Способ получения сахаров

(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 030481 (21) 3272464/28-13 И) М. Кп.з С 13 К 1/02 с присоединением заявки Йо -Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(088.8) Опубликовано 2309,82, Бюллетень Йо 35 Дата опубликования описания 23.09.82 ВСЕ(; щщ Н.Г, йыганкова, Ф.й. Капуцкий и Д.Д, Гринйпа 1 й ф 1 И. 1 у, ГХа 1С;дя ЫБЛИОТИ,;,а(72) Авторы изобретения Научно-исследОвательский институт физико-химич Белорусского ордена Трудового Красного Знамени государственного университета им. В.И. Ленина(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ САХИОВ Изобретение относится к гидролизной провишленности, а именно к способам получения растворов сахаров из целлюлозосодержащих материалов.Известен способ гидролиза целлюлозного сырья концентрированными растворамн .минеральных кислот, который позволяет получать гидролиза ты с высокой концентрацией саха ра 1.11.Недостатками указанного способа являются большой расход дорогостоящих, реагентов, необходимость подвергать сырье тщательной сушке, регенерировать кислоту и испольэовать аппараты, изготовленные из противокоррозионных материалов.Известны способы гидролиза растительного сырья разбавленными растворами минеральных кислот, лишенные укаэанных недостатковОднако полисахариды растительных тканей вследствие неоднородности их мономерного гликозидного состава и сложной надмолекулярной организа- ции в растворах разбавленных кислот гидролизуют с разной скоростью, что приводит к нежелательному распаду сахара, выделившегося из легкогидролизуевых гемицеллюлоз. 1Известен способ гидролиза, согласно которому с целью уменьшения потерь сахара гидролиз осуществляют либо в две стадии, на первой из которых происходит образование моно.сахаридов гемицеллюлоэ при 100-140 С, а на второй - отделение .глиноцел люлозы и ее гидролиэ в более аестких условиях йпри,180-260 С) 23, либо в одну стадию с 1 перколвцией раствора кислоты при 180-.190 С и давлении 0,98-1,17 ИНа через гидролиэуевнй ма" териал ГЗ.Недостатком гидролиэа растительных материалов растворами разбавленных кислот в обоих .указанных его вариантах является необходимость создания высоких температур (,свыше 10 УС для полного перевода в раствор полисахаридов. Кроме того, несмотря на различные модификации способа, удается получить только 45-50 (здесь и далее от веса абсолютного сухого материала) редуцирующих веществ, что ниже теоретически возмоаного на 15-20.Известен также способ кислотного .гидролиэа целлюлозосодераащего сырья путем 1 треварительной обработки его2,5-ным раствором суперфосфата илидругой соли Фосфорной кислоты Г 4.1.Однако этот способ также требуетзначительных расходов реагентов ине позволяет получить высокий выходсахаров. 5Наиболее близким к изобретению патехнической сущности и достигаемомуэффекту является способ получения сахаров нз. целлюлозосодержащих материалов, предусматривающий для увеличения выхода сахаров предварительнуюобработк Исходиого сырья реагентами (Ге Н 0) с последующим облучением, гйдролиз разбавленнымирастворами минеральных кислот, в 15частности серной, при 220-230 аС ивыделение целевого проудкта. Выходсахаров составляет 50 от целлюлозы 5.Недостатками известного способа 20являются необходимость проведенияпроцесса гидролиза при высоких температурах, значительная продолжительность самого процесса при выходе РВ до 50 и большие энергетические расходы,Целью изобретения является повышение выхода сахаров и снижение энергозатрат.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу получениясахаров из целлюлазосодержащих материалбв, предусматривающему предварительнув обработку их реагентами,гндролиз разбавленными растворамиминеральных кислот при нагревании З 5и выделение целевого продукта, предварительную обработку целлюлоэосодержащих материалов ведут в течение 0,5-1,0 ч, используя в качествереагента четырехокись азота. 