ГИДРОЛИЗ КОНЦЕНТРИРОВАННЫМИ КИСЛОТАМИ И ПРОИЗВОДСТВО КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ глюкозы

Производство пищевой или медицинской кристаллической глюкозы из одревесневших клеточных стенок растений основано на гидролизе содержащейся в них целлюлозы до глюкозы с по­следующим выделением ее из полученного гидролизата в кри­сталлическом виде.

Получающаяся в этих условиях а-глюкоза, или виноградный сахар, в кристаллическом состоянии обычно находится в виде ы-формы d-глюкопиранозы.

Н он

ГИДРОЛИЗ КОНЦЕНТРИРОВАННЫМИ КИСЛОТАМИ И ПРОИЗВОДСТВО КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ глюкозы

Н —с —он I

НО —с — н о

I

Н — С — он

I

Н — С

I

СНгОН

Из ее водных растворов при обычной температуре кристал­лизуется гидрат с одной молекулой кристаллизационной воды С6Н1206Н20. Моногидрат устойчив при температуре между —5,3° и +50°. Температура плавления его 83°. При 60° моно­гидрат отдает кристаллизационную воду и переходит в безводное состояние.

Из концентрированных водных растворов при температурах выше 45—50° выделяются кристаллы безводной глюкозы, имею­щие температуру плавления 146°.

Глюкоза оптически активна. Вращательная способность ее в 10% — ном растворе в состоянии равновесия составляет [а]р° = = +52,74°. Начальное вращение растворов а — D — глюкозы в воде равно [а] + 110,1 + 112,2°. Как уже указывалось, для получения кристаллической глюкозы вначале производят гидро­лиз целлюлозы или целлюлозосодержащих растительных мате­риалов с последующим выделением кристаллической глюкозы из полученного гидролизата.

Последняя операция протекает сравнительно легко только в условиях, когда глюкозный гидролизат содержит минимум по­сторонних примесей. Способность глюкозы выкристаллизовы­ваться из упаренного сиропа резко уменьшается в присутствии посторонних примесей, так называемых патокообразователей. К ним относятся прежде всего моносахариды (манноза, ксилоза, арабиноза, галактоза и уроновые кислоты), которые образуются одновременно с глюкозой при гидролизе полисахаридов расти­тельной ткани. Они образуют основную массу полисахаридов гемицеллюлоз. Поскольку они являются вредной примесью к глю — козным гидролизатам, в технологический процесс получения кристаллической глюкозы обычно включают предварительное максимальное удаление из растительной ткани гемицеллюлоз без затрагивания целлюлозы. Это удается осуществить путем под­бора мягких режимов гидролиза, позволяющих перевести в раст­вор только одни гемицеллюлозы. На следующей стадии остав­шийся целлолигнин гидролизуется в более жестких условиях до глюкозы.

Благодаря такому методу удается получить раздельно гидро­лизаты гемицеллюлоз, гидролизат целлюлозы, состоящий в ос­новном из глюкозы, и лигнин.

Вторым условием организации глюкозного производства является проведение гидролиза целлюлозы в условиях, обеспечи­вающих минимальный распад глюкозы с тем, чтобы продукты ее распада (левулиновая и муравьиная кислота, оксиметилфурфу — рол и гуминовые вещества) не загрязняли раствор.

Чем больше в гидролизате продуктов распада сахара, тем дороже и сложнее очистка его перед кристаллизацией глюкозы. Чтобы выполнить это условие, необходимо применять для гидро­лиза древесины такие методы, которые обеспечивали бы количе­ственный перевод целлюлозы в глюкозу без заметного разло­жения.

Третьим условием глюкозного производства является приме­нение таких методов гидролиза целлюлозы, которые позволили бы получить чистые глюкозные гидролизаты достаточно высокой концентрации, потому что их по ходу технологического процесса нужно упаривать до концентрации густых сиропов. Чем больше разбавлены исходные гидролизаты, тем больше тепла придется затратить на упаривание, тем дороже будет стоить их перера­ботка.

