RU1267788C - Способ очистки гидролизата растительного сырья - Google Patents

Description

Изобретение относится к микробиологической промышленности и преимущественно может быть использовано для очистки гидролизных сред при производстве кормовых дрожжей.

Целью изобретения является повышение степени очистки гидролизата и ускорение процесса очистки.

Способ осуществляют следующим образом.

Для отделения взвешенных частиц катионный высокомолекулярный флокулянт вносят в полупродукт гидролизно-дрожжевого производства (охлажденный самоиспарением гидролизат растительного сырья или его охлажденный нейтрализат). Флокулянт, например, поли-4-винил-N-бензилтриметиламмонийхлорид (ВА-2 или ВПК-101), являющийся четвертично аммониевой солью на основе полистирола и поливинилтолуола, полимер на основе изопропилового эфира полидиметиламино- этилметакрилата уксуснокислого (ВА-212) полиаминоалкиловый эфир метакриловой кислоты (Санфлок СН-799р); полиэтиленимин (Эпафлок-2); и полидиметилдиаллиалммонийхлорид (ВПК-402) вводят в количестве от 0,5 до 50 мг/л, что приводит к образованию крупных плотных хлопьев и их быстрому осаждению в отстойниках.

Повышение степени очистки и ускорение этого процесса при этом объясняется следующим.

Наряду с веществами лигно-гуминовой природы в гидролизате растительного сырья имеется комплекс конденсированных фурановых соединений с переменным набором функциональных групп (гидроксильных, карбонильных, карбоксильных), обеспечивающих отдельным фракциям этих примесей наличие изоэлектрических точек в интервале рН от 3 до 6, т.е. анионные свойства. Поэтому катионные высокомолекулярные флокулянты вступают в химическое взаимодействие с веществами лигно-гуминового комплекса и продуктами конденсации фурановых соединений с образованием полимерных мостиков между флокулируемыми частицами. В результате образуются малодиссоциированные гидрофобные соединения, быстро выпадающие в осадок. Таким образом, катионные флокулянты являются специфическими реагентами по отношению к ряду примесей гидролизата растительного сырья.

Наряду с окрашенными примесями катионные флокулянты связывают и выводят из раствора отрицательно заряженные взвешенные вещества, микроорганизмы и другие нежелательные примеси.

Способ иллюстрируется следующими примерами.

П р и м е р 1 (по прототипу). Опыты проведены с производственным гидролизатом, отнейтрализованным до рН 4,2. Характеристика нейтрализата: концентрация РВ 3,05% содержание коллоидных веществ 1,41 г/л (100% контроль); концентрация красящих веществ цветность 700 шт (100% контроль). Концентрацию красящих веществ определяют по оптической плотности, а содержание коллоидных веществ по известной методике. 2 л нейтрализата, имеющего температуру 80^оС, подщелачивают раствором аммиака до рН 5,4 и добавляют при перемешивании 3,895 г Al₂(SO₄)₃. 18 Н₂О (из расчета 1 г безводного сульфата алюминия на литр субстрата).

После растворения соли рН вновь доводят до 5,4 аммиачной водой, перемешивают в течение 15 мин, добавляют 20 мл 0,10%-ного водного раствора флокулянта-полиакриламида (доза 10 мг/л). Раствор перемешивают еще 15 мин, после чего определяют зависимость оптической плотности нейтрализата от времени отстаивания. Продолжительность отстаивания нейтрализата 30 мин. После отделения осадка раствор подкисляют до рН 4,2. Концентрация красящих веществ в нейтрализате очищенном 65,0% к контролю, содержание коллоидов 85,0% к контролю. Очищенный нейтрализат используют в дальнейшем при выращивании кормовых дрожжей.

П р и м е р 2. К 5 л нейтрализата, по примеру 1, имеющего рН 4,2 и температуру 80^оС, добавляют 50 мл 0,10%-ного раствора (доза 10 мг/л) катионного высокомолекулярного флокулянта ВА-2 (ВПК-101). Раствор перемешивают 30 мин. Время отстаивания 15 мин. После отделения осадка концентрация красящих веществ в растворе 36,5% к контролю, содержание коллоидов 52,0% к контролю. Очищенный нейтрализат используют в дальнейшем при выращивании кормовых дрожжей.

