RU2007461C1 - Method of producing sugars of cellulose-containing materials - Google Patents
Method of producing sugars of cellulose-containing materials Download PDFInfo
- Publication number
- RU2007461C1 RU2007461C1 SU4910427A RU2007461C1 RU 2007461 C1 RU2007461 C1 RU 2007461C1 SU 4910427 A SU4910427 A SU 4910427A RU 2007461 C1 RU2007461 C1 RU 2007461C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydrolyzate
- cellulose
- hydrolysis
- containing material
- sulfuric acid
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к гидролизной и микробиологической промышленности, а именно к производству дрожжей. The invention relates to hydrolysis and microbiological industry, in particular to the production of yeast.
Известен способ получения сахаров из целлюлозосодержащего материала, предусматривающий смачивание хлопковой шелухи и кукурузной кочерыжки водой и серной кислотой, облагораживание путем экстракции водой с последующим отбором экстракта и пентозным и гексозным гидролизом сырья [1] . A known method of producing sugars from cellulose-containing material, which involves wetting cotton husks and corn cobs with water and sulfuric acid, refinement by extraction with water, followed by selection of the extract and pentose and hexose hydrolysis of the raw material [1].
Недостатком способа является его сложность и длительность и недостаточно высокая доброкачественность полученного гидролизата. The disadvantage of this method is its complexity and duration and the insufficiently high quality of the obtained hydrolyzate.
Ближайшим техническим решением к предложенному является способ получения сахаров из целлюлозосодержащего материала, предусматривающий перколяционный гидролиз последнего 0,4-0,5% -ным раствором серной кислоты при 160-190оС и отделение гидролизата от лигнина [2] .The closest to the offered technical decision is the process for producing sugars from cellulosic material comprising the percolation hydrolysis of 0.4-0.5% solution of sulfuric acid at 160-190 ° C and separation of lignin from the hydrolyzate [2].
Недостатком этого способа является невысокое содержание сахаров в гидролизате. The disadvantage of this method is the low sugar content in the hydrolyzate.
Цель изобретения заключается в повышении содержания сахаров в гидролизате. The purpose of the invention is to increase the sugar content in the hydrolyzate.
Для достижения этой цели в предложенном способе получения сахаров из целлюлозосодержащего материала, предусмат- ривающем перколяционный гидролиз последнего 0,4-0,5% -ным раствором серной кислоты при 160-190оС и отделение гидролизата от лигнина, исходный целлюлозосодержащий материал смешивают с экстрагированным кофейным остатком в соотношении 1: 0,25-1: 1 по абсолютно сухому веществу и гидролизу подвергают эту смесь, при этом процесс ведут при гидромодуле 14-16 и его продолжительности 180-220 мин.To achieve this, the proposed method of producing sugars from cellulose-containing material provided for by the percolation hydrolysis of 0.4-0.5% solution of sulfuric acid at 160-190 ° C and separation of the hydrolyzate from lignin, cellulose-containing starting material is mixed with the extracted the coffee residue in a ratio of 1: 0.25-1: 1 for absolutely dry matter and hydrolysis is subjected to this mixture, while the process is carried out with a hydromodule 14-16 and its duration 180-220 minutes
Способ получения сахаров заключается в следующем. A method of producing sugars is as follows.
Измельченное древесное сырье и экстрагированные кофейные остатки загружаются в гидролизаппарат через верхнюю горловину. Одновременно с загрузкой сырья подается вода и серная кислота в необходимом количестве и соотношении (2,0-2,5 ГМ и концентрации кислоты 0,8-1,0% ). После прогрева содержимого гидролизаппарата острым паром до установленных режимом температуры и давления (Т 160-170оС, Р 6-7 МПа) в течение 30-50 мин начинают процесс перколяции, который заключается в подаче горячего раствора серной кислоты с концентрацией 0,4-0,5% и одновременной выдачей гидролизата. Перколяционный гидролиз проводят в течение 100 мин при 160-190оС. На этой стадии завершается гидролиз полисахаридов сырья. В конце гидролиза производят промывку лигнина горячей 185-190оС водой в течение 15-20 мин. Далее подачу воды прекращают и отжимают остаток жидкости при постепенном снижении давления в аппарате до 0,6-0,7 МПа, после чего производят "выстрел" (выгрузка лигнина в циклон - сцежу). Продолжительность варки 180-220 мин. Гидромодуль выдачи гидролизата зависит от дальнейшей его переработки. При производстве спирта режим гидролиза предполагает отбор гидролизата в количестве 14 гидромодулей, при производстве дрожжей 16.Ground wood raw materials and extracted coffee residues are loaded into the hydrolysis apparatus through the upper neck. Simultaneously with the loading of raw materials, water and sulfuric acid are supplied in the required