2. Одержання гідролізату і підготовка його до вирощування дріжджів

 

2.1 Способи гідролізу

 

Основне завдання технологічного процесу гідролізу і підготовки гідролізату – отримання доброякісногосахаросодержащего розчину розробки потім із нього кормових дріжджів.

>Полисахариди, які у рослинної тканини, для засвоєння дріжджами мали бути зацікавленими перетворилися намоносахара, вироблене хімічним способом у процесі гідролізу. Для прискорення гідролізу застосовують каталізатори, найактивнішими серед яких є мінеральні кислоти: сірчана, сірчиста і соляна.Гидролиз робити із застосуванням концентрованих кислот чи його водних розчинів низькою концентрації. У зв'язку з цим розрізняють гідроліз розведенимиі концентрованими кислотами.

Для гідролізу розведеними кислотами застосовується сірчана кислота.Разбавленная соляна кислота не застосовується через її сильної агресивності. Для гідролізу концентрованими кислотами можна використовувати сірчану і соляну кислоти.Гидролиз проводять при низьких температурах, отже із незначною розпадом цукрів і витрат тепла. Висока доброякісність гідролізатів забезпечує підвищений вихід готової продукції.

>Гидролиз може здійснюватися періодичним і безперервним способами. Апарати періодичної дії простіше у виготовленні. Проте за безупинному способі гідролізу можна значно скоротити необхідний сумарний обсяггидролизаппаратов. Створюються сприятливі умови щоб одержати вищих питомих виходівредуцирующих речовин (до 56%абс. сухий деревини) і підвищення доброякісного гідролізату.

>Перколяционний гідроліз.З відомих способів гідролізу застосовуєтьсяперколяционний гідроліз: рідка фаза рухається згори донизу через шар нерухомій фази (>гидролизуемое сировину). Обов'язковою умовою є повне занурення твердої фази в рідина. Такий спосіб набув широкого промислове застосування.

У процесі гідролізу одночасно відбуваються дві паралельно що йдуть реакції:гидролитическое розщеплення полісахаридів і розпад які утворилисямоносахаридов. Реальний вихідмоносахаридов (РМ) є різницею між утвореними іразложившимисямоносахаридами. У модифікованих засобах і режимах гідролізу передбачаються заходи для зниження розпадумоносахаридов. Критерій розпаду цукру R₂визначається з такого рівнянню:

R₂=>k₂>t

У рівнянніt – тривалість перебування які утворилисямоносахаров у сфері реакції; коефіцієнт відбиває його присутність серед сумішімоносахаров, які мають константу швидкості розпадуk₂, відрізнятиметься від константи швидкості розпаду глюкози. Наприклад, длягемицеллюлозного цукру хвойною деревини=1,9, а ксилози=4,4 – 4,5. У процесі гідролізу насамперед відбувається деструкціягемицеллюлоз, а які утворилися цукру є суміш глюкози іпентоз з величезним переважанням останніх. Модифікований режим отримав назву «>двухстадийний гідроліз».

У першій стадії створюються м'які умови процесу, у яких розпад продуктів гідролізу (РМ мінімальний, але водночас достатні для деструкції основної масилегкогидролизуемих полісахаридів. Угидролизируемом сировину до початку другий стадії гідролізу практично залишаються лишетрудногидролизуемие полісахариди (целюлоза), а які утворилисямоносахара переважно представлені глюкозою.

>Однородностьгидролизуемого матеріалу і сприятливе співвідношення величин констант швидкості гідролізу целюлозиk₁і розпаду глюкозиk₂дозволяють здійснити другу стадію гідролізу й у оптимальному режимі. Крім підвищення питомих виходів РМ і доброякісності гідролізату можна знизити витрата пара набрагоректификационний апарат. Це досягається роздільної переробкою гідролізату:гидролизат від другої стадії йде виробництво спирту, як від першої стадії, що зпослеспиртовойбардой, розробки дріжджів.