Для выполнения второго и третьего условий приходится при­менять гидролиз целлюлозы концентрированными кислотами: соляной или серной.

По этим методам гидролиза (вследствие небольшого распада моносахаридов) получают гидролизаты, имеющие после удале­ния кислот доброкачественность по глюкозе более 90% и концен­трацию моносахаридов в растворе от 10 до 20%. Эти показатели вполне отвечают требованиям, предъявляемым технологией глю­козного производства.

Гидролиз растительных тканей концентрированными кислота­ми (в отличие от описанного выше гидролиза разбавленными кислотами) протекает при нормальной температуре. При этой температуре соляная кислота концентрацией более 40% и серная концентрацией более 65% обладают способностью растворять все полисахариды растительной ткани и превращать их в раствори­мые в воде низкомолекулярные декстрины. Моносахариды в этих условиях ввиду дегидратирующего действия концентрированных кислот, как правило, образуются в сравнительно небольших ко­личествах.

Для получения моносахаридов гидролизаты вначале освобо­ждают от избытка минеральной кислоты, а затем подвергают гидролизу разбавленными кислотами в мягких условиях. Полу­чающиеся при этом глюкозные гидролизаты достаточно чисты для получения из них кристаллической глюкозы. Отличительной особенностью гидролиза концентрированными кислотами являет­ся большой расход кислоты, уменьшить который можно следую­щим путем:

1) регенерировать большую часть кислоты из гидролизата;

2) применять методы работы, обеспечивающие минимальный расход концентрированных кислот для гидролиза;

3) использовать кислоты, содержащиеся в гидролизате, в дру­гих производствах, одновременно отделяя раствор глюкозы.

Осуществляя возврат кислоты при ее регенерации из гидро­лизата, применяют различные физические и физико-химические методы, позволяющие отделить сахар от кислоты без заметной его потери. Так, хлористый водород можно отделить от соляно­кислого гидролизата, упаривая последний в вакууме. Кислоту, отгоняемую при этом, снова можно использовать для гидролиза.

Концентрированную серную кислоту можно частично отделять от гидролизата путем применения ионообменных мембран, диа­лиза или электродиализа через полупроницаемую перегородку и т. д.

При работе с минимальными количествами кислоты применя­ют приемы энергичного растирания или размалывания сухого растительного сырья в среде газообразного хлористого водорода или в присутствии небольших количеств газообразного серного ангидрида или распыленной концентрированной серной кислоты.

В качестве примера использования в других производствах кислоты, содержащейся в гидролизатах, можно привести одно­временное получение глюкозы и двукальциевой соли фосфорной кислоты (преципитат), широко применяющейся в сельском хо­зяйстве как удобрение и добавка в корм некоторых молодых животных. Этот процесс основан на том, что сернокислый гидро­лизат, содержащий серную кислоту и глюкозу, используется для обработки фосфорита, являющегося трехкальциевой солью фос­форной кислоты Са3(Р04)2.

В результате протекающей при этом реакции

Са3 (РО,)2 + 3 H,S04 2 Н3 Р04 + 3 CaS04

I

Образуется нерастворимый осадок гипса, а в растворе остается глюкоза и фосфорная кислота. Раствор отделяют от осадка и ней­трализуют известковым молоком, причем образуется нераствори­мая двухкальциевая соль фосфорной кислоты

Н3 РО, + Са (ОН), СаНРО^ + 2 Н20,

I

Которую отфильтровывают, высушивают и используют, как описано выше. Фильтрат содержит одну глюкозу. Его отделяют, упаривают и используют для получения кристаллической глюкозы.

Из всех известных вариантов получения чистых глюкозных Гидролизатов из целлюлозосодержащих растительных материа­лов в настоящее время наиболее изученным является способ, основанный на предгидролизе гемицеллюлоз разбавленными кис­лотами и последующем гидролизе целлолигнина концентрирован­ной соляной или серной кислотой.