П р и м е р 3. К 100 мл нейтрализата, по примеру 1, добавляют 1,0 мл 0,1% -ного раствора (доза 10 мг/л) катионного высокомолекулярного флокулянта ВА-212. Раствор перемешивают в течение 30 мин. Время отстаивания составляет 12 мин. Концентрация красящих веществ в растворе 38,6% к контролю, содержание коллоидов 85,0% к контролю.

П р и м е р 4. К 100 мл нейтрализата, по примеру 1, добавляют 0,5 мл 0,01% -ного раствора (доза 0,5 мг/л) катионного высокомолекулярного флокулянта Санфлок СН-799 р. Раствор перемешивают 30 мин. Время отстаивания составляет 8 мин. Концентрация красящих веществ в растворе 51,8% к контролю, содержание коллоидов 67,5% к контролю.

П р и м е р 5. К 100 мл нейтрализата, по примеру 1, добавляют 1 мл 0,1% -ного раствора (доза 10 мг/л) катионного высокомолекулярного флокулянта Эпафлок-2. Раствор перемешивают 30 мин. Время отстаивания составляет 15 мин. Концентрация красящих веществ в растворе 49,7% к контролю, содержание коллоидов 72,7% к контролю.

П р и м е р 6. Исходный гексозный гидролизат получают перколяционным гидролизом целлолигнина растительного пентазансодержащего сырья (стержней кукурузных початков и хлопковой шелухи) и охлаждают самоиспарением. 1 л гидролизата (рН 1,2) нейтрализуют до рН 3,0 известковым молоком, а затем до рН 4,4 аммиачной водой. Характеристика нейтрализата: содержание РВ 2,23% концентрация красящих веществ цветность 1190^о шт (100% контроль), содержание коллоидов 1,20 г/л (100% контроль). Полученный нейтрализат охлаждают и используют в данном примере и в последующих. В 100 мл нейтрализата добавляют 0,5 мл 1%-ного раствора (доза 50 мг/л) катионного высокомолекулярного флокулянта ВА-2 (ВПК-101). Раствор перемешивают 30 мин. Время на отстаивание раствора 20 мин. Концентрация красящих веществ в очищенном нейтрализате 54,0% к контролю, содержание коллоидов 61,0% к контролю.

К 100 мл гидролизата (рН 1,2) добавляют 0,5 мл 1%-ного раствора (доза 50 мг/л) катионного высокомолекулярного флокулянта ВА-2 (ВПК-101). Гидролизат нейтрализуют до рН 3,0 известковым молоком, а затем до рН 4,4 аммиачной водой. Раствор перемешивают 30 мин. Время на отстаивание раствора составляет 20 мин. Концентрация красящих веществ в очищенном нейтрализате 54,0% к контролю, содержание коллоидов 61,0% к контролю, т.е. введение флокулянта в гидролизат до его нейтрализации, не влияет на скорость осаждения коллоидов и степень очистки гидролизной среды.

П р и м е р 7. Опыты проводят с тем же нейтрализатом, что в примере 6. К 100 мл нейтрализата добавляют 2,0 мл 0,1%-ного раствора (доза 20 мг/л) катионного высокомолекулярного флокулянта ВПК-402. Раствор перемешивают 30 мин. Время отстаивания 18 мин. Концентрация красящих веществ в растворе 58,5% к контролю, содержание коллоидов 67,3% к контролю.

П р и м е р 8. Опыты проводят с тем же нейтрализатом, что в примере 6. К 100 мл нейтрализата добавляют 0,3 мл 0,01%-ного раствора (доза 0,3 мг/л) катионного высокомолекулярного флокулянта Эпафлок-2. Раствор перемешивают 30 мин. Время отстаивания 32 мин. Концентрация красящих веществ в растворе 76,3% к контролю. При малых дозах флокулянта получены результаты хуже, чем в примере 1.

Таким образом, для осветления гидролизных сред катионные флокулянты следует использовать в количествах 0,5-50 мг/л. При дозе менее 0,5 мг/л время отстоя нейтрализата увеличивается, а эффект осветления ухудшается. При дозах больших 50 мг/л при незначительном увеличении эффекта осветления неоправданно высоким становится расход флокулянтов.

Результаты опытов по примерам 1-8 приведены в табл. 1.

Лучшие результаты по очистке гидролизных сред получены при использовании флокулянта ВА-2 (ВПК-101). На нейтрализатах, очищенных этим флокулянтом (пример 2) и по прототипу (пример 1), проведено сравнительное выращивание кормовых дрожжей (пример 9).