>Парофазний метод гідролізу.Поруч ізперколяционним методом гідролізу нагидролизних підприємствах застосовується так званийпарофазний метод гідролізу. Припарофазном гідролізі на відмінуперколяционного рідина міститься лише усередині частинок сировини, між частинками перебуває пар. Сировину змочується розчином кислоти перед надходженням вгидролизаппарат, та був нагрівається пором до заданої температури і витримується до 20 хв. У частинках сировини під час витримки відбувається деструкціягемицеллюлоз (целюлози) із заснуванняммоносахаров. Наступна операція (екстракція) має призначення вивести в розчин з частинок сировини які утворилися цукру. І тому вгидролизаппарат подають слабкий розчин кислоти чигидролизат з дешевше температурою, що є вмістгидролизаппарата. Це знижує чи цілком запобігає розпад які утворилисямоносахаров.

>Парофазний гідроліз дає змогу провадити гідролізпостадийно, наприклад, на два стадії: У першій здійснюється гідролізгемицеллюлоз, на другий – целюлози. Передумовою отримання вищих доброякісності гідролізату і виходів РМ служить наявність сприятливих умов із порівнянню зперколяционним методом гідролізу.

Критерій розпадумоносахаров припарофазном методі гідролізу матиме менший значення, аніж заперколяционном. При рівних інших умовах співвідношення критеріїв освіти і розпадумоносахаров визначатиметься тривалістю перебування які утворилисямоносахаров у сфері реакції. Операція нагріву сировини на початку процесу під час переходу від початкового стадії гідролізу до подальшої приперколяционном методі відбувається за про наявність у апараті значних кількостей рідкої фази. Припарофазном методі гідролізу сировину лишесмочено обмеженою кількістю рідини. Тривалість перебування які утворилисямоносахаров у сфері реакції приперколяционном гідролізі визначається тривалістю перебування рідини вгидролизаппарате й у кінцевому рахунку залежати від швидкості видачі. З іншого боку, необхідно враховувати нерівномірність витіснення гідролізату, що містить РМ,варочним розчином, що призводить до того що, що коли частина цукрів затримується вгидролизаппарате довше. Отже, зі збільшенням об'єму апарата підвищується тривалість перебуваннямоносахаров у сфері реакції, і навіть збільшується частка цукрів, перебувають угидролизаппарате довший термін порівняно з середнім значенням тривалості перебування.

На вихід РМ впливаєгранулометрический склад сировини, і це має враховуватися під час виборів параметрів режиму гідролізу. При гідролізі частинок сировини розміром менш 2,5 мм немає зміни виходу цукру. Помітно вплинуло надає довжина тріски. Наприклад, тріска із довжиною волокна 4 – 5 мм зменшує вихід РМ на виборах 4 – 5%, при довжині 30 – 40 мм п'ять – 10%, а за більш довгою трісці вихід знижується на 30 – 40%. Чим менший сировину, тим більша щільність завантаженнягидролизаппарата і тих вищі їхні продуктивність.

Передперколяцией сировину, змоченого слабким розчином сірчаної кислоти, прогрівають шляхом впуску гострого пара. Слід враховувати, що під час прогріву є і гідролізлегкогидролизуемих полісахаридів. Тож у наступний запрогревом період (початкова стадіяперколяции) необхідно ухвалити заходи попередження деструкції які

утворилися цукрів, наприклад вести прогрів до тиску0,5МПа, подавати воду на початкову стадіюперколяции не вище175С та інші заходи. У цьому слід звернути увагу, що коли частина полісахаридів не піддається повногогидролизу й угидролизате якдисахаров і осколків полісахаридів. Для перетворення намоносахара потрібне проведення додаткового гідролізу (інверсії). Речовини, від використання яких проводиться інверсія, на практиці називаютьнеинвертированним цукром.Инверсию проводять як щоб одержати додаткової кількості засвоюваних дріжджамимоносахаридов, але й з підвищення біологічної доброякісності гідролізату і поліпшення складу стічні води поБПК. У процесі інверсії знижується кількістьдекстринов і стабілізується колоїдне склад гідролізату. У цьому випадає досить значну кількість осаду, що містить смолисті речовини.Инверсия покращує якість стічних вод мовби, дозволяє кілька зменшити обсяг біологічних очисних споруд.