В зависимости от метода работы предгидролиз гемицеллюлоз осуществляется при помощи разбавленной серной или соляной кислоты (0,5—2%) при температуре 100—140° или путем обра­ботки сухого растительного сырья 36%-ной соляной кислотой при нормальной температуре. Кислота растворяет гемицеллюлозы, но не растворяет целлюлозу. После отделения и высушивания цел­лолигнина гидролизуют содержащуюся в нем целлюлозу избыт­ком 41 %-ной соляной кислоты или малым количеством 75%-ной серной кислоты при одновременном интенсивном растирании смеси.

Каждый из этих вариантов имеет свои преимущества и недо­статки. Ниже приведено более подробное описание этих техно­логических процессов.

Гидролиз древесины сверхконцентрированной соляной кисло­той с предгидрюлизом ее разбавленной соляной кислотой осу­ществляется по схеме, приведенной на рис. 93. Исходное сырье — хвойная дровяная древесина, а также крупные или твердые отходы лесопиления (горбыль, рейка), которые предварительно измельчают на дисковых многоножевых машинах в щепу (размер не более 20X15X5 см). Щепа со склада системой элеваторов и транспортеров 1 подается в бункера 2, установленные над гор­ловинами гидролизеров 3.

Гидролизеры, предназначенные для отделения гемицеллюлоз, представляют собой стальные вертикальные цилиндрические сосуды с горловинами вверху и внизу для загрузки и выгрузки щепы. Внутренняя поверхность гидролизеров защищена от дейст­вия горячей разбавленной соляной кислоты слоем кислотоупор­ных керамических плиток,’ а горловины покрыты слоем термо — и кислотостойкой резины. 0,5—1,5%-ная соляная кислота, полу­чаемая при промывке лигнина, собирается в сборнике 7, откуда по мере необходимости насосом 8 перекачивается в гидролизеры, предварительно заполненные щепой. Затем содержимое гидроли­зеров нагревается острым паром до 100—125° и при этой темпе­ратуре выдерживается 0,5—3 часа. Варочный модуль при этом составляет 5,5. Для улучшения пропитки щепы кислоту рекомен­дуется предварительно нагревать в баке острым паром до 70—80°. При гидролизе в этих условиях гемицеллюлозы гидролизуются, образуя около 20—22% сахаров, из которых 65% состоят из гек — соз и 35% из пентоз и уроновых кислот. Вес сухого остатка от веса исходной древесины составляет около 70%. Он состоит на 57% из целлюлозы и на 43% из лигнина и носит название цел — лолигнин. По окончании гидролиза полученный гидролизат отбирается из гидролизаппарата в промежуточный сборник 9, Откуда насосом 39 по мере необходимости откачивается в дрож­жевой или спиртовый цех. Оставшийся в щепе гидролизат вытес­няется из гидролизаппарата разбавленным гидролизатом от пре­дыдущей варки, собранным в сборнике 10. Крепкие промывные воды из гидролизаппарата поступают в сборник 9 и использу­ются в смеси с основным гидролизатом. Под конец целлолигнин в гидролизере промывается водой и полученный разбавленный гидролизат собирается в промежуточном сборнике 10, откуда он насосом 11 опять подается на промывку очередного гидролизата.

Промытый целлолигнин из гидролизапнаратов 3 выгружается в бункер, откуда по скребковому транспортеру 4 непрерывно по­ступает в барабанную сушилку 5, где высушивается горячим воздухом или топочными газами с температурой 290—300° от

ГИДРОЛИЗ КОНЦЕНТРИРОВАННЫМИ КИСЛОТАМИ И ПРОИЗВОДСТВО КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ глюкозы

• w. 1 s 1л сл a csi о ^ ^ CN XO ^ О

Начальной влажности около 75—80% до конечной влажности не более 8%. Высушенный целлолигнин по внешнему виду напоми­нает исходную древесную щепу, но приобретает темно-коричне­вую окраску. Из сушилки высушенный целлолигнин поступает в промежуточный бункер 6, откуда (по мере необходимости) ленточным транспортером 12 подается в диффузор 13.

