[go: up one dir, main page]

SU1652353A1 - Способ подготовки растительного сырь к ферментативному гидролизу - Google Patents

Способ подготовки растительного сырь к ферментативному гидролизу Download PDF

Info

Publication number
SU1652353A1
SU1652353A1 SU884413325A SU4413325A SU1652353A1 SU 1652353 A1 SU1652353 A1 SU 1652353A1 SU 884413325 A SU884413325 A SU 884413325A SU 4413325 A SU4413325 A SU 4413325A SU 1652353 A1 SU1652353 A1 SU 1652353A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
ethanol
water
bioconversion
minutes
molecular oxygen
Prior art date
Application number
SU884413325A
Other languages
English (en)
Inventor
Иван Павлович Дейнеко
Геннадий Степанович Михайлов
Вячеслав Михайлович Скачков
Михаил Яковлевич Зарубин
Роза Васильевна Таничева
Петр Алексеевич Кожевников
Александр Николаевич Соколов
Original Assignee
Ленинградская лесотехническая академия им.С.М.Кирова
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ленинградская лесотехническая академия им.С.М.Кирова filed Critical Ленинградская лесотехническая академия им.С.М.Кирова
Priority to SU884413325A priority Critical patent/SU1652353A1/ru
Application granted granted Critical
Publication of SU1652353A1 publication Critical patent/SU1652353A1/ru

Links

Landscapes

  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к микробиологической промышленности и может быть использовано в гидролизном производстве дл  получени  чистых и высококонцентрированных растворов Сахаров. Цель изобретени  - увеличение выхода целлюлозной массы, повышение степени ее биоконверсии в гексозные сахара и сокращение времени биоконверсии. Обработку исходного растительного сырь  провод т в среде этанола и воды в присутствии молекул рного кислорода в количестве 4,,3% от массы исходного абс.сух.сырь  при температуре 140 160°С в присутствии кислотного катализатора (минеральных или органических кислот) в одну ступень при продолжительности 60-120 мин. Соотношение этанола и воды составл ет соответственно,40-60 60-40 (об.%). гидромодуль равен 3-7. 2 табл. ё

