RU2113490C1

RU2113490C1 - Method of hydrolysis of vegetable raw

Info

Publication number: RU2113490C1
Application number: RU95108945A
Authority: RU
Inventors: Т.В. Рязанова; Н.А. Чупрова; В.Л. Левдикова; Т.Ю. Воронина; С.М. Воронин
Original assignee: Сибирский государственный технологический университет
Priority date: 1995-06-01
Filing date: 1995-06-01
Publication date: 1998-06-20
Also published as: RU95108945A

Abstract

FIELD: microbiological industry. SUBSTANCE: invention relates to preparing monosugars from starch-containing raw. Method of hydrolysis of vegetable raw involves its soaking, heating by live vapor in hydrolysis apparatus fitted with filtering devices followed by raw hydrolysis with diluted sulfuric acid and removal of obtained hydrolyzate through filtering devices. Nonconditioned cereal crop grain is used as a source of vegetable raw. Grains are soaked with water up to hydromodulus 4.0-5.0. Raw hydrolysis is carried out at 155-160 C for 15-20 min. Hydrolyzate is removed together with nonhydrolyzed residue. EFFECT: improved method of hydrolysis. 1 tbl

Description

Изобретение относится к гидролизной и микробиологической промышленности, в частности, к получению моносахаридов из крахмалсодержащего сырья. The invention relates to the hydrolysis and microbiological industry, in particular, to the production of monosaccharides from starch-containing raw materials.

Известен способ получения сахаров из растительного сырья, предусматривающий обработку его водным раствором серной кислоты для повышения выхода моносахаридов и качества гидролизата, гидролиз проводят в присутствии морской соли при следующих соотношениях компонентов; серная кислота 0,3-1%, морская вода 1-5%, остальное вода (SU, авт. св. N 1521778, кл. C 13 K 1/02, 1989). Известен способ получения сахаров из растительного сырья. Процесс гидролиза целлюлозосодержащего материала проводят в течение 25 мин 1%-ный серной кислотой при температуре 185^oC и давлении 12 атм, при этом концентрация сахаров в гидролизате 4,5%, что составляет 80,6% ферментируемых сахаров древесины (Fr, заявка 2534596, кл. C 13 K 1/02, 1984).A known method of producing sugars from plant materials, comprising treating it with an aqueous solution of sulfuric acid to increase the yield of monosaccharides and the quality of the hydrolyzate, hydrolysis is carried out in the presence of sea salt in the following ratios of components; sulfuric acid 0.3-1%, seawater 1-5%, the rest is water (SU, ed. St. N 1521778, class C 13 K 1/02, 1989). A known method of producing sugars from plant materials. The process of hydrolysis of cellulose-containing material is carried out for 25 min with 1% sulfuric acid at a temperature of 185 ^o C and a pressure of 12 atm, while the sugar concentration in the hydrolyzate is 4.5%, which is 80.6% of fermentable wood sugars (Fr, application 2534596 Cl 13 C 1/02, 1984).

Недостатком известных способов является проведение процесса гидролиза при высокой температуре (185^oC) и высоком давлении (12 атм).A disadvantage of the known methods is the process of hydrolysis at high temperature (185 ^o C) and high pressure (12 atm).

Ближайшим техническим решением к предложенному является способ гидролиза растительного сырья, предусматривающий его замачивание, прогрев древесного сырья острым паром в гидролизаппарате, снабженном фильтрующими устройствами, гидролиз сырья разбавленной серной кислотой и отвод полученного гидролизата через фильтрующие устройства (SU, авт. св. N 740832, кл. C 13 K 1/02, 1980). Гидролиз проводят при 180-190^oC в течение 150-180 мин. Полученный гидролизат имеет PB-3,5%.The closest technical solution to the proposed one is a method of hydrolysis of plant materials, providing for its soaking, heating of wood raw materials with hot steam in a hydrolysis apparatus equipped with filtering devices, hydrolysis of the raw material with diluted sulfuric acid and removal of the resulting hydrolyzate through filtering devices (SU, ed. St. N 740832, class C 13 K 1/02, 1980). Hydrolysis is carried out at 180-190 ^o C for 150-180 minutes The resulting hydrolyzate has a PB-3.5%.

