SU962310A1

SU962310A1 - Apparatus for hydrolysis of polysaccharide feedstock

Info

Publication number: SU962310A1
Application number: SU803229024A
Authority: SU
Inventors: Илья Васильевич Березин; Калуст Акопович Калунянц; Михаил Лейбович Рабинович; Анатолий Алексеевич Клесов; Леонид Исаевич Голгер; Лидия Сергеевна Лосякова; Борис Николаевич Федоренко; Эрлен Михайлович Трефилов; Владимир Михайлович Серебренников; Тамара Васильевна Полянская
Original assignee: Московский государственный университет им.М.В.Ломоносова; Всесоюзный Научно-Исследовательский Биотехнический Институт
Priority date: 1980-11-27
Filing date: 1980-11-27
Publication date: 1982-09-30

Description

(54) АППАРАТ ДНЯ ГИДРОЛИЗА ПОЛИСАХАРИДНОГО СЫРЬЯ (54) DEVICE OF THE DAY OF HYDROLYSIS OF POLISACCHARIDE RAW

1212

Изобретение относитс к гидролизной промышленности, в частности к ап паратам дл гидролиза полисахаридного сырь , и может быть использовано в целлюлозно-бумажной, микробиологической , пищевой, крахмало-паточной промьтшенност х и в сельском хоз йстве дл гидролиза различных видов сырь The invention relates to the hydrolysis industry, in particular to the apparatus for the hydrolysis of polysaccharide raw materials, and can be used in the pulp and paper, microbiological, food, starch and pathogenic industries and in the hydrolysis of various types of raw materials

Известен аппарат дл гидролиза полисахаридного сырь , содержащий корпус с камерой дл гидролиза, бункер .дл подачи сырь и патрубками ввода гидролизующего агента, вывода гидролизата и непрогидролизованного сырь , и расположенные в корпусе, соответственно , в зонах загрузки сырь и выгрузки непрогидролизованного сырь полое и имеющее перфорацию прессующее устройство и выполненное в виде поршн подпрессовывающее устройство 1.A device for hydrolysis of polysaccharide raw materials is known, comprising a housing with a chamber for hydrolysis, a feed hopper and feed inlets of a hydrolyzing agent, a withdrawal of hydrolyzate and non-hydrolyzed raw materials, and located in the housing, respectively, in the zones of raw material loading and unloading of unhydrolyzed raw material and having perforations pressing device and piston pressing unit 1.

Недостатками известного аппарата вл етс большой расход гидролизующего агента на единицу сырь , а также попадание гидролизующего агента в тидролизат, содержащий продукты реакции , что при использовании в качестве гидролизующего агента дл полисахаридного сырь растворов ферментов, значительно удорожает процесс гидролиза .The disadvantages of the known apparatus are the high consumption of the hydrolyzing agent per unit of raw material, as well as the penetration of the hydrolyzing agent into the tidrolizat containing the reaction products, which, when used as a hydrolyzing agent for the polysaccharide raw material, enzyme solutions, significantly increases the hydrolysis process.

Цель изобретени - сокращение расхода гидролизующего агента путем его . регенерации в процессе гидролиза.The purpose of the invention is to reduce the consumption of hydrolyzing agent by him. regeneration in the process of hydrolysis.

Дл достижени указанной цели аппарат дл гидролиза полисахаридного сырь , содержащий корпус с камерой дл гидролиза, бункер дл подачи сырь и патрубками ввода гидролизующего агента, вывода гидролизата и To achieve this goal, an apparatus for hydrolysis of polysaccharide raw materials, comprising a housing with a chamber for hydrolysis, a hopper for feeding raw materials and nozzles for introducing a hydrolyzing agent, withdrawing a hydrolyzate

