalsiza ilosc wyjalowionego zacieru, zawierajacego wiecej niz 4% sub¬ stancji stalej, z chwila, gdy pierwsza por¬ cja sklajsitrowanego zacieru zostanie przez bakierje scukrzona i dostatecznie zrzednie.Lepiej jest jedlnak zwiekszac zawartosc weglowodanów przez dodanie melasy lub maki skrobiowej, poniewaz miazga naogól zawiera nadmiar pozywek azotowych.W tym celu nadaje sie tak zwana w fa¬ brykach maki ziemniaczanej ,,maka Bies'aM (Biesmehl), podlegajaca calkowicie prze- fermentowaniu i przeksztalceniu mat produkt, którego wartosc handlowa ? jest znacznie wyzsza.Prócz tego sposób niniejszy ma te zale¬ te, ze fermentacja przebiega szybciej/a wy¬ dajnosc wzrasta, (Przecietnie 32% maki przeksztalca sie na mieszanine 70 —- 75% alkoholu butylowego i 30 — 35% acetonu; przy dodaniu maki do zacieru wydajnosc moze wzrosnac do 42%).Celem zaszczepienia zacieru wychodzi sie z bardzo czynnej bajkterji butylowej, wyosobnionej w znany sposób ze zboza lub gleby. Bakterje te hoduje sie bez doste¬ pu tlenu w roztworze 2 % glukozy, 2 % kre¬ dy w wodzie drozdzowej. Aby mozliwie podniesc produktywnosc tej bakterji, nale¬ zy przy kazdem nowem szczepieniu stoso¬ wac materjal zarodnikowy, otrzymywany przez odessanie zawiesiny bakteryj i po¬ wolne jej wysuszenie na ziemi lub tez na kawalkach bibuly jednakowej wielkosci; druga metoda jest korzystniejsza, ponie¬ waz kazde szczepienie rozpoczyna sie w przyblizeniu równa iloscia materjalu bak¬ teryjnego, co ulatwia porównanie.Pewna ilosc materjalu szczepionkowe¬ go wprowadza sie do wyzej wymienionego roztworu glukozy i kredy i ogrzewa przez 45 sek, do lOO^C. Gdy po. dwóch dniach rurka mocno fermentuje, zaszczepia sie nia zawartosc 500 cm3 kolby. Celem unikniecia degeneracji bakteryj podczas zaszczepia¬ nia mozna przygotowac zacier szczepionko¬ wy z maki kukurydzanej, zmieszanej lub niezmieszanej z miazga (pulpa) ziemnia¬ czana. Pozostawia sie ja w spokoju najwy¬ zej na 2 x 24 godzin, zaszczepia nastepnie do ilosci 20-krotnie wiekszej, pozostawia znowu na 24 godziny, zaszczepia znowu do 204orotnie wiekszej ilosci zacieru i t. d. Je¬ dynie zacierowi glównemu pozwala sie fer¬ mentowac przez 3 x 24 godzin lub dluzej, zwykle jednak wystarcza 3 x 24 godzin; temperatura wynosi przytem 37f5°C. — 3 —Fermentacje kontroluje sie w kolbach równoleglych, które pozostawia sie co naj¬ mniej na przeciag 3 x 24 godzin. Tworzenie sie kwasu weglowego powinno sie. zaczynac po 22 godzinach. Po 48 godzinach polowa calej ilosci powinna przefermentowac, a po 3 do 4 dniach caly proces winien byc juz zakonczony. W przypadkach, gdy wyniki otrzymuje sie gorsze, materjal szczepion¬ kowy jest niezdatny i nie powinien byc sto¬ sowany do zaszczepiania dalszych wiek¬ szych ilosci.Aby zwiekszyc stezenie alkoholu buty¬ lowego i acetonu w przefermentowanym za¬ cierze, mozna w ciagu 48 godzin po za¬ szczepieniu glównego zacieru dolac nowa ilosc wyjalowionego zacieru, (rozrobionego niewielka iloscia wody, albo tez zwiekszyc zawartosc weglowodanów w zacierze przez dodanie stribetancyj weglowodanowych, jak maki ziemniaczanej, melasy i t d. Jest to mozliwe, poniewaz majka skrobiowa zosta¬ la przetworzona przesz diastaze obecna w bakterjach, a pierwotnie gesta masa stala sie rzadka. Trudnosci tej unika sie przy przeróbce kukurydzy, jako materjalu znacznie mniej objetosciowego i odrazu o- lrzymuje sie stezenie ostateczne, wynosza¬ ce okolo 2,5 butylowego z acetonem. Dalsza obróbke i destylacje wykonywa sie w zwykly sposób.Z powyzszego wynika, ze przy nowym sposobie otrzymywania alkoholu butylowe¬ go i acetonu stosuje sie po raz pierwszy ta¬ nia odpadkowa miazge (pulpe), pochodza¬ ca z fabryk maki ziemniaczanej, jako ma¬ terjal wyjsciowy, który ze wzgledu na swój sklad i zmienne wlasnosci zasadniczo rózni sie od wszystkich materjalów wyjsciowych, stosowanych dotychczas dla tego rodzaju fermentacji PL

Claims (4)

1. Zastrzezenia patentowe* 1L Sposób wytwarzania acetonu i al¬ koholu butylowego przez fermentacje we¬ glowodanów zapomoca znanych, do tego ce¬ lu stosowanych bakteryj, znamienny tern, ze miazge ziemniaczana, stanowiaca mate¬ rjal odpadkowy przy fabrykacji maki zie¬ mniaczanej, zobojetnia sie do pH zawarte¬ go w granicach 4,5 — 6,4 przez dodanie wapna, kredy lub podobnego materjalu, przyczem poczatkowe p7/ winno byc wyz¬ sze w przypadku, gdy zacier zawiera mniej zobojetniajacych substancyj.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tern, ze po scukrzeniu zacieru, zawiera¬ jacego nie wiecej niz 4% substancji stalej, fermentacje prowadizi sie dalej, dolewajac wyjalowiony zacier, zawierajacy wiecej nz A% substancji stalej, lub dodajac takie ma- terjaly, jak „make BiesV, make ziemnia¬ czana, melase.

3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tern, ze zacier zaszczepia sie czynna bak- terja butylowa, której produktywnosc zo¬ stala w znany sposób zwiekszona przez wielokrotne przeszczepienia, przyczem ma¬ terjal zarodtnikowy, otrzymywany przez wessanie zawiesiny bakteryjnej i powolne fej wysuszenie, stosuje sie do dalszej fer¬ mentacji w wodzie drozdzowej, zawieraja¬ cej glukoze i krede, bez przystepu powie¬ trza po uprzedftiiem krótkiem ogrzaniu do 100*0.

4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tern, ze równolegle z fermentacja zacie¬ ru prowadzi sie fermentacje kontrolna w kolbie kontrolujacej, przyczem jako mate¬ rjal nadlajacy sie do uzytku uwaza sie wy¬ siew jedynie w przypadku, gdy po 22 godzi¬ nach zaczyna wywiazywac sie dwutlenek wegla, po 48 godzinach fermentacja docho¬ dzi do polowy, a po 3 — 4 dniach proces calkowicie sie konczy. Panstwo Ni der1and z ki e Zastepca: luz. dypL M. Zoch, rzecznik patentowy. Druk L. Boguslawskiego! Ski, Warszawo. PL