Недостатком известного способа является сложность технологического процесса вследствие необходимости использования древесного сырья, содержащего наряду с легкогидролизуемыми полисахаридами значительное количество трудногидролизуемых полисахаридов и лигнина (негидролизуемого остатка). Гидролиз необходимо проводить при высокой температуре и в течение длительного времени. Для осуществления способа требуется большой расход воды и пара. The disadvantage of this method is the complexity of the process due to the need to use wood raw materials containing, along with easily hydrolyzable polysaccharides, a significant amount of hard hydrolyzable polysaccharides and lignin (non-hydrolyzable residue). Hydrolysis must be carried out at high temperature and for a long time. To implement the method requires a large flow of water and steam.

Технический результат изобретения заключается в получении гидролизата высокой доброкачественности из легкогидролизуемого сырья и снижения расхода воды и пара. The technical result of the invention is to obtain a high-quality hydrolyzate from readily hydrolyzable raw materials and reduce water and steam consumption.

Для достижения этого результата в предложенном способе гидролиза растительного сырья, предусматривающем его замачивание, прогрев сырья острым паром в гидролизаппарате, снабженном фильтрующими устройствами, гидролиз сырья разбавленной серной кислотой и отвод полученного гидролизата через фильтрующие устройства, в качестве растительного сырья используют некондиционное зерно злаковых культур и его замачивание осуществляют водой до достижения гидромодуля 4,0-5,0. Гидролиз зерна проводят при 155-160^oC в течение 15-20 мин с последующим совместным отводом негидролизуемого остатка с гидролизатом.To achieve this result, in the proposed method of hydrolysis of plant materials, providing for its soaking, heating of the raw materials with hot steam in a hydrolysis apparatus equipped with filtering devices, hydrolysis of the raw material with diluted sulfuric acid and removal of the resulting hydrolyzate through filtering devices, substandard cereal grain and its use are used as plant raw materials soaking is carried out with water until the hydraulic module reaches 4.0-5.0. The hydrolysis of grain is carried out at 155-160 ^o C for 15-20 minutes, followed by the joint removal of non-hydrolyzable residue with a hydrolyzate.

Способ гидролиза растительного сырья заключается в следующем. The method of hydrolysis of plant materials is as follows.

Растительное сырье, в качестве которого используют некондиционное зерно злаковых культур, загружают в гидролизаппарат, снабженный фильтрующими устройствами, в виде пульпы, приготовленной предварительно в емкости, или в сухом виде при помощи загрузочного транспорта с одновременной подачей в аппарат горячей воды. Зерно замачивают горячей водой до достижения гидромодуля 4,0-5,0. После загрузки смесь прогревают острым паром до 95-105^oC. Затем в аппарат подают концентрированную серную кислоту из расчета 40-50 л на 1 т сырья и горячую воду в таком количестве, чтобы гидромодуль составлял 8-10. Гидролиз зерна проводят при - 155-60^oC в течение 15-20 мин. Это обусловлено тем, что в зерне содержится 73-76% полисахаридов, 68-70% легкогидроизолируемых веществ и 10-12% негидролизуемых веществ. Небольшое содержание негидролизуемого остатка, находящегося во взвешенном состоянии, позволяет осуществить его отвод совместно с гидролизатом.Vegetable raw materials, which use substandard grain of cereal crops, are loaded into a hydrolysis apparatus equipped with filtering devices, in the form of pulp prepared previously in a tank, or in dry form by means of a loading transport with simultaneous supply of hot water to the apparatus. The grain is soaked with hot water until the hydraulic module reaches 4.0-5.0. After loading, the mixture is heated with hot steam to 95-105 ^o C. Then concentrated sulfuric acid is fed to the apparatus at the rate of 40-50 l per 1 ton of raw materials and hot water in such an amount that the hydromodule is 8-10. The hydrolysis of grains is carried out at - 155-60 ^o C for 15-20 minutes This is due to the fact that grain contains 73-76% of polysaccharides, 68-70% of easily hydrolyzable substances and 10-12% of non-hydrolyzable substances. A small content of non-hydrolyzable residue, in suspension, allows for its removal together with the hydrolyzate.

