182261. lajstromszámú szabadalom • Eljárás növényi nyersanyag cellulózának elcukrosítására
7 182261 8 tál hidrolizáljuk folyamatosan, amely 0,25%-os súlyarányban kénsavat tartalmaz, amikor is a hőmérséklet 200 °C és a folyadék/szilárd anyag arány 2,5. A maximális glukóz-kihozatalt akkor kapjuk, ha a reakcióidő 21 perc. Ekkor az eredeti kiindulási anyag cellulóztartalmának 38%-a a glukóz kitermelése, figyelembe véve azokat a veszteségeket, amelyeket a hidrolízis maradékának vízzel való egyszeri mosása okozott. A glukóz koncentrációja 100 g/1. Ha előhidrolízált és egy ízben már expandáltatott puhafa fűrészport hidrolizálunk a fentiekhez hasonló módon, akkor kapjuk a maximális glukóz-kihozatalt, ha a reakcióidő 17 perc. Ekkor a glukóz kitermelése az eredeti kiindulási anyagban levő cellulóz 46,4%-a. 2. példa Az ismételt visszavezetésnek és expandáltatásoknak a hatása az előhidrolízált szalmára A kapott eredményeket az 1. táblázat mutatja. A viszszavezetési arány a hidrolízis-reaktorba visszavezetett szilárd anyagnak a reaktorból elvezetett szilárd anyag mennyiségére vonatkoztatott arányát jelenti. Más szavakkal, abban az esetben, ha a visszavezetési arány 100%, akkor minden el nem reagált anyagot visszavezetünk. 1. táblázat Visszavezetési arány Reakcióidő Glukóz kitermelés az eredeti anyagban levő cellulózra 0% 17 perc 46% 58% 11 perc 64% 73% 9 perc 72% 80% 7,5 perc 76% 85% 6,5 perc 79% 88% 6,0 perc 80% A fenti táblázat azt mutatja, hogy a maximális glukóz-kihozatal érdekében számított reakcióidő az egyes ciklusokra csökken, ha a visszavezetési arány növekszik. Ezért tehát a visszavezetés mértéke nem növeli meg a reaktor térfogata iránti igényt. A következő 2. táblázat a megismételt ciklusoknak a frakciónagyságra való hatását mutatja. 2. táblázat Kumulált részecskenagyság-eloszlási % Átmérő mm Eredeti fűrészpor 1. ciklus maradéka 2. ciklus maradéka 3. ciklus maradéka 2,83 91,8 99,3 2,00 83,1 97,4 1,68 73,5 96,4 1,41 — 93,7 99,1 U9 53,1 90,0 98,4 1,00 — 87,1 97,4 0,84 32,9 79,8 95,6 0,71 — 72,9 93,5 98,3 Átmérői mm Eredeti fűrészpor 1. ciklus maradéka 2. ciklus maradéka 3. ciklus maradéka 0,50 56,2 86,2 94,9 0,35 — 40,3 76,8 89,4 0,25 2,4' 27,7 65,8 78,8 0,177 — 19,7 56,8 68,1 0,125 — 14,1 46,5 56,2 0,087 — 10,7 40,7 49,6 0,062 — 7,55 32,6 39,8 0,044 — 5,75 26,6 32,2 0,037 — 5,35 21,7 30,8 A 0,037 mm-es szitán átment vizes szuszpenziós frakciók kumulált részecskenagyság-eloszlási % Átmérő mm 2. ciklus maradéka 3. ciklus maradéka 0,040 100 99 0,035 92,5 92,5 0,030 79 78 0,025 63 61 0,020 45 45 0,015 27 28 0,010 11,5 12,5 0,005 2 2 3. példa A hőmérséklet hatása a szükséges kénsav-koncentrációra Úgy találtuk, hogy miközben a reakcióidő konstans, 10 °C hőmérsékletemelés a felére csökkenti a kénsav koncentrációjára vonatkozó igényt, amint azt a 3. táblázat mutatja. 3. táblázat t°C 170 180 190 200 210 220 Kénsav súly% 2,0 1,0 0,5 0,25 0,15 0,1 Ha azonos glukóz-kihozatalt kívánunk elérni, a reakcióidő megnövelése lecsökkenti a szükséges hőmérsékletet és kénsav-koncentrációt. Szabadalmi igénypontok 1. Eljárás növényi nyersanyag folyamatos elcukrosítására, amelynél a nyersanyagot — adott esetben előhidrolizált formában is — és híg kénsavoldatot azonos sebességgel vezetjük át a reaktoron, a nyersanyagnak előnyösen 150—200 °C közötti hőmérsékleten és ehhez tartozó nyomáson történő elhidrolizálása, a szilárd anyagnak és a folyadéknak a reaktorból való eltávolítása és expandáltatása, valamint a folyadéknak és a szilárd anyagoknak az elválasztása útján, azzal jellemezve, hogy a nyersanyagot és a kénsavoldatot a nyersanyag könnyebben hidrolizálható alkotórészeinek az elhidrolizálásához megfelelő sebességgel vezetjük át a reakto5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