Description

Изобретение относитс  к микробиологической промышленности и может быть использовано в гидролизном производстве дл  получени  чистых и высококонцентрированных растворов Сахаров с целью последующего приготовлени  на их основе пищевой глюкозы, сорбита, маннита либо дальнейшей переработки их на различные продукты микробиологического синтеза (спирт, дрожжи, лимонна  кислота, аминокислоты и т.п.).
Цель изобретени  - увеличение выхода целлюлозной массы, повышение степени ее биоконверсии в гексозные сахара и сокращение времени биоконверсии.
Процесс обработки растительного сырь  происходит за счет сочетани  процессов гидролиза и окислени  древесных компонентов (оксигидролиз), осуществл емых а одну ступень. Нар ду с реакционноспособным лигнином получают водный раствор продуктов гидролиза гемицеллюлоз и волокнистый целлюлозный субстрат. Лигноугле- водный комплекс разрушаетс , высвобождающиес  фрагменты лигнина под действием растворител  и кислоты переход т в раствор, где интенсивно окисл ютс  с потерей молекул рной массы и образованием мономерных продуктов (ванилин , сиреневый альдегид и т.п.).
Гемицеллюлозы и полиуроновые кислоты при использовании минеральных или органических кислот гидролизуютс  до моно- и олигосахаридов.
Образовавша с  целлюлоза превращаетс  в сахар за счет культивировани  на ней целлюлолитических ферментов в экологически чистых услови х без образовани  побочных продуктов и токсичных стоков.
О
ел ю со ел
OJ
Способ обработки растительного сырь  позвол ет значительно повысить селективность процесса делигнификации растительного сырь , улучшить гидрофильность целлюлозной массы, снизить молекул рную массу образующихс  фрагментов лигнина, а также значительно уменьшить вторичные конденсационные процессы. Следствием этого  вл етс  повышение выхода целлюлозной массы из растительного сырь  при более м гких услови х его выделени , что позвол ет в дальнейшем получить высокую степень биоконверсии целлюлозной массы в гексозные сахара при ферментативном гидролизе.
В качестве источника сырь  испытаны образцы сосновой древесины в виде щепы производственной рубки стандартных размеров , не содержащей коры и гнили.
Химический состав сосновой щепы приведен в табл.1.
В качестве источников сырь  испытаны также образцы однолетнего сырь  (кукурузна  кочерыжка) и лиственной древесины (осина), характеризующихс  различной морфологической структурой, химическим составом и природой структурных фрагментов исходных лигнинов, которые имеют сиренгиловые и гва цило- вые фенилпропановые структуры.
Во всех случа х примен ли щепу производственной рубки, освобожденную от коры и сучков, кукурузную кочерыжку измельчали на дробленку на мельнице сухого помола.
Способ осуществл ют следующим образом .
Обработку исходного растительного сырь  провод т во вращающемс  автоклаве в среде этанола и воды в присутствии молекул рного кислорода в количестве 4,1-6,3% от массы исходного абс.сух. растительного сырь  при 140-160°С и в присутствии кислотного катализатора (минеральных или органических кислот) в одну ступень при продолжительности 60-120 мин. Соотношение низшего алифатического спирта (этанола ) и воды составл ет соответственно 40-60 : 60-40 (об.%). Жидкостный модуль равен 3- 7.
Нагрев содержимого автоклава до заданной температуры производ т в течение 60 мин с выдержкой при конечной температуре 60-120 мин. Молекул рный кислород дл  окислени  лигнина подаетс  в автоклав из баллона. По завершении процесса варки автоклав охлаждают, целлюлозную массу выгружают, отдел ют от жидкой фазы на полотн ном фильтре и промывают водой.
Ферментативный гидролиз целлюлозных образцов осуществл ют в термостатированных  чейках, снабженных магнитной мешалкой. Используют целлюлолитический комплекс, продуцируемый грибом Trichoderma virlde (промышленный препарат Целловиридин). Дл ,сн ти  катаболи- ческой репресии по целлобиозе добавл ют препарат пектофоетидин из расчета 0,05 г/г субстрата.
Ферментативный гидролиз осуществл 0 ют следующим образом.
Навеску целлюлозы по абс.сух. массе 0,5+0,0001 г помещают в бюкс, заливают ацетатным буфером (15 мл), рН раствора 4,5, после чего внос т раствор ферментов (5 мл).
5 Бюкс герметизируют, помещают в термостатированную  чейку и став т на магнитную мешалку. Концентраци  целлюлозной массы в  чейке 2,5%. Процесс обработки целлюлозы ферментом ведут в течение 72 ч
0 при 42 ±0,5°С. По окончании обработки содержимое бюкса раздел ют на центрифуге на жидкую и твердую фазы. В жидкой фазе определ ют содержание Сахаров. Осадок после центрифугировани  высушивают
5 и взвешивают.
Пример. 50 г абс. сух. щепы осины обрабатывают водно-спиртовым раствором (60% этанола), гидромодуль 7, расход серной кислоты 0,2% от абсолютно сухого
0 сырь  (а.с.с.). Подъем температуры до конечной (150°С) 60 мин, выдерживание при 150°С 60 мин, после чего автоклав охлаждают . Расход молекул рного кислорода на обработку 5,2% от а.с.с. Выход целлюлозной
5 массы (остатка) 83,3% от а.с.с., содержание в нем лигнина 12,2%. Степень биоконверсии целлюлозного остатка в гексозы при ферментативном гидролизе культуральной жидкостью гриба Trichoderma virlde 46,6%
0 от абсолютно сухой массы (а.с.м.). Выход гексоз34.1% от а.с.с.
Пример 2. 50 г абс. сух. щепы осины обрабатывают водно-спиртовым (60% этанола ) раствором, гидромодуль 7. Катализа5 тор - ортофосфорна  кислота, расход 0,5% от а.с.с. Продолжительность обработки при 150°С 90 мин. Расход молекул рного кислорода 4,1 % от а.с.с. Выход целлюлозной массы 66,8% от а.с.с., содержание лигнина 8,5%. Степень биоконверсии целлюлозной
0 массы в гексозы 80,0% от а.с.м. Выход гек- соз 48,9 % от а.с.с
Пример 3. 50 г абс. сух. щепы осины обрабатывают водно-спиртовым (60% этанола ) раствором, гидромодуль 7. Расход ка5 тализатора (лед ной уксусной кислоты) 10% от а.с.с. Продолжительность обработки при 150°С 90 мин. Расход молекул рного кислорода 4,8% от а.с.с. Выход целлюлозной массы 52,8% от а.с.с., содержание лигнина
4,2%. Степень биоконверсии целлюлозной массы в гексозы 89,5% от а.с.м. Выход гек- соз 45,3% от а.с.с.
В табл.2 показана степень превращени  целлюлозной массы в гексозы под действием культуральной жидкости Trlchoderma virlde в зависимости от способа ее подготовки.
Предлагаемый диапазон температур и времени обработки исходного растительного сырь   вл ютс  оптимальными дл  выхо- да Сахаров. Снижение температуры ниже 140°С ведет к снижению выхода Сахаров. При температуре выше 160°С происходит окисление растворител  - этанола.
Обработка древесины водно-этаноль- ным раствором в присутствии кислотных катализаторов (H2SC4 НзРСм. СНзСООН) и окислител (молекул рный кислород)позвол ет получить легко перерабатываемую ферментами целлюлозную массу. Фермен-
тативный гидролиз кислород-этанолсольво- лизной целлюлозной массы дает высокий выход гексоз, ускор ет процесс, делает его экономически выгодным, при этом 52-58% углеводов от исходной древесины превращаютс  в утилизируемые на кормовые дрожжи или сбраживаемые на этиловый спирт сахара .