amount and ratio (2.0-2.5 GM and acid concentration 0.8-1.0%). After warming the contents gidrolizapparata steaming mode to set the temperature and pressure (T 160-170 ° C, R 6-7 MPa) for 30-50 minutes start the percolation process, which consists in feeding the hot sulfuric acid solution with a concentration of 0.4- 0.5% and the simultaneous issuance of the hydrolyzate. Percolation hydrolysis is carried out for 100 minutes at 160-190 ° C. In this step, the hydrolysis is terminated polysaccharide materials. At the end of the hydrolysis, the lignin is washed with hot 185-190 о С water for 15-20 minutes. Next, the water supply is stopped and the remainder of the liquid is squeezed out while the pressure in the apparatus gradually decreases to 0.6-0.7 MPa, after which a “shot” is produced (lignin is unloaded into a cyclone - decanted). Cooking time 180-220 min. The hydraulic module for issuing the hydrolyzate depends on its further processing. In the production of alcohol, the hydrolysis mode involves the selection of the hydrolyzate in the amount of 14 hydromodules, in the production of
Проведенный перколяционный гидролиз показал, что снижение доли экстрагированных кофейных остатков ниже 1: 0,25 не улучшает существенно доброкачественность гидролизата. Одновременно изменение соотношения древесины и кофейных остатков выше 1: 1 в сторону запредельных значений приводит к необходимости изменения режима варки, созданию специальной щепяной подушки перед загрузкой кофейных остатков в гидролизаппарат. Гидролиз же одних кофейных остатков требует изменения конструкции аппарата для обеспечения фильтрации жидкости и задержки непрогидролизованных остатков в аппарате. Percolation hydrolysis showed that a decrease in the proportion of extracted coffee residues below 1: 0.25 does not significantly improve the benign quality of the hydrolyzate. At the same time, a change in the ratio of wood and coffee residues above 1: 1 in the direction of prohibitive values leads to the need to change the cooking mode, to create a special wood chip pillow before loading coffee residues into the hydrolysis apparatus. The hydrolysis of coffee residues alone requires a change in the design of the apparatus to ensure fluid filtration and delay non-hydrolyzed residues in the apparatus.
Увеличение соотношения древесины и кофейных остатков выше 1: 1 в сторону увеличения доли кофейных остатков приводит к уменьшению концентрации сахаров в отбираемом гидролизате, хотя по количеству примесей и доброкачественности этот гидролизат относится к субстратам с высокой доброкачественностью. An increase in the ratio of wood and coffee residues above 1: 1 in the direction of increasing the proportion of coffee residues leads to a decrease in the concentration of sugars in the selected hydrolyzate, although this hydrolyzate refers to substrates with high quality by the amount of impurities and benignity.
Используемое соотношение растительного сырья древесины и экстрагированных кофейных остатков и режим гидролиза в предложенном способе является необходимым и достаточным для достижения эффекта: повышение доброкачественности древесного гидролизата. The used ratio of plant raw materials of wood and extracted coffee residues and the hydrolysis mode in the proposed method is necessary and sufficient to achieve the effect: improving the quality of the wood hydrolyzate.
Предложенный способ обеспечивает переработку отходов производства - экстрагированных кофейных остатков, который состоит в совместном гидролизе смеси древесины и экстрагированных кофейных остатков при ГМ 14-16, температуре 160-190оС, концентрации серной кислоты 0,4-0,5% и продолжительности варки 180-220 мин с последующим выравниванием микроорганизмов на подготовленном субстрате. Все это позволяет ускорить процесс использования кофе, поднять доброкачественность гидролизата и расширить спектр микроорганизмов, культивируемых обычно на гидролизатах древесины.The proposed method allows production recycling - coffee extracted residues, which consists in the joint timber hydrolysis mixture and extracted with GM coffee residues 14-16, a temperature of about 160-190 C, the sulfuric acid concentration of 0.4-0.5%, and cooking time 180 -220 min followed by alignment of microorganisms on the prepared substrate. All this allows you to speed up the process of using coffee, increase the benignity of the hydrolyzate and expand the range of microorganisms cultivated usually on wood hydrolysates.
Подготовка гидролизата к биохимической переработке включает стадии нейтрализации известковым молоком до рН 3,3 при 80оС, продувку воздухом при этой температуре в течение 1 ч, отстой и нейтрализацию аммиачной водой до рН 4,5.Preparation of hydrolyzate to biochemical processing comprising the steps of neutralizing with lime milk to a pH of 3.3 at 80 ° C, air blowing at this temperature for 1 h, sludge and neutralizing with ammonia water to pH 4.5.
