SK120595A3

SK120595A3 - Method of producing sugars using strong acid hydolysis of cellulosic and hemicellulosic materials

Info

Publication number: SK120595A3
Application number: SK1205-95A
Authority: SK
Inventors: William A Farone; John E Cuzens
Original assignee: Arkenol Inc
Priority date: 1993-03-26
Filing date: 1994-03-25
Publication date: 1996-06-05
Also published as: PL180367B1; EP0690931A1; EP0964062A3; EP0964062A2; EP0964061A3; US5562777A; BG100071A; HUT72177A; HU9502775D0; EP0690931B1; PL177882B1; US5820687A; UA34477C2; DE69428889D1; US5620877A; AU681136B2; NZ263730A; ATE207969T1; EP0964061A2; RU2144087C1

Description

Celulóza predstavuje podstatnú časť z celkovej rastlinej biomasy. Zdrojom akejkoľvek celulózy sú štrukturálne tkanivá \ rastlín. Celulóza sa vyskytuje v úzkom spojení s hemicelulózou a lignínom, ktoré dohromady predstavujú hlavné zložky buniek rastliných vlákien. Celulóza sa skladá z dlhých reťazcov β-glukózových zvyškov, ktoré sú spolu viazané v polohe 1,4. Tieto väzby spôsobujú, že celulóza má vysokú kryštalinitu a tak je horšie prístupná pre enzýmy a kyslé katalyzátory. Hemicelulóza je amorfný heteropolymér, ktorý je ľahko hydrolyzovaný. Lignín, aromatický trojrozmerný polymér, je vložený v bunkách rastliných vlákien medzi celulózu a hemicelulózu.

Odhaduje sa, že približne tri štvrtiny z 24 miliónov tón biomasy, ktorá sa vytvorí na obhospodarovanej pôde a lúkach, predstavuje odpad. 0 využití týchto odpadových materiálov pre vývoj alternatívnych zdrojov palív, chemikálií a iných užitočných produktov, ľudia sa snažia už dlho. Pokusy hydrolyzovať celulózu s cieľom vyvinúť ekonomicky konkurencieschopnú metódu, ktorá by dávala veľké výťažky cukrov však doposiaľ neboli úspešné, najmä kvôli kryštalickej štruktúre celulózy a prítomnosti lignínu.

Predtým spomínané spôsoby hydrolýzy celulózy zahrňujú použitie biologických i nebiologických prostriedkov depolymerizácie. Biologické metódy zahrňujú použitie enzýmu celulázy. Najstaršia a najznámejšia nebiologická metóda produkcie cukrov z celulózy zahrňuje použitie kyslej hydrolýzy. Najčastejšie je v tejto technológii používaná kyselina sírová. Hydrolýza kyselinou sírovou obecne zahrňuje alebo hydrolýzu pomocou zriedenej kyseliny alebo koncentrovanej kyseliny.

Spôsoby, ktoré využívajú zriedenú kyselinu pre hydrolýzu celulózového materiálu, realizujú hydrolýzu pomocou 0,5 až 15 % kyseliny sírovej. Aby prebehla hydrolýza, sú okrem toho používané teploty od 90 do 600 °C a tlak až 800 psi. Pri vysokej teplote sú cukry degradované na furfural a iné nežiaduce vedľajšie produkty. Konečné výťažky glukózy sú obecne nízké, menšie ako 50 %. Z tohoto dôvodu neboli spôsoby prípravy cukrov z celulózového materiálu využívajúce zriedenú kyselinu úspešné.

Spôsoby využívajúce koncentrovanú kyselinu boli trocha \ úspešnejšie, pretože produkujú vyššie vyťažky cukrov. Tieto spôsoby typicky používajú 60 až 90 % kyselinu sírovú k dosiahnutie hydrolýzy. I keď tieto spôsoby dosahujú výťažky cukrov prevyšujúce 90 %, doposiaľ neboli komerčne využité, vzhľadom k vysokej cene koncentrovanej kyseliny sírovej a jej opätovnému znovuzískaniu, i vzhľadom k zložitému zachádzaniu s koncentrovanou kyselinou sírovou a potrebe mať k dispozícii zariadenie, ktoré je odolné voči kyseline pri vysokej teplote. Mimo toho, čím vyššia koncentrácia kyseliny je použitá, tým viacej energie je treba na jej koncentráciu, a tak sú tieto spôsoby ekonomicky nevýhodné.

Nedávno sa však hydrolýza pomocou koncentrovanej kyseliny dostala do popredia záujmu ďalšieho výskumu (Viz. L.T.Fan,

M.M. Gharpuray and Y.H. Lee, Cellulose Hydrolysis, 1992, str.

170 až 172 a J.D. Broder, J.W. Barrier and G.R.Lightsey, Conversion of Cotton Trash and Other Residues to Liquid Fuel, prednesenej na Conference of the American Society of Agricultural Engineers 14. až 15. novembra 1992). Takéto spôsoby sa obvykle skladajú z týchto fáz: (1) predhydrolýza, aby došlo k hydrolýze hemicelulózy, (2) hlavná hydrolýza, kedy dochádza k hydrolýze celulózy a (3) následná hydrolýza, kedy sa tvorí glukóza z oligosacharidov, ktoré sú vytvorené v kroku (2). Prvý krok zahrňuje pridanie kyseliny sírovej k biomase, ktorá sa potom zahreje aspoň na 100 °C, aby došlo k rozkladu hemicelulózy. Výsledkom tohto predhydrolytického kroku je roztok, ktorý nielen že obsahuje opravdu všetky C_s cukry, ale tiež C₆ cukry. Tieto C_s cukry však nie sú zahrnuté vo výťažku cukrov, ak táto časť získaných C_s cukrov nie je využitá, a konečný výťažok cukrov je preto nižší. Keď sú odstránené cukry . pripravené predhydrolýzou, pridáme koncentrovanú kyselinu, ktorá rozloží kryštalickú, štruktúru celulózy za vzniku glukózy. Vytvorené cukry sa potom škvasujú na alkoholy. Zistilo sa však, že aby bolo možné komercializovat tento proces, je nutné jeho kroky zjednodušiť, znížiť spotrebovávanú energiu a odstrániť ťažkosti, s ktorými sa stretávame pri recyklácii použitých kyselín.

Ďalšie problémy, s ktorými sa potýkame pri komercializácii známych procesov kyslej hydrolýzy predstavuje produkcia veľkého množstva sádrovca, vytvoreného neutralizáciou spotrebovanej alebo použitej kyseliny. Nízke koncentrácie cukrov, ktoré vznikajú pri procese musia byť zakoncentrované, skôr ako môže dôjsť k fermentácii. Ak sa uskutočňuje hydrolýza pri teplotách prevyšujúcich 150 °C, vznikajú degradáciou pentóz také zlúčeniny, ako je furfural. Tieto zlúčeniny inhibujú fermentáciu, a niektoré z nich sú toxické.

Okrem týchto ťažkostí sa zistilo, že fermentácia cukrov produkovaných procesom hydrolýzy pomocou koncentrovanej kyseliny zahrňuje ďalšie problémy. Hydrolýzou celulózy a hemicelulózy vznikajú nielen C_s, ale aj C_s cukry. Hexózy sa skvasujú ľahko, zatiaľčo pentózy oveľa ťažšie. Preto sa musia vznikajúce cukry najskôr oddeliť, čo Často vyžaduje použitie zložitých separačných techník, a až potom fermentovať rôznymi mikroorganizmami, ktoré sa vyznačujú tým, že skvasujú alebo samé hexózy alebo pentózy.

kyslej hydrolýzy nebrali do úvahy obsahujúca veľké množstvá oxidu Odpadové hospodárstvo oxidu kremičitého predstavuje potenciálne ekologické a ekonomické riziko technológie. V projektoch, ktoré používajú biomasu pre výrobu energie spaľovaním, vysoký obsah oxidu kremičitého znamená tvorbu veľkého množstva trosky, aj problémy vznikajúce s manipuláciou veľkého množstva popoľa, ktorý vzniká

Predchádzajúce spôsoby to, ako má byť biomasa kremičitého opracovaná.

spaľovaním biomasy.

Zlúčeniny kremíka však majú veľkú komerčnú dôležitosť a získavanie kremíka z poľnohospodárských odpadov sa stáva čím d'alej dôležitejším (víz. A. Karera, S. Nargis, S. Patel a M. Patel, Silicon Based Materials from Rice Husk, Journal of Scientific and Industrial Research, 45, 1986, str. 441 až 448). Je dobre známe, že pôsobenie hydroxidu sodného na biomasu vedie k rozpusteniu celulózy a hemicelulózy, čo umožňuje ich oddelenie od lignínu. Avšak celulózové materiály, ktorých molekuly sú tvorené malými reťazcami, často kontaminujú produkt obsahujúci oxid kremičitý počas odstraňovania, a tým znižujú výťažok cukrov. Okrem toho vznikajú problémy s odstraňovaním oxidu kremičitého filtráciou, pretože sa vytvára hustý gél, ktorý sa veľmi ťažko filtruje.

Preto existuje veľmi silná potreba vyvinúť, ekonomicky výhodný spôsob produkcie cukrov z biomasy, ktorá obsahuje celulózu a hemicelulózu, ktorý súčasne bude i ekologicky bezpečný.

Podstata vynálezu

Podľa jedného aspektu, tento vynález zahrňuje spôsob produkcie cukrov z materiálov obsahujúcich celulózu a hemicelulózu. Spôsob zahrňuje zmiešanie biomasy s roztokom 25 až 90 % kyseliny, lepšie 70 až 77 % kyseliny, čo vyvoláva narušenie kryštalickej štruktúry celulózy a hemicelulózy. V prevedení, ktorému je dávaná prednosť, je pridaný roztok kyseliny, ktorý umožňuje dosiahnutie pomeru čistej kyseliny a celulózového a hemicelulózového materiálu aspoň 1:1. Najlepšie má tento pomer hodnotu 1,25:1. Kyselina, ktorá je použitá v prevedení vynálezu, ktorému je dávaná prednosť, je kyselina sírová.