Одновременно с целлолигнином в диффузор 13 из сборников 14 подается солянокислый гидролизат, который, смачивая цел­лолигнин, способствует его уплотнению. Избыток гидролизата стекает на дно диффузора 13, откуда насосом 15 подается в хо­лодильник 16 и далее в один из сборников 14. Такая циркуляция гидролизата вызвана необходимостью удалить тепло, выделяю­щееся при смачивании сухого лигнина с солянокислым гидроли — затом. Одновременно гидролизат донасыщается растворенными полисахаридами. После такой циркуляции гидролизат в сбор­нике 14 содержит 18—20% углеводов и 29—30% хлористого водорода.

Целлолигнин гидролизуется 41%-ной соляной кислотой в диф­фузорах 17. Соляная кислота из сборника 18 подается в послед­ний, или хвостовой, диффузор батареи. Пройдя в этом диффу­зоре через слой целлолигнина, кислота по трубопроводу перехо­дит в следующий диффузор, где также обогащается углеводами. Из второго диффузора кислота проходит в первый, или головной,, диффузор, где встречается с сырьем, наиболее богатым целлю­лозой. Через определенные промежутки времени диффузоры в батарее переключают, т. е. хвостовой диффузор, не содержащий, более целлюлозы, отключается, а подготовленный описанным выше способом диффузор 13 включается в батарею как головной.,

Общая продолжительность соприкосновения сверхконцентри­рованной соляной кислоты с целлолигнином в диффузионной; батарее 17 составляет 28—32 часа. Число диффузоров в батарее может меняться (2—4 и более) в зависимости от принятого ре­жима гидролиза. Время, через которое производится переключе­ние диффузоров в батарее, является частным от деления общего времени гидролиза в батарее на число работающих диффузоров.. Это время, выраженное в часах, носит название фазового сдвига.

Хвостовой диффузор после отключения содержит нераство- рившийся лигнин, пропитанный 41%-ной соляной кислотой. Для; удаления ее диффузор промывают холодной водой. Чтобы вода; меньше разбавляла кислоту, промывка лигнина производится в батарее из нескольких диффузоров 35, соединенных последо­вательно. Воду для промывки подают в последний, или хвостовой,, диффузор, а концентрированную кислоту отбирают из головного диффузора 35 в сборник вытесненной кислоты 41. После промыв-, ки хвостовой диффузор 35 отключается, а вместо него в батарею в качестве головного включается отключенный из гидролизной, батареи хвостовой диффузор 17. Диффузор 36 с промытым водой.

25 д. К. Славянский лигнином разгружают. Перед разгрузкой в диффузор 36 йнОгд. ч подают сжатый воздух, который помогает, как и вода, удалению лигнина из диффузора. Выгрузка лигнина производится путем быстрого открывания нижней крышки диффузора <55. Выгружен­ный в лоток 37 лигнин водой из шланга размывается и стекает по наклонной поверхности в бассейн, откуда насосом 38 лигни — новая суспензия откачивается на установку для обезвоживания.

Солянокислотный гидролизат из сборников 14 поступает в си­стему аппаратов, где хлористый водород отделяется от углево­дов. Вначале из гидролизата удаляется свободный хлористый водород. Для этой цели гидролизат проходит через подогрева­тель, где быстро нагревается глухим паром до 90—98°. В этих условиях содержащаяся в гидролизате 41%-ная соляная кислота образует газообразный хлористый водород и жидкую фазу, со­стоящую из 29—30%-ной соляной кислоты с растворенными в ней углеводами. Образующийся хлористоводородный газ отде­ляется от жидкой фазы — гидролизата в сепараторе и направ­ляется в дископленочный абсорбер 23, там он используется для получения новой порции сверхконцентрированной соляной кис­лоты. Гидролизат, освобожденный от избытка хлористого водо­рода, собирается в промежуточном сборнике 25. В дальнейшем хлористый водород отделяют от углеводов путем отгонки смеси воды и хлористого водорода под вакуумом при остаточном дав­лении 30—50 мм рт. ст. в вакуум-выпарном аппарате 26.