10 непрогидролизованного сырь , и расположенные в Koptiyce, соответственно, в зонах загрузки сырь и выгрузки непрогидролизованного сырь полое и имеющее перфорацию прессующее уст15 ройство и выполненное в виде поршн подпрессовывающее устройство,снабжен теплообменниками,расположенными на внешней стороне камеры гидролиза с образованием зоны адсорбции, разме20 щенной перед зоной гидролиза по холу движени сырь , при этом патрубок вывода гидролизата подсоединен к полости прессующего устройства, а перфораци последнего выполнена на 10 non-hydrolyzed raw materials, and located in Koptiyce, respectively, in the areas of raw material loading and unloading of non-hydrolyzed raw materials, a hollow pressing device with perforation and a subpressing device made in the form of a piston, equipped with heat exchangers located on the outer side of the hydrolysis chamber with the formation of an adsorption zone, 20 before the zone of hydrolysis along the chole of movement of the raw material, while the outlet pipe of the hydrolyzate is connected to the cavity of the pressing device, and the last is perforated on

25 его рабочей поверхности контактирующей с зоной адсорбции.25 of its working surface in contact with the adsorption zone.

Кроме того, поршень подпрессовывгиоздего устройства выполнен полым, In addition, the piston podpressovigosti device is made hollow,

30 его рабоча поверхность перфорирована , а полость сообщаетс с патруб-. ком ввода гидролиэующего агента.30, its working surface is perforated, and the cavity communicates with the nozzle. com input gidrolieuschego agent.

При этом аппарат снабжен усеченным перфорированным конусом, расположенным мезвду зоной гидролиза и эонбй выгрузки непрогидролизованного сырь , обращенным большим основанием к зоне гидролиза и образующим зону десорбции и полость между наружной поверхностью конуса и стенкой корпуса с подключенным к ней патрубком ввоДа гидролизующего агента.At the same time, the apparatus is equipped with a truncated perforated cone, located between the zone of hydrolysis and unloading of non-hydrolyzed raw material, facing a large base to the hydrolysis zone and forming a desorption zone and a cavity between the outer surface of the cone and the wall of the housing with a connection of a hydrolyzing agent connected to it.

Прессующее устройство выполнено в виде шнека или поршн , причем вал шне ка снабжен теплообменником.The pressing device is made in the form of a screw or piston, and the shaft of the screw is equipped with a heat exchanger.

Соотношение длин зон адсорбции, гидролиза, и десорбции составл ет 1:3:0,5.The ratio of the lengths of the adsorption, hydrolysis, and desorption zones is 1: 3: 0.5.

На фиг. 1 изображен аппарат дл гидролиза полисахаридного сырь ; на фиг. 2 - прессующее устройство в виде поршн , вариант.FIG. 1 shows an apparatus for the hydrolysis of polysaccharide raw materials; in fig. 2 - a pressing device in the form of a piston, option.

Аппарат дл гидролиза полисахаридного сырь имеет корпус 1, бункер 2 дл .подачи сырь , прессующее устройст во 3 с теплообменником 4, зону 5 ад-, сорбции с теплообменником б, зону7 гидролиза с теплообменником 8, зону 9 десорбции фермента и непрсгидролизованного сырь , полый подпрессовываюпщй поршень Ю дл выгрузки непрогидролизованного сырь , патрубок 11 дл отвода гидролизата, подключенный к полости прессующего устройства 3, патрубок 12 дл ввода в аппарат гидролизующего агента или буферного раствора , патрубок 13 дл ввода- в аппарат десорбирующего или буферного раствора, или гидролизующего агента и патрубок 14 дл отвода непрогидролизованного сырь .The apparatus for the hydrolysis of the polysaccharide raw material has a housing 1, a hopper 2 for feeding the raw material, a pressing device 3 with a heat exchanger 4, a zone 5 ad-, sorption with a heat exchanger b, a zone 7 hydrolysis with a heat exchanger 8, a zone 9 desorption of the enzyme and non-hydrolyzed raw material, hollow pre-compression piston Yu for unloading unhydrolyzed raw material, pipe 11 for draining hydrolyzate connected to the cavity of the pressing device 3, pipe 12 for introducing a hydrolyzing agent or buffer solution into the device, pipe 13 for entering a device desorbing or a buffer solution, or a hydrolyzing agent, and a nozzle 14 for draining non-hydrolyzed raw materials.