Podľa ďalšieho aspektu tohto vynálezu, sa hydrolýza celulózového a hemicelulózového materiálu dosahuje zriedením kyseliny na koncentráciu 20 až 30 %, a následným zahriatím zmesi. S výhodou je zmes zahriata na teplotu 80 až 100 °C v intervale 40 až 480 minút, a hydrolýza prebieha pri atmosférickom tlaku. Hydrolyzát je potom oddelený od tuhých súčastí, najlepšie vylisovaním hydrolyzovanej biomasy. Tekutý hydrolyzát, ktorý obsahuje cukry a kyselinu je zhromažďovaný pre ďalšie opracovanie.

V prevedení tohto vynálezu, ktorému sa dáva prednosť, sú suroviny najskôr premyté, aby sa odstránila nečistota a kontaminácia. Materiály sú potom s výhodou sušené, najlepšie na vlhkosť približne 10 %. Suroviny sú potom rozdrtené na častice, ktoré majú vhodnú veľkosť 0,075 až 7 mm, lepšie priemernú veľkosť približne 5 mm, a až potom dochádza k hydrolýze kryštalickej štruktúry. Toto rozdrtenie môže byť realizované rozličným spôsobom: mletím, nasekaním alebo kladivkovým šrotovaním.

Podľa ostatných hľadisiek tohto vynálezu, sú operácie zabezpečujúce narušenie kryštalickej štruktúry a hydrolýzu surovín opakované. Tuhý produkt, ktorý je oddelený po prvej hydrolýze, je zmiešaný s roztokom 25 až 90 % kyseliny sírovej, alebo lepšie, s kyselinou sírovou s koncentráciou 70 až 77 %, čo vedie k ďalšiemu narušeniu kryštalinity zbývajúceho tuhého materiálu. V prevedení tohto vynálezu, ktorému sa dáva prednosť, je roztok kyseliny pridaný tak, aby pomer čistej kyseliny k celulózovému a hemicelulózovému materiálu bol aspoň 1:1, lepšie 1,25 :1.

Aby sa dosiahla druhá hydrolýza, čo predstavuje ďalší aspekt tohto vynálezu, je kyselina potom zriedená na koncentráciu 20 až 30 %, zmes sa zahreje a dochádza k ďalšej hydrolýze celulózy a zvyšnej hemicelulózy. Prednostne sa zmes zahreje na teplotu 80 až 100 °C na 40 až 480 minút, a hydrolýza prebieha pri atmosférickom tlaku. Hydrolyzát je potom oddelený, najlepšie vylisovaním hydrolyzovanej biomasy, tekutý hydrolyzát je zhromáždený a s výhodou zmiešaný s prvým hydrolyzátom pre ďalšie opracovanie. Zvyšný tuhý odpadný materiál je s -výhodou peletovaný za vzniku paliva.

Ďalší aspekt tohto vynálezu je zlepšený spôsob separácie cukrov z kyseliny v hydrolyzáte za vzniku tekutiny, ktorá obsahuje celkové množstvo aspoň 15 % cukru, čo nepredstavuje viacej ako 3 % kyseliny. Tento spôsob zahrňuje použitie živicovej separačnej jednotky, kde sú cukry adsorbované na živicu vytvorenú pôsobením silnej kyseliny. Živicová separačná jednotka je s výhodou tvorená zosiečovanou polystyrénovou podložkou katiónovej iontomeničovej živice, kde je živica zosietovaná s divinylbenzénom a pôsobíme na ňu kyselinou sírovou s cieľom získať živicu silnej kyseliny. Divinylbenzén má s výhodou koncentráciu 6 až 8 %. Inou možnosťou je, že táto živica sa tvorí polymerizáciou vinylbenzylchloridu s divinylbenzénom a pôsobením síričitanu sodného za vzniku živice silnej kyseliny. Opäť je koncentrácia divinylbenzénu s výhodou 6 až 8 %.

Forma živice, ktorá sa používa v separačnom kroku, ktorej sa dáva prednosť, sú guličky, ktoré majú priemer 200 až 500 mikrometrov. Iontomeničová kolona má prietokovú rýchlosť približne 2 až 5 metrov za hodinu a je zahrievaná na teplotu \ 40 až 60 °C. V prevedení, ktorému sa dáva prednosť, má iontomeničová kolona hmotnosť po strasení 0,6 až 0,9 g/ml, a živica má silnú kyslú kapacitu, ktorá má hodnotu najmenej 2 miliekvivalenty na gram.

V prevedení, ktorému sa dáva prednosť, je hydrolyzát pridaný k iontomeničovej kolone a cukry sú adsorbované na živicu. Iontomenič sa potom premýva plynom, ktorý je zbavený kyslíka, čo vypudí kyselinu z iontomeniča pred zahájením premývania. Tento premývací krok zahrňuje premývanie iontomeniča vodou, z ktorej bol odstránený kyslík, a tým sa vytvára cukrový extrakt, ktorý obsahuje najmenej 98 % cukru, ktorý je zastúpený v hydrolyzáte, ktorý je umiestnený do separačnej jednotky.

V ďalšom aspekte tohto vynálezu, po oddelení kyseliny od cukrového extraktu, je kyselina s výhodou koncentrovaná, aby mohla byť znovu použitá. Koncentrovanie s výhodou prebieha pomocou odparovania.

V ďalšom aspekte tohto vynálezu, je predkladaný vylepšený spôsob fermentácie cukrov, ktoré sú pripravené hydrolýzou celulózových a hemicelulózových materiálov pomocou koncentrovanej kyseliny, a sú skvasené na alkohol. Spôsob fermentácie zahrňuje úpravu pH cukrového extraktu, aby bola neutralizovaná akákoľvek zvyšujúca kyselina a odstránené ióny kovov. pH je s výhodou upravené pridaním zásady, ako je mikroorganizmov. s mikroorganizmom, potom zmiešaný produkuj e vhodné napríklad hydroxid vápenatý alebo oxid vápenatý, na hodnotu pH 11, a potom retitrované kyselinou na hodnotu pH približne 4,5. Potom sú pridané živiny ako horčík, dusík, fosforečnan draselný, stopové kovy a vitamíny, aby bol umožnený rast Cukrový roztok je o ktorom sa vie, že fermentačné produkty. Tieto vhodné produkty fermentácie zahrňujú etanol, n-butanol, izopropylalkohol, kyselinu octovú, glycerol, kyselinu maslovú, kyselinu mliečnu, 2,3-butándiol, kyselinu propiónovú, kyselinu itakónovú, kyselinu citrónovú, kyselinu fumarovú a acetón.

Fermentačný spôsob zahrnutý v tomto vynáleze ďalej zahrňuje fermentáciu, ktorá prebieha 3 až 5 dní, počas ktorej sú s výhodou nepretržite odstraňované prchavé fermentačné produkty tým, že C0₂ je recirkulovaný cez chladenú kondenzačnú kolonu. Po 3 až 5 dňoch sú fermentačné produkty zhromaždené z kondenzačnej kolony a destilované. Kvasinky sú oddelené od fermentačných produktov výhodne centrifugáciou, a môžu byť recyklované pre nové použitie.

Mikroorganizmy používané vo fermentačnom spôsobe podl'a tohto vynálezu sú napríklad kvasinky Candida kefyr, Pichia stipitis, respiračné deficientné kmenv Saccharomyces cerevisiae, Hansenula anomala, Hansenula jadinii, Hansenula fabianii a Pachysolen tannophilus. Tieto kvasinky sú s výhodou pestované na roztokoch pentóz 1 až 2 týždne pred ich použitím vo fermentačnom procese. Ako alternatíva k týmto kvasinkám môžu byť použité baktérie ako Clostridium spp., Acetobacter spp., Lactobacillus spp., Aspergillus spp., Propionibacterium spp. a Zvmomonas mobilis.

Ďalší aspekt tohto vynálezu predkladá spôsob odstraňovania oxidu kremičitého z biomasy ako je ryžová slama a odpad z čističky bavlny, ktoré obsahujú veľké množstvá oxidu kremičitého. Tento spôsob zahrňuje opracovanie tuhého materiálu, ktorý zostáva po prvej hydrolýze, hydroxidom sodným, s výhodou v koncentrácii 5 až 10 %, čím sa získa extrakt. pH extraktu je potom znížené približne na 10, najlepšie pridaním kyseliny, ako napríklad kyseliny chlorovodíkovej alebo sírovej. Výsledkom je precipitácia kyseliny kremičitej. najlepšie filtráciou, oxidačným agens ako kremičitá je ďalej

Kyselina kremičitá je potom odstránená Kyselina kremičitá je potom opracovaná je NaOCl a tým je odfarbená. Kyselina prevádzaná alebo na silikagél, na kremičitan sodný, alebo na kremičitan draselný. Zostávajúci extrakt je potom s výhodou recyklovaný pridaním NaOH do konečnej koncentrácie 5 až 10 %, a následným pridaním extraktu k novej tuhej fáze predtým, ako je táto frakcia opracovaná hydroxidom sodným.

Ďalšie aspekty tohto vynálezu budú zrejmé pracovníkom kvalifikovaným v obore z nasledujúceho popisu vynálezu.

Krátky popis obrázkov Obr. l predstavuje vynálezu, kde sú štruktúry a hydrolýzy Obr. 2 predstavuje vynálezu, kde sú a zakoncentrovania. Obr. 3 predstavuje schématický pohľad na spôsob tohto ukázané kroky narušenia kryštalickej schématický pohľad na spôsob tohto ukázané kroky separácie, fermentácie schématický pohľad na spôsob tohto vynálezu, kde sú ukázané kroky opracovania oxidu kremičitého.

