Способ получения ксиланов и волокнистых материалов

(54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КСИЛАНОВ И ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ путем обработки ксилансодержащего исходного сырья насыщенным водяным паром при температуре 160-210 .С и давлении,опоследующей обработки .частично прогидролизованного сырья водой и/нли разбавленным водным раствором щелочи с получением водного раствора ксиланов и продуктов расщепления ксиланов и нерастворимого в воде остатка - волокнистого материала, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения выхода целевых продуктов, обработку исходного сырья водяным паром ведут в течение 5 - 240 мин при давлении 6,3-19,5 ати,088.8)Химия древесиныН СССР, М.-Л.,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Фритц Вернер Индустри Аусрюстунген ГмбХ (ФРГ)25 П р и м е р 1. 400 г березовой древесины в виде щепы, что соответствует 277 г абсолютно сухой древесины, обрабатывают в лабораторном Изобретение относится к усовершенствованному способу получения ксиланов, волокнистых материалов и продуктов их расщепления, которые могутбыть использованы в качестве кормовых добавок и строительного материала,Известен способ получения ксиланов, волокнистых материалов и продуктов их расщепления путем обработки ксилансодержащего исходного сырья4-6%-ным водным раствором щелочи при170-175 С. Степень выделения ксилаонов 25 30% 1данный способ характеризУется 15недостаточно высокой степейью выцеления ксиланов.Наиболее близким по техническойсущности к предложенному являетсяспособ получения ксиланов, волокнистых материалов и продуктов их расщепления путем обработки ксилансодержащего исходного сырья насыщенным водя.э ,0ным паром при температуре 160-23 о Си давлении 24,6-46 ати в течение1-2 мин, обработки частично прогид- .ролизованного сырья водой и/или разбавленным водным раствором щелочис получением водного раствора ксиланов и продуктов расщепления ксиланови нерастворймого в воде остатка -волокнистого материала. Выход целевых продуктов 3-4% 21 .Известный способ характеризуетсянедостаточно высоким выходом целе 35вых продуктов.Цель изобретения - повышение выхода целевых продуктов.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу полученияксиланов и волокнистых материаловпутем обработки ксилансодержащегоисходного сырья насыщенным водяным,опаром при температуре 160-210 С идавлении, последующей обработки час 45тично прогидролизованного сырья водой и/или разбавленным водным раствором щелочи с получением водного растнора ксиланов и продуктов расщепления ксиланов и нерастворимого в воде50остатка - волокнистого материала,обработку исходного сырья водянымпаром ведут в течение 5-240 мин придавлении 6,3-19,5 ати. рафинере (Фирма "Дефибратор А,В,")о в течение 7 мин паром при 188 С, что соответствует давлению примерно 12 ати, и дефибрируют в течение 2 мин. Сырой волокнистый материал вымывают из дефибратора горячей водой и на гидравлическом прессе отделяют жидкость от волокнистогоматериала. К водному экстракту (3250 мл) добавляют 27 мл серной кислоты и. в течение 60 мин раствор нагревают в автоклаве до 120 С. Затем кислый фильтрат нейтрализуют расчетным количеством гидроокиси кальция и осадок сульфата кальция удаляют посредством центрифугирования. После обесцвечивания с помощью активированного угля и фильтрации раствор путем дистилляции под вакуумом сгущают до сиропа, который экстрагируют 4 раза - каждый раз по 250 мл - горячим этанолом. Смешанные с этанолом экстракты фильтруют и раствор снова путем дистилляции под вакуумом концентрируют до сиропообразного состояния. После затравливания небольшим количеством кристаллической ксилозы и выдерживания при температуре примерно О С полученоо7,2 г кристаллической ксилозы с т.пл, 144 С. Вторая кристаллизацияоматочного раствора дает 6,6 г кристаллической ксилозы с т.пл. 141 С. Выход ксилозы по отношению к сухой древесине (абсолютно сухой) 5 вес.%. П р и м е р 2, Аналогичным образом по примеру 1 обрабатывают 498 г овсяной лузги (абсолютно сухой) .Первая фракция кристаллической кси 0 лозы составляет 22,5 г с т.пл. 141 С, в результате второй и третьей кристаллизации получено соответственно 2,7 и 2,2 г ксилозы. Выход ксилозы по отношению к сухому веществу (абсолютно сухому) 5,5 вес.%.П р и м е р 3. Аналогичным образом по примеру 1 обрабатывают 306 г пшеничной соломы (абсолютно сухой), Для удаления загрязнений солому в течение 2 мин обрабатывают паром при давпении 12 ати и дефибрируют 1,5 мин. После промывки водой и удаления воды с помощью гидравлического пресса волокна обрабатывают в течение 16 мин паром при давлеиииф 12 ати и дефибрируют 15 с. В первой фракции получено 20,2 г кристаллической ксилозы с т.пл. 146 С. Этоосоответствует выходу 6,6% по отношению к абсолютно сухой соломе.П р и м е р 4. 400 г березовой древесины в виде щепы с содержанием влаги 21%, т.е, 316 г абсолютно сухой древесины, обрабатывают в лабораторном рафинере фирмы "Дефибратор А.В," в течение 80 мин паром прио185- 190 С, что соответствует давлению примерно 12 ати, и дефибрируют О примерно 2 мин. Полученный таким образом влажный волокнистьп материал вымывают из дефибратора водой общим объемом 4 л и промывают на сите, Выход волокнистого материала 193 г 15 (6 1%) по отношению к использованной древесине (абсолютно сухой),.