Claims (1)

  1. Формула изобретени  Способ подготовки растительного сырь  к ферментативному гидролизу путем его обработки.молекул рным кислородом в смеси этанола и воды в присутствии катализатора , отличающийс  тем, что. с целью увеличени  выхода целлюлозной массы, повышени  степени ее биоконверсии в гексоз- ные сахара и сокращени  времени биоконверсии, в качестве катализатора используют минеральную или органическую кислоту, а процесс осуществл ют при 140- 160°С.
    Таблица 1
    Вид обработки
    Щепа сосновой древесины после щелочной предобработки в смеси этанола и воды в соотношении 50Z : 50Z в присутствии молекул рного кислорода при 65°С в течение 120 мин (20°С - 20 мин), (известный способ)
    Обработка щепь: сосновой древесины в смеси этанола и воды 50Z : 50Z в присутствии молекул рного кислорода и серной кислоты 0.2Z от а.с.с. при в течение 60 мин (предлагаемый способ)
    Осина
    Сосна
    Кукурузна  кочерыжка
    Осина
    Осина
    Вид катализатора и кол-во, Z от а.с.с.
    95,3
    23,0
    3,4
    3,2
    Едкий
    натрий
    173
    150
    56,9
    7.4
    726
    52,2
    29,7
    4
    75,8
    19,3 46,6 82,8 84,1 95,8 89,4
    94,0 92,1 80,0 89,5
    41,8
    15,6 34,1 46,0 51,7 58,1 44,9
    41,6 43,9 48,9 45,3
    о ел
    143 СО
    ел со
SU884413325A 1988-04-21 1988-04-21 Способ подготовки растительного сырь к ферментативному гидролизу SU1652353A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU884413325A SU1652353A1 (ru) 1988-04-21 1988-04-21 Способ подготовки растительного сырь к ферментативному гидролизу

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU884413325A SU1652353A1 (ru) 1988-04-21 1988-04-21 Способ подготовки растительного сырь к ферментативному гидролизу

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1652353A1 true SU1652353A1 (ru) 1991-05-30

Family

ID=21369952

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU884413325A SU1652353A1 (ru) 1988-04-21 1988-04-21 Способ подготовки растительного сырь к ферментативному гидролизу

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1652353A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102153528A (zh) * 2011-02-01 2011-08-17 中国科学院过程工程研究所 一种秸秆制备糠醛、聚醚多元醇、酚醛树脂、纳米二氧化硅的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Hagstrom-Nasl,SjpstramE. Holzforschung, 1987, Bd 40, S. 133-138. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102153528A (zh) * 2011-02-01 2011-08-17 中国科学院过程工程研究所 一种秸秆制备糠醛、聚醚多元醇、酚醛树脂、纳米二氧化硅的方法
CN102153528B (zh) * 2011-02-01 2014-01-15 中国科学院过程工程研究所 一种秸秆制备糠醛、聚醚多元醇、酚醛树脂、纳米二氧化硅的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5125977A (en) Two-stage dilute acid prehydrolysis of biomass
US4160695A (en) Process for the production of glucose from cellulose-containing vegetable raw materials
Palamae et al. Cellulose and hemicellulose recovery from oil palm empty fruit bunch (EFB) fibers and production of sugars from the fibers
US4395543A (en) Selective solvent extraction of cellulosic material
JP5136984B2 (ja) 糖の製造方法
EP2333151A1 (en) Novel method for processing lignocellulose containing material
EA029050B1 (ru) Способ ферментативного гидролиза лигноцеллюлозного материала и ферментации сахаров
JP5621528B2 (ja) リグノセルロース系原料の酵素糖化処理方法
Lissens et al. Wet oxidation treatment of organic household waste enriched with wheat straw for simultaneous saccharification and fermentation into ethanol
RU2405838C1 (ru) Способ осахаривания лигноцеллюлозного сырья
SU1652353A1 (ru) Способ подготовки растительного сырь к ферментативному гидролизу
JP2008092883A (ja) 糖の製造方法
US10138505B2 (en) Process for the production of organic compounds from plant species
JP5701632B2 (ja) 糖含有組成物
Zhou et al. Effect of hot water pretreatment severity on the degradation and enzymatic hydrolysis of corn stover
US4378432A (en) Process for manufacturing sweetened liquors and derivatives thereof from cellulose-containing vegetable substrates
CN113088582B (zh) 一种两步乳酸催化水解制备低聚木糖的方法
JP2014090707A (ja) リグノセルロース含有バイオマスの酵素糖化処理方法及びリグノセルロース含有バイオマスからのエタノール製造方法
Targoński Alkali process for enhancing susceptibility of autohydrolysed beech sawdust to enzymatic hydrolysis
CN101386876B (zh) 采用含纤维素的原料制备单糖的方法
CN101386872B (zh) 采用含纤维素的原料制备乙醇的方法
Loginova et al. Complex processing of plant raw materials for furfural and glucose production
CN101509024B (zh) 采用含纤维素的原料制备单糖的方法
JP2020078360A (ja) 糖化液
RU2790725C1 (ru) Способ получения биоэтанола из тростника обыкновенного