Podrobný popis vynálezu.

Vynález uvádza vylepšený spôsob produkcie cukrov z biomasy, ktorá obsahuje celulózu a hemicelulózu s použitím koncentrovanej kyseliny sírovej. Vyrobené cukry môžu byť využité ako potrava pre človeka aj zvieratá, ako východiskové chemikálie pre prípravu derivátov cukrov ako sú estery cukrov, aj ako východisková surovina pre fermentačnú výrobu etanolu a ostatných produktov ako sú butanol, propanol, acetón, etylacetát a mnoho ďalších chemických látok, pre -výrobu ktorých sa dajú použití špecifické mikroorganizmy, ktoré majú vhodnú metabolickú dráhu.

Spôsob tohto vynálezu uvádza technológiu produkcie cukrov z biomasy, ktorá tiež znižuje množstvá produkovaných odpadných produktov a tekutých odpadov. Spôsob je navhrnutý tak, že znovu využíva všetky vodné toky a premeňuje všetky tuhé látky na produkty, ktoré majú úžitok a sú predajné. Podstatná čast kyseliny, ktorá je použitá v technológii, je zachytená pre recykláciu. V prípade, kedy biomasa obsahuje veľké množstvá oxidu kremičitého, sú produkované silikagél, kremičitan sodný alebo kremičitan draselný ako vedľajšie produkty. V tých častiach, ktoré zahrňujú fermentáciu, je skvasenie C_s a C_scukrov dosiahnuté súčasne, použitím v prírode sa vyskytujúcich mikroorganizmov. Okrem toho, hydrolýzou biomasy získavame cukry vo vysokej koncentrácii, ktorá odstraňuje nutnosť koncentrovať, cukrový substrát pred fermentáciou.

Ďalšie charakteristiky tohto vynálezu, ktoré prispievajú k jeho účinnosti a ekonomickej uskutočniteľnosti, zahrňujú použitie atmosférického tlaku a relatívne nízkych teplôt. Spôsob vynálezu nemá za následok tvorbu furfuralu a podobných \ nežiaducich vedľajších produktov, ktoré sú toxické a inhibujú fermentáciu. Spôsob vynálezu nevyžaduje používanie zvláštnych a drahých konštrukčných materiálov ako napríklad tantalovej ocele.

Ako sa ďalej podrobnejšie vysvetľuje, spôsob tohto vynálezu uvádza účinnú a nenákladnú technológiu výroby využiteľných chemických látok hydrolýzou poľnohospodárských odpadov, ktorá produkuje malé množstvá alebo vôbec žiadne tekuté odpady alebo materiály.

Následujúce príklady ilustrujú spôsob vynálezu.

Príklady realizácie vynálezu

Narušenie kryštalickej štruktúry.

Suroviny, ktoré sa používajú v spôsobe tohto vynálezu sú namiešané tak, že obsah celulózy a hemicelulózy je aspoň 65 %, lepšie asi 75 %. S výhodou je v prvom kroku biomasa premytá, aby sa odstránili hrubé nečistoty a kontaminácie. Ako je zrejmé z obr. l, ryžová slama l, ktorá predstavuje biomasu použitú ako príklad vo všetkých obrázkoch, je premytá vodou 2. S výhodou je spôsob tohto vynálezu aplikovaný na rozličné suroviny vrátane ryžovej slamy, ktorá, pretože má podstatný obsah oxidu kremičitého, je ťažšie využiteľná ako iné materiály. Je nutné si však uvedomiť, že princípy tohto vynálezu nie sú obmedzené na akýsi zvláštny typ biomasy, ale sú použiteľné pre rozsiahly sortiment materiálov. Ryžová slama je tu použitá iba ako príklad.

Po ukončení premývania, je použitá voda prevedená do usadzovacej nádrže 4, kde nečistoty a iný sediment klesajú a zhromažďujú sa na dne 6 a voda môže byť opát použitá 5 k premývaniu ďalšej dávky ryžovej slamy pred jej opracovaním.

Keď je ryžová slama čistá, je s výhodou usušená 8, najlepšie na hodnotu vlhkosti približne 10 %. Po sušení je materiál rozomletý 7 na častice, ktoré majú veľkosť od 0,075 do 7 mm. S výhodou sú častice v rozsahu veľkostí od 3 do 7 mm, ich priemerná veľkosť je 5 mm. Je treba poznamenať, že pre niektoré materiály musí byť poradie týchto krokov opačné.

V tom prípade je materiál najskôr homogenizovaný za vlhka pomocou hydropulpéru a až potom sušený.

Ryžová slama je teraz pripravená na krok, ktorý vedie k narušeniu jej kryštalickej štruktúry. V spôsobe podľa tohto vynálezu sú suroviny obsahujúce celulózu a/alebo hemicelulózu najskôr zmiešané s koncentrovanou kyselinou sírovou 9, ktorá má koncentráciu 25 až 90 %, aby došlo k narušeniu kryštalickej štruktúry. S výhodou je koncentrácia kyseliny medzi 70 a 77 %. Kyselina by mala byť pridaná tak, aby sa dosiahol váhový pomer čistej kyseliny k celulózovému/hemicelulózovému materiálu s hodnotou najmenej 1:1. Tento pomer má s výhodou hodnotu 1,25 :l. Pridanie kyseliny k biomase vedie k vytvoreniu hustého gélu 10. Zmiešanie suroviny s kyselinou s výhodou vyvoláva prerušenie väzieb medzi celulózovými a hemicelulózovými reťazcami, čím sú dlhé reťazce celulózy dostupné pre hydrolýzu.

Narušenie kryštalickej štruktúry je realizované za podmienok, kedy teplota neprekročí 80 °C, a s výhodou sa pohybuje v rozsahu 60 až 80 °C. V prípade, že teplota v priebehu narušenia kryštalickej štruktúry materiálu prekročí 80 °C, v nasledujúcom hydrolytickom kroku dôjde ku strate značného množstva C_s cukrov. Spôsob podľa tohto vynálezu používa podmienky, ktoré uchovávajú reaktívnejšie cukry, ktoré sa uvoľňujú v predchádzajúcich krokoch. Krok, ktorý narušuje kryštalickú štruktúru, zabraňuje predčasnej hydrolúze a v dôsledku toho zabraňuje aj zvýšenej degradácie cukrov.

Tento krok je ďalej opísaný v Príkladoch i až 3, ktoré sú uvedené nižšie.

Príklad 1

51,01 g ryžovej slamy, ktorá obsahuje 75 hmotnostných % celulózy a hemicelulózy bolo zmiešané s 66,82 g 77 % H₂SO₄. Ryžová slama bola pomaly pridávaná ku' kyseline sírovej takže po pridaní každého podielu bol zastúpený nadbytok tekutiny. Teplota bola udržiavaná pod 80 °C. Po pridaní poslednej dávky ryžovej slamy bola výsledná želatinotvorná hmota dôkladne premiešaná.

Príklad 2

50,04 g ryžovej slámy bolo zmiešané s 98,91 g 77 % H₂SO₄. Ryžová slama bola pomaly pridávaná ku kyseline sírovej, takže po pridaní každého podielu bol zastúpený nadbytok tekutiny. Teplota bola udržiavaná pod 80 °C. Po pridaní poslednej dávky ryžovej slamy bola výsledná želatinotvorná hmota dôkladne premiešaná.

Príklad 3

Zmes drevených odštiepkov a novinového papieru, ktorá má hmotnosť. 100,00 g, bola zmiešaná s 167,63 g 77 % H₂SO₄. Drevené odštiepky boli rozomleté na veľkosť 3 až 7 mm a 40 g tohto materiálu bolo zmiešané s 60 g novinového papieru, ktorý bol rozrezaný na kúsky s veľkosťou približne 6 mm. Zmes bola pomaly pridávaná ku kyseline sírovej takže po pridaní každého podielu bol zastúpený nadbytok tekutiny. Teplota bola udržiavaná pod 80 °C. Po pridaní poslednej dávky zmesi dreva a novinového papieru bola výsledná želatinotvorná zmes dôkladne premiešaná.

Prvá hydrolýza.

Po narušení kryštalickej štruktúry je koncentrovaná kyselina vo zmesi nariedená, najlepšie na koncentráciu 20 až 30 %, s výhodou je použitá recyklovaná voda 11. Zmes je potom zahriata na teplotu 80 až 100 °C, aby prebehla hydrolýza 12.

Hydrolýza prebieha 40 až 480 minút v závislosti od teploty a koncentrácii celulózy a hemicelulózy v surovinách. Ak prekročíme správny čas hydrolýzy, prevýši rýchlosť degradácie hexóz a pentóz rýchlosť ich tvorby. Preto, aby bol zvýšený výťažok cukru, je treba zastaviť po určitom čase prvú hydrolýzu a odstrániť cukry, a potom uskutočniť druhú hydrolýzu, kedy dôjde ku konverzii zvyšnej celulózy a hemicelulózy na cukry. Po ukončení hydrolýzy je kyslý cukrový roztok oddelený od zvyšnej frakcie tuhých častíc, najlepšie odlisovaním 15. Hydrolytický krok je ďalej opísaný v Príkladoch 4 až 6.

Príklad 4

K výslednej želatinotvornej hmote pripravenej podľa Príkladu 1 bolo pridané 54,67 g vody, aby sa znížila koncentrácia kyseliny v celkovej zmesi na 30 %.

zahrievaná na 100 °C počas 60 minút. V priebehu došlo k odpareniu určitého podielu vody. Z želatinotvornej hmoty bolo odlisované 93 g tekutiny, ktorá obsahovala 17,1 % cukrov a 35,52 % kyseliny.