Смесь паров, содержащая 30% хлористого водорода и 70% воды, проходит холодильник 27 и собирается в сборнике 28. Не­конденсирующиеся газы из этого сборника оттягиваются вакуум — насосом через колонку 29, заполненную кусками нейтрализующе­го вещества (СаСОз). Колонка необходима для предохранения вакуум-насоса от кислых паров. Сконденсировавшаяся 30%-ная кислота из сборника 28 насосом 30 подается в дископленочный абсорбер 23 для получения сверхконцентрированной соляной кислоты.

В вакуум-выпарном аппарате гидролизат упаривается до со­держания 65—70% сухих веществ. В этом гидролизате содер­жится также 9—10% хлористого водорода. Чтобы уменьшить его содержание, упаренный гидролизат из вакуум-выпарного аппа­рата поступает в десорбер 42, где продувается острым паром. Благодаря этому концентрация хлористого водорода в упаренном гидролизате снижается до 1,5—3%. Образующиеся в этом аппа­рате пары воды и хлористого водорода после конденсации обра­зуют 20%-ную соляную кислоту, которая также используется для получения концентрированной соляной кислоты.

Гидролизат, упаренный и освобожденный от большей части хлористого водорода, собирается в промежуточном сборнике 32, Откуда насосом 33 по мере необходимости перекачивается в ин­вертор 34. Это — горизонтальный цилиндрический резервуар, в котором упаренный гидролизат разбавляется водой до содер­жания 10—20% углеводов и 0,5—1,0% хлористого водорода, и затем нагревается острым паром до 100—130°. При этой темпе­ратуре раствор выдерживают от 1 до 3 часов, причем все дек­стрины за это время гидролизуются до моносахаридов. Получен­ный глюкозный гидролизат направляется на последующую переработку для выделения кристаллической глюкозы.

При описанном методе работы не удается полностью регене­рировать весь хлористый водород и снова превратить его в сверхконцентрированную соляную кислоту. Объясняется это тем, что часть хлористого водорода безвозвратно теряется. Для восстановления потерь хлористого водорода на глюкозных заво­дах устанавливают печи для его получения. Один из способов-, получения хлористого водорода представлен на рис. 93.

По этому способу хлористый водород получают из ЖИДКОГО’ хлора и водяного газа, содержащего водород и окись углерода. Жидкий хлор из цистерны 19 под давлением около 8 атм подает­ся в испаритель 20, где и нагревается глухим паром. Испарив­шийся хлор поступает в нижнюю часть печи 21, в которую одно­временно подается водяной газ. Хлор горит в атмосфере водяного газа, соединяется с содержащимся в нем водородом и образует газообразный хлористый водород. Последний охлаждается в хо­лодильнике 22 и поступает в дископленочный абсорбер 23 для получения сверхконцентрированной соляной кислоты. Дископле­ночный абсорбер 23 — это горизонтальный цилиндр, снабженный вращающимся горизонтальным валом, на который насажены диски. Вдоль стенок абсорбера установлены охлаждающие трубки.

В этот аппарат с одной стороны подается газообразный хло­ристый водород и 20—38%-ная соляная кислота. С другой сторо­ны из него вытекает сверхконцентрированная соляная кислота. Как уже указывалось, при регенерации хлористого водорода из лигнина соляная кислота отмывается водой, которая несколько разбавляет кислоту, увеличивая этим ее объем. Вследствие этого в кислоте накапливается лишняя вода, которую необходимо уда­лять. Для этой цели служит специальная установка 31, действую­щая на принципе ректификации соляной кислоты при разных давлениях. Схема этого аппарата представлена на рис. 94.

