SU651652A3 - Способ обработки грубых растительных кормов - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к производству кормов. Известен способ обработки грубых растительных KopiMOB, таких как древесное сырье и отходы древесины, включающий обработку их 0,5-5,0°/о-ной серной кислотой при температуре ПО-135° под давлением 3- 7 атм до осахаривани  целлюлозы 1. Однакокормова  ценность получаемого корма невелика. Известен также способ обработки грубых растительных кормов, предпочтительно древесных , включающий смещивание их с раствором серной кислоты и последующее тепловое воздействие на смесь температурой 110 135°С при избыточном давлении в присутствии металлического катализатора (платины или окиси железа) дл  интенсификации процесса кислотного гидролиза древесины при разрушении лигнин-целлюлозных св зей в корме 2. Однако проведение кислотного гидролиза древесного сырь  в присутствии металлического катализатора не обеспечивает получени  высокопитательного корма. Целью изобретени   вл етс  повыщение питательности грубого корма. Поставленна  цель достигаетс  тем, что при реализации способа, включающего кислотный гидролиз исходного сырь  при избыточном давлении и повыщенной температуре в присутствии металлического катализатора дл  разрущени  лигнин-целлюлозных св зей в сырье, кислотный гидролиз провод т вначале при температуре 105-110°С и избыточном давлении 1,4-2,1 кг/см в течение 12-20 мин, а затем при температуре 135-150°С и давлении 9-10,5 кг/см при одновременной обработке гидролизуемой массы насыщенным паром до осахаривани  целлюлозы, после чего конечный продукт нейтрализуют до рН 5,5. В качестве металлического катализатора используют железо или марганец, или их соли в количестве 0,4% от веса сухого корма. Смешивание растительного корма с кислотой провод т в соотношении 40:60 (вес.°/о). Конечный продукт после нейтрализации высущивают . В качестве исходного растительного сырь  используют кочерыжки кукурузных початков , стебель кукурузы, солому злаковых культур (пшеницы, овса, риса), древесину и древесные отходы и т. п.

Если растительный сырьевой материал  вл етс  грубым, что, видимо, относитс  к большей части растительных материалов, необходимо уменьшить размеры частиц сырьевого материала до максимум 0,6 см; Дл  этого материал сначала направл ют в древорубку, корморезку или дробилку (тип дробилки зависит от вида органического материала ). Затем в смесителе частицы органического материала перемешиваютс  с жидкой основой, состо щей из воды, металлического и кислотного катализаторов: В качестве металлических катализаторов используют железо или марганец или производные этих металлов. Оба катализатора вполне удовлетворительны с функциональной точки зрени , но железный катализатор предпочтителен вследствие своей экономичности. Кроме того, железо имеет питательную ценность и больша  часть его соединений нетоксична.

Металлически.ми катализаторами могут служить железные или марганцевые опилки, или смесь металлов в виде частиц, но металлический катализатор более предпочтителен по сравнению с другими соединени ми, такими как, например, хлорид железа, сульфат железа, нитрат железа или люба  нетоксическа  соль железа или марганца: Количество металлического катализатора, которое при этом используетс , зависит от типа выбранного катализатора, но содержание его В количестве 0, от сухого веса растительных органических частиц вполне достаточно .

Кислотным катализатором может служить люба  нетоксическа  кислота (фосфорна , уксусна , угольна , сол на , серна , серниста ). Она должна находитьс  2-3 ч при нормальном давлении и окружающей температуре в контакте с кормом, чтобы осуществить полное насыщение органических частиц.

Затем смесь поступает в окислительный аппарат, где подвергаетс  окислению при повышенном давлении и температуре в присутствии кислорода в течение 12-20 мин. Температура поддерживаетс  в пределах от 105 до 1.10°С, давление составл ет 10,5 кг/см , чтобы обеспечить приблизительно 1,4-2,1 кг/см избыточного парциального давлени  кислорода.

Необходима  температура органическогоматериала на стадии окислени  может быть достигнута различными способами. Можно, например, использовать пар, электронагреватели и теплооб ленники, расположенные внутри окислительного аппарата; можно окислительный аппарат подогревать внешними устройствами.

Окисление смеси достигаетс  при поступлении в окислительный аппарат кислорода воздуха, газообразного кислорода или перекиси водорода HjiOj.. Количество к слорода,

которое необходимо дл  реакции со смесью на стадии окислени , составл ет приблизительно 3,75-5 вес.°/о от веса сухого растительного органического материала.