Vzorka bola zahrievania

Príklad 5

Po dôkladnom premiešaní želatinotvornej hmoty pripravenej podľa Príkladu 2, bolo pridané 104,56 g vody, aby koncentrácia kyseliny v celkovej zmesi poklesla na 30 %. Vzorka bola zahrievaná na 100 °C počas 60 minút. Z želatinotvornej hmoty bolo odlisované 188,9 g tekutiny, ktorá obsahovala 16,5 % cukrov a 34,23 % kyseliny.

Príklad 6

Po riadnom premiešaní želatinotvornej hmoty pripravenej podľa Príkladu 3, bolo pridané 162,62 g vody, aby koncentrácia kyseliny v celkovej zmesi poklesla na 30 %. Vzorka bola zahrievaná na 100 °C počas 60 minút. V priebehu zahrievania došlo k odpareniu určitého podielu vody. Z želatinotvornej hmoty bolo odlisované 214,3 g tekutiny, ktorá obsahovala 17, % cukrov a 36,85 % kyseliny.

Po odlisovaní tekutej fázy bol výsledný koláč obsahujúci tuhé podiely premytý 170 g vody a tekutá fáza bola znovu odlisovaná. Táto tekutina obsahovala 16,3 % kyseliny a 8,92 % cukrov, a bola použitá pre následné premývanie, aby sa zvýšil výťažok cukrov.

Spracovanie oxidu kremičitého

Tento vynález takiež výhodne zahrňuje spracovanie materiálov, ktoré obsahujú veľké množstvá oxidu kremičitého. Tento spôsob je zobrazený na obr. 3. Odlisované tuhé častice 14, ktoré zostávajú po prvej hydrolýze sú vystavené pôsobeniu 5 až 10 % hydroxidu sodného 16 s cieľom extrahovať kyselinu kremičitú 18. Táto časť technológie nemusí byť použitá, je používaná vtedy, ak biomasa obsahuje veľké množstvá oxidu kremičitého, ako je tomu v prípade ryžovej slamy a odpadu pri čistení bavlny. Po pôsobeniu NaOH 16 je materiál najskôr zahriaty 16A a lisovaný 17, a potom premytý vodou, aby sme vyextrahovali tekutinu 18. Na túto tekutinu pôsobíme kyselinou 19A, aby sme znížili pH, a tým sa vytvára zrazenina 21, ktorá je oddelená, najlepšie filtráciou 22. Materiál na filtre sa bieli 19B, a tým sa získa materiál, ktorý je prakticky zbavený silikagélu. Tento silikagél je ďalej spracovávaný na kremičitan sodný, kremičitan draselný a iné užitočné materiály. Extrakcia oxidu kremičitého je ďalej opísaná nižšie v spojitosti s Príkladami 7 až 9.

Príklad 7

Koláč po hydrolýze ryžovej slamy, ktorý bol pripravený ako je vyššie uvedené v Príklade 1, ktorý váži po odlisovaní cukrového hydrolyzátu 499,75 g, bol opracovaný 659,8 g 5 % roztoku NaOH. Zmes bola zahrievaná na 80 °C počas 90 minút. Koláč bol vylisovaný a premytý vodou. Celková vyextrahovaná tekutina mala pH vyššie ako 12. Tekutina bola okyslená koncentrovanou HC1, aby jej pH načuchraný precipitát, ktorý sa filtráciou. Materiál bol vybielený na filtre pridaním 11 % roztoku NaOCl; výsledkom bola špinavo biela substancia predstavujúca v podstate čistý silikagél. Materiál bol kleslo na 10. Ľahko vytvoril, bol oddelený izolovaný z filtru ako oxid kremičitý a vysušený na požadovanú hodnotu vlhkosti.

Príklad 8

Filtračný koláč oxidu kremičitého, ktorý bol pripravený spôsobom podľa Príkladu 7, bol opracovaný peletami NaOH a tak bol získaný kremičitan sodný. Analýza roztoku kremičitanu sodného pomocou FT-IR spektroskopie ukázala, že výťažok oxidu kremičitého z koláča bol väčší ako 85 %.

Príklad 9

Filtračný koláč silikagélu pripravený spôsobom podľa Príkladu 7 bol opracovaný peletami KOH a tak bol získaný v kvantitatívnom výťažku kremičitan draselný.

Druhé narušenie kryštalickej štruktúry a hydrolýza

Aby sa zvýšil výťažok cukrov, ktoré sú produkované pomocou spôsobu tohto vynálezu, zahrňuje uvedený vynález druhý krok, v ktorom dochádza k narušeniu kryštalickej štruktúry a k hydrolýze. Tuhý podiel, ktorý zostáva po prvej hydrolýze, alebo v alternatívnom prípade, tuhý podiel, ktorý zostane po pôsobeniu NaOH pri extrakcii oxidu kremičitého, je vysušený

23. Suchý tuhý podiel 24 je zmiešaný s koncentrovanou kyselinou sírovou 25 v takom pomere, aby výsledná koncentrácia bola 25 až 90 %, čím sa dosahuje druhého narušenia kryštalickej štruktúry. Koncentrácia kyseliny je s výhodou medzi 70 a 77 I. Nie je nutné inkubovať materiál tak dlho, ako v prípade prvého narušenia kryštalickej štruktúry. V skutočnosti toto druhé narušenie kryštalinity nemusí presiahnuť čas niekoľkých minút, čo je doba, ktorú zaberie zmiešanie kyseliny s tuhou frakciou. Táto druhá fáza narušenia kryštalickej štruktúry má tiež za následok tvorbu hustého gélu 26.

Koncentrovaná kyselina je potom zriedená, najlepšie na koncentráciu 20 až 30 %, s výhodou je riedenie urobené pomocou recyklovanej vody 27. Zmes je potom zahrievaná, aby sa dosiahla druhá hydrolýza. Výsledný gél 28 je vylisovaný a tak sa získa druhý kyslý cukrový extrakt 30, a extrakty z obidvoch hydrolytických krokov sú spojené. Zvyšný tuhý podiel bohatý na lignín je výhodne peletizovaný na palivo 29. Výhoda tohto spôsobu je tá, že peletizácia koláče bohatého na lignín pomáha redukovať množství odpadu, ktorý je produkovaný spôsobom podľa tohto vynálezu.

Druhý krok, kedy dochádza k narušeniu kryštalickej štruktúry a hydrolýze, je ďalej vysvetlený v Príkladoch 10 a 11.

Príklad 10

Koláč získaný odlisovaním tekutiny po prvej hydrolýze ryžovej slamy bol izolovaný a vysušený tak, že finálna hodnota \ vlhkosti bola 10 %. Koláč, ktorý obsahoval 41 % celulózy a vážil 50,03 g, bol zmiešaný s 33,28 g 77 % H₂SO₄, aby sa dosiahol pomer čistá kyselina/celulóza 1,25:1. Koláč bol pomaly pridávaný ku kyseline a zmes sa miešala, pokiaľ sa nevytvoril hustý gél. Výsledná koncentrácia čistej kyseliny v zmesi bola 30,75 %. Pridalo sa 17,00 g vody, aby sme získali konečnú koncentráciu čistej kyseliny 25,5 %. Zmes bola potom zahrievaná na 100 °C počas 50 minút. Po ochladení bol gél vylisovaný a tým sa získalo 31,45 g tekutiny obsahujúcej 18, % cukru a 21,1 % kyseliny. Koláč obsahujúci tuhé častice, ktoré zostali po lisovaní, bol premytý pomocou 25 g vody, čím sme získali roztok obsahujúci 15,4 % cukrov a 19,7 % kyseliny.

Vylisovaný koláč bol vysušený na hodnotu vlhkosti približne 10 %. Tento koláč, ako sa ukázalo, mal palivovú hodnotu 18943 BTU na kg. Tento palivový materiál, ktorý sa primárne skladá z lignínu, nevyextrahovaného cukru, niektorých degradačných produktov cukrov a časti nezreagovanej celulózy, horel neobyčejne dobre, avšak zanechával popol' obsahujúci približne 7 % oxidu kremičitého.

Príklad 11

Koláč získaný hydrolýzou ryžovej slamy po odstránení oxidu kremičitého, tak ako je vysvetlené v Príklade 7, s váhou 500 g bol zmiešaný s 77 % H₂SO₄ v pomere čistá kyselina/celulóza

1,25 : l. Koláč bol pomaly pridávaný ku kyseline za stáleho miešania, pokiaľ sa nevytvoril hustý gél. Potom bola pridaná voda, aby sa dosiahla výsledná koncentrácia kyseliny 25,5 %. Zmes bola potom zahrievaná na 100 °C počas 50 minút. Po ochladení bol gél vylisovaný a tak získaná tekutina, ktorá obsahovala cukor aj kyselinu. Koláč, ktorý obsahoval tuhé častice zostávajúci po odlisovaní vody, bol . premytý vodou a tak sa získal ďalší roztok obsahujúci cukry a kyselinu.

