197774. lajstromszámú szabadalom • Javított szerves oldószeres eljárás keményítő típusú növényi anyagok és lignincellulóz hidrolitikus elcukrosítására
való dehidrálódása ellen a mindkét szubsztrátumból képződő cukor-aceton komplex. Célszerűen inert bélésű reakciótartályt használunk, hogy elkerüljük a cukrok degradálódásában katalitikus hatással bíró fémionok, például Ni, Co, Cr, Fe és különösen a Cu jelenlétét, amelyek előfordulhatnak fémtartályok,csövek, hőkicserélők falaiban és megtalálhatók kis mennyiségben a forrásvízben is. A találmány szerinti eljárás az idő függvényében az anyagok részleges vagy teljes oldódását (hidrolízisét) eredményezi. Az eljárásban az oldószer perkolációja folyamatos, adott sebességű, és a reaktorban való tartózkodási idő kevesebb, mint ami a szilárd maradék 50—70%-os hidrolíziséhez szükséges a megválasztott savkondenzáció és hőmérséklet mellett. Többlépcsős „batch" kezelés során, ha a hidrolízist ugyanazzal vagy eltérő oldatkeverékkel folytatjuk, teljes elcukrosodás áll be és lehetővé válik a kiindulási anyag különböző kémiai összetevőinek lépcsőzetes elválasztása, nagy tisztaságban és magas kitermelési fokkal. Az esetlegesen képződő pertóz- és hexóz-komplexek oldatból történő elkülönítése desztillációval, csökkentett nyomáson vagy fosztólepárlással, vagy folyadék-folyadék extrakcióval végezhető az aceton-komplexek lényegesen eltérő forráspontja, hidrolízíssebessége és oldhatósága alapján. Ha az anyagok hidrolízisét magas hőmérsékleten, meghatározott ideig folytatjuk, nagyon lényeges, hogy a cukrok nem kívánatos bomlásának elkerülése céljából a reakcióelegy hőmérsékletét a reaktorból való eltávolítása után azonnal 100°C alá csökkentsük. Ez legjobban az illékony anyagok ellenőrzött, nyomáscsökkentéssel történő előgőzölögtetésével oldható meg, miután megállapítottuk, hogy a cukrok degradációja elhanyagolható mértékű a víz forráspontja alatt, még gyenge sav jelenlétében is. Általában a hűtést a környezeti vagy alacsonyabb hőmérsékletig folytathatjuk az erjesztés vagy más további kezelés előtt Ha cukor-komplexek megóvása a cél, az oldatot bikarbonáttal vagy ioncserélő gyantán gyorsan semlegesítjük. A találmány szerinti eljárás folyamatos vagy félfolyamatos módon is végrehajtható, az utóbbi esetben a „batch" főzési elvet alkalmazva. A félfolyamatos cukrosításnál nyomás alatti tartálysorokat alkalmazunk és a hidrolízis minden lépcsője folyamatos eljárást szimulál. Másrészt, folyamatosan működő rendszerben a hidrolízis minden lépcsője különálló nyomás alatti tartályban folyik és a termékkeveréket konkrét esetre kidolgozott cukrosítási programsorok határozzák meg. A felaprított szilárd anyagokat és a hidrolízisoldatot folyamatosan adagoljuk a nyomás alatti tartályba olyan sebességgel, hogy a betáplálás és a termék távozása között eltelt idő ne haladja meg az előzőleg meghatározottat, ami ahhoz szükséges, hogy a reaktrotartályban mindenkor jelenlévő szilárd maradék 50—70%-a 4 5 hidrolizálódjon. így a hidrolízisoldat tartózkodási sebességét mindig a legérzékenyebb fokozat alapján határozzuk meg úgy, hogy 90— 95%-os cukorkihozatalt kapjuk a partikuláris nyersanyagban lévő szénhidrátokra vonatkoztatva. A keményítőben lévő szénhidrát anyagok hidrolízise folyamatosan történik, miután a keményítő és cellulóz együtt megy oldatba a jó hozzáférhetőség következtében. Amennyiben az anyag xilózt is tartalmaz, így az a fentiekben leírt módon a hidrolízisfolyamat legelején található meg az oldatban. A folyamatos működésnél a hidrolízis különböző fokozataiból összegyűjtött oldatok mind tartalmaznak cukrot. Máskülönben a folyamatos eljárással is elkülöníthető az előhidrolízisben kivont cukor, ha a készülékbe olyan részt iktatunk be, amely az előhidrolizált oldatot elválasztja a visszaadagolt, keményítő-szénhidrátokat tartalmazó oldattól. A találmány szerinti eljárás alkalmazása esetén nincsen szükség a cukrok különleges tisztítására, miután azok komplex formában vannak jelen és a keverten megjelenő pentóz- és hexózcukrok illékonysága eltérő. Az esetlegesen előforduló lignint vízben való oldhatatlansága alapján választjuk eh a reaktoron kívül az illő szerves oldószer elpárologtatósával és szűréssel. A hidrolízis során visszamaradó glutén és fehérje szilárd anyagként marad vissza és megfelelő mosással tisztítható. A találmány szerinti eljárás gyakorlati végrehajtása során a félfolyamatos üzemmódnál három teljes oldatcsere szükséges a teljes elcukrosítás és oldódás eléréséhez, valamint ahhoz, hogy a tömegvisszanyerés 95%-nál magasabb legyen. A megfelelő oldatmyersanyag tömegarány 5:1-től 10:1-ig változtatható. Sűrített vagy préselt anyagoknál az oldatmyersanyag tömegarány 3:1 is lehet. Az apadó tömegágy miatt 100 kg száraz gumó nyersanyag hidrolíziséhez 7:1 -es oldatarány esetén 1356 kg oldatra van szükség. E szerint a szükséges űldat:gumó tömegaránya 13,56:1-re nő és az egyesített vizes fázis maradványában (271 kg) az átlagos cukorkoncentráció 30 t%, vagyis 82,3 kg a visszanyert cukor mennyisége. A folyamatos áramoltatásos eljárással az oldat:apríték tömegarány -állandó, 10:1, miután az apríték és folyadék folyamatos adagolása következtében a maradék hidrolízise már a reaktorban párhuzamosan lejátszódik. Az illékony anyagok (oldószer stb.) elpárologtatósa után a cukorkoncentráció 37—40 t% között változik. Ilyen magas cukorkoncentrációt ezideig a keményítők hidrolízise során nem sikerült elérni. Gyenge savas/enzimes hidrolízissel maximálisan csak 8 t%-os cukorkoncentráció érhető el. A találmány szerinti eljárás további előnye még az, hogy a magas acetonkoncentráció elősegíti a körülményekhez képest stabil aceton-cukor-komplexek kialakulását, a víz 6 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