По этой схеме 30—32%-ная соляная кислота, образующаяся при упаривании солянокислого гидролизата в вакуум-выпарном аппарате, подается на питающую тарелку ректификационной ко­лонны 1, работающей под атмосферным давлением.

В этой колонне поступающая кислота разделяется на газооб­разный хлористый водород и нераздельнокипящую смесь, содер­жащую 20,3% хлористого водорода. Колонна снабжена дефлег­матором 3 и подогревателем 5 для нагрева жидкости глухим паром. Газообразный хлористый водород уходит из дефлегмато­ра 3 в дископленочный абсорбер, а снизу колонны выходит нераздельнокипящая смесь указанного выше состава. Смесь про­ходит теплообменник 8 и поступает во вторую ректификационную колонну 2, работающую под вакуумом. Благодаря снижению дав­ления в колонне и соответствующему снижению температуры кипения изменяется состав нераздельнокипящей смеси, в которой..содержание хлористого водорода повышается до 23—24%.

Нее-Газ

ГИДРОЛИЗ КОНЦЕНТРИРОВАННЫМИ КИСЛОТАМИ И ПРОИЗВОДСТВО КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ глюкозы

Рис. 94. Схема двухколонной установки для разделения соляной кислоты на хлористый водород н воду:

2 — ректификационные колонны; 3.4 — дефлегматоры; 5. 6 — подогреватели; 7 — хо­лодильник; 8 — теплообменник

Благодаря этому в легких фракциях на этой колонне оказы­вается вода, которая после дефлегматора 4 конденсируется в хо­лодильнике 7 и удаляется из системы. Более высококипящая кислота снизу колонны 2 через теплообменник 8 поступает в ко­лонну 1 для отгонки избытка хлористого водорода при атмосфер­ном давлении. Такая установка работает непрерывно и разделяет соляную кислоту на воду и хлористый водород. Весь избыток воды в системе для регенерации соляной кислоты удаляется в этом аппарате.

Описанная выше схема технологического процесса гидролиза растительной ткани сверхконцентрированной соляной кислотой является одним из вариантов, который отличается предгидроли- зом растительного сырья разбавленной соляной кислотой.

Большого внимания заслуживает вариант, при котором пред — гидролиз проводят при нормальной температуре 36%-ной соля­ной кислотой в батарее из нескольких диффузоров. Подсушенную древесную щепу вначале обрабатывают 36%-ной соляной кисло­той для растворения гемицеллюлоз. Полученный гемицеллюлоз — ный гидролизат отбирается и перерабатывается отдельным пото­ком с регенерацией хлористого водорода в описанной выше аппаратуре. После инверсии гидролизат идет на последующую химическую или биохимическую переработку: например, для по­лучения кормовых дрожжей или многоатомных спиртов. Целло­лигнин в тех же диффузорах обрабатывается 41 % — ной соляной кислотой для гидролиза целлюлозы. Глюкозный гидролизат пере­рабатывается по описанной выше схеме.

Такой метод работы позволяет на гидролизном заводе иметь однотипное оборудование.

Для проведения гидролиза сверхконцентрированной соляной кислотой необходимо изготовлять аппаратуру, стойкую против этой кислоты. С этой целью широко применяются покрытия из кислостойкой резины, полиизобутилена, винипласта, керамики и т. д. Теплопередающие поверхности изготовляются из графита, импрегнированного силиконовыми или бакелитовыми смолами.

Выход сахара при гидролизе растительного сырья сверхкон­центрированной соляной кислотой близок к теоретически воз­можному.