Vylisovaný koláč bol sušený až sa dosiahol konečný obsah vody 10 %. Tento koláč mal hodnotu paliva 18 943 BTU na kg. Toto palivo, ktoré sa primárne skladá z lignínu a nevyextrahovaného cukru, niektorých produktov degradácie cukrov a nezreagovanej celulózy, výborne horelo a zanechávalo popol' s obsahom oxidu kremičitého, ktorý bol nižší ako 1 %. . \

Oddelenie kyseliny a cukru

Ďalší aspekt tohto vynálezu predstavuje spôsob separácie kyseliny a cukru v hydrolyzáte, ktorý vzniká kyslou hydrolýzou celulózového a hemicelulózového materiálu. Ako je ukázané na obr. 2, kyslý cukrový extrakt 31 je ďalej spracovávaný pomocou separacnej jednotky, ktorá obsahuj e vrstvu polystyrén-divinylbenzénovej iontomeničovej živice pripravenej

Živica je s výhodou zosieťovaná ktorý je výhodne používaný a vystavený pôsobeniu kyseliny sírovej, takže má kapacitu aspoň 2 miliekvivalenty silnej kyseliny na g. Niekoľko takých živíc je komerčne dostupných, napríklad DOWEX 40166 vyrábaný Dow Chemical, Finex GS-16 vyrábaný Finex vo Fínsku, Purolite PCR-771 vyrábaný Purolite, Inc. v Bala Cynwyd v Pensylvánii a IR-118 vyrábaný firmou Rohm and Haas. V osobitne výhodnom prevedení sa použije živica DOW XFS 43281.01, ktorá je vyrábaná firmou Dow Chemical. Živica je s výhodou v podobe guličiek, ktoré majú v priemere 200 až 500 μτη. Prietoková rýchlosť vrstvy živice je s výhodou 2 až 5 m za hodinu a vrstva má hmotnosť po strepaní 0,6 až 0,9 g/ml. Vrstva živice by mala byť zahrievaná najlepšie na teplotu 40 až 60 °C. Môžu sa použiť aj vyššie teploty, avšak potom dochádza k predčasnej degradácii živicovej vrstvy. Separácie pri nižších teplotách nie sú tak účinné ako pri pôsobením silnej kyseliny pomocou divinylbenzénu, v koncentrácii 6 až 8 extrakty: kyslý extrakt, cukrový extrakt, ktorý je Kyslý extrakt 32 je znovu opätovné použitie, ako je Cukrový extrakt 33, ktorý teplotách vyšších.

Cukor sa adsorbuje na stľpec tak ako ním roztok kyseliny prechádza 32. Akonáhle je kyselina eluována, živica môže byť s výhodou premývaná plynom, ktorý je zbavený kyslíka, zvyšková koncentrácia kyslíka je s výhodou nižšia ako 0,1 ^g/g plynu. Tento plyn vytesní zo živice všetku zvyšnú kyselinu, čo má za následok lepšiu separáciu.

Po elúcii kyslého extraktu je živica premytá vodou 34, ktorá je zbavená kyslíka. Obsah rozpusteného kyslíka vo vode je s výhodou nižší ako 0,5 ^g/g, a ešte lepšie nižší ako 0,1 Mg/g. Týmto premývaním získame cukrový extrakt 33 obsahujúci najmenej 98 % cukrov z hydrolyzátu, ktorý bol vnesený do separačnej jednotky.

Výsledkom separácie sú tri cukrový extrakt a zmiešaný kyslý recyklovaný v druhej separácii. koncentrovaný a recyklovaný pre detailnejšie vysvetlené nižšie, s výhodou obsahuje aspoň 15 % cukru a nie viacej ako 3 % kyseliny, môže byť následne skvasený ak je to potrebné. Čistota cukru sa dá počítať ako percentuálny obsah nevodných zložiek v cukrovom extrakte. Akákoľvek hodnota obsahu cukru prevyšujúca 83,3 % (100 x 15/18) je vhodná pre skvasenie.

% koncentrácia kyseliny v cukrovom extrakte nevyvoláva problémy s ďalším spracovaním. Avšak stráts. významnej časti cukru pri separácii spolu s kyselinou vedie ku zníženiu celkového výťažku technológie.

Vo vzorovom separačnom kroku prebiehajúcom za ideálnych podmienok sa použije 100 g vody k elúcii zo separačnej kolony obsahujúcej 100 g roztoku vzorky, ktorá obsahuje 30 g kyseliny, 15 g cukru a 55 g vody. v prípade ideálnej separácie bude cukrový extrakt obsahovať 15 g cukru a 85 g vody. Vo zbytku zostane 30 g kyseliny a 70 g (100 +55 - 85) vody pre znovuzískanie kyseliny v rovnakej koncentrácii ako v pôvodnom roztoku (30 %).

Avšak typická elúcia 100 g vzorky, o ktorej sa hovorí vyššie vyžaduje, aby sme ku kolone pridali 200 g vody. Cukrový extrakt je stále 15 %, avšak teraz kyslý extrakt obsahuje

170 g (200 + 55 - 85) vody a 30 g kyseliny, a konečná koncentrácia kyseliny je 15 %. Teda, ak kyslý extrakt mal stupeň čistoty 95 % a koncentráciu kyseliny 15 %, pri každej elúcii by sa strácalo spolu s kyselinou približne 1,5 g cukru. Ak by cukrový extrakt mal 95 % stupeň čistoty pri 15 % koncentrácii kyseliny, pri každej elúcii by sa strácalo 0,75 g kyseliny. Tento rozdiel vzniká vďaka skutočnosti, že kyslý extrakt obsahuje dvojnásobné množstvo materiálu. Teda čistota kyslého extraktu je oveľa dôležitejší faktor ako čistota cukrového extraktu.

Separácia kyseliny a cukrov je ďalej vysvetlená v Príkladoch 12 až 19.

Príklad 12 hydrolýzou oddelený priemerom 50 cm, ktorá má naplnená katexovou živicou

Kyslý cukrový extrakt, ktorý vzniká celulózového a hemicelulózového materiálu bol separáciou na sklenenej kolone s pracovný objem 1,2 1, ktorá bola

PCR-771 pripravenou s pomocou silnej kyseliny. Táto živica je dodávaná firmou Purolite, Inc. Kolona bola udržovaná pri teplote 60 °C a prietokovej rýchlosti 70 ml/min, čo znamená prevedeno do jednotiek lineárnej prietokovej rýchlosti, je rovné hodnote 0,8 m/hod. Získali sa tri extrakty: kyslý extrakt, cukrový extrakt a zmiešaný extrakt pre recykláciu na ďalšiu katexovú kolonu. Kyslý extrakt mal čistotu 96,8 % (suma kyseliny a vody). Cukrový extrakt mal čistotu 86,8 % (suma cukrov a vody). Celkový výťažok kyseliny bol 97,3 % a celkový výťažok cukrov 95,5 %.

Príklad 13

Časť tekutiny hydrolyzátu získaného kyslou hydrolýzou celulózového a hemicelulózového materiálu bola oddelená separáciou na sklenenej kolone (priemer 50 cm), ktorá má pracovný objem 1,2 1, ktorá bola naplnená katexom PCR-771, čo je katexová živica vyrábaná firmou Purolite, Inc., ktorá je pripravená pôsobením silnej kyseliny. Kolona bola udržovaná pri 40 °C a prietoková rýchlosť: bola 70z>nl/min. Získali sa tri extrakty: kyslý extrakt, cukrový extrakt a zmiešaný extrakt, ktorý je recyklovaný s použitím ďalšej iontomeničovej kolony. Kyslý extrakt mal čistotu 95,1 % (suma kyseliny a vody). Cukrový extrakt mal čistotu 93,1 % (suma cukru a vody). Celkový výčažok kyseliny bol 98,6 % a celkový výčažok cukrov 90,6%.

Príklad 14

Tekutina získaná hydrolýzou, obsahujúca 34,23 % H₂SO₄a 16,5 % cukru bola podrobená separácii na sklenenej kolone (priemer 50 cm), ktorá má pracovný objem 1,2 1, ktorá bola naplnená katexovou živicou PCR-771 vyrábaná firmou Purolite, Inc., ktorá bola pripravená pôsobením silnej kyseliny. Kolona bola udržovaná pri teplote 60 °C a prietoková rýchlosť: bola 70 ml/min. Boli získané tri extrakty: kyslý extrakt, cukrový extrakt a zmiešaný extrakt, ktorý je recyklovaný s použitím ďalšej iontomeničovej kolony. Kyslý extrakt mal čistotu 96,47 % (suma kyseliny a vody). Cukrový extrakt mal čistotu 92,73 % (suma cukru a vody). Celkový výčažok kyseliny bol 97,9 % a celkový výčažok cukrov bol 95,0 %.

Príklad. 15

Tekutina získaná hydrolýzou novinového papieru obsahovala 31,56 % kyseliny a 22,97 % cukru. Tekutina bola podrobená separácii na sklenenej kolone (priemer 50 cm), ktorá má pracovný objem 1,2 1, ktorá bola naplnená katexovou živicou PCR-771 vyrábanou firmou Purolite, Inc., ktorá bola pripravená pôsobením silnej kyseliny. Kolona bola udržovaná pri teplote 40 °C a prietoková rýchlosč bola 70 ml/min. Získali sa tri extrakty: kyslý extrakt, cukrový extrakt a zmiešaný extrakt, ktorý je recyklovaný s použitím ďalšej iontomeničovej kolony. Kyslý extrakt mal čistotu 96,7 % (suma kyseliny a vody). Cukrový extrakt mal čistotu 90,9 % (suma cukru a vody). Celkový výčažok kyseliny bol 99,5 % a celkový výčažok cukrov bol 96,7 %.

Príklad 16

Tekutina získaná hydrolýzou novinového papieru obsahovala 31,56 % kyseliny a 22,97 % cukru. Čast tekutiny bola podrobená separácii na sklenenej kolone (priemer 50 cm), ktorá má pracovný objem 1,2 1, ktorá bola naplnená katexovou živicou Finex GS-16 vyrábanou firmou Finex (Fínsko), ktorá bola pripravená pôsobením silnej kyseliny·. Kolona bola udržovaná pri teplote 60 °C a prietoková rýchlosť bola 70 ml/min. Druhá časť tekutiny bola taktiež podrobená separácii na sklenenej kolone (priemer 50 cm), ktorá má pracovný objem 1,2 1, ktorá bola naplnená katexovou živicou Finex GS-16. Kolona bola udržovaná pri teplote 40°C a prietoková rýchlosť bola ml/min. V obidvoch prípadoch boli získané tri extrakty: kyslý extrakt, cukrový extrakt a zmiešaný extrakt, ktorý je \ recyklovaný s použitím ďalšej iontomeničovej kolony. Kyslé extrakty mali čistotu aspoň 90 % (suma kyseliny a vody). Cukrové extrakty mali čistotu aspoň 94 % (suma cukru a vody).

