Способ нейтрализации гидролизатов растительного сырья

Союз Советских Социалистических Республик(51)М. Кл.с присоединением заявки йоС 13 К 1/04 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(72) Авторы . изобретения А.В Тетерин, В.С.Дюбченко и В.И.Михайлов Государственный сибирский институт микробиологическойпроьыаленности по комплексному проектированиюпромышленных предприятий н разработке технологических.процессов гидролиэа и микробиологического синтеза(54) СПОСОБ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ ГИДРОЛИЗАТОВ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ Изобретение относится к микробиологической промышленности, в частности к способам нейтрализации гидролиэатов, получаемых при гидролизе растительного сырья, разбавленной серной кислотой для последующей.их биохимической переработки.Известен способ нейтрализации гидролизатов растительного сырья с применением в качестве нейтрализующих агентов известкового молока и аммиачной воды, заключающийся в том, что с целью снижения содержания растворенного гипса и устранения гипсации оборудования, делят весь поток гидролизата на две части, одну из которых нейтрализуют известковым молоком и освобождают от выпавшего гипса, другую - только аммиачной водой, затем две части смешивают 1.Недостатком известного способа является усложнение технологической схемы и связанные с этим дополнительные затраты. Известен также способ нейтрализации гидролизатов растительного сырья согласно которого гидролизат смешивают с анионитом до достижения кислотности 65-95 мг-экв/л, отделяют затем анионит, обрабатывают гидроли 4 зат известковым молоком до кислот- ности 45-75 мг-экв/л и донейтрализовывают аммиачной водой 21.По известному способу получаютнейтралиэаты ненасыщенные или слегка пересыщенные растворенным гипсом.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому эффекту является способ нейтрализации гидролизатов растительного сырья, полученных при гидролиэе его разбавленной серной кислотой, предусматривакщий обработку гидролиэата 15 известковым молоком (для нейтрализа"ции серной кислоты), а затем аммиачной водой (для нейтрализации органи" ческих кислот) 33 .Недостаток известного способа 20 заключается в том, что при использовании известкового молока получаемые нейтрализаты пересыщены гипсом (концентрация растворенного гипса в производственных нейтрализатах,т.е. нейтрализованных гидролизатах, равна 2,1-2,2 г/л, тогда как нормальная растворимость гипса около 1,8 г/л), характеризуются значительной окрашенностью и высоким содержа,нием загрязняющих органических при885257 Таблица 1 Электропроводнаяпара Продолжительность обработки мин Объемнаяплотностьтока,Ал Аноднаяплотностьтока,мАсм Опыт 1 Анод - алюминийКатод - нержавеющая сталь 1,70 1,85 10. 2,01 20 2,52,3, 10 50 60 2 Анод - алюминий Катод - графит 1,75 10 2,35 10 3,49 20 месей. Эти недостатки затрудняют биохимическую переработку нейтрализатов, снижают выход и ухудшают.качество продукции, увеличивают загрязненность сточных вод.Цель изобретения - снижение содержания гипса в нейтрализате, устранение гипсации оборудования, а также увеличение выхода биомассы.Поставленная цель достигается тем, что в способе нейтрализации гидролизатов растительного сырья, полученных при гидролизе его разбавленной серной кислотой для последующей биохимической переработки, предусматривающем обработку гидролизата аммиач" ной водой и отделение осадка, перед 15 обработкой аммиачной водой гидролизат подвергают электрохимической обработке в электролизере с растворимым анодом из алюминия или стали при анодной плотности тока 5-15 мА/см щ в течение 20-60 мин. Сущность способа заключается в том, что образующаяся в результате электрохимического растворенияанода гидроокись алюминиявзаимодействуя с кислотой, нейтрализует ее,Полученный нейтрализат с рН 3,4- 3,6 выводят из электролизера иокончательно донейтрализуют 25-ной аммиачной водой до общепринятых в ЗО производстве значений рН 4,2-4,5, Предлагаемый способ нейтрализации гидролизата растительного сырья опробирован в лабораторных условиях.