Пример. В гидролизаппарат 37 м³ загружают зерно 2,5 т ленточным транспортером. Одновременно подают горячую воду до достижения гидромодуля 5. Замоченное зерно прогревают острым паром в течение 20 мин, затем подают варочную кислоту в количестве 135 л и ведут гидролиз 20 мин. Давление в гидролизаппарате достигает 0,5 МПа. Отбор гидролизата проводят вместе с негидролизуемым остатком через фильтрующие устройства. Эти же устройства используются для подачи пара. В полученном гидролизате концентрация редукцирующих веществ составляет 13,2%, выход PB (редуцирующих веществ) с варки 2,2 т, т.е. 73,7%. Выход PB и качество гидролизата оценивают по методикам, принятым в химии растительного сырья: концентрация PB-эбулиостатическим методом, содержание фурфурола - бромидброматным методом, минеральных и органических кислот и взвешенных частиц - гравиметрическим методом.Example. In the hydrolysis apparatus of 37 m ³ load 2.5 tons of grain belt conveyor. At the same time, hot water is supplied until hydromodule 5 is reached. Soaked grain is heated with hot steam for 20 minutes, then 135 ml of cooking acid are fed and hydrolysis is carried out for 20 minutes. The pressure in the hydrolysis apparatus reaches 0.5 MPa. The selection of the hydrolyzate is carried out together with non-hydrolyzable residue through filtering devices. The same devices are used to supply steam. In the resulting hydrolyzate, the concentration of reducing substances is 13.2%, the yield of PB (reducing substances) from the cooking is 2.2 tons, i.e. 73.7% The yield of PB and the quality of the hydrolyzate are evaluated according to the methods adopted in the chemistry of plant raw materials: the concentration of the PB-ebuliostatic method, the content of furfural - bromide-bromate method, mineral and organic acids and suspended particles - gravimetric method.

Условия проведения процесса гидролиза и полученные результаты приведены в таблице. The conditions of the hydrolysis process and the results are shown in the table.

Из приведенных данных следует, что достигается снижение оборота гидролизаппарата в 1,5 раза, расхода воды в 1,5-2 раза и расхода пара в 2-5 раза. Уменьшение оборота гидролизаппарата связано с уменьшением продолжительности гидролиза, исключением операций промывки, отжима и выгрузки непрогидролизованного остатка. From the above data it follows that a reduction in the turnover of the hydrolysis apparatus is achieved by 1.5 times, water consumption by 1.5-2 times and steam consumption by 2-5 times. The decrease in the turnover of the hydrolysis apparatus is associated with a decrease in the duration of hydrolysis, with the exception of washing, spinning and unloading of the unhydrolyzed residue.

Сокращение расхода пара достигается путем уменьшения его количества на гидролиз и дальнейшую переработку, так как в результате брожения на концентрированных средах увеличивается содержание спирта в бражке. Reducing steam consumption is achieved by reducing its amount for hydrolysis and further processing, since as a result of fermentation in concentrated media, the alcohol content in the mash increases.

Процесс замачивания и гидролиза зерна протекает при более низком гидромодуле, что обеспечивает сокращение расхода воды. The process of soaking and hydrolysis of the grain proceeds at a lower water module, which reduces water consumption.

Claims

A method of hydrolysis of plant materials, providing for its soaking, heating of the raw materials with hot steam in a hydrolysis apparatus equipped with filtering devices, hydrolysis of the raw material with diluted sulfuric acid and removal of the obtained hydrolyzate through filtering devices, characterized in that substandard cereal grain is used as plant material and its soaking is carried out water until the hydromodule reaches 4.0 - 5.0, while the hydrolysis of the grain is carried out at 155 - 160 ^o C for 15 - 20 minutes, followed by the joint removal of bliss hydrolyzed residue to be hydrolyzed.