Príklad 17

Hydrolyzát obsahujúci 15 % cukru a 30 % kyseliny bol podrobený separácii na sklenenej kolone (priemer 50 cm), ktorá má pracovný objem 1,2 1, ktorá bola naplnená ionexovou živicou DOW XFS 43281.01, ktorá je vyrábaná firmou Dow Chemical. Kolona bola udržovaná pri 60 °C a prietoková rýchlosť bola 65 ml/min. Po pridaní hydrolyzátu bola kolona eluovaná prevarenou a vychladenou destilovanou vodou. Kyslý extrakt mal čistotu 97,0 % a cukrový extrakt mal čistotu 97,2 %. Mohutností napúčania medzi fázami kyseliny a vody na živici bola 2,48 %.

Druhé pridanie toho istého hydrolyzátu na kolonu pokračujúce elúciou umožnilo získať prakticky všetku kyselinu a cukry (viacej ako 99,1 %) . Čistota cukru a kyseliny bola

97,2 % a 92,3m%. Elučná rýchlostí v priebehu separácie bola 65 ml/min.

Príklad 18

Rotujúca iontomeničová kolona AST LC1000, ktorá je vyrábaná firmou Advanced Separation Technologies, Inc., bola použitá k separácii zmesí cukrov a kyseliny. Zariadenie sa skladalo z 20 kolón iontomeniča, z ktorých každá mala pracovný objem 2 1. Kolony boli naplnené katexom Finex GS-16, teplota bola udržovaná pri 60 °C. V jednom osmihodinovom pracovnom cykle obsahovala separovaná tekutina 14,89 % cukrov a 23,79 % kyseliny. Elučná rýchlosť bola 244 ml/min, čo odpovedá lineárnej elučnej rýchlosti 0,12 m/min inakšie 7,3 m/hod. Čistota cukrového produktu bola 94,6 % a čistota kyselinového produktu 92,4 %. Výťažok cukru bol 84 % (koncentrácia 13, 9 %) . Výťažok kyseliny bol 97,5 % (koncentrácia 7,5 %).

Príklad 19

Rotujúca iontomeničová kolona AST LC1000, ktorá je vyrábaná firmou Advanced Separation Technologies, Inc., a ktorá má celkový pracovný objem 15,2 1 bola použitá k separácii zmesi cukry-kyselina. Kolony boli plnené katexom Purolite PCR-771. Separovaná tekutina obsahovala 12,6 % cukrov a 18,9 % kyseliny. Elučná rýchlosť bola 117 ml/min. Čistota cukru v extrakte bola 92,4 % a čistota kyseliny 92,1 %, v prípade, že kolony boli udržované pri 60 °C.

Koncentrácia a recyklácia kyseliny

Roztok kyseliny 32, ktorý je získaný separáciou je koncentrovaný a recyklovaný pre časnejších štádiách spôsobu tohto

Koncentrovanie kyseliny až na hočlnotu 35 % sa dá použitím štandardnej jednostupňovej odparky 36. sa dá použiť odparka s trojitým účinkom vyrábaná Chemitrix (Toronto, Ontario, Kanada), výsledné v separačnej jednotke, opätovné využitie v vynálezu.

dosiahnutí Naj lepšie firmou koncentrácie kyseliny sú potom vyššie - 70 až 77 %. Vodu 35, ktorá sa zhromažďuje v koncentrátore, sa dá použiť pre elúciu v iontomeničovej separačnej jednotke.

Fermentácia

Ďalší aspekt tohto vynálezu predstavuje vylepšený spôsob fermentácie cukrového extraktu oddeleného po kyslej hydrolýze celulózových a hemicelulózových materiálov. Cukrový extrakt obsahuje ako hexózy tak aj pentózy. Tieto cukry môžu bytí s výhodou súčasne fermentované pomocou mikroorganizmov, ktoré sa vyskytujú v prírode. Táto výhoda odstraňuje potrebu tieto cukry akokoľvek delití alebo je skvasovač postupne.

Cukrový roztok 33 získaný zo separačnej jednotky po kyslej hydrolýze ešte v niektorých prípadoch obsahuje zvyškové množstvá kyseliny. Táto kyselina by najskôr mala byť zneutralizovaná 37, najlepšie pomocou hydroxidu vápenatého, a to na hodnotu pH 10 až 12. Toto vysoké pH výhodne odstráni všetky stopy kovových iónov, ktoré interferujú s následným spôsobom úpravy. Potom pridáme živiny 40, ako napríklad horčík, dusík, fosfát draselný a vitamíny, ktoré uľahčujú rast mikroorganizmov.

Jedným z dôležitých aspektov tohto vynálezu je schopnosť súčasnej fermentácie C₅ i C_s cukrov 39, ak je to potreba. Zistili sme, že určité kvasinky 43 kultivované určitým spôsobom účinne uskutočňujú túto dvojitú ferrnentáciu. Ukázali sme, že medzi inými, kvasinky Candida kefvr. Pichia stipitis \ a respiračné deficientné kmeny Saccharomyces cerevisiae fungujú dobre pri teplotách 25 až 32 °C, za predpokladu, že predtým ako boli použité pre kvasenie cukrovej zmesi, rástli 1 až 2 týždne na roztokoch pentóz.

V prípade, že je treba fermentovať hexózy oddelene a tak oddeliť pentózy pre iné účely,je možné použiť známe kvasinky zkvasujúce glukózu, ako napríklad Saccharomyces cerevisiae alebo Kluyveromyces shehatae (var. shehatae. lignosa a insectosa). Niektoré baktérie taktiež produkujú užitočné produkty kvasenia a dajú sa použiť v spojitosti so spôsobom tohto vynálezu. Tieto baktérie zahrňujú druhy Clostridium a Zvrnomonas mobilis.

V prípadoch, kedy fermentácia kvasinkami alebo baktériami sa spomalí vďaka represnému účinku etanolu alebo iných prchavých produktov, je možné tieto prchavé produkty fermentácie kontinuálne odstraňovať recirkuláciou kysličníka uhličitého vytváraného pri kvasení chladenou kondenzačnou kolonou a potom zavedením tohto CO₂ do fermentora. Prchavé komponenty, spolu s časťou vody, kondenzujú v kolone a dajú sa zbierať pre ďalšiu purifikáciu. Tento.spôsob má výhodný účinok v tom, že dochádza k ochladzovaniu fermentora, čo je treba pri veľmi účinných fermentáciach

Po ukončení fermentácie, ktorá trvá približne 3 až 5 dní, sú fermentačné produkty a mikroorganizmy oddelené, najlepšie pomocou centrifugácie 41. Mikroorganizmy 43 môžu byť použité na skvasenie dalšej šarže cukrov. Roztok alkoholu 44 je ďalej opracovávaný na destilačnej kolone 46.

Spôsob fermentácie, ktorému sa dáva prednosť je ďalej vysvetlený v Príkladoch 20 a 21.

Príklad 20

Cukrové roztoky získané z iontomeničových separačných kolón v niekoľkých cykloch boli spojené a neutrálizované pomocou Ca(0H)₂ na hodnotu pH 10 až 11. Roztok bol prefiltrovaný, aby bol oddelený CaSO₄ (sádrovec), a získala sa čirá žltavá tekutina obsahujúca cukry. pH cukrovej tekutiny bolo upravené na hodnotu 4,5 použitím kombinácie koncentrovanej kyseliny fosforečnej a kyseliny sírovej. Najskôr bola pridaná kyselina fosforečná v množstve 0,3 g H₃PO₄ na 1. Potom boli pred neutralizáciou, kedy je roztok stále ešte sterilný vzhľadom k jeho vysokej hodnote pH, pridané živiny. Boli použité tieto živiny: 0,07 g MgSO₄/l,

0,2 g KNO₃/1, 0,5 g močoviny/1, 1,0 g kvasničného autolyzátu/1, 0,1 mg FeNaEDTA/1, 0,01 mg H₃BO₃/1, 0,04 mg MnS0₄.H₂0/l, 0,02 mg ZnSO₄.7H₂0/l, 0,003 g KI/1, l /zg Na₂Mo0₄.2H₂0/l, 0,1 μ<3 CuSO₄.5H₂O/l a 0,1 μ<3 CoCl₂. 6H₂0/l.

Roztok bol následne dávkovaný do fermentora, ktorý obsahoval kultúru Candida kefyr (ATCC 8619), Pichia stipitis (NRRL Y-7124), Hansenula anomala (ATCC 42398), Hansenula anomala (ATCC 8168), Hansenula fabianii (ATCC 16755) , Hansenula jadinii (ATCC 18201) alebo respiračné deficientný kmeň Saccharomvces cerevisiae. ktoré boli predkultivované na médiu obsahujúcom 5 % xylózu. Kvasinkový inokulačný krém v fermentore obsahuje aspoň 20 g kvasiniek v 100 ml objeme inokula v dvojlitrovom fermentore. Pridáme približne 200 ml roztoku. Médium pridávame každý deň po tri dni za sebou. Kvasinkovitý mikroorganizmus skvasuje C_e i C_s cukry zastúpené v roztoku.