Волок - нистый материал состоит примерно на 37% из лигнина (гидролизный остаток) и примерно на 58% из углеводов. Пос ле гидролиза волокнистого материала доля глюкозы в общем количестве угле.водов составляет 9 1%. Анализы проводят так же, как описано в предыдущих примерах, Усваиваемость материала у 25 жвачных животных 79%.Смешанную промывочную воду сгущают под вакуумом и концентрат высушивают вымораживанием, При этом получено 63,4 г материала, что соответствует выходу 20, 1% по отношению кабсолютно сухой древесине. Это общее .количество сухого вещества водногоэкстракта содержит после гидролиза3 1 г ксилозы (9,8%) по отношению к35абсолютно сухой древесине) и 23 гдругих сахаров.П р и м е р 5. В другом эксперименте проводившемся при прочих одиФ40иаковых условиях, что и в примере 1,время обработки продлено до 120 мин.Выход волокнистого материала 190 г(60% по отношению к использованнойдревесине, абсолютно сухой), Волокнистый материал состоит примерно45на 35% из лигнина (гидролизный остаток) и примерно на 58% из углеводовс содержанием в них глюкозы 93%,,Усваиваемость материала у жвачныхживотных 80%.Высушенная вымораживанием промывочная вода содержит 51,5 г сухого вещества, что соответствует выходу 16,3% -по отношению к древесине (аб солютно сухой). Это сухое вещество после гидролиза содержит 16 г ксилозы (5,1% по отношению к древесине,абсолютно сукой) и 12 г других сахаров.П р и м е р ы 6-12. В каждом случае 395 г воздушно-сухой березовой цепы, что соответствует 300 г абсолютно сухой древесины, подвергают обработке - в соответствии с условиями, указанными в примере 1 насыщенным паром при давлении 12 ати и температуре 187 С в течение времеони, приведенного в таблице, и полученные волокнистые материалы извлекают водой согласно примеру 1. Содержащуюся в волокнистом материале целлюлозу прогидролизовывают в глюкозу, причем получают исключительно чистую глюкозу. В таблице указаны полученные в каждом случае количества вещества, причем цифры, приведенные в скобках, означают количество по отношению к исходному материалу (абсолютно сухому) .В водных экстрактах. содержатся полимерные и олигомерные продукты расщепления ксиланов, количество которых также указано в таблице. Эти продукты имеют молекулярный вес в пределах 300-6000. 0 высокой степени чистоты полимерных и олигомерных продуктов расщепления ксиланов можно судить по тому, что при переводе их в ксилозу выход последней по отношению к ним составляет 87 вес,%.П р и м е р 13, 100 г мелко сеченной соломы, что соответствует 90 г абсолютно сухой соломы, обрабатывают в лабораторном рафинере (фирма "Дефибратор Л.В.") паром в течениео 60 мин при температуре 170 С, давлении 8, 1 ати и дефибрируют 1 мин. Полученный влажный волокнистый материал вымывают из дефибратора водой (4 л) и промывают на сите. Выход волокнистого материала 54 г (60%) по ;отношению к использованной соломе (абсолютно сухой). Волокнистый материал состоит примерно на 24% из лигнина (гидролизный остаток) и в результате гидролиза получают 76% углеводов с содержанием в них глюкозы 85% (35 г). Анализы проводят так, как описано в предшествующих примерах. Усваиваемость волокнистого материала жвачными животными 68%.Собранную вместе промывочную воду сгущают и подвергают высушиванию вымораживанием. Выход сухого вещества 30 г (33%) по отношению к взятоФ1120924 соломе (абсолютно сухой), После гидролиза сухого вещества получено 18,3 г (6 1%) углеводов с содержанием в них ксилозы 14,3 г (78% по отношению к полученным углеводам и 15,9% по отношению к соломе, абсолютно сухой),П р и и е р 14. 200 г свежерасколотой березовой древесины, что сос тавляет 139 г абсолютно сухой древесины в виде щепы, подвергают в течение 5 мин обработке паром при температуре 210 С и давлении 19,5 ати иов соответствии с примером 1 расщепляют на волокна и экстрагнруют водой. Выход волокнистого материала 96 г (69%) по отношению к взятой древесине (абсолютно сухой). Общее количество содержащихся в волокнистом материале .углеводов после гидролиэа64%, из них 85% (52 г) глюкозы.Усваиваемость волокнистого материалау жвачных животных, проверенная со ответственно примеру 4, составляет 61%.П р и м е р 15. При обработкепо примеру 1 березовой древесины притемпературе 160 С и давлении 6,3 атив течение 4 ч получают 97 г (70%)волокнистого материала. Общее содержание углеводов после гидролиза65%, из них 87% (55 г) глюкозы. Усваиваемость волокнистого материала63%. Использование изобретения позво-. ляет повысить выход целевых продуктов до 81,4%,Выход продуктов расщепления ксиланов,г (%) Пример Потери продук" тов расщепления и побочных продуктов,г (%) Выход волокнистого материала, г (%) Вькод глюкозы, г (%) Времяобработки,мин 101 (33,4) 109 (36, 2) 108 (35, 9) 108 (35,9) 110 (36,7) 105 (34,9) 108 (36,0)Выполняется при оптимальных режимных параметрах. Составитель А.ЕвстигнеевРедактор А.Козориз Техред Т.МаточкаКорректор ОБилак Заказ 7771/46 Тираж 374 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР,по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5