На стадии окислени  разрушаетс , по крайней мере, часть лигнин-целлюлозных св зей растительного органического материала , а также отдел етс  по крайней мере часть молекул целлюлозы. Разрушив лигнинцеллюлозные св зи, можно подвергнуть молекулы целлюлозы последующей обработке. Металлический катализатор способствует разрушению «бета-химических св зей и глюкозных колец в цепи целлюлозы. Физический распад наблюдаетс  визуально в смесителе . Раствор ослабл ет химические св зи между глюкозными группами целлюлозы. Предполагают, что катализатор воздействует в первую очередь на места соединени  групп. Добавл   кислород и металлический катализатор, например FeCij, с тем чтобы

получить , предполагают, что ион Fe обрывает лигнин-целлюлозную св зь. Реакци  кислорода с целлюлозой в присутствии кислотного и .металлического катализаторов  вл етс  экзотермической. Кислород, поступающий в окислительный аппарат, заверщает окисление.

Окисленна  смесь подаетс  из окислительного аппарата в гидролизный аппарат. Гидролиз может быть осуществлен как периодический или непрерывный процесс в одном

или нескольких аппаратах. Гидролиз проводитс  при повыщенных давлении и температуре , при этом смесь насыщаетс  паром . Предпочтительны давление 10,5 кг/см2 и температура реакции 135-150°С, продолжительность реакции 3-7 мин. Очевидно, при более низких температуре и давлении врем  реакции пропорционально увеличиваетс ; оно будет также измен тьс  в зависимости от размеров и свойств органических частиц и концентрации катализатора

и т. д. На ствлаии гидролиза, па крайней мере, часть молекул целлюлозы превращаетс  в сахариды и сахарные кислоты. Процесс превращени  целлюлозных молекул на стадии гидролиза охватывает как молекулы целлюлозы, которые имелись в органическом

веществе, предназначенном дл  обработки, так и дополнительные, которые высвободились при разрушении лигнин-целлюлозной св зи на стадии окислени . Таким образом, гидролиз в совокупности с предварительной стадией окислени  существенно увеличивает осахаривание, которое достигаетс  на стадии гидролиза.

Далее смесь из гидролизного аппарата поступает на нейтрализацию кислотных катализаторов , котора  осуществл етс  различными веществами, однако предпочтительно испол.ьзуетс  аммиак. С некоторыми видами органического , которые в естесгзенном состо нии имеют высокое содеожаниё органических, кислот, может понадобитьс  дополнительна  нейтрализаци , при которой используетс  известь, кальцинированна  сода или каустическа  сода вместо аммиака или в сочетании с ним.

В результате получают раствор с высоким содержанием жидкости, который может использоватьс  дл  кормлени  без дополнительной обработки. Однако из-за высокого содержани  воды перевозка таких продуктов была бы дорогосто щей, а хранение с высоким содержанием воды привело бы к порче продукта. Если продукт предназначен дл  перевозки или хранени , необходимо его высушивание. Высушенный продукт упаковываетс , например, в мешки или собираетс  в большие емкости, удобные дл  перевозки.

Claims (4)

1. Способ обработки грубых растительных кормов, включающий кислотный гидролиз исходного сырь  под избыточным давлением и повышенной температуре в присутствии металлического катализатора дл  разрушени  лигнин-целлюлозных св зей в сырье, отличающийс  тем, что, с целью повышени  питательности кор.мов, кислотный гидролиз сырь  провод т вначале при температуре 105-110°С и избыточном давлении 1,4-2,1 кг/см в течение 12-20 мин, а затем при температуре 135-150°С и давлении 9-10,5 кг/cм при одновременной обработкегидролизуемой массы насыщенным паром до осахаривани  целлюлозы, после чего конечный продукт нейтрализуют до рН 5,5.

2. Способ по п. 1, отличающийс  тем, что в качестве металлического катализатора используют железо или марганец, или их соли в количестве 0,4% от веса сухого корма.

3.Способ по п. 2, отличающийс  тем, что кислотный гидролиз исходного сырь  провод т при соотношении сырь  и кислоты, равном 40:60 (вес. %).

4.Способ по п. 1, отличающийс  тем, что конечный продукт после нейтрализации высушивают.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Котовский Л. В. Древесина, как кормовой продукт. Л., 1934, с. 34-40.

2.Патент США № 1101061, кл. 127-37, 1914.