П р и м е р . Производственный гидролизат,взятый с биохимического завода полученный гидролизом растительного сырья разбавленной серной кислотой, имеющий рН 1,5-2, подвер- . гают электрохимической обработке в электролизере емкостью 1 л, представляющем из себя сосуд из органического стекла с закрепленными у дна растворимыми анодами из алюминия или стали и катодами из алюминия, графита или нержавеющей стали. Электроды представляют собой наборы вертика).ьно расположенных пластин с чередующимися анодами и катодами с расстоянием между ними 8-12 мм. Обработку гидролиэата ведут при анодной плотности тока 5-15 мА/см, объемной плотности тока 4-5 А/л в течение 20-60 мин. Заданную плотность тока на электродах поддерживают при помощи лабораторного трансформатора ЛАТР, через который питается выпрямитель ВСАК, подающий постоянный ток на электроды. Силу тока контролируют при помощи миллиамперметра Н 390, Контроль изменения показателя рН ведут при помощи рН-метра типа рН.Изменение рН гидролизата в зависимости от .условий нейтрализации в электролизере с растворимым анодом и катодом из любого электропроводя- щего материала приведены в табл.1.885257 ПРодолжение табл 2 3 4 3,54 30 3,58 50 3,64 3,71 3 Анод - сталь 3Катод - нержавеющая сталь 4,8 1,43 10 1 ф 67 2 к 29 20 3,78 30 40 4,38 4 ю 55 50 60 4,79 1,45 4,8 2,45 10 20 3,35 30 3,65 40 3,90 4,12 50 60 4,25 4 Анод - алюминий Катод - алюминий 15 Из полученных данных следует,что45скорость изменения показателя рНгидролизата зависит от вида материала применяемых электродов и аноднойплотности тока, а именно при увеличении анодной плотности тока скорость 5 Оувеличения показателя РН возрастает.Использование в качестве материалаанода алюминия предпочтительнее посравнению со сталью, так как требуемый для нейтрализации серной кислоты показатель РН 3,4-3,6 достигаетсябыстрее. По достижении величины 3,43,6, соответствующей полному связыванию содержащейся в гидролизате сернойкислоты, полученный нейтралиэат выво- цдят из электролизера и окончательнодонейтрализуют 25-ной аммиачной водой до рН 4,2-4,5 для нейтрализации.органических кислот, затем освобождаютот осадка. Помимо нейтрализации гидролиэата растворимым анодом и катодом излюбого электронроводящего материалавследствие хорошей сорбирующей и коагулирующей способности образующейсягидроокиси металла, происходит очист"ка и облагораживание полученного нейтрализ ат а. В табл.2 приведена сравнительная характеристика производственного нейтрализата, полученного двухступенчатым способом нейтрализации на первой ступени. - известковым молоком до рН 3,5, на второй 25-ной - аммиачной водой до рН 4,2) и гидролизата, нейтрализованного на первой ступени в электролизере с анодом и катодом из алюминия при анодной плотности то ка 15 мА/см до РН 3,5 и на второй1ступени - 25%-ной аммиачной водой до рН 4,2.885257 Таблица 2 Показатели Таблица 3 4,2 4,2 рН 2,8 2,6 РВщБромируемые,1,08 1,26 Гипс растворенный,г/л 2,14 0,33 Выход абсолютно сухой биомассы,.г/л ХПК,мг О/л 5,47 5,00 30674 37338 Выход абсолютно сухой биомассы к заданному количеству рВ,(экономический коэффициент) Лигногуминовые,мг/100 мл 0,089 0,070 Цветность,град.хромовокобальтовойшкалы 56,7 60,10 7700 8060 ЗО Нейтралиэат, полученныйспособом известным предлагаемым Как видно из полученных результатов, наряду со снижением содержанияингибиторов роста микроорганизмовбромируемые лигногуминовые вещества), в опытном нейтралиэате содержание гипса составляет 0,33 г/л, чтогораздо ниже значения нормальной растворимости гипса, равной 1,8 г/л.Это 40исключает гипсацию технологическогооборудования при дальнейшей переработке нейтрализата.