22.Химический состав гидролизата. Влияние компонентов гидролизата на процессы биохимической переработки.
Эф-сть биохимических процессов в значительной степени зависит от состава субстрата. Химический состав влияет на добро качественность полупродуктов, причем различают хим. доброкачественность по относительному содержанию целевых продуктов и биол. доброкачественность. В связи с этим в дрожжевом и спиртовом пр-ве широко применяют понятие биол. доброкачественность. В состав гидролизатов входят орг. в-ва, кот по своему происхождению можно разделить на несколько групп:
-продукты гид-за ПС (МС, УК, уксусная кислота) ;
-продукты неполного гид-за ПС (ОС); -продукты деструкционных превращений МС (фурановые производные и др.) ; -НМ-ые фракции Л, фенольные в-ва;
-ЭВ др-ны.Основные компоненты гид-та относятся к следующимгруппам химических соединений: УВ(МС, ПС) ; орг. к-ты (алифатичес МОНО карбоновые низшие и высшие, дикарбоновые и амино КИСЛОТЫ); кислородсодержащие алифатические производные углеводородов С (спирты, кетоны, эфиры, альдет ге тероциклические соединения фуранового типа ; аро соединения (фенолы, п-цимол, лигнаны, танниды) ; терпеновые УВ и терпеноиды ВМС (лигногуминовые вещества, растворенный и мелкод лигнин) ; неорг. соед-ия (зольн. в-ва сырья и продукты их взаимодействия с к-той).Кач. состав и колич. содержание различных компонентов гид-та главным образом зависят от хим. состава исх. раст-ого сырья и технологических параметров процесса гид-за.Наиб. важными компонентами гид-та являются моносахариды, общее содержание которых не постоянно и изменяется от 1,7 до 3,5 % в зависимости от режима гид-за и вида перерабатываемого сырья. При гид-зе др-ны хв. пород доля гексозных сахаров в гид-тах составляет 80—90 %, а при варке др-ны лист. пород около 60 % , остальное количество приходится на долю пентозных МС.
К сбраживаемым на спирт сахарам относятся гексозы. Содержание сбраживаемых сахаров в гид-тах др-ны хв. пород 75—80 %‘ от РВ, в гид-тах пентозан содержащего сырья — 60—65 %.При переработке др-ны хв. пород в гидролизатах содержится 0,1—0,2 % уксусной кислоты, а при переработке др-ны лист. пород 0,3—0,6 % . Содержание метанола в гид-те зависит от доли др-ны лист. пород в смеси гид-ого сырья. Содержание метанола в гид-тах др-ны лист. пород 0,04 % , хв. около 0,02 % , раст-ных отходов с\х 0,019—0,05%.Среди летучих компонентов, переходящих в конденсат при его самоиспарении, идентифицированы также многочисленные соединения: спирты — этанол, пропанол, бутанол, изоамилол; альдегиды — муравьиный, уксусный, изовалериано вый; простые и сложные эфиры — диэтиловый эфир, метилфор миат, метилацетат, этилацетат.Помимо МС и ускусной кислоты, в гид-тах мало компонентов, ассимилируемых дрожжами. Во всех видах раст-ого сырья содержится небольшое количество белка, остающегося при отмирании протоплазмы живых клеток растений. Помимо НМ-х фенолов в состав др-ных гид-тов входит целый комплекс ароматических соедине ний: ванилин, ванилиновая кислота, ванилиновый спирт, п- гидроксибензойная кислота и др.В состав гид-та при гид-зе переходят п другие ЭВ др-ны. Сод-ие ЭВ, в том числе таннидов, повышено в коре. Их влияние на ферментационньге процессы изучено недостаточно.В г-те содержатся взвешенные и коллоидные в-ва лигниновой природы.Кач-во г-тов опр его доброк-ю:1.Химическая СРВ/ССВ*100%; 2.Биологическая-судят по величине ή биомассы дрожжей этанола или др целевого пр-та в сопоставимых условиях.