Príklad 21

Cukrové roztoky získané z iontomeničových kolón boli spojené a neutralizované pomocou Ca(OH)₂ na hodnotu pH 10 až

11. Roztok bol prefiltrovaný, aby bol oddelený CaSO₄(sádrovec) a získaná čirá žltavá tekutina obsahujúca cukry. pH cukrové tekutiny bolo upravené na hodnotu 4,5 použitím kombinácie koncentrovanej kyseliny fosforečnej a kyseliny sírovej. Kyselina fosforečná je pridávaná ako prvá a to v množstve 0,35 g H₃PO₃/1. Pred neutralizáciou, kedy je roztok stále sterilný vďaka jeho vysokej hodnote pH. Pridajú sa živiny. Použili sa tieto živiny: 0,07 g MgSO₄/l, 0,2 g KNO₃/1, 1,0 g (NH₄) ₂SO₄/1, 1,0 g kvasničného autolyzátu/1, 5,0 mg FeSO₄/l, 1,0 mg H₃BO₃/1, 5,0 mg MnSO₄.2H₂0/l, 10 gg CuSO₄.4H₂O/1, 20 μg CoCl₂. 6H₂0/l, 10 μg biotínu/1, 0,25 mg pyridoxínu HC1/1, 1,5 mg i-inozitolu/'l, 2,0 mg Ca pantotenátu/1, 5,0 mg tiamínu HC1/1 a 25 mg peptónu/1.

Roztok bol potom dávkovaný do fermentora, ktorý obsahoval kultúru Candida kefyr (ATCC 8619), Pichla stipitis (NRRL Y-7124), Hansenula anomala (ATCC 42398), Hansenula anomala (ATCC 8168), Hansenula fabianii (ATCC 16755), Hansenula jadinii (ATCC 18201) alebo respiračné deficientný kmeň Saccharomyces cerevisiae, ktoré boli predkultivované na médiu obsahujúcom 5 % xylózu. Kvasinkový inokulačný krém v fermentore obsahuje aspoň 20 g kvasiniek v 100 ml objeme inokula v dvojlitrovom fermentore. Pridáme približne 200 ml roztoku. Médium pridávame každý deň po tri dni za sebou. Kvasinkovitý mikroorganizmus skvasuje C₆ i C_s cukry zastúpené v roztoku.

Môžeme vynechať; prídavok H₃BO₃ do média, aj je to potreba. H₃B0₃ by nemala byť pridávaná, v prípade, že na fermentáciu použijeme baktérie, pretože bor je pre baktérie toxický.

I keď sme použili niektoré príklady pre ilustráciu a popis tohto vynálezu, vynález nie je nijako obmedzený konkrétnymi príkladami, ktoré sú tu uvedené. V tejto súvislosti je vynález definovaný iba nasledujúcimi patentovými nárokmi.

Priemyselná využiteľnosť

Vynález uvádza vylepšený spôsob produkcie cukrov z biomasy obsahujúcej celulózu a hemicelulózu s použitím koncentrovanej môžu byť využité ako potrava východiskové chemikálie pre sú estéry cukrov, aj ako fermentačnú výrobu butanol, propanol, kyseliny sírovej. Vyrobené cukry pre človeka aj zvieratá, ako prípravu derivátov cukrov ako východisková surovina pre a ostatných produktov ako sú etanolu acetón, etylacetát a mnoho ďalších chemických látok, pre výrobu ktorých sa dajú použiť špecifické mikroorganizmy, ktoré majú vhodnú metabolickú dráhu.

Claims

1. Spôsob produkcie cukrov z materiálov, ktoré obsahujú culózu a hemicelulózu, vyznačujúci sa tým, že sú zmiesené materiály s roztokom obsahujúcim 25 až 90 hmotnostných % kyseliny a tým dochádza aspoň čiastočne k narušeniu kryštalickej štruktúry materiálov a je vytváraný gél, ktorý obsahuje tuhé častice a kvapalný podiel, že je tento gél zriedený tak, že koncentrácia kyseliny je 20 až 30 hmotnostných % a gél je zahrievaný, čím dochádza k čiastočnej hydrolýze celulózy a hemicelulózy obsiahnutej v uvedených materiáloch, že je uvedený kvapalný podiel oddelený od tuhých častíc a tým získaná prvá tekutina obsahujúca cukry a kyselinu, že je oddelený tuhý materiál zmiesený s roztokom kyseliny s koncentráciou 25 až 90 hmotnostných % a tým dochádza k ďalšiemu narušeniu kryštalickej štruktúry tuhých materiálov a k vytváraniu druhého gélu, ktorý obsahuje druhý tuhý materiál a druhý kvapalný podiel, že je druhý gél zriedený tak, že koncentrácia kyseliny je 20 až 30 hmotnostných % a je následne zahrievaný, čím dochádza k ďalšej hydrolýze celulózy a hemicelulózy, ktoré zostávajú v druhom géle, že je druhý kvapalný podiel oddelený od druhého tuhého materiálu a tým je získaná druhá tekutina, ktorá obsahuje cukry a kyselinu a že sú oddelené cukry od kyseliny v prvej a druhej tekutine za vzniku tretej tekutiny, ktorá obsahuje celkové množstvo aspoň 15 hmotnostných % cukru a nie viacej ako 3 hmotnostné % kyseliny.

2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že ďalej zahrňuje premývanie surovín.

3. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa tým, že ďalej zahrňuje sušenie surovín.

4. Spôsob podľa nároku 3, vyznačujúci sa tým, že ďalej zahrňuje sušenie surovín na konečnú hodnotu vlhkosti 10 %.

5. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa tým, že materiály obsahujúce celulózu a hemicelulózu sú rozdrtené na častice.

6. Spôsob podľa nároku 5, v y z n a č u j ú c i s a t ý m, že častice majú veľkosť 0, .075 až Ί ’ mm. 7 . Spôsob podľa nároku 6, v y z n a č u j ú c i s a t ý m, že častice majú priemernú veľkosť približne 5 mm. 8. Spôsob podľa nároku 5, v y z n a č u j ú c i s a t ý m,

že drtenie materiálu je zabezpečené mletím, nasekaním na kúsky alebo drtením v kladivovom mlyne.

9. Spôsob podľa nároku l,vyznačujúci sa tým, že použitá kyselina je kyselina sírová.

10. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že zahrievanie sa robí na teplotu 80 až 100 °C.

11. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že zahrievanie sa uskutočňuje počas 40 až 480 minút.

12. Spôsob podľa nároku 11, vyznačujúci sa tým, že zahrievanie sa uskutočňuje pri teplote 100 °C počas 40-110 minút.

13. Spôsob podľa nároku 11, vyznačujúci sa tým, že zahrievanie sa uskutočňuje pri teplote 90 °C počas 80-220 minút.

14. Spôsob podľa nároku 11, vyznačujúci sa tým, že zahrievanie sa uskutočňuje pri teplote 80 °C počas 160-480 minút.

15. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že hydrolýza sa realizuje pri atmosférickom tlaku.

16. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že kyselina použitá pre narušenie kryštalickej štruktúry je v koncentrácii 70 až 77 hmotnostných %.

17. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa tým, že roztok kyseliny sa pridáva tak, aby pomer čistej kyseliny k celulózovému a hemicelulózovému materiálu bol aspoň 1:1.

18. Spôsob podľa nároku 17, vyznačujúci sa tým, že roztok kyseliny sa pridáva tak, aby pomer čistej kyseliny \ k celulózovému a hemicelulózovému materiálu bol 1,25:1.

19. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že suroviny obsahujú 50 až 85 % celulózy a hemicelulózy.

20. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že oddelenie tekutého podielu od tuhého podielu sa docieľuje vylisovaním gélu.

21. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že ďalej zahrňuje peletizáciu druhého tuhého podielu.

22. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že ďalej zahrňuje spojenie prvého a druhého tekutého podielu pred separáciou cukrov od kyseliny.

23. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že separácia sa uskutočňuje v iontomeničovej separačnej jednotke, kde cukry sú adsorbované na iontomeničovú živicu pripravenú pôsobením silnej kyseliny.

24. Spôsob podľa nároku 23, vyznačujúci sa tým, že iontomeničová separačná jednotka je tvorená vrstvou zosieťovanej polystyrénovej katexovej živice.

25. Spôsob podľa nároku 23, vyznačujúci sa tým, že živica je zosieťovaná pomocou divinylbenzénu a opracovaná kyselinou sírovou, za vzniku živice silnej kyseliny.

26. Spôsob podľa nároku 25, vyznačujúci sa tým, že divinylbenzén je použitý v koncentrácii 6 až 8 %.

27. Spôsob podľa nároku 23, vyznačujúci sa tým, že živica sa tvorí polymerizáciou vinylbenzylchloridu s divinylbenzénom a je opracovaná síričitanom sodným, za vzniku živice silnej kyseliny.

28. Spôsob podľa nároku 27, vyznačujúci sa tým, že divinylbenzén je použitý v koncentrácii 6 až 8 %. \

29. Spôsob podľa nároku 23, vyznačujúci sa tým, že živica je vo forme guličiek s priemerom 200 až 500 μνη.

30. Spôsob podľa nároku 24, vyznačujúci sa tým, že kvapalina pretieka vrstvou iontomeničovej živice priemernou lineárnou rýchlosťou približne 2 až 5 m za hodinu.

31. Spôsob podľa nároku 24, vyznačujúci sa tým, že ďalej zahrňuje zahrievanie vrstvy živice na teplotu približne 40 až 60 °C.

32. Spôsob podľa nároku 24, vyznačujúci sa tým, že vrstva živice má hmotnosť po strepaní približne 0,6 až

0,9 g/ml.

33. Spôsob podľa nároku 23, vyznačujúci sa tým, že živica má silnú kyslú kapacitu, aspoň 2 miliekvivalenty na gram.

34. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že ďalej zahrňuje krok koncentrácie kyseliny po separácii, za účelom jej opätovného použitia.

35. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že ďalej zahrňuje prípravu cukrov pre fermentáciu a skvasovanie cukrov na alkohol.