Из методов гидролиза растительного сырья концентрирован­ной серной кислотой наибольший практический интерес предста­вляет рижский способ с применением малого кислотного модуля. Этот процесс основан на растирании сухого измельчен­ного растительного сырья с небольшим количеством концентри­рованной серной кислоты с последующим разбавлением смеси водой, инверсией полученного гидролизата путем превращения целлодекстринов в глюкозу в присутствии лигнина и отделением лигнина фильтрацией.

Схема технологического процесса гидролиза по этому методу представлена на рис. 95. По этой схеме целлолигнин 1, получен­ный описанным выше (стр. 383) способом, высушивают в бара­банной сушилке 2 дымовыми газами, а затем горячим воздухом до содержания влаги 2—3%. Высушенный целлолигнин собирает­ся в промежуточном бункере 3, откуда непрерывно поступает в шнековый смеситель 4. Там сухой целлолигнин смешивается в заданной пропорции с 75—80%-ной серной кислотой, нагревае­мой предварительно в сборнике 5 до 50°. Нагретая кислота доза­тором 6 подается в смеситель 4, где смешивается с сухим сырьем в соотношении 0,1-^0,3:1. Полученная смесь из шнек-смесите­ля 4 непрерывно подается в систему вальцовых гидролизеров 7, 8, 9, где полученная коричнево-черная гидролизатмасса энео — гично раздавливается и растирается. Затем масса транспорте­ром 10 перегружается в разбавитель 11, где она смешивается

О n i Гл □ О i I ii s 3 I i a

Sill" il

Г — ч * u I n >, I а E Ос,- xЈc>~

ГИДРОЛИЗ КОНЦЕНТРИРОВАННЫМИ КИСЛОТАМИ И ПРОИЗВОДСТВО КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ глюкозы

С водой или оборотными растворами, содержащими глюкозу, ко­торые растворяют прогидролизовавшуюся целлюлозу. Образо­вавшаяся суспензия содержит растворенные углеводы и нераст — воренный лигнин. Эта суспензия насосом 12 подается на бара­банный вакуум-фильтр 13, где лигнин отфильтровывается, про­мывается водой и выгружается в вагонетку 14. Профильтрован­ный гидролизат из вакуум-сборника 15 (с содержанием около 10% углеводов, главным образом в виде декстринов) поступает в подогреватель 16 и далее в инвертор 17. Последними работами доказана возможность инверсии и без предварительного отде­ления лигнина.

В инверторе гидролизат, нагретый до 120°, выдерживают око­ло 1 часа, после чего охлаждают в холодильнике 18 и подают В нейтрализатор 19. Там горячий гидролизат нейтрализуется из­вестью 20. Образующийся гипс отфильтровывают на фильтр — прессе 22, а полученный нейтральный гидролизат используют для получения кристаллической глюкозы.

Описанные способы могут быть применены для гидролиза всех полисахаридов растительной ткани. Образующуюся смесь моносахаридов можно использовать, например для производства кормовых дрожжей.

Выделить кристаллическую глюкозу из глюкозных гидролиза­тов, полученных описанными способами, возможно двумя прин­ципиально различными путями.

Первый основан на прямой кристаллизации глюкозы из очи­щенных и упаренных глюкозных гидролизатов. Для этого соляно­кислый гидролизат (после инверсии) освобождают от свободной соляной кислоты, пропуская его через анионитовый ионообмен — ник. Нейтральный сернокислый гидролизат, содержащий раство­ренный гипс и другие соли, пропускают вначале через катионито — вый ионообменник, а затем через анионитовый. Очищенные от минеральных примесей гидролизаты осветляют активированным углем, упаривают под вакуумом до густоты сиропа и после охла­ждения в присутствии затравки кристаллов глюкозы они кристал­лизуются при медленном охлаждении и перемешивании. Полу­ченный утфель разделяют в центрифугах на кристаллическую глюкозу и маточник, или гидрол, возвращающийся на вторичную очистку и кристаллизацию глюкозы. Этот метод относительно прост, но при нем необходимо применять большие объемы кри — сталлизатов вследствие очень медленной кристаллизации глюко­зы (5—12 дней).

