СПОСОБ ОСАХАРИВАНИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ

Получение спирта из непищевого сырья может производиться различными способами. В последнее время особым вниманием пользуется способ осахаривания, разработанный Шоллером. По существу этот способ мало чем отличается от гидролитических процессов, разработанных ранее Симопсеном, Крессманом и др. Поэтому недостатки прежних способов перешли и в способ Шоллера, и разложение сахаров, повидимому, имеет здесь еще большее место.

Успех Шоллеровского способа основан на том, что гидролизированный продукт экстрагируется из древесины, и освобожденная от него древесина подвергается непрерывно новому воздействию кислот, гидролизирующих новые частицы древесины. Технически же сам процесс гидролиза попрежнему совершается при высоких температурах (185°). Результатом этого является ограниченное использование углеводной части древесины, что дает выход спирта, не превышающий 240 литров с тонны.

Кроме того, известен ступенчатый фракционный способ осахаривания древесины под разным давлением, проводимый в автоклавах и подогревателях.

В предлагаемом способе также применено фракционное осахаривание растительного сырья, и, с целью использования углеводной части древесины, гидролиз производят последовательно в трех батареях диффузоров и эксикаторов при различных концентрациях серной кислоты, давлениях и циркуляциях. Таким образом, гидролиз древесины производится в условиях, дающих наименьшее разложение сахаров, что достигается применением смягченного температурного режима и для разных видов полисахаридов приблизительно различного. Понижение температурного режима, ведущего к понижению скорости гидролиза, утилизируется для получения возможно меньшего количества конечных продуктов (глюкозы). В виду меньшей растворимости образовавшихся продуктов (дисахариды и т.д.) устанавливаются повторные циркуляционные обработки, применяемые не только для механического удаления сахаров, но и как фактор, усиливающий гидролиз в водной среде. Последнее может дать основание для сокращения расходов на топливо и оборудование, так как допустима работа при низких температурных условиях, требующих аппаратуры облегченного типа. Одновременно получается часть продукта в виде соединений, более сложных, чем моносахариды, но тем не менее способных к сбраживанию и более устойчивых к разложению.

На чертеже фиг. 1 изображает общую схему установки для проведения предлагаемого способа и фиг. 2 - вид батареи спереди.

Установка в основном состоит из 2-3-4 батарей и соответственно из 6-8-10 экстракторов; каждая батарея работает со своей концентрацией кислоты при своем температурном режиме и гидролизирует продукты различной устойчивости, производя до некоторой степени сортировку сахаров.

Батареи представляют собой автоклав, имеющий паровую рубашку для прогревания, ввод Д для голого пара (фиг. 2), вход и выход для циркуляции раствора, помещаемые в верхней и нижней части автоклава, вход К для питания батареи свежим раствором.

Батарея Б₁ работает с 0,75-1,25%-ной серной кислотой при 2-5 atm давления; батарея Б₂ работает с 0,3-0,75%-ной кислотой при давлении 5-9 atm и батарея Б₂ работает с 0,1-0,5%-ной серной кислотой при давлении 9-15 atm.

Экстрактор Э (фиг. 2) представляет собой автоклав, имеющий вход и выход циркулируемого раствора, выход трубопровода С для разгрузки раствора, вход паропровода для подачи пара И и выпуска пара Е в соседний экстрактор. Лаз в верхней и нижней части служит для загрузки и разгрузки опилок.

Сеть трубопровода А соединяет верхние и нижние части экстракторов и батарей. По верхней части раствор двигается из экстрактора в батарею и по нижнему в обратном направлении. Циркуляционный насос Л, включенный в нижнюю сеть, перекачивает раствор. Раствор в экстракторе движется снизу вверх, что лучше промывает опилки, перемешивает и разрыхляет их для возможности мокрой разгрузки.

При системе 3 батарей и 8 экстракторов работа происходит в таком порядке: Батарея Б₁ включается в экстрактор 1; в течение 0,5-1 часа производится 3-5 циркуляции. После этого экстрактор выключается и давлением пара через трубопровод раствор вытесняется через трубопровод С в следующий экстрактор. После разгрузки раствора экстрактор Э, включается в соединение с батареей Б₂. Через новую систему раствор циркулирует 5-7 раз в течение 0,5-1 часа, после чего экстрактор Э₁ аналогично предыдущему переключается в работу с батареей Б₃ и производятся новые 7-10 циркуляции в течение 0,5-1 часа.

Аналогично работают все остальные экстракторы. Количество раствора и использование одного и того же раствора в нескольких экстракторах соразмеряется с расчетом на получение определенных концентраций сахарных растворов, которые могут быть 5-10%-ные (или иные); концентрация этих растворов таким образом может регулироваться. Одна половина экстракторов находится в разгрузке и загрузке, а другая половина - в работе.

Допустимо промывать водой древесину после работы с 3-й батареей с целью механически извлечь задержанные сахара (адсорбция) и использовать эту воду на приготовление растворов. Результатом таких операций получаются три раствора, содержащие сахара определенных концентраций и соотношения разных сахаров.

Первый раствор, могущий дать наивысший процент сахара и содержащий большую часть пептоз и галактозы, может быть использован на сбраживание для получения ацетона, бутилового спирта, органических кислот и т.д. Растворы 2-й и 3-й, как содержащие, главным образом, глюкозу, идут на спиртовое брожение.

В условиях работы свежих опилок с 1-й батареей получается около 20% сахаров. Каждая циркуляция в условиях работы со 2-й батареей может давать 5-8% сахаров с понижением в зависимости от обеднения древесины и сопротивления, оказываемого лигнином, через который раствор проникает. Циркуляция в условиях работы 3-й батареи может гидролизировать 4-10% древесины, но практически гидролиз протекает с меньшей скоростью по указанным выше причинам.

Работа ведется при малом разложении сахаров и до полного обеднения древесины, т.е. дающего возможность получить количество спирта выше 300 литров с тонны.