36. Spôsob podľa nároku 35, vyznačujúci sa tým, še fermentačný krok zahrňuje:

úpravu pH cukrov s cieľom neutralizovať akúkolvék zbývajúcu kyselinu a odstrániť, ióny kovov, pridanie živín s cieľom umožniť rast mikroorganizmov, zmiešanie cukrov s kvasinkou vybranou zo skupiny, ktorá zahrňuje Candida kefyr. Pichia stipitis. respiračné deficientné kmene Saccharomyces cerevisiae. Hansenula anomala.

Hansenula_jadinii, Hansenula_fabianii a Pachysolen tannophilus. pričom uvedené kvasinky boli kultivované na roztokoch pentóz pošas približne 1 až 2 týždňov, možnosť, aby fermentácia prebiehale 3 až 5 dní, kontinuálne odstraňované prchavých produktov fermentácie pomocou recirkulácie kysličníka uhličitého chladenou kondenzačnou kolonou, odber produktov fermentácie na kondenzačnej kolone, separáciu kvasinkových buniek od zbývajúcich fermentačných produktov, a destiláciu zbývajúcich produktov fermentácie.

37. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci satým, še ďalej zahrňuje:

opracovanie tuhého podielu pomocou NaOH, ktorého cieľom je príprava extraktu, zníženie hodnoty pH extraktu na 10, ktorého cieľom je príprava kyseliny kremičitej, a filtráciu extraktu, ktorej cieľom je odstránenie kyseliny kremičitej.

38. Spôsob podľa nároku 37, vyznačujúci sa tým, že zníženie pH je urobené pomocou HC1.

39. Spôsob podľa nároku 37, vyznačujúci sa tým, že ďalej zahrňuje opracovanie kyseliny kremičitej oxidačným agens, ktorého cieľom je odfarbiť kyselinu kremičitú.

40. Spôsob podľa nároku 39, vyznačujúci sa tým, že použité oxidačné agens je NaOCl.

41. Spôsob podľa nároku 37, vyznačujúci sa tým, že ďalej zahrňuje pridanie NaOH k extraktu, ktorý zbýva po filtrácii, ktorá odstraňuje kyselinu kremičitú, ktorého cieľom je dosiahnuť konečnú koncentráciu 5 až 10 % a znovu použiť výsledný roztok pre extrakciu podľa nároku 37.

42. Spôsob podľa nároku 37, vyznačujúci sa tým, že ďalej zahrňuje neutralizáciu extraktu, ktorý zbýva po filtrácii pred likvidáciou.

43. Spôsob podľa nároku 37, vyznačujúci sa tým, že ďalej zahrňuje prípravu silikagélu, kyseliny kremičitej a kremičitanu sodného z kyseliny kremičitej.

44. Spôsob fermentácie zmesi hexózových a pentózových cukrov pripravených kyslou hydrolýzou materiálu obsahujúceho celulózu a hemicelulózu, vyznačujúci sa tým, že:

je urobená úprava pH cukrov, ktorej cieľom je neutralizácia akejkoľvek zbývajúcej kyseliny a odstránenie iónov kovov, sú pridané živiny, aby bol umožnený rast mikroorganizmov, cukry sú zmiešané s mikroorganizmom, o ktorom je známe, že produkuje vhodné fermentačné produkty z hexózy, pričom mikroorganizmus bol vopred kultivovaný na roztokoch obsahujúcich pentózy počas približne 1 až 2 týždňov, fermentačný proces prebieha 3 až 5 dní, sú kontinuálne odstraňované prchavé produkty fermentácie pomocou recirkulácie CO₂ chladenou kondenzačnou kolonou, sú odoberané produkty fermentácie na kondenzačnej kolone, kvasinkové bunky sú oddelené od fermentačných produktov, a produkty fermentácie sú destilované.

45. Spôsob podľa nároku 44, vyznačujúci sa tým, že uvedený mikroorganizmus je kvasinka vybraná zo skupiny, ktorá sa skladá z Candida kefvr. Pichia stipitis. respiračné deficientných kmeňov Saccharomyces cerevisiae. Hansenula anomala. Hansenula jadinii, Hansenula fabianii a Pachvsolen tannophilus.

46. Spôsob podľa nároku 44, vyznačujúci sa tým, že uvedeným mikroorganizmom je baktéria alebo huba vybraná zo skupiny, ktorá sa skladá z Clostridium spp.. Acetobacter spp.. Lactobacillus spp., Aspergillus spp., Propionibacter spp. a Zvrnomonas mobilis.

47. Spôsob podľa nároku 44, vyznačujúci sa tým, že úprava pH zahrňnuje pridanie zásady tak, aby hodnota pH \ bola 11, a potom spätnou titráciou kyselinou na hodnotu pH 4,5.

48. Spôsob podľa nároku 47, vyznačujúci sa tým, že použitá zásada je alebo Ca(OH)₂ alebo oxid vápenatý.

49. Spôsob podľa nároku 44, vyznačujúci sa tým, že použité živiny sú vybrané zo skupiny, ktorá zahrňuje horčík, dusík, fosfát draselný, stopové kovy a vitamíny.

50. Spôsob podľa nároku 44, vyznačujúci sa tým, že vhodné fermentačné produkty sú vybrané zo skupiny, ktorá zahrňuje etanol, n-butanol, izopropylalkohol, kyselinu octovú, glycerol, kyselinu máslovú, kyselinu mliečnu, 2,3-butándiol, kyselinu propiónovú, kyselinu itakónovú, kyselinu citrónovú, kyselinu fumarovú a acetón.

51. Spôsob separace kyseliny a cukrov z tekutín, ktoré sú pripravené kyslou hydrolýzou materiálov obsahujúcich celulózu a hemicelulózu, vyznačujúci sa t ý m, že zahrňuj e:

vnesenie tekutín na iontomeničovú separačnú jednotku, ktorá obsahuje vrstvu zosieťovanej polystyrénovej katexovej živice adsorbujúcej cukor, pričom 'výsledkom je eluát kyseliny obsahujúci menej ako 2 % cukru.

52. Spôsob podľa nároku 51, vyznačujúci sa tým, že použitá živica je zosieťovaná pomocou divinylbenzénu a opracovaná kyselinou sírovou, s cieľom pripraviť živicu silnej kyseliny.

53. Spôsob podľa nároku 52, vyznačujúci sa tým, že divinylbenzén je používaný v koncentrácii 6 až 8 %.

54. Spôsob podľa nároku 51, vyznačujúci sa tým, že použitá živica je pripravená polymerizáciou vinylbenzylchloridu s divinylbenzénom a opracovaním síričitanom sodným.

55. Spôsob podľa nároku 54, vyznačujúci sa tým, že divinylbenzén je používaný v koncentrácii 6 až 8 %.

56. Spôsob podľa nároku 51, vyznačujúci sa tým, že použitá živica je vo forme guličiek s priemerom 200 až 500 μπι.

57. Spôsob podľa nároku 51, vyznačujúci sa tým, že tekutina pretieka vrstvou iontomeničovej živice priemernou lineárnou rýchlosťou 2 až 5 m za hodinu.

58. Spôsob podľa nároku 51, vyznačujúci sa tým, že ďalej zahrňuje zahrievanie vrstvy živice na teplotu 40 až 60 °C.

59. Spôsob podľa nároku 51, vyznačujúci sa tým, že iontomeničová živica má silnú kyslú kapacitu, aspoň 2 miliekvivalenty na gram.

60. Spôsob podľa nároku 51, vyznačujúci sa tým, že vrstva živice má hmotnosť po strepaní približne 0,6 až

0,9 g/ml.

61. Spôsob podľa nároku 51, vyznačujúci sa tým, že ďalej zahrňuje premývanie použitej iontomeničovej živice vodou zbavenou kyslíka a tým je pripravený cukrový extrakt obsahujúci aspoň 98 % cukrov zastúpených v tekutine vnášanej na separačnú j ednotku.

62. Spôsob podľa nároku 51, vyzná čuj úci,sa tým, že ďalej zahrňuje premývanie živice plynom zbaveným kyslíka, čím je vytesnená kyselina z iontomeničovej živice pred premývaním.

r

63. Spôsob odstraňovania kremičitanov z tuhých podielov » pripravených kyslou hydrolýzou materiálov obsahujúcich celulózu a hemicelulózu, vyznačujúci sa tým, že zahrňuje:

pôsobenie NaOH na tuhé podiely, ktorého výsledkom je príprava extraktu, zníženie hodnoty pH extraktu, ktorého výsledkom je príprava kyseliny kremičitej , odstránenie vytvorenej kyseliny kremičitej z uvedeného extraktu.

64. Spôsob podľa nároku 63, vyznačujúci sa tým, < že kyselina kremičitá je odstraňovaná filtráciou extraktu.

65. Spôsob podľa nároku 63, vyznačujúci sa tým, že zníženie hodnoty pH je uskutočnené pomocou HC1 alebo H₂SO₄.

66. Spôsob podľa nároku 63, vyznačujúci sa tým, že ďalej zahrňuje opracovanie vytvorenej kyseliny kremičitej oxidačným agens, ktorého cieľom je odfarbenie kyseliny kremičitej.

67. Spôsob podľa nároku 66, vyznačujúci sa tým, že používané oxidačné agens je NaOCl.

68. Spôsob podľa nároku 63, vyznačujúci sa tým, že ďalej zahrňuje neutralizáciu pripraveného extraktu.

69. Spôsob podľa nároku 63, vyznačujúci sa tým, že d'alej zahrňuje prípravu silikagélu, kyseliny kremičitej a kremičitanu sodného z pripravenej kyseliny kremičitej.

70. Spôsob podľa nároku 63, vyznačujúci sa tým, že pripravený extrakt je recyklovaný pridaním extraktu k tuhému podielu pred opracovaním tuhého podielu pomocou NaOH.

71. Spôsob podľa nároku 63, vyznačujúci sa tým, že NaOH je používaný v koncentrácii 5 až 10 %.