Прессующее устройство 3 может быть выполнено в виде шнека или поршн . Рабоча поверхность 15 прессующего устройства 3, контактирующа с зоной 5 адсорбции, выполнена перфорированной, а вал 16 прессующего устройства выполнен полым в виде теплообменника труба в трубе, причем внутренн труба вала теплоизолирована. Конец полого вала 16 соединен с патрубком 11 дл отвода гидролизата. Зона 9 десорбции образована усеченным перфО рированным конусом 17, установленным большим основанием в сторону зоны 7 гидролиза,причем между стенкой I корпуса 1 и наружной поверхностью усеченного конуса 17 образована полость 18, к которой подключен патрубок 12. Полый псдпрессовывающий поршень 10 имеет перфорированную рабочую поверхность 19, при этом шток 20 поршн 10 выполнен полым, а патрубок 13 ввода гидролизующего агента или десорбирующего раствора подключен к штоку 20.The pressing device 3 can be made in the form of a screw or piston. The working surface 15 of the pressing device 3, which is in contact with the adsorption zone 5, is perforated, and the shaft 16 of the pressing device is hollow in the form of a heat exchanger tube in a tube, the inner tube of the shaft being thermally insulated. The end of the hollow shaft 16 is connected to the pipe 11 for removal of the hydrolyzate. The desorption zone 9 is formed by a truncated perforated cone 17, installed with a large base towards the hydrolysis zone 7, with a cavity 18 between the wall I of the housing 1 and the outer surface of the truncated cone 17, to which the nozzle 12 is connected. The hollow locking piston 10 has a perforated working surface 19 , while the piston rod 20 of the piston 10 is made hollow, and the nozzle 13 of the input of the hydrolyzing agent or desorbing solution is connected to the rod 20.

Предлагаемый аппарат работает следующим образом.The proposed apparatus works as follows.