П р и м е р 9. Проведено 3 опыта по выращиванию кормовых дрожжей на нейтрализате по примерам 1-5. В контрольном опыте 5 л нейтрализата направляют на выращивание кормовых дрожжей по обычной технологии на установку непрерывного действия. Для этого нейтрализат разбавляют вдвое водопроводной водой до содержания 1,50% обогащают его питательными солями азота, фосфора, калия по расчету, исходя из содержания в клетке дрожжей: азота 8% фосфора 4% калия 3% Субстрат стерилизуют в автоклаве 20 мин. После охлаждения в него вносят засевные прессованные дрожжи Candida scottii КС-2 и выращивают кормовые дрожжи по общепринятой методике непрерывным способом с автоматическим регулированием рН 4,5 путем нейтрализации субстрата раствором аммиака.

Продолжительность выращивания в установившемся режиме 17 ч, при средней скорости протока субстрата 229 мл/ч и 37^оС.

В контрольном опыте получен выход а.с. дрожжей от 45,8±1,3% от рВ, доверительная вероятность Р 0,95. Производительность ферментатора 1,46 г/л˙ч. Цвет полученных дрожжей темно-серый с коричневым оттенком.

П р и м е р 10. Для выращивания дрожжей используют 2 л нейтрализата, описанного в примере 1. Подготовку субстрата и выращивание кормовых дрожжей проводят по той же методике, что и в примере 1. Выход а.с. дрожжей составляет от 47,7±1,2% от РВ, Р 0,95. Производительность ферментатора 1,78 г/л˙ч. Цвет дрожжей серый. Получено увеличение выхода дрожжей по отношению к контрольному опыту на 1,9%
П р и м е р 11. Для выращивания дрожжей используют 5 л нейтрализата, описанного в примере 2, с катионным флокулянтом ВА-2 (ПВК-101). Подготовку субстрата и выращивание дрожжей проводят по той же методике, что и в контрольном опыте. При выращивании дрожжей непрерывным способом на субстрате, очищенном катионным флокулянтом, не отмечаются отложения окрашенных веществ на стеклянных стенках ферментатора, как это было в примере 9. Существенно уменьшается и пенение субстрата. Время выращивания дрожжей в установившемся режиме 15 ч при средней скорости протока субстрата 257 мл/ч.

Выход а.с. кормовых дрожжей составляет 52,2±1,2% Р 0,95. Производительность ферментатора 2,02 г/л˙ч. Состояние полученных дрожжей хорошее. Цвет светло-кремовый, клетки имеют тонкую оболочку, гомогенную протоплазму, нормальное почкование и ветвящуюся структуру.

Получено увеличение выхода дрожжей по отношению к контрольному опыту на 6,4% по отношению к прототипу на 4,5% от РВ (табл. 2). Результаты выращивания дрожжей по примерам 9-11 приведены в табл. 2.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить степень очи стки гидролизных сред от красящих веществ в 1,1-1,8 раза; от коллоидных в 1,0-1,6 раза по отношению к прототипу. Процесс очистки ускоряется, продолжительность отстоя коллоидов в гидролизных средах сокращается с 30 до 8-20 мин. Осадки после отстоя нейтрализата (флокулянт) получаются более плотными. Количество адсорбируемых такими осадками моносахаридов снижается в среднем в 1,4 раза. Улучшается качество целевого продукта (кормовых дрожжей), выращиваемых на очищенных субстратах. Дрожжи становятся более светлыми, а выход дрожжей увеличивается на 4,5% от РВ по сравнению с прототипом. При использовании предлагаемого способа повышается также производительность ферментаторов с 1,78 (по прототипу) до 2,2 г/л˙ч. Таким образом, изобретение обеспечивает повышение степени очистки гидролизата и ускорение этого процесса.

Claims (1)

1. СПОСОБ ОЧИСТКИ ГИДРОЛИЗАТА РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ, предусматривающий охлаждение гидролизата самоиспарением, нейтрализацию его, отделение взвешенных веществ при внесении флокулянта и охлаждение нейтрализата, отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки гидролизата и ускореня процесса очистки, из флокулянтов используют катионный высокомолекулярный флокулянт и вносят его до или после нейтрализации в количестве от 0,5 до 50 мг на 1 л гидролизата.

Images