П р и м е р 1. Измельченное древесное сырье и экстрагированные кофейные остатки в соотношении 1, 0,25 загружают в гидролизаппарат с одновременной подачей раствора серной кислоты в количестве 2,5 ГМ и с концентрацией 1,0% . После прогрева гидролизуемой массы до температуры 160оС в течение 30 мин осуществляют перколяционный гидролиз в течение 100 мин при подаче горячего (170-190оС) раствора серной кислоты с концентрацией 0,4-0,5% и одновременной выдачей гидролизата в количестве 14 ГМ. После промывки в течение 20 мин горячей (190оС) водой лигнин выгружают. Общее время варки 180 мин. Характеристика отбираемого гидролизата приведена в табл. 1. Там же приведен состав гидролизата и выход биомассы от сахаров при других соотношениях древесного сырья и экстрагированных кофейных остатков, различных гидромодулях и продолжительности варки.PRI me
Оценка качества гидролизата по содержанию продуктов распада сахаров осуществляли по выходу биомассы кормовых дрожжей от использованных сахаров путем выращивания дрожжей, результаты которого также приведены в табл. 1. Evaluation of the quality of the hydrolyzate according to the content of sugar decomposition products was carried out according to the biomass of fodder yeast from used sugars by growing yeast, the results of which are also shown in table. 1.
Для этого отобранный гидролизат нейтрализовали при температуре 80оС до рН 3,3 известковым молоком, продували воздухом при 80оС в течение 1 ч, денейтрализовывали до рН 4,5 аммиаком и добавляли раствор солей, содержащий 1,6% азота, 1,3% фосфора и 1,2% хлористого калия из расчета 45 мл на 3 л гидролизата с концентрацией сахаров 3,96% . Затем разбавляли гидролизат водой до концентрации сахаров 1,51% и осуществляли непрерывное культивирование дрожжей рода Кандида скотти на установке непрерывного действия при следующих параметрах культивирования - рН 4,5, температура 37оС, скорости роста 0,220 ч-1. Постоянное рН поддерживают раствором аммиака. Рабочий объем ферментера 800 мл. Высокий выход биомассы от сахаров 56,0-60,0% говорит о незначительном содержании продуктов распада сахаров, тормозящих рост микроорганизмов.For this selected hydrolyzate was neutralized at 80 ° C to pH 3.3 with lime milk, purged with air at 80 ° C for 1 hour, deneytralizovyvali to pH 4.5 with ammonia solution and added salt containing 1.6% nitrogen, 1, 3% phosphorus and 1.2% potassium chloride at the rate of 45 ml per 3 l of hydrolyzate with a sugar concentration of 3.96%. Then the hydrolyzate is diluted with water to a concentration of 1.51% and sugars is carried out continuously culturing the yeast of genus Candida Scott the continuous apparatus with the following parameters cultivation - pH 4.5, temperature 37 ° C, the growth rate of 0.220 hr -1. A constant pH is maintained with an ammonia solution. The working volume of the fermenter is 800 ml. The high yield of biomass from sugars 56.0-60.0% indicates a low content of sugar decomposition products that inhibit the growth of microorganisms.
П р и м е р 2. Использование гидролизата, полученного как в примере 1, для культивирования пекарских дрожжей на первой ступени выращивания и кормовых - на второй представлено в табл. 2. PRI me
Гидролизат с концентрацией сахаров 3,96% , полученный и подготовленный как указано в примере 1, подвергают обесцвечиванию за счет 30-минутной обработки гидролизата активированным углем из расчета 10 г угля на 1 л гидролизата, затем доводят рН до 5,0 аммиаком, добавляют питательные соли. На 1 л гидролизата с концентрацией сахаров 3,1% расходуется 7,5 мл раствора солей с содержанием 2,6% азота, 1,3% фосфора и 1,2% хлористого калия. The hydrolyzate with a sugar concentration of 3.96%, obtained and prepared as described in example 1, is discolored by treating the hydrolyzate with activated charcoal for 30 minutes at the rate of 10 g of coal per 1 liter of hydrolyzate, then adjust the pH to 5.0 with ammonia and add nutrient salt. For 1 liter of hydrolyzate with a sugar concentration of 3.1%, 7.5 ml of a salt solution with a content of 2.6% nitrogen, 1.3% phosphorus and 1.2% potassium chloride is consumed.
На данном субстрате выращивают хлебопекарные дрожжи Сахаромицецеревизиа на установке непрерывного действия в течение 30 ч при следующих параметрах культивирования: рН 5,0, скорость роста 0,250 ч-1, температура 30оС.On this substrate are grown baker's yeast Saharomitsetserevizia in a continuous operation for 30 hours of cultivation under the following parameters: pH 5.0, the growth rate of 0.250 h -1, temperature: 30 ° C
На второй ступени при использовании последрожжевой бражки от первой ступени выращивали кормовые дрожжи. In the second stage, using post-yeast mash from the first stage, fodder yeast was grown.