Второй способ (метод Лебедева и Любина) не имеет этого недостатка. Он состоит в том, что глюкозный гидролизат вначале обогащается хлористым натром, количество которого должно быть не менее 14—15% от глюкозы. В солянокислых гидролиза — тах этот процесс осуществляется нейтрализацией содой или ед­ким натром кислого гидролизата после инверсии. В сернокислых гидролизатах хлористый натрий приходится вводить специально.

Последующая переработка таких гидролизатов однотипна и ее можно изобразить общей схемой (рис. 96).

По схеме сернокислый или солянокислый гидролизат из сбор­ника 1 подается в смеситель 2, куда поступает из напорного бака 3 раствор соды или едкого натра или хлористый натр. Сюда же из бункера 4 подается активированный уголь. Подготовлен­ный глюкозный раствор из смесителя насосом 5 передается в фильтр-пресс 6, где осветленный раствор освобождается от взвешенных частиц и собирается в промежуточном сборнике 23. Из него очищенный гидролизат засасывается при помощи вакуу­ма в вакуум-выпарной аппарат 7, где сгущается до густоты сиропа. Полученный сироп выливается в кристаллизатор 8, там охлаждается. В этих условиях из раствора быстро выделяются крупные кристаллы двойного соединения глюкозы и хлористого натра следующего состава:

(Сс Н12Ос)2 NaCl 0,5 Н20.

Выделившиеся кристаллы двойного соединения отделяют от маточника в центрифуге 9. Маточник собирается в сборник 10 И используется для вторичного выделения глюкозы. Кристаллы двойного соединения, загрязненные гипсом и другими примесями,, снова растворяют в воде (растворитель 11), раствор фильтру­ют, снова упаривают в выпарном аппарате 12, затем он вторично кристаллизуется в кристаллизаторе 13. Очищенные кристаллы двойного соединения отделяют в центрифуге 14, размалывают на мельнице 15 и смешивают при температуре не выше 30° в течение нескольких минут с водой, подаваемой в количестве 60—70% от веса кристаллов двойного соединения. Процесс смешения и пере­кристаллизации ведут в системе смесителей 16, 17. В этих усло­виях смесь кристаллов и воды вначале разжижается, а затем загустевает. Кристаллы двойного соединения быстро растворяют­ся, а из раствора выделяются кристаллы чистой глюкозы. Весь процесс перекристаллизации продолжается около 30 мин. При этой операции выход кристаллической глюкозы при 15° состав­ляет 65—70% от глюкозы, содержащейся в двойном соединении.

Кристаллы глюкозы отделяют от маточника в центрифуге 18 И промывают небольшим количеством холодной воды. Маточник,, содержащий часть глюкозы и весь хлористый натрий, используют снова в производстве. Влажные кристаллы глюкозы из центри­фуги 18 высушивают в токе горячего воздуха в барабанной су­шилке 19, дробят на мельнице 20 и собирают в бункере 21.

Из этого бункера сухая кристаллическая глюкоза поступает п бумажные мешки 22 и транспортируется на склад.

Выход кристаллической глюкозы при гидролизе хвойной дре­весины сверхконцентрированной соляной кислотой составляет 20—30%. Общий выход моносахаридов при предгидролизе и ги­дролизе достигает 60—65%- Расход хлористого водорода при этом достигает 20% от веса сухой древесины.

I* ujli I I

Q О ш N

A >… О О.

" I к i

S I «

I

■ I t<S

5? . — <y. * 1 EJ

0 I о jaooio i to I у н

V n* «I •g. CL G. …

,с «* Л

1 ..e-g 5

&

I I CL P. О

_J Я О X О г; Е S CJO О

ГИДРОЛИЗ КОНЦЕНТРИРОВАННЫМИ КИСЛОТАМИ И ПРОИЗВОДСТВО КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ глюкозы

Ill

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить отзыв