В бункер 2 загружают измельченное полисахаридное сырье. Далее с помощью прессующего устройства 3 оно прессуетс , йагреваетс паром, подаваемым в теплообменники 4, расположенные на jKopnyce 1 аппарата или на прессующем устройстве 3, и при этом стерилизуетс . Стерилизованное сырье передвигаетс в зоны 5 и 7 до их заполнени , В начальный период поступившее сырье охлаждают до помощью; теплообменников б и 8, что соответству-, . ет оптимальнсрму режиму адсорбхщи гидролизующего агента (фермента) на сырье. Затем через патрубки 12 и 13 подают раствор фермента. Последний при зтом температурном режиме практически полностью адсорбируетс сырьем, не вызыва его заметного гидролиза. Лишенный гидролизующего агента . раствор вывод т через перфорацию 15, полость 16 и патрубок 11, После насыщени сырь адсорбированным ферментом через патрубки 12 и 13 начинают подавать буферный раствор, соответствующий оптимуму гидролитического действи фермента, и с помощью теплообменника 8 устанавливают в зоне 7 оптимальную температуру действи фермента (30-50 0 , При зтом в зоне 7 происходит гидролиз сырь до растворимых Сахаров с освобождением адсорбированного на сырье фермента, который с гидролизатом попадает в зону 5 еплообменника б, где сохран етс оптимальна температура адсорбции (на 1Я-50 С ниже, чем в зоне 7). Противотоком хидролизату в зону 5 подают свежее СЕлрье с помощью прессующего устройства 3 со скоростью, равной суммарной скорости, удалени из аппарата растворимых сахаров и непрогидролизованного сырь , В зоне 5 происходит фильтраци гидролизата , содержащего сахара и освобожденный фермент, через свежее сырье и выделение фермента из гидролизата . При этом фермент вновь адсорбируетс на сырье (поскольку в услови х зоны 5 гидролиз не-идет, но происходит полна , адсорбци фермента) и в адсорбированной форме снова поступает в зону 7, где снова осуществл етс гидролиз сырь , а профильтрованный гидролизат с сахарами, не содержащими фермента, удал етс из процесса через перфорацию 15, полость 16 и патрубок 11.In the hopper 2 load crushed polysaccharide raw materials. Then, with the help of the pressing device 3, it is pressed, boiled with steam supplied to the heat exchangers 4 located on the jKopnyce 1 of the apparatus or on the pressing device 3, and at the same time it is sterilized. Sterilized raw materials are moved to zones 5 and 7 until they are filled. In the initial period, the incoming raw materials are cooled to help; heat exchangers b and 8, which correspond-,. It is optimal for the adsorbing mode of the hydrolyzing agent (enzyme) on the raw material. Then through the pipes 12 and 13 serves the enzyme solution. The latter, at this temperature regime, is almost completely adsorbed by the raw material, without causing its appreciable hydrolysis. Free from hydrolyzing agent. the solution is removed through the perforation 15, the cavity 16 and the pipe 11. After the raw material has been saturated with the adsorbed enzyme, the buffer solution corresponding to the optimum hydrolytic effect of the enzyme is started to be fed through the pipes 12 and 13, and the optimum temperature of the enzyme is established in zone 7 (30). 50 0, At this, in zone 7, the hydrolysis of the raw material to soluble sugars occurs with the release of the enzyme adsorbed on the raw material, which with hydrolyzate enters zone 5 of the heat exchanger b, where the optimum temperature is maintained Adsorption profile (1X-50C lower than in zone 7). Counter-current to the hydrolyzate in zone 5 is supplied with fresh CERRY using a pressing device 3 with a speed equal to the total speed, removal of soluble sugars and unhydrolyzed raw material from the apparatus. of the hydrolyzate containing sugars and the released enzyme through fresh raw materials and the release of the enzyme from the hydrolyzate. At the same time, the enzyme is re-adsorbed to the raw materials (since under zone 5 hydrolysis does not occur, but the enzyme is adsorbed) constant shape again enters the zone 7 wherein the hydrolysis is carried out again feedstock, and the filtered hydrolyzate with sugars containing no enzyme, is removed from the process through the perforations 15, cavity 16 and conduit 11.

По мере того как в зоне 9 накапливаетс непрогидролизованное сырье, содержащее некоторую часть адсорбированного фермента, его промывсцот десорбирующим раствором, периодически подаваемым через патрубок 13 перед выгрузкой непрогидролизованного сырь -При зтом адсорбированный на остатках , фермент переходит в раствор и вместе с ним возвращаетс в зону 7,где смешиваетс ; с подаваемым через патрубок 12, полость 18 и перфорацию конуса 17 буферным раствором с кислым значением рН, .создающим в зоне. оптимальные услови действи фермента на сырье. Таким образом осуи1ествл ют возвращение в процесс гидролиза ферт мента, уводимого из зоны 7..с непрогидролизованным сырьем. Пролитое , сырье, не содержащее гидролизующего агента, удал ют из процесса через патрубок 14, периодически отвод поршень 10. ,As non-hydrolyzed feedstock containing some of the adsorbed enzyme accumulates in zone 9, it is washed with a desorbing solution periodically fed through nozzle 13 before unhydrolysed feedstock is unloaded, and then the enzyme goes into the solution and with it returns to zone 7 where mixed; supplied through the pipe 12, the cavity 18 and the perforation of the cone 17 buffer solution with an acidic pH value, creating in the zone. optimal enzyme conditions on the feedstock. In this way, the ferment returned to the process of hydrolysis of the ferment removed from zone 7. With unhydrolyzed raw material is returned to the process. Spilled, raw materials that do not contain a hydrolysing agent are removed from the process through the pipe 14, periodically withdrawing the piston 10,

