Сернокислотный гидролиз крахмалсодержащего сырья.

На Кировском биохимическом заводе [33,57] для оптимизации процесса гидролиза некондиционного зерна были проведены лабораторные исследования. При сернокислотном гидролизе ржи (концентрация серной кислоты в растворе 1%) максимальный выход редуцирующих веществ от абсолютно сухого зерна ? 71% наблюдается при t=140о С и ?=0,5 ч; 68-70% при t=130о С в течение 1 ч и при t=120о С и времени выдержки 1,5 ч.

Разработанный режим сернокислотного гидролиза некондиционного зерна используют в настоящее время в производстве. Осуществлена его оптимизация в производственных условиях с использованием метода математического планирования эксперимента. Наибольший выход РВ из 5 т зерна составил 4066 кг, или 91,9% от а.с. зерна. При этом расход кислоты был 165 л, время гидролиза ? 30 мин, давление в аппарате ? 4 ати, гидромодуль ? 1:5. В производстве при гидролизе некондиционного зерна по данному режиму достигнут выход РВ от а.с.с. 74,6% [33].

Химический состав гидролизата ржи представлен следующими показателями (%): РВ=9,59-10,1; РВИ=9,76-10,1; глюкоза – 8-9,0; ксилоза – 0,5-1,0; арабиноза – 0,1-0,5; Н2SО4 – 0,44-0,50; органические кислоты – 0,55-0,61; фурфурол – 0,06; оксиметилфурфурол – 0,44-0,45; левулиновая кислота – 0,54-0,72; бромируемые вещества – 0,41-0,60. Содержание гексозных моносахаридов по отношению к общим РВ соcтавляет 82-89% [33].

Изучен процесс термокислотной обработки водной пульпы отрубей [58]. Установлена зависимость степени конверсии и осахаривания полисахаридов отрубей от температуры обработки и рН среды (рис.

По данным, представленным на рисунках, видно, что максимальная степень конверсии достигается при рН 1,5, t=100оС и составляет 94%. Степень осахаривания при этих же условиях составляет 32%.

Исследовано содержание аммонийного азота в водной пульпе отрубей в зависимости от рН кислотной обработки и рН нейтрализации. Установлено, что даже при рН 3,0 концентрация аммонийного азота в пульпе отрубей превышает 700 мг/дм3. Не рекомендуется делать подкисление пульпы ниже рН 3,0 при использовании её в производстве кормовых добавок, так как сульфат аммония, образующийся при нейтрализации серной кислоты гидроксидом аммония, будет находиться в готовом продукте и повышать его кислотность выше допустимых норм.

  Автогидролиз целлюлозосодержащего и пентозансодержащего сырья. Метод является статическим, периодическим. В процессе автогидролиза растительного сырья катализатором служит разбавленная уксусная кислота, которая отщепляется от полисахаридов. Отщепляемая уксусная кислота является катализатором при так называемых бескислотных фурфурольных варках и при предгидролизе древесины в сульфатно-целлюлозном производстве.

Наиболее переспективное использование данного метода в производстве растительно-углеводных кормов. Растительно-углеводный корм получали в гидролизаппаратах периодического действия в гидролизной промышленности в 80-х годах. По этой технологии автогидролиз проводили при температуре 220-230оС и давлении 2,0-2,2 МПа в течение 2,5-3,0 мин при подаче водяного пара. При этом в раствор переходило около 57% веществ от массы абсолютно сухой древесины, гемицеллюлозы гидролизовались полностью, а целлюлоза – лишь частично. Для обогащения корма азотистыми веществами в композицию вводили аммиак или мочевину в количестве 6,5% от абсолютно сухой древесины. Растительно-углеводный корм не нашёл широкого применения в животноводстве.

Для проведения непрерывного процесса автогидролиза используют также экструдеры.

Процесс автогидролиза используют не только для гидролиза гемицеллюлоз, но и для гидролиза целлюлозы, при этом автогидролиз проводят при температуре lt; 230оС – процесс называют парокрекинг.