Снижение показателя рВо,в нейтрализате, полученном по предлагаемому 4способу, объясняется тем, что в процессе нейтрализации и очистки гидролиэата происходит снижение содержания редуцирующих несахаров. Присутствие растворенного гипса в нейтрализате, полученном по предлагаемому способу, является следствием добавления суперфосфата в гидролизат-аппарат при гидролиэе растительного сырья.С целью сравнения качества производственного нейтрализата, полученного по известному, и нейтрализата, долученного по предлагаемому .спосо-, бу, имеющих характеристики качественного состава по табл. 2, на этих средах 60 проводят культивирование микроорганизмов рода Сапдда периодическим способом в колбах на магнитной мешалке с добавлением минеральных солей по прописи среды Ридер. Культуру 65 инкубируют в течение трех суток при 36 38 оС,Показатели продуктивности кормовых дрожжей (род Сапд 1 да) при культивировании на нейтрализатах., полу" ченных по предлагаемому и известному способам приведены в табл,3. Нейтралиэат, полученПоказатели ный способом известным предлагаемым Из полученных результатов видно, что выход биомассы при культивировании микроорганизмов на опытном нейтрализате выше соответствующего показателя при культивировании- на производственном нейтрализате на 5,5-5,7.Из полученных данных следует, что время нейтрализации производственного гидролизата растительного сырья в электролизере до рН 3,4-3,6 составляет 20-60 мин, время нейтрализации гидролизата по известному способу в производственных условиях составляют 40-70 мин. Кроме того, скорость изменения рН гидролизата в электролизере зависит от анодной плотности тока и материала анода, а именно, с увеличением анодной плотности тока скорость увеличения показателя рН возрастает. Использование в качествематериала анода алюминия предпочтительнее в сравнении со сталью, так как требуемый для нейтрализации серной кислоты показатель рН 3,4-3,6 достигается быстрее.Биологическая доброкачественность опытного нейтрализата выше, чем у нейтралиэата, полученного по известному способу, за счет снижения содержания ингибиторов роста микроорганизмов, выход биомассы от рВ увеличивается на 5,5-5,7. Содержание растворимого гипса в.нейтрализате, полученном по предлагаемому способу, ниже его содержания в нейтрализате, приготовленном по известному на 84,6 и со885257 10 0 15 Формула изобретения Составитель М.ЛаринаРедактор С.Крупенина Техред Ж.Кастелевич Корректор М.Коста Заказ 10447/33 Тираж 387 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д.4/5 Филиал ППП "Патентф, г.ужгород, ул.Проектная,4 ставляет 0,33 г/л, что ниже значения нормальной растворимости гипса, равной 1,8 г/л. Это исключает гипсацию технологического оборудования при последующей переработке нейтрализата.По ориентировочным подсчетам экономический эффект от внедрения предлагаемого способа нейтрализации гидролизата на гидролизно-дрожжевом заводе средней мощности может составить около 140 тыс.руб,/г. за счет увеличения удельных выходов продукции на единицу сырья вследствие повыщения качества нейтрализата, а также ликвидации затрат, связанных с гипсацией оборудования. Способ нейтрализации гидролизатов растительного сырья, полученных при гидролизе его разбавленной серной кислотой для последующей биохи-,мической переработки, предусматривающий обработку гидролизата аммиачнойводой и отделение осадка, о т л и -ч а ю щ и й с я. тем, что, с цельюнижения содержания гипса в нейтрализате и увеличения выхода биомассы, .перед обработкой аммиачной водой гидролизат подвергают электрохимическойобработке в электролизере с растворимым анодом из алюминия или сталипри анодной плотности тока 5-15 мА/смв течение 20-60 мин. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР Р 523935, кл. С 13 К 1/02, 1974.2. Авторское свидетельство СССР Р 636263, кл. С 13 К 1/04, 1977.3. Шарков В.И. и др. Технология гидролизных производств. "Лесная промышленность", 1973, с.87.