23.Тех-ия подготовки гид-та и биохим. перер-ке.Промеж прод г-за ГЦ ПС раст сырья – водораст ОС. Они обр-ся при прогреве сырья и в начале перкол-ой стадии пр-са сод-ся в головной фракции отбираемого г-та. При инверсии г-та осущ дополн г-з ОС до Мс. ОС не явл инг-ми биохим пр-ов, но не усваиваются дрожжами. Цель инверсии- пов-ие ή усваиваемых углеводов, ή товар пр-ии из сырья. Пр-с инви осущ при ↑ Т, при атм или ↑ Р в течении времени, достаточном для полного гидролиза ОС. В техн схему гидролизного отделения включен инвертор работающий при атм Р. По этой схеме гидролизат из испарителя 3 ступени с Т 100-105 С не прерывно поступает в нижнюю часть инвертора. В инверторе Т 95-98 С. Время пребывания 6-8 часов. Гидролизат после инверсии непрерывно вытекает через несколько штуцеров и поступает в сборник инвертированного гидролизата. В процессе инверсии ОС гидролизуются на 80%, что повышает выход РВ на 5-10%.Основная задача неитр – снижение активной кислотности гидролизата с повыш рН от 1.3 до 5, что достигается нетрализации серной и частично орг кислот гидролизата с помощью нейтрализующих агентов . В каче нейтр-щих агентов примен извес меловое молоко, а также аммиачная вода. В рез-е нейтрал серной к-ы гидроксидом или карбонатом Са образ-ся сульфат Са, который д. выводится из полупродуктов производства с целью предотвращения гипсации оборуд-я . Для повыш глубины выведения сульфата Са из нейтрализата предположены следующие техн приемы:1)ней-ия с направл крист-и гипса;2) ней-я паралельных потоков гидролизата а также замещающая ней-ия.В гид-дрож пр-ве примен получило 2-х ступ. нейтр-ция гид-та извест молоком и аммиаком с направл. кристалл. гипса. П.э. пр-с проводится в аппаратах н\д при 80-85 С с последовательным примен. в кач. нейтр-агентов извест молока и амм. воды. Кол-во подаваемого извест молока д. обес-ть полную неитрализ серной кислоты . При конц 0,4-0,6% нейтр-ция завершается при рН=3-3,2%. Орг кислоты нейтр-тся аммиаком. Нейтр-ю проводят до получения рН 4-4,5%, при этом в своб. состоянии в нейтр-те остается около 0,15% орг кислот. Прод-сть пребывания гид-та в нейтрализаторе и выдерживателе 30-60 мин.В рез-те нейтр-ции образуется сульфат Са, выпадающий в осадок, и растворимые аммонийные соли орг кислот.Значение неорг-х пит. в-в при культ-нии дрож. чрезвычайно велико. Гид-ты раст-го сырья содержат необходимое количество микроэлементов, но бедны соед-ми Р, N, и К, которые вводят в S в виде пит. солей.В результате нейт-ции гид-та сод-ние взвешенных в-в возростает в 10 р и состовляет 0,5-0,7 % нейтрализаты др-ны хв. пород и 0,9-1,1% в листв пород. Взвешенные в-ва состоят на 80% из СаSO4*2H2O остальное Л. Для удаления этих в-в применяют стальные цилиндрические отстойники н\д . Ст. очистки нейтр-та на отст-ках 80-90%. Шлам осажд-ся на конич днище отст-ов, а осв-ный нейт-зат равн-но сливается в желоб распол-ный по окруж-ти отс-ка. Для ↓ потерь РВ со шламом проводится его промывка водой в мешалке. При этом достиг сокращ потерь РВ до 3% от общего содержания в нейтрализате. Осветленный нейтр-т необходимо охладить до 45 С. Осв-ный нейтр-т охл путем непр-го послед-го вакуум испарения в 4-х ступенях испарителя. Р в МПа по ступеням послед-но ↓ на 1 ступени –0,03. На 2-й 0,015, на 3-й 0,01, на4-й 0,006, что приводит к падению Т нейтрализата от 80 С до 45 С. На ВВУ происходит не только снижение Т нейт-та но и его облагор-ие путем испарения фуфрф на 40%, метилфурф на25%, терпенов на 15% и др легколетучих примесей.1-нейтр-р,2-выдерживатель,3-отст-ки гор-го отстоя,4-сб-мешалка шлама,5-ФПАКМ,6-сб осв-го нейтр-та,7-ВОУ,8-cб ФСК,9-аэратор(ферм-р),10-отстойник холл отстоя,11-сб сусла,12-пласт т/о.