Аппарат дл гидролиза полисахаридного сырь позвол ет осуществл ть циркул цию фермента внутри корпуса аппарата между зонами 5 и 9, таким образом , обеспечивает возвращение в зону 7 гидролиза практически всего iгидролизующего агента, т.е. позвол ет проводи- ь его регенерацию в ходе процесса гидролиза,потери гидролизующего агента в предлагаемом аппарате могут происходить лишь в результате частичной термоинактивации фермента при длительном функционировании аппарата в непрерывном режиме. При первоначальной зар дке известного и предлагаемого аппаратов ферментом в соотношении 100 ед, активности на 1 г сырь .- дл обеспечени непрерывного гидролиза со скоростью 2.0 г/л.ч известный аппарат требует введени фермента, в ко (Личестве 1000 ед/л .ч,тогда как предлагаемый аппарат только 50 ед./л-ч (дл восполнени потерь, св занных с термоинактивацией фермента), т.е. в 20 раз меньше.The apparatus for hydrolysis of the polysaccharide raw material allows the circulation of the enzyme inside the apparatus case between zones 5 and 9, thus, providing for the return to the hydrolysis zone 7 of almost all i-hydrolyzing agent, i.e. allows for its regeneration during the hydrolysis process, the loss of the hydrolyzing agent in the proposed apparatus can occur only as a result of partial thermal inactivation of the enzyme during long-term operation of the apparatus in a continuous mode. When initially charging the known and proposed apparatus with an enzyme in a ratio of 100 units, activity per 1 g of raw material. - to ensure continuous hydrolysis at a rate of 2.0 g / l.h, the known apparatus requires the introduction of an enzyme, in (Amount 1000 units / l. H, while the proposed apparatus is only 50 units / lh (to compensate for the losses associated with the thermal inactivation of the enzyme), i.e., 20 times less.

Claims

1. Apparatus for hydrolysis of the polysharid raw material, comprising a housing with a hydrolysis chamber, a hopper for feeding the raw material and a branch pipe for introducing the hydrolyzing agent, withdrawing the hydrolyzate and non-hydrolyzed raw material, and located in the housing, respectively, in the raw material loading zones and

unloading of non-hydrolyzed raw material; a hollow and perforated pressing device; and a piston-made under-pressing device, characterized in that,

in order to save consumption of the hydrolyzing agent by its regeneration in the process of hydrolysis, it is equipped with heat exchangers located on the outer side of the hydrolysis chamber with,

the formation of an adsorption zone placed in front of the hydrolysis zone in the course of the raw material dosing, while the outlet pipe of the hydrolyzate is connected to the cavity of the pressing / device, and the perforation of the latter is performed on its working surface in contact with the adsorption zone

2. App pop. 1, with: ta u and with the fact that the piston under the

The sowing device is hollow, its working surface is perforated, and the cavity communicates with the nozzle of the input of the hydrolyzing agent.

3. The apparatus according to claim 1, in contrast to u and with the fact that it is equipped with a truncated perforated cone located between the hydrolysis zone and the unloading zone of the unhydrolyzed raw material, facing the hydrolysis zone with a large base

desorption and the cavity between the outer surface of the cone and the wall of the housing; A branch pipe of the input of a hydrolyzing agent connected to it.

4. The device according to claim 1, expressing the fact that the pressing device is made in the form of a screw or piston, and the screw shaft is equipped with a heat exchanger.

5. The apparatus of the pop, 1, is distinguished by the fact that the ratio of the lengths of the adsorption, hydrolysis and desorption zones is 11: 3: 0.5.

Sources of information taken into account in the examination

1. USSR author's certificate it 363747, cl. C 13 C 1/02, 1971.,

tgt