Гідроліз рослинних мате-ріалів

ГІДРОЛІЗ РОСЛИННИХ МАТЕРІАЛІВ, заснований на реакції гідролітичного розщеплення глікозидних зв'язків полісахаридів рослинної сировини (відходів лісопиляння, деревообробки та перероблення сільськогосподарських культур та ін.) Під дією водних розчинів кислот. Утворені моносахариди підлягають біохімічній або хімічній переробці або входять до складу товарної продукції. Гідроліз рослинних матеріалів - основа гідролізних виробництв кормових дріжджів, етанолу, глюкози, ксилози, ксиліту, фурфуролу та ін. Вперше дослідження по кислотному гідролізу рослинного полісахариду (крохмалю) провів К. С. Кирхгоф в 1811 році. В СРСР технологія отримання етанолу з деревини була розроблена в 1932 році В. І. Шарковим і в 1935 році гідроліз рослинних матеріалів був здійснений в промисловому масштабі.

Гідроліз рослинних матеріалів зазвичай проводять в присутності розведеної сірчаної або концентрованої сірчаної або соляної кислот, рідше під дією солей (наприклад, гідрофосфат). Швидкість процесу і вихід продукту залежать від технологічних характеристик сировини, технічних прийомів гідролізу і конструкції обладнання. Так, умови гідролізу і склад продуктів, що утворяться в значній мірі визначаються наявністю в рослинній сировині легкогідролізуемого (геміцелюлози) і трудногідролізуемих (целюлози і невеликої кількості гемицеллюлоз) полісахаридів; швидкість гідролізу трудногідролізуемих компонентів в кілька сотень разів менше. З підвищенням температури процесу, концентрації кислоти швидкість гідролізу полісахаридів зростає. Утворені при гідролізі рослинних матеріалів моносахариди піддаються багатоступеневим перетворенням (які зазвичай називають розпадом цукрів) з утворенням побічних продуктів - фурфуролу, 5-гідроксіметілфурфурола, левуліновой і мурашиної кислот і ін. Вихід цільових продуктів залежить від співвідношення швидкостей утворення і розпаду моносахаридів. Для того щоб скоротити тривалість перебування моносахаридів в зоні реакції, був запропонований перколяційні метод гідролізу (процес Шоллера; розроблений в 1926-28), при якому подача розчину каталізатора і видалення розчину моносахаридів із зони реакції виробляються шляхом безперервного фільтрування розчину, а завантаження апарату для гідролізу здійснюється періодично (вихід моносахаридів до 50% від маси абсолютно сухої сировини).

Для скорочення тривалості гідролізу, що особливо важливо для безперервних процесів, розроблений високотемпературний маломодульний гідроліз, зокрема «вибуховий» метод гідролізу (тривалість становить кілька секунд). Перспективний промисловий ферментативний гідроліз рослинних матеріалів, що дозволяє досягати виходу моносахаридів, близького до теоретичного.

Технологічні схеми отримання субстрату для біохімічної переробки в дріжджовому і спіртодрожжевом виробництві близькі і включають стадії охолодження гідролізату, нейтралізації кислот, відстоювання утвореного осаду, збагачення субстрату поживними солями, а також (в дріжджовому виробництві) аерації і розведення субстрату. У спіртодрожжевом виробництві гідролізат, який пройшов усі стадії підготовки, називають суслом. Що входять до складу сусла моносахариди (гексози) сбраживаются спіртообразующімі дріжджами для отримання спиртової бражки (містить 1-2% етанолу), яка направляється на ректифікаційні концентрування і очищення від домішок; вихід технічного етанолу 120-140 кг з 1 тонни абсолютно сухої сировини. У дріжджовому виробництві підготовлений гідролізат використовують для культивування дріжджів, вихід яких - 200-220 кг з 1 тонни абсолютно сухої сировини.

В результаті гідролізу рослинних матеріалів в поєднанні з біотехнологічними процесами отримують кормові та харчові продукти, біологічно активні та лікарські препарати, мономери і синтетичні смоли, паливо для двигунів внутрішнього згоряння, сировину для різних технічних цілей.

пов'язані статті

Схожі статті