В качестве засевной культуры использовали дрожжи Кандида скотти. Параметры культивирования рН 4,5, температура 37оС, скорость роста 0,20-0,25 ч-1. Все соли заданы уже на первой ступени.Candida scotti yeast was used as a seed culture. Culture parameters pH 4.5, temperature 37 ° C, the growth rate of 0.20-0.25 hr -1. All salts are already set in the first step.
В результате двухступенчатого режима культивирования пекарских и кормовых дрожжей эффективно используются все углеродсодержащие материалы сырья при полном использовании всех сахаров сырья. As a result of the two-stage regime of cultivation of baking and fodder yeast, all carbon-containing raw materials are effectively used with full use of all raw sugar.
Таким образом, использование предлагаемого способа получения сахаров позволяет:
- повысить выход сахаров до 50-56% от абсолютно сухого сырья и содержание сахаров в растворе до 4% .Thus, the use of the proposed method for producing sugars allows you to:
- increase the yield of sugars to 50-56% of absolutely dry raw materials and the sugar content in the solution to 4%.
- поднять доброкачественность гидролизатов;
- расширить спектр микроорганизмов, выращиваемых на гидролизатах. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 765362, кл. С 13 К 1/02, 1980.- increase the benignity of hydrolysates;
- expand the range of microorganisms grown on hydrolysates. (56) 1. USSR author's certificate N 765362, cl. C 13K 1/02, 1980.
2. Авторское свидетельство СССР N 1183540, кл. С 13 К 1/02, 1985. 2. USSR author's certificate N 1183540, cl. C 13K 1/02, 1985.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4910427 RU2007461C1 (en) | 1991-02-12 | 1991-02-12 | Method of producing sugars of cellulose-containing materials |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4910427 RU2007461C1 (en) | 1991-02-12 | 1991-02-12 | Method of producing sugars of cellulose-containing materials |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007461C1 true RU2007461C1 (en) | 1994-02-15 |
Family
ID=21560068
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4910427 RU2007461C1 (en) | 1991-02-12 | 1991-02-12 | Method of producing sugars of cellulose-containing materials |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2007461C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014055726A1 (en) * | 2012-10-04 | 2014-04-10 | Api Intellectual Property Holdings, Llc | Processes for producing cellulose pulp, sugars, and co-products from lignocellulosic biomass |
-
1991
- 1991-02-12 RU SU4910427 patent/RU2007461C1/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014055726A1 (en) * | 2012-10-04 | 2014-04-10 | Api Intellectual Property Holdings, Llc | Processes for producing cellulose pulp, sugars, and co-products from lignocellulosic biomass |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3764475A (en) | Enzymatic hydrolysis of cellulose to soluble sugars | |
SE526429C2 (en) | Intensifying fermentation of carbohydrate substrate for, e.g. producing one to five carbon alcohols, involves using amino acid leucine, isoleucine, and/or valine as source of nitrogen | |
CN101220381A (en) | Process for preparing xylitol by using corn core or agriculture and forestry castoff | |
Klingspohn et al. | Utilization of potato pulp from potato starch processing | |
JPH0739386A (en) | Production of bacterial cellulose | |
CN1238486C (en) | Method for making yellow rice wine by plurility of bioenzymes | |
RU2007461C1 (en) | Method of producing sugars of cellulose-containing materials | |
JPS6038118B2 (en) | Method for producing polysaccharides produced by fermentation | |
JPH0568235B2 (en) | ||
CN1376799A (en) | Process for fermenting high-concentration lactic acid | |
RU2421521C2 (en) | Method of producing ethanol from sea weed | |
CN112725189B (en) | Hericium erinaceus full-nutrition fed-batch semicontinuous fermentation method | |
CN113337547A (en) | Comprehensive vinasse recycling method | |
CN102911982A (en) | Application of bananas in biocellulose fermentation media | |
CN112143770A (en) | Rhodotorula benthica and application thereof in production of beta-carotene by taking straws as raw material | |
CN109182407A (en) | A kind of tryptophan preparation method and its fermentation medium and tryptophan that use fermentation special nutritional member | |
CN1219068C (en) | Continuous single-tank fermentation process of bacillus in membrane coupled clear liquid for producing levolactic acid | |
CN116904528B (en) | Method for producing succinic acid by fermentation method | |
JPS60224497A (en) | Production of highly converted syrup | |
SU1507787A1 (en) | Method of producing protein food additive | |
Dimmling et al. | Critical assessment of feedstocks for biotechnology | |
SU1643606A1 (en) | Process for producing biomass of fodder yeast | |
US4286060A (en) | Process for production of an amino acid | |
JPH06253877A (en) | Production of cellulosic substance by microorganism | |
RU2057179C1 (en) | Method of preparing enzymic preparation and enzymic preparation |