40Сушность способа заключается вследующем,Исходное сырье перед гидролизом обрабатывавт жидкой четырехокисью азота в течение 0,5-1,0 ч или газообразной смесью 2 МО И,0 при давлении насыщенных паров 0,15-0,49 МПа и 30-60 С в том же временном интервале. По окончании обработки растворенные и сорбированные исходным материалом окислы азота удаляют отгонкой под вакуумом с последующей отдувкой окислов азота воздухом или вымыванием их водой до концентрации образующихся кислот 0,5-4.Подготовленный таким образом материал гидролиэуют разбавленной серной кислотой либо смесью кислот, образующихся при взаимодействии четырехокиси азота е водой при темпера турах, не превышающих 100 С. Предолагаемая дополнительная Обработка растительного сырья четырехокисью ( двуокисьюазота позволяет проводить процесс его гидролиза в мягких 65 условиях прн постоянном температурном режиме (не выше 100 С). Это обеспечивает значительное сокращение расходов энергетических затрат по сравнению с известным и увеличение выхода редуцирующих веществ из полисахаридов растительных материалов до 55-60 что ниже теоретически возможного на 5-10.П р и м е р 1.,5 г необлагороженной сульфатной целлюлозы помещают в реакционный сосуд из нержавеющей стали, на дно:которого предварительно наливают жидкую четырехокись азо- та и испаряют ее при 30 фС в течение 0,5 ч. В сосуде развивается давление до 0,15 МПа. Затем сорбированные и растворенные в целлюлозе окислы азота отгонявт под вакуумом с последующей отдувкой их воздухом. Подготовленный таким образом материал гидролиэуют при 100 дС 4-ной серной кислотой в течение 4 ч. Выход редуцирующих веществ составляет 80. Без дополнительной стадии обработки материала его гидролиз в тех же условиях дает только 20 редуцирукщих веществ.П р й м е р 2. 8 г осиновой щепы помещают в реакционный сосуд, на дно которого наливают жидкую четырехокись азота и испаряют ее при 60 С в течение 1 ч. В сосуде развива- ется давление 0,49 МПа. Сорбированные и растворенные в исходном мате-, риале окислы азота удаляют, как описано в примере 1, и проводят гидролиз сырья серной кислотой (Т = 100 С;Ю С = 4; с 5 ч). Выход реду цирующих веществ составляет 60. Гидролиз осиновой щепы в тех же условиях,без предварительной обработки ее четырехокисью азота позволяет растворить только 14 полисахаридов 114 редуцирующих веществ).П р и м е р 3. 8 г еловых опилок помещают в реакционный сосуд из нержавеющей стали и заливают 24 мл (36 г) жидкой четырехокиси азота, Через 0,5 ч избыточные окислы азота отгоняют под вакуумом до их остаточного содержания в опилках примерно 30 от массы исходного материала, затем добавляют 30 ип воды, что позволяет получить суммарную концентра,цию кислот 2; Гидролиз осуществляют при 100 С в течение 5 ч. Коли.чество полисахаридов, перешедших в раствор, составляет 54Преимущество предлагаемого способа гидролиэа растительных материалов заключается в том, что в результате обработки исходного сырья четырехокисьв азота удается понизить температуру гидролиэующей среды на 80-160 С и обеспечить при этом выход редуцирующих веществ до 60 (близкий к теоретическому).свидетельство СССР13 ,К 1/04, 1968,свидетельство СССР13 1 К 1/Р 2, 1957,Составитель М. ЛаринаТехред М. Рейвес Корректор УПономаренко Редактор Л. Лукач Заказ 7151/32 Тираж 371 . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Формула изобретенияСпособ получения сахаров из целлюлоэосодержащих материалов путемпредварительной обработки их ревгентами, гидролиза разбавленными растворами минеральных кислот при нагревании и выделения целевого продукта,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения выхода сахаров иснижения энергозатрат, предварительную обработку целлюлозосодержащихматериалов ведут в течение 0,5-1,0 ч,используя в качестве реагента четы 1"рехокнсь азота.Источники информации,принятые во внимание нрИ экспертизе5. Вгеппег На 1 йег, Вц 99 Ваггуи др. 11 а 81 ай 1 оп ргейгеайвецСаЕог орй 1 в 1 г 1 п 9 айте ецдаг у 1 е 14 1 пФЬе ас 1 Ь Ьудго 1 ув 1 з оС Юавйе Се 1- 1 ц 1 оее. " фйад 1 ай, Раув. ард СЬевф,1979